Geoteknikk Underbygning

Transkript

1 Geoteknikk Underbygning Geoteknikk i jernbaneprosjekter Mostafa Abokhalil Geotekniker Plan og Teknikk Underbygning og konstruksjoner

2 Innhold Hva er geoteknikk? Sentrale problemstillinger i geoteknikk Hvordan løse problemstillinger Video kvikkleierskred

3 Trøgstad 1967

4 Hva er geoteknikk? Historikk (Karl Terzaghi) Geoteknikk omhandler hvordan å bygge på, i eller av jord (NTNU). Geoteknikk er det ingeniørfaget som handler om jord og bergs egenskaper i byggeteknisk henseende (NGI).

5 Geoteknikk i jernbanesammenheng Oppbygging av underbygningen Omfatter alle byggverk som er nødvendig for å bære og sikre overbygning. Skjæringer, Fyllinger, Tunneler, Bruer (Fundamentering av), Støttemur, Stikkrenner, Grøfter, Forsterkningsslag, Frostsikringslag, Filterlag / Fiberduk

6 Hvorfor er underbygning viktig? Underbygningen representerer store verdier ca. 50 % av totalkostnadene ved nyanlegg Underbygning + overbygning: Ca. 75 % av totalkostnadene 6

7 Regelverk Jernbaneverket, Teknisk Regelverk Statens Vegvesen, Håndbøker: Geoteknikk i vegbygging, 018 Vegbygging, 274, Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger Eurokode :- NS- EN 1990:2002+NA:2008, Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner NS-EN , Laster på konstruksjoner NS-EN :2004+NA:2008, Geoteknisk prosjektering, Del 1: Allmenne regler NS-EN :2004+NA:2008, Geoteknisk prosjektering, Del 2: Regler basert på grunnundersøkelser og laboratorieprøver NVEs veileder Planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag" Veiledninger fra NGF (Norsk Geoteknisk Forening)

8 Geotekniske problemstillinger (Setninger) Ved bygging på bløt grunn vil det oppstå setninger som følge av økte belastninger. Setninger i bløt grunn utvikles over lang tid og varierer i størrelse med grunnforhold og belastninger. Setninger kan også oppstå på grunn av grunnvannssenking. Settlement and tilting of residential homes in Kamisu City. Japan

9 Setninger Hovedprinsipper: Initialsetninger Primærsetninger Sekundærsetninger

10 Tillatte setninger i lengdeprofilet Akseptert utvikling av differansesetninger og maksimale setninger på langs av nyanlagte banelegemer. Setningene som er angitt i figuren ventes å gi behov for 2-3 justeringer av sporet og kontaktledningen i løpet av de 9 første driftsårene. De viste setningene gjelder altså for et spor som ikke blir justert.

11 Tillatte skjevsetninger Akseptert utvikling av sideskjevheter (skjevsetninger) på tvers av nyanlagte banelegemer. Sideskjevhetene som er angitt i figuren ventes å gi behov for 2-3 justeringer av sporet og kontaktledningen i løpet av de 9 første driftsårene. De viste setningene gjelder altså for et spor som ikke blir justert.

12 Telehiv Et moment som gjør telehiv på jernbane ekstra problematisk, er at det normalt er vanskelig å komme til for å få gjort nødvendige utbedringsarbeider i sporet, Blant annet måtte hele strekningen fra Hom i Sande til Eik i Drammen (Kobbervikdalen) bygges om etter første vinter på grunn av for dårlig grunnarbeid som medførte tydelige telehivproblemer. (Av Anders J. Steensen Publisert: teknisk ukebladet. 16. februar 2012 kl. 13:25)

13 I Norge er det vanlig å dele jordartene inn i 4 klasser etter T1 Ikke telefarlig T2 Litt telefarlig T3 Middels telefarlig T4 Meget telefarlig

14 Telehiv kan ha gruset NSBs Flirt, Teknisk ukebladet bilder: Anders J. Steensen

15 Valg av type Fundamentering Direkte fundamentering: brukes ved gode grunnforhold som fjell, fast sand eller grus. Fundamentering til bygg med flere kjellernivå krever utgravninger. (behov for spuntvegg) Kompensert fundamentering. Fundamentering på peler, armert betong eller stål foretrekkes (spissbærende og friksjonsbærende).

16 Spuntvegg Oppdragsgiver: Skanska Norge AS Beskrivelse: Forskjæring og transport av tunnelmasser. Veg og VA-arbeid Osloveien. Utført: 05/ /2010

17 Fundamentering på peler

18 Stabilitet Problemstillingene er : Stabilitet av fyllinger i flatt terreng og i skrånende terreng, Stabilitet av skjæringsskråninger, naturlige skråninger Stabilitet av konstruksjoner (fundamenter støttemurer og armerte jordskråninger)

19 Stabilitet Sikkerhetsfaktor F Der F = Mstab./Mdriv.

20 Vannrelaterte problemer Vannrelaterte problem fører til de fleste skadene på infrastrukturen. Vann på avveie Erosjon/massetransport Menneskelig aktivitet Skoghogst Utbygging (mindre grønt, mer asfalt/tette flater) Økende med klimaendringer (lokal intens nedbør) Mangel på vedlikehold 20

21 Flomskred, Bergensbanen,

22 Fyllingsutglidning/erosjon Laksfors

23 Flom og utvasking i Raundalen, Bergensbanen,

24 Storflom i Gudbrandsdalen. April 2011

25 Geotekniske løsninger Grunnundersøkelser

26 Kartlegge grunnforhold

27 laboratorieundersøkelser Beskrivelse vanninnhold, Romvekt En aks konus uforstyrret, omrørt Kornfordeling falling drop, flyte og utrulling humus, kalksement, Korndensitet Salt, Treaks Ødometer

28 Eksempler på geotekniske løsninger Pelefundamentering Grunnforsterkning (kalk sement stabilisering) Masseutskifting Drenering Støttekonstruksjoner Forankringer Spunt Motfylling Kartlegging av kvikkleira

29 Eksempler på geotekniske løsninger

32 Eksempel - ERTMS Jernbaneverket planlegger forberedende arbeid for ERTMS-signalsystem på fem stasjoner langs Østfoldbanen Østre Linje. Planlagte tiltak som påvirkes av de geotekniske forholdene, er som følger: nybygging/forlenging av eksisterende plattform fundamentering av kontaktledningsstolper telesikring av nytt og eksisterende jernbanespor fundamentering av planskilt undergang for fotgjengere (gjelder bare Askim stasjon) fundamentering av nytt sidespor / forlenging av eksisterende spor fundamentering av tekniskkhus utvidelse av eksisterende utfyllinger

33 ERTMS

34 ERTMS

35 ERTMS

36 Kvikkleira Video

37

38 Innhold Hva er geoteknikk? Sentrale problemstillinger i geoteknikk Hvordan løse problemstillinger Video kvikkleierskred

39 Trøgstad 1967

40 Hva er geoteknikk? Historikk (Karl Terzaghi) Geoteknikk omhandler hvordan å bygge på, i eller av jord (NTNU). Geoteknikk er det ingeniørfaget som handler om jord og bergs egenskaper i byggeteknisk henseende (NGI).

41 Geoteknikk i jernbanesammenheng Oppbygging av underbygningen Omfatter alle byggverk som er nødvendig for å bære og sikre overbygning. Skjæringer, Fyllinger, Tunneler, Bruer (Fundamentering av), Støttemur, Stikkrenner, Grøfter, Forsterkningsslag, Frostsikringslag, Filterlag / Fiberduk

42 Hvorfor er underbygning viktig? Underbygningen representerer store verdier ca. 50 % av totalkostnadene ved nyanlegg Underbygning + overbygning: Ca. 75 % av totalkostnadene 42

43 Regelverk Jernbaneverket, Teknisk Regelverk Statens Vegvesen, Håndbøker: Geoteknikk i vegbygging, 018 Vegbygging, 274, Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger Eurokode :- NS- EN 1990:2002+NA:2008, Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner NS-EN , Laster på konstruksjoner NS-EN :2004+NA:2008, Geoteknisk prosjektering, Del 1: Allmenne regler NS-EN :2004+NA:2008, Geoteknisk prosjektering, Del 2: Regler basert på grunnundersøkelser og laboratorieprøver NVEs veileder Planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag" Veiledninger fra NGF (Norsk Geoteknisk Forening)

44 Geotekniske problemstillinger (Setninger) Ved bygging på bløt grunn vil det oppstå setninger som følge av økte belastninger. Setninger i bløt grunn utvikles over lang tid og varierer i størrelse med grunnforhold og belastninger. Setninger kan også oppstå på grunn av grunnvannssenking. Settlement and tilting of residential homes in Kamisu City. Japan

45 Setninger Hovedprinsipper: Initialsetninger Primærsetninger Sekundærsetninger

46 Tillatte setninger i lengdeprofilet Akseptert utvikling av differansesetninger og maksimale setninger på langs av nyanlagte banelegemer. Setningene som er angitt i figuren ventes å gi behov for 2-3 justeringer av sporet og kontaktledningen i løpet av de 9 første driftsårene. De viste setningene gjelder altså for et spor som ikke blir justert.

47 Tillatte skjevsetninger Akseptert utvikling av sideskjevheter (skjevsetninger) på tvers av nyanlagte banelegemer. Sideskjevhetene som er angitt i figuren ventes å gi behov for 2-3 justeringer av sporet og kontaktledningen i løpet av de 9 første driftsårene. De viste setningene gjelder altså for et spor som ikke blir justert.

48 Telehiv Et moment som gjør telehiv på jernbane ekstra problematisk, er at det normalt er vanskelig å komme til for å få gjort nødvendige utbedringsarbeider i sporet, Blant annet måtte hele strekningen fra Hom i Sande til Eik i Drammen (Kobbervikdalen) bygges om etter første vinter på grunn av for dårlig grunnarbeid som medførte tydelige telehivproblemer. (Av Anders J. Steensen Publisert: teknisk ukebladet. 16. februar 2012 kl. 13:25)

49 I Norge er det vanlig å dele jordartene inn i 4 klasser etter T1 Ikke telefarlig T2 Litt telefarlig T3 Middels telefarlig T4 Meget telefarlig

50 Telehiv kan ha gruset NSBs Flirt, Teknisk ukebladet bilder: Anders J. Steensen

51 Valg av type Fundamentering Direkte fundamentering: brukes ved gode grunnforhold som fjell, fast sand eller grus. Fundamentering til bygg med flere kjellernivå krever utgravninger. (behov for spuntvegg) Kompensert fundamentering. Fundamentering på peler, armert betong eller stål foretrekkes (spissbærende og friksjonsbærende).

52 Spuntvegg Oppdragsgiver: Skanska Norge AS Beskrivelse: Forskjæring og transport av tunnelmasser. Veg og VA-arbeid Osloveien. Utført: 05/ /2010

53 Fundamentering på peler

54 Stabilitet Problemstillingene er : Stabilitet av fyllinger i flatt terreng og i skrånende terreng, Stabilitet av skjæringsskråninger, naturlige skråninger Stabilitet av konstruksjoner (fundamenter støttemurer og armerte jordskråninger)

55 Stabilitet Sikkerhetsfaktor F Der F = Mstab./Mdriv.

56 Vannrelaterte problemer Vannrelaterte problem fører til de fleste skadene på infrastrukturen. Vann på avveie Erosjon/massetransport Menneskelig aktivitet Skoghogst Utbygging (mindre grønt, mer asfalt/tette flater) Økende med klimaendringer (lokal intens nedbør) Mangel på vedlikehold 56

57 Flomskred, Bergensbanen,

58 Fyllingsutglidning/erosjon Laksfors

59 Flom og utvasking i Raundalen, Bergensbanen,

60 Storflom i Gudbrandsdalen. April 2011

61 Geotekniske løsninger Grunnundersøkelser

62 Kartlegge grunnforhold

63 laboratorieundersøkelser Beskrivelse vanninnhold, Romvekt En aks konus uforstyrret, omrørt Kornfordeling falling drop, flyte og utrulling humus, kalksement, Korndensitet Salt, Treaks Ødometer

64 Eksempler på geotekniske løsninger Pelefundamentering Grunnforsterkning (kalk sement stabilisering) Masseutskifting Drenering Støttekonstruksjoner Forankringer Spunt Motfylling Kartlegging av kvikkleira

68 Eksempel - ERTMS Jernbaneverket planlegger forberedende arbeid for ERTMS-signalsystem på fem stasjoner langs Østfoldbanen Østre Linje. Planlagte tiltak som påvirkes av de geotekniske forholdene, er som følger: nybygging/forlenging av eksisterende plattform fundamentering av kontaktledningsstolper telesikring av nytt og eksisterende jernbanespor fundamentering av planskilt undergang for fotgjengere (gjelder bare Askim stasjon) fundamentering av nytt sidespor / forlenging av eksisterende spor fundamentering av tekniskkhus utvidelse av eksisterende utfyllinger

69 ERTMS

70 ERTMS

71 ERTMS

72 Kvikkleira Video

73