NORSK JERNBANESKOLE. Ingeniørgeologi Berget som byggemateriale -hva må til? Mars 2014

Transkript

1 NORSK JERNBANESKOLE Ingeniørgeologi Berget som byggemateriale -hva må til? Mars 2014

2 Foto: Anne Mette Storvik (Jernbaneverket) Om oss Saman Mameghani Ingeniørgeolog Hanne Wiig Sagen Ingeniørgeolog

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

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

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

6 Bergartenes kretsløp (NBG, 1985)

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

8 Sedimentære bergarter Avsetningsbergarter Sandstein, konglomerat, kalkstein og leirskifer

9 Metamorfe bergarter Omdannede bergarter Gneis, marmor, skifer

10 Berggrunnen i Norge

11 Ingeniørgeologi Anvendt geologi i forbindelse med bygningsmessige arbeider.

12 Derfor trenger vi ingeniørgeologer Hanekleivtunnelen, 2006

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

18 Tunneler

19 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

20 Jernbanetunneler Cirka 680 tunneler (ca. 50 stk over 1000 m) De 3 lengste Romeriksporten m (1999) Lieråsen m (1973) Finsetunnelen m (1993) Holmestrandsporten m (ferdig 2016) 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 Eldre vs. nyere tunneler Eldre enkeltsportunnel på Bergensbanen Nyåpnet dobbeltspor. Bærumstunnelen (Lysaker- Sandvika)

22 Tunnelbegrep

23 Drivemetoder Konvensjonell driving (boring+sprenging) Fullprofilboring TBM (Tunnel Boring Machine) Roadheader

24 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

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

26 Dobbeltskjoldet TBM

27 Aktuell til Follobanen Dette er tilsvarende maskin som vurderes på Follobanen Bilde viser en TBM med diameter 10.2m 67 Kuttere Hver kutter er 20 fot (512 mm) Total materkraft på cirka KN Monterer betongsegmenter mens den borer Har lining i hele tunnelen

28 Konvensjonell driving

29 Konvensjonell driving

30 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

31 Systematisk injeksjon

32 Injeksjon på stuff

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

34 Boring og sprenging -Ladning

35 Boring og sprenging -Ladning Ferdig ladet salve

36 Boring og sprenging: - Detonering Foto: Norfilm/JBV

37 Utlasting og pigging

38 Pigging (maskinrensk)

39 Spettrensk (manuell rensk)

40 Spruting og bolting

41 Filmklipp

42 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

43 Oppfølging Byggherrens halvtime: Geologisk kartlegging Bestemme sikringsomfang for permanentsikring

44 Geologisk kartlegging

45 Registrering Holmestrand

46 Stabilitetssikring Stasjonsentreprisen - Holmestrand

47 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

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

49 Sikring Sprøytebetong, 8cm Bolting, CT-bolt Gysing av bolt

50 Sprøytebetong

51 Tyngre sikring

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

53 Inspeksjon

54 Skjæringer

55 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

56 Skjæringer langs jernbanesporet

57 Skjæringer langs jernbanesporet

58 Fint saget skjæring

59 Utrasing i saget skjæring, LS-04

60 Påhugg sør, Jarlsbergtunnelen Bjelkestengsel Bolter + nett Fangvoll

61 Kompleksitet under bygging

62 Hendelser ingeniørgeologen prøver å forhindre - Eller rydder opp i

63

64

65

66

67

68

69

70 Injeksjonsutgang til en gate over tunnelen.

71

72

73

74

75

76 Avsporing Setså, Nordlandsbanen,

77 Takk for oppmerksomheten!