Teknologidagene 2015 Norsk tunnelteknologi et rent ingeniørgeologisk domene? Gjøvik Olympiske anlegg - Fjellhallen

Transkript

1 Teknologidagene 2015 Norsk tunnelteknologi et rent ingeniørgeologisk domene? Arild Neby, Tunnel- og betongseksjonen, TMT, Statens vegvesen Vegdirektoratet Gjøvik Olympiske anlegg - Fjellhallen

2 Faget ingeniørgeologi arven fra Selmer-Olsen Da Rolf Selmer-Olsen ble ansatt som førsteamanuensis ved Geologisk Institutt på NTH i 1955, utviklet han i løpet av få år et lite innføringsfag i geologi for bygningsingeniørstudenter til en hel fagpakke, som etter hvert ble kalt ingeniørgeologi. Selmer-Olsen var fagets første professor fra Omtrent samtidig, fra 1957 til 1965, utviklet man i Østerrike en metode for sekvensiell driving av tunneler som ble kalt «Die Neue Österreichische Tunnelbauweise», NÖT, eller New Austrian Tunnelling Method, NATM, på engelsk. I 1974 kommer Q-systemet utviklet av Barton, Lien og Lunde et. al. Den norske tunnel(bygge)metoden ble først presentert i begynnelsen på 1990-årene som «The Norwegian Method of Tunnelling», NMT. To artikler av Barton, Grimstad, Aas et. al ble publisert i World Tunnelling i løpet av

3 Norsk tunnelteknologi et rent ingeniørgeologisk domene? Norwegian Method of Tunnelling - NMT

4 Den norske tunnelmetoden hva er den? NFF har over lengre tid diskutert å etablere en «sertifiseringsordning» knyttet til den norske tunnelmetoden. NFF foreslår at denne «metoden» da snarere er en tilnærming bestående av et samspill av mange elementer som f.eks: kost/risk balansert program for trinnvise forundersøkelser design der bergmassen inngår som et konstruktivt element enhetspris og enhetstid for oppgjør for bergarbeider fleksibel tilnærming til bergsikring (observasjonsmetoden) arbeidssikring bestemt av entreprenør i samråd med byggherren utstrakt bruk av fiberarmert sprøytebetong fremfor nettarmering, stålbuer og utstøping permanentsikring bestemt av byggherren mekanisert produksjon med utstrakt bruk av moderne teknologi akkordbasert betaling av tunnelarbeiderne selvgående tunnellag med få, men multifunksjonelle faglærte tunnelarbeidere med kompetanse og erfaring god logistikk og fokus på optimal drift SHA basert på kunnskap og holdninger snarere en rigid regelstyring og detaljert prosedyreverk etc Kvalitet? Levetid? Hva med «innmaten»? Ikke en del av «metoden»?

5 Den norske tunnelbyggemetoden En metode (Method)? Et konsept (Concept)? En filosofi (Philosophy? Et system (System)? En tilnærming (Approach)? En pakke med mange elementer! Altså snarere en flatpakke

6 Ingeniørgeologisk eksport? Sørkjostunnelen hvor et titalls norske en NTM ingeniørgeologer tunnel? dro ned nærmest Kan NTM som selges i et til korstog andre land? på begynnelsen av 90 -tallet Singapore! og et land til Kingdom of Saudi Arabia

7 Tilnærmingskonflikt NATM - NMT Verdien av nummeriske analyser for bergmasse Double-shell NATM vs Single-shell NMT Krumme vegger vs rette vegger Observasjon vs empiri Dokumentasjon

8 Moderne vegtunneler ( ) FoU-program som ble startet etter flere hendelser i både europeiske og norske tunneler de siste tiårene, samt føringene i bransjerapporten Tunnelsikkerhet (juni 2007) og Agendarapporten (okt. 2007). Forvaltningssystem for tunneler Tunnelskole Utvikle forslag til strategi for vegtunneler Planlegging Bygging (profilutforming, utførelse, geologisk dokumentasjon, stabilitetssikring, kledninger, materialutvikling, teknisk utstyr) Drift og vedlikehold Tilgjengelighet og sikkerhet Levetid Økonomi og konsekvenser

9 Moderne vegtunneler ( ) Etatsprogrammet genererte en rekke rapporter Profilutforming, stabilitetssikring og kledninger Kontur Sikringsomfang Vann og frostsikring

10 Norsk tunnelteknologi et rent ingeniørgeologisk domene? Moderne vegtunneler ( )

11 Vann- og frostsikringshvelv Med etatsprogrammet «Moderne vegtunneler», høstet Vegdirektoratet storm i deler av det norske tunnelmiljøet med overskrifter i teknisk fagpresse som: «Frykter at vi mister vår tunnelkompetanse» «Dumper den norske tunnelteknologien» «Baklengssalto for norsk tunnelbygging»

12 Varige konstruksjoner ( ) Et fireårig FoU-program med hovedmål å legge til rette for at riktige materialer og produkter benyttes på riktig måte i Statens vegvesen sine konstruksjoner. Formålet er å oppnå ønsket kvalitet, forutsigbart vedlikehold og definert levetid for ulike konstruksjonsløsninger, i første rekke for bruer og tunneler. Prosjekt 4: Fremtidens tunneler FT1 Konturkvalitet FT2 Helstøpt (V&F) tunnelhvelv

13 Varige konstruksjoner ( ) Erfaringer fra bygging av tunneler med membran og kontaktstøpt vann- og frostsikringshvelv på Fellesprosjektet E6 Dovrebanen

14 Bergmasseklassifikasjon Q-systemet Kun i bergmasse «Svært dårlig» til «Usedvanlig dårlig» altså hvor bergmassen har en E-modul i nærheten av løsmasser

15 Spennvidde for nesten alle tunneler i vegtunneler i Norge Sikringsklasse VI - Driving og permanent sikring dimensjoneres spesielt. Sikringsklasse II - Systematisk bolting (c/c 2 m), endeforankrete, forspente, gyste - Sprøytebetong B35 E700, tykkelse 80 mm, sprøytes ned til såle Sikringsklasse I - Spredt bolting - Sprøytebetong B35 E700 tykkelse 80 mm, ned til 2 m over såle Sikringsklasse V - Forbolting, c/c mm, ø32 mm eller stag (selvborende). - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse mm. - Systematisk bolting, c/c 1,0 1,5 m, gyste. - Armerte sprøytebetongbuer, buedimensjon D60/6+4, ø20 mm, c/c 1,5 2 m, buene boltes systematisk, c. 1,0 m, lengde 3 6 m. - Armert sålestøp, pilhøyde min. 10 % av tunnelbredden. Sikringsklasse IV - Forbolting ved Q < 0,2, ø25 mm, maks. c/c 300 mm - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse 150 mm. - Systematisk bolting, c/c 1,5 m, gyste - Armerte sprøytebetongbuer ved Q < 0,2, buedimensjon E30/6 ø20 mm, c/c 2 3 m, buene boltes systematisk, c. 1,5 m, lengde 3 4 m. - Sålestøp vurderes Sikringsklasse III - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse 100 mm eller mer. - Systematisk bolting (c/c 1,5 m), endeforankrete, endeforankrete som gyses i ettertid, eller gyste

16 Planlegging av bergsikring Tabell 7.1: Sammenhengen mellom bergmasseklasser (Q-systemet) og sikringsklasser permanent sikring Bergmasseklasse Bergforhold Q-verdi (1) Sikringsklasse Permanent sikring A/B C D E F G Lite oppsprukket bergmasse Midlere sprekkeavstand > 1 m Q = Moderat oppsprukket bergmasse Midlere sprekkeavstand 0,3 1 m Q = 4 10 Tett oppsprukket bergmasse eller lagdelt skifrig bergmasse Midlere sprekkeavstand < 0,3 m. Q = 1 4 Svært dårlig bergmasse Q = 0,1 1 Ekstremt dårlig bergmasse Q = 0,01 0,1 Eksepsjonelt dårlig bergmasse, stort sett løsmasse Q < 0,01 Sikringsklasse I - Spredt bolting - Sprøytebetong B35 E700, tykkelse 80 mm, ned til maks 2 m over såle Sikringsklasse II - Systematisk bolting (c/c 2 m), endeforankrede, forspente, gyste - Sprøytebetong B35 E700, tykkelse 80 mm, sprøytes ned til såle Sikringsklasse III - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse 100 mm eller mer - Systematisk bolting (c/c 1,5 m), endeforankrede, endeforankrede som gyses i ettertid. eller gyste Sikringsklasse IV - Forbolting ved Q < 0,2, ø25 mm, maks c/c 300 mm - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse 150 mm - Systematisk bolting, c/c 1,5 m, gyste - Armerte sprøytebetongbuer ved Q < 0,2, buedimensjon E30/6 ø20 mm, c/c 2 3 m, buene boltes systematisk c. 1,5 m, lengde 3 4 m - Sålestøp vurderes Sikringsklasse V - Forbolting, c/c mm, ø32 mm eller stag (selvborende) - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse mm - Systematisk bolting, c/c 1,0 1,5 m, gyste - Armerte sprøytebetongbuer, buedimensjon D60/6+4, ø20 mm, c/c 1,5 2 m, buene boltes systematisk c. 1,0 m, lengde 3 6 m - Armert sålestøp, pilhøyde min. 10 % av tunnelbredden Sikringsklasse VI - Driving og permanent sikring dimensjoneres spesielt (1) Q-verdiene er gitt for uniaxial compressive strength, UCS = 100 MPa (2) For krav til materialer, metoder og løsninger henvises til Teknologirapport nr. 2538: Arbeider foran stuff og stabilitetssikring i vegtunneler.

17 Vann- og frostsikringshvelv Med etatsprogrammet «Moderne vegtunneler», høstet Vegdirektoratet storm i deler av det norske tunnelmiljøet med overskrifter i teknisk fagpresse som: «Frykter at vi mister vår tunnelkompetanse» «Dumper den norske tunnelteknologien» «Baklengssalto for norsk tunnelbygging» Hvorfor stemples vi som «kjettere?: Ser noen NATM-spøkelser på høylys dag? Vårt mål er fortsatt bergsikring i tråd med filosofien i NTM og tradisjon i Norge Livssykluskostnadene skal være lavest mulig for våre vann- og frostsikringsløsninger