INGENIØRGEOLOGI. Berget som byggemateriale - hva må til?

Transkript

1 INGENIØRGEOLOGI Berget som byggemateriale - hva må til?

2 Hanne Wiig Sagen Ingeniørgeolog BaneNOR Marcus Fritzøe Lawton Ingeniørgeolog BaneNOR

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

4 I jernbanesammenheng benyttes berget som byggemateriale: fundamentering skjæringer tunneler støttemurer bruer forsterkningslag ballastpukk

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

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

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

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 Grunnvann

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

15 Bergspenninger Topografisk betingede gravitasjonsspenninger Tektoniske spenninger Residual spenninger (rest)

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

17

18 Tunneler

19 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 er nå verdens lengste etter at den åpnet i 2016, 57 km

20 Eldre vs. nyere tunneler Enkeltsportunnel på Bergensbanen Dobbeltspor Bærumstunnelen

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

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 TBM: lengde 150 m, vekt 2400 tonn, diameter 9,96 m, 71 kuttere, borer i snitt m pr dag

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

26 Konvensjonell driving

27

28

29 Boring, sprenging og utlasting Foto: Norfilm/JBV

30 Drill & Splitt Borer flere hull - Opp i mot 500 hull på et 68m3 profil Avstand mellom hull ca. 0,4m Kutt bores ut som en slisse

31

32 Ferdig boret salve klart for splitting.

33

34 Superwedge

35 Oppfølging Byggherrens halvtime: Geologisk kartlegging Bestemme sikringsomfang for permanentsikring

36 Geologisk kartlegging Papirformat Digitalt format

37 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

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

39 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

40 Systematisk injeksjon

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

42 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

43 Skjæringer langs jernbanesporet

44 Saget skjæring LS-04 Sandvika

45 Kompleksitet under bygging

46 Påhugg sør, Jarlsbergtunnelen Bjelkestengsel Bolter + nett Fangvoll

47

48 Andre arbeidsoppgaver

49 Hendelser ingeniørgeologen prøver å forhindre, eller rydder opp i

50

51

52

53

54 Injeksjonsutgang til en gate over tunnelen.

55

56

57

58

59 Derfor trenger vi ingeniørgeologer Hanekleivtunnelen, 2006

60 Takk for oppmerksomheten!