Förslag till principer för utformning av förstärkningssystem.... Lars Rosengren

Transkript

1 PM T Citybanan i Stockholm Förslag till principer för utformning av förstärkningssystem Lars Rosengren Roberth Colliander, WSP Sverige Roberth Colliander, WSP Sverige Rosengren Bergkonsult AB/WSP, Sverige Lars Hässler, Golder-ELU Peder Thorsager, Ramböll Lars Hässler, Golder-ELU Peder Thorsager, Ramböll Carl-Olof Söder, Sweco Carl-Olof Söder, Sweco Upprättad av Granskad av Godkänd av T _förstärkningsprinciper.doc

2 Innehållsförteckning 1 Inledning Syfte och mål Förslag till principer för utformning av förstärkningssystem Referenser...7 T _förstärkningsprinciper.doc 2 (7)

3 1 Inledning Bergförstärkning inom projekt Citybanan kan i de flesta fall förväntas ske med konventionella förstärkningselement så som ingjutna bultar och sprutbetong. Vid dimensionering av förstärkningen måste hänsyn tas till olika faktorer, t.ex. geologi, bergmassans egenskaper, förstärkningens egenskaper, krav på beständighet och brandskydd, samt drift- och underhållsfaktorer. Förstärkningen kan för olika dimensioneringssituationer utformas på olika sätt och ändå uppfylla sin förstärkningsfunktion. Men, för att rationalitet ska uppnås i byggandet och i den efterkommande driftsfasen måste även produktions- samt drift- och underhållstekniska aspekter vägas in. Föreliggande PM föreslår förstärkningselement med avseende på material och utförande samt grundprinciper för utformning av systemet bult/sprutbetong i samtliga tunnlar ingående i Citybanans tunnelsystem, utom tillfartstunnlar. 2 Syfte och mål Syftet med föreliggande PM är att föreslå hur konventionella förstärkningselement kan väljas och utformas i normalfallet så att grundläggande krav på förstärkningssystemet uppnås och så att rationalitet uppnås i genomförande- och förvaltningsskedet. Målet är att erhålla ett förstärkningssystem som: uppfyller grundläggande krav på material och utförande uppfyller krav på beständighet uppfyller krav på brandskydd minimerar behovet av underhåll minimerar säkerhetsrisken för tågförare och underhållspersonal med avseende på nedfallande sten från tunneltak är produktionsanpassat. Notera att föreliggande PM inte behandlar frågor med avseende på dimensionering av bärande huvudsystem, d.v.s. förstärkningsnivåer (förstärkningsmängder, t.ex. bultavstånd och sprutbetongtjocklekar) för olika dimensioneringssituationer föreslås ej. T _förstärkningsprinciper.doc 3 (7)

4 3 Förslag till principer för utformning av förstärkningssystem 3.1 Förutsättningar Nedanstående förslag till val av förstärkningselement och principer för utformning av systemet bult/sprutbetong är baserat på följande förutsättningar: material och utförande av bultar och sprutbetong ska uppfylla krav enligt BV Tunnel med avseende på bärförmåga, beständighet och brandskydd systematisk injektering utförs runt samtliga utrymmen minimiförstärkning av tak utförs med hänsyn till risk för nedfallande sten och med hänsyn till minimering av underhållsskrotning (se PM T , Minimiförstärkning med hänsyn till drift- och underhåll samt säkerhet ). produktionsanpassning, d.v.s. förstärkningssystemet ska vara enkelt att utföra och innebära att så få beslut som möjligt behöver fattas för att entreprenören ska kunna utföra sitt jobb. Nedanstående förslag till val av förstärkningselement och principer för utformning av systemet bult/sprutbetong avser i första hand normala förstärkningsfall, d.v.s. då berget står för merparten av bärförmågan i det bärande huvudsystemet och då bergförstärkningens funktion är att hjälpa berget att bära sig självt. Ett sådant förstärkningssystem kan förväntas att utgöras av bergbultar i kombination med sprutbetong. Förslagna förstärkningsprinciper kan tillämpas även för andra än normala förstärkningsfall, men bör då modifieras i den utsträckning som det specifika fallet kräver. 3.2 Typförstärkning För typförstärkningar föreslås att: antalet bultklasser för respektive typgeometri (enkelspårstunnel, dubbelspårstunnel, etc) minimeras sprutbetong för typförstärkningar väljs i följande tjocklekar:s. 50, 75, 100 och 150 mm). Om det krävs tjockare sprutbetong än 150 mm utgör detta ett specialfall som utformas från fall till fall. Tjockare sprutbetong än 150 mm kräver även att utsprängd sektion utökas jämfört med typsektionen. en och samma bultlängd används i en och samma sektion (d.v.s. olika bultlängd i tak ock vägg undviks) sprutbetong i tak/anfang dras alltid ned 1 m nedanför anfangsnivå minimiförstärkning utgörs av selektiv bultning (i tak och vägg) samt 50 mm sprutbetong i tak som dras ned till 1 m nedanför anfang. T _förstärkningsprinciper.doc 4 (7)

5 3.3 Bultar och bultingjutning För bultar och bultingjutning ingående i det bärande huvudsystemet föreslås att: bultmaterialet uppfyller krav enligt B500 (d.v.s. f yk =500 MPa och ε gk 5% ) bultdiameter, φ=25 mm bultar ej tillåts att installeras i läckande bulthål bultar utförs helt ingjutna med cementpasta med följande krav: (1) vct 0,32 och (2) centrering av bult med minst 10 mm ingjutningsmaterial mellan bultstål och berg alla bultar, d.v.s. både systematiskt och selektivt installerade bultar, förses med bricka (φ 160 mm), kula och mutter bultbricka installeras alltid utanpå sprutbetongskikt, oavsett om vidhäftningskrav uppnås eller inte endast två bulttyper används med avseende på erforderligt korrosionsskydd: (1) obehandlad ingjuten bult eller (2) duplexbehandlad ingjuten bult bulttillbehör (bricka, kula och mutter) väljs i samma material som själva bulten, d.v.s. obehandlat eller duplexbehandlat duplexbehandlad bult (inklusive bricka kula och mutter) används då yttre miljö klassats som marin eller som kemiskt angrepp obehandlad bult (inklusive bricka, kula och mutter) används då yttre miljö klassats som övrig miljö 3.4 Sprutbetong För sprutbetong ingående i det bärande huvudsystemet föreslås att: lägst hållfasthetsklass C30/37 uppfylls enligt SS-EN karakteristisk tryckhållfasthet, f cck =29,0 MPa) all sprutbetong utförs stålfiberarmerad karakteristisk böjdraghållfasthet, f flcrk 4,0 MPa sprutbetong utförs i exponeringsklass XS3/XF4 då yttre miljö klassats som marin miljö oberoende av utrymme i tunnelanläggningen sprutbetong utförs i exponeringsklass XA1/XF4, XA2/XF4 eller XA/XF4 enligt SS-EN då yttre miljö klassats som kemiskt angrepp oberoende av utrymme i tunnelanläggningen sprutbetong utförs i exponeringsklass XD3/XF4 i utrymmen som klassats som vägmiljö då yttre miljö klassats som övrig miljö T _förstärkningsprinciper.doc 5 (7)

6 sprutbetong utförs i exponeringsklass XC4/XF4 i övriga utrymmen då yttre miljö klassats som övrig miljö. 3.5 Täckskikt på bultar som korrosionsskydd För utstickande bultände (inklusive bricka, kula och mutter) föreslås att: ett täckskikt på 50 mm oarmerad sprutbetong appliceras på obehandlad bult i utrymmen som klassats som vägmiljö ett täckskikt på 30 mm oarmerad sprutbetong appliceras på obehandlad bult i alla utrymmen som inte klassats som vägmiljö inget täckskikt appliceras på duplexbehandlad bult utom i stationsutrymmen där 30 mm oarmerad sprutbetong appliceras (av estetiska skäl) täckskikt av oarmerad sprutbetong ska uppfylla samma exponeringsklass som underliggande sprutbetong täckskikt på bult appliceras lokalt på utstickande bultände inklusive bulttillbehör såvida inte sprutbetongen måste skyddas mot spjälkning i händelse av brand då även ytan mellan bultarna kan tänkas behöva skyddas med oarmerad sprutbetong med inblandning av polypropylenefibrer (se avsnitt 3.6). 3.6 Brandskydd av fiberarmerad sprutbetong För närvarande pågår utredning inom projekt Citybanan angående behovet av brandskydd av fiberarmerade sprutbetongdräner och fiberarmerad sprutbetong ingående i bärande huvudsystem. Utredningen utförs genom brandtester, se PM T _PM01 Sprutbetong/brandtester och test av sprutade tätmembran. Resultatet från dessa tester förväntas vara tillgängliga tidigast sommaren/hösten Två olika sätt att skydda den fiberarmerade sprutbetongen ingående i det bärande huvudsystemet testas: mm skyddsskikt (täckskikt) av oarmerad sprutbetong med inblandning av polpropylenefibrer (1,5 kg/m 3 ) som appliceras utanpå den fiberarmerade sprutbetongen. 2. inblandning av polypropylenefibrer (1,5 kg/m 3 ) i den fiberarmerade sprutbetongen. Om testerna enligt punkt 1 visar tillfredsställande resultat kan täckskiktet ges två funktioner, nämligen att vid sidan av brandskydd även utgöra täckskikt för att korrosionsskydda bultar (se avsnitt 3.5). I detta fall utförs sprutningen med 30 mm oarmerad sprutbetong med inblandning av polypropylenefibrer heltäckande på alla fiberarmerade sprutbetongytor och bultar, utom i utrymmen som klassats som vägmiljö där täckskiktet ökas till 50 mm lokalt på utstickande bultar inklusive tillbehör. T _förstärkningsprinciper.doc 6 (7)

7 Om testerna enligt punkt 1 inte visar tillfredsställande resultat måste en brandskyddslösning enligt punkt 2 tillämpas. I detta fall sprutas 30 mm oarmerad sprutbetong med inblandning av polypropylenefibrer lokalt på de utstickande bultändarna i samtliga utrymmen, utom i de som klassats som vägmiljö där täckskiktet ökas till 50 mm, se avsnitt 3.5. Om båda sätten att brandskydda sprutbetongen visar tillfredsställande resultat väljs en lösning baserad på ekonomiska överväganden. Fram till dess att resultat från testningen föreligger föreslås att brandskydd av sprutbetong enligt punkt 2 förutsätts i den fortsatta projekteringen, vilket innebär att bultar korrosionsskyddas genom lokal applicering av täckskikt av oarmerad sprutbetong innehållande polypropylenefibrer. 4 Referenser Banverket (2002) BV Tunnel, Standard BVS Svensk standard SS EN Betong Del 1: Fordringar, egenskaper, tillverkning och överensstämmelse, SIS Förlag AB, Fastställd: T _PM01 Citybanan i Stockholm Sprutbetong/brandtester och test av sprutade tätmembran, ELU-Golder, T Citybanan i Stockholm Minimiförstärkning med hänsyn till drift- och underhåll samt säkerhet, Ramböll, T _förstärkningsprinciper.doc 7 (7)

8