Tunnel Idrettsgata-Vingnesbrua Lillehammer Emne: GEO2121 Terrengmodeller Studenter: Morten Kappelslåen og Emil Opperud Nicolaisen Web: http://www.stud.hig.no/~120348/tunnel/ Antall sider: 9 Dato: 10.05.2016
Innholdsfortegnelse: Innholdsfortegnelse:... 2 Introduksjon... 3 Terrengmodeller... 3 Problemstilling... 3 Trafikkflyt, til tider helt uten flyt... 3 Tunnel... 4 Retningsbestemt trasé... 4 Forutsetninger... 4 Grunnlagsdata... 5 Utfordringer:... 5 Teknisk egnethet «vi gjør ting vi ikke kan»... 5 Prosjektrelaterte utfordringer... 6 Spiral... 6 Prosjektere tunnel... 7 Manuell bygging av tunnel lettere sagt enn gjort... 7 Skjæring i sjikt... 7 Kunstige sjikt i grunnen... 8 Etablering av kryss... 8 Avsluttende kommentar... 9 2
Introduksjon Terrengmodeller Emnet «Terrengmodeller» er en del av bachelor geomatikkutdanningen ved NTNU Gjøvik. I emnet skal vi studenter gjennomføre en prosjektoppgave som vi selv bestemmer innholdet i. I prosjektoppgaven skal vi anvende terrengmodellkunnskap til å løse en praktisk oppgave. Dette kan være å prosjektere en tenkt garasje, flere bygg sammen, eller lage en eller flere veger. Vår duo valgte å prosjektere en tunnel som har til hensikt å rute deler av trafikken i Lillehammer bort fra et travelt kryss. Vi har lagt en del forutsetninger til grunn for å gjøre prosjektet delvis realistisk. Prosjektet er presentert på http://www.stud.hig.no/~120348/tunnel/. Problemstilling Trafikkflyt, til tider helt uten flyt Nordsiden av Lillehammer har to påkjøringer til E6 (se bilde til høyre, merket #2 og #3). Sentrum har fått én trasé (#1 på bildet) som leder til den samme motorveg. Så sentrum og Nordre del er godt dekket, mens søndre del av byen ikke har noen trasé. All trafikk fra søndre del til motorvegen må derfor gå via ett kryss, der riksveg 213 møter Kirkegata og Mesnadalsvegen. I mangel på alternativer under rushtider skapes det her en overbelastning og dermed en trafikal flaskehals. Kart over Lillehammer med knutepunkter mot E6. Legg merke til at søndre del har ingen direkte tilknytning. Vi vurderte flere forskjellige løsninger på problemet, og ønsket å holde totalkostnaden nede. En løsning vi forkastet var å legge elva Åretta i rør, og lage veg i dalføre. Dette medfører store naturinngrep i elva, en jernbanekryssing og utvidelse av veg mot Strandpromenaden og mot Strandtorget. I tillegg ville traséen bli for bratt. Andre alternativer ville innebære store inngrep i terreng inkl. fjerning av eksisterende hus og endring av infrastruktur samt kryssing av jernbanen. 3
Tunnel Vi ser ingen annen fornuftig løsning enn et tunnelløp sør i byen som knytter søndre del av byen til E6. Kun én gate og ett hus blir berørt løsningen. For å holde kostnadene lave, tar vi i bruk så mye eksisterende infrastruktur som mulig. Dette innebærer å benytte Idrettsgata som anløp i Søre Ål og den gamle Vignensbrua som anløp mot E6. Retningsbestemt trasé Siden Vingnesbrua ikke fullt ut har to felt, har vi valgt å løse dette ved å retningsbestemme traséen vha lysregulering og skilting. Fra morgenen av vil retningen gå ut av byen for å drenere trafikken. Men fra midt på dagen klokka 12:00, vil retningen snu og man kan benytte traséen for å komme seg fra E6 og inn til byen. Denne regulereringen gjør at vi ikke trenger å utvide Vingnesbrua ytterligere. Vingnesbrua sett mot Lillehammer. Tunnelløpet vil bli i enden av brua Forutsetninger Følgende forutsetninger er lagt til grunn for løsningen: At det er en forventet trafikkvekst i Lillehammer som vil kunne forsvare en større investering for å bedre trafikkflyten Største delen av trafikken beveger fra byen og til E6 på morgenen (00:00-12:00), og motsatt på ettermiddagen (12:00-00:00) 4
At stor del av trafikken som går igjennom det belastede krysset der hvor rv 213 møter Mesnadalsveien og Kirkegata, kommer fra søndre del av byen og kan derfor med fordel benytte traséen fra Idrettsgata At trafikken som trekker mot E6 fra det belastede krysset, i hovedsak består av trafikk til E6 og ikke til Strandtorget kjøpesenter. Vår løsning vil by på en omveg om man skal fra Søre Ål og til Strandtorget. Merk: det vil være mulig å benytte dagens trasé til formålet, og tunneltraséen vil kunne gjøre trafikkflyten bedre uansett. Grunnlagsdata Oversikt over datagrunnlaget som er brukt: Tunnelen er prosjektert i ETRS89 (Euref 89) sone 32 med høydemodell NN2000. Vi har benyttet SOSI-data fra Statens Kartverk, og VBase fra Statens Vegvesen som grunnlag for prosjekteringen. VBase fra kun tilgjengelig i NN54, men Statens Vegvesen på Lillehammer var behjelpelig med å transformere til NN2000. I presentasjon benyttet vi Kartverkets «Topografisk Norgeskart 2» via WMS. Vi hadde ingen grunnundersøkelser å gå ut ifra. Vi har derfor ikke prioritert masseberegning. Vi ønsket laserdata og ortofoto, men dette hadde vi ikke mottatt før prosjektfasen var over. Utfordringer Teknisk egnethet «vi gjør ting vi ikke kan» Vi så raskt at å bygge tunnel var en utfordrende prosess. Heldigvis har vi fått god hjelp til å løse tekniske utfordringer av avdelingsingeniør i seksjon for bygg, geomatikk og realfag på universitet og supportavdelingen til Powel AS (som leverer programvaren vi jobber i). Prosjektet har bestått i mye prøving og feiling, men det har vært en spennende å lærerrik prosess! Liste over backups vi har tatt underveis. Vi har i skrivende stund kommet til revisjon 60. 5
Prosjektrelaterte utfordringer Ved opprettelse av en rett senterlinje ga de drøyt 40 høydemetrene en stigning på over 18%. Statens Vegvesen tillater, under normale forhold, en stigning på maks 8%. Vi forsøkte å få tunnelen til å bukte seg litt ekstra, og fikk stigningen ned til ~17% men dette er langt ifra tilfredsstillende. Figur 1 Trollstigen vil med sine 10% stigning minne mer om Danmark ift. denne tunnelens 18.3% stigning Spiral Vi endte til slutt opp med en spiral underveis i tunnelen, etter inspirasjon fra Raumabanen ved Verma (tog) og Måbøtunnelen i Eidfjord (veg, se kart nedenfor). Her går traséen ekstra runder over seg selv, omtrent som en springfjær eller en spiral. Da får man strekt traséen lenger med lavere stigning underveis. Ved å la tunnelen gå en komplett 360 grader runde, klarer vi å holde oss på 8% hele veien. Illustrasjon av den ferdig prosjekterte traséen med tilfredsstillende stigning Vegingeniørkunst ved Måbøtunnelen med hensikt til å få lav stigning på vegbanen. Bilde fra norgeskart.no 6
Prosjektere tunnel Selve vegbanen var forholdsvis enkel å få bygget. Det var gledelig å se at vi klarte å bygge vegen innenfor gitte rammer ift. stigning. Etter at senterlinjen var lagt, gjensto å bygge tunnelen samt lage kryss i begge ender. Manuell bygging av tunnel lettere sagt enn gjort Vi måtte bygge tunnelkroppen manuelt. Dette gjøres ved å sette parametere i utgangspunktet for hver profil. Parameterne bestemmer bredder, høyde, vinkling og radius. Tverrprofilstørrelsen bestemmer lengden på hver del av tunnelbeskrivelse. Totalen av parameterne bestemmer den endelige konturen til tunnelen. Vi lagde standard kontur som vi kunne benytte i samtlige profiler, forutsatt at vi droppet nisjer (en nisje er en vegbaneutvidelse til parkering, nødstopp o.l.). Dette var den delen av prosjektet som var mest krevende og tok mest tid. Mye fordi vi ikke var klar over at metoden var så omfattende da vi startet på det. Tunnelbskrivelse: dialogboksen fra Gemini Terreng & Entreprenør hvor tunnelkonturen blir skapt Skjæring i sjikt Det viser seg at tunnelkroppen ikke vil skjære i sjiktet slik en veg ville gjort. Selv om vegbanen ligger inne i tunnelen, så vil det ikke bli skjært i sjikt. Løsningen er å benytte veg til vi er i gjennom sjiktet. Står vegen alene, vil den kunne skjære «hull» i sjiktet. Og når vi har vegen innunder, kan vi bygge tunnelkropp. Dette ga oss en del hodebry, da vi hadde ganske mange sjikt nedover i grunnen. Tunnelkroppen skjærer ikke i sjiktet 7
Kunstige sjikt i grunnen Vi hadde ingen borehullsdata fra grunnen å forholde oss til, så vi lagde kunstige sjikt av jord- og fjellag nedover i bakken. Hensikten var å vise til noe som kunne være tilnærmet realistisk, og vi ønsket å se om vi kunne produsere noen interessante masserapporter. Men siden tunnelkroppen ikke skar i sjiktene, endte vi med å fjerne alle sjikt utover det som er lagt på høydekurvene (overflaten). Sjiktlag vi måtte fjerne for bedre visualisering Etablering av kryss Der Statens Kartverk gir oss SOSI FKB-data til å gjenskape terrengmodell av, gir Statens Vegvesen oss senterlinjer i samme format (SOSI) under navnet VBase. VBase for Lillehammer viste seg riktignok å ligge i NN54, den gamle høydemodellen. Vi hadde ingen transformasjonsformel på huset, så vi tok kontakt med regionkontoret som ligger på Lillehammer for å høre om Senterlinje, blå strek, ligger i god avstand over vegen og kunne ikke brukes til å etablere kryss de satt på en oppdatert versjon som ikke var publisert. Det gjorde de ikke, men de tilbød seg å transformere den eksisterende. Under import av den transformerte høydemodellen av VBase, så vi raskt at den ikke stemte overens med kartgrunnlaget. Den lå rett og slett for høyt i terrenget, ca 0,5-1m for høyt. Vi kunne legge den til å følge sjiktet, men likte ikke kvaliteten på linja da den var ganske oppstykket og buene ikke var jevne. Vi valgte derfor å etablere egne senterlinjer for relevante veger i begge ender av tunnelen for å kunne etablere kryss. 8
Avsluttende kommentar Det har vært interessant å gjøre seg kjent med de litt mer avanserte delene av Gemini Terreng & Entreprenør. Om vi hadde vært klar over omfanget i februar, er det heller tvilsomt at vi hadde valgt etablering av tunnel som prosjektoppgave. Vi er svært takknemlige for at flere på supportavdelingen til Powel har vært behjelpelige med å forklare en del funksjoner i Gemini Terreng & Entreprenør. Det kan diskuteres om den prosjekterte løsningen har livets rett. De trafikale utfordringene i Lillehammer er ikke av alvorlig karakter, og kan vanskelig forsvare en slik investering. Men skulle det være stor befolkningsvekst, vil det på et tidspunkt være nødvendig å vurdere løsninger for å knytte sørlige del av byen til E6/Strandtorget på en bedre måte. I så tilfelle, liker vi å tro at løsningen vår kan være realistisk. Tverrsnitt og fugleperspektiv av den ferdig prosjekterte tunnelen. Mai 2016 Emil Nicolaisen Emil Opperud Nicolaisen Morten Kappelslåen http://www.stud.hig.no/~120348/tunnel/ 9