NORSK JERNBANESKOLE. Ingeniørgeologi Berget som byggemateriale -hva må til?

Transkript

1 NORSK JERNBANESKOLE Ingeniørgeologi Berget som byggemateriale -hva må til? 2015

2 Hanne Wiig Sagen Ingeniørgeolog Foto: Anne Mette Storvik (Jernbaneverket)

3 Temaer Innføring ingeniørgeologi geologi Metoder for tunneldriving Oppfølging og sikring av tunnel Skjæringer Uheldige situasjoner

4 Geologi Læra om jorda, dens opprinnelse, utvikling og sammensetning

5 Ingeniørgeologi Anvendt geologi i forbindelse med bygningsmessige arbeider.

6 En ingeniørgeolog jobber aktivt med: Trasévurderinger for tunneler og fjellskjæringer Vurdering av bergressurser og kvalitetskontroll av ballastpukk Oppfølging i byggeperioden Rassikring Drift og vedlikehold

7 Bergartsklassifisering Bergarter blir klassifisert ut fra bl.a.: dannelsesmåte opptreden mineralsammensetning Hovedinndeling etter dannelsesmåte: Magmatiske bergarter Sedimentære bergarter Metamorfe bergarter

8 Magmatiske bergarter Størkningsbergarter Granitt, rombeporfyr, kimberlitt, larvikitt.

9 Sedimentære bergarter Avsetningsbergarter Sandstein, konglomerat, kalkstein og leirskifer

10 Metamorfe bergarter Omdannede bergarter Gneis, marmor, skifer

11 Bergartenes kretsløp (NBG, 1985)

12 Berggrunnen i Norge

13 For å benytte berget som byggemateriale må ingeniørgeologen ha kjennskap til: Bergartene og dannelsen Sprekker og sprekkemateriale Forkastninger Svakhetssoner Løsmasser, i berget og over en trasè

14 Bergmasse - Sprekker Riss, stikk, sprekker og tynne slepper gjennomsetter alle bergmasser Tredimensjonal betraktning ved sikring (spennvidde, sprekkeavstand, sprekkeretninger)

15 Svakhetssoner/Sprekkesoner /Knusningssoner Sleppematerialet kan påvirke skjærfastheten «smører» sprekkeplanet, evt presser ut. Vanlige mineraler: Inaktive (eks. kaolitt) Løselige (karbonater) Svelleleire/smektitt (f.eks montmorillonitt)

16 Spenninger i berg Topografisk betingede gravitasjonsspenninger Tektoniske spenninger Residual spenninger (rest)

17 Tunneler

18 Krefter som virker på en tunnel Destabiliserende: gravitasjonskreftene spenningsforholdene (kan være stabiliserende) vanntrykk på sprekker svelletrykk i leirholdige bergarter og svakhetssoner oppsprekking/forvitring Stabiliserende: bergmassens styrke skjærfasthet langs sprekker

19 Eldre vs. nyere tunneler Eldre enkeltsportunnel på Bergensbanen Nyåpnet dobbeltspor. Bærumstunnelen (Lysaker- Sandvika)

20 Jernbanetunneler Ca. 680 jernbanetunneler i Norge (ca. 50 stk over 1000 m) De 3 lengste Romeriksporten m (1999) Lieråsen m (1973) Finsetunnelen m (1993) Holmestrandsporten m (ferdig 2016) Follobanen 20 km (planlagt ferdig 2021) Gravehalsen m (1908) (Bergensbanen) Japan Sui-kan ca. 54 km (1988) England-Frankrike, Eurotunnel ca. 50 km (1994) Sveits Gotthard Base (under utbygging) blir verdens lengste når den åpner 2016, 57 km

21 Drivemetoder Konvensjonell driving (boring & sprenging) Fullprofilboring TBM (Tunnel Boring Machine) Bergbryting

22 Tunnelbegrep

23 Fullprofilboring - TBM (Tunnel Boring Machine) Borhodet roterer samtidig som kutterene presses mot stuffen med stor kraft Inndriften er geologisk betinget. Kan være billigere og tidsbesparende ved lange tunneler Slipper sprengningsrystelser Får jevn kontur mindre sikring

24 Fullprofilboring - TBM (Tunnel Boring Machine) Den 50km lange Eurotunnelen ble drevet med TBM

25 Fullprofilboring - TBM (Double Shielded Tunnel Boring Machine) Det er en tilsvarende maskin som skal brukes på Follobanen

26 Konvensjonell driving

27 Konvensjonell driving

28 Boring og sprenging Salveboring Normal salvelengde: 5m Sprenging tennere + sprengstoffslurry

29 Boring, sprenging og utlasting Foto: Norfilm/JBV

30 Rensk Maskinrensk (pigging) Manuellrensk (spettrensk)

31 Oppfølging Byggherrens halvtime: Geologisk kartlegging Bestemme sikringsomfang for permanentsikring

32 Geologisk kartlegging Papirformat Digitalt format

33 Stabilitetssikring Sikringsopplegg tunnel Standard sikring Bolter (spredt eller systematisk) Sprøytebetong m/u fiber Tung sikring Forbolting (spiling) Sprøytebetongbuer Full utstøpning

34 Stabilitetssikring Ved valg av sikringsmetode vektlegges følgende, iht. teknisk regelverk: bergets egenskaper lekkasjeforhold, frostmengde metode for vann- og frostsikring trafikkmengde og toghastighet krav til vedlikehold

35 Stabilitetssikring Sprøytebetong og bolter Sprøytebetong, 8cm Bergbolting, CT-bolt Vanligvis 3 til 4 m Bergboltene gyses

36 Forinjeksjon Borer en skjerm rundt hele tunnelprofilet foran stuff Pumper inn en sementbasert injeksjonsmasse for å tette sprekkene i berget Forhindrer innlekkasje av vann i tunnelen og minsker dermed faren for grunnvannssenkninger

37 Etterarbeid i tunnel Bunnrensk, masseutskiftning Kummer og rør Vann- og frostsikring PE-skum med sprøytebetong Betongelement Membran og utstøpning Klart for jernbanetekniske arbeider

38 Fullprofilboring kontra konvensjonell driving? Konvensjonell: Lang erfaring ved denne metoden Egnet for harde bergarter Stadige forbedringer innenfor sprengningsteknikken Bedre kontroll på innlekkasje Større fleksibilitet Fullprofil: Lavere kostnader ved lange tunneler Inndrift geologisk betinget Kan oppnå jevnere kontur Godt egnet for driving i bymessige områder Mindre fleksibilitet

39 Bergbryting Drill & Split - Follobanen Skal brukes ved spesielt sårbare områder når det drives gjennom Ekebergåsen. Første gang dette brukes i Norge.

40 Skjæringer Fare for ras og blokknedfall Sikringstyper: Bolter Fjellanker/stag Nett Sprøytebetong Fangvoll Bjelkestengsel Av de totalt km bane finnes et ukjent antall km som har sprengte eller naturlige fjellskjæringer /skrenter

41 Skjæringer langs jernbanesporet

42 Saget skjæring LS-04 Sandvika

43 Kompleksitet under bygging

44 Påhugg sør, Jarlsbergtunnelen Bjelkestengsel Bolter + nett Fangvoll

45 Hendelser ingeniørgeologen prøver å forhindre, eller rydder opp i

46

47

48

49 Derfor trenger vi ingeniørgeologer Hanekleivtunnelen, 2006

50 Andre arbeidsoppgaver

51 Takk for oppmerksomheten!