NORSK JERNBANESKOLE Ingeniørgeologi Berget som byggemateriale -hva må til? Mars 2014
Foto: Anne Mette Storvik (Jernbaneverket) Om oss Saman Mameghani Ingeniørgeolog Hanne Wiig Sagen Ingeniørgeolog
Temaer Innføring geologi Metoder for tunneldriving Oppfølging og sikring av tunnel Skjæringer Uheldige situasjoner
Geologi Læra om jorda, dens opprinnelse, utvikling og sammensetning
Bergartsklassifisering Bergarter blir klassifisert ut fra bl.a.: dannelsesmåte opptreden mineralsammensetning Hovedinndeling etter dannelsesmåte: Magmatiske bergarter Sedimentære bergarter Metamorfe bergarter
Bergartenes kretsløp (NBG, 1985)
Magmatiske bergarter Størkningsbergarter Granitt, rombeporfyr, kimberlitt, larvikitt.
Sedimentære bergarter Avsetningsbergarter Sandstein, konglomerat, kalkstein og leirskifer
Metamorfe bergarter Omdannede bergarter Gneis, marmor, skifer
Berggrunnen i Norge
Ingeniørgeologi Anvendt geologi i forbindelse med bygningsmessige arbeider.
Derfor trenger vi ingeniørgeologer Hanekleivtunnelen, 2006
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
Bergmasse - Sprekker Riss, stikk, sprekker og tynne slepper gjennomsetter alle bergmasser Tredimensjonal betraktning ved sikring (spennvidde, sprekkeavstand, sprekkeretninger)
Svakhetssoner/Sprekkesoner /Knusningssoner Sleppematerialet kan påvirke skjærfastheten «smører» sprekkeplanet, evt presser ut. Vanlige mineraler: Inaktive (eks. kaolitt) Løselige (karbonater) Svelleleire/smektitt (f.eks montmorillonitt)
Spenninger i berg Topografisk betingede gravitasjonsspenninger Tektoniske spenninger Residual spenninger (rest)
En ingeniørgeolog jobber aktivt med: Trasévurderinger for tunneler og fjellskjæringer Vurdering av bergressurser og kvalitetskontroll av ballastpukk Oppfølging i byggeperioden Rassikring Drift og vedlikehold
Tunneler
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
Jernbanetunneler Cirka 680 tunneler (ca. 50 stk over 1000 m) De 3 lengste Romeriksporten 14 580 m (1999) Lieråsen 10 723 m (1973) Finsetunnelen 10 300 m (1993) Holmestrandsporten 12 300 m (ferdig 2016) Gravehalsen 5 311 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
Eldre vs. nyere tunneler Eldre enkeltsportunnel på Bergensbanen Nyåpnet dobbeltspor. Bærumstunnelen (Lysaker- Sandvika)
Tunnelbegrep
Drivemetoder Konvensjonell driving (boring+sprenging) Fullprofilboring TBM (Tunnel Boring Machine) Roadheader
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
Fullprofilboring - TBM (Tunnel Boring Machine) Den 50km lange Eurotunnelen ble drevet med TBM
Dobbeltskjoldet TBM
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 21 000 KN Monterer betongsegmenter mens den borer Har lining i hele tunnelen
Konvensjonell driving
Konvensjonell driving
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
Systematisk injeksjon
Injeksjon på stuff
Boring og sprenging Salveboring Normal salvelengde: 5m Sprenging tennere + sprengstoffslurry
Boring og sprenging -Ladning
Boring og sprenging -Ladning Ferdig ladet salve
Boring og sprenging: - Detonering Foto: Norfilm/JBV
Utlasting og pigging
Pigging (maskinrensk)
Spettrensk (manuell rensk)
Spruting og bolting
Filmklipp
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
Oppfølging Byggherrens halvtime: Geologisk kartlegging Bestemme sikringsomfang for permanentsikring
Geologisk kartlegging
Registrering Holmestrand
Stabilitetssikring Stasjonsentreprisen - Holmestrand
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
Sikringsopplegg, tunnel Standard sikring Bolter (spredt eller systematisk) Sprøytebetong m/u fiber Tung sikring Forbolting (spiling) Sprøytebetongbuer Full utstøpning
Sikring Sprøytebetong, 8cm Bolting, CT-bolt Gysing av bolt
Sprøytebetong
Tyngre sikring
Etterarbeid i tunnel Bunnrensk, masseutskiftning Kummer og rør Vann- og frostsikring PE-skum med sprøytebetong Betongelement Membran og utstøpning Klart for jernbanetekniske arbeider
Inspeksjon
Skjæringer
Skjæringer Fare for ras og blokknedfall Sikringstyper: Bolter Fjellanker/stag Nett Sprøytebetong Fangvoll Bjelkestengsel Av de totalt 4 114 km bane finnes et ukjent antall km som har sprengte eller naturlige fjellskjæringer /skrenter
Skjæringer langs jernbanesporet
Skjæringer langs jernbanesporet
Fint saget skjæring
Utrasing i saget skjæring, LS-04
Påhugg sør, Jarlsbergtunnelen Bjelkestengsel Bolter + nett Fangvoll
Kompleksitet under bygging
Hendelser ingeniørgeologen prøver å forhindre - Eller rydder opp i
Injeksjonsutgang til en gate over tunnelen.
Avsporing Setså, Nordlandsbanen, 10.01.2002
Takk for oppmerksomheten!