Overbygning/Prosjektering/Ballast

1 Hensikt og omfang

Kapitlet omfatter krav til ballastprofil, ballastmateriale og ballastmatter

Ballasten skal overføre kreftene (horisontale og vertikale) fra svillene til underbygningen. Ballasten må ha tilstrekkelig tykkelse for å unngå for store ballastspenninger som kan føre til knusing av ballastmateriale og sviller, og for store spenninger på underbygningen.

Dessuten stilles det krav til materialet i form av fraksjonering, kornform og renhet, samt over- og understørrelser, slite- og slagstyrke.

Figur: Prinsippskisse for oppbyggingen av ballastprofilet ved fylling og skjæring viser konstruksjonsprinsippet for oppbyggingen av ballastprofilet ved fylling og skjæring i Bane NOR. Formasjonsplanet er planet mellom overbygningen og underbygningen.

Figur: Prinsippskisse for oppbyggingen av ballastprofilet ved fylling og skjæring

2 Profiler

2.1 Profiler for enkeltspor

TRV:03445

Standard ballastprofil som skal anvendes for enkeltspor er vist i Figur: Ballastprofil for enkeltspor.

• For tunneler og hardt underlag skal spesielle profiler som er vist i avsnitt 2.3 anvendes.
• For kurver med radius < 500 m (tresviller) / 400 m (betongsviller) skal spesielle profiler som er vist i avsnitt 2.5 anvendes.

TRV:03448

Nødvendig planeringsbredde for enkeltspor er avhengig av svilletypen og er vist i følgende tabeller:

• Spor med betongsville JBV 60/NSB 95 (L = 2600 mm) og nye spor generelt: Tabell: Planeringsbredder spor med NSB 95, NSB 93 og nye spor generelt
• Eksisterende spor med betongsville JBV 54/JBV 97/NSB90/NSB enhetssville (L = 2400 mm): Tabell: Planeringsbredder for eksisterende spor med JBV 54, JBV 97, NSB 90 og NSB enhetssville
• Eksisterende spor med betongsville type 2 (L = 2300 mm): Tabell: Planeringsbredder for eksisterende spor med betongsviller type 2
• Eksisterende spor med tresviller (L = 2500 mm): Tabell: Planeringsbredder for eksisterende spor med tresviller

Figur: Ballastprofil for enkeltspor

Tabell: Planeringsbredder spor med JBV 60, NSB 95, NSB 93 og nye spor generelt

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	By
0 mm	2575 mm	2575 mm	3500 mm	3500 mm
50 mm	2535 mm	2695 mm	3500 mm	3500 mm
100 mm	2495 mm	2815 mm	3500 mm	3500 mm
150 mm	2455 mm	2935 mm	3500 mm	3500 mm

Tabell: Planeringsbredder for eksisterende spor med JBV 54, JBV 97, NSB 90 og NSB enhetssville

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	By
0 mm	2350 mm	2350 mm	3000 mm	3000 mm
50 mm	2310 mm	2470 mm	3000 mm	3000 mm
100 mm	2270 mm	2590 mm	3000 mm	3250 mm
150 mm	2230 mm	2710 mm	3000 mm	3250 mm

Tabell: Planeringsbredder for eksisterende spor med betongsviller type 2

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	By
0 mm	2300 mm	2300 mm	3000 mm	3000 mm
50 mm	2270 mm	2420 mm	3000 mm	3000 mm
100 mm	2230 mm	2530 mm	3000 mm	3250 mm
150 mm	2190 mm	2650 mm	3000 mm	3250 mm

Tabell: Planeringsbredder for eksisterende spor med tresviller

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	By
0 mm	2400 mm	2400 mm	3000 mm	3000 mm
50 mm	2360 mm	2520 mm	3000 mm	3000 mm
100 mm	2310 mm	2640 mm	3000 mm	3250 mm
150 mm	2270 mm	2760 mm	3000 mm	3250 mm

2.2 Profiler for dobbeltspor eller flere spor

TRV:03449

Standard ballastprofil som skal anvendes for dobbeltspor er vist i Figur: Ballastprofil for dobbeltspor.

• For tunneler og hardt underlag skal spesielle profiler som er vist i avsnitt 2.3 anvendes.
• For kurver med radius < 500 m (tresviller) / 400 m (betongsviller) skal spesielle profiler som er vist i avsnitt 2.5 anvendes.

TRV:03452

Nødvendige planeringsbredder for dobbeltspor er avhengig av svilletypen og er vist i følgende tabeller:

• Spor med betongsville JBV 60/ NSB 95/ NSB 93 (L = 2600 mm) og nye spor generelt: Tabell: Planeringsbredder for dobbeltspor med JBV 60, NSB 95, NSB 93 og nye spor generelt
• Eksisterende spor med betongsville JBV 54 / JBV 97 / NSB90 og NSB enhetssville,(L = 2400 mm): Tabell: Planeringsbredder for eksisterende dobbeltspor med JBV 54, JBV 97, NSB 90 og NSB enhetssville
• Eksisterende spor med betongsville type 2 (L = 2300 mm): Tabell: Planeringsbredder for eksisterende dobbeltspor med betongsville type 2
• Eksisterende spor med tresviller (L = 2500 mm): Tabell: Planeringsbredder for eksisterende dobbeltspor med tresviller

Figur: Ballastprofil for dobbeltspor

Tabell: Planeringsbredder for dobbeltspor med JBV 60, NSB 95, NSB 93 og nye spor generelt

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	Sp	By
0 mm	2575 mm	2575 mm	3500 mm	Sporets trasé#Sporavstander	3500 mm
50 mm	2535 mm	2695 mm	3500 mm		3500 mm
100 mm	2495 mm	2815 mm	3500 mm		3500 mm
150 mm	2455 mm	2935 mm	3500 mm		3500 mm

Tabell: Planeringsbredder for eksisterende dobbeltspor med JBV 54, JBV 97, NSB 90 og NSB enhetssville

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	Sp	By
0 mm	2350 mm	2350 mm	3000 mm	Sporets trasé#Sporavstander	3000 mm
50 mm	2310 mm	2470 mm	3000 mm		3000 mm
100 mm	2270 mm	2590 mm	3000 mm		3250 mm
150 mm	2230 mm	2710 mm	3000 mm		3250 mm

Tabell: Planeringsbredder for eksisterende dobbeltspor med betongsville type 2

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	Sp	By
0 mm	2300 mm	2300 mm	3000 mm	Sporets trasé#Sporavstander	3000 mm
50 mm	2270 mm	2420 mm	3000 mm		3000 mm
100 mm	2230 mm	2530 mm	3000 mm		3250 mm
150 mm	2190 mm	2650 mm	3000 mm		3250 mm

Tabell: Planeringsbredder for eksisterende dobbeltspor med tresviller

Sporets overhøyde h	bi	by	Bi	Sp	By
0 mm	2400 mm	2400 mm	3000 mm	Sporets trasé#Sporavstander	3000 mm
50 mm	2360 mm	2520 mm	3000 mm		3000 mm
100 mm	2310 mm	2640 mm	3000 mm		3250 mm
150 mm	2270 mm	2760 mm	3000 mm		3250 mm

Tabellverdiene gjelder for den frie linje på rett linje og i kurver med radius ≥ 250 m. I kurver med radius < 250 m settes Sp = (3950 + 75/R) mm.

TRV:08305

Profiler for dobbeltspor skal også anvendes på steder med flere enn to parallelle spor, da med sporavstand (Sp) som minste planeringsbredde ved mellomliggende spor.

2.3 Profiler på hardt underlag

TRV:03453

På hardt underlag skal ballasthøyden på enkeltspor økes til verdier som vist i Figur: Ballastprofil på enkeltspor på hardt underlag.

TRV:03454

På hardt underlag skal ballasthøyden på dobbeltspor økes til verdier som vist i Figur: Ballastprofil for dobbeltspor på hardt underlag.

TRV:03455

For skjæringer skal bredde være i henhold til Felles elektro/Prosjektering og bygging/Kabellegging og kabelkanaler#Kabelfritt profil.

TRV:03456

Profiler for hardt underlag skal benyttes i følgende tilfeller:

• Tunneler
• Bergskjæringer (bredde skal være iht.Kabelfritt profil)
  • Unntak: Dersom det bygges opp med forsterkningslag på 700 mm i bergskjæringen, regnes det ikke som hardt underlag, og standard ballastprofil kan etableres.
• Konstruksjoner (bru, kulvert o.l)

Figur: Ballastprofil på enkeltspor på hardt underlag og Figur: Ballastprofil for dobbeltspor på hardt underlag viser vertikal avstand fra laveste skinne overkant til underkant ballast målt i sporets senterlinje, samt minimum bredde for ballastrensing. Verdier for ballasthøyde som er vist i figurene gjelder for spor med 60E1 skinneprofil. For spor med 54E3 skinner kan verdiene for ballasthøyde reduseres med 50 mm.

På konstruksjoner uten tverrfall, skal ballasthøyde være 800 mm i spor med 60E1 skinneprofil og 750 mm i spor med mindre skinneprofiler.

Underbygning som er bygget opp i henhold til krav gitt i Underbygning/Prosjektering og bygging/Banelegeme#Trau og Underbygning/Prosjektering og bygging/Banelegeme#Bergskjæring regnes ikke som "hardt underlag"

Krav til drenering er gitt i Underbygning/Prosjektering og bygging/Drenering

Figur: Ballastprofil på enkeltspor på hardt underlag

Figur: Ballastprofil for dobbeltspor på hardt underlag

TRV:08306

Profiler for dobbeltspor på hardt underlag skal også anvendes på steder med flere enn to parallelle spor, da med sporavstand (Sp) som minste planeringsbredde ved mellomliggende spor.

2.4 Ballastprofiler for hastighet over 200km/h

Ballastprofiler vist i avsnitt 2.1, 2.2 og 2.3 gjelder for spor med strekningshastighet til og med 200 km/h.

TRV:03457

For spor som prosjekteres med strekningshastighet over 200 km/h skal ballasthøyden økes med 50 mm i forhold til profilene i avsnitt 2.1, 2.2 og 2.3.

2.5 Profiler i skarpe kurver

TRV:03458

For kurver med mindre radius enn 500 m for tresviller og 400 m for betongsviller skal skulderbreddene økes som vist i Figur: Ballastprofil i skarpe kurver og Tabell: Ballastprofil i skarpe kurver.

Figur: Ballastprofil i skarpe kurver

Tabell: Ballastprofil i skarpe kurver

Spor med tresviller	Spor med betongsviller	Spor med friksjonssville BNF60 / BNF60+	Helsveist eller lasket spor med skinnelengder > 30 m.	Lasket spor med skinnelengder inntil 30 m.
Rettlinje og radier > 500 m	Rettlinje og radier > 400 m	Rettlinje og radier > 400 m	Profil 1	Profil 1
Radier 499-400 m	Radier 399-300 m	Radier 399-300 m	Profil 2	Profil 1
Radier 399-300 m	Radier 299-250 m	Radier 299-190 m	Profil 3	Profil 1
Radier < 300 m	Radier < 250 m	Radier < 190 m	ikke tillatt	Profil 1

Minste kurveradier i tabell: Ballastprofil i skarpe kurver gjelder for hovedspor og hovedtogspor. For øvrige spor gjelder krav i Helsveist spor#Øvrige spor

2.6 Manglende ballasthøyde

TRV:03459

På steder hvor eksisterende bruer, tunneler eller andre konstruksjoner gir høydebegrensninger som gjør at full ballasthøyde ikke kan oppnås, skal det ikke anvendes betongsviller uten elastisitet.

TRV:03460

Ved bruk av svillematter med statisk stivhet ≤ 0,15 N/mm³ kan ballasthøyde reduseres med opptil 100 mm i forhold til krav i Profiler. For sviller med svillematter, se Sporkonstruksjoner/Betongsviller med svillematter.

TRV:03461

For å oppnå effektiv sporjustering skal det være minimum 200 mm ballast under sville underkant.

TRV:03462

Nye bruer, tunneler og andre konstruksjoner skal dimensjoneres slik at sporet kan bygges med full ballasthøyde iht. Profiler.

Ballastmatter er ikke egnet for å kompensere manglende ballasthøyde.

2.7 Maksimal ballasthøyde

TRV:07923

Maksimal ballasttykkelse under svillen (i kurver med overhøyde; under høyeste skinnestreng) skal ikke være større enn 700 mm. Målt fra skinneoverkant SOK skal maksimal ballasthøyde være 1 050 mm (skinneprofil 54E3) eller 1 100 mm (skinneprofil 60E1).

TRV:07923 kommer til anvendelse ved vedlikehold og fornyelse av spor, og for nytt spor på hardt underlag der helling av underlag øker ballasttykkelsen på ett eller flere spor utover kravene gitt i Profiler på hardt underlag. Maksimal tykkelse med pukkballast begrunnes utfra behov for homogenitet i overbygningen, faren for dårlig indre stabilitet i den ensgraderte ballastmassen og økt sporvedlikehold på grunn av nedknusing av pukken, redusert drenering og økte frostproblemer.

3 Ballastpukk

3.1 Krav

TRV:08261

Krav til ballastpukk er gitt i Teknisk spesifikasjon for Ballast

TRV:08262

Nominell fraksjon skal være 31,5-63 mm for pukk i hovedspor og hovedtogspor, med unntak av Ofotbanen hvor fraksjon skal være 22,4 – 50 mm.

TRV:08263

På driftsbanegårder tillates et topplag med dybde opp til 15 cm med fraksjonen 16-22 mm. Under topplaget skal fraksjonen være 31,5-63 mm.

TRV:08264

På baner med lav trafikk, sidespor, togspor på stasjoner og øvrige spor, kan kravene til jernbanepukken reduseres. Kravene skal vurderes for hvert enkelt tilfelle iht. den aktuelle driftssituasjon (trafikkmengde, hastighet, trafikksammensetning).

TRV:08265

Ballastpukk som benyttes på Ofotbanen skal vaskes i egnet sikteverk med vaskeanlegg før utlegging.

4 Ballastmatter mot strukturstøy

Vibrasjoner forplanter seg til omgivelsene ved fremføring av rullende materiell og er avhengig av sporkonstruksjonen og grunnforholdene. Der man ved myk grunn kan ha utfordringer med følbare vibrasjoner, vil man ved hard grunn kunne ha utfordringer med strukturstøy, fordi mer høyfrekvente svingninger setter bygningsflater i bevegelse, slik at disse utstråler lyd.

Strukturstøy er hovedsakelig et problem der luftoverført støy ikke er det dominerende støybidraget, noe nasjonale miljøkrav¹⁾ gjenspeiler. Derfor er strukturstøy spesielt en utfordring for tunneler, ettersom det totale støybidraget kun stammer fra strukturoverført støy via bergmassene til bygninger over eller ved siden.

Hensyn til strukturstøy må vurderes hvis:

• bane er lagt i tunnelkonstruksjon/kulvert
• bygning og bane er fundamentert til berg
• bygning er lagt på løsmasse og bane er fundamentert til berg
• bygning er lagt på faste løsmasser som hard morene, hard tørrskorpe eller en teleskorpe selv om grunnen ellers er bløt

For å dempe strukturstøy er det nødvendig å konstruere spor med mindre stivhet og større elastisitet. For bane fundamentert til berg eller på betongkonstruksjon (f.eks. bruer) kan det benyttes ballastmatter lagt på et avrettingslag av betong på formasjonsplanet (se Figur: Ballastmatte i formasjonsplanet).

1) Tilfredsstillende lyd- og vibrasjonsforhold i boliger er definert som klasse C i NS 8175 - Lydforhold i bygninger. Lydklassifisering av ulike bygningstyper. Her settes en grenseverdi for strukturstøy fra kulvert og tunnel på L_p,AF,maks = 32 dB.

Figur: Ballastmatte på formasjonsplanet

4.1 Generelle krav til bruk av ballastmatter

TRV:07939

Ballastmatter skal kun brukes på harde underlag og i tunneler.

TRV:07940

Ballastmatter skal installeres på en måte som sikrer god drenering av sporet.

TRV:07941

Ballastmatter bør ikke brukes i sammenheng med sporveksler.

TRV:07942

Ballastmatter skal ha lateral støtte for å ivareta sporets sidestabilitet.

Ved bruk i tunnel vil tunnelveggene gi sidestøtte til sporkonstruksjonen. Med ballastmatter kan svillene lettere skyve ballasten ut til siden, noe som vil påvirke sporets sidestabilitet. For å forhindre at ballast flyter ut (f.eks. i tunnelmunningen), er det nødvendig å ha lateral støtte i form av en vegg eller gabioner.

TRV:07943

Det skal ikke brukes flere lag med ballastmatter

Ved bruk av flere lag med ballastmatter vil det være fare for glidning mellom lag slik at lateral stabilitet blir påvirket.

TRV:07945

Ballastmatter skal ikke kombineres med bruk av svillematter (USP)

TRV:07946

Ballastmatte skal ikke brukes i kombinasjon med XPS plater.

Kombinasjonen av ballastmatter og andre elastiske lag (svillemater og XPS) i sporkonstruksjonen kan påvirke ballastens stabilitet på en uforutsigbar måte med risiko for uheldige resonansfrekvenser i hjul-skinne systemet. Effekten av ballastmatter og svillematter kan ikke legges sammen for å oppnå summen av de individuelle fordelene som hvert system tilbyr. Det kan, i verste fall, forverre situasjonen.

Ballastmatter skal monteres i henhold til krav gitt i Overbygning/Bygging/Ballast#Montering av ballastmatter

For bruk av sporstabilisator gjelder begrensninger gitt i Sporjustering og stabilisering#Sporstabilisering på steder med ballastmatter eller frostisolasjonsmatter

4.2 Krav til ballastmatter

TRV:07947

Akseptansetesting av ballastmatter skal utføres i henhold til standard NS-EN 17282:2020

TRV:07948

For å ivareta jernbanetekniske krav til sikker fremføring skal ballastmatter ha en minimum stivhet som funksjon av aksellast og hastighet uttrykt ved den statiske stivheten, C_{STAT FP} i henhold til Tabell: Krav til statisk stivhet for ballastmatter.

Tabell: Krav til statisk stivhet for ballastmatter

Aksellast (kN)	Hastighet (km/h)	CSTAT FP (N/mm3) 1)
≤ 160	v ≤ 120	≥ 0,02
160 - 250	v ≤ 120	≥ 0,03
	120 < v ≤ 200	≥ 0,06
	v ≥ 200	≥ 0,10

¹⁾ Statisk stivhet til ballastmatte er målt ved bruk av flat plate (FP)

Avhengig av dimensjonerende parametere (aksellast og hastighet) vil det være begrensninger i hvor mye demping av strukturstøy som er mulig å oppnå ved bruk av ballastmatter. Dersom det ikke er mulig å oppnå nødvendig demping med bruk av ballastmatter etter krav som er gitt her, må det anvendes andre konstruktive tiltak. Et mulig tiltak vil være ballastfri sporkonstruksjon med masse/fjær system

TRV:07949

Ved testing av vann- og frostmotstand i henhold til EN 17282, vedlegg H, gjelder følgende akseptansekrav:

• Ballastmattene skal ikke vise tegn til perforering, sprekker eller andre skader.
• Statisk (C_STAT) og dynamisk (C_{DYN 5Hz}) stivhet skal ikke endres med mer enn 15%.

TRV:07951

Ved utmattingstest i henhold til EN 17282, vedlegg D, gjelder følgende akseptansekrav:

• Ballastmattene skal ikke vise tegn til perforering, sprekker eller andre skader.

Ballastmatter må sees på som en permanent del av sporkonstruksjonen, og må derfor ivareta nødvendig dempingseffekt gjennom sporkonstruksjonens levetid.

4.3 Dimensjonerende parametere

Ballastmatten monteres under ballastlaget, noe som innebærer at de er lite tilgjengelig for inspeksjon, vedlikehold og utskifting. Ballastmatter skal betraktes som en permanent integrert del av sporkonstruksjonen.

TRV:07952

Ballastmatter skal dimensjoneres for den maksimal strekningshastighet og aksellast, definert av sporgeometri og overbygningsklasse.

TRV:07953

Dimensjonering av ballastmatter skal ta hensyn til fremtidig mulige økninger av hastighet og aksellast med et tidsperspektiv på 20 år framover. Det innebærer at man også må ta hensyn til eventuelt blandet trafikk i framtiden. 

4.4 Overgangssone til ballastmatter i ballastspor

Overgangssoner skal benyttes for å sikre at man får en jevn overgang i ballastspor med stor variasjon av stivhet. (Et stivt ballastspor er preget av en lav vertikal nedbøyning, mens et mykt ballastspor karakteriseres ved en høyere vertikal nedbøyning). Overgangssonene tilpasses slik at en gradvis overgang fra den stive sonen til den myke sonen oppnås.

Overgangssone til ballastmatter

TRV:07954

I overgangssonen til en strekning med ballastmatter skal det anordnes konstruktive løsninger som utjevner forskjellene i elastisitetsegenskapene til de ulike sporkonstruksjonene.

TRV:07955

Maksimal nedbøyningsvariasjon mellom to påfølgende seksjoner med konstant stivhet skal være maksimum 0,5 mm.

TRV:07956

Lengde (m) av overgangssone skal være minimum v (m/s) x 0,5 (s). Minste lengde bør ikke være under en vognlengde (cirka 25 meter).

Bruk av ballastmatter (med lav stivhet) kan øke risikoen for destabilisering på grunn av den ekstra nedbøyningen av sporet. Det anbefales å begrense sporets nedbøyning til under 2 mm (1,5 mm for hastighet> 200 km/h), og aldri mer enn 3 mm.