Underbygning/Prosjektering og bygging/Generelle tekniske krav

__NUMBEREDHEADINGS__

Hensikt og omfang

Dette kapitlet gir generelle tekniske krav til prosjektering og bygging av jernbanens underbygning.

Underbygningens tekniske utforming og driftsmessige tilstand ivaretar hensynet til en sikker og hensiktsmessig trafikkavvikling, samt miljø.

Underbygningen vil ellers være bundet av de stedlige forutsetninger knyttet til topografi, grunnforhold, hydrologi, klima m.m. De endelige dimensjoner og konstruktive løsninger vil også være påvirket av sikkerhetsnivå og kostnader.

Kapitlet omhandler bl.a. en generell oversikt over ulike materialers byggetekniske egenskaper, beskrivelse av dimensjonerende laster, samt geotekniske forutsetninger.

Berg og jordarter

Forutsetningen for å kunne anvende berg (stein) og jord som byggemateriale, er kjennskapen til hvordan de oppfører seg fysisk under skiftende klimatiske forhold.

Bergarter

Bergartenes brukbarhet i jernbanebygging er avhengige av hvor i konstruksjonen de skal brukes. Størst krav stilles til materialer som skal anvendes til ballast. I forsterknings- og frostsikringslaget kan de fleste norske bergarter anvendes. Fyllitt, leirskifer og alunskifer er imidlertid eksempler på bergarter som ikke bør benyttes. Kalkstein, glimmerskifer og grønnskifer må vurderes spesielt. De fleste bergarter kan også benyttes til fylling under traubunn, men bergarter som er sterkt skifrige, forvitret og/eller har høyt glimmerinnhold må vurderes spesielt. Egnetheten av slike bergarter bestemmes ut fra en samlet vurdering av graden av skifrighet, forvitring og glimmerinnhold opp mot fyllingshøyde, fyllingsskråning, krav til egenstabilitet, permeabilitet og setninger.

Jordarter

For klassifisering av jordartene vises det til For klassifisering av jordarter vises det til vedlegg a.

Generelle byggetekniske egenskaper

Grus har gode byggetekniske egenskaper og stor vanngjennomtrenglighet.

Sand har gode byggetekniske egenskaper, men er sterkt avhengig av korngraderingen. En ensgradert sand er mindre stabil enn en velgradert som inneholder flere fraksjoner. Sand som utsettes for en hydraulisk gradient, f.eks. ved utgraving i sand under grunnvannstanden, vil få redusert stabilitet.

Silt er særlig ømfintlig for virkningen av vanntrykk og rennende vann. Silt kan brukes i fyllinger dersom massene kan komprimeres tilfredsstillende mens utlegging pågår. Ellers er silt mest egnet til motfyllinger og liknende.

Leire varierer meget i fasthet. Vanligvis har det øvre laget i en leiravsetning, tørrskorpen, større fasthet enn dypere lag. Tykkelsen av tørrskorpen kan være fra null til flere meter. Tørrskorpeleire kan brukes til oppbygging av jernbanefyllinger. Kvikkleire blir flytende ved omrøring og kan ikke anvendes til jernbanefyllinger.

Torv er et meget kompressibelt materiale, og egner seg lite som byggemateriale.

Høydereferanse

TRV:00001

Høydereferanse: Høydereferansen for prosjektering og bygging av underbygningen skal være skinnetopp av laveste skinne.

For avstand mellom skinnetopp og formasjonsplanet vises til Overbygning/Prosjektering/Ballast.

Dimensjonerende laster

TRV:00002

Standard for laster: NS-EN 1991-2 Eurokode 1: Laster på konstruksjoner, Del 2: Trafikklast på bruer skal benyttes for spor på fyllinger og skjæringer. Det legges spesiell vekt på avsnitt 6.3.6.4 "Equivalent vertical loading for earthworks and earth pressure effects".

Dimensjonerende trafikklaster

Dimensjonerende trafikklast = alfafaktor x kombinasjonsfaktor x lastfaktor x karakteristisk linjelast/punktlaster.

Kombinasjonsfaktor og lastfaktor er angitt i NS-EN 1990:2002/A1:2005 + NA:2010

TRV:00003

Dimensjonerende trafikklast: Nye baner skal dimensjoneres etter lastmodell 71 hvor vertikale laster multipliseres med en faktor α som angitt i Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster

TRV:00004

Karakteristisk linjelast for enkeltspor: Siden direkte bruk av Lastmodell 71 krever 3D-analyse ved geotekniske beregninger av jernbanefyllingens stabilitet og bæreevne, kan lastmodellen forenkles til en karakteristisk uendelig linjelast lik 110 kN/m spor. Denne linjelasten skal multipliseres med α faktor. Det vil som regel gi resultat på konservativ side i forhold til full 3D-analyse med Lastmodell 71. Se Figur: Karakteristisk linjelast for enkeltsporet jernbane.

Figur: Karakteristisk linjelast for enkeltsporet jernbane

TRV:00005

Karakteristisk linjelast for flere spor: Ved flere spor skal det beregnes med samtidig last i to spor. Flere enn to spor belastes ikke. Sporene velges slik at det gir ugunstigste lastfordeling.

1. Utførelse: Det ene sporet skal belastes med 110 kN/m og det andre sporet skal belastes med 90 kN/m. Se Figur: Karakteristisk linjelast ved dobbeltsporet jernbane.
2. Utførelse: Med lastkombinasjonen 110 kN/m og 90 kN/m skal ikke ytterligere kombinasjonsfaktor benyttes på lasten 90 kN/m, det er inkludert siden den er ca 80% av 110 kN/m

Figur: Karakteristisk linjelast ved dobbeltsporet jernbane

TRV:00006

Lasttilnærminger for vertikal last: Lasttilnærminger for vertikal last for geotekniske beregninger skal utføres som følger:

1. Utførelse: For geotekniske beregninger av stabilitet og bæreevne vil kravet som er gitt av lastmodell 71 som regel være oppfylt ved å benytte en jevnt fordelt karakteristisk linjelast på 110 kN/m. Ved flere spor benyttes karakteristisk linjelast 90 kN/m for neste spor og null last for øvrige spor. α faktor skal benyttes. Lastene kan regnes som et kontinuerlig vertikalt trykk fordelt over en bredde 2,5m. Trykket påføres i nivå med underkant sville.
2. Utførelse: Spornære problemstillinger skal likevel kontrolleres med lastmodell 71, der de fire aksellastene kan forenkles til linjelast 156 kN/m over 6,4 m lengde, og med 80 kN/m kontinuerlig linjelast forøvrig. Eventuelt nabospor lastes med 90 kN/m. α faktor skal benyttes. Tre-dimensjonale effekter kan anvendes. Eksempler på problemstillinger er bæreevne av lav fylling, eller ved analyser av stabilitet der et skred vil ha begrenset lengde i sporets retning på grunn av topografiske forhold.
3. Utførelse: Styrken av materialer umiddelbart under forsterkningslaget skal kontrolleres for aksellaster. α faktor skal benyttes. Aksellastene kan fordeles på sviller som vist i Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster. Spenningsspredning i ballast og underbygning kan beregnes som vist i Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster. Ved spesialanalyser kan spenningene i underbygning beregnes med numeriske metoder.

For beregning av jordtrykk fra trafikklast mot spornære konstruksjoner vises det til TRV:04931

TRV:00007

Laster for Ofotbanen: På Ofotbanen skal det benyttes 4 stk. aksellaster på 325 kN hver og fordelt last på 130 kN/m. Plasseringen av lastene er den samme som vist for Lastmodell 71, jf. Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster. Denne lasten gjelder for utbedringer og kontroll langs eksisterende spor.

1. Lasten kan forenkles til uendelig last på 150 kN/m for fyllings/skråningshøyder mindre enn 10 m
2. For fyllings/skråningshøyder høyere enn 10 m kan 130 kN/m benyttes for glideflater som munner ut dypere enn 10 m under SOK, for grunnere glideflater benyttes 150 kN/m.
3. Ved flere spor lastes neste spor med metervekt 130 kN/m, ytterligere spor belastes ikke.
4. α-faktor benyttes ikke.
5. Tilsvarende kontroll for spornære problemstillinger gjelder som for TRV:00006.
6. Unntak: For tilløpsfyllinger inn til nye bruer som bygges for 400 kN aksellast benyttes lastmodell som gitt i Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster med aksellast 400 kN.

TRV:00008

Laster for ekstraordinær tung trafikk: Ved ekstraordinær tung trafikk benyttes lastmodell SW/2 som gitt i Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster. Denne lasten skal ikke ha α faktor.

TRV:00009

Beregning og dimensjonering av andre bærende konstruksjoner: Beregning og dimensjonering av

• landkar
• støttemurer, permanente og provisoriske forstøtninger mot sporet
• kulverter og større rørkrysninger
• fyllinger understøttet av peler

skal kontrolleres iht. Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Generelle tekniske krav#Hensikt og omfang og utføres iht. Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster.

Snølaster

TRV:00010

Snølast: NS-EN 1991-1-3 Eurokode 1: Laster på konstruksjoner, Del 3: Snølaster skal benyttes.

Geotekniske forutsetninger

Generelt

TRV:00011

Standard for geoteknisk prosjektering: NS-EN 1997-1 Eurokode 7: Geoteknisk prosjektering skal benyttes.

TRV:00012

Underbygningskonstruksjoner: For underbygningskonstruksjoner der det er aktuelt med særskilt fundamentering, skal krav i Bruer og konstruksjoner/Prosjektering_og_bygging/Fundamentering legges til grunn.

Undersøkelser

+ Vanlig framgangsmåte ved geotekniske undersøkelser

Krav til dokumentasjon av geoteknisk prosjektering

TRV:00013

Dokumentasjon av geoteknisk prosjektering: Grunnundersøkelser og geotekniske vurderinger i UPB-prosessen skal dokumenteres i de forskjellige fasene av teknisk prosjektering slik det framgår av vedleggene d-h.

Grov infrastruktur på Bane NORs grunn

TRV:00014

Valg av trasé for rørledning over Bane NORs grunn (og under jernbanespor) for kryssing av grov infrastruktur (inkludert VA-anlegg, kulverter, høyspenningskabler osv.) som ikke er del av jernbanens drensanlegg og rørkryssinger, skal godkjennes av Bane NOR ved infrastruktureier.

For slik infrastruktur gjelder:

1. Utførelse: Overkant rør skal ligge under linjegrøft, og minimum 2,20 m under overkant laveste skinne.
2. Utførelse: Overkant rør skal ligge under eventuelle elektriske kabler, med minimum 0,9 m avstand til kablene.
3. Utførelse: Beskyttelsesrøret skal utstrekkes til minst 3 meter utenfor fyllingsfot og minst 5 meter fra nærmeste spormidt.
4. Utførelse: VA-rør skal ligge frostfritt.
5. Unntak: Ved spesielle forhold kan det vurderes om kravet på 2,20 m kan minskes, dersom de andre kravene (frostfritt, under linjegrøft og 0,9 m avstand til elektriske kabler) er tilfredsstilt.

Søknadsskjema for Kryss-/Nærføring med kabler/rør kan finnes her: Søknadsskjema

Fyllplasser

TRV:00015

Fyllplasser for overskuddsmasser: De aktuelle fyllplasser for overskuddsmasser fra tunneler, skjæringer osv. skal være definert i planene.

TRV:00016

Restriksjoner på bruk av fyllplasser: Eventuelle restriksjoner på bruk av fyllplasser, geotekniske begrensninger m.v. skal være avklart.

Kjøring på formasjonsplan

Anleggstrafikk på formasjonsplanet i byggeperioden vil kunne føre til innblanding av finstoffholdige masser i forsterkningslaget.

TRV:00017

Anleggstrafikk: Anleggstrafikken skal i størst mulig grad foregå på egne anleggsveier.

1. Utførelse: Formasjonsplanet skal være så permeabelt at vann ikke blir stående i dammer etter nedbør.
2. Unntak: Dersom det likevel foregår anleggstrafikk på formasjonsplanet, skal det foretas en fjerning av topplag med finstoff før ballast legges ut.
3. Unntak: Formasjonsplanet kan ev. bygges opp til et nivå 20 - 30 cm under formasjonsplan for mot slutten av byggeperioden bygges opp til riktig nivå.

Bygging ved frost og snø

TRV:00018

a) Masser til underbygningen som legges ut skal ikke inneholde snø eller is.

TRV:00019

b) Etter snøfall skal snø i trauet fjernes før videre utlegging av masser utføres.

Kobling mellom ny og eksisterende bane

TRV:00020

a) Ved koblingspunkter mellom nytt og eksisterende spor, samt bygging av nytt spor inntil eksisterende spor, skal følgende forhold vurderes spesielt:

• masseutskifting av eventuelle telefarlige masser i eksisterende spor
• undersøkelser av eksisterende frostisolasjon, utdrenering av torv og lignende
• utdrenering av lukket trau
• tilleggssetninger av eksisterende spor
• stabilitet i anleggsfasen, bruk av jordarmering med seksjonsvis masseutskifting
• ivaretakelse av drenering
• fare for ujevn elastisitet i overgangssoner

Krav til beskyttelsesjording

TRV:00021

a) Konstruksjoner i elektrisk ledende materiale som er plassert innenfor sone for kontaktledning eller sone for strømavtaker, skal utjevnes til returkretsen jf. Felles_elektro/Prosjektering_og_bygging/Jording_og_utjevning.

Vibrasjon og støt

TRV:00022

a) Ved anleggsvirksomhet skal veiledende grenseverdier for vibrasjoner og lufttrykkstøt i henhold til NS 8141 brukes.

Erfaringer fra jernbanebygging på bløte jordarter har vist at ved høye hastigheter kan overflatebølger som genereres i undergrunnen av toget gi uønsket dynamisk forsterkning av deformasjonen av skinne-sville-systemet under boggiene. Den dynamiske forsterkningen blir størst dersom toget oppnår samme hastighet som spredningshastigheten av overflatebølgene.

TRV:00023

b) Ved dimensjonerende hastighet 145 km/t eller høyere skal det vurderes om det er risiko for at det kan oppstå uønsket dynamisk forsterkning av sporvibrasjoner, og ved slik risiko skal mer detaljerte studier gjennomføres. Dersom disse bekrefter at dynamisk forsterkning kan oppstå skal det i prosjekteringen legges inn tiltak som reduserer den dynamiske forsterkningen.

1. Utførelse: Ved bygging på bløte jordarter skal mer detaljerte studier gjennomføres dersom den dimensjonerende hastigheten for banen er større enn v_S / 1,5 , der v_S er skjærbølgehastigheten for sedimentet under den planlagte jernbanefyllingen.

Vedlegg

Vedlegg a Jordartsklassifisering

Vedlegg b Eksempel på dokumentasjonens innhold

Vedlegg c: Normgivende referanser

Vedlegg d: Geoteknisk dokumentasjon del 1

Vedlegg e: Geoteknisk dokumentasjon del 2

Vedlegg f: Geoteknisk dokumentasjon del 3

Vedlegg g: Geoteknisk dokumentasjon del 4

Vedlegg h: Geoteknisk dokumentasjon del 5