Underbygning/Vedlikehold/Banelegeme/Vedlegg/Beskrivelse av tiltak
Hensikt og omfang
Hensikten med dette kapittelet er å beskrive tiltak og gjennomføring ved oppståtte feil ved banelegemet på eksisterende baner. Følgende feil er omfattet:
- ustabilitet
- setninger
- frostskader
Stabilitet og setninger
Tiltak ved ustabilitet og setninger i fyllinger
Vanlige tiltak for å stabilisere eksisterende fyllinger er i prinsippet vist ved typiske eksempler i følgende to avsnitt.
Jordfyllinger på skråterreng: Tiltak rettet mot poretrykksproblemer og erosjon
For å sikre stabiliteten av utsatte jordfyllinger på skråterreng, hvor kritisk poretrykk/grunnvannstrykk kan føre til utglidninger, kan det være aktuelt å foreta masseutskifting med grus i fyllingsskråningen. Se <xr id="fig:Utskifting med filtergrus" />.
<figure id="fig:Utskifting med filtergrus">
</figure>
Hvis setningene skyldes erosjon pga. ukontrollert vann gjennom linjen kan det mest riktige tiltaket være å legge på en filterfylling utenfor og mot fyllingen på nedstrøms side, se <xr id="fig:Filter- og støttefylling" />.
<figure id="fig:Filter- og støttefylling">
</figure>
Hvis forholdene ligger til rette for det, vil det være en fordel om det også her kan masseskiftes noe ved fyllingsfoten, se <xr id="fig:Forsterkning av fyllingsfot" />. Ved steinfyllinger bør filtergrusen spyles ned i hulrommene for å få større effekt. Filteret virker i prinsippet slik at massetransporten stanses og erosjonsmassen bygger seg etter hvert bakover i fyllingen. Samtidig vil setningene avta. Hvis terrenget nedenfor fyllingen er bratt, skal det vurderes å anlegge lukket drensgrøft.
Dersom problemet er ukontrollert vann gjennom fyllingen bør man først søke å ta vare på vannet oppstrøms ved hjelp av drenering, bunntetting av grøft med videre. For eksempel kan en 0,5 m bred og 2-3 m dyp grøft med fiberduk og pukk benyttes.
Fyllinger på svak grunn: Tiltak rettet mot grunnbruddsrisiko og setninger
Ved likevekts- eller bæreevneproblemer, for eksempel knyttet til breddeutvidelser av fyllinger som vist i <xr id="fig:Symmetrisk utvidelse på setningsfarlig grunn" />, er den enkleste løsningen ofte å legge ut motfylling (kontrafylling) se <xr id="fig:Mulige løsninger på fyllingsutvidelse ved stabilitetsproblemer" />. Masseutskifting/oppfylling med lettklinker eller annen lett masse er et alternativ. Masseutskifting inn under sporet kan også være aktuelt. Retningslinjer for bruk av lette masser i jernbanefyllinger er gitt i Stabilitet. Er det ikke plass for fyllingsutvidelse kan oppstramming av skråningen med geonett, gabioner eller tørrmur være et alternativ, se <xr id="fig:Mulige løsninger på fyllingsutvidelse ved stabilitetsproblemer" />.
Ved setningsproblemer pga breddeutvidelse kan et annet alternativ være å gjøre fyllingen symmetrisk bredere enn teoretisk nødvendig med "overbredde" som vist i <xr id="fig:Symmetrisk utvidelse på setningsfarlig grunn" />. Den symmetriske tilleggslasten gir tilnærmet jevn setning, og vil etter avsluttet setning gi tilstrekkelig bredde på formasjonsplanet uten at det må foretas ny fyllingsutvidelse.
<figure id="fig:Mulige løsninger på fyllingsutvidelse ved stabilitetsproblemer">
</figure>
<figure id="fig:Symmetrisk utvidelse på setningsfarlig grunn">
</figure>
Fyllingsutvidelse
Der sporet ligger på smale fyllinger med begrenset plass til ballast på sidene, er det ofte tilfeller av solslyng. Her skal sikkerheten økes. Dette gjøres ved at minimumskravene til bredden på formasjonsplanet tilfredsstilles.
Det skal ikke foretas større sideforskyvning av sporet som vil medføre at en stor del av belastningen blir skjøvet over på den utvidede delen av fyllingen. Denne belastningen er ikke ivaretatt i dette kapitlet.
Geoteknisk vurdering
Det skal foretas en vurdering av de geotekniske forhold på stedet før fyllingsutvidelsen kan iverksettes. Dersom denne vurderingen gir grunn til å anta at grunnforhold og topografi kan medføre bæreevne og stabilitetsproblemer, skal geoteknisk kompetanse konsulteres. Forholdene bør spesielt vies stor oppmerksomhet ved fyllingsutvidelser i vann.
For fyllingsutvidelser vil det generelt ikke være noe krav til nærmere geoteknisk vurdering dersom grunnen og eksisterende fylling består av friksjonsmasser, morene eller fast leire og det for øvrig ikke er indikasjon eller klare tegn på eksisterende stabilitetsproblemer.
Fyllingsprofil
Fyllingens skråningshelning skal ikke være brattere enn 1:1.5. Utvidet fylling skal ikke ha brattere skråning enn eksisterende fylling.
Fyllingsutvidelsens bredde skal heller ikke på noe sted være mindre enn 0,5 m målt vinkelrett på eksisterende skråning.
Materialtyper
Det skal fortrinnsvis benyttes friksjonsmasser i fyllingsutvidelsen, dvs. velgradert, godt drenerende og ikke telefarlig grus, velgradert pukk eller sprengstein (inkl. tunnelstein).
Det kan også benyttes mindre drenerende grus/subus. Slike masser skal kun brukes dersom forholdene ellers er slik at tilfredsstillende drenering av fyllingen ikke hindres.
Ned til en dybde under formasjonsplanet tilsvarende maksimal frostnedtrengningsdybde på stedet, skal det bare benyttes ikke telefarlige materialer.
Utførelse
Fyllingen bør legges ut og komprimeres i horisontale lag fra bunnen av. Følgende minimumskrav gjelder:
- Eventuelle vegetasjonsmasser i skråningen skal fjernes.
- Fyllmassene skal dras ned og jevnes ut slik at den nye fyllingen får tilstrekkelig fot, se <xr id="fig:Minimumskrav til planering av utfylt masse" />. Ved fylling på skråterreng, bør fyllingsfoten i tillegg forsterkes ved masseutskifting som vist i <xr id="fig:Forsterkning av fyllingsfot" />.
- Den øverste delen av fyllingen skal komprimeres. På formasjonsplanet (FP), utføres normal komprimering med tung vibroplate etter NS 3420 (jf. Banelegeme)
<figure id="fig:Minimumskrav til planering av utfylt masse">
</figure>
<figure id="fig:Forsterkning av fyllingsfot">
</figure>
Skjæringsutvidelse
I trange skjæringer kan man få et tilstrekkelig ballastprofil ved å erstatte de åpne grøftene med rør eller anordne forstøtninger.
Løsmasseskjæring
I løsmasseskjæringer med for liten planeringsbredde på en side, kan åpen grøft erstattes av rør med kummer, se <xr id="fig:Åpen grøft erstattes av rør med kummer" />. I trange løsmasseskjæringer hvor åpen grøft vil beholdes, skal det brukes forstøtninger, se<xr id="fig:Åpen grøft beholdes, forstøtninger brukes" />.
<figure id="fig:Åpen grøft erstattes av rør med kummer">
</figure>
<figure id="fig:Åpen grøft beholdes, forstøtninger brukes">
</figure>
Fjellskjæring
I trange fjellskjæringer med for små planeringsbredder, kan man enten beholde åpen grøft og bruke f.eks. forankret betongmur, eller man kan ha lukket grøft med rør og kummer. Se <xr id="fig:Åpen grøft beholdes med forankret betongmur" /> og <xr id="fig:Åpen grøft erstattes med rør og kummer" />.
<figure id="fig:Åpen grøft beholdes med forankret betongmur">
</figure>
<figure id="fig:Åpen grøft erstattes med rør og kummer">
</figure>
Tiltak mot iskjøving
Under bestemte klimatiske forhold kan overflatevann, sigevann og/eller grunnvann som renner på skjæringen, forårsake isdannelse. Isen kan ofte vokse ut fra skjæringen, over grøften og ut i sporet. I mildvær vil is som tiner fra skjæringen, forårsake nedfall. Ulemene med iskjøving kan reduseres ved sprengning av smale nisjer i skråningen eller å bruke sikringsnett.
Nisjene bør være ca. én meter dype og må sprenges helt ned til bunnen av drensgrøften. De kan dekkes med en enkelt vegg og isoleres. Ofte har det vist seg at man kan spare veggen, spesielt hvis nisjen har v-formet tverrsnitt. Det vil da danne seg en issvull i nisjen, men vannet får avløp bak isen.
Er det problemener over en større lengde, kan det sprenges flere nisjer i passe avstand. Avstanden mellom nisjene må ikke være over 10 meter. Er avstanden riktig valgt, vil vannsiget samle seg i nisjene. Grunnen er at enten følger vannet sprekker i berget som har oppstått under sprengning av nisjene, eller så følger vannet korteste og letteste veien ut. Linjegrøftene må alltid holdes åpen slik at det er avløp for vannet.
Man kan dekke bergoverflaten med nett. Isen vil henge seg fast i nettet og danne en isolerende kappe. Kappen sørger for at vannsiget kan holde seg åpent mot berget. Når smeltingen setter inn om våren, vil isen henge seg fast i nettet og ikke falle ut i sporet. Metoden kan benyttes som supplement til sprengning av nisjer.
Frostsikring
Planlegging av frostsikring
Telenivellement og grunnundersøkelser skal utføres som forundersøkelse før planlegging av frostsikring. Opptegning av observasjonene utføres som et lengdeprofil med angivelse av linjens kilometrering (pælnr). Følgende data skal presenteres:
- Telehiv skal opptegnes i målestokk 1:5 for en eller flere vintre registrert ved nivellement
- Eventuell skording skal angis i mm som høyeste skorde innenfor hvert skoringsfelt
- Undersøkelse av ballast og undergrunn. Resultatet skal opptegnes i høydemålestokk 1:20
- Angivelse av skjæring eller fylling
- Karakteristiske tverrprofiler i målestokk 1:200
Frostsikring med tresviller
Brukte impregnerte sviller har i nedgravd tilstand lang levetid i sporet. Trykkfastheten og deformasjonsegenskapene er tilfredsstillende hos tresvillene. Svillene skal legges på tvers under midtre del av sporet. På sidene skal det legges langsgående sviller. For å unngå oppressing av finmateriale mellom svillene, skal det legges fiberduk under svillelaget.
For å unngå at svilletrauet kan virke som drensgrøft, og at det kan oppstå grunnbrudd skal det legges inn tverrgående sperresjikt av 0,15 mm plastfolie for hver 10 m hvor banen ligger i større stigning enn 10 ‰. Se <xr id="fig:Sperresjikt av plastfolie" />.
<figure id="fig:Sperresjikt av plastfolie">
</figure>
Frostsikringens bredde skal ved bruk av sviller være minimum 4 m. Tykkelsen på frostsikringslaget dimensjoneres etter tabell 1
Tabell 1 Antall lag sviller
| Dimensjonerende frostmengde (hoC) | Antall lag sviller |
|---|---|
| 5000 – 15000 | 1 |
| 15000 – 25000 | 2 |
| 25000 – 40000 | 3 |
Frostsikring med isolasjonsmaterialer
Det skal benyttes KFK- frie isolasjonsplater av ekstrudert polystyren (XPS).
Kvalitetskrav knyttet til trykkstyrke og densitet er gitt i tabell 2.
Tabell 2 Kvalitetskrav knyttet til trykkstyrke og densitet
| Kvalitetskrav | Min. tykkelse (mm) | Trykkfasthet (fasthet ved 10 % deformasjon eller bruddfasthet før 10% deformasjon dersom denne er høyere) (kPa)) | Densitet (kg/m3) |
|---|---|---|---|
| Plater av ekstrudert polystyren | 60 | min. 400 | min. 38 |
Anvendelse av polystyrenplater til frostisolasjon, er i alminnelighet mest aktuelt i forbindelse med ballastrensing og bruk av ballastrenseverk. Under platene skal det ligge igjen pukk, grus eller sand i minst 0,1 m tykkelse. I motsatt fall skal det velges en arbeidsmetode som tillater grusfilter eller fiberduk innlagt under platene. På sprengsteinsfyllinger er det normalt filterlag på formasjonsplanet. I så fall vil kravet om 0,1 m tykkelse pukk, grus eller sand falle bort.
Platene skal være minimum 60 mm tykke. Dimensjonerende tykkelse skal regnes 10 mm mindre enn platetykkelsen pga. pukknedtrengning og sammentrykking. Figur 12 og 13 viser dimensjoneringskurver for kombinasjonen isolasjon og grus. Diagrammene angir tykkelsen på underliggende gruslag. Det er forutsatt at varmeledningstallet er 0,037 W/mK. For isolasjonsmaterialer av ekstrudert polystyren, tilsvarer dette et fuktopptak på 5-10 volumprosent.
Frostdybden er avhengig av akkumulert sommervarme. Det er derfor forskjellige dimensjoneringskurver for Øst-Norge og resten av landet, se <xr id="fig:Tykkelse av gruslag under 60 mm isolasjon" /> og <xr id="fig:Tykkelse av gruslag under 100 mm isolasjon" />. Dimensjoneringskurvene gjelder kun for tilfellet grus i underbygningen, og herav finnes påkrevet grustykkelse under hhv. 60 mm og 100 mm isolasjonsplate. Hvis fylling eller trau består av steinmasser i stedet for grus, må isolasjonstykkelsen vurderes spesielt.
For ekstremt kalde strøk kan det være nødvendig med spesiell dimensjonering.
<figure id="fig:Tykkelse av gruslag under 60 mm isolasjon">
</figure>
<figure id="fig:Tykkelse av gruslag under 100 mm isolasjon">
</figure>
Utførelse
Ved leggingen skal det være minimum 0,3 m avstand mellom underkant sville og overkant plate. Platene skal legges uten sprekker for å unngå unødig telehiv. Avvik fra dette kan være aktuelt på spesielle utkilingspartier (overganger). <xr id="fig:Etterisolering med XPS-plater. Prinsippskisse" /> viser prinsippet for etterisolering med XPS-plater. Nødvendig omfang av isoleringen skal vurderes i hvert enkelt tilfelle. Tetting av sideskråninger utføres jf. Banelegeme
<figure id="fig:Etterisolering med XPS-plater. Prinsippskisse">
</figure>
