Utvärdering av skillnader vid karaktärisering och klassificering av bergkvalitet

Transkript

1 Utvärdering av skillnader vid karaktärisering och klassificering av bergkvalitet En jämförelse mellan förundersökning, prognos och byggskede i projekt Citybanan Av INGRID KJELLSTRÖM Examensarbete 15/06 AVD. JORD- OCH BERGMEKANIK KUNGLIGA TEKNISKA HÖGSKOLAN JUNI 2015

2

3 ABSTRACT This thesis was carried out in cooperation with the Swedish Transport Administration and analyzes the possible causes of differing rock mass quality assessed in boreholes, engineering geological forecast and tunnel mapping. Two contracts from the City Line project where investigated - in total has 4596 meters (the Norrström tunnel) and 2557 meters (the Norrmalm tunnel) of tunnel mapped during construction been analyzed. The purpose was to identify the reason and where differences in the process of rock evaluation arose. The performed study indicates that in the two investigated tunnels it arose a difference in the results between the characterization performed in boreholes and the subsequent geological forecast compared with the characterization in the tunnel. The assessed rock mass quality became generally successively poorer as the process progresses. This was particulary the case when comparing the geological forecast with tunnel mapping during construction The differences corresponded to a difference of a downgrade of 5 (for the Norrström tunnel) and 7,5 units (the Norrmalm tunnel) in the RMR-system from bore holes to tunnel mapping. The analysis of the evaluated results indicates that the differences between the characterization of boreholes and geological forecasts compared to the characterization and classification performed in the tunnel is probably due to the methodology in the characterization and classification of rock quality with the RMR- and Q system. This is because the parameters of the systems is not determined exactly in the characterization of the preliminary investigation stage and the characterization and classification in the construction stage. Also the instructions for mapping routines for the characterization and classification are handled differently by the mapping made by geologists during tunneling. Based on the results of the analysis it is recommended that the way in which some parameters in the systems of characterization and classification of rock are determined should be updated. This is in order to standardize the process for characterizing the rock mass when mapping boreholes, creating geological forecast and conducting tunnel mapping. It is also indicated that geologists tend to conservatively scale down the rock quality in the tunnel and that certain features of the rock is easier to determine in the tunnel than during characterization of bore holes. By harmonizing the description of parameters of the systems used in the characterization of bore holes and characterization and classification in the construction stage, differences between the steps can be reduced for projects in the future. i

4

5 SAMMANFATTNING Detta examensarbete genomfördes i samarbete med Trafikverket och analyserar möjliga orsaker till avvikelser mellan karaktärisering utförd på kärnborrhål vid förundersökningar, uppförande av ingenjörsgeologisk prognos och karaktärisering och klassificering utförd i tunnel vid byggnadsskedet för Citybanan. Två av projektets delentreprenader utvärderades Norrströms- och Norrmalmtunneln. Totalt analyserades 4596 löpmeter tunnel (Norrströmstunneln) och 2557 meter (Norrmalmstunneln) i syfte att identifiera varför och vart i processen som avvikelser uppstod. Den utförda studien tyder på att inom de två undersökta delentreprenaderna uppstod en skillnad i resultat mellan karaktärisering utförd i kärnborrhål och karaktärisering och klassificering utförd i tunnel. Övergripande visar resultat från karaktäriseringen i samband med tunnelkartering generellt sämre bergförhållanden jämfört med det som prognostiserats. Skillnaderna motsvarade sämre förhållande uttryckt i 5 (för Norrströmstunneln) respektive 7,5 enheter (Norrmalm) i RMR-systemet från borrhål till tunnelkaraktärisering. Analysen av det utvärderade resultatet indikerar att avvikelserna mellan karaktärisering på borrkärnor jämfört med karaktärisering och klassificering utförd i tunnel antagligen till viss del beror på den använda metodiken vid karaktärisering och klassificering av bergkvaliten med RMR- och Q-systemet. Detta på grund av att parametrarna i systemen inte bestäms på exakt samma sätt vid karaktärisering i förundersökningsskede och karaktärisering och klassificering i byggnadsskede. Dessutom indikeras att anvisningarna för karteringsrutiner vid karaktärisering och klassificering hanteras olika av karterande geologer vid tunneldrivning. Baserat på resultaten från den utförda analysen diskuteras även om det för vissa parametrar för karaktärisering och klassificering finns ett behov av uppdatering i den använda metodiken. Detta för att få förundersökningsprocessen att samspela med det arbete som sker i en tunnel. Resultaten tyder också på att geologerna vid tunnelkartering har en tendens till att kartera sämre bergförhållanden jämfört med det som är prognostiserat samt att vissa egenskaper hos berget kan vara lättare att beskriva på plats i tunneln än vid karaktärisering av berget från en borrkärna. Genom att harmonisera processen för beskrivning av ingående parametrar i de system som används vid karaktärisering mellan förundersökning och karaktärisering och klassificering i byggskede kan skillnader mellan stegen reduceras och risken för prognosavvikelser kan minska för tunnelprojekt i framtiden. iii

6

7 FÖRORD Detta är ett examensarbete som utförts för Instutionen för Jord- och Bergmekanik på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Examensarbetet omfattar 30 högskolepoäng och är det avslutande momentet i vår civilingenjörutbildning inom Samhällsbyggnad med inriktningen anläggningsprojektering. Arbetet utfördes på Trafikverket som en utvärdering av järnvägsprojektet Citybanan. Jag vill tacka: Först vill jag tacka Thomas Dalmalm, Lars Martinsson och Robert Swindell på Trafikverket som kom med uppslaget till ämnet för detta examensarbete. Det har givit mig möjlighet att fördjupa mina studier inom bergteknik - ett område som jag tagit mig an med glädje. Jag vill också tacka Fredrik Johansson som bistod med hjälp och stöd från KTH:s sida och Fredrik Bengtsson på Sweco som sammanställt den största delen av det material som detta arbete bygger på. Ett extra tack vill jag rikta till Robert Swindell som varit min handledare på Trafikverket och som bistått med sin stora kunskap och förståelse för geologi under såväl förundersökningsstadiet som drivningen av ett tunnelprojekt. Stockholm, april 2015 Ingrid Kjellström v

8

9 INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sida Tabeller Figurer Förklaringar och Förkortningar xi xiii xv 1 Introduktion Bakgrund Syfte Metod och avgränsningar Disposition av examensarbetet Litteraturstudie Bergets påverkan på ett tunnelbygge från idéfas till färdig anläggning Geologin och bergets påverkan på ett tunnelbygge Förundersökningar till ett tunnelbygge - framställande av prognos Utfall under tunneldrivning - tunnelkartering Skillnad mellan prognos och tunnelkartering Följden av en ändring av prognosen för ett projekt Geologins påverkan på olika faser av tunneldrivningen Bedömning av bergmassa Skillnad på klassificering och karaktärisering Olika system för att bedöma bergmassans kvalitet Beskrivning av RMR-systemet Beskrivning av Q-systemet Kvoterna och deras betydelse i Q-systemet Olikheter mellan RMR- och Q-systemet Bakgrunden till rekommendationer av tillämpade bedömningssystem Rekommendationer i Banverkets projekteringshandbok, 2009, för val av klassificeringssystem vii

10 INNEHÅLLSFÖRTECKNING Bedömningen av enskilda parametrar Det praktiska utförandet för att erhålla en bedömning av geologi Prognos- och tunnelkarteringsutförande Förundersökningens påverkan på vidare steg i byggprocessen Hantering av prognososäkerheters storlek och förekomst Osäkerhetens storlek Den humana faktorn Hur prognoser ska utföras för större säkerhet i framtiden Beskrivning av projekt Citybanan och dess hantering av rutiner för karaktärisering och klassificering av bergmassans kvalitet Introduktion till Citybanan Entreprenad 9523 Norrströmstunneln Designunderlag för Norrströmstunneln Entreprenad 9515 Norrmalmstunneln Designunderlag för Norrmalmstunneln Vägen från förundersökning till tunnelkartering för projektet Citybanan Bakgrund Val av klassificeringssystem Förundersökningar till ingenjörsgeologiska prognoser på Citybanan Kartering av borrkärnor Sprickkartering Framtagning av karaktärisering av basvärden Klassificering - tolkning av geologin längs tunneln Karaktärisering och klassificering i tunnelskala Val av bergtyp Redovisning av resultatet fråm den ingenjörsgeologiska prognosen Metodik för tunnelkartering på Citybanan Jämförelse av hur enskilda parametrar i RMR- och Q-systemet bedömts mellan förundersökning, prognos och tunnelkartering Metod Frågeställningar Hantering av frågeställningarna Faktorer som kan påverka processen Förväntade förändringar på hur parametrar i RMR- och Q-systemet kan variera mellan förundersökning/prognos och utfall Indata Information från borrkärnor viii

11 INNEHÅLLSFÖRTECKNING Information från prognos: Information från tunnelkartering/utfall Hantering av indata Normalisering Parametervärden Medel-, min- och maxvärden och standardavvikelser Variationskoefficient Jämförelse mellan parametervärden RMR-systemet Q-systemet Histogram Linjediagram Undersökning av hur parametrar i RMR- och Q-systemet varierade mellan prognos och utfall Resultat Sammanställning av det undersökta materialet Resultat från de olika stegen Skillnader mellan processens steg RMR-systemet Q-systemet Utvärdering av tidigare antaganden på förändringar av parametrar i RMRoch Q-systemet Diskussion Utvärdering av använda rutiner vid framtagande av bedömningsparametrar i RMR-metoden och Q-systemet Avvikande geologi Skaleffekten Slutsatser och förslag på framtida arbete Slutsatser Förslag på bedömning av parametrarna i framtiden för minskad avvikelse stegen emellan Förslag på framtida arbete A Appendix A: Förundersökningsmaterial 85 B Appendix B: Ingenjörsgeologisk prognos 95 ix

12 INNEHÅLLSFÖRTECKNING C Appendix C: Resultat 97 C.1 Sammanställt material C.1.1 Resultat från borrhål C.1.2 Resultat från ingenjörsgeologisk prognos C.1.3 Resultat från tunnelkartering D Appendix D: Resultat figurer RMR-systemet 105 D.1 RMR bas D.2 RMR E Appendix E: Resultat figurer Q-systemet 109 E.1 Q bas E.2 Q-värde F Appendix F: Matlabkod 113 G Appendix G: Ritningsförteckning 115 Litteraturförteckning 117 x

13 TABELLER TABELL Sida 3.1 Jämförelser av parameterbedömning RMR-systemet Jämförelser av parameterbedömning Q-systemet Sammanställning av antalet undersökta meter borrhål och tunnelmeter för prognos och tunnelkartering för respektive tunnel Översikt antal meter Skillnader steg Norrströmstunneln - RMR Skillnader steg Norrmalmstunneln - RMR Skillnader steg Norrströmstunneln - Q Skillnader steg Norrmalmstunneln - Q Förändringar RMR-systemet Förändringar Q-systemet A.1 Beskrivning av bergtyper C.1 Borrhål Norrströmstunneln C.2 Borrhål Norrmalmstunneln C.3 Prognos Norrströmstunneln C.4 Prognos Norrmalmstunneln C.5 Prognos Norrströmstunneln C.6 Kartering Norrmalmstunneln xi

14

15 FIGURER FIGUR Sida 1.1 Infrastrukturprojekts kostnadsökning Källor till avvikelser Strategi bakom metoden Geologiska osäkerheters påverkan på tunneldrivning Kostnadsskillnader på olika steg av tunneldrivningen RMR-systemets parametrar Spridning av typvärden Medelavvikelser i parametervärden Träffsäkerhet av bergkvalitetsklasser Jämförelser av prognosunderlag Samband mellan osäkerhet in och ut i ett projekt Citybanan genom Stockholm Översikt Norrströmstunneln Station City Norrmalmstunneln Framtagande av bedömning Flödesschema prognoser Borrkärna från förundersökningsfasen Bergtyper beroende av RMR Ritningsexempel ingenjörsgeologisk prognos Norrströmstunneln, fördelning RMR bas Norrmalmstunneln, fördelning RMR bas Skillnad medelvärden RMR Skillnad medelvärden RMR Skillnad medelvärden Q Skillnad medelvärden Q, tunnelkartering-prognos xiii

16 FIGURER 6.1 Orsaker till skillnader - skillnad i metodik bedömnig Orsaker till skillnader - avvikande geologi Simulering av skaleffekten Simulering av skaleffekten A.1 Exempel av dokumentation av borrhål A.2 Exempel kartering borrhål A.3 Tabell för ISRM-index A.4 Tabell för Jn A.5 Tabell för spricköppning A.6 Tabell för sprickråhet A.7 Tabell för sprickomvandlingsgrad A.8 Tabell för sprickomvandling A.9 Korrigering av Jn B.1 Bergtyper på Norrströmstunneln B.2 Bergtyper på Norrmalmstunneln D.1 Fördelning av RMR bas, Norrströmstunneln, stapeldiagram D.2 Fördelning av RMR bas Norrmalmstunneln, stapeldiagram D.3 Fördelning av RMR-värde, Norrströmstunneln D.4 Fördelning av RMR-värde, Norrmalmstunneln E.1 Fördelning av Q bas, Norrströmstunneln E.2 Fördelning av Q bas, Norrmalmstunneln E.3 Fördelning av Q-värde, Norrströmstunneln E.4 Fördelning av Q-värde, Norrmalmstunneln F.1 Matlabkod xiv

17 FÖRKLARINGAR OCH FÖRKORTNINGAR Ber gklass Beskriver kvalitén på berg utefter olika fördefinierade klasser för att ligga som dimensioneringsbas för till exempel bergförstärkning. Utförs med ett tidigare valt bergklassificeringssystem - som till exempel RMR- eller Q-systemet. GSI Geological Strength Index, betygsättningssystem för berg. I ngen jörsgeologisk prognos/p rognos Det utlåtande av de förundersökningar som görs av berget innan tunneldrivningen påbörjats. Syftet är att beskriva förväntad bergmassa. Underlaget används för projektering och planering av tunneln tills dess att tunneln börjar drivas och tunnelkarteringen/bedömningen av berget på plats påbörjas. Ja Joint alteration, parameter för sprickornas omvandlingsgrad i Q-systemet. Jn Joint number, parameter för antalet sprickor i Q-systemet. Jr Joint roughness, parameter för sprickornas råhet i Q-systemet. Justerat värde Avser det slutgiltiga värdet för RMR- och Q - det klassificerade värdet av aktuellt bedömningssystem då samtliga parametrar betygsatts och räknats samman. Jw Joint water, parameter för vatteninnehållet i Q-systemet. K araktärisering en beskrivning av bergmassan med avseende på de parametrar som kontrollerar och påverkar bergmassans beteende [1]. K lassi f icering en värdering av bergmassan för tillämpning i dimensioneringssyfte. Skillnaden mellan karaktärisering och klassificering ligger i att man vid klassificering även tar hänsyn till yttre faktorer som t.ex. tunnelutformning eller sprickorientering i förhållande till drivningsriktning [1]. Observation Avser den bergkvalitet som ansetts representera en meter av den aktuella tunnelns längd. Q värde Betygsättning av berg med bedömningsystemet Q - vilket står för Quality Index System. xv

18 FÖRKLARINGAR OCH FÖRKORTNINGAR RMR Rock Mass Rating, betygsättningssystem för berg. RQD Drill core quality, parameter för sprickfrekvensen av en borrkärna, i både Q- och RMRsystemet. SRF Strength Reduction Factor, parameter för spänningssituationen i bergmassan i Q-systemet. T unnelkartering/u t f all Bedömning av berget i enmetersintervall som utförs kontinuerligt under tunneldrivningen. Målet är att hitta den sanna bergklassen hos det aktuella berget och är en visuell bergklassificering som sker på plats i tunneln. xvi

19 K A P I T E L 1 INTRODUKTION När en studie av budgeten hos svenska infrastrukturprojekt genomfördes visade det sig att 9 av 10 översteg budget. Det berodde främst på kostnader som uppstår under planeringsstadiet [2]. Det som framförallt är utmärkande för svenska projekt, i jämförelse med internationella, är att priset per meter byggd tunnel och kontrakterade styckpriser har stora variationer. Det kan bero på flera orsaker, men avvikande bergmassa anses ofta utgöra en av dessa orsaker. I en studie av Botniabanan visade det sig att en kostnadsökning på 4300 MSEK mellan åren 2000 och 2005 uppstod. Se Figur 1.1 som beskriver skillnaderna mellan kontrakterad och slutgiltig kostnad för projektets olika deltunnlar.[2]. 1.1 Bakgrund Avvikelser vid bedömningen av en bergmassa anses kunna vara en av orsakerna till att ett projekts budget överskrids. Detta konstaterades bland annat i Peter Lundmans doktorsavhandling under namnet Cost Management for Underground Infrastructure Projects: A Case Study on Cost Increase and its Causes och Jan Malmtorp och Peter Lundmans rapport Förundersökningar vid undermarksprojekt - osäkerheter och deras hanteringar. Aktiviteter under tunneldrivningen - som schaktning, injektering och bergförstärkning är direkt beroende av bergmassans kvalitet i projektet, och förändringar i omfattning kan få följder både på dess ekonomi och planering om det finns en avvikelse mellan förundersökning, prognos och tunnelkartering. Trots det finns ingen systematisk uppföljning av skillnader mellan förundersökning, prognos och tunnelkartering av bergmassans kvalitet i många projekt [2]. 1

20 KAPITEL 1. INTRODUKTION FIGUR 1.1. Skillnad mellan kontrakterad kostnad och slutkostnad för de olika deltunnlarna av projektet Botniabanan [2]. 1.2 Syfte I Stockholmsregionen har det på sistone byggts ett flertal infrastrukturprojekt under jord, till exempel tågtunneln Citybanan och Södra- och Norra Länken. Både prognos och utfall av bergförstärkningen i projekt Citybanan har dokumenterats och en avvikelse mellan dem har uppmärksammats [3]. Bergförstärkningen i detta projekt är direkt dimensionerad på prognostiserat RMR-värde av bergmassan. Därför valdes Citybanan som ett projekt att utföra en fallstudie på till detta examensarbete. Syftet med examensarbetet är: Identifiera storleken på skillnaden vid karaktärisering och klassificering av bergets kvalitet mellan kartering av borrhål via framtagning av ingenjörsgeologisk prognos till tunnelkartering. Då storleken identifierats försöka härleda orsakerna till dessa skillnader med hänsyn till de parametrar som ingår i RMR- och Q-systemen. Identifiera eventuella metodskillnader vid karaktärsering och klassificering av bergets kvalitet i de olika faserna som kan orsaka avvikelser i prognosen, se Figur

21 1.3. METOD OCH AVGRÄNSNINGAR FIGUR 1.2. De tre stegen av bedömning av bergmassa som kan leda till avvikelser i tunnelprojekt då dess värden skiljer sig mellan stegen - från förundersökning i form borrhålskartering via ingenjörsgeologisk prognos till tunnelkartering. Resultatet av arbetet ska kunna användas som en kunskapsbank vid upprättande av nya ingenjörsgeologiska prognoser inom tunnelentreprenader i framtiden. Förhoppningen är att få en ökad förståelse för hur kartering av borrhål ska genomföras, den ingenjörsgeologiska prognosen upprättas och tunnelkarteringen utföras i syfte att erhålla mindre avvikelser mellan dessa steg. Genom att reducera dessa skillnader är förhoppningen att en bättre planering och ekonomi kan erhållas framtida tunnelprojekt i Sverige. 1.3 Metod och avgränsningar För att kunna nå de mål och ambitioner nämnda i avsnitt 1.2 har följande metodik använts, se Figur 1.3: 3

22 KAPITEL 1. INTRODUKTION FIGUR 1.3. Implementering av metoden. Litteraturstudie om olika metoder för karaktärisering och klassificering av berg och svårigheterna med att använda dessa. Även bakgrunden till Citybanan och hanteringen av geologin på just det projektet studerades. Insamling av data från borrhålskartering, ingenjörsgeologisk prognos och tunnelkartering från entreprenaderna Norrströms- och Norrmalmtunneln på Citybanan. Antaganden av förväntade förändringar på avvikelser mellan borrhålskartering, upprättande av ingenjörsgeologisk prognos och tunnelkartering och vad de kan bero på upprättades. Dessa antaganden utgjordes främst av potentiella metodskillder mellan framtagandet av parametrar i RMR- och Q-systemet vid de olika stegen. Analys av Norrströms- och Norrmalmtunnelns bergkvalitet med avseende på parametrarna inom de för projektet använda klassificeringssystemen (RMR och Q). Jämförelse av medelvärden för de ingående parametrarna i de olika systemen mellan. Jämförelse av de två tunnlarnas bedömda geologi i förhållande till varandra. Analys av tidigare uppsatta antaganden angående förväntade förändringar på parametrarna. Analys av resultaten från tidigare steg och utvärdering av identifierade skillnader i bedömningsparametrarna i RMR- och Q-systemet. 4

23 1.4. DISPOSITION AV EXAMENSARBETET Diskussion av resultatet med tyngdpunkt på hur reducerade avvikelser kan uppnås vid karaktärisering av bergkvalitet i samband med borrhålskartering, upprättande av ingenjörsgeologisk prognos och tunnelkartering i framtida tunnelprojekt. Eftersom det behandlade ämnet är omfattande har vissa begränsingar gjorts: Fokus har legat på RMR-systemet då det använts som huvudsystem för att beskriva bergkvaliten för projekt Citybanan. Det har antagits att den stora mängden karterade borrkärnor från förundersökningsskedet och tunnelkartering i byggskedet utgör representativa beskrivningar av bergmassan inom de undersökta delentreprenaderna. Det studerade materialet från de båda tunnlarna har olika omfattning, då Norrströmstunneln undersöktes i större utsträckning och således har större mängd dokumenterat material. Förundersökningarna av borrhål utfördes med olika syfte för de två entreprenaderna. Norrströmstunneln med fokus på att få en allmän uppfattning om befintlig geologi och Norrmalsmtunneln med syfte att lokalisera misstänkta svaghetszoner. Detta innebär att Norrströmstunnelns underlag för borrhål är mer av stickprovskaraktär och Norrmalmstunnelns underlag möjligen har ett sämre medelvärde för bergmassans kvalitet. Tunnelkarteringen har upprättats av olika geologer för de båda projekten. Borrhålskarteringen och upprättandet av prognos är dock utfört av samma utförare (WSP). 1.4 Disposition av examensarbetet Examensarbetet börjar med en introduktion till syfte, frågeställningar och metod bakom arbetet. Kapitel två ger en introduktion till hur bedömningen av berg utförs med avseende på karaktärisering och klassificering från kartering av borrkärnor till utförande av ingenjörsgeologiska prognoser och slutligen tunnelkartering. Vidare beskrivs vilken påverkan berget har på infrastrukturprojekt och hur bergets egenskaper behandlas. Kapitel fyra beskriver de aktuella frågeställningarna mer ingående och vilka antaganden som genomförts med avseende på förväntade förändringar mellan bedömningsstegen. Sedan presenteras vilken form av indata som använts från de två tunnlarna och metodiken för att behandla dessa. Kapitel fem presenterar resultatet - först enskilt för de två tunnlarna och de tre stegen. Vidare jämförs skillnaden mellan tunnlarna och hur de i metoden beskrivna antaganden fallit ut med hänsyn till tidigare utvärderat resultat. Kapitel sex består av analys och diskussion av resultatet. Kapitel sju behandlar slutsatser och förslag på hur vidare forskning kan utföras beskrivs. 5

24

25 K A P I T E L 2 LITTERATURSTUDIE Det här kapitlet tar upp vilken roll geologin spelar på ett tunnelbygge och hur den värderas under olika faser av ett projekt. De tillämpade system som används för att karaktärisera och klassificera bergmassan och hur de hanteras beskrivs. 2.1 Bergets påverkan på ett tunnelbygge från idéfas till färdig anläggning Geologin och bergets påverkan på ett tunnelbygge Den mest unika egenskapen som ett tunnelbygge har, jämfört med andra infrastrukturprojekt, är att konstruktören själv inte kan bestämma vilket material anläggningen ska utformas i. Platsen för tunnelbygget och dess geologi skapar i stort sett alla förutsättningar för konstruktionen. När geologin väl är känd tillkommer ytterligare faktorer som sprickor, förkastningar, spänningar, grundvattennivå och svaghetszoner. Faktum är att geologin till viss del är en dynamisk faktor i en tunnelkonstruktion, eftersom dess egenskaper är tidsberoende och ständigt är i förändring - även när anläggningen är färdigbyggd [2] Förundersökningar till ett tunnelbygge - framställande av prognos Inför ett tunnelbygge utförs en förundersökning för att skapa en uppfattning om hur bergmassan ser ut. Metoder som ligger till underlag för dessa är till exempel kartering av kärnborrhål (som behandlas i denna uppsats), sonderingar, seismiska undersökningar och karteringar av närliggande berghällar. Det materialet tolkas senare i samband med upprättandet av en ingenjörsgeologisk prognos, vilken beskriver den bergkvalitet som kan förväntas längs olika tunnelsträckor. Den 7

26 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE ingenjörsgeologiska prognosen ligger till grund för projekteringen av hur tunneldrivningen ska utföras. Det gäller till exempel hur berget ska förstärkas och injekteras men även tidplaneringen och anbudspriset på ett projekt. Bergmassans kvalitet bedöms med bergklassificeringssystem: till exempel med de tidigare beskrivna RMR- och Q-systemen [4] Utfall under tunneldrivning - tunnelkartering När ett tunnelbygge övergår i drivningsfas används prognosen som ett riktmärke för processen, men inte förrän schaktningen påbörjats är det säkert vilken geologi som döljer sig under markytan. Kontinuerligt under drivningen utförs en tunnelkartering. Målet med karteringen är att hitta den sanna bergklassen hos det aktuella berget och är ofta utfört av en konsult i form av en ingenjörsgeolog anställd av kunden. Tunnelkarteringen är en visuell bergklassificering som sker på plats i tunneln och berget bedöms efter det klassificeringssystem som är utvalt för det aktuella projektet [5] Skillnad mellan prognos och tunnelkartering När prognosen och utfallet från tunnelkartering inte stämmer överens med varandra, och en revidering måste utföras, uppstår en skillnad som kan leda till en förändring av byggprojektet. En viktig anledning till att skapa en högkvalitativ bergprognos är att den sammanfattar de förväntningar som såväl beställare som entreprenörer har på bergkvalitén, från upphandling till färdigt bygge. Kvaliteten är betydelsefull för både prognos och utfall eftersom en stor skillnad kan leda till stora konsekvenser för budget och tid i ett projekt [6] Följden av en ändring av prognosen för ett projekt I en studie av 258 infrastrukturprojekt från 20 länder och fem kontinenter visade det sig att nästan 9 av 10 projekt översteg budget [2]. En överskriden budget är definierad som positiv skillnad mellan slutgiltigt pris och ett tidigare antaget pris. Däremot är en understigen budget lika vanlig som en överstigen då den är utförd i ett senare skede av projekteringen, med utförligare detaljer medräknade. Om kostnadsökningar sker på grund av ändringar av projektets omfattning och design är det enlig undersökningen 55% risk att geologin är orsaken till förändringen. Ändringar i projekt står i sin tur i genomsnitt står för 9% av den totala kostnaden. För just tunnlar bedöms behandling av vatten, bergförstärkning och personalens säkerhet vara de främsta orsakerna till ökade kostnader. Den främsta anledningen är att prognosen av berget under projektering varit för optimistisk - det uppstår en skillnad mellan prognos och utfall. Det har visats att kostnadsökningarna inte beror på att tunnlar byggs under mark, utan snarare kan härröras till indirekta och finansiella kostnader som inte inkluderats i tidiga kostnadsuppskattningar [2]. Längden av projekteringsfasen, en ökad omfattning av projektet 8

27 2.1. BERGETS PÅVERKAN PÅ ETT TUNNELBYGGE FRÅN IDÉFAS TILL FÄRDIG ANLÄGGNING över tid och avsaknaden av erfarenhetsöverföring mellan projekten var de främsta orsakerna till överstigen kostnad. Det indikerades också att det finns en strategisk underskattning av ett projekts prislapp för att få igenom anbud. Flera tunnlar krävde inte ökad budget förrän vid det skede då schaktningen var färdig [2]. Trots det kan schaktningen ha medfört oväntade problem, antagligen på grund av att små ändringar i bergmassan kan leda till förändringar gällande allt från en ny startpunkt för tunneln till en starkare bergförstärkning Geologins påverkan på olika faser av tunneldrivningen FIGUR 2.1. Geologiska osäkerheter och de olika delarna av tunneldrivningen som de kan komma att påverka[2]. Tre olika skeden av tunneldrivningen, räknade som delar av kontrakterad tunnelkostnad, kan anses relaterad till ett projekts geologi, se Figur2.1. Dessa är schaktning, förstärkning och hanteringen av vatten. För att jämföra hur stor påverkan den geologiska prognosen har på en tunnels budget har Botniabanan använts som referenstunnel. I det fallet stod schaktningens prisökning under tunneldrivningen för 40 MSEK, vilket är 3% av den kontrakterade tunnelkostnaden [2]. Schaktningen var dock inte relaterad till geologin i kontraktet, därför var den erhållet låga variationen även förväntad för kunden. Tolv av tretton deltunnlar i projektet Botniabanan fick en förändring av bergförstärkning, gentemot prognosen, som ledde till en prisökning. Förstärkningens kostnadsökning var 110 MSEK 9

28 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE eller 8% av den kontrakterade tunnelkostnaden. Projekteringen av förstärkning var baserad på en geologisk prognos och dess utfall på kartering av tunneln. Därför är det antaget att skillnaden i pris mellan projektering och utfall är en funktion av den geologiska prognosen. Förstärkningen är även den del av drivningen som orsakade störst prisökning, bortsett från dräneringen, se Figur 2.2 [2]. FIGUR 2.2. Fördelning av skillnader mellan prognostiserad och slutgiltig kostnad för schaktning, förstärkning och injektering i Botniabanan[2]. 2.2 Bedömning av bergmassa Bergmassan beskrivs genom med hjälp av ett numeriskt värde uttryckt i ett bedömningssystem som beskriver dess kvalitet och/eller hållfasthet. Värdet används som indata till dimensioneringar av bergkonstruktioner i bergmassan och är nödvändigt för empiriska, analytiska och numeriska dimensioneringsmetoder. I dagsläget finns rekommendationer för hur bedömningen av bergmassans kvalitet bör utföras i handboken Projektering av bergtunnlar. Följande avsnitt kommer därifrån (obserera att avsnittet är hämtat från 2009 års version av projekteringshandboken. I den senaste versionen av handboken från år 2015 används en annan definition av begreppet klassificering) [1]: Skillnad på klassificering och karaktärisering Skillnaden mellan karaktärisering och klassificering är att karaktäriseringen ger ett värde på det råa berget, utan hänsyn till tunneldesign, spänningsförhållande, vattenläckage eller planerad 10

29 2.3. OLIKA SYSTEM FÖR ATT BEDÖMA BERGMASSANS KVALITET eller existerande tunnel eller bergrum. Däremot speglar klassificeringsvärdet bergmassan i dess sammanhang det vill säga det påverkade berget med hänsyn till de parametrar som inte räknas in i karaktäriseringsvärdet. Både karaktärisering och klassificering av bergmassan görs genom: Hällkartering i området i den tänkta tunnelns omedelbara närhet. Kartering av borrkärnor från den tänkta tunnelns sträckning. Utnyttjande av information från närliggande tunnlar. Tunnelkartering vid tunnelfront i ett tidigt skede, innan heltäckande bergförstärkning har gjorts vid tunneldrivning. Vid karaktärisering tas ej hänsyn till: Bergspänningar. Orientering av sprickor i förhållande till tunnelns riktning. Tunnelutformning, läge, korsning etc. Vattentryck eller flöden in i tänkt tunnel. Vid karaktäriseringen tas ett grundvärde som kallas basvärde fram. Klassificering av bergmassan sker på samma sätt som karaktärisering, men här tas även hänsyn till: Faktorer som tar hänsyn till bergspänningarnas påverkan på tunnelns stabilitet. Sprickorientering i förhållande till riktning på tunnel eller bergrum. 2.3 Olika system för att bedöma bergmassans kvalitet Beskrivning av RMR-systemet RMR betyder Rock Mass Rating och är framtaget av Bieniawski i två omgångar, 1976 och 1989 [7]. I handboken Projektering av bergtunnlarrekommenderas användning av den senare versionen, under såväl karaktärisering som klassificering [1]. Vid både karaktärisering och klassificering bedöms alla nedan beskrivna parametrar och summeras sedan för att ge ett slutgiltigt RMRvärde. RMR = σci + RQD + S prickavst. + S prickegensk. +Grundvatten S prickorient. (2.1) Det maximala värdet, och således bästa kvaliteten, för en bergmassa är 100 och det lägsta är 0 i RMR-systemet. De ingående fem parametrarna är följande: 11

30 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE Enaxiella tryckhållfastheten av intakt berg (/σc) (0-15 poäng): definieras som tryckhållfastheten uppmätt på bergprover med diametern 50 mm. Indata på detta värde erhålles genom tidigare uppmätta och för klassificeringen representativa försök, enaxiella laboratorietrycktester, punktlasttester eller användande av indextestning enligt ISRM (se beskrivning i figur A.3. RQD eller borrkärnans kvalitet (3-20 poäng): är ett mått på bergets sprickfrekvens och kan bestämmas från borrkärnekartering enligt ISRM eller beräkningar baserade på uppmätta medelsprickantal per meter berg. Sprickavstånd (5-20 poäng): avser de vinkelräta (medel-) avståndet mellan två sprickplan i bergmassan. Sprickegenskaper (0-30 poäng): Sprickegenskaperna inkluderar sprickvidd (avståndet mellan de två bergytor som bildar sprickplanet), kontinuitet, råhet och eventuella fyllnadsmaterial. Grundvattenförhållanden (0-15 poäng): är ett mått på vattenflödet in i tunneln. Bedöms i ett tidigt skede av ett projekt via t.ex. vattenförlustmätningar i borrhål. Relevanta värden på parametern erhålls med fördel senare i ett projekt -med mätningar från tunnelpåslag, pilot-, och själva huvudtunneln. Dock bör effekten av eventuella förinjekteringar beaktas. Vid karaktärisering sätts parametern konsekvent till 15. Sprickorientering (-12-0 poäng): bedöms baserat på orientering på dominerande sprickor relativt tunnelns drivningsriktning. Tas hänsyn till genom att det erhållna RMR-värdet reduceras beroende på hur gynnsamma eller ogynnsamma (ur stabilitetssynpunkt) som sprickriktningarna är. Vid karaktärisering sätts parametern konsekvent till 0 [1]. De olika parametrarnas bedömningsvärden och värderingen av resulterande RMR-värde finns presenterade i Figur 2.3. Som standard används resulterande RMR, punkt C i figuren, som dimensioneringsvärde för ungefärlig ståtid för ett bergrum utan förstärkning. För projekt Citybanan användes emellertid anpassade RMR-klasser som anpassades för dimensionering av bergförstärkning, se Figur 3.8 för beskrivning. 12

31 2.3. OLIKA SYSTEM FÖR ATT BEDÖMA BERGMASSANS KVALITET FIGUR 2.3. RMR-systemets olika parametrar och värdering av dess slutvärde [7]. 13

32 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE Beskrivning av Q-systemet Q-systemet ( Quality index system eller NGI-index) presenterades 1974 av Barton, Lien och Lunde [1]. Originalparametrarna har inte förändrats under åren men däremot har värderingen av Spännings Reduktions Faktorn (SRF) ändrats. Nya riktlinjer för hur SRF-faktorn och Jw ska väljas vid karaktärisering presenterades av Barton 2002 [8], tillsammans med föreslagna korrelationer mellan Q-värdet och olika bergtekniska/bergmekaniska parametrar. Q-värdet är logaritmiskt och kan variera mellan för en mycket dålig bergmassa till 2666 för en mycket god. De nedan beskrivna parametrarna ingår i nedanstående formel som ger ett Q-värde: Q bas = RQD Jn Följande parametrar ingår i ekvation (2.2): Jr Ja Jw SRF (2.2) RQD, Rock Quality Designation (skala 0-100): baseras på samma grund som för samma parameter i RMR-systemet, se Jn, sprickgruppstal (skala 0,5-20): baseras på bergets foliation, skiffrighet, metamorfa förskiffringsplan eller lagringsföljd m.m och väljs enligt tabell. Om dessa parallella diskontinuiteter är starkt utvecklade bör de räknas som kompletta sprickgrupper. Om diskontinuiteterna endast ger upphov till ett fåtal synbara sprickor eller sporadiska brott i borrkärna, bör de endast räknas som slumpvisa vid utvärdering. Se tabell A.4 i appendix. Jr, sprickråhetstal (skala 0,5-4) och Ja, sprickomvandlingstal (skala 0,75-20): väljs utifrån tabell, (se beskrivning på figur A.6 (råhet) och A.8 (omvandling))) så att de är relevanta för den svagaste sprickgruppen eller (lerfyllda) diskontinuiteten i en given zon som är av betydelse för stabiliteten. Om sprickgruppen eller diskontinuiteten med det lägsta värdet av kvoten Jr/Ja har en gynnsam orientering för konstruktionens stabilitet, kan en andra, mindre gynnsam orienterad sprickorientering med högre Jr/Ja -värde, vara mer betydande för konstruktionens stabilitet. Barton anger att värden på Jr och Ja därför ska väljas för den sprickgrupp/diskontinuitet som är minst gynnsam för stabiliteten med avseende på både orientering och skjuvmotstånd [8]. Jw, sprickvattental (skala 0,05-1): Bestämningen av Jw för Q-systemet sker enklast då tunneln drivs och med hjälp av tabell. Det medför att förinjekteringen av tunneln påverkar Jw och därmed Q-värdet. Eventuellt kan sprickvattentalet bedömas i ett tidigt skede i ett projekt via vattenförlustmätningar i borrhål. Det bör poängteras att inflödet i tunneln kan ändras med tiden då sprickmaterial spolas bort eller torkar ut. Förändringar beroende av tid eller årstider bör beaktas vid bestämningen av Jw. Vid karaktärisering sätts parametern till 1. 14

33 2.3. OLIKA SYSTEM FÖR ATT BEDÖMA BERGMASSANS KVALITET SRF, Spänningsreduktionsfaktorn (skala 0,5-400): väljs enligt tabell baserat på vilken typ av bergförhållanden som råder av följande huvudgrupper: a) svaghetszoner som korsar tunneln eller bergrummet, b) kompetent berg med bergspänningsproblem, c) krypning (berg som uppvisar tidberoende deformationer eller beteende) eller d) svällande berg orsakat av lermineral i kontakt med fukt. Vid karaktärisering sätts parametern till 1. För fallet med liten uppsprickning och ingen lera eller fyllning i sprickplanen blir istället hållfastheten på det intakta berget den svagaste länken. Tunnelns stabilitet beror då på förhållandet bergspänning/hållfasthet Kvoterna och deras betydelse i Q-systemet De tre kvoterna i formeln motsvarar tre faktorer som är avgörande för bergets kvalitet: RQD Jn ger ett visst mått på bergmassans blockstorlek (2.3) motsvarar sprickornas skjuvhållfasthet Jr Ja (2.4) uttrycker aktiv spänning [9]. Jw SRF (2.5) Olikheter mellan RMR- och Q-systemet Det finns flera parametrar som ingår i både RMR- och Q-systemet, men det finns även skillnader som ger dem såväl styrkor som svagheter för olika bedömningssituationer. Det är viktigt att vara medveten om dessa vid användning av systemen var och en för sig eller då de kombineras. RMR använder addition och Q använder multiplikation och division. Den rekommenderade förstärkningen som slutvärdena ligger som bas för presenteras på olika sätt: För RMR i ett diagram (för tunnlar med 10 meter spann), för Q från en tabell som kombinerar både Q-värde och den geometriska situationen i tunneln. Q-systemet saknar parameter för bergets hållfasthet, men den finns med indirekt i andra parametrar (RMR har en parameter för detta). 15

34 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE I RMR-systemet är spänningar upp till 25 MPa medräknade. Det innebär att RMR inte inkluderar spänningsproblem som uppstår under tunneldrivningen (till exempel genom brott som squeezing och rock burst ). Svaghetszoner klassificeras olika: RMR har ingen särskild parameter och Q använder en klassificering som är baserad på sammansättningen och djupet av zonen [10] Bakgrunden till rekommendationer av tillämpade bedömningssystem Banverkets projekteringshandbok bygger på en studie utförd i Karaktärisering och klassificering av berg underlag för projekteringshandbok, Swedpower 2003 [11]. Denna studie bestod av ett test som utfördes genom att sju personer med bergsingenjörsexamen (eller högre) fick utföra både klassificering och karaktärisering enligt föreskrifterna för systemen för RMR, GSI, Q och RMi. Dessa system ansågs som mest lämpliga för svenska bergförhållanden. Försökspersonerna fick utföra testerna enskilt och målet med studien var att analysera känslighet, robusthet och användarvänlighet hos de valda systemen. Det övergripande resultatet från studien var att resultaten visar en stor spridning för såväl minsta som största värden och typvärden för både karaktärisering och klassificering se Figur 2.5. Det gällde särskilt för berg av dålig kvalitet. FIGUR 2.4. Spridningen av typvärdet vid karaktärisering och klassificering med RMRoch GSI-systemen[11]. Av samtliga system var det RMR-sysemet som fick minst spridning mellan deltagarna. Gällande 16

35 2.4. REKOMMENDATIONER I BANVERKETS PROJEKTERINGSHANDBOK, 2009, FÖR VAL AV KLASSIFICERINGSSYSTEM karaktärisering (framtagning av basvärden) hade Q-systemet minst spridning. För både RMRoch Q-systemet erhölls också större spridning och differens mellan minsta och största värde för respektive deltagare vid klassificering (RMR, Q) i jämförelse med karaktärisering. Anledningen bakom detta antas vara att karaktäriseringen har färre ingångsparametrar (saknar parametrar för vatten och spänningsförhållanden) än klassificeringen. Speciellt berg av sämre kvalitet som bedömdes av Q-systemet fick störst spridning. RMR bedömdes enkelt att använda både vid karaktärisering och klassificering. Tabellerna för parametervärden och poäng ansågs enkla och tydliga. Om ett systematiskt arbetssätt tillämpats har resultaten blivit relativt samstämmiga för flera användare. Detsamma gäller karaktärisering med Q-systemet. Däremot ansågs Q-systemet som svårare att använda på grund av de flertal fotnoter som dess tabeller har. 2.4 Rekommendationer i Banverkets projekteringshandbok, 2009, för val av klassificeringssystem Vid karaktärisering RMR- eller GSI-systemet rekommenderas. Q-systemet kan fungera för generell karaktärisering men rekommenderas inte vid framtagandet av hållfasthetsparametrar. Vid klassificering rekommenderas RMR- eller Q-systemet. Inte GSI-systemet. Om ett system inte anses tillräckligt för att beskriva en bergmassa bör de två system som är mest lämpliga användas, då de kan komplettera varandra [1] Bedömningen av enskilda parametrar Vid undersökningen konstaterades det att de parametrar som bedöms med avseende på sprickors skjuvhållfasthet medförde de största skillnaderna. För Q-systemet var det främst sprickråhetstalet - Jr, samt sprickomvandlingstalet - Ja, som gav den största spridningen men även sprickgruppstalet, Jn, visade påtaglig spridning. Dessutom upplevdes parametrarna Jw och SRF som extra svåra att bedöma [11]. I en undersökning av fyra av projekt Ådalsbanans deltunnlar visade det sig att de största variationerna mellan prognos- och tunnelkarteringsarbete i Q-systemet avsedde RQD, sprickgruppstalet Jn och sprickråhetstalet Jr, se Figur 2.5. Dock hade de berörda tunnlarna inga lerfyllda sprickor och slag. Om just lera uppmärksammas tidigare i processen bör en sänkning av prognostiserat Q-värde och förskjutning av medelvärdet ske [6]. 17

36 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE FIGUR 2.5. Medelavvikelser i parametervärden i Q-systemet för samtliga bedömningar från fyra av deltunnlarna i projekt Ådalsbanan [6]. 2.5 Det praktiska utförandet för att erhålla en bedömning av geologi Prognos- och tunnelkarteringsutförande Att utföra såväl en bergprognos som en tunnelkartering innebär svåra ställningstaganden och i arbetet ingår att både bestämma bergmassans kvalitet och att dra de geografiska gränserna för vart olika kvaliteter börjar och slutar. Parametrar som kan störa både prognoser och tunnelkartering är: Geologiska egenskaper beskrivs och värderas på olika sätt av olika geologer. Det är ofta ett problem då flera geologer är inblandande i samma projekt. Geologiska aspekter som inte är relevanta för bergets egenskaper från bygg- och konstruktionsmässig synpunkt kan få för stort fokus samtidigt som annan viktig ingenjörsgeologisk information missas. Det finns inte tillräcklig koppling mellan planeringen av förundersökningar och syftet med prognosen. Ibland görs förundersökningar utan att man först har tänkt igenom vad resultatet ska användas till. Klassificeringssystem är huvudsakligen gjorda för kartering av tunnlar och inte för prognosprocessen. Flera av klassificeringssystemens parametrar är därför svåra att värdera 18

37 2.5. DET PRAKTISKA UTFÖRANDET FÖR ATT ERHÅLLA EN BEDÖMNING AV GEOLOGI under kärnkartering, kartering av hällar och befintliga närliggande tunnlar eftersom resultatet är beroende av den aktuella tunnelns läge och utformning. Det kan leda till en felaktig värdering av bergmassans kvalitet. Tydliga anvisningar saknas för hur poängvärden bör väljas för ingående parametrar i olika klassificeringssystem. Konsekvenserna kan bli både överskattning och underskattning av bergets kvalitet. Det saknas kunskap om vilket/vilka klassificeringssystem som är lämpliga för aktuella bergförhållanden och vad valt/valda klassificeringssystem ska användas till i designarbetet. Detta kan bl.a. resultera i att ett olämpligt klassificeringssystem väljs och att klassificeringssystemen används på ett felaktigt sätt i förhållande till vald designstrategi. Otillräcklig insikt om betydelsen av bergmassans naturliga variationer [12]. Skaleffekten: att parametrar i systemen skalas upp eller ner då de visar sig få annan effekt då de bedöms i tunnelskala i jämförelse med kartering av borrhål. Dessa faktorer kan leda till eller förstärka systematiska fel som får utslag på bedömningen. [13]. Tillgänglig tid vid arbetet. Hur de ekonomiska incitamenten bakom arbetet ser ut. Vilken typ och kvantitet av data som finns tillgänglig vid förundersökningarna. Avstånd till den aktuella ytan och ljusförhållanden (vid kartering). Hanteringen av geologin under ett tunnelprojekt berör många olika parter. Allt från kunden som beställer projektet, till de som utför prognosen under projekteringen och entreprenören som står för utförande. Kunden måste ta fullt ansvar för feedback eftersom andra aktörer enbart är sporadiskt involverade och enskilda individer får enbart en fragmenterad förståelse för vilken påverkan deras arbete har på både det aktuella projektet och framtidens projekt. För såväl geologiska osäkerheter som tunnelsäkerhet finns en begränsad kunskapsöverföring [2]. Det kan finnas olika fokus bakom upprättandet av en bergprognos. I jämförelsen utförd mellan de två tunnlarna Nygårdstunneln och Norrmalmstunneln har totalförekomsterna av olika bergkvaliteter fångats bra på Nygårdstunneln. Det har däremot dess lägen inte gjort, se Figur 2.6. I Norrmalmstunneln kunde existensen av de två bästa bergklasserna tillsammans fångas relativt väl, men avvikelserna inom respektive bergkvalitetsklass var däremot sämre [14]. 19

38 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE FIGUR 2.6. Träffsäkerhet vid olika bergkvalitetsklasser i Nygårdstunneln och Norrmalmstunneln[14]. I vissa fall utförs undersökningar med syfte att ligga till bas för en bergprognos i ett sent skede av projekteringen alternativt som komplement till undersökningar som har bristande kvalitet [6]. 20

39 2.6. FÖRUNDERSÖKNINGENS PÅVERKAN PÅ VIDARE STEG I BYGGPROCESSEN 2.6 Förundersökningens påverkan på vidare steg i byggprocessen Kvaliten av förundersökningsmaterialet avspeglas på de steg som följer av ett tunnelprojekt. Det syns på utvärderingen av projektet Ådalsbanan. I en jämförelse av projektering och tunnelkartering påvisades att prognoser baserade på förundersökningskvalitet av bra kvalitet i princip inte avvek från karterade Q-värden [6], se Figur 2.7. Däremot avvek prognoser baserade på data av sämre kvalitet cirka en halv tiopotens i medeltal. Resultatet pekar även på att prognoser med bra underlag har mindre spridning än de med osäkert. Observera att Bra underlag antas vara prognoser som är baserat på både bra kärnborrhål, bra andra observationer och bra seismik. Osäkert underlag betyder att prognosen är gjord på material där en eller flera av dessa informationskällor inte uppfyller kravet på att vara bra. FIGUR 2.7. Jämförelse mellan prognoser med bra respektive osäkert underlag [6]. Gällande tid och kostnad för drivning kan dessa öka med 20 % för osäkert underlag i jämförelse med 1% för bra underlag. För den totala utförandetiden till och med slutlig förstärkning är motsvarande siffror ca 1 % respektive ca 35 %. För förstärkningskostnader är procentandelen 30 % (vilket motsvarar ca 6000 kr/m tunnel) respektive 2 %. Jämförelsen av kvaliteten på indata pekar på följande när det gäller upprättandet av prognos: Bra indata: förundersökningarna fångar upp merparten av den relevanta informationen 21

40 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE och både prognosens tyngdpunkt och spridning ger en bra bild av verkligheten. Sämre indata: förundersökningarna fångar inte upp all relevant information och detta resulterar i en alltför positiv bild av verkligheten. Vidare visade det sig att kartörer i tunnel lägger sig på den säkra sidan, men att det beteendet också varierar med bergförhållandena enligt följande: Bra berg: parameterbestämningen är lättare att göra än vid sämre berg och att få en för projektet samlad syn på geologin är lättare. Sämre berg: eftersom fler parametrar berörs vid sämre berg ökar osäkerheterna samtidigt som det kan vara svårare att bli accepterad för bedömningar som kan upplevas vara för höga [6]. 2.7 Hantering av prognososäkerheters storlek och förekomst Det är värdefullt att värdera prognososäkerheterna och deras konsekvenser redan innan entreprenadupphandlingen påbörjas. Detta skapar bättre förutsättningar för reglering av entreprenader med à-priser, vilket gynnar kvaliteten i upphandlingsarbetet och bidrar till att bra anbud lättare kan identifieras. Det är också viktigt att få snabb återkoppling från tunnelkarteringen efter att drivningsarbetena kommit igång, för att stämma av tidplan och budget genom jämförelse med prognosen. FIGUR 2.8. Samband mellan osäkerhet in och ut i ett projekt [14] Osäkerhetens storlek En prognos av ett projekts bergklassificering svarar för hur geologin och följderna av dessa under byggprocessen förväntas bli. Den speglar dock inte specifikt hur stora osäkerheterna i bedömningen är. Det går till exempel att jämföra med SMHI som använder sig av prognosindex, PI, för att bedöma en väderprognos träffsäkerhetsvärde. PI beräknas genom att ta prognosdata 22

41 2.7. HANTERING AV PROGNOSOSÄKERHETERS STORLEK OCH FÖREKOMST från en kvalitetskontrollerad databas som jämförs med det uppmätta värdet från SMHI:s observationsnät och beräknas genom ett löpande medelvärde. Där anges att träffsäkerheten för ett dygn ska vara 85 %. Utfallet för år 2010 var 83 %. Den totala träffsäkerheten för två studerade bergprognoser gällande Nygårdstunneln och Norrmalmstunneln visade att motsvarande grad av träffsäkerhet för projekten var 53 % respektive 58 % - alltså relativt låga siffror i jämförelse med SMHI:s prognoser. Eftersom en stor osäkerhet korrelerar med stora konsekvenser för ett byggprojekt visar det att det vore fördelaktigt att känna till en prognososäkerhets storlek inför entreprenadupphandlingen. Det aktuella regelverket Allmänna bestämmelser för byggnads- anläggnings- och installationsentreprenader (AB 04) tillåter i dagsläget maximala avvikelser på 25 % [14] Den humana faktorn Det finns anledningar att tro att projektörer och kartörer hellre lägger sina bedömningar på den säkra än den osäkra sidan. För projektörerna kan anledningen vara att det å projektets vägnar är mer gynnsamt att berget visar sig ha bättre förhållanden än sämre. Det minskar riskerna för ökad tid och budget för ett projekt. Kartörerna, å andra sidan, antas välja säkerheten på grund av att det ligger i deras ansvar och således intresse att en tillräcklig bergförstärkning utförs. Dessa beteendefenomen kan även variera med bergförhållanden. Det indikeras av att det vid bra berg är lättare ett bestämma parametrar och parternas upplevelse av förhållandena gör att det är lätt att få medhåll för bedömningen. Vid sämre berg, å andra sidan, blir fler parametrar i bedömningssystemen berörda och såväl osäkerheten som möjligheten att få acceptans för bedömningen upplevs högre. Eftersom intressegrunderna är skilda mellan olika yrkesgrupper är det viktigt att det finns ett samarbete mellan beställare och entreprenör [6]. Med de ovan antagna beteendemönstren i åtanke kan det finnas en okänd säkerhetsmarginal i prognoser och tunnelkartering som inte synliggörs eller diskuteras öppet och som har en osäkerhet som är svår att mäta. Denna osäkerhet ger ett resultat i form av av svårbedömd tidoch kostnadsplan såväl som glapp i återföringen av erfarenheter [6] Hur prognoser ska utföras för större säkerhet i framtiden Planeringen är början på såväl ett projekt som möjligheten till att skapa en säker prognos för det. Efter undersökningen av infrastrukturprojekt i Taiwan föreslogs det att kostnaderna för förundersökningar ska utgöra ca 0,9 % av den totala kontraktssumman för att minska chanserna för att en kostnadsökning på grund av konstruktionsändringar ska ske [15]. Planeringens realism avgör vilken tid som finns tillgänglig för att utföra arbetet, vilket i sin tur påverkar chansen att få en rättvis tolkning av rådande bergförhållanden. Nästa steg är upphandlingen då beställaren 23

42 KAPITEL 2. LITTERATURSTUDIE bestämmer vilken kunskap och förmåga samt ersättning som ska sättas i centrum för att skapa den geologiska prognosen. Den sista delen ligger i genomförandefasen då den tillgängliga kompetensen som finns på plats vid tunneldrivningen avgör utfallet och kvaliteten av karteringen. Alla steg styrs dock av hur återkoppling av såväl kommunikation som erfarenhet hanteras. För just tunnelkarteringen kan det innebära att till exempel planerade möten med diskussion av erhållen prognos och utfall hålls för alla inblandade [2]. Andra faktorer som kan leda till en ökad säkerhet är: Förundersökningarna bör påbörjas när bergprognosens syfte definierats eftersom det kan tydliggöra ändamålet med arbetet. En samsyn över tid och hur de olika parametrarna i bedömningssystemen ska användas mellan alla berörda i varje skede är viktigt för att bergklassificeringen ska fungera bra och ekvivalent genom ett projekt. Valet av klassificeringssystem och dess parametrar bör prövas vid såväl upprättandet av prognoser som vid tunnelkartering. Osäkerheterna i prognosen bör skattas samtidigt som förundersökningsprogrammet upprätts eftersom att det ger en ökad medvetenhet om dess förekomst och storlek för samtliga inblandade. Bergprognoserna bör redovisas utifrån ett statistiskt synsätt på förundersökningarna eftersom det innebär att även chansen för förekomsten av flera olika bergkvalitetsklasser beaktas. Tunnelkarteringen bör kontinuerligt stämmas av mot prognos och bestämningen av parametrar bör kalibreras och diskuteras med projektören för ökad erfarenhetsåterföring. En systematisk erfarenhetsåterföring från byggprojektsverksamheten bör upprättas med inriktning mot prognososäkerheter och orsakerna bakom dem. Med en större erfarenhet och kompetens är det enklare att tolka geologisk data och återföra kunskapen till möjliga scenariska problem i framtida projekt [14]. 24

43 K A P I T E L 3 BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET Iden här uppsatsen har Citybanan och dess två delentreprenader Norrströms- och Norrmalmstunneln använts som referensprojekt. Anläggningen, dess delentreprenader och arbetet bakom såväl projektering av borrhål och prognos som tunnelkartering vid drivning beskrivs i det här avsnittet. Slutligen sammanställs en jämförelse mellan hur de olika parametrarna i RMR- och Q-systemet bedöms från borrhålskartering inför förundersökning till kartering i tunnel vid drivning. 3.1 Introduktion till Citybanan Citybanan är en 6 kilometer lång, två-spårig tunnel för pendeltåg som sträcker sig mellan Tomteboda och Stockholms södra i centrala Stockholm. År 2007 tog regeringen beslutet att bygga tunneln, år 2008 blev järnvägsplanen godkänd och år 2009 började tunneln att byggas. Anläggningen har en komplex geometri och omfattar två underjordiska stationer, uppgångar och ett flertal korsningar med befintliga tunnlar. Tunneln ligger mellan 10 och 45 meter under marknivå. Projektet är uppdelat i åtta entreprenader och tågen förväntas börja rulla genom tunneln år De för denna uppsats aktuella tunnlarna: Norrströms- och Norrmalmtunneln är markerade som nummer tre och fyra på Figur

44 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET FIGUR 3.1. Citybanans sträckning genom Stockholm och projektets delentreprenader [16] Entreprenad 9523 Norrströmstunneln Entreprenad Norrströmstunneln (entreprenad nr 9523) är den längsta delsträckan av Citybanan på 1048 meter och sträcker sig mellan Riddarholmen i söder (läge ) och Gamla Brogatan strax norr om Stockholm Centralstation (läge ). Entreprenaden består av spår- och servicetunnlar samt Station City och beräknas vara färdigbyggd år Stationen har två stationstunnlar som delvis ligger under Blå tunnelbanelinjens station vid T-centralen samt gångtunnlar, uppgångar till markytan samt anslutningar till alla tre befintliga tunnelbanelinjer. Totalt approximerades att m 3 berg skulle schaktas ut i samband med tunneldrivningen. 26

45 3.1. INTRODUKTION TILL CITYBANAN FIGUR 3.2. Översiktsbild, Citybanan entreprenad Norrströmstunneln [17]. De olika delarna av entreprenaden är: Huvudtunnel mellan längdmätning till bestående av: enkelspårstunnlar, dubbelspårstunnlar, stationstunnlar och växelområden. Servicetunnel mellan längdmätning till som inkluderar teknikutrymmen. Tvärtunnlar på fyra ställen som sammanbinder servicetunneln med spårtunnlarna. Norra mellanplanet inklusive uppgång krysset och anslutning till T-blå. Centrala och Östra mellanplanet inklusive anslutning till T-röd/grön. Södra mellanplanet inklusive uppgångar till Vasagatan (Orgelpipan 6) och Orgelpipan 5. Entreprenaden är den enda av åtta stycken som har ett samverkanskontrakt, vilket innebär att beställaren (Trafikverket), entreprenören (NCC) och projektören (WSP) jobbar tillsammans för att ta fram produktionsanpassade, tekniska och ekonomiskt optimerade lösningar. Till karteringen anlitades NCC:s egna geolog. 27

46 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET FIGUR 3.3. Blivande station Stockholm City, en del av Norrströmstunneln. Mellan markytan och pendeltågsstationen ligger T-Centralen och tunneln angränsar nära till befintliga tunnelbanelinjer[16] Designunderlag för Norrströmstunneln Under våren/sommaren 2004 utfördes karteringen av korsande tunnlar i anslutning till Station City. Kompletterande kartering av tunnlar och bergskärningar som korsar, eller ligger i närheten av Norrströmstunneln har utförts i flera omgångar mellan 2007 och stycken kärnborrhål borrades med avsikt att vidare undersöka de geologiska förutsättningarna längs tunneln. Vidare har även BIPS-kartering, bergspänningsmätningar, markradar, bomknackning och seismiska undersökningar utförts. En sammanställning av resultatet från förundersökningarna (vilket användes som underlag för den ingenjörsgeologiska prognosen) beskrivet i RMR-värde och per tunneldel redovisas i figur B.1 i appendix B. Strategin för utförandet av borrhål på entreprenaden var att skaffa sig en allmän och god uppskattning av geologin, med tanke på dess placering och komplexitet. Placeringen och omfattningen av bergundersökningarna utgör tillsammans ett representativt underlag till hela entreprenadens bergförhållanden [18]. 28

47 3.1. INTRODUKTION TILL CITYBANAN Entreprenad 9515 Norrmalmstunneln FIGUR 3.4. Översiktsbild, Citybanan entreprenad Norrmalmstunneln [16]. Entreprenad Norrrmalmstunneln (entreprenad nr 9515) är en delsträcka av Citybanan som sträcker sig från Observatorielunden i norr (från ) där entreprenad 9511 Bergtunnel Odenplan tar vid och till entreprenad 9523 Norrströmstunneln i söder (33+922). Tunneln består av fem olika bergtunnlar och är 972 meter lång. Entreprenaden består av följande delar: Huvudtunnel mellan längdmätning till (längdmätning i spår U2) som innefattar; enkelspårstunnlar, dubbelspårstunnlar och växelområden. Servicetunnel mellan längdmätning till som inkluderar teknikutrymmen. Tvärtunnlar. Huvudtunnel och servicetunnel består enbart av bergtunnlar (påslag och förskärningar ingår inte i entreprenaden).kontraktet för entreprenaden står mellan Trafikverket och utföraren Strabag. Entreprenören var ansvarig för karteringen och anlitade en utomstående geolog till arbetet. Projekteringen stod WSP för. Drivningen av tunneln pågick mellan april 2010 och november

48 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET Totalt approximerades att m 3 berg skulle schaktas ut i samband med tunneldrivning [16] Designunderlag för Norrmalmstunneln Under våren/sommaren 2004 utfördes geologisk kartering av tunnlar som korsar, eller ligger i närheten av entreprenaden. Tio kärnborrhål borrades även för att undersöka de geologiska förutsättningarna längs Norrmalmstunneln. Resulterande ingenjörsgeologisk prognos uttryckt i RMR-värden redovisas i Figur B.2 i appendix. 3.2 Vägen från förundersökning till tunnelkartering för projektet Citybanan Inom ramen för det här examensarbetet ska arbetsgången från förundersökningsfas (borrhålskartering) via upprättande av en ingenjörsgeologisk prognos till kartering i tunnel utvärderas. Därför beskrivs nedan det arbetsflöde som upprättades för dessa tre steg i projektet Citybanan, med fokus på att beskriva hur olika parametrar i RMR- och Q-systemets behandlats mellan de olika stegen. Se Figur 3.5 för en överblick gällande de två bedömningssystemen. FIGUR 3.5. Beskrivning av översiktligt arbetsflöde för karaktärisering och klassificering av bergmassans kvalitet - från förundersökning till tunnelkartering. 30

49 3.2. VÄGEN FRÅN FÖRUNDERSÖKNING TILL TUNNELKARTERING FÖR PROJEKTET CITYBANAN Bakgrund Inom projekt Citybanan bildades en Berggrupp för projekteringen av systemhandlingen. I gruppen fanns representanter från konsultföretag och från beställaren. Gruppen jobbade med att till exempel ta fram gemensamma riktlinjer för den kommande bygghandlingsprojekteringen av t.ex. ingenjörsgeologiska prognoser, bergförstärkning och tätning, samt vatten och frostisolering. Syftet med metodiken bakom upprättandet av ingenjörsgeologiska prognoser för Citybanan var att jobba enligt ett systematiskt arbetssätt där varje moment dokumenteras för att resultatet skulle bli enhetligt, spårbart och kommunicerbart. Riktlinjerna för dessa samlades i ett dokument under namnet Citybanan i Stockholm- Riktlinjer för kärnkartering och upprättande av ingenjörsgeologisk samt bergteknisk prognos Underlag för projektering av bygghandling Val av klassificeringssystem Tidigt in i projektet fastslogs att tre klassificeringssystem skulle användas: RMR-, Q- och GSIsystemen. Det beslutet togs för att inget av systemen tar hänsyn till alla olika parametrar och för att de användes för olika syften i den övergripande dimensioneringsstrategin för Citybanan. Flera bedömningssystem gör det möjligt att få en bredare uppfattning för bergmassans karaktär och därmed förenkla bedömningsarbetet, speciellt när det uppkommer gränsfall mellan olika bergtyper. RMR-systemet användes, förutom för att bedöma bergkvaliteten och olika bergtyper, även till att utgöra underlag för uppskattning av bergmekaniska hållfasthets- och deformationsegenskaper och för att dimensionera bergförstärkningen. Q-systemet användes som delunderlag för att uppskatta förstärkningen (d.v.s. som dimensioneringsmetod) och för att fånga upp de egenskaper som RMR-systemet inte tar hänsyn till (systemet användes inte för att uppskatta bergmekaniska egenskaper). GSI användes som extra underlag för att uppskatta bergmekaniska parametrar. Processen för upprättande av ingenjörsgeologiska prognoser utfördes enligt flödesschemat i Figur 3.6. Alla stegen mynnar ut i en bedömning av bergtyper, som översätts till ett antal förutbestämda RMR-intervall. Prognosen redovisas till sist på ritningar och i textdokument [18] Förundersökningar till ingenjörsgeologiska prognoser på Citybanan För att varje entreprenaddel av Citybanan skulle följa ett specifikt mönster i syfte att skapa ett enhetligt underlag till prognoserna uppfördes en gemensam arbetsgång som skulle följas. Dessa 31

50 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET FIGUR 3.6. Flödesschema som illustrerar den metodik som använts för att upprätta ingenjörsgeologiska prognoser inom Citybanan [12]. steg avser i vilken ordning och hur sammanställningen av befintlig geologi och komplementerande information ska samlas in och uppföras: 1. Sammanställa den geologiska informationen som finns tillgänglig avseende geologisk information och storskalig geologi för att identifiera parametrar som regionala bergartsled och strukturer. 2. Geologisk kartering av tillgängliga hällar, skärningar och tunnlar. 3. Ett förundersökningsprogram upprättas, baserat på ovan beskriven insamlad information och planerad tunnelgeometri. 4. Förundersökningsprogrammet utförs, för det mesta bestående av kärnborrning med kärnkartering och lab tester. 3.3 Kartering av borrkärnor Kartering av borrkärnor i syfte att karaktärisera bergmassans kvalitet är en del av förundersprogrammet till den ingenjörsgeologiska beskrivningen (se punkt 4 ovan) och även ett av de sätt som utvärderas i den här uppsatsen. Nedan beskrivna parametrar är hämtade från Riktlinjer 32

51 3.3. KARTERING AV BORRKÄRNOR för kärnkartering och upprättande av ingenjörsgeologisk samt bergteknisk prognos Underlag för projektering av bygghandling. Figur 3.7 visar ett exempel på en borrkärna som karterades i samband med upprättandet av ingenjörsgeologiska prognoser för projektet. I appendix finns exempel på hur ett utfört borrhål dokumenterats, se figur A.1, samt exempel på hur en borrkärna karteras, se Figur A.2. FIGUR 3.7. Exempel på en borrkärna som karterades i samband med upprättandet av den ingenjörsgeologiska prognosen [12]. Innan kartering av borrkärnor genomfördes, rengjordes och fotograferades kärnorna. Deras start- och stoppdjup märktes upp och kärnfångsten (summerade längden av den totala längden tillvaratagen borrkärna i procent av borrad längd) uppmättes och noterades Sprickkartering Följande parametrar bedömdes vid sprickkarteringen (hämtade från dokumentet Riktlinjer för kärnkartering och upprättande av ingenjörsgeologisk samt bergteknisk prognos samt bergteknisk prognos Underlag för projektering av bygghandling ) : Läge för spricka längs kärnan: Alla naturliga sprickor och dess djup till den punkt där den skär kärnans centrumaxel ska noteras. Ej naturliga sprickor, t.ex. sprickor som bedöms vara inducerade under borrningsprocessen eller vid hanteringen av borrkärnor, behöver inte registreras. Sprickorientering: För icke orienterade kärnor bör man försöka registrera orienteringen för de synbara sprickorna samt bergartsgränser som skär borrkärnan med hjälp av en gradskiva och därigenom mäta de spetsiga skärningsvinklarna relativt borrkärnans axel. Om borrhålet i fråga är helt vertikalt så kommer vinkeln att motsvara sprickans stupning. Vidare sägs om bestämningen av strykning och stupning i dokumentet Riktlinjer för kärnkartering och upprättande av ingenjörsgeologisk samt bergteknisk prognos samt 33

52 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET bergteknisk prognos Underlag för projektering av bygghandling : För att kunna orientera en spricka med både strykning och stupning krävs dock mer omfattande metoder. En sådan metod är att kombinera kärnkartering och borrhålskartering med borrhåls-tv eller borrhålskamera... För projekt Citybanan rekommenderas att borrhåls-tv eller borrhålskamera används för att bestämma läge för och orientering av sprickor, bergartsgränser och andra strukturer. [19] Sprickavstånd: I berg med tydlig foliering eller lagrade strukturer kan man mäta individuella kärndelar så att det verkliga (vinkelräta) avståndet mellan sneda korsande sprickor orsakade av foliation, lagring eller andra regelbundet korsande sprickor inom samma sprickgrupp kan uppskattas. För att bestämma det vinkelräta avståndet mellan sprickor inom en och samma sprickgrupp enligt ovan krävs att varje sprickgrupp kan identifieras, vilket i praktiken kan vara mycket svårt, speciellt i deformerade kristallina bergmassor, om inte strykning och stupning bestäms för varje spricka (se avsnittet Sprickorientering ). För att bestämma generellt sprickavstånd längs borrkärnan (ej vinkelrät avstånd mellan sprickor inom samma sprickgrupp) rekommenderas att sprickavståndet beräknas eller mäts som avståndet mellan sprickor längs centrum på kärnaxeln. Det utgör ett rimligt konservativt värde på uppskattning av blockstorleken. Sprickråhet: De fullständiga egenskaperna för diskontinuiteter med avseende på råhet och korresponderande fullskalig skjuvhållfasthet kan inte med självklarhet uppskattas enbart med hjälp av borrkärnekartering. Det är dock möjligt att tilldela en yta egenskaper med avseende på planhet (trappstegsformad, vågformig, plan) och släthet (rå, slät, glatt). Bedömning av sprickråheten kan göras med hjälp av råhetsbeskrivningarna redovisade i figur, men med profillängden reducerad från 1-10 m (tunnelskala) till en skala i millimeter respektive centimeter för kärnkartering. Utifrån Figur A.6 kan man även direkt bedöma Jr (sprickråhetstal) som används vid beräkning av Q bas. Spricköppning ( aperture ): Vid konventionell kärnkartering kan man oftast endast göra en grov uppskattning av hur öppen en spricka är. Om kärnbitarna på varsin sida av en spricka kan passas ihop för hand så att inga synliga tomrum finns kvar, så är det troligt att sprickan är tät in situ ( mycket tät <0.1 mm, eller tät mm). Sprickfyllnad: Om inte en integrerad provtagningsmetod, eller den absolut bästa borrutrustningen används (d.v.s. dubbel eller trippelrörig kärncylinder, delbara inre rör och kontrollerad spolning) är det osannolikt att man kommer att kunna tillvarata några större mängder av lösare sprickfyllnadsmaterial. Vattenföring: Kartering av borrkärnor kan ge indirekta indikationer på olika nivåer i vattenföringen. Vattenförlustmätningar vid behov. 34

53 3.3. KARTERING AV BORRKÄRNOR Antal sprickgrupper: Mängden information som kan erhållas utifrån borrkärnekartering och borrhålskartering kommer självklart att variera beroende på orienteringen av borrhålen i förhållande till kända sprickgrupper, hålens längd i förhållande till sprickavstånden och eventuell orientering av borrkärnan. Det verkliga antalet sprickgrupper kan analyseras med hjälp av polpunktsanalys. För detta krävs att strykning och stupning bestäms för varje spricka, vilket i sin tur kräver att borrkärnan är orienterad alternativt att borrhålet karteras med hjälp av borrhåls-tv eller borrhålskamera (se avsnittet Sprickorientering ). Antalet sprickgrupper som observeras vid kartering av berg i dagen kommer troligen överstiga det antal som kan observeras på djupet. Baserat på den generella informationen och sprickkarteringen kan andra viktiga parametrar för att karaktärisera bergmassan bestämmas. Några av dem nämns nedan: RQD: Beskriver den procentuella andelen av summan av alla intakta kärndelar som är längre än 10 cm i förhållande till betraktad kärnlängd. Om sprickor uppstått i kärnan vid hantering eller borrning (ej naturliga sprickor med färska brottytor) ska bitarna passas ihop och räknas som en enhet, förutsatt att den sammansatta delen totalt överstiger 10 centimeters längd. ISRM rekommenderar att RQD-värden bestäms för enhetliga geologiska domäner snarare än för förbestämda borrlängder. För Citybanan rekommenderas dock att RQD bestäms för varje meter borrkärna. Omvandlingsgrad: Bergmassans omvandling som även inkluderar vittring är en parameter som bedöms och noteras oberoende av sektionsindelningar och bergartsgränser. Enaxiell tryckhållfasthet: Enaxiell tryckhållfasthet för intakta kärndelar kan bestämmas med flera olika metoder. Den enklaste metoden att uppskatta den enaxiella tryckhållfastheten är att utföra ett enkelt indextest i enlighet med ISRM s riktlinjer. Det är även möjligt att bestämma parametern med hjälp av enaxiella trycktester i laboratorium eller punktlasttester Framtagning av karaktärisering av basvärden Sprickkarteringen av borrkärnorna är en del av det underlag som senare används för att ta fram RMR bas och Q bas. Vidare fanns följande standarder för att ta fram basvärden i dokumentet Riktlinjer för kärnkartering och upprättande av ingenjörsgeologisk samt bergteknisk prognos samt bergteknisk prognos Underlag för projektering av bygghandling : Borrhålen bedöms i en-metersintervall. Ett motiv till detta har varit att i möjligaste mån undvika tolkningsvariationer mellan olika geologer som arbetar i projektet avseende var olika geologiska gränser är lokaliserade, eftersom enhetslängden kan påverka karaktäriseringsvärdena. 35

54 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET Varje parameter tilldelas endast ett värde, istället för min-, typ-, och max-värden som senare används vid klassificering av projektets bergmassa i tunnelskala. För karaktäriseringen fanns vissa rekommendationer för respektive bedömningssystem: RMR (bas) Hållfasthet hos intakt bergmaterial, RQD, sprickavstånd och sprickegenskaper: Poängvärden för hållfasthet hos intakt bergmaterial, RQD, sprickavstånd och sprickegenskaper har valts enligt rekommendationer av Bieniawski [7]. Parametern grundvatten har satts till 15 och sprickorientering är bedömd till 0. Interpolation mellan diskreta poängvärden utförs för samtliga ingående parametrar. (bas) RQD: Poängvärde har satts lika med beräknat RQD-värde, dock RQD 10. Jn: Enligt Barton (2002) ska värdet på Jn väljas med hänsyn till antalet sprickgrupper som kan identifieras. Val av poängvärde för Jn baserat på information från borrkärnor är komplext i de rådande förhållanden av Stockholmsberg som nästan alltid resulterar i förekomst av minst två sprickgrupper plus en slumpvis - det vill säga Jn 6. Därför har strukturanalys använts för utvärdering av de delar som ansetts sprickfattiga och svåra att bedöma. Inga geometriska korrigeringar gjordes för parametern under framtagandet av bas-värden. Jr och Ja: Poängvärden för Ja och Jr väljs för den sprickgrupp/diskontinuitet som är minst gynnsam med avseende på skjuvmotstånd, utan hänsyn till orientering. Beräknas per meter. Poängvärde för SRF och Jw har satts till Klassificering - tolkning av geologin längs tunneln Då alla förundersökningar är gjorda i form av kartering av borrkärnor, karaktärisering, strukturanalys, analys av befintlig geologisk samt hydrogeologisk information är det dags att göra en geologisk tolkning i tunnelskala. Det går att säga att det är här som bergkaraktäriseringen går från borrhål till ingenjörsgeologisk prognos. Målet med tolkningen i tunnelskala är att dela in tunneln i enheter som har likartad karaktär för: (1) Bergart, (2) Q bas, (3) RMR bas, (4) GSI, (5) hydraulisk konduktivitet (K) och (6) strukturgeologi för att skapa en enhetlig bedömning av den aktuella geologin. 36

55 3.4. KLASSIFICERING - TOLKNING AV GEOLOGIN LÄNGS TUNNELN Karaktärisering och klassificering i tunnelskala För att få en prognos av klassificeringsvärden som är tillämpbar i tunnelskala måste följande karaktäriseringsvärden längs tunnlarna bedömas/korrigeras. RMR-systemet Sprickorientering: syftet med parametern är att bedöma hur tunnelstabiliteten påverkas av sprickornas orientering i förhållande till aktuell drivningsriktning. Detta kräver en strukturanalys och att drivningsriktningen är känd. För Citybanan rekommenderades att stora korrigeringar av parametern skulle göras med försiktighet för att RMR-värdet inte skulle bli för lågt. Enligt Riktlinjerna ska följande faktorer tas hänsyn till: troliga förekomst (sprickavstånd eller sprickfrekvens) i förhållande till utbrytningens dimension (spännvidd), de i sprickgruppen ingående sprickornas bedömda kontinuitet (spricklängd) i förhållande till utbrytningens dimension (spännvidd), om samverkande sprickgrupper finnns... och övriga faktorer som t.ex. rådande bergspänningsförhållanden och erfarenheter av drivningsproblem vid olika sprickorienteringar i förhållande till drivningsriktning. [19] Grundvatten: poängvärdena för vatten ska enligt Bieniawski väljas med hänsyn till inflöde till tunneln eller efter förhållandet mellan grundvattentryck i sprickor och största huvudspänning [7]. Citybanans tunnlar ligger grunt och kommer att vara tätade med hjälp av omfattande injekteringsinsatser eftersom täthetskraven på tunneln är mycket höga. Det innebär att vattentrycket är relativt lågt och att inflödet till tunnlarna generellt kommer att bli litet. Därför har korrigeringen av vatten bedömts utifrån prognosen för bergmassans oinjekterade hydrauliska konduktivitet, förväntad injekteringseffektivitet och bedömd resulterande inläckningen under hänsynstagande till vald injekteringsmetodik. Det har inneburit att värdet för Grundvatten normala fall satts till 15. Q-systemet Jr och Ja :poängvärden för dessa parametrar väljs för den sprickgrupp/diskontinuitet som är minst gynnsam med avseende på skjuvmotstånd, utan hänsyn till orientering. SRF: I dokumentet för riktlinjer sägs det att Barton (2002) rekommenderar att val av poängvärde för SRF görs med hänsyn till följande kategorier av bergförhållanden: weakness zones intersecting excavation, competent rock, squeezing rock, swelling rock. Barton föreslår även vissa korrigeringar av SRF-värdet för ytligt förlagda tunnlar. Dessa tar dock inte hänsyn till tunnelns bergtäckning i förhållande till tunnelns spännvidd. För Citybanan rekommenderas därför att SFR-värdena korrigeras med hänsyn till bergtäckning (BT) i förhållande till tunnelns spännvidd (B) enligt: SRF=5,0 då BT B/2 37

56 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET SRF=2,5-5,0 då B/2 < BT B SRF=1,0 då BT > B. Ovanstående rekommendation innebär att Q-värden i kompetent berg reduceras med en faktor 2,5-5 vid bergtäckningar mindre än eller lika med tunnelns spännvidd. För bergtäckningar större än tunnelns spännvidd görs ingen korrigering. Jw: samma resonemang som i Kapitel parametern för Grundvatten i RMR-systemet. Parametern har i de flesta fall bedömts med värdet ett. Jn : parametern korrigeras med hänsyn till tunnelpåslag och korsningar. För tunnelpåslag rekommenderar Barton (2002) att poängvärdet för Jn multipliceras med två och för korsningar med tre (3). Se Figur A.9 i Appendix A. I dokumentet för riktlinjer sägs det att För Citybanan rekommenderas att korrigeringen av poängvärde för Jn görs på en sträcka motsvarande tunnelns spännvidd, avrundat till jämna femmetersintervall (5, 10, 15, 20, o.s.v.) Avrundningen görs i allmänhet uppåt. [19] 38

57 3.4. KLASSIFICERING - TOLKNING AV GEOLOGIN LÄNGS TUNNELN Val av bergtyp För RMR-systemet krävs ytterligare ett steg i processen - att välja bergtyp. Som grund för det har en verbal beskrivning av bergmassan för olika bergtyper upprättats baserat på just RMR - se tabell A.1 i appendix. Gränserna för dessa intervall har justerats för Citybanan så att berget delats in i fyra bergtyper, se Figur 3.8. FIGUR 3.8. Bergkvalitetsintervall för respektive bergtyp beroende av bedömning inom RMR-systemet[19]. Eftersom bergkvalitetsintervallen för respektive bergtyp är förutbestämda kan det hända att minmax-intervallet för prognostiserade RMR-värden längs tunneln inte motsvarar de förutbestämda bergkvalitetsintervallen för de olika bergtyperna. Det är därför viktigt att valet av bergtyp i samband med upprättandet av ingenjörsgeologiska prognoser görs med omsorg. Bergtyperna används sedan som designbas för bergförstärkning [19]. 39

58 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET Redovisning av resultatet fråm den ingenjörsgeologiska prognosen I Figur 3.9 redovisas ett ritningsexempel på hur resultatet av en ingenjörsgeologisk prognos presenteras i profil längs en tunnel inom Citybanan. På ritningen går det till exempel att se hur olika bergklasser beskrivits och hur korrigeringar av olika parametrar skett. En komplett ingenjörsgeologisk prognos består dock även av planritningar samt ett beskrivande text-dokument [12]. FIGUR 3.9. Ritningsexempel av en ingenjörsgeologisk prognos i profil längs en tunnel inom Citybanan [12]. 40

59 3.5. METODIK FÖR TUNNELKARTERING PÅ CITYBANAN 3.5 Metodik för tunnelkartering på Citybanan Tunnelkarteringen är den tredje och sista bedömningen för karaktärisering och klassificering av bergmassans kvalitet. Det är även det sista steget i processen som utvärderas i detta examensarbete. Vid tunnelkarteringen på Citybanan använde de karterande geologerna i varje enskild bergtunnelentreprenad dokumentet Riktlinjer för kartering av tunnlar Underlag för projektering av bygghandling dokument nr Där ställs följande rekommendationer: Kartering och klassificering ska under byggtiden utföras av ingenjörsgeolog med erfarenhet från tidigare tunnelkartering. Ingenjörsgeologen upprättar förslag till permanent förstärkning. Baserat på utförd kartering och förstärkningsförslag anvisar sedan beställaren permanent förstärkning. Kartering skall normalt utföras efter varje salva, men minst efter varannan salva. Innan kartering påbörjas upprättas ett karteringsunderlag som är anpassat till den aktuella tunnelns sektion och en plan med uppvikta väggar. På mallen skall tunnelfronten och eventuell pilot, tunnelns väggar, tak och anfang kunna särskiljas. I Bilaga ritas sprickor och strukturer in. Här noteras även omfattning av vattenföring, från fukt till rinnande. Sprickor och strukturer som bedöms ha betydelse för tunnelns stabilitet mäts med avseende på strykning och stupning med hjälp av kompass. Strukturerna numreras (kontinuerligt i varje karteringsblad) och redovisas strukturerna detaljerat avseende sprickavstånd, strykning/stupning, fyllnadsmaterial och fyllnadstjocklek. Karteringen inleds med en okulär bedömning av bergets egenskaper. Sprickytornas egenskaper och eventuell fyllnadsmineral undersöks genom att man skrapar ytan med kniv eller med nageln. Precis som i Riktlinjer för kärnkartering dokumenteras: 1. läge för spricka 2. sprickorientering 3. sprickavstånd 4. sprickråhet 5. sprickvidd 6. sprickfyllnad 7. vattenföring 8. antal sprickgrupper. Observerade sprickor ritas in i plan och för påslagsfront... Sprickorna numreras. Läge uppskattas efter utmärkt längdmätning i tunnel. Sprickkartering uppdateras successivt efter varje salva. All sprickkartering av en salva görs med föregående salvas kartering till hands. Mindre sprickor som ej anses påverka stabiliteten behöver ej karteras. Om mindre sprickor bildar kil med andra eller om många korta sprickor utgör en zon skall detta karteras. Sprickgrupper som bedöms ha betydelse för tunnelns stabilitet mäts med avseende på strykning och stupning med hjälp av kompass. Sprickgrupperna numreras i redovisningen i Bilaga 2. I bilaga 1 redovisas sedan strykning och stupning i tabell för respektive sprickgrupp. 41

60 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET Det vinkelräta sprickavståndet mellan sprickor i sprickgrupperna mäts eller uppskattas om mätning ej är möjlig. En råhetsbedömning av varje spricka bör därför göras för varje spricka (poängskala I-IX) i enlighet Figur (se A.6 i Appendix A. Då kan man även direkt bedöma Jr (sprickråhetstal) som används vid beräkning av Q- värden. [19] Det uppfördes även ett PM med namnet Riktlinjer för kartering av tunnlar, förtydligande, dokument nr PM10227 [5]. Följande information är hämtad från detta dokument: Generell arbetsgång vid tunnelkartering Arbetet ska utföras för längre sammanhängande tunneletapper om geologin och entreprenörens planering möjliggör det. En etapp på meter är att föredra framför salvkartering. Om arbetet utförs på längre karteringsetapper måste geologen vara kontinuerligt uppdaterad på bergmassans utseende vid stuff, vilket innebär att det kan vara lämpligt med frekventa inspektioner vid stuff även om ingen kartering är nödvändig för stunden. Vidare gäller för: Sprickor och strukturer Bara väsentliga sprickor och strukturer ska mätas in och redovisas. Dessa objekt slutredovisas med stupningslinje och stupningsvinkel adderad till befintlig inritad spricka. Sprickråhet och -vidd noteras särskilt bara för väsentliga sprickor enligt ovan - för övrigt klassificeras dessa egenskaper mer generellt inom ramen för RMR och Q-index. Sprickavstånd uppskattas (behöver inte mätas in) och dokumenteras bara för sprickgrupper. För övrigt så redovisas bara sprickor som kan följas i konturen på en längd av minst 2 m förutsatt att de inte är särskilt anmärkningsvärda av andra skäl. Bergmassa Vid kartering i tunneletapper längre än 1-2 salvor (à 5-6 m) bör enskilda RMR- och Q-parametrar bedömas i 5 meters intervall för att få systematik i klassificeringen. Poängjusteringen i RMR som görs för dominerande sprickorientering är förrädisk eftersom den mer lämpar sig för stuff- än för takgeometri. En flack skivighet i taket är minst lika farlig då tunneldrivning i kompetent bergmassa sker i stupningsriktningen som mot densamma vilket inte framgår av RMR! Poängjusteringen ska utföras enligt systemets anvisning men geologen ska också vara medveten om systemets begränsning i det här avseendet när förstärkningsförslag tas fram. Dokumenterade Q-värden ska vara relaterade till rådande spänningssituation i form av bergtäckning (SRF) och hänsyn ska tas till korsningsgeometrier (Jn). 42

61 3.5. METODIK FÖR TUNNELKARTERING PÅ CITYBANAN SRF ska sättas till 1 förutom då bergtäckningen är mindre än halva tunnelbredden (vilket exkluderar typförstärkning) eller då bergtäckningen är mindre än 5 m oberoende av tunnelbredd. I dessa senare fall sätts SRF till 2,5. Jn faktoriseras i plankorsningar och i korsningar då en tunnel tangerar en annan (en tunnel skär igenom toppen eller botten på en annan) samt i påslagslägen (rampanslutningsrum). Fyrvägskorsning medger Jn x 3 medan trevägskorsning och påslag medger Jn x 2. Små utrymningsvägar od som ansluter till spår- eller servicetunnel (trevägskorsning) föranleder ingen faktorisering av Jn till skillnad från breda och höga dito. Faktoriseringen görs i förekommande fall när det gäller korsningar i båda tunnlarna men när det gäller påslag i rampanslutningsrum bara i de mindre enskilda tunnlarna som fortsätter från/till rampanslutningsrummet. Dubbelverkan av låga parametervärden i Q-indexet bör undvikas; Ja och SRF täcker i vissa fall upp för samma egenskaper som inte ska beskrivas och poängsättas i båda parametrar! RQD kan uppskattas genom att imaginära borrkärnor karteras längs borrpipor i konturen eller längs sektionslinjer över tunnelns kontur från sula till sula. Vid uppskattningar utefter sådana linjer ska geologen vara aktsam på hur olika orienteringar i tunneln påverkar upplevelsen av sprickfrekvens och modifiera uppskattningen därefeter. Ett annat sätt att uppskatta RQD är genom att välja ut en typisk yta på konturen som får representera bergmassan på en tunneletapp (eller ett karteringsintervall) inom vilken antalet sprickor räknas samman och konverteras till ett RQD-värde. Numeriska parametervärden ska inte interpoleras vid klassificering med respektive RMR och Q-index, dvs egna icke-tabellerade parametervärden ska undvikas även om geologen tycker att bergmassan får ett rättvisare slutligt RMR- eller Q-värde med anpassade parametervärden. Karterande geolog rekommenderas att dokumentera variationen i varje parameter inom båda klassificeringssystemen. Bartons metod att rita histogram för att illustrera variationen inom de enskilda parametrarna till Q-indexet är ett sätt att arbeta men förslagsvis noteras parametervärden som t ex Jn = 9(6-12) vilket betyder att det karaktäristiska parametervärdet är 9 men att bergmassan uppvisar en variation mellan 6 och 12 för parametern ifråga. Den främsta anledningen med att dokumentera variationen är att lättare kunna fälla avgöranden om lämplig förstärkning när bergmassan karaktäriserats på gränsen mellan två typförstärkningsklasser [5]. 43

62 KAPITEL 3. BESKRIVNING AV PROJEKT CITYBANAN OCH DESS HANTERING AV RUTINER FÖR KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGMASSANS KVALITET Jämförelse av hur enskilda parametrar i RMR- och Q-systemet bedömts mellan förundersökning, prognos och tunnelkartering För att skapa en överblick över hur de olika parametrarna bedöms vid upprättandet av ingenjörsgeologisk prognos (där kartering av borrhål är en väsentlig del av undersökt material) och tunnelkartering har rekommendandationerna i handböckerna Riktlinjer för kärnkartering och upprättande av ingenjörsgeologisk samt bergteknisk prognos Underlag för projektering av bygghandling och Riktlinjer för kartering av tunnlar Underlag för projektering av bygghandling sammanställts nedan: TABELL 3.1. Jämförelser av hur parametrarna bedömts vid upprättandet av prognos (där borrhålskartering är en form av förundersökning) och vid tunnelkartering för RMR-systemet Parameter Borrhål/Prognos Tunnelkartering RMR-systemet Hållfasthet RQD Sprickavstånd Sprickegenskaper Grundvatten Sprickorientering Allmänt Enaxiella laboratorietrycktester, punktlasttester, indextest enligt ISRM Kartering enligt ISRM Beräkningar map. medelspricktal/meter Mäts som längden mellan naturliga sprickor i en sprickgrupp längs med kärnans centrum Baseras på visuell syn av observerbara egenskaper - medelvärde per meter beräknas Baseras på vattenförlustmätningar (konsekvent =15 vid karaktärisering) Mha gradskiva + borrhåls-tv, kamera och strukturgeologisk tolkning Endast ett värde anges icke - mintyp och max. Interpolation godkänd Indextest enligt ISRM Uppskattas längs imaginär borrpipa längs tunneln Skattas mellan sprickgrupper - av minst 2 m med synlig kontur Baseras på visuell syn av observerbara egenskaper Bedömt inläckage efter resulterande injektering Dominerande synliga sprickor avgör Interpolation icke godkänd 44

63 3.5. METODIK FÖR TUNNELKARTERING PÅ CITYBANAN TABELL 3.2. Jämförelser av hur parametrarna bedömts vid upprättandet av prognos (där borrhålskartering är en form av förundersökning) och vid tunnelkartering för Q-systemet Parameter Borrhål/Prognos Tunnelkartering Q-systemet RQD Samma som för RMR ovan. Samma som för RMR ovan. Jn Antalet synliga sprickgrupper räknas. Polpunktsanalys vid behov Baseras på visuell bedömning av synbara sprickgrupper Jr Råhetsbeskrivning enl figur. Baserat på sprickan med lägst skjuvhållfasthet/meter Baseras på sämsta sprickorna m.a.p. tunnelns stabilitet Ja Passning av kärnbitar. Baserat på sprickan med lägst skjuvhållfasthet/meter Baseras på sämsta synliga sprickan map. tunnelns stabilitet [8] SRF Beroende av vissa specifika bergförhållanden (konsekvent =1 vid karaktärisering). Sätts till 1 förutom då bergtäckningen är mindre än 5 m eller halv tunnelbredd Jn korr Se Jn ovan (konsekvent =1 vid karaktärisering) Faktoriseras i korsningar med tangerande tunnel eller vid påslag Jw Samma som för Grundvatten RMR (konsekvent =1 vid karaktärisering) Samma som för Grundvatten RMR 45

64

65 K A P I T E L 4 METOD Följande kapitel beskriver den metodik som använts i syfte att identifiera systematiska fel vid karaktärisering och klassificering av bergmassans kvalitet från borrhålskartering (karaktärisering) vidare till uppförandet av en prognos (klassificering) och slutligen till tunneln sprängs ut och en kartering på den faktiska bergmassan utförs. 4.1 Frågeställningar Följande frågor ska besvaras angående den ovan beskrivna processen. Dessa är: Finns det systematiska avvikelser vid karaktärisering- och klassificering av berg i de olika skedena? Om de finns: vad beror de på och vart i processen kommer de in? 4.2 Hantering av frågeställningarna Faktorer som kan påverka processen De främsta faktorerna som antas kunna vara anledningen till avvikelser mellan projektering och utfall av bergförstärkning är de använda rutinerna vid poängsättning av enskilda bedömningsparametrar i RMR- och Q-systemet. 1. Arbetet med att framställa en prognos förmågan att fånga upp relevant storlek och lokalisering av eventuella svaghetszoner vid förundersökningar. Vidare hur bedömningen av bergmassa (med RMR- och Q-systemet) utförs baserat på förundersökningsmaterialet och tillämpas på den aktuella tunneln. 47

66 KAPITEL 4. METOD 2. Arbetet med att kartera i tunnel hur bedömningssystemen (RMR- och Q-systemet) används och tillämpas på plats vid tunneldrivning. Kan störas av till exempel produktionen i form av sprängning som kan påverka bergmassans sprickor och skaleffekten: att parametrar i systemen skalas upp eller ner då de visar sig få annan effekt i tunnelskala i jämförelse med kartering av borrhål. Dessa faktorer kan leda till eller förstärka systematiska fel som får utslag på bedömningen. 3. Den humana faktorn - de individuella ingenjörsgeologerna som upprättar tunnelkartering antalet, deras erfarenhet, omsättning, tillhörighet. Syftet med detta arbete är att identfiera de parametrar i RMR- och Q-systemet som fått störst avvikelser. För varje parameter beskrevs antaganden för förväntade förändringar i båda systemen. Syftet var att senare ställa dessa mot resultatet för att identifiera de möjliga orsaker som kan spela störst roll för vardera parametern på skillnaderna mellan prognos och utfall. En annan potentiell faktor som kan generera avvikelser är avvikande geologi. Det har emellertid antagits att det stora underlaget från tunnelkartering (2831 m) och från borrhålskartering (7153 m, se Tabell 4.1) har skapat ett statistiskt representativy underlag för medelvärdet av bergmassans kvalitet inom projektet. Den faktorn studeras därför inte explicit i detta arbete vid hanteringen av indata för vidare analys Förväntade förändringar på hur parametrar i RMR- och Q-systemet kan variera mellan förundersökning/prognos och utfall Den använda rutinerna för framtagandet av bedömningsparametrar i systemen antas vara orsaken till en skillnad mellan prognos och utfall då bedömningen mellan stegen borrhålskarteringupprättande av prognos-tunnelkartering inte korrelerar med varandra. Parametrar i vartdera systemet antas kunna variera mellan borrhålskartering och kartering på enskild basis. Nedan beskrivs dem, deras respektive bedömningsprocess och hur de antas kunna förändras de olika bedömningsprocesserna emellan: RMR-systemet Enaxiell hållfasthet av intakt bergmaterial: Testas genom ett indextest enligt ISRM:s riktlinjer vid såväl prognos som tunnelkartering eller ett enaxiellt tryckhållfasthetstest vid prognosarbetet. Parametern bedöms inte påverkas från förundersökning/prognos till tunnelkarteringsarbetet då sprängningen inte borde påverka egenskaperna av det intakta bergmaterialet. 48

67 4.2. HANTERING AV FRÅGESTÄLLNINGARNA RQD: Utförs på uppmätt RQD per meter vid borrkärnekartering/prognosarbetet. Vid tunnelkartering utförs samma bedömning men mer subjektivt av ingenjörsgeologen längs en imaginär borrkärna längs borrpipor i konturen. Bedöms kunna få en lägre bedömning vid tunnelkartering eftersom sprängning kan skapa fler antal sprickor i bergytan. Speciellt då det redan finns många sprickor kan dessa fördjupas och sönderdelas ytterligare under tunneldrivningen. Eventuellt kan därför berg som bedömts med lågt RQD bedömas ännu lägre procentuellt i förhållande till dess prognos. En annan anledning till att bergmassan bedöms annorlunda kan vara att sämre berg får större påverkan än bättre berg i tunnelskala i jämförelse med förundersökningen av borrhål - den s.k. skaleffekten. Sprickavstånd: Bestäms av avståndet mellan samtliga sprickor längs med centrum av kärnan per metersektion vid borrkärnekartering/prognosarbetet. Vid tunnelkartering skattas parametern mellan sprickgrupper av minst två meter med synlig kontur. Antas kunna få lägre värden vid tunnelkarteringen på grund av påverkan från sprängningen samt det faktum att det är svårare att bedöma avstånd mellan sprickor i tunnelskala än på ett borrhål, på grund av ljusförhållanden och den visuella skillnaden. Sprickegenskaper: Bedöms baserat på egenskaper som sprickvidd (avståndet mellan de två bergytorna som bildar sprickplanet), kontinuitet, råhet och eventuella fyllnadsmaterial. Vid borrkärnekartering/prognosarbetet beräknas ett medelvärde per meter. Vid tunnelkartering bedöms ett större område i sektioner. Detta antas få som följd att sämre sprickor får större genomslag vid bedömning av parametern i tunnelskala än vid kartering av borrhål. Det antas att sprickvidden är enklare att identifiera vid tunnelkartering jämfört med borrhålskartering. Detta kan leda till ett lägre värde vid tunnelkarteringen. Vidare kan råheten av en sprickyta betraktad på ett större avstånd över en större yta förefalla mindre rå jämfört med analys av ytråhet i mindre skala vid borrhålskartering. Detta kan resultera i ett lägre angivet värde på råheten vid tunnelkartering. Fyllnadsmaterial antas även vara svårare att identifiera vid borrhålskartering, vilket kan leda till att att parametern antas erhålla ett lägre värde vid tunnelkartering. Grundvattenförhållanden: Bedöms endast kunna förändras lite från prognos till utfall (observera att parametern inte kan jämföras mellan stegen förundersökning av borrhål - tunnelkartering på grund av att den konsekvent får betyget 15 vid borrhålskartering/karaktärisering). Sprickorientering: Bedöms endast kunna förändras lite från prognos till utfall och då på grund av skaleffekten - att sämre berg får större påverkan än bättre berg i tunnelskala i jämförelse med förundersökningen av borrhål (observera att parametern inte kan jämföras 49

68 KAPITEL 4. METOD mellan stegen förundersökning av borrhål - tunnelkartering på grund av att den konsekvent får betyget 15 vid borrhålskartering/karaktärisering). Q-systemet RQD: Följer samma resonemang som hos samma parameter hos RMR: se bedöms kunna få ett lägre värde vid tunnelkartering. Jn - antal sprickgrupper: Parametern är beroende av antalet sprickgrupper hos berget och det kan antas att den ökar (alltså bedöms som sämre, med fler antal sprickgrupper) från prognos till utfall. Det bedöms på grund av att risken för att fler sprickor kan synas vid sprängning än vid borrhålskartering. Jr sprickråhetstal: Parametern är beroende av hur råa sprickorna är. Sprickorna antas kunna se mjukare ut i tunnelskala det vill säga erhålla ett lägre betyg. Vid borrkärnekartering/prognosarbetet beräknas ett medelvärde per meter. Vid tunnelkartering bedöms ett större område i sektioner. Detta antas få som följd att sämre sprickor får större genomslag vid bedömning av parametern i tunnelskala än vid kartering av borrhål. Se ovanstående kommentar för Sprickegenskaper hos RMR. Ja sprickomvandlingtal: Beror på omvandlingsgraden av sprickytorna eller fyllnadsmaterialet. Om fyllnadsmaterialet kan spolas ut i samband med borrning borde det vara lättare att identifiera omvandlningsgrad i tunneln. Vid borrkärnekartering/prognosarbetet beräknas ett medelvärde per meter. Vid tunnelkartering bedöms ett större område i sektioner. Detta antas få som följd att sämre sprickor får större genomslag vid bedömning av parametern i tunnelskala än vid kartering av borrhål. Se ovanstående kommentar för Sprickegenskaper hos RMR. Vidare borde det kunna finnas en tendens till skaleffekt i tunnelskala då sämsta sprickan sätter Q-värdet. Jw sprickvattental: Bedöms endast kunna förändras lite från prognos till utfall (observera att parametern inte kan jämföras mellan stegen förundersökning av borrhål - tunnelkartering på grund av att den konsekvent får betyget 1 vid borrhålskartering/karaktärisering). SRF - spänningsreduktionsfaktorn: Bedöms kunna minska något från prognos till utfall (observera att parametern inte kan jämföras mellan stegen förundersökning av borrhål - tunnelkartering på grund av att den konsekvent får betyget 1 vid borrhålskartering/karaktärisering). Jn korr: Bedöms inte kunna förändras lite från prognos till utfall eftersom geometrier som påverkar faktorn är kända redan vid prognosstadiet (observera att parametern inte kan jämföras mellan stegen förundersökning av borrhål - tunnelkartering på grund av att den inte bedöms vid borrhålskartering/karaktärisering). 50

69 4.3. INDATA 4.3 Indata Arbetet började med att data från de olika skedena av projektering (borrkärnor från förundersökningar och ingenjörsgeologisk prognos) och tunnelkartering samlades in från Norrströms- och Norrmalmstunneln. Antal meter som fanns att tillgå för respektive tunnel och skede av processen redovisas i Tabell 4.1. Parametrar som fanns tillgängliga för stegen redovisas i Figur 3.5 i föregående kapitel. Eftersom borrhålen enbart karaktäriserades innehöll de endast parametrar för basvärdena i RMR- och Q-systemet. Tabell 4.1: Sammanställning av antalet undersökta meter borrhål och tunnelmeter för prognos och tunnelkartering för respektive tunnel. Tunnel Borrhål (m) Prognos (m) Kartering (m) Norrström Norrmalm Information från borrkärnor Karaktäriseringen av borrkärnor baseras på cirka 2131 respektive 682 meter borrhål spritt över mätzoner där de flesta har längden en meter, men i enstaka fall är längden fem meter eller mindre än en meter. Nedanstående data kommer från WSP som utförde projekteringen och undersökningar av geologin innan tunneldrivningen påbörjades [18]. Följande information fanns att tillgå: Längd (m) Sprickfrekvens (per m) RQD Hållfasthet (MPa) GSI parameter RMR bas parametrar: Hållfasthet, RQD, Sprickavstånd, Sprickegenskaper, Grundvatten RMR bas totalt Q bas parametrar: RQD, Jn, Jr, Ja, Jw, SRF Q bas totalt 51

70 KAPITEL 4. METOD Information från prognos: Prognosen, även kallad klassificering eller ingenjörsgeologisk prognos, baserades på 3996 meter projekterad tunnel för Norrströmstunneln och 2735 meter för Norrmalmstunneln, båda dessa utförda av WSP och redovisad på ritningar över de olika delarna i tunneln. Se avsnitt om hur Ingenjörsgeologiska prognoser redovisas för att se hur bearbetade ritningar ser ut. Se även Appendix G för en förteckning över de ritningar som informationen hämtats från. Följande information fanns att tillgå: Tunneldel och placering Längd (m) Bergart Bergtyp K min/typ/max (m/s) GSI min/typ/max RMR-parametrar: Grundvatten, Sprickorientering RMR bas min/typ/max RMR min/typ/max (justerat) Jn korr, Jw, SRF Q bas min/typ/max Q min/typ/max (justerat) Eventuella anmärkningar Information från tunnelkartering/utfall Utfallet är baserat på 4596 respektive 2557 meter tunnelkartering spritt över lika många mätzoner. Materialet kom från NCC respektive Strabag, vilka var utförare av tunneldrivningen och skötte tunnelkarteringen på plats. Följande information fanns att tillgå: Datum då karteringen utfördes Tunneldel och placering 52

71 4.3. INDATA Bergart RMR-parametrar: Hållfasthet, RQD, Sprickavstånd, Sprickegenskaper, Grundvatten, Sprickorientering RMR totalt RMR-intervall RMR-prognos Q-parametrar: RQD, Jn, Jr, Ja, Jw, SRF Q totalt Q-intervall Övriga anmärkningar Bergtäckning Prognostiserad bergförstärkning Avropad bergförstärkning Mängder och typ av förstärkning Prognosavvikelse Till utfallet hör även information om förslag på olika paket för bergförstärkning beroende på avropad bergklass, vilket används för att jämföra hur stora förändringar som skett jämfört med den prognostiserade bergklassen. 53

72 KAPITEL 4. METOD 4.4 Hantering av indata Materialet började bearbetas och de enskilda parametrarna i såväl RMR- som Q-systemet utvärderades i förhållande till varandras värden i borrhål, prognos och tunnelkartering. Syftet var att finna vilken av dessa parametrar som skiljer sig mest och som kan ha störst påverkan på resultatet Normalisering Alla mätzoner normaliserades till meterskala för att kunna vara jämförbara med varandra. Det innebar att alla borrhål som till exempel var uppdelade i femmetersintervall separerades till meterintervall Parametervärden Samtliga parametrar i RMR- och Q-systemet behandlades separat för att kunna vara jämförbara med varandra mellan stegen. Nedan beskrivs vissa parametrar som behandlats speciellt för vardera steg: Borrhål RMR bas -parametrar: Grundvatten: har konsekvent satts till 15 vid summeringen av RMR bas. Q bas -parametrar: Jw: har konsekvent satts till 1. SRF:har konsekvent satts till 1. Prognoser: RMR-parametrar: Angivet RMRtyp har använts som indata för såväl RMR bas som RMR-värde. Q-parametrar: Jw/SRF: medelvärdet av kvoten för varje meter har beräknats istället för kvoten av de enskilda parametrarna. Angivet Qtyp har använts som indata för såväl Q bas som Q-värde. Tunnelkartering RMR bas -parametrar: Grundvatten: har konsekvent satts till 15 vid summeringen av RMR bas. För summeringen av RMR har karterat värde för parametern använts. 54

73 4.4. HANTERING AV INDATA Q-parametrar: Jw: har konsekvent satts till 1 vid summeringen av Q bas. För summeringen av Q har karterat värde för parametern använts. Kommentar: Anledningen till att Grundvatten konsekvent får betyget 15 (RMR bas ) och Jw= 1 (Q bas ) för varje bedömd meter vid borrhålskartering är eftersom steget räknas som karaktärisering, det vill säga att basvärdena ska tas fram utan hänsyn till vatten, sprickorientering eller spänningsförhållande Medel-, min- och maxvärden och standardavvikelser Medelvärden, minimala och maximala värden samt standardavvikelser räknades ut för båda systemens slutvärden och dess parametrar för att kunna ställa dem och de olika skedena mot varandra. Målet var att kvantifiera misstänkta skillnader och att differentiera om det fanns någon särskild parameter som utmärkte sig i form av en stor standardavvikelse eller skillnad processerna emellan. Standardavvikelse, σ, är ett statistiskt mått på hur mycket de olika värdena i en population, i det här fallet en samling av bedömningsparametrar, avviker från medelvärdet. Det vill säga hur tätt packade data är kring medelvärdet. En låg standardavvikelse innebär att de olika värdena är samlade nära medelvärdet. En stor standardavvikelse representeras av värden som är spridda långt från medelvärdet, både i positiv och negativ bemärkelse. N σ 2 = P(x i )(x i µ) 2 (4.1) i= Variationskoefficient För att jämföra standardavvikelserna mellan olika parametrar beräknades även variationskoefficienten, COV, vilken är en normaliserad standardavvikelse som uttrycker hur många procent i genomsnitt observationerna avviker från medelvärdet, x [20]. COV = 100 σ x (4.2) Jämförelse mellan parametervärden De olika parametrarnas värden för de tre stegen: borrhål, prognos och tunnelkartering jämfördes med varandra avseende medelvärden, standardavvikelsen och variansen. Dessa beräknades i syfte att härleda vart i processen som de eventuella skillnaderna uppstod. Steg 1: (Tunnelkartering Borrhål) Medelvärde : Beräknades för tillgängliga parametrar i båda systemen för att kunna ställa skillnaden 55

74 KAPITEL 4. METOD mellan stegen och dess parametrar i direkt förhållande till varandra, då prognosen inte redovisade samtliga indata till parametrarna i systemen. Avsedde bas-parametrarna och bas-värdena för båda systemen. Även differensen mellan standardavvikelse och variationskoefficient beräknades. Steg 2: (Prognos Borrhål) Medelvärde : Beräknades för de parametrar som fanns bedömda i de båda undersökningsfaserna för att kunna bedöma skillnaden och dess parametrar i direkt förhållande till varandra. Avsedde RMR bas och Q bas. Steg 3: (Tunnelkartering Prognos) Medelvärde : Samma syfte som steg 2 - beräknades för de parametrar som fanns bedömda i de båda undersökningsfaserna. Avsedde parametrarna sprickorientering, grundvatten, RMR bas och RMR för RMR-systemet. Avsedde Jw, SRF, Q bas och Q-värdet för Q-systemet RMR-systemet För RMR-systemet beräknades den absoluta differenserna för såväl resulterande RMR bas och RMR som för dess enskilda parametrar Q-systemet För Q-systemet beräknades differensen mellan medelvärdena procentuellt (dock inte för korresponderande standardavvikelse och variationskoefficienten - dessa beräknades genom den absoluta differensen mellan varandra). Detta på grund av systemets logaritmiska skala som gör att absoluta värden inte är direkt jämförbara med varandra. För att finna den procentuella skillnaden mellan tunnelkartering och borrhål: Där: B=Borrhål, P=Prognos, K=Tunnelkartering SkillnadQ Medelvärde K/B = K Medelvärde B Medelvärde B Medelvärde (%) (4.3) För att finna den procentuella skillnaden mellan prognos och borrhål: SkillnadQ Medelvärde P/B = P Medelvärde B Medelvärde B Medelvärde (%) (4.4) För att finna den procentuella skillnaden mellan tunnelkartering och prognos: SkillnadQ Medelvärde K/P = K Medelvärde P Medelvärde P Medelvärde (%) (4.5) 56

75 4.5. UNDERSÖKNING AV HUR PARAMETRAR I RMR- OCH Q-SYSTEMET VARIERADE MELLAN PROGNOS OCH UTFALL Histogram Spridningen av basvärden och slutgiltiga värden för både RMR och Q plottades upp i histogram för att ge en känsla för hur spridningen för respektive bedömningssystemen såg ut. RMR-värdena delades upp i spann om 5-tal för att ge en mer övergripande bild över fördelningen, speciellt med hänsyn till att RMR användes till projekteringen av bergförstärkning i spann (klass C = RMR 30-50, klass B = RMR 50-70, klass A = RMR ) Linjediagram Spridningen av basvärden och justerade värden för både RMR och Q plottades även upp i linjediagram. 4.5 Undersökning av hur parametrar i RMR- och Q-systemet varierade mellan prognos och utfall De tidigare beskrivna förväntade förändringarna på parametrarna, se avsnitt 4.2.1, jämfördes mot samtligt analyserat material avseende medel, min- och maxvärden, standardavvikelse och variationskoefficient. Det gjordes för de tre stegen och deras skillnader på parametervärden för både Norrströms- och Norrmalmstunneln. Resultatet sammanställdes sedan för att ge underlag till att förkasta de antagna förändringarna eller ej. 57

76

77 K A P I T E L 5 RESULTAT Ikommande kapitel redovisas sammanställningar från de tre olika stegen i bedömningsprocessen: förundersökningar i form av borrhålskartering, upprättande av ingenjörsgeologisk prognos och till sist tunnelkartering för båda tunnlarna. Arbetet har utgått från hypotesen att den antagna skillnaden mellan förundersökning, prognos och tunnelkartering kan härledas ur de använda rutinerna för framtagandet av bedömningsparametrar vid karaktärisering och klassificering i RMR och Q-systemet. 5.1 Sammanställning av det undersökta materialet Tabell 5.1 redovisar antalet undersökta meter för borrhålskartering, ingenjörsgeologisk prognos och tunnelkartering för de båda tunnlarna. TABELL 5.1. Översikt över antal meter undersökt material. Tunnel Borrhålskartering (m) Ingenjörsgeologisk prognos (m) Tunnelkartering (m) Norrström Norrmalm

78 KAPITEL 5. RESULTAT 5.2 Resultat från de olika stegen Figur 5.1 och Figur 5.2 nedan beskriver hur RMR bas fördelat sig mellan de olika bedömningsstegen och tunnlarna. FIGUR 5.1. Fördelning av de olika bedömningssystemen uttryck i RMR bas för Norrströmstunneln. FIGUR 5.2. Fördelning av de olika bedömningssystemen uttryck i RMR bas för Norrmalmstunneln. 60

79 5.2. RESULTAT FRÅN DE OLIKA STEGEN Resultaten indikerar att största avvikelserna för båda tunnlarna är i steget mellan prognos och tunnelkartering snarare än mellan borrhål och prognos. Genomgående har berget bedömts lägre för varje steg av processen från förundersökningar av borrhål via upprättandet av ingenjörsgeologisk prognos till tunnelkartering. Vidare finns det en avvikelse vid spannet RMR (Norrström) och (Norrmalm). Detta spann har missas/underskattas vid borrhålskartering och upprättandet av prognos i jämförelse med tunnelkartering. Det motsvarar att bergklass B (gränsen mellan A och B går vid RMR 70) underrepresenteras på prognosen. Motsvarande figurer i RMR-värden finns i Appendix D. I Appendix C finns alla resultat numerisk sammanställda. I Appendix E finns även motsvarande figurer över Q bas och Q-värden. 61

80 KAPITEL 5. RESULTAT 5.3 Skillnader mellan processens steg RMR-systemet Figur 5.3 nedan beskriver hur RMR bas och parametrarna mellan borrhåls- och tunnelkartering skiljer sig åt i värden mellan tunnlarna. Figur 5.4 beskriver skillnaden mellan prognos och tunnelkartering uttryckt i RMR bas, RMR-värden och de parametrar som finns dokumenterade mellan stegen. FIGUR 5.3. Skillnader i medelvärden mellan tunnelkartering-borrhålskartering uttryckt i poängvärden i RMR bas -systemet. 62

81 5.3. SKILLNADER MELLAN PROCESSENS STEG FIGUR 5.4. Skillnader mellan tunnelkartering-prognos uttryckt i poängvärden i RMRsystemet. 63

82 KAPITEL 5. RESULTAT Tabellerna nedan beskriver numeriskt skillnader i medelvärden mellan tunnelkarteringborrhål för uttryckt i poängvärden i RMR-systemet. TABELL 5.2. Skillnader mellan bedömningsprocessens steg för Norrströmstunneln uttryckt i hur poängvärden i RMR-systemet parametrarna minskar mellan stegen. Norrström Kartering Skillnad Skillnad Prognos Kartering -Borrhål Standardavv. Var.Koeff. -Borrhål -Prognos RMR-systemet Hållfasthet 0,21-0,31-2,89 RQD -2,38 0,71 5,88 Sprickavstånd -0,31-0,96-8,15 Sprickegenskaper -2,56-0,20 2,12 Sprickorientering 0,08 Grundvatten 0,65 RMR bas -värde -5,03 0,03 0,72 0,06-5,09 RMR-värde -4,50 TABELL 5.3. Skillnader mellan bedömningsprocessens steg för Norrmalmstunneln uttryckt i hur poängvärden i RMR-systemet parametrarna minskar mellan stegen. Norrmalm Kartering Skillnad Skillnad Prognos Kartering -Borrhål Standardavv. Var.Koeff. -Borrhål -Prognos RMR-systemet Hållfasthet 0,23 0,27-2,10 RQD -3,85 0,23-5,81 Sprickavstånd 3,01-1,53 17,45 Sprickegenskaper - 6,78-1,55-3,99 Sprickorientering -0,99 Grundvatten -2,62 RMR bas -värde -7,53-1,44-0,40-4,49-3,04 RMR-värde -7,95 64

83 5.3. SKILLNADER MELLAN PROCESSENS STEG Av figurer och tabeller kan det observeras att bergets RMR bas -värde i samband med tunnelkarteringen bedömts 5,03 (Norrström) respektive 7,53 (Norrmalm) enheter lägre i jämförelse med kartering av borrhål. De parametrar som avviker mest är RQD och sprickegenskaper i förhållande till sina maximala bedömningsvärden. Parametern sprickavstånd är avvikande i sig då den för Norrströmstunneln bedömts lägre från förundersökning till tunnelkartering, men för Norrmalmstunneln har den bedömts högre vid tunnelkartering. Större avvikelser har påträffats för Norrmalmstunneln än för Norrströmstunneln. För Norrströmstunneln är prognosen bedömd 0,06 enheter bättre än borrhålskarteringen (RMR bas -värde) och tunnelkarteringen är 5 enheter sämre än prognosen. Motsvarande värden för Norrmalmstunneln är att prognosen är 4,5 enheter sämre än borrhålet samt att tunnelkarteringen är 8 enheter sämre än prognosen. Gällande slutgiltigt RMR-värdet är prognosen 4,5 enheter sämre än prognosen för Norrströmstunneln och 8 enheter sämre för Norrmalmstunneln. 65

84 KAPITEL 5. RESULTAT Q-systemet Figur 5.5 nedan beskriver hur Q bas och parametrarna mellan borrhål och tunnelkartering skiljer sig åt i värden mellan tunnlarna. Figur 5.6 beskriver skillnaden mellan prognos och tunnelkartering uttryckt i Q bas, Q-värde och de parametrar som finns dokumenterade mellan stegen. Observera att parametrarna Jn, Ja och SRF är nämnare i formeln för Q och en positivt skillnad för dessa innebär således en försämring i bergkvalitet. FIGUR 5.5. Skillnader mellan tunnelkartering/borrhål uttryckt i procentsats i Q- systemet. 66

85 5.3. SKILLNADER MELLAN PROCESSENS STEG FIGUR 5.6. Skillnader mellan tunnelkartering/prognos uttryckt i procentsats i Q- systemet. 67

86 KAPITEL 5. RESULTAT Tabellerna nedan beskriver numeriskt skillnader i medelvärden mellan tunnelkarteringborrhål för uttryckt i poängvärden i Q-systemet. TABELL 5.4. Skillnader mellan bedömningsprocessens steg för Norrströmstunneln uttryckt i hur många procent Q-systemets parametrar minskar mellan stegen. Observera även att skillnaden i standardavvikelse och variationskoefficient inte uttrycks i procent utan den absoluta skillnaden av dessa värden för Kartering- Borrhål. Se för vidare beskrivning av metod Norrström Borrhål Skillnad Skillnad Borrhål Prognos ->Kartering [%] Standardavv. Var.Koeff. ->Prognosl [%] ->Kartering [%] Q-systemet RQD -13 2,95 5,38 Jn -0,04-2,12 32,02 Jr -18 0,28-6,27 Ja 68-0,15-19,63 RQD/Jn -10-5,92 46,71 Jr/Ja -54 0,68 5,93 Jw 5 SRF -18 Jw/SRF 18 Q bas -värde -42-0,96 44, Q-värde -6 68

87 5.3. SKILLNADER MELLAN PROCESSENS STEG TABELL 5.5. Skillnader mellan bedömningsprocessens steg för Norrmalmstunneln uttryckt i hur många procent Q-systemets parametrar minskar mellan stegen. Norrmalm Borrhål Skillnad Skillnad Borrhål Prognos ->Kartering [%] Standardavv. Var.Koeff. ->Prognosl [%] ->Kartering [%] Q-systemet RQD -22-0,9 3,42 Jn 58 2,69 13,41 Jr -23-0,28-3,87 Ja 74-0,05-29,64 RQD/Jn -47-0,70 13,62 Jr/Ja -67-1,22-19,30 Jw 1 SRF -9 Jw/SRF 5 Q bas -värde ,63-0, Q-värde -70 Av figurer och tabeller kan det observeras att berget vid tunnelkarteringen bedömts 42 (Norrström) respektive 82% lägre i Q bas -systemet. De parametrar som avviker och har minskat mest i förhållande till sina maximala bedömningsvärden är Ja (68%, Norrström) (74%, Norrmalm) och kvoten Jr/Ja (54% respektive 67%). Även kvoten RQD/Jn uppvisar en minskning (10% respektive 47% från borrhål till kartering. Parametern Jn är avvikande i sig då den bedömer bergkvaliten bättre från förundersökning till tunnelkartering för Norrströmstunneln, men graderats ned därmellan för Norrmalmstunneln. 69

88 KAPITEL 5. RESULTAT Utvärdering av tidigare antaganden på förändringar av parametrar i RMR- och Q-systemet I Kapitel 4 - Metod beskrevs förväntade förändringar på hur parametrar i RMR- och Q-systemet antas variera mellan borrhålskartering/ingenjörsgeologisk prognos och tunnelkartering på enskild basis. Nedan beskrivs hur de visade sig förändras efter utvärdering av resultatet. I Avsnitt 5.3 redovisas i Figurer hur parametrarna ökade eller minskade mellan stegen. TABELL 5.6. Resultat av ställda förväntade förändringar av RMR-systemet - skillnader mellan parametrarnas betyg mellan förundersökningar av borrhål till tunnelkartering. Parameter Antagen förändring Verklig förändring RMR-systemet Hållfasthet Ingen förändring Korrekt förväntan - båda tunnlarna något högre betyg vid kartering RQD Lägre betyg kartering. Korrekt - båda tunnlarna lägre betyg vid kartering Sprickavstånd Lägre betyg kartering Norrström lägre Norrmalm högre (vid kartering) Sprickegenskaper Lägre betyg kartering Korrekt - båda tunnlarna betydligt lägre vid kartering Sprickorientering Lägre betyg kartering Norrström knapp skillnad Norrmalm något lägre Grundvatten Ingen förändring Norrström något högre Norrmalm lägre 70

89 5.3. SKILLNADER MELLAN PROCESSENS STEG TABELL 5.7. Resultat av ställda förväntade förändringar av Q-systemet - skillnader mellan parametrarnas bedömning mellan förundersökningar av borrhål till tunnelkartering. Observera att parametrarna Jn, Ja och SRF är nämnare i formeln för Q och en positivt skillnad för dessa innebär således att parametern bedömts sämre. Parameter Antagen förändring Verklig förändring Q-systemet RQD Lägre betyg kartering Korrekt - båda tunnlarna lägre betyg vid kartering Jn Högre betyg kartering Norrström lägre Norrmalm högre (vid kartering) Jr Lägre betyg kartering Korrekt - båda tunnlarna lägre betyg vid kartering Ja Högre betyg kartering Korrekt - båda tunnlarna högre betyg vid kartering SRF Lägre betyg kartering Korrekt - båda tunnlarna lägre betyg vid kartering Jw Ingen förändring mellan stegen Felaktig förväntan - båda tunnlarna något högre betyg vid kartering 71

90

91 K A P I T E L 6 DISKUSSION För att utvärdera skillnaderna mellan prognos och tunnelkartering på Citybanan och delentreprenaderna Norrströms- och Norrmalmstunneln har data från borrhål, ingenjörsgeologisk prognos och tunnelkartering jämförts med varandra. Materialet har utvärderats i syfte att hitta vart skillnader stegen emellan kan uppstå och hur bedömningen av parametrarna kan utföras bättre - i syfte att reducera framtida avvikelser. I det här kapitlet analyseras och diskuteras tidigare utvärderat resultat. Se en sammanfattning på Figur 6.1. En analys av skaleffekten och hur den skulle kunna användas för implementering i framtida bedömningar av bergmassa presenteras också. 6.1 Utvärdering av använda rutiner vid framtagande av bedömningsparametrar i RMR-metoden och Q-systemet Antagandet baserades på att orsaken till en avvikelse mellan projektering och tunnelkartering kan bero på använda rutiner av framtagandet av bedömningsparametrar i RMR-metoden och Q-systemet. De ansågs kunna påverkas av andra faktorer gällande hur arbetet med att framställa en prognos, arbetet med att kartera i tunnel och den humana faktorn, se avsnitt i Kaptiel fyra. Där beskrevs även hur alla parametrar i systemen antogs förändras avseende dess medelvärden för bedömning av borrhål/prognos och utfall/tunnelkartering. RMR-systemet Hållfasthet - antas inte förändras mellan stegen: parametern har bedömts försumbart bättre för båda tunnlarna mellan prognos och tunnelkartering. Kan bero på att det vid 73

92 KAPITEL 6. DISKUSSION framtagandet av prognos inte vågas förlitas på att berget i den aktuella regionen är så hållfast som det sedan bedöms vara när det synas i dagen vid tunnelkartering. RQD - antas få lägre betyg vid tunnelkartering: bedömningen av parametern har systematiskt bedömts sämre för båda tunnlarna i samband med tunnelkartering. Det kan antas härledas till geologernas konservativa bedömning. En anledning kan vara att sämre berg får större påverkan än bättre berg i tunnelskala i jämförelse med förundersökningen av borrhål. Det vill säga att skaleffekten spelar in. Det kan även bero på påverkan från sprängning som påverkar bergytan som ska bedömas på så vis att berget ser mer sprickfyllt ut. Sprickavstånd - antas få lägre betyg vid tunnelkartering: parametern har bedömts bättre (från prognos till tunnelkartering) på Norrmalm, men något sämre på Norrström. Det pekar på att det råder en skillnad på metodiken vid tunnelkartering mellan de olika entreprenaderna snarare än att geologiska avvikelser eller svårigheter med att kalibrera bedömningen stegen emellan ligger bakom. Detta eftersom samma projektör står bakom bedömningen av borrhål. Vid undersökningen av borrhål mäts avståndet för varje spricka längs med kärnan, men vid tunnelkartering skattades avståndet mellan sprickgrupper av minst två meter och med synlig kontur. Detta är en skillnad i anvisad metodik samt att sprickgrupper kan antas ha större genomslag på bedömning av parametern än enskilda sprickor. Sprickegenskaper - antas få lägre betyg vid tunnelkartering: parametern har för båda tunnlarna bedömts lägre vid tunnelkartering än prognosuppförandet. Detta indikerar att det råder en skillnad i systematiken mellan bedömning av borrhål och tunnelkartering samt en potentiell skaleffekt. Skaleffekten kan till exempel bero på att sprickorna ser slätare ut i större skala (i tunnel) då den på en sprickyta betraktad på ett större avstånd över en större yta kan förefalla mindre rå jämfört med analys av ytråhet i mindre skala vid borrhålskartering. För kartering av borrhål beräknas ett medelvärde på sprickornas egenskaper för parametern som används för sektionen - vilken för det mesta är 1 meter lång. Vid tunnelkartering används endast visuell bedömning och ett värde tas fram för en stor andel av tunnelns tvärsnitt. Skillnaden kan även bero på att sämre sprickor inte får tillräckligt genomslag vid bedömningen av borrkärnor. Dessutom är det lättare att bilda sig en uppfattning av sprickegenskaper på plats i en tunnel då större del av berget och dess geologiska variationer över större zoner blir synlig. Vid bedömningen av borrhål finns det risk för att material spolats bort. 74

93 6.1. UTVÄRDERING AV ANVÄNDA RUTINER VID FRAMTAGANDE AV BEDÖMNINGSPARAMETRAR I RMR-METODEN OCH Q-SYSTEMET Sprickorientering - antas få lägre betyg vid kartering: parametern påvisar knappt någon skillnad vid tunnelkartering för någon av tunnlarna (Norrström - 0,08%, Norrmalm 1%) i jämförelse med prognos. Grundvatten - antas inte få någon förändring mellan stegen: parametern påvisar något högre betyg, alltså lägre vattenflöden för Norrström, men lägre för Norrmalm, i jämförelse med prognos. Antas bero på att parametern är mycket komplex att förutse vid förundersökningar. Q-systemet RQD - antas få lägre betyg vid tunnelkartering: se 6.1 för samma resonemang som hos samma parameter för RMR. Jn - antas få högre betyg vid tunnelkartering: parametern påvisar bättre bergmassa vid tunnelkartering i Norrström (lägre betyg), men lägre för Norrmalm (högre betyg), i jämförelse med prognos. Det pekar på att det råder en skillnad på metodiken av tunnelkartering, snarare än att geologiska avvikelser eller svårigheter med att kalibrera bedömningen stegen emellan ligger bakom, eftersom samma projektör står bakom bedömningen av borrhål. Kvoten RQD/Jn: Även kvoten RQD/Jn uppvisar en minskning (10% respektive 47% från borrhål till kartering. Detta antas korrelera med parametern Sprickavstånd för RMR, se ovan. Skillnaden även här antas kunna bero en skillnad i anvisad metodik samt att sprickgrupper kan antas ha större genomslag på bedömning av parametern än enskilda sprickor. Jr - antas få lägre betyg vid tunnelkartering : parametern har konsekvent bedömts med lägre poäng vid tunnelkartering än vid förundersökningar av borrhål, vilket visar att det råder en skillnad i systematiken mellan bedömning av borrhål och tunnelkartering och samtidigt en skaleffekt. Se samma resonemang som för parametern sprickegenskaper hos RMR. Kvoten Jr/Ja : Kvoten Jr/Ja har minskat 54% (Norrström) respektive 67% (Norrmalm). Detta antas korrelera med parametern Sprickegenskaper för RMR, se ovan. Det vill säga att vid borrhålskartering beräknas ett medelvärde för sektioner som är en meter långa. Vid tunnelkartering görs inga beräkningar utan endast en visuell bedömning görs på plats. Även längden av sektionen skiljer sig åt. Det kan, liksom för Sprickegenskaper, vara så att sämre sprickor inte får tillräckligt genomslag vid bedömningen av borrkärnor. Det antas lättare att bilda sig en uppfattning av sprickor på plats i en tunnel då större del av berget och dess geologiska variationer över 75

94 KAPITEL 6. DISKUSSION större zoner blir synlig. Vid bedömningen av borrhål finns det risk för att material spolats bort. Ja - antas få högre betyg vid tunnelkartering: parametern har konsekvent bedömts med högre betyg vid tunnelkartering än vid förundersökningar av borrhål. Samma resonemang som för Jr. En annan anledning kan vara om fyllnadsmaterialet spolas ut i samband med borrning och därför blir det lättare att identifiera dess omvandlningsgrad i tunneln. Se samma resonemang som för parametern sprickegenskaper hos RMR. SRF - antas få lägre betyg vid tunnelkartering: parametern har för båda tunnlarna bedömts lägre (det vill säga med högre betyg) vid tunnelkartering än vid prognosupprättandet. Vid upprättandet av prognos sätts parametern till 2.5 alternativt 5 för områden av låg bergtäckning. Vid prognosupprättandet nämns även vissa bergförhållanden som styrande för parametern, vid tunnelkartering är det istället bergtäckning och spännvidd som styr. I dokumenten med riktlinjer för tunnelkartering står det enbart att betyget 2.5 ska sättas vid låg bergtäckning - användandet av betyget 5 nämns inte. Ändå har betyget 5 använts av de karterande geologerna vid karteringsutförandet för båda tunnlarna. Dessa skillnader mellan dokumenten kan tolkas olika av olika geologer. Jw - antas inte få någon förändring mellan stegen: parametern påvisar något högre betyg, alltså lägre vattenflöden för båda tunnlarna, i jämförelse med prognos. Kan delvis bero på att parametern är komplex att förutse vid förundersökningar. 76

95 6.1. UTVÄRDERING AV ANVÄNDA RUTINER VID FRAMTAGANDE AV BEDÖMNINGSPARAMETRAR I RMR-METODEN OCH Q-SYSTEMET FIGUR 6.1. Beskrivning till vad som kan vara orsaker till avvikelser mellan stegen och då på grund av skillnad i metodiken mellan RMR- och Q-systemet 77

96 KAPITEL 6. DISKUSSION 6.2 Avvikande geologi I kapitlet för Metod beskrevs även avvikande geologi som en möjlig faktor som kan leda till en skillnad mellan prognos och utfall. Detta antagande studerades inte specifikt eftersom ett stort underlag ingår i analysen och dess medelvärde för den aktuella bergmassan kan förväntas vara relativt representativ för området, se Figur 6.2, Det är dock viktigt att vara medveten om att bergets kvalitet aldrig kan säkerställas fullt ut vid framtagandet av en ingenjörsgeologisk prognos och att en del av avvikelserna kan bero på detta. FIGUR 6.2. Beskrivning till vad som kan vara orsaker till avvikelser mellan stegen på grund av avvikande geologi 6.3 Skaleffekten Gällande skillnad i användandet av metodiken mellan processens steg misstänks skaleffekten som en möjlig orsak till skillnad i medelvärden mellan bedömda parametrar. De parametrar som antogs kunna påverkas av denna (vid bedömning vid tunnelkartering) är: RQD (båda systemen), Sprickegenskaper (RMR), Jr och Ja (Q-systemet). För till exempel parametern RQD kan en nedgradering mellan prognos och kartering skyllas på att geologen konservativt bedömer bergets kvalitet något lägre än vad han/hon verkligen tror att det är för att vara på den säkra sidan när en bedömning ska göras vid tunnelkartering. Alternativet är att den sämsta delen av en sektion som bedöms får genomslag på hela sektionen. Båda dessa beteenden kan kallas skaleffekt. För att undersöka den misstänkta effekten utfördes en Monte-Carlo simulering i Matlab på parametern RQD. Ur det normalfördelade resultatet från borrkärnorna från de två tunnlarna skapades en ny fördelning baserad på simulerade minsta-värden ur den ursprungliga datan. Syftet var att se om geologen vid tunnelkartering konservativt valde det sämsta värdet av flera 78

97 6.3. SKALEFFEKTEN över en tunnelsektion på 10 meter - vilket ansågs vara längden av en karterad sektion vid tunnelkartering. Den motsvarar även normalfördelningen döpt Skuggdata på Figur 6.3 och Figur 6.4. Se appendix F för Matlab-kod. FIGUR 6.3. Simulering av skaleffekten för parametern RQD på Norrströmstunneln För parametern RQD resulterade simuleringen i att parametern bedömdes till 17,3 (Norrström) respektive 23 (Norrmalm) enheter sämre med den simulerade skaleffekten /skuggdatan i jämförelse med borrhålen. Alltså är utfallet av skaleffekten snarlik det verkliga resultatet av skillnaden mellan prognos och utfall för Norrmalmstunneln som var 22 i verkligheten och 23 vid simulering. För Norrströmstunneln är skillnaden något större än den verkliga jämförelsen - 17,3 vid simulering i jämförelse med 13 i verkligheten. Det indikerar att teorin om skaleffekten stämmer - att det är möjligt att geologen konservativt låter sämre partier få stor påverkan vid tunnelkartering samt att parametern bedöms ner i tunnelskala för att ge en säkerhetsmarginal. 79

98 FIGUR 6.4. Simulering av skaleffekten för parametern RQD på Norrmalmstunneln

99 K A P I T E L 7 SLUTSATSER OCH FÖRSLAG PÅ FRAMTIDA ARBETE Iföljande kapitel sammanställs och diskuteras de slutsatser som kunnat dras av tidigare utvärderat material tillsammans med andra förslag på framtida arbete kring området. 7.1 Slutsatser Att lägga extra tid och pengar på förundersökningar till ett projekt lönar sig i längden. Det visar såväl jämförelsen av av de två tunnlarna i denna uppsats som tidigare studier [6]. Se exemplet angående projektet Ådalsbanan - där undersökningar visade att tid och kostnad för drivning kan dessa öka med 20 % eller få en prisökning av bergförstärkning på 30 % (vilket motsvarar ca 6000 kr/m tunnel) om förundersökningarna har bristande kvalitet. Det är viktigt att vara medveten om att partier med avvikande geologi existerar men att avvikelsen kan reduceras genom större antal förundersökningar. Färre antal borrhål utfördes på Norrmalmstunneln vilket avspeglas i utfallet både i form av större avvikelser i skillnaden mellan bedömningssystemen och också genom att större andel berg sorterades bort. Ett ökat antal borrhål per tunnelmeter under förundersökningsfasen avspeglas i form av större andel säker geologi till senare skeden av processen. I de fall då en begränsad mängd förundersökningar utförts kan partier av sämre berg tas höjd för vid framtagandet av prognosen. Sprickor och karaktäriseringen av deras egenskaper verkar vara det största problemet, vilket även konstaterats i tidigare studier - se Det betyder att ökat fokus under förundersökningsfasen borde ägnas åt just dessa, snarare än till exempel parametern för enaxiell hållfasthet (i RMR-systemet), vilken endast hade små avvikelser mellan stegen. 81

100 KAPITEL 7. SLUTSATSER OCH FÖRSLAG PÅ FRAMTIDA ARBETE Prognoserna utförs inte med hänsyn till arbetssättet som sker i tunneln. Problemet ligger i att de system som används (RMR och Q) är konstruerade i syfte att bedöma berg vid tunneldrivning - inte för uppförandet av prognos. Detta problem har diskuterats tidigare, se Hela processen är i behov av samspel - för att detaljbedömning av parametrar ska korrelera bättre. Det finns även risk för att olika parametrar kan överlappa varandra och därmed bedömas i dubbel bemärkelse och skruva ner en parameter. Små skillnader i varje parameter leder till större avvikelse i resulterande RMR- eller Q-värde. Det behöver sörjas för att den överskattning som sker vid kartering av borrhål (antaget att det senare steget tunnelkarteringen är facit på bergets kvalitet) finns med i arbetet - de effekter som kommer fram när berget syns i dagen vid tunnelkartering måste tas hänsyn till innan prognosen lämnar förundersökningsstadiet. En potentiell möjlighet är att införa någon form av skalkorrigering, från meterskala vid karaktärisering till tunnelskala vid klassificering. Utförd analys av skaleffekten på RQD indikerar att detta kan vara en framkomlig väg. Om detta var möjligt skulle hela byggprocessen anses som mer säker i framtiden. Å andra sidan är det heller inte möjligt att lita på att karteringsdatan till fullo är facit, eftersom det ligger i kartörens intresse att lägga sig på den säkra sidan och underskatta berget - vilket syns i utvärderingen av skaleffekten. 7.2 Förslag på bedömning av parametrarna i framtiden för minskad avvikelse stegen emellan RMR-systemet Enaxiell hållfasthet av intakt bergmaterial: parametern har inte en stor skillnad mellan borrhålskartering och tunnelkartering och bedöms vara väl kalibrerad för det undersökta fallet av Citybanan. RQD: parametern behöver en bättre beskrivning eller korrelation mellan utförandet av förundersökning och tunnelkartering då den bedömt berget lägre mellan stegen för båda tunnlarna. Ett annat förslag är att någon form av korrigering med hänsyn till skala införs när ett tunnelprojekt går från förundersökning (borrkärna) till prognos. Detta för att beakta att den lokala partier av mer uppsprucket berg i ett tunnelavsnitt i många fall tycks bestämma värdet. Sprickavstånd: en tydligare korrelation av bedömningen av hur parametern ska användas för borrhålskartering och tunnelkartering behövs upprättas. Förslagsvis så att metodiken för tunnelkartering liknar metoden vid borrhålskartering - där ett karaktäristiskt värde för en bestämd sektion sätter betyget snarare än ett avstånd mellan sprickgrupper. 82

101 7.2. FÖRSLAG PÅ BEDÖMNING AV PARAMETRARNA I FRAMTIDEN FÖR MINSKAD AVVIKELSE STEGEN EMELLAN Sprickegenskaper: parametern behöver en bättre beskrivning för hur utförandet ska ske eller en korrelation mellan utförandet av förundersökning och tunnelkartering då den bedömts ned mellan stegen för båda tunnlarna. Samma förslag som gör RQD är även aktuell för denna parameter - att införa en korrigering i steget mellan förundersökning och prognos på grund av skaleffekten. Sprickorientering: parametern har inte en stor skillnad mellan borrhålskartering och tunnelkartering och bedöms vara väl kalibrerad för det undersökta fallet av Citybanan. Grundvatten: parametern har inte en stor skillnad mellan borrhålskartering och tunnelkartering och bedöms vara väl kalibrerad för det undersökta fallet av Citybanan. Q-systemet RQD: Följer samma resonemang som hos samma parameter för RMR. Jn: parametern behöver klarare beskrivningen kring hur den ska bedömas när den används vid tunnelkartering. Jr: parametern behöver en bättre beskrivning eller korrelation mellan utförandet av förundersökning och tunnelkartering då den bedömts ned mellan stegen för båda tunnlarna. Ja: parametern behöver en bättre beskrivning eller korrelation mellan utförandet av förundersökning och tunnelkartering då den bedömts ned mellan stegen för båda tunnlarna. SRF: parametern behöver en bättre beskrivning eller korrelation mellan utförandet av förundersökning och tunnelkartering då den bedömts upp mellan stegen för båda tunnlarna. Jw: parametern har inte en stor skillnad mellan borrhålskartering och tunnelkartering och bedöms vara väl kalibrerad för det undersökta fallet av Citybanan. Kvoterna i Q-systemet RQD/Jn: kvoten behöver vid förundersökning bedömas baserat på de möjliga risker som resultat av förundersökningar kan medföra i tunnelskala. Detta för att få prognosen och tunnelkarteringen att samspela med varandra. Jr/Ja: kvoten behöver vid förundersökning bedömas mer liknande det arbetet som sker vid tunnelkartering. Se resonemang för parametern Sprickegenskaper - sämre sprickor behöver, precis som vid kartering, få genomslag snarare än ett medelvärde för sprickegenskaperna hos borrhålet. 83

102 KAPITEL 7. SLUTSATSER OCH FÖRSLAG PÅ FRAMTIDA ARBETE 7.3 Förslag på framtida arbete Utvärdera beskrivningen av hur parametrarna ska bedömas ytterligare, samt uppdatera beskrivningen för att få de olika stegen mellan prognos och kartering att överensstämma bättre med varandra. Analysera olika karterande geologers arbete vid tunnelkartering och se vilka parametrar som kan få störst påverkan på deras beteende. Till exempel vilken utbildning de har, vilken kontraktform som de entreprenader de tunnlar de karterar har och vilken tillgänglig tid de har vid arbetet. Fortsätta arbetet med att analysera skaleffekten och uppskatta hur stor den är, om säkerhetsfaktorn eller visuella förutsättningar i tunneln påverkar mest, samt utvärdera hur effekten kan reduceras. Utveckla tekniken för undersökning och kartering av kärnborrhål och andra förundersökningsarbeten för säkrare och mer optimerade prognoser i framtiden. 84

103 B I L A G A A APPENDIX A: FÖRUNDERSÖKNINGSMATERIAL 85

104 FIGUR A.1. Exempel på hur ett utfört borrhål dokumenteras

105 FIGUR A.2. Exempel på hur ett utfört borrhål karteras. 87

106 BILAGA A. APPENDIX A: FÖRUNDERSÖKNINGSMATERIAL TABELL A.1. Beskrivning av de olika bergtyperna i projekt Citybanan.[12]. 88

107 FIGUR A.3. ISRM riktlinjer för att uppskatta den enaxiella tryckhållfastheten genom ett indextest[19]. 89

108 BILAGA A. APPENDIX A: FÖRUNDERSÖKNINGSMATERIAL FIGUR A.4. Förklaring av hur parametrar avseende Jn - joint number, ska bedömas[19]. FIGUR A.5. Förklaring av hur parametrar avseende sprickornas öppning ska bedömas[19]. 90

109 FIGUR A.6. Förklaring av hur Jr ska bedömas med avseende på sprickornas råhet [19]. FIGUR A.7. Förklaring av hur parametrar för sprickomvandlingsgrad ska bedömas[19]. 91

110 BILAGA A. APPENDIX A: FÖRUNDERSÖKNINGSMATERIAL FIGUR A.8. Förklaring av hur parametrar för sprickomvandling ska bedömas[19]. 92

111 FIGUR A.9. Beskrivning för hur Jn ska korrigeras i samband med klassificering[19] 93

112

113 B I L A G A B APPENDIX B: INGENJÖRSGEOLOGISK PROGNOS FIGUR B.1. Fördelning av bergtyper för de olika tunnlarna inom entreprenad Norrströmstunneln [19]. 95

114 FIGUR B.2. Fördelning av bergtyper för de olika tunnlarna inom entreprenad Norrmalmstunneln [19].