Helårsveg Veggli Tinn Forprosjekt vegtunnel og skitunnel FORFATTER(E) Anders Beitnes GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG

Transkript

1 TITTEL SINTEF RAPPORT SINTEF Byggforsk Berg og geoteknikk Postadresse: 7465 Trondheim Besøk: Rich Birkelands vei 3 Telefon: Telefaks: Besøksadresse: Høgskoleringen 7a Telefon: Telefaks: Foretaksregisteret: NO MVA Helårsveg Veggli Tinn Forprosjekt vegtunnel og skitunnel FORFATTER(E) Anders Beitnes OPPDRAGSGIVER(E) Rollag kommune og Tinn kommune ved planlegger Dag Åsmund Bilstad, Invida RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. Fortrolig GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG Åpen 10 ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) Anders Beitnes ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) Eivind Grøv, forskningsleder SAMMENDRAG I samarbeid med Invida AS og i oppdrag for Rollag og Tinn kommuner er det gjort en mulihetsstudie for en kombinert vegtunnel og skitunnel i fjell på fjellovergangen mellom de to kommunene. Rapporten belyser aktuell type tunnel, forholdene for tunnelbygging, mulige påhuggsområder, trase og omtrentlig anleggskostnad. Det foreslås også en utforming med lengdefall og grentunnel som gjør at tunnelen kan utnyttes til skitrening i sommerhalvåret. I denne sammenheng peker rapporten på en rekke forhold som må utredes nærmere vedrørende blant annet ventilasjon og kjøling. I hovedsak anses det som gunstige forhold for å bygge en vegtunnel som vil bli omtrent 2 km lang. Anleggskostnaden kan bli i størrelsesorden mill. I tillegg kommer kostnader til innstallasjoner og tilleggsfasiliteter knyttet til funksjon som treningsanlegg for langrenn og skiskyting. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Berg og geoteknikk Rock and soil mechanics GRUPPE 2 Bergmekanikk Rock mechanics EGENVALGTE

2 2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Bakgrunn og hensikt Funksjonskrav som vegtunnel Funksjonskrav som skitunnel/treningsanlegg Topografi, bergrunn og andre fysiske forutsetninger Antydning om kostnadsnivå og byggetid Lengdeprofil og arrangement på veggli-siden Kjøleanlegg og spesiell innredning for skitunnelen Usikkerhet, behov for undersøkelser... 10

3 3 1 Bakgrunn og hensikt I regi av Rollag kommune er det startet et arbeid for å undersøke om det er mulig å etablere helårs åpen veg mellom Veggli i Numedal og Tinn Austbygd i Telemark. Det er i tillegg lagt fram en ide om at en vegtunnel i sommerhalvåret skal kunne fungere som skitunnel i et treningssenter. Invida AS er engasjert som plankonsulent og SINTEF Byggforsk har sagt seg villig til å bistå denne i en innledende fase med råd knyttet til tunnelbygging. Området ble befart lørdag 10. november 2007 sammen med Dag Åsmund Bilstad fra Invida. Dette notatet gir et resyme av de observerte forholdene og noen betraktninger som forventes å bidra til overordnede vurderinger om forutsetninger, gjennomførbarhet, planlegging og videre undersøkelser. 2 Funksjonskrav som vegtunnel Vegen mellom Veggli Fjellstue på Numedalsiden og Skjerva fjellstue i Nystøldalen er i dag stengt om vinteren på en strekning på minst 3 km, da fjellovergangen Killingskar ca 1100 m.o.h. ikke lar seg holde åpen med alminnelig vedlikehold på grunn av rasfare og snødrift. For å holde vegen åpen for trafikk om vinteren, er det derfor vurdert nødvendig å bygge en vegtunnel. Denne tunnelen ville være unødvendig å holde åpen for alminnelig trafikk i sommerhalvåret, da vegen over Killingskar både har turistmessig verdi og omtrent samme standard som vegen for øvrig. Standard og trafikkmengde på tilstøtende veg er av stor betydning for tekniske krav til tunnelen. Det er også av betydning hvem som er veg-eier, dvs. hvilket myndighetsområde og hvilket vedlikeholdsregime vegen vil sortere under. Men størst betydning har det at tunneler som skal være åpne for alminnelig trafikk i det norske vegnettet er underlagt et sett av nasjonale krav hjemlet i Vegloven. Generelt er også en vegtunnel å betrakte som en annen bygning mht. brannkrav. Vegen eies i dag av et privat vegselskap og driftes med basis i bompengeinnkreving på Vegglisiden, mens den oppgis å være kommunalt eid og drevet på Tinnsiden. For fremtidig eierstruktur ser vi for oss tre alternativ: Om vegen inklusive en tunnel skal være en del av den eksisterende bomvegen, vil vegselskapet antakelig være byggherre og ta de formelle beslutninger om funksjonskrav, utforming og drift innenfor de begrensninger som er hjemlet i lov, forskrifter og offentlige planvedtak. Samme effekt ville det få om en vintertunnel blir eiet og driftet av et nytt selskap, som eget forretningsobjekt uten hensyn til eierforhold i tilstøtende vegnett. Man har noen få eksempler på slikt arrangement i Norge (Tustentunnelen i Møre og Romsdal, Spiralen i Drammen, en del av tunnelsystemet i Tromsø). Om vegen forutsettes eller forventes å gå over til status som for eksempel fylkesveg, må en forholde seg til utforming, funksjonskrav og driftsmessige hensyn som om det var Statens Vegvesen som var byggherre. (I så fall er det lite trolig at vegtunnelen kan stenges og benyttes til andre formål i deler av året.) Vi går inntil videre ut fra at den dimensjonerende trafikkmengden (gjennomsnitt om 20 år) er i størrelsesorden 500 ÅDT. Relevant for håndbokkrav er at den er over 300 ÅDT og under I mest belastede timer vil det være overveiende trafikktetthet i én retning.

4 4 Tunnelen vil få klasse B i hht Statens Vegvesens Håndbok 021 Vegtunneler. Tverrsnittet er dermed gitt: T 8,5: Figur 1. Figur 4.6 gjengitt fra Statens vegvesen Håndbok 021, som viser aktuelt tunneltverrsnitt. Normalt bygges vegtunneler i dag med slik vann-og frostsikring at det ikke kan dannes is (istapper og issvuller) som kan utgjøre trafikkfare. Som alternativ til frostisolert kledning kan det tillates bruk av frostporter, dvs. porter som åpner og lukker automatisk ved bilpassering og dermed hindrer konstant gjennomtrekk. Avgjørende faktor om dette skal være akseptabelt og praktisk effektivt er trafikktettheten. Det antas at denne tunnelen tilfredsstiller kriteriet for å kunne bruke frostporter. Vegtunneler bør bygges med fast dekke, da grusdekke gir både støvproblem og økt vedlikeholdsbehov. Om tunnelen bygges slik at vanndrypp tillates, vil det være ekstra viktig med fast dekke. Vi mener at det bør være mulig å fravike andre normkrav, så som fortau og drensanlegg (drenering kan oppnås med bruk av gradert sprengstein i fundamentet). Belysning er et krav som ikke bør fravikes. Det samme gjelder muligheten for å styre ventilasjonen, om ikke annet for brannsikkerheten. Stigningen i vegtunneler av denne klassen bør ikke overstige 8 %, mens det anses som en fordel å holde stigningen under 5-6 %. Av hensyn til driftskostnader bør en vegtunnel være selvdrenerende, dvs. med fall til en eller begge ender. Det er i dag sterk fokus på de mulige miljømessige konsekvenser av en tunnel i berg, i særdeleshet mht. påvirkning av grunnvann, som må være innenfor grensene av hva som kan føre til skadelig effekt på biotoper, vann og bekker.

5 5 For sikker tilgjengelighet og begrenset beredskapskostnad bør tunnelportalene i høyfjellet utformes slik at snøfonn ikke lett bygges opp og stenger for tunnelåpningen. I vanlig fall oppnås dette ved å ha en portal som munner ut på en fylling med åpent lende på begge sider. 3 Funksjonskrav som skitunnel/treningsanlegg Det foreligger ikke noen bestemte eller normerte krav for et slikt bruksområde. Vi har imidlertid fått informasjon om det eneste anlegget det er naturlig å sammenligne med, nemlig Torsby i Sverige. Der er det lagt vekt på at skiløpere kan gå i begge retninger, med ett oppkjørt spor ved hver vegg og med 2 spor for skøyting i midten. Det gir et krav til bredde 8 m, altså godt mulig å innpasse i en vegtunnel. Mht stigningsforhold, er Torsbytunnelen relativt slak. Vi antar at det er av stor verdi for et treningsanlegg å ha en variasjon av stigninger, for eksempel 0,5 (i praksis flatt), 2, 5, 7,9 og 12 %. Vårt forslag er da å bygge vegtunnelen med varierende lengdefall fra 0,5 til 7 %, og å bygge en sidetunnel av begrenset lengde med 9 og 12% stigning pluss en bremseflate og snuplass. Av øvrige geometriske krav, antar vi at det er behov for et påkjøringsvern langs veggene (rekkverk av treplank, plast eller polstret metall i trygg høyde for både barn og voksne) og en tilknytning til et resepsjonsområde som kan ligge både i berg og i en tilknyttet bygning. Av hensyn til driftskonseptet antar vi at det mest fordelaktige er å ha en tunnelmunning i tett tilknytning til en turistbedrift i dagen, slik at man enklest mulig kan bemanne kombinerte funksjoner. Kjøleanlegget for en slik tunnel vil ha to dimensjonerende situasjoner: 1) Ved nedkjøling av tunnelen med kjørebane og omgivende berg til brukstemperatur ved sesongstart, da bergmassen vil holde ca årsmiddeltemperatur, som her antas ligge omkring + 3 5º C, og 2): Når tunnelen har maksimalt antall personer med behov for frisklufttilførsel. Brukstemperatur kan kanskje med fordel variere noe, dersom det av treningsmessige årsaker er ønskelig å kunne gjenskape ulike føreforhold. Hvorvidt kjøling skal skje direkte med kjølerør (i luft eller i bakken) eller via luft (gjennomblåsing eller med rør og dyser) er et tema for annen ekspertise. Det er også nevnt at det kan være interesse for å knytte en skytebane til anlegget, også den fortrinnsvis i berg og med samme kunstige vintermiljø som i skitunnelen. 4 Topografi, bergrunn og andre fysiske forutsetninger Generelt Tunnelen vil bli liggende opp mot 1000 m over havet, og vegtunnelen blir med mest naturlige trase omkring 2 km lang. Høydeforskjell mellom de to endene vil være i størrelsesorden m avhengig av detaljert løsning og trase i hver ende. Tunnelen vil passere omtrent under Tjønngrønuten som når opp mot 1200 moh. Bergmassen tilhører et skyvedekke som ble omdannet og tektonisk påvirket senest under den kaledonske fjellkjedefoldning. Bergarten er hovedsakelig kvartsitt og kvartsrik gneis. Fjellryggen fremstår med et tydelig relieff som gjenspeiler meget stor erosjonsmotstand mot den påkjenning den ble utsatt for under istiden de siste år. Noen sprekkesoner og partier med mer oppsprukket fjell vises tydelig oppe på fjellryggen som daldrag, kløfter og forsenkninger med

6 6 vann. Det at disse strukturene er så tydelige gjør det mulig å planlegge tunneltraseen slik at vesentlige problemer unngås eller at svake soner kan krysses på optimal måte. Imidlertid er dalsidene på begge sider dekket av til dels tykk morene, og kun i få punkter vises det bergblotninger og tegn på gruntliggende berg. Dette er forhold som må tas i betraktning sammen med andre hensyn som bestemmer hvor man kan finne beste plassering av portaler. Forholdene i hver ende av tunnelen behandles hver for seg nedenfor. I all hovedsak vil en tunnel gjennom denne fjellryggen ha gode og meget gode bergforhold. Noen forhold kan allikevel gi utslag på kostnadene, så som omfang av sikringsarbeider og støpte portaler i hver ende, vannlekkasjeførende sprekker som vil kreve forinjeksjon og problemer knyttet til meget høy verktøyslitasje i den kvartsrike bergarten. Byggemåten for en 2 km tunnel av denne typen vil være boring og sprengning, samt steinkjøring med hjulgående kjøretøyer (lastebiler eller leddstyrte dumpere). Boreriggen vil være elektrisk drevet og krever sammen med litt annet utstyr, verksted og kontor omkring 400 KVA. Om dette ikke kan dekkes av stedlig kraftlinje, kan det etableres dieseldrevet aggregat i byggeperioden. I utgangspunktet er 2 km en ideell drivelengde for driving kun fra en side, dvs. med bare en anleggsrigg. Hvis ikke andre forhold får dominerende betydning, velger man i utgangspunktet helst å drive en slik tunnel fra den enden som ligger lavest, slik at en mest mulig kan unngå pumping. Det kan også ligge fordeler i å drive tunnelen til dels fra begge sider i sommerhalvåret, bl.a. fordi det vil være behov stein til vegarbeid på begge sider. (Samme utstyr beveger seg da mellom de to angrepspunktene for hver salve ved å kjøre langs eksisterende veg.) Vegglisiden De dominerende faktorene som bestemmer mulig plassering av tunnelåpning er: - få blotninger av berg i et område karakterisert av myrdrag, mulige partier med grunt til fjell er angitt med diamant-tegn, - planlagt turistanlegg i sørhellinga sør for vegen (rød firkant på kartet), - sannsynlig stor snø-akkumulering over tregrensa, - reisdyrtrekk nord syd gjennom området (ikke nøyaktig anvist)

7 7 Fig. 2 Kart over området øst for Tjønngrønuten. Diamantsymbolene angir omtalte påhuggsmuligheter. Sirkel viser mulig inngang til et øvre nivå. Rød ramme angir foreslått plassering av turistbedrift. Veglinje og tunnelpåhugg må prosjekteres etter nærmere klarlegging av disse forholdene. Inntil videre kan vi antyde at det kan være en god løsning med påhugg under eksisterende veg, på ca kote 1000 og i nokså tett tilknytning til en turistbedrift. Her kan en bruke tunnelmasse til å etablere en oppfylling for vegen i kombinasjon med forming av et sørvendt amfi som basis for turistanlegget. Det andre alternativet som er antydet på kartutsnittet (over vegen, ca kt 1020) vil sannsynligvis få vanskeligere vinterforhold og mer konflikt med et vilt-trekk, samtidig som koblingen mot et turistanlegg blir mindre gunstig. Nystøldal-siden Her er det færre forhold som styrer plassering av tunnelåpning, men terrenget har mindre gunstig form. Her er området skog-kledt og antakelig mindre utsatt for sterk snø-drift. Skogen på stedet viser tegn på typisk snødybde 1 1,5 m. På kartutsnittet er det antydet to mulige plasseringer, begge på ca kt 940. Ved det nordligste alternativet er det god plass til å etablere vegfylling og kryss i kombinasjon med at den eksisterende vegen løftes noe, men her er det ikke observert fjellblotning. Grunnen består av morene med til dels grove blokker. Ved et det sørlige alternativet finner en den laveste fjellblotningen langs vegen og dermed et påhugg som ikke krever mye avgraving og kanskje dermed heller ikke så langt portalbygg, men

8 8 det gir ugunstig geometri for tilknytning til eksisterende veg og det er mulig at det kan være en viss fare for snøskred på nordsiden. Fig. 3 Kartutsnitt vest fro Tjønngrønuten. Diamantsymbolene angir omtalte påhuggsmuligheter. 5 Antydning om kostnadsnivå og byggetid Ca 2 km vegtunnel i gunstige bergforhold og vanlig standard kan bygges for i størrelsesorden mill kr. En redusert standard med frostporter og uten fortau og drenasje kan kanskje gi en besparelse på inntil 10 mill. kr. Om en i tilknytning etablerer en grentunnel på for eksempel 200 m og en 50 m lang skytebane med 10 standplasser, snakker vi om en tilleggskostnad på i størrelsesorden 10 mill. kr. Kostnader til kjøleanlegg og spesiell innredning for skitunnelen er ikke medtatt i disse kostnadstallene. Hele anlegget bør kunne sprenges ut og sikres på 10 mnd, og innredning til vegtunnel kan typisk ta ytterligere 4 mnd.

9 9 6 Lengdeprofil og arrangement på Veggli-siden Østbakken: 7 %, 400 m Toppbakken, 15 % 200 m Vegens toppkt 1028 moh Langbakken, 5 %, 1200 m Skytehall, ca 1060 moh. Vestsletta, 1,5 %, 400 m Gj.snitt 3 % Fig. 4. Prinsippskisse for mulig arrangement av lengdefall og tilknytning til en skytehall på Veggli-siden. Vi har antatt at det er av spesiell interesse å bygge ulike fall i ulike delstrekninger. Tilknytning til skytehall kan gjøres enten ved at den innlemmes i kald, snølagt sone eller at den ligger i ikke nedkjølt sone utenfor en sluse. Det siste medfører behov for plastmatter eller lignende som kan fungere som løperbane ved standplass. 7 Kjøleanlegg og spesiell innredning for skitunnelen Vi har vært i kontakt med SINTEF sin fagavdeling for inneklima og kjøleteknikk og Geofrost AS, som begge er kompetansesentre som kan bidra til å finne gode løsninger og dimensjonering for et kjøle- og ventilasjonsanlegg. Det er dog ikke gjennomført beregninger enda, da dette vil bero på en del forutsetninger som må avklares. Oppgavene er også så omfattende at det ikke har vært rom for annet enn generell rådgivning i nåværende stadium. Vi gjengir noen viktige forhold i konseptet og elementer som drøftes i videre utredning: - Stabile forhold for snø-såle kan skapes etter to prinsipper: o Kjølerør i vegbanen, kan tillate temperatur over 0 i luft og omgivende berg o Tilførsel av kald luft som kjøler ned både lufta og omgivende berg og vegbane og holder hele systemet på minussiden av 0 Foreløpig har en konkludert med luftkjøleanlegget, ut fra at installasjonskostnaden sannsynligvis blir mindre, at det gradvis vil danne seg is i stedet for snø i sålen og at det uansett må være kjøling på ventilasjonsanlegget som vil kreve noe nær den samme luftutskiftingskapasiteten uansett. - Et luftkjøleanlegg må dimensjoneres for to maks-last-situasjoner: o Nedkjøling av tunnelrommet, omgivende berg og tunnelsåle i det tilfelle at en starter med varm tilstand (antatt 3-4º i berget, noe mer i lufta) en dag tidlig på sommeren, og

10 10 o Nedkjøling av luft som må skiftes ut mens det er maksimalt antall brukere i full aktivitet i skitunnelen. - Nedkjølingen av omgivende bergmasse og tunnelsåle kan få betydelig hjelp av noen strategier som reduserer behov for kapasitet i et luftkjøeanlegg: o Ved å tillate gjennomstrømming av kald luft hele vinteren, har en oppnådd en betydelig nedkjøling som basis, kanskje 0-isotermen kan flyttes 2 m inn i nakne bergoverflater, tilsvarende teledybde i uisolert grunn. Denne strategien må avveies mot det ekstra hensyn det fører til for å motvirke is-kjøving fra vannlekkasjer (isolert drenasje eller singulær proppfrysing med nitrogen). Høydeforskjell og temperaturdifferanse mellom ute og inne i tunnelen vil føre til skorsteiseffekt som driver denne luftstrømmen uten mye bruk ab vifte-energi. Ved tidvis å åpne for utluft oppe ved skyteanlegget, vil skrosteinseffekten bli enda sterkere. o Ved å kjøre store mengder natursnø inn i tunnelen på det tidspunkt vegen kan åpnes over Killingskar, trekkes det betydelig varmemengde ut av tunnelen. o Hvis det tillates at det går noen uker fra vegtunnelen stenges til skitunnelen åpnes, kan en ta tiden til hjelp for nedkjøling. - Luftmengden som må kunne skiftes ut under bruk som skitunnel og den varmemengden som må fjernes fra denne luften, avhenger av maks antall besøkende til enhver tid og hvor kald luft en kan trekke på ved inntaket. Inntil videre bes ekspertene om å sjekke kapasiteten for 500 besøkende og 15 grader i tørr uteluft som kjøles til minus 2 grader ved utslipp fra dyser på et ventilasjonsrør i tunneltaket. Hvis dette besøkstallet setter ekstra stort krav til anlegget, kan en se på et byggetrinn 1 med 200 som dimensjonerende antall besøkende til enhver tid. Referansen for dette er et foreløpig maks besøk pr døgn i Torsbytunnelen på ca 800. Det er også et helsemessig aspekt ved den lufta man vil få inne i et slikt anlegg. Vi antar at høyden over havet er gunstig for trening, men at det kan bli behov for ekstra anlegg til å sikre god nok luftkvalitet i et slikt treningsanlegg. - Evt. snøkanoner settes i eget rom og opereres når kjølingen har ledig kapasitet. Det settes ikke i selve tunnelen, da det medfører ekstra mye varme som må fjernes fra systemet. Annen innredning som må vurderes er bl.a. et rekkverk langs veggene som hindrer personskade om skiløpere kjører inn i bergveggen. 8 Usikkerhet, behov for undersøkelser Usikkerhetene som knyttes til beste plassering og tilhørende løsning ved begge åpninger er nevnt foran. Undersøkelser på disse stedene kan omfatte prøvegraving og ingeniørgeologisk kartlegging som ses opp mot avklaringer i forhold til planer for turistanlegg. Normalt representerer omfanget av bergsikring gjennom tunnelen en stor usikkerhet, men her er det antakelig meget gunstige forhold i så måte, og overslagene bør bare ta med en viss margin for bergsikring ut over et minimalt nivå med bolter og sprøytebetong. Derimot er det knyttet betydelig usikkerhet til hvor mye arbeid som må legges i tetting mot vannlekkasjer og den resulterende vann- og frostsikringen. Dette forholdet er det vanskelig å undersøke for. Usikkerheter knyttet til konsekvenser for naturmiljø og samfunnsinteresser må behandles i KU eller tilsvarende analyse.