JÄMFÖRELSE AV TÄTNINGSKONCEPT FÖR. Axel Möller YTNÄRA BERGTUNNLAR. Mars 2010 Examensarbete 01/10 ISSN X

Transkript

1 JÄMFÖRELSE AV TÄTNINGSKONCEPT FÖR YTNÄRA BERGTUNNLAR Axel Möller Mars 2010 Examensarbete 01/10 ISSN X

2 Axel Möller, 2010 Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) Skolan för Arkitektur och Samhällsbyggnad (ABE) Institutionen för Byggvetenskap (BYV) Avdelningen för Jord- och Bergmekanik Stockholm 2010

3 Förord Examensarbetet skedde på initiativ av Bengt Niklasson på Geosigma och tillsammans med Vägverket som önskade utvärdera nya tekniker för att vattentäta tunnlar. Arbetet har utförts på Institutionen för Byggvetenskap, Kungliga Tekniska Högskolan, och på tunnelbygget vid Sagån, Enköping. Jag vill tacka alla kunniga medarbetare på Vägverket som tagit sig tid att guida mig genom en djungel av relationshandlingar och övrig information rörande de undersökta tunnelprojekten. Också tack till Karl- Johan Mattson, geolog på Sagån, för hjälp och assistans med alla mina droppkarteringar, samt till Lasse Wilson på Veidekke Entreprenad för några lärorika veckor ute i tunnelproduktionen. Ett särskilt stort tack till mina handledare Thomas Dalmalm, Tekn. Dr., på Vägverket och Jimmy Magnusson, byggledare på Sagån, för deras stöd och vägledning med de problem jag stött på, både praktiska som teoretiska. Ett slutgiltigt tack till min handledare och examinator Professor Håkan Stille för värdefulla tips och idéer under arbetets gång. Jag vill också passa på att tacka min fästmö för allt hennes stöd under mitt arbete. Stockholm, mars 2010 Axel Möller i

4

5 Sammanfattning Vägverket gör idag stora investeringar i nya tekniker för att förbättra tätningen av tunnlar från vattenläckage. Allt eftersom kraven på tätning har ökat, liksom antalet tunnlar i urbana miljöer, ökar också intresset i ny teknologi för tunneltätning. När tätningen misslyckas kompletteras den vanligtvis med dräner som sätts upp i tunneltaket och leder bort inläckage. Dessa är dock dyra och kräver mycket underhåll. En viktig del i Vägverkets arbete är därför att följa upp användningen av nya tätningsmetoder för att kunna avgöra om de verkligen är bättre än mer beprövade metoder som t.ex. cementinjektering. Syftet med examensarbetet är att, för Vägverkets räkning, utvärdera tätningsmetoderna i tre olika tunnlar. Den första är Törnskogstunneln, som byggts för Norrortsleden norr om Stockholm, där cement- och keminjektering med Silica Sol använts tillsammans med tillsatsmedlet i olika kombinationer. Den andra är Löttingetunneln, också den en del av Norrortsleden, där klassisk cementinjektering använts. Sist är Ullbrotunneln, väster om Enköping, där tillsatsmedlet Penetron använts tillsammans med en kortare referenssträcka utan. Utvärderingen kommer att belysa respektive metod ur tätningssynpunkt och deras kostnader per meter för att kunna säga vilken som varit mest prisvärd Data har samlats in i form av priser för de olika tätningskoncepten, vilka mängder som behövts och de geologiska förutsättningarna i form av vattenförlustmätningar ur kärnborrhål och injekteringsskärmar, samt RQD-värden från geologernas karteringar. Dessutom har en utförlig droppkartering genomförts under byggskedet av Ullbrotunneln för att bedöma hur mycket tätare sprutbetongen blir vid användning av Penetron som tillsatsmedel. Slutsatsen av undersökningarna är att användningen av både visat sig dyrare och sämre på att täta Törnskogstunneln än de sträckor av tunneln där klassisk injektering använts. Användningen av Silica Sol är svårare att dra klara slutsatser om då det i ena fallet visat sig täta bättre och kosta mindre än vanlig injektering medan det i kombination med var dubbelt så dyrt och ändå inte lika effektivt. Användningen av Penetron kan inte ses som helt framgångsrik då den inte lyckats täta Ullbrotunneln fullständigt. Även om droppet minskat kraftigt sen appliceringen av sprutbetongen har även referenssträckan utan Penetron minskat i dropp. Alltså går det inte att säga om Penetron gjort någon skillnad när ett lager vanlig sprutbetong tätar lika bra. I utvärderingen finns även en ansats till att sammanväga de olika förutsättningarna och resultaten av tunneltätningarna i en enda parameter för att öka jämförbarheten mellan olika projekt. Detta effektivitetstal, som parametern kallas, gav en ytterligare dimension till utvärderingen men behöver utvecklas mer innan den kan användas i verkligheten med tillförlitlighet. iii

6

7 Abstract The Swedish Road Administration is currently making large investments in new technologies to improve the sealing of tunnels from water ingress. As the sealing requirements increase, as well as the number of tunnels in urban areas, so does the interest in new sealing technology. When sealing fails the standard procedure is to place geomembranes on the ceiling which diverts the seepage. However, these are expensive and require a lot of maintenance. Consequently, an important part in the work of the Swedish Road Administration is to administer follow-ups on new sealing techniques in order to decide whether they are an improvement from tested methods like cement-grouting. The purpose of the thesis is, on account of the Swedish Road Administration, to evaluate the sealing methods of three different tunnels. The first is the Törnskogstunnel, a part of Norrortsleden north of Stockholm, where cement and chemical grouting with Silica Sol has been used with the admixture in different combinations. The second is the Löttingetunnel, also a part of Norrortsleden, where classic cement grout has been used. Last is the Ullbrotunnel, west of Enköping, where the admixture Penetron has been used together with a shorter reference section without additive. The evaluation will explain each method from the perspective of sealing effectiveness and cost per meter tunnel, in order to decide which product is the most cost-efficient. The collected data for the evaluation are; prices for each method, which amounts were necessary and geological conditions in terms of water-loss measurements from core drill holes and grouting fans, as well as RQD-values from the geologists evaluations. In addition, a more elaborate mapping of the seepage in the Ullbrotunnel has been made during its construction in order to decide the effectiveness of Penetron in making shot-concrete waterproof. The conclusion after the evaluations is that proved itself to be both more expensive, as well as less effective in sealing the tunnel, compared to the parts of the tunnel where classic cement-grouting was used. Regarding Silica Sol it was more difficult to make any evident conclusions as it was both cheaper and more effective in one part of the tunnel, while together with the cost was doubled and yet less effective. The use of Penetron cannot be regarded as totally successful as it didn t seal the Ullbrotunnel completely. Even though the seepage was significantly reduced after the application of the shot-concrete the seepage in the reference section was also reduced. Thus, it is impossible to say whether the Penetron has made a difference when the normal shot-concrete is equally waterproof. In the evaluation there is also an attempt to weigh the various circumstances and results of the sealing process into one single parameter to facilitate the comparison between different projects. This efficiency rate, as the parameter is called, gave a further dimension to the evaluation, but need more development before it can be used in real projects with any confidence. v

8

9 Innehållsförteckning Förord Sammanfattning Abstract i iii v 1 Inledning Bakgrund Syfte Avgränsningar Genomförande Geologiska och hydrogeologiska förutsättningar Bergklassificeringssystem RQD-värde Q- värde Lugeon Tätningsmetoder Injektering Cementbaserade injekteringsmedel Kemiska Injekteringsmedel Tillsatsmedel Dräner Geotekniska förutsättningar med avseende på tunnlarna Törnskogstunneln Löttingetunneln Ullbrotunneln Analys Läckagemätningar Törnskogstunneln Löttingetunneln Ullbrotunneln RQD Kostnader Törnskogstunneln Löttingetunneln Ullbrotunneln Sammanställning vii

10 4 Resultat Törnskogstunneln Löttingetunneln Ullbrotunneln Slutsatser 41 6 Förslag på fortsatta studier 43 7 Litteraturförteckning 45 A Beräkning kostnader för tätningsarbete 47 A.1 Törnskogstunneln, sammanställning A.2 Tunnel Norra A.3 Tunnel 202 Södra A.4 Löttingetunneln, sammanställning A.5 Ullbrotunneln, sammanställning B RQD - värde och bergtäckning 67 B.1 Törnskogstunneln B.2 Löttingetunneln B.3 Ullbrotunneln C Samband mellan RQD och vattenläckage 73 C.1 Ullbrotunneln C.2 Löttingetunneln D Droppkarteringar 77 D.1 Utförda droppkarteringar i Ullbrotunneln under vår och sommar D.2 Beräknade medelvärden av Dropp för respektive referenssträcka viii

11 Kapitel 1 Inledning 1.1 Bakgrund Både statliga och privata aktörer gör idag stora investeringar i tunnelbyggen av olika slag. En stor del av den projekterade budgeten går till att förhindra vatten från att läcka in i tunnlarna. Allt eftersom grundvattensänkningar relaterade till tunnelbyggen uppmärksammats har problematiken med tätningen gradvis fått större uppmärksamhet för allmänheten. För väg - och järnvägstunnlar finns ytterligare vattenrelaterade problem i form av frostsprängning, svallis och istappar som kan lossna från taket och landa på fordon och armaturer. Svallis kan dessutom orsaka trafikolyckor och skada människor. De samhällsekonomiska förlusterna blir stora då skadorna på närliggande fastigheter, samt på fordon och installationer i tunneln behöver ersättas. För Vägverket är tätningen av tunnlar en prioriterad fråga och mycket resurser läggs på nya tätningsmetoder. Problematiken i att jämföra dessa med mer beprövade består främst i att berget är heterogent. Således beror framgången i tätningen till stor del på vilken typ av berg, samt var i berget, tunneln drivs. Även om tätningen lyckas på en del av tunneln kan den också visa sig otillräcklig på en annan. För att kunna avgöra om en tätningsmetod är bättre än en annan behöver därför grundförhållandena vara så identiska som möjligt och de skillnader i förutsättningar som ändå finns måste uppmärksammas för att ge en kvalificerad bedömning av resultatet. Att kunna avgöra om en ny tätningsmetod är lyckad är ett viktigt arbete för Vägverket då bättre tätningsmetoder kan ge samhällsekonomiska besparingar, både genom effektivare utförande och minskat underhåll för den färdiga tunneln. 1.2 Syfte Syftet med examensarbetet är att utvärdera och analysera lämpligheten hos tre olika metoder för att täta ytliga bergtunnlar från inträngande vatten. Dessa har utförts i olika omfattning på tre undersökta tunnelbyggen: Törnskogstunneln och Löttingetunneln, vilka hör till Norrortsleden norr om Stockholm, samt Ullbrotunneln som nu konstrueras för nya E18 väster om Enköping. De tre tätningsmetoderna är kemisk injektering, vanlig injektering och vattentätande tillsatsmedel. Metoderna har sedan utvärderats utifrån sju fall, presenterade i Tabell 1. Som komplement till tätningen används dräner till att leda bort det 1

12 KAPITEL 1. INLEDNING vatten som ändå trängt in. Mängden dräner som använts är beroende av hur höga krav på vattentäthet som funnits och hur effektiv respektive metod varit i att täta vattenläckaget. Den totala mängden dräner som använts ger därför en fingervisning om vilken metod som fungerat bäst. Tabell 1 Uppdelning av tätningsmetoder för de olika tunnlarna Tunnel Dräner Cementinjektering Törnskog 1 X X Kemisk injektering Törnskog 2 X X Penetron Törnskog 3 X X X Törnskog 4 X X X Löttinge X X Ullbro 1 X X Ullbro 2 X Metoderna kommer inte enbart att utvärderas utifrån vad som gett det tätaste resultatet, utan även belysa tätningsprocessen ur ett ekonomiskt perspektiv, d.v.s. vilken metod som gett bäst resultat per investerad krona. 1.3 Avgränsningar Indata från kärnborrhål och andra förundersökningsmetoder har sållats på rent konstruktionsrelaterad information. Endast de uppgifter som kan relateras till inläckage av vatten har diskuterats, såsom spricksystemens påverkan på vattenflöde osv. En beskrivning av bergsklassificeringssystem är också bifogad då klassificeringen är essentiell för att förstå bergets egenskaper. Beräknad vatteninträngning i tunnlarna är baserad på RQD - värden, vattentryck och bergets hydrauliska konduktivitet. Då examensarbetet omfattar en termins arbete och materialet från de 3 tunnelprojekten är mycket omfattande har inte alla aspekter av tunneltätningarna kunnat vägas in. Slutresultatet blir därför av generaliserande karaktär och detta är något läsaren bör ha i åtanke. 1.4 Genomförande Rapporten inleds med en litteraturstudie av de tre tunnlarna. De tre tunnelprojekten kommer att studeras och jämföras utifrån geologi, vattenförhållanden och tätningskrav. Utvärderingen av de olika tätningsmetoderna kommer att ske i två steg; Först genom en mer övergripande studie av alla tre tunnelprojekten. Kostnaderna för injekteringsmedel, tillsatsmedel och dräner tillsammans med droppkarteringarna för samtliga projekt ska ge en helhetssyn över hur effektiv respektive tätningsmetod varit på att reducera inläckage och till slut fungera som ett ekonomiskt underlag för bedömningar av framtida tunnelbyggen av liknande typ. Steg två sker genom en droppkartering från Ullbrotunneln för perioden från februari tom augusti Droppkarteringen jämför en 30 m tunnelsträcka med Penetron relativt en 20 m referenssträcka utan Penetron. Utifrån droppkarteringarna och de geologiska förutsättningarna på sträckorna kan nyttan av Penetron utvärderas för Ullbrotunneln. 2

13 Kapitel 2 Geologiska och hydrogeologiska förutsättningar För att ge en bild av förutsättningarna kommer först de grundläggande bergklassificeringssystemen och de olika tätningskoncepten att presenteras. Därefter beskrivs tunnlarna, med fokus på de geotekniska förutsättningar som härletts från kärnborrhål och geologens analys i förundersökningarna. 2.1 Bergklassificeringssystem Vid alla moderna tunnelkonstruktioner görs idag utförliga undersökningar av bergmassan. För att skapa en heltäckande bedömning av berget tillämpar geologen ofta flera olika bergklassificeringssystem. Dessa har utvecklats sedan över 100 år tillbaka då man försökte skapa en empirisk metod att avgöra bergstabilitet, framförallt för tunnelkonstruktioner (rocscience) RQD-värde Rock Quality Designation Index utvecklades av Deere för att kvantitativt uppskatta bergets kvalitet utifrån kärnborrprover. RQD värdet anger den procent av det totala borrprovet som är fri från sprickor och definieras som (Hoek, 2007): RQD värdet har viss inverkan på vattenföringen i en bergmassa då huvuddelen av vattentransporten genom en bergmassa sker i dess sprickor. Det går dock inte att likställa lågt RQD med hög vattenföring, eller vice versa. En borrkärna med en enda spricka har t.ex. ett högt RQD, men är sprickan bred och vattenförande blir det stort inläckage. Är sprickorna istället många, men lerfyllda, kommer vattnet inte fram. Därför bör man iaktta försiktighet vid en härledning av bergets konduktivitet baserat på endast detta. Relationen mellan RQD och vattenföringen i berg har analyserats vid droppkarteringen i Ullbrotunneln, samt via vattenförlustmätningar i Löttingetunneln. Analysen presenteras senare i rapporten. 3

14 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Q- värde Tunneling Quality Index, eller Q- värde, utformades av Barton, Lien och Lunde vid Norges Geotekniska Institut, baserat på ett stort antal konkreta exempel. Q- värdet varierar på en logaritmisk skala mellan 0,001 och 1000 och kan beräknas genom formeln Där RQD är Uppsprickningsgrad J n är Antal sprickgrupper J r är Sprickytans råhet J a är Sprickans omvandlingsgrad J w är Grundvattenförhållanden SRF är Spänningsreduktionsfaktor (Barton, Lien & Lunde, 1974) Den första parametern (RQD/Jn) anger bergets struktur och ger en grov uppskattning av bergets blockstorlekar. Med antal sprickgrupper (Jn) mellan och RQD mellan 0 och 100 skiljer sig parameterns max - och minvärden mycket. Den andra parametern (Jr/Ja) anger sprickornas egenskaper med hänsyn till råhet och friktionen. Kvoten gynnar råa sprickor med lite fyllning av lera eller silt, vilket ger hög friktion vid skjuvkrafter och är därmed fördelaktigt för tunnelstabiliteten. Vid högre andel fyllnadsmaterial i sprickorna blir friktionen betydligt svagare och när det inte längre finns någon kontakt mellan bergväggarna blir friktionen istället beroende av friktionsvinkeln i fyllnadsmaterialet. Den sista parametern (Jw/SRF) anger den aktiva spänning som berget utsätts för, där Jw anger vattentryckets inverkan och SRF den totala spänningen på berget. (Hoek, 2007) Figur 1 Klassificering enligt Q-systemet (Hoek 2007) 4

15 2.2 TÄTNINGSMETODER Lugeon Lugeon - värden beräknas med hjälp av vattenförlustmätningar i kärnborrhål. En dubbelmanschett förs ner i hålet och tillsluter utrymmet i bergmassan medan vatten pumpas in. Genom att mäta mängden vatten som kan pumpas in i manschetten, och tiden som försöket pågått, kan Lugeon värdet beräknas. Formlerna för uträkningarna presenteras nedan: Där V f är Vattenförlust (Lugeon) L är Aktuell sträcka (m) l är Uppmätt volym vatten (liter) t är Trycksatt tid för aktuell sträcka (minuter) Δp är Aktuellt tryck (MPa) Utifrån vattenförlustmätningarna kan också den Hydrauliska konduktiviteten beräknas genom formeln ( Där K är Hydraulisk konduktivitet (m/s) Q är Uppmätt vattenflöde (m3/s) Ρw är Vattnets densitet (kg/m3) g är tyngdaccelerationen (m/s2) r w är Radien på borrhålet (Dalmalm, 2004) 2.2 Tätningsmetoder Injektering Injektering kan dateras så långt tillbaka som början av 1800 talet. Då fyllde man sprickor i bergmassan under dammar med lågviskösa material som cement eller lera för att förhindra att vattnet trängde in under dammen (Warner J, 2004). För tunnlar består metoden i att under högt tryck pumpa in injekteringsmedlet i förborrade hål runt tunnelkonturen. På detta vis pressas det in i sprickor och håligheter i berget, vilket förhindrar vattnets rörelse och ökar stabiliteten. Injekteringen kan utföras före och efter sprängningsarbetet i tunnelfronten (Tätning av bergtunnlar, Vägverket 2000) Förinjektering Förinjekteringen sker innan sprängning. Injekteringsmassan trycks in i berget framför tunnelfronten med högt tryck eftersom det finns en stor mängd bergmassa som mottryck. Med en kontinuerlig förinjektering läcker mindre vatten in i tunneln, vilket ger en bättre arbetsmiljö. Nackdelen är dock att bergsprängningsarbetet måste anpassas efter injekteringsskärmen så att den inte skadas. (Tätning av bergtunnlar, Vägverket 2000) 5

16 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Efterinjektering Efterinjektering utförs när läckage upptäcks i den färdigsprängda tunneln och är generellt ett komplement till förinjekteringen. Risken att injekteringsmedlet tränger tillbaka ini tunneln är stor, vilket gör det nödvändigt med ett lägre tryck. Dessutom är efterinjektering ett tidsödande och kostsamt arbete, då resultatet av injekteringen ofta är obetydligt i jämförelse med förinjektering. Detta gör efterinjektering till en dyrare process än förinjektering och en merkostnad som gärna undviks. (Tätning av bergtunnlar, Vägverket 2000) De olika injekteringsmedlen som används kan delas upp i cementbaserade(suspensioner) och kemiska (lösningar). I Examensarbetet har valts att definiera Kemiska injekteringsmedel som lösningar, utan vidare underdelning i vattenlösliga (geler) och icke vattenlösliga medel (härdplaster). Detta i enlighet med Tätning av bergtunnlar. Enbart Silica Sol kommer emellertid beröras i denna rapport eftersom ingen annan typ av kemisk injektering använts för de tre projekten Cementbaserade injekteringsmedel De cementbaserade medlen är de vanligast förekommande i Sverige och uppfyller de vanligaste tätningskrav som ställs på ett injekteringsbruk i Sverige. Deras huvudsakliga nackdel ligger i att de inte förmår penetrera de finaste sprickorna i berget. En tumregel är partiklar med diameter D endast förmår penetrera sprickor då Där 95 % av kornpartiklarna; d 95 < D max. (Håkansson, 2008) I exempelvis Törnskogstunneln hade injekteringscementen d 95 = 0,03 mm vilket ger en sprickvidd på 0,10 mm. I en undersökning av bergmassan hade man genom sprickviddsfördelningen kunnat konstatera att 2 % av sprickorna i berget var större än 0,10 mm. (Ellison, 2007) Cementbruket kan alltså endast fylla ut de största sprickorna i bergmassan. Det är dock de största sprickorna som är mest vattenförande och det är vanligt att uppnå % av den möjliga tätningen genom att fylla de största 50 procenten av alla sprickor. Eftersom smalare sprickor sällan bidrar mycket till den totala mängden läckage blir en samlad bedömning nödvändig för att kunna ge den lämpligaste lösningen. (Warner, 2004) Kemiska Injekteringsmedel Kemiska injekteringsmedel har en bevisad högre penetrations förmåga än de cementbaserade då medelvärdet på partikelstorleken generellt är betydligt lägre. En nackdel är att de ofta har en större miljöpåverkan och en sämre bevisad beständighet än cementbaserade medel. Dessa aspekter kommer emellertid inte behandlas i detta arbete. 6

17 2.2 TÄTNINGSMETODER Silica Sol Silica Sol består av amorf kvarts i suspension med vatten. Den utgörs av mycket små partiklar, endast 15 nm stora, d.v.s. en tusendel av kornstorleken på mikrocement. Suffixet sol syftar på att det är en kolloid, dvs. den befinner sig i kemiskt avseende mellan en äkta lösning och en heterogen blandning (kolloid.se, 2009). Initialt har Silica Sol mycket låg viskositet, men reagerar så småningom och klumpar ihop sig till ett gel med högre viskositet. Denna process påskyndas vanligtvis genom tillsats av salt eller ett alkali, oftast NaCl-lösning. Egenskaperna för Silica Sol gör den lämplig som injekteringsmedel då den tränger djupt in i fina sprickor, dit vanlig cementinjektering inte når, och hindrar vattnets rörelse. En uppställning av sprickvidder och deras bedömda inläckage är uppställda i Tabell 2. Silica Sol har också fördel av möjligheten att styra geltiden genom tillsatsen av saltlösningen. Tabell 2 Beräknat inläckage för några olika sprickvidder (Ellison, 2007) Tätningsmetod Sprickvidd b min (mm) Beräknat läckage q calc (l/min 100 m) T grout (m 2 /s) Oinjekterad tunnel 0, ,3*10-4 Cementinjekterad 0, ,2*10-5 Max Cement/Silica Sol 0, ,5*10-6 Silica Sol 0, ,2* Tillsatsmedel Tillsatsmedel är pulver som blandas in i betongen innan den sprutas på tunneln. Deras kemiska egenskaper gör att betongens sprickor tätar sig själva och förhindrar därigenom vatteninträngningen. Fördelarna med tillsatsmedel är bl.a. att det inte kräver några extra moment vid applicering (utöver att blanda ner det i betongen), det kräver inget underhåll och är dessutom brandsäkert jämfört med t.ex. membranlösningar eller dräner Penetron Admix Penetron Admix är ett exempel på medel som utvecklats för att förhindra vattenläckage och bildning av dropp från tunneltaken genom att förbättra sprutbetongens vattentäthet. Själva pulvret innehåller en speciellt graderad aktiv kemi som reagerar när betong och vatten finns närvarande. När alla ämnen finns närvarande bildas kristallina strukturer i betongens sprickor vilket stoppar vattnets fortsatta rörelse. Dessa egenskaper gör också att den kemiska ingrediensen kan ligga latent i betongen fram till dess att vatten återkommer, då kristalliseringsprocessen återupptas. 7

18 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Figur 2 Penetronkristaller som tätar en spricka ( 2009) Admix Admix är ett tillsatsmedel med liknande egenskaper som Penetron och har använts i ett fullskaleförsök vid bygget av Törnskogstunneln. Resultaten av försöken med beskrivs närmare i analysdelen av rapporten Tidigare utvärderingar av tillsatsmedel Effektiviteten hos Penetron och har ännu inte dokumenterats tillräckligt för att man med säkerhet ska kunna säga hur mycket tätare sprutbetongen blir. I undersökningen Försök med vattentätande tillsatsmedel i sprutbetong, som genomförts av WSP Samhällsbyggnad, görs ett praktiskt försök för att utvärdera effekten av tillsatsmedel på sprutbetongens vattentäthet. Sprutbetongplattor med storleken 1 m 2 och tjocklekarna 50, 100 respektive 150 mm tillverkades, där tillsatsmedlen Penetron Admix och Admix jämfördes med referensplattor utan tillsatsmedel. Försöket drar slutsatsen att de skillnader som observerats kan bero på lokala variationer i sprutningen mot balkarna. Det finns alltså inga klara slutsatser att dra. 8

19 2.3 DRÄNER 2.3 Dräner Dräner används i kombination med efterinjektering för att under kontrollerade former förhindra droppande vatten och isbildningar på vägbanan eller installationer i tunneln. Dränerna leder bort vattnet från de punkter i taket där droppen bildas och för dem ner till dräneringssystemet i botten av tunneln. (Hargelius, 2006) Dränen är uppbyggd av ett distansrör närmast bergväggen och över det isolering, vattentätt membran och sedan sprutbetong. Membranet och isoleringen är ofta kombinerade genom användning av ett isolerande PE-material. Tätmembranet sätts fast i bergväggen med korta bultar av expandertyp och över det ett lager sprutbetong som skyddar installationen mot brand. En normal utformning på dräner ses i Figur 3. Figur 3 Principiell uppbyggnad av insprutad drän (Hargelius, 2006) Om inte avsikten från början varit att ha en hög dräntäckning kan användningen av dräner ses som ett tecken på att den övriga tätningen av tunneln varit otillräcklig. Inom branschen är ambitionen att minska andelen dräner i tunnlar och istället uppnå de satta tätningskraven med injektering. Detta beror på att injektering förhindrar att vatten överhuvudtaget tränger in i tunneln medan dräner endast leder undan vattnet och alltså är otillräckligt när hårda vattendomar råder. Slutligen kräver injektering inte samma underhåll som dräner och utgör inte heller samma fara vid brand då dräner kan lossna från väggarna och bidra till brand- och rökutvecklingen vid antändning (Hargelius, 2006) 9

20 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR 2.4 Geotekniska förutsättningar med avseende på tunnlarna För att bedöma de olika tätningsmetoderna behöver också förutsättningarna mellan tunnlarna granskas. Geologernas prognoser för berget runt tunnlarna presenteras nedan, baserade på de fältundersökningar som gjorts. En viktig parameter för att jämföra tunnlarna är den hydrauliska konduktiviteten på bergmassan, vilken beräknas från vattenförlustmätningar på de kärnborrhål som gjorts. Där vattenförlustmätningar inte varit tillgängliga har utvärderingen kompletterats med RQD-värden. Utöver detta har bergtäckningen en tydlig inverkan på vattenläckage då en hög vattenpelare över tunneln skapar ett högre tryck, i enlighet med formeln Där Q är Vattenflödet in i tunneln (l/s, m) H är Vattentryckhöjden (m) k är permeabiliteten (m 2 ) (Håkansson, 2008) Törnskogstunneln Törnskogstunneln färdigställdes 2006 som en del av Norrortsleden. Syftet med projektet var att skapa en ökad förbindelse mellan Stockholms norra kommuner och avlasta den olycksdrabbade Frestavägen. Förbindelsen har kortat ner restiden mellan E4 och E18 från 45 till 15 min och kommer att öka möjligheterna att bebygga området. Tunneln är 2,1 km lång och löper från Häggvik i sydväst till sjön Snuggan i nordost. De utförda geologiska undersökningarna för tunneln är hämtade ur Byggnadsgeologisk Beskrivning och Bergmekanisk Utredning. Figur 4 Törnskogstunnelns sträckning från Häggvik i sydväst till sjön Snuggan i nordost 10

21 2.4 GEOTEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR MED AVSEENDE PÅ TUNNLARNA Geologi Terrängen längs tunneln är kraftigt kuperad, med större ler- eller moränfyllda sänkor vid km 12/050, km 12/260, km 12/520, km 12/680, km 13/240 och km 13/500. Den sista av dessa sektioner utgörs av en mindre sedimentfylld svacka som befinner sig i förlängningen av den närliggande sjön Snuggan. Den kraftiga kuperingen beror sannolikt av rörelser mellan olika bergplintar i terrängen vilket också skapat förkastningar. I dessa områden kan man förvänta sig mer uppsprucket berg. Berggrunden utgörs av en rödgrå, mestadels medelkornig granit. Graniten består huvudsakligen av mineralen kvarts, kalifältspat, plagioklas och lite biotit. Vid enstaka tillfällen genomslås graniten av mindre sektioner pegmatiter, gnejs och grönsten. Det finns också ett antal diabasgångar som tvärar tunneln vid 13/200 13/315. Diabasen är brant stående till vertikala, stryker VNV-ÖSÖ och är finblockig och vattenförande. I sin helhet kan graniten betraktas som ovittrad med undantag för partiet vid sjön Snuggan samt det norra påslaget där kraftig vittring observerats Struktur Sprickriktningarna har bestämts till N50-70 E, N10-20 E, N10 W och N50-70 W. Stupningen är i huvudsak brant, Sprickavstånden är 1-2 m i hällarna, men ökar i förkastningszonerna. Det förekommer också bankningssprickor i tunnelns profil med vertikalavstånd på drygt två meter. En dominerande sprickriktning går från det södra påslaget i N30-50 E, men vrider sig mot N70 E längre norrut. En svagare riktning ligger på N70-90 W och är tydligare i avsnittet vid Solängsvägen. Norrut från Törnskogsvägen går två dominerande sprickriktningar i N10 W-N30 E respektive N50-90 W. De dominerande sprickorna skär tunneln i 20-40, vilket medför att de ofta löper genom flera tunnelsektioner. En mer komplex sprickbild råder i området vid Gustavsbergsleden där flera förkastningar korsar varandra vid km 13/100. Diabasgångarna som observerats norr om leden har i regel uppsprucket berg i övergångarna, vilket medför större vattenflöden. Sprickfyllnaderna består till största delen av kalcit och hematit - dessa har dock vittrat bort i ytnära berg och djupare öppna sprickor samt klorit, epidot, serpentin och vid norra tunnelmynningen kaolin Grundvattenförhållanden och sprickvattental Större delen av tunneln genom Tunberget bedöms ligga under grundvattenytan. Kraven på inläckande vatten är satta till 2 respektive 3 l/min och 100 m tunnel. Kraven bedöms rimliga då mätningar i kärnborrhål indikerat en tät bergmassa, med undantag för svaghetszonerna. Det kan konstateras att vattenföringen inte enbart är styrd av krosszonerna utan att enskilda vattenförande sprickor också kan bidra kraftigt till inläckaget. I huvudsak bör flödet ändå vara beroende av det ytnära berget där bergmassan är mer uppsprucken. Grundvattnet i berget befinner sig i huvudsak i spricksystemen och svaghetszonerna. En vattenförlustmätning i Kärnborrhål 971 visade på viss korrelation mellan inmätta sprickor och vattenläckaget i spricksystemen N70-90 W och N50-70 W. 11

22 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Kärnborrhål Tio kärnborrhål gjordes för karteringen till Törnskogstunneln. Deras placeringar syns på Figur 5 och 6. Ur kärnborrhålen har följande data erhållits: Tabell 3 Kärnborrhål från karteringen av Törnskogstunneln Kärnborrhål Q - värde Dominerande Klass Vattenförlustmätning KBH 971 0,4-40 C Ganska bra berg 2-13,2 Lugeon KBH B - Bra berg 7 75 Lugeon KBH B - Bra berg 0,5-2,5 Lugeon KBH B - Bra berg 1 Lugeon KBH A - Mycket bra berg Ingen vattenförlust KBH B - Bra berg Ingen vattenförlust KBH 2 0,2-100 C - Ganska bra berg Ingen vattenförlust KBH B - Bra berg Ingen vattenförlust KBH B - Bra berg Ingen vattenförlust KBH 5 0,9-100 B - Bra berg 10 Lugeon KBH B - Bra berg Ingen vattenförlust Utifrån analyserna av borrkärnorna har bergmassans kvalité bedömts fördelad enligt följande: Tabell 4 Sammanställning av Q-värden från kärnborrhål, Törnskogstunneln Andel Q - värde Klass 40 % Q >40 A - Mycket bra berg 42 % Q =10-40 B - Bra berg 12 % Q = 4-10 C - Ganska bra berg 5 % Q = 1-4 D - Dåligt berg 1 % Q < 1 E - Mycket dåligt berg 12

23 2.4 GEOTEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR MED AVSEENDE PÅ TUNNLARNA Figur 5 Profilbild på Törnskogstunneln, västra Figur 6 Profilbild på Törnskogstunneln, östra 13

24 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Bedömningen av geologen i PM övrigt, , Slutrapport byggnadsgeologi är att följande sektioner har hög vattenföring, eller stora vattenförande areor i tunneln: - 11/880-11/970-12/150-12/330-12/450-12/510 - bedöms som mest vattenförande - 12/620-12/700-13/140-13/220-13/380-13/ RQD, bergtäckning och vattenförlustmätningar I Figur 7 är det möjligt att se hur bergtäckningen och RQD - värdena förändras längs med de två tunnelrörens sträckning. Från de två graferna som presenteras är det svårt att se någon direkt koppling mellan bergets sprickighet och bergtäckningen, men det går att observera vissa områden där läckaget kan antas som större. RQD 120 Törnskogstunneln Bergtäckning, m 40, ,0 30,0 25, , ,0 20 RQD: 201 RQD: ,0 5,0 0 Bergtäckning 11/700 11/900 12/100 12/300 12/500 12/700 12/900 13/100 13/300 13/500 0,0 Figur 7 RQD och bergtäckning längs Törnskogstunneln norra (201) och södra (202) De registrerade RQD värdena stämmer relativt väl överens med de zoner som bedömts som vattenförande enligt geologen, vilket indikerar att relationen mellan bergets sprickighet och det vatten som läcker in i tunneln kan ha ett samband. 14

25 2.4 GEOTEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR MED AVSEENDE PÅ TUNNLARNA Löttingetunneln Den andra tunneln för Norrortsleden är den 1,1 km långa Löttingetunneln, som ligger längs vägsträckan från Täby Kyrkby i väst till Arninge i öst. Tunneln har som syfte att skona känsliga natur- och kulturområden från störande trafik och skapa gröna passager. En skillnad med Löttingetunneln från traditionella tunnelprojekt är att det är en funktionsentreprenad, d.v.s. entreprenören ansvarar för drift och skötsel under en bestämd tidsperiod, i det här fallet 15 år, efter tunnelns färdigställande. Detta koncept har för avsikt att effektivisera vägbyggandet och efterföljande skötsel, vilket sänker totalkostnaden, och har använts med framgång på bl.a. Arlandabanan. De utförda geologiska undersökningarna för tunneln är hämtade ur Teknisk Specifikation - Berg, Övriga Dokument - Bergteknisk Prognos och Beräkning Tätning Figur 8 Löttingetunnelns sträckning från Gullsjön i sydväst till Arningevägen i nordost Tunnelkonstruktionen ska ha ett tätningskoncept som uppfyller följande krav: - Ett maximalt inläckage om 60 liter/min för hela tunneln, vilket motsvarar 60/11 5,5 liter/min och 100 m tunnel. - Fukt, dropp eller rinnande vatten får ej förekomma från anfang till anfang. - Rinnande vatten får ej förekomma från tunnelvägg. Inläckage skall minimeras så att dropp på tunnelvägg undviks. Kravet på att fukt ej får förekomma har setts som helt avgörande för tunneltätningen. 15

26 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Geologi Området är kuperat med tre tydliga höjdpartier och friktionsjord i svackorna mellan dem. Längs sträckan 3/168-4/230 påträffas gnejsgranit, granit och biotitgnejs med inslag av pegmatit och amfibolit. Från hällkarteringar har man framför allt observerat granit och gnejsgranit som växellagrar oregelbundet. Berggrunden är ovittrad, med låg till måttlig sprickfrekvens Struktur Från förundersökningen är mindre svaghetszoner förekommande vid längdmätning 3/258, 3/305 och 4/195. Brant stående svaghetszoner har indikerats från hällkarteringar och topografiska kartor. Det finns även förskiffringar i berggrunden bestående av biotitgnejs. Samtliga variationer i berggrunden övertvärar tunnelriktningen vilket är fördelaktigt ur drivningssynpunkt Grundvattenförhållanden och sprickvattental Vattenförlustmätningar från kärnborrhål ger en hydraulisk konduktivitet på ca Enligt Teknisk Specifikation Berg kan täthetskravet därför uppnås genom en systematisk förinjektering Kärnborrhål Enligt fältundersökningarna består berget vid Löttingetunneln av bra till mycket bra bergmassa med låg vittringsgrad. Endast mindre svaghetszoner har påträffats med borrningar och seismiska sonderingar men jb-sonderingar har indikerat svagt ytberg i svaghetszonerna och vid östra påslaget. Det har emellertid konstaterats att det inte går att sätta vattenföringen i bergmassan i direkt relation till svaghetszonerna även om större sprickor antas bidra med större flöden i tunneln. För Löttingetunneln har 7 kärnborrhål gjorts för kartering. Placeringen syns i Figur 9. Ur karteringarna har följande data erhållits för berget i tunnelnivå. Tabell 5 - Kärnborrhål från karteringen av Löttingetunneln Kärnborrhål Q - värde Dominerande Klass Vattenförlustmätning KBH Ganska bra till mycket bra < 10 Lugeon KBH Ganska bra till mycket bra 0-15 Lugeon KBH Ganska bra till mycket bra < 5 Lugeon KBH Ganska bra till mycket bra Ingen vattenförlust KBH Bra till mycket bra Ingen vattenförlust KBH Bra till mycket bra Ingen vattenförlust KBH Dålig till mycket bra < 6 Lugeon 16

27 2.4 GEOTEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR MED AVSEENDE PÅ TUNNLARNA Figur 9 Profilbild på Löttingetunneln Utifrån borrkärnorna har bergmassans kvalité bedömts fördelad enligt följande: Tabell 6 Sammanställning av Q-värden från kärnborrhål, Löttingetunneln Andel Q - värde Klass 65 % Q >10 B Bra berg 30 % Q =4-10 C Ganska bra berg 5 % Q =1-4 D Dåligt berg RQD, bergtäckning och vattenförlustmätningar Bergtäckning och RQD värden presenteras i Figur 10. Precis som för Törnskogstunneln är det svårt att se något samband mellan graferna. Från figuren framgår det att berget håller ungefär samma övergripande kvalitet, men saknar de punktvis sprickigare zoner som existerar för Törnskogstunneln. RQD 120 Löttinge Bergtäckning, m RQD Bergtäckning 3/171 3/300 3/485 3/665 3/805 3/925 4/027 4/152 Figur 10 RQD och bergtäckning för Löttingetunneln

28 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Ullbrotunneln Väg E18 förbinder städerna Enköping, Västerås och Örebro norr om Mälaren och utgör idag den viktigaste länken mellan Stockholm-Göteborg och Stockholm-Oslo, norr om Mälaren. Vägen är idag hårt trafikerad med fordon/dygn där 10 % utgörs av tung trafik. Den omfattande trafiken på vägen har gjort det nödvändigt att bygga en bättre förbindelse väster om Enköping. Den nuvarande vägen passerar också det lilla samhället Hummelsta där en flaskhals uppstår vissa tider under veckan och trafiken ibland tvingas till stillestånd av den begränsade framkomligheten. (E18-Sagan-Enkoping, vv.se, 2009). Tunneln har, liksom Löttingetunneln, syftet att skapa naturliga passager för djurlivet och reducera påverkan från vägen på den naturliga miljön i området. Den är 155 m lång och går genom en mindre bergknalle, vilket medför en mycket låg bergtäckning och litet vattentryck. De utförda geologiska undersökningarna för tunneln är hämtade ur Ingenjörsgeologisk Prognos och Rapport över Förundersökningar för tunnlar och bergskärningar. Figur 11 Ullbrotunnelns sträckning väster om Enköping Geologi Bergtäckningen är tolkad utifrån utförda jordbergsonderingar, kärnborrningar, hällkarteringar och resistivitetsundersökningar, från Rapport över förundersökningar för tunnlar och bergskärningar samt Rapport väg Geoteknik. Kärnborrhålen har satts i vardera av de fyra större bergskärningarna vid KM 13/780-13/940 och 14/400-14/500. Resultatet av förundersökningarna redovisas i Tabell 7. Vid området för Ullbrotunneln vid Sagån består berggrunden av granodiorit till tonalit med inslag av pegmatit, aplit och grönsten. Berggrunden är överlagrad av ett lager storblockig morän med en mäktighet om 2-10 m. 18

29 2.4 GEOTEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR MED AVSEENDE PÅ TUNNLARNA Struktur I berget vid Ullbro finns det fyra huvudsakliga sprickgrupper, vilket skulle ge ett värde på J n = 15. Eftersom de redovisade sprickgrupperna tar hänsyn även till mindre koncentrationer av polpunkter och dessutom inte finns representerade i samtliga borrprov har emellertid Jn valts till Grundvattenförhållanden och sprickvattental Det är svårt att uppskatta vattenflödet i bergmassan utifrån de borrprover som tagits. Då tunneln endast har en bergtäckning på 4-10 m kan man ändå konstatera att vattentrycken bör vara låga och inflödet alltså likaledes lågt. Kravet på inläckage är också lågt då vattendomen medger ett årligt uttag av m 3 vatten per år (Hagelroth, 2007) Kärnborrhål För Ullbrotunneln har 3 kärnborrhål borrats och karterats. Deras placering syns i Figur 12 och 13. Figur 12 Profilbild på Ullbrotunneln Figur 13 Profilbild på Ullbrotunneln 19

30 KAPITEL 2. GEOLOGISKA OCH HYDROGEOLOGISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Ur karteringarna har följande medelvärden beräknats. Tabell 7 Kärnborrhål från karteringen av Ullbrotunneln Kärnborrhål Q - värde Klass Vattenförlustmätning KBH 7 5,5 89 Dåligt berg < 2 Lugeon KBH Ganska bra berg Ingen vattenförlust KBH 9 0,5-89 Bra berg Ingen vattenförlust RQD, bergtäckning och vattenförlustmätningar Bergtäckning och RQD värden presenteras i Figur 14. I figuren är det lättare att se korrelation mellan de två graferna. Detta kan bero på att bergtäckningen är betydligt lägre än för de övriga två tunnlarna och att det därför finns en tydligare koppling mellan bergets kvalitet vid ytan och i tunnelprofilen. Det går också att se att bergets dåliga partier är avsevärt sämre än motsvarande för Törnskogs- och Löttingetunneln. Eftersom bergtäckningen är så pass liten blir vattentrycket på tunneln däremot litet vilket bör vägas in i utvärderingen av tätningen. RQD Ullbro Bergtäckning, m RQD Bergtäckning /706 12/760 12/807 12/855 Figur 14 RQD och bergtäckning för Ullbrotunneln 20

31 Kapitel 3 Analys 3.1 Läckagemätningar Droppkarteringarna av tunnlarna i Törnskogen, Löttinge och Ullbro har gjorts enligt Tabell Kvantifiering av begreppen fukt, dropp och rinnande vatten för enskilt inläckningsställe. (Tunnel 2004, Vägverket) där angivna värden finns för att klassificera fukt, dropp och rinnande vatten. Dessa presenteras i Tabell 8. Tabell 8 Kategorisering av dropp vid kartering (Tunnel 2004, Vägverket) Begrepp Symbol Antal droppar/minut (D) Flöde, liter/minut (F) Fukt D < 1 F < 0,05x10-3 Dropp 1 < D < 150 0,05x10-3 < F < 7,5x10-3 Rinnande D > 150 F > 7,5x Törnskogstunneln Vid tätningen av Törnskogstunneln utfördes injekteringen enligt teknisk beskrivning, d.v.s. cementinjektering, i majoriteten av tunneln. Metoden går ut på systematisk förinjektering med cement följt av efterinjektering vid behov. Därefter monteras dräner där läckage ändå uppstått och följs upp med droppkarteringar som kartlägger var vatten fortfarande läcker in i tunneln. I vissa delar av Törnskogstunneln har man använt injekteringsmedlet Silica Sol istället för vanlig cementinjektering. Projektledningen bestämde sig tidigt för ett försök på en delsträcka i det norra tunnelröret (sektion 12/011-12/133). Sträckan var väl undersökt med kärnborrhål och hydrauliska tester och en injekteringsdesign utvecklades i samarbete med Chalmers. Sträckan passerar ett särskilt finsprickigt och svårinjekterat parti berg och var därför lämplig för försöket. Då resultaten bedömdes som goda valde projektledningen även att använda Silica Sol på fler sträckor i tunneln. Vid resterande sträckor valde man att bruksanpassa injekteringen med Silica Sol för att se hur den klarade sig vid normal tunneldrivning. Tätningen blev dock inte lika lyckad på 21

32 KAPITEL 3. ANALYS dessa sträckor. Anledningen är att ingen anpassad design utfördes, som på den tidigare sträckan, och att man stötte på en lerfylld zon med högre konduktivitet än övrig tunnel, vilket gjorde att man fick anpassa injekteringsdesignen iterativt. Resultatet blev tunnelns dyraste sträckor, men där man också drog flera viktiga lärdomar om hur bruket ska användas (Ellison, 2009). Efterföljande droppkartering har utförts av Klas Eliasson och finns presenterat i Vägverkets dokument Utvärdering av droppkartering utförd Sammanställningen av resultaten från droppkarteringen presenteras i Tabell 9. Antalet registrerade droppunkter är per 100m tunnel. Eftersom antalet dropp måste sättas i relation till hur mycket dräner som är uppsatta i motsvarande sektion har även kolumnen Fördelat dropp skapats enligt formel 4.6: Tabell 9 Sammanställning av droppkarteringen från Törnskogstunneln Dräner Tätningsfall D < 1 1 < D < 150 (m 2 Dräntäckning * Fördelat Fördelat ) dropp (D<1) dropp (D>1) Törnskog 1 7,96 0, % 13,72 1,53 (Cement) Törnskog 2 (Silica Sol) Törnskog 3 (C+) Törnskog 4 (S + ) 13,23 1, % 15,75 1,92 8,49 3, % 12,30 4,84 8,99 2, % 15,50 4,84 * Dräntäckningen är baserad på den teoretiska tunnelarean m 2 Som Tabell 9 visar är resultaten inte entydiga. Det är värt att uppmärksamma att sträckorna som tätats enligt teknisk beskrivning cementinjektering och dräner - har mindre dropp än de sträckor där någon av de nya teknikerna använts. Då kriteriet vid dränmontering var likadant för alla tätningsmetoder kan detta kopplas till att en hög andel dräner krävdes för den cementinjekterade tunneln i ett tidigt skede medan det tog längre tid för läckaget att visa sig i sektionerna med Silica Sol. Vad som också framgår av tabellen är att kombinationen av Silica Sol och inte gav ett bättre resultat än de sträckor där enbart använts, vilket visar på en hög varians i resultaten. Som tidigare nämnt i avsnittet om Bergklassificeringssystem påverkas droppkarteringen av hur hög dräntäckning den karterade tunneldelen har. En hög andel dräner ger oftast en låg eller obefintlig mängd dropp, och indikerar därmed zoner där andra tätningsåtgärder inte varit tillräckliga. Fördelningen av dräner, och deras inverkan på droppresultatet, syns tydligast i kolumnerna för Fördelat dropp där ingen av de nya tätningsmetoderna har visat sig särskilt effektiv jämfört med teknisk beskrivning. 22

33 3.1 LÄCKAGEMÄTNINGAR Löttingetunneln Droppkarteringen och dräntäckningen för Löttingetunneln visas i Tabell 10. Som tabellen visar är det ett fåtal dropp i tunneln. Thomas Dalmalm på Vägverket har i samtal förklarat att efter droppkarteringen utfördes en keminjektering av NCC som avlägsnade det sista droppet ur tunneln. Denna har dock inte medtagits i rapporten då en tunnel med några få eller flera dropp ger en mer nyanserad bild av omfattningen på tätningsarbetet i relation till hur svårtätad tunneln varit än en tunnel utan några dropp alls. Tabellen visar också den höga dräntäckning som sannolikt bidragit till att droppen är så få. Tabell 10 Sammanställning av droppkartering och dräntäckning för Löttingetunneln Ullbrotunneln Löttingetunneln Längd D < 1 1 < D < 150 Droppar/100 m m 2,55 0 Tunnelarea (m 2) Dräner (m 2) Dräntäckning Dräner % Droppkarteringen och dräntäckningen för Ullbrotunneln visas i Tabell 11 och 12. På sträckan utan Penetron har något fler fuktfläckar visat sig. Det är däremot fler dropp på sträckan med Penetron, där det också visat sig nödvändigt att sätta upp dräner i början av sektionen. Då sträckorna är korta i förhållande till Törnskogs- och Löttingetunneln är osäkerheten emellertid stor i resultaten. En annan signifikant osäkerhet kommer av att dränsättningen fortfarande är preliminär och alltså kan komma att ändras i framtiden. Tabell 11 Sammanställning av droppkarteringen från Ullbrotunneln, Ullbrotunneln Längd (m) D < 1 1 < D < 150 Ullbro Ullbro Tabell 12 Uppdelning av dräntäckningen i Ullbrotunneln Ullbrotunneln Tunnelarea (m 2 ) Dräner (m 2 ) Dräntäckning * Ullbro % Ullbro ,9 % Då droppkarteringen av Ullbrotunneln utförts under hela våren och sommaren 2009 har även data från dessa karteringar resulterat i tabeller, som presenteras i Bilaga 4. Resultaten presenteras också i Figur 15 och 16. Droppkarteringen har utförts på en 30 m lång sträcka som tätats med Penetron och en 20 m lång referenssträcka utan Penetron. Antalet dropp har sedan beräknats ur den totala mängden dropp för varje referenssträcka utslaget på 10-metersintervaller. 23

34 KAPITEL 3. ANALYS Antal droppar / 10 m 7,0 6,0 5,0 Droppar, < 1 dropp / minut Sista lagret sprutbetong färdigställdes 30/6-09 4,0 3,0 2,0 1,0 0, Medel Penetron Medel utan Penetron Figur 15 Droppkartering av Ullbrotunneln, antal punkter med 1-3 droppar/minut (fukt) Antal droppar / 10 m 14,0 12,0 10,0 8,0 Droppar, / minut Sista lagret sprutbetong färdigställdes 30/6-09 6,0 4,0 2,0 Medel Penetron Medel utan Penetron 0, Figur 16 Droppkartering av Ullbrotunneln, antal punkter med droppar/minut (dropp) 24

35 3.2 RQD Droppkarteringarna skedde regelbundet under perioden februari-augusti (med undantag av juli) och tog i snitt 1 timme att genomföra. Då det särskilt under våren var mycket dropp i tunneln är resultaten som presenteras i Figur 15 inte helt tillförlitliga eftersom det var svårt att sålla ut enstaka förekomster av fukt med så stora mängder dropp. Figur 16 är därför den mer representativa för att analysera variationerna i vattenläckage. Det går att se två tydliga trender från grafen. Den första är att läckaget in i tunneln är direkt beroende av nederbörden under perioden. Detta är typiskt för en ytnära tunnel som Ullbrotunneln då berget ovanför inte kan lagra några stora mängder vatten utan trycket utifrån försvinner relativt snabbt när det inte strömmar till något nytt vatten. Då kraven på inläckage i tunneln var låga och vattendomen gett tillåtelse om avledning av m 3 vatten kunde man också låta stora mängder ledas bort under tunnelbygget, vilket minskade risken för några substantiella vattentryck att byggas upp. Resultatet blir en tunnel med låga tätningskostnader trots att inläckage av vatten inte är särskilt stort. Den andra trenden som är tydlig på graferna är att det är en högre droppfrekvens på sträckan där Penetron använts. Därför blir inte jämförelsen trovärdig utan att hänsyn tas till skillnaderna i grundförutsättningar. Ett exempel på hur man kan jämföra värdena är att ta det genomsnittliga droppet under perioden april-maj och jämföra med detsamma för augusti, vilket ger en minskning med 84 % för Penetronsträckan och 74 % för sträckan utan (se Bilaga 4). 3.2 RQD Droppkarteringen i Ullbro och vattenförlustmätningarna i Löttingetunneln har gett möjlighet att utvärdera relationen mellan geologernas karterade RQD-värden och det faktiska vattenläckaget. Denna jämförelse var inte möjlig i Törnskogstunneln då dess droppkartering utförts efter färdig tätning - vilket påverkar mängden dropp samt då vattenförlustmätningar inte utförts under bygget. Tabellresultaten av droppkarteringarna och de beräknade hydrauliska konduktiviteterna finns i Bilaga 3, de samband som observerats i tabellerna finns illustrerade i Figur 17, 18, 19 och 20. Dropp/10m 35,0 30,0 25, Trend 20,0 15,0 10,0 5,0 0, RQD Figur 17 Droppkartering av Ullbrotunneln i mars 25