Ian Mai 2006 Bjørvikaprosjektet Massiv senketunnel i betong Ian Markey Statens vegvesen
Bjørvikaprosjektet Prosjektet - hovedtrekk Senketunnelen (tekniske detaljer/byggteknikk/laster etc) Lavvarmebetong Bestandighet (korrosjonsbeskyttelse/katodisk beskyttelse) Brann http://www.vegvesen.no/bjorvika/
Bjørvika vegsystem etappe 1
Vegsystem etter utbygd etappe 2
Overordnet vegsystem
Dagens E18 / Rv 190
Teknisk utrustning Overvåkning med hendelsesdetekterende ITV-kamera Automatisk fartsovervåkning fotoboks (ATK) Rømningsveg/brannhydrant pr ~125 m i Bjørvikatunnelen, 250/300 m i øvrige tunneler Nødtelefon pr ~125 m. Brannslukkere pr ~50 m Havarilommer pr 500 m (SOS-stasjon / rømningveg) Strømtilførsel : Ringmating / seksjonering - nødstrøm Langsgående ventilering Variabel skilting, omkjøring bommer Pumpesump Offreanoder
5 konstruksjoner 4 konstruksjoner 25 konstruksjoner
3 Hovedentrepriser Sørenga (6. april 2005) AF Spesialprosjekt 941.752.500 NOK Kontraktsdato 30 juni 2005 Sjødel (20. mai 2005) Arbeidsfelleskap Bjørvikatunnelen 968.110.263 NOK (Skanska, BAM Civiel and Volker Stevin Construction Europe) Kontraktsdato 11 aug 2005 Havnelageret (17 juni 2005) NCC 370.770.632 NOK Kontraktsdato 27 sept 2005
Lengdeprofil Bjørvika tunnelen
Taiwan The Netherlands United Kingdom USA Sweden 30 25 20 15 10 5 0 Senketunneler (108 vegtunneler) Denmark Ireland France Germany Greece Hong Kong Japan P.R. China Russia Spain Cuba Canada Belgium Australia Argentina Antall
Bjørvika Norges første senketunnel 6 tunnelelementer, lengde 112,5 m Bygges i tørrdokk ved Bergen (Hanøytangen) Bredde 28 41 m (6 felt + av-/påramper) Direkte fundamentering på bunnen i utgravet trasé Topp tunnel 8-11 m under middelvannstand Utgraving ca 675.000 m 3, derav ca 50.000 m 3 forurenset bunnslam Ca 90.000 kjøretøy pr døgn
topp = 1175 1400 mm vegg: 1000 mm bunn: 1200 mm 9,3 10,6 m 112,5 m 28 41 m
Produksjon av hvert enkelt element 5 segmenter med lengde 22,5 meter (Σ= 112,5m) Dilatasjonsfuge mellom hvert segment De 5 segmentene spennes temporært sammen til et stivt element
Temporær spennarmering 12 roof cables 12 roof cables 7 bottom cables 7 bottom cables
Transportrute Korsfjord Bomløfjor d Boknafjor d Larvik Listafjord Kristiansand
Laster og dimensjonering Faser: bygging i tørrdokk, vannfylling av dokk, transport, mellomlagring, installasjon, tilbakefylling, ferdigtilstand m/trafikk,vanntrykk og jordtrykk Laster: egenvekt/ballast, permanent del av vanntrykk, bølger, jordtrykk, skipsstøt, laster fra spennarmering, jordskjelv, eksplosjon Dimensjonering: ihht Vegvesenets regelverk og norske standarder Sikkerhet mot oppdrift: 1,03 midlertidig 1,06 permanent
Modellforsøk
Lavvarmebetong 135 000m 3 (Sør 40 Sjø 65 Havne 29 ) Hvorfor lavvarmebetong? Redusere tendens til opprissing i tidlig alder Bestandighet Løsning? Bruke flyveaske som sementerstatning til lavvarmebetonger
Oppsprekking pga temperaturforskjeller - ytre fastholding Prosesskoden: Maksimal tillatt temperaturforskjell mellom støpeavsnitt: 15 C
Oppsprekking pga temperaturforskjeller - ytre fastholding
Hva kan gjøres for å redusere varmeutviklingen? Bruke betonger som har: Mindre mengde sement Høyere masseforhold Tregere sementer Trege pozzolaner som erstatter Portlandsement Slagg Flyveaske
Utviklingsprosjekt - lab. forsøk (2001-2005) Følgende andel slagg og flyveaske er benyttet - flyveaske: 0, 40, 60, 75, 100% - finsk slagg: 0, 25, 40, 60, 75, 100% - engelsk slagg: 0, 40, 60, 75% i % av mengden sement! For 100% flyveaske er det altså like mange kg flyveaske som kg sement
Temperatur [ C] 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Uten flyveaske Målt betongtemperatur i herdekassen 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Tid (timer) 40% flyveaske 60% flyveaske 100% flyveaske
Trykkfasthet - Flyveaske Trykkfasthet (MPa) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 SV 40 (m=0,40) Referanse 40% fa 60% fa A 75% fa 100% fa 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Alder (døgn)
Felt forsøk
Konkurransegrunnlaget Betong C40 Lavvarmebetong Reseptutviklingsprogram Simuleringsprogram (risikoen for oppsprekking) Stor og liten prøvestøp Tillegg for pp fiber i betong Spesiell beskrivelse Betong C40, med CEM I sement vanntett og rissbegrensing 30-65 % flygeaske, 4 8% silikastøv m = v/b 0,45 densitet 2,45 kg/dm3 dok. av bulk kloriddiffusjonskoeffisient
Materialvalg Nyutviklet og spesialprodusert en CEM II B/V (Norcem) Forbedret logistikk Forbedret støpelighet / stabilitet Påvirkning på herdevarmen? Høykvalitets natursand (Årdal), høyt finstoffinnhold (~ 10%) Økt viskositet / stabilitet Økt matriksvolum; bedre flyt Pukk med høy densitet (Eklogitt ~3150 kg/m 3 ) fra Visnes... Reseptutvikling i samarbeid mellom Skanska og NorBetong
Støpetekniske utfordringer +++ Innstøpningsgods Omstøp av enderamme, waterstop etc,
Flyveaske (43%) 3 resept pp fiber skb
Støpelighet Bunnplate: SU 500-600 mm (bruk av stavvibrator) Vegger: SU 650-720 mm (SKB) Støp fra topp Støperør med strømper i faste posisjoner Maksimal flytelengde ca. 5 meter PP-fiberbetong: synk 240 mm (vibrert betong) Mulighet for redusert d 100 i spesielt trange avsnitt
Støpelighet
Støpelighet Video
Senketunnelen Betong: Oppsummering Resept basert på 43% flyveakse Tungt tilslag for å tilfredsstille krav til densitet Egen SKB variant i veggstøp Egen PP-fiber variant i nedre 40 cm tak Temperatursimuleringer/målinger De første vegg/tak støp med kjølerør i veggene
Bestandighet Overdekning - konstruktiv armering (innv. og utv.) 75 ± 15 mm Betongresept -Lavvarmebetong 2 tonn rustfri armering (ikke konstruktiv betong) Innstøpningsgods Syrefast stål Stål komponenter - overflatebehandling (varmforsinking, Norsok) Katodisk beskyttelse Jording/ fremtidig KB innvendig Sikring av elektrisk kontinuitet - sveising av ring med armering Elektrisk koblinger mellom støpeseksjoner (segmenter og elementer) Avisolering fra jernbane, kaier
Korrosjonsbeskyttelse - Offeranoder 841 offeranoder (aluminium - sink - indium) L x B x H = 3000 x 150 x 153 mm Anodevekt 181 kg ( Σ = 152 tonn)
Korrosjonsovervåking 12 referanse elektroder
Stålramme m/festemidler Belegg eller punkt offeranoder i tillegg
Branneksponering i tunneler Erfaringer fra testing for Bjørvika-prosjektet Claus K. Larsen Teknologiavdeling Seksjon for materialteknikk
Testoppsettet Bjørvika-testene Stor og relevant skala på prøve-elementene Relevant fuktighet og spenningsnivå i betongen Realistisk påføring/montering av brannisolasjonen RWS brannkurve: maks temp 1350 C (2 timer) Krav: Ingen avskalling av betong Overflatetemperatur betong < 380 C Armeringstemperatur < 250 C
RWS brannkurve 1400 1200 1000 RWS brann Temperatur [ºC] 800 600 Video 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 Tid [min]
Prøvefelt for brannisolering Ekebergtunnelen påsprøytede produkter
Prøvefelt for brannisolering Ekebergtunnelen Plateprodukt
Hanøytangen tørrdokk
3 dock settings - 2 elements produced each time
Hanøytangen
Hanøytangen
09.03.06
Stor/liten prøvestøp
Segmentskjøt Bjørvika Innvendig og utvendig waterstop
Control of casting behind endframe
Segmentskjøt: Innvendig waterstop - tak
Skjærnøkkel
Skjærnøkkel - tak
Skjærnøkkel - midtvegg
Animasjoner
Thank you for your attention Takk for oppmerksomheten