Tunneler/Prosjektering og bygging/Arbeider foran stuff og stabilitetssikring

< Tunneler‎ | Prosjektering og bygging

1 Hensikt og omfang

Dette kapitlet fastsetter krav til prosjektering og bygging for arbeider foran stuff og stabilitetssikring for både bergtunneler og andre bærende konstruksjoner med funksjon som tunnel.

2 Tunneler drevet med boring og sprengning

2.1 Forskjæring og påhugg

TRV:00101

Etablering av forskjæring og påhugg:

  • det skal utarbeides en egen sprengings- og sikringsplan for å sikre god kontur og stabilitet
  • ved sprengning av to parallelle tunnelløp skal minste avstand mellom sprengingsprofilene være 10 m
  • i områder nær påhugg der avstanden mellom tunnelløpene reduseres skal stabilitetsforhold og omfang av forskjæringsarbeidene vurderes spesielt

2.2 Arbeider foran stuff

TRV:00102

Behov for sonderboring: Sonderboring skal benyttes der det er behov for å skaffe opplysninger om bergkvalitet og vannlekkasjer foran stuff.

TRV:08165

Systematisk sonderboring: Det skal gjennomføres systematisk sonderboring ved følgende forhold:

  • i områder med definerte krav til innlekkasje for å unngå uønsket grunnvannssenkning eller drenering
  • der forundersøkelsene indikerer svakhetssoner og dårlig bergmassekvalitet generelt, og ved liten og usikker bergoverdekning

TRV:08166

Borparametertolkning:

  • sonderboring skal utføres med Measurement While Drilling (MWD) og borparametertolkning
  • program for borparametertolkning skal kalibreres for hver enkelt tunnelrigg og for representativ bergmasse på stedet.

TRV:00103

Behov for forinjeksjon: Forinjeksjon skal benyttes for å:

  • hindre uønsket reduksjon av poretrykk i løsmasser og skadelige setninger
  • hindre grunnvannssenkning og skader på ytre miljø
  • ha kontroll på vannlekkasje inn i tunnelen

TRV:07907

Injeksjonsmidler:

  • det skal benyttes sementbaserte injeksjonsmidler
  • mineralsk injeksjonsmiddel som kolloidal silika kan benyttes for å oppnå tilstrekkelig tetthet

2.3 Stabilitetssikring

For beskrivelse av bakgrunn for anbefalinger om bergsikring etter Q-systemet ved bruk av endelig kledningskonstruksjon i kontakt med stabilitetssikret tunnelkontur, se NGI-rapport: Bergsikring etter Q-systemet i jernbanetunneler.

TRV:00104

Geologisk kartlegging: Det skal utføres geologisk kartlegging av hele tunnelprofilet i hele tunnelens lengde. Bergart, strukturer, sprekkegeometri, bruddsoners orientering og bredde, og ev. leire skal registreres.

TRV:00105

Bergmasseklassifisering: Bergmassen skal klassifiseres etter Q-systemet som grunnlag for bestemmelse av stabilitetssikring.

Angitt Q-verdi er å anse som en veiledning om et sikringsnivå. Justeringer og detaljbeslutninger om sikring vil alltid måtte foretas på grunnlag av en ingeniørgeologisk vurdering. Det vil forekomme situasjoner der det lokalt vil behov for detaljtilpasset sikring som kan skyldes f.eks. geometrien til sprekkesettene, geometrien til enkeltblokker som må sikres, eller lokalt skifrige og "småfalne" bergpartier som kan kreve sprøytebetong utover det gjennomsnittlige behovet for en gitt bergklasse.

TRV:00106

Sikringskategorier: Sikringskategorier, herunder boltelengde og -avstand, nominelle sprøytebetongtykkelser, sprøytebetongbuer mm., skal bestemmes ut fra Figur: Sikringskategorier og korreksjonsfaktorer.

Figur: Sikringskategorier og korreksjonsfaktorer

TRV:00107

Begrensninger i skviseberg eller svært svakt berg: Q-systemet har sine begrensninger ved svake bergarter (Q < 1). Ved vurdering av sikringsbehov i slike bergarter bør andre metoder vurderes brukt i tillegg til sikring i henhold til Q-systemet. Det er viktig å kombinere bruken av Q-systemet med deformasjonsmålinger og numeriske simuleringer i skviseberg eller svært svakt berg.

TRV:00108

Stabilitetssikring ved installert bergnær vannsikringsløsning: For jernbanetunneler der det blir installert en endelig permanent kledning med kontaktstøpt betonghvelv med membran eller sprøytebetongbasert kledning, skal følgende verdier for Excavation Support Ratio (ESR) og korreksjonsfaktor (k) benyttes i henhold til Tabell: Veiledende verdier for ESR og k for Q for ulike bergklasser og deler av tunnelprofilet.

Tabell: Veiledende verdier for ESR og k for Q for ulike bergklasser og deler av tunnelprofilet
Bergklasse/Q-verdi Vegger Heng og vederlag
k
ESR
k
ESR
Q > 10
5
1,5
1
1,5
1 < Q < 10
2,5
1,5
1
1,5
Q < 1
1
1
1
1

TRV:00109

Stabilitetssikring uten vannsikring:

  • i jernbanetunneler med områder uten vannsikring skal det benyttes en ESR-verdi = 1 og korreksjonsfaktor, k = 1
  • minimumstykkelse for sprøytebetong i disse områdene skal være 8 cm

TRV:00110

Stabilitetssikring av tverrslag/tverrpassasjer/servicetunneler: For tverrslag/tverrpassasjer/servicetunneler skal verdier for ESR og korreksjonsfaktor angitt i Tabell: Verdier for tilstøtende tunneler benyttes.

Tabell: Verdier for tilstøtende tunneler
Q-verdi ESR-verdi Korreksjonsfaktor
Q ≥ 1
1,5
1
Q < 1
1,3
1

TRV:00111

Sikringskategori 9: Prosjektering, utforming og utførelse av sikringstiltak (rørparaply, grunnfrysing, stålbuer mv.) i sikringskategori 9 skal vurderes særskilt for det enkelte prosjekt. Sikringstiltakene skal basere seg på nasjonale og internasjonale standarder.

Forbolting: I dårlig bergmassekvalitet kan det være nødvendig å bruke forbolter, dvs. bolter foran stuff for å holde tunnelprofilet og unngå utrasing. Forbolting er ikke direkte inkludert i sikringsdiagrammet for Q-systemet. Den foreslåtte bergsikringen i bergmasser med lave Q-verdier er imidlertid basert på bruk av forbolting under driving. Behov for forbolter avhenger av spennet på bergrommet og kvaliteten på bergmassen. For ytterligere beskrivelse, se NGIs håndbok for Q-systemet 2015, kap. 5.4. For beskrivelse av hovedprinsipper for forbolting, se Statens vegvesen håndbok V520 Tunnelveiledning.

TRV:00112

Driftsrensk:

  • det skal utføres rensk av utsprengt bergflate for hver salve
  • bakenforliggende salvestrekninger skal kontrolleres og etterrenskes
  • manuell driftsrensk skal utføres med spett. Andre metoder som f.eks. krafse, kost eller spyling med luft og blåserør kan benyttes ved behov

TRV:08167

Sluttrensk:

  • det skal utføres grundig rensk etter at all sprengning er uført og før tunnelen åpnes for trafikk
  • vasking skal utføres før sluttrensk

TRV:00113

Materialkrav til sikringsbolter:

  • det skal benyttes kamstålbolter med stålkvalitet B500NC i henhold til kravene i NS 3576-3
  • boltene skal varmforsinkes, midlere tykkelse minimum 85 µm, lokal tykkelse minimum 70 µm i henhold til NS-EN ISO 1461 og pulverlakkeres med epoxy, midlere tykkelse minimum 85 µm, lokal tykkelse minimum 60 µm i henhold til EN 13438 og enkeltmåling minimum 20 µm
  • skader i belegget på bolter og festemateriell skal repareres, med mindre de blir omhyllet av sementmørtel
  • boltene skal være gjenget og forsynt med mutter, halvkule og underlagsplate som gir stabilt anlegg mot bergoverflaten
  • underlagsplater, halvkuler og muttere skal være i stål og korrosjonsbeskyttet på samme måte som bolten
  • platene skal være symmetriske om boltehullet og med et minimumsareal på 176 cm2. Det skal kunne slås en full sirkel fra midten av boltehullet i underlagsplaten med diameter 15 cm innenfor platens yttergrenser, og underlagsplaten skal ha en tykkelse på minimum 5 mm
  • bortsett fra ved bergtrykksproblemer der det skal brukes endeforankrede bolter, skal alle bolter til permanent sikring gyses med ekspanderende boltemørtel

TRV:00114

Godkjenning av boltetyper: Det skal benyttes bolter iht. TRV:00113. Bolter av annen stålkvalitet, eller som har mindre diameter enn 20 mm, eller som ikke er kamstål, skal typegodkjennes av Vegdirektoratet. Boltetyper som er godkjent av Vegdirektoratet gjelder også for Bane NOR. For oversikt over godkjente boltetyper, se Statens vegvesen: Godkjente bolter til permanent bergsikring.

TRV:00115

Materialer og utførelse av sprøytebetong: For krav til materialer og utførelse av sprøytebetong til stabilitetssikring gjelder Statens vegvesen håndbok R761, Prosesskode - 1 prosess 33.4.

  1. Unntak: I jernbanetunneler der det blir installert en endelig permanent kledning med kontaktstøpt betonghvelv med membran eller sprøytebetongbasert kledning, skal midlere utført sprøytebetongtykkelse være minst lik de nominelle sprøytebetongtykkelsene angitt i Figur: Sikringskategorier og korreksjonsfaktorer. Minste målte sprøytebetongtykkelse skal være minst 4 cm.
  2. Unntak: Der lekkasjevann er saltvann, eller aggressivt av andre grunner, skal det benyttes en nominell sprøytebetongtykkelse på 10 cm.
Før påføring av sprøytebetong bør prosjektering av jordingsanlegget kontrolleres i tilfelle det er noe som skal jordes.

TRV:00116

Sikring med bergbånd:

  • det skal benyttes inntil 3 meter lange bergbånd i stålkvaliteten B500NC med minste diameter Ø10 mm
  • bergbåndene skal være varmforsinket i henhold til NS-EN 1461 og pulverlakkert med minst 60 μm epoxy i henhold til EN 13438

TRV:00117

Utforming av sprøytebetongbuer: For krav til utforming av sprøytebetongbuer til stabilitetssikring henvises det til Figur: Sikringskategorier og korreksjonsfaktorer og NGIs håndbok for Q-systemet 2015 kap. 5.3 Armerte sprøytebetongbuer.

TRV:00118

Materialer og utførelse av sprøytebetongbuer: For krav til utførelse av sprøytebetongbuer til stabilitetssikring henvises det til Statens vegvesen håndbok V520 Tunnelveiledning kapittel 6.8. For materialkrav gjelder og Statens vegvesen håndbok R761, Prosesskode - 1prosess 33.44.

TRV:00119

Dimensjonering av betongutstøping: Dimensjonering av betongutstøping skal vurderes spesielt for det enkelte prosjekt.

TRV:00120

Materialer og utførelse av betongutstøping ved og bak stuff:

  • betongen skal være i fasthetsklasse B35, bestandighetsklasse M45 og kloridklasse Cl 0,1 iht. NS-EN 206+NA
  • behov for armering skal vurderes i hvert enkelt tilfelle
  • materialer i forbindelse med betongarbeider skal tilfredsstille kravene til utførelsesklasse 2 i NS-EN 13670+NA
  • utstøpingen skal føres ned til rensket såle

For ytterligere beskrivelse av utførelse av betongutstøping henvises det til Statens vegvesen håndbok V520 Tunnelveiledning kapittel 6.7 Belastningssituasjon og bærevirkning for bergforsterkning.

Ved ekstremt dårlig bergmasse kan andre metoder beskrevet i NFF Håndbok Nr. 05 Tung bergsikring i undergrunnsanlegg benyttes i samråd med byggherre.

TRV:00099

Ingeniørgeologisk sluttrapportering:

  • det skal utarbeides en ingeniørgeologisk sluttrapport som viser dokumentasjon av utført sikring, geologiske registreringer, injeksjon mm.
  • rapporten skal utføres i henhold til Statens vegvesen vegnormal N500 Vegtunneler kap. 11.2 Ingeniørgeologisk sluttrapportering

3 Tunneler drevet med TBM

3.1 Stabilitetssikring

TRV:00121

Kartlegging: Det skal utføres geologisk kartlegging av hele tunnelprofilet i hele tunnelens lengde. For beskrivelse av kartlegging av tunneler drevet med TBM henvises det til NGIs håndbok for Q-systemet 2015 kap.6.3.

  1. Unntak: Ved bruk av lukket TBM er det begrenset med kartleggingsmuligheter. Behov og mulighet for å benytte andre metoder for kartlegging skal vurderes av det enkelte prosjekt.

TRV:00122

Bergmasseklassifisering: Bergmassen skal klassifiseres etter Q-systemet som grunnlag for bestemmelse av stabilitetssikring.

  1. Unntak: Ved bruk av lukket TBM er det begrenset med kartleggingsmuligheter. Behov og mulighet for å benytte andre metoder for kartlegging skal vurderes av det enkelte prosjekt.

TRV:00123

Sikringskategorier: Sikringskategorier, herunder boltelengde/-avstand, og nominelle sprøytebetongtykkelser mm., skal bestemmes ut fra Figur: Sikringskategorier.

Figur: Sikringskategorier

TRV:00124

Materialer og utførelse av bolter: For krav til bolter, se TRV:00113.

TRV:00125

Materialer og utførelse av sprøytebetong: For krav til sprøytebetong, se TRV:00115

TRV:00126

Gitterbuer: Ved behov for tyngre sikring ved dårlig bergmasse skal det benyttes gitterdragere.

Konvensjonelle sprøytebetongbuer bygger mye, og i TBM-tunneler vil det ikke være rasjonelt med et stort sikringsrom. Likevel må man ha plass til ev. tung sikring. Erfaringer viser at utvidelse av profilet med strossing i ettertid ikke er optimalt. Dette gjelder også løsninger med overboring (dvs. sette inn større kutterringer for å øke tunneltverrsnittet). Anbefalt løsning for tung sikring med åpen TBM er derfor en løsning med ferdigbøyde og korrosjonsbehandlede gitterdragere. Disse bygger lite, har stor lastkapasitet, og er enkle og raske å montere.

Betongsegmenter:

Dersom kravene til innlekkasje er strenge, eller grunnforholdene er vurdert som uengede til TBM-driving uten skjold, bør skjoldmaskindrift med vanntett betongforing vurderes. Betongutforingen bygges opp av segmenter som til sammen utgjør en sammenhengende betongring som typisk er 1,5-2 m lang. Betongforingen har en ytre diameter som er i størrelseorden 250 mm mindre enn boret tunneldiameter. Etter montering av betongringen injiseres dette rommet. Elementene utstyres med gummipakninger og boltes sammen slik at utforingen blir vanntett.

For foring med prefabrikerte betongsegmenter gjelder:

TRV:00127

Laster på betongsegmenter:

  • prefabrikerte betongsegmenter skal være designet og utført for å motstå spenninger og laster som påføres under håndtering, transport og montering, samt de permanente laster fra berg. Det bemerkes at disse lastene kan være mer kritiske enn de permanente lastene.
  • betongsegmentene skal i tillegg også være designet for å kunne ta maskintekniske laster under boreprosessen. Det skal også dimensjoneres for laster som påføres av tog i driftsfasen av tunnelen.

TRV:00128

Materialer: Betong og armering skal være i overensstemmelse med gjeldende norske standarder.

TRV:00129

Produksjon: Produksjonsfasiliteter skal være underlagt kvalitetskontroll i overensstemmelse med ISO 9001.

TRV:00130

Produksjon: For krav til toleranser og forhold vedrørende produksjon og materialer i forbindelser med fremstilling av betongsegmenter, gjelder BTS seksjon 203.

TRV:00131

Injeksjonshull: Det skal være injeksjonshull i alle segmenter unntatt i nøkkelsegmentet. Hullene skal være minimum 50 mm i diameter.

TRV:00132

Fiber: Bruk av fiber i segmentbetongen skal være i overensstemmelse med BTS spesifikasjon, seksjon 203.14.

TRV:00133

Montering: Oppsetting av betongsegmentene skal utføres via et mekanisk system som er bygget til formålet og det skal ikke avvikes fra godkjent prosedyre.

TRV:00134

Smøring: Smøring av pakninger skal foretas for å unngå skader. Dette gjelder spesielt ved montering av det siste låsesegmentet.

TRV:00135

Injeksjon: Rommet mellom betongforingen og berget bak skal injiseres i henhold til godkjent metodebeskrivelse.

TRV:00136

Toleranse: For jernbanetekniske formål skal det legges inn ekstra toleranse pga. mulig unøyaktig boring på ca. 150 mm.