National Transport Library Research Database

Temperaturpåverkan på dränerad liningkonstruktion och dränering i underbyggnad i tunnel (Temperature impact on drained lining and draining of subballast in tunnels)

Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2017-09-15 -- 2018-12-31 Registration number:
  • Trafikverket 2017/110859
Subject(s): Online resources: Abstract: Vid projektering av trafiktunnlar behöver temperaturförhållanden beaktas. I TRVK Tunnelbyggande finns temperaturdata (köldmängd) angivna som ska användas vid dimensionering av vatten-och frostsäkring (inklädnad), dränering i underbyggnad och bärande huvudsystem. Andra temperaturdata kan tillämpas om utredning visar att dessa är riktigare( Byggherreval). Temperaturdata i TRVK Tunnelbyggande upplevs ofta vara konservativa och inte realistiska för tunnlar. Ett exempel på detta är vad som framkom i samband med projektering av Ringleden i Stockholm [1]. För tunnlar på höghastighetsbanorna är inriktningen att de ska byggas med en kontinuerlig, membranförsedd lining som vatten- och frostsäkring. Detta avskärmar bergets värme från kölden i tunneln. Det behöver därför utvärderas vilken inverkan detta har på temperaturerna i tunneln respektive liningen samt inverkan på temperaturer i underbyggnad och dess dränering. En annan orsak till utredningsbehov är att klimatet ska baseras på vinter med återkomsttid på 100 år istället för brukliga 50 års återkomstid [2]. I pågående utredning av tjäldjup så har uppdaterade temperaturdata från SMHI valts och samma temperaturdata bör användas i denna studie [4]. I projekt Göteborg – Borås har det gjorts beräkningar för liningkonstruktionen [3]. Beräkningarna visar att temperaturlasten är ett av de kritiska lastfallen. I dessa beräkningar har temperaturdata från TRVK Tunnelbyggande använts som lastfall. En utvärdering av verkliga temperaturförhållanden kan troligen leda till en mindre temperaturlast. Liningkonstruktionen är tänkt att ha ett dränerande tätskikt mellan bergförstärkning och inre lining. Det råder en osäkerhet om vatten kan tillåtas frysa vid tätskiktet eller ej. Det föreslås att konsekvenserna av både tillåten frysning eller icke tillåten frysning studeras. Om frysning kan tillåtas vilka laster kan då uppstå på liningen ? Om frysning inte tillåts, hur kan liningen isoleras ? Hur kallt det blir i tunneln beror av flera saker förutom omgivande utomhusklimat. Lufttemperaturer påverkas av tunnelns utformning, värme från berget, trafikering m m och därför behöver beräkningar av lufttemperaturer i tunnel göras. Ingångsdata för beräkningar är temperaturdata från SMHI som nämts ovan. Beräkningar ska göras så generella att förekommande tunnellängder, areor och lutningar täcks in. Beräkningarna bör kunna visa om det är möjligt att ange olika temperaturförhållande i olika delar av tunneln som nära tunnelmynning och på större avstånd från mynning. Resultat i form av temperaturdata, frostfritt djup för dränering och islast(alt isolering) på lininkonstruktion ska användas i projekteringen av höghastighetsbanorna. Detta möjliggör för projektörerna att använda ett enhetligt underlag för sin projektering. Realistiska temperaturdata förväntas bidra till mer kostnadseffektiva tunnelkonstruktioner då dessa inte blir för konservativt dimensionerade. Leveranser kommer att utgöras av underlag till projekteringsförutsättning för dimensionerande temperaturer i tunnel, dimensionerande islast (alt. Isolering) på liningkonstruktionen samt frostfritt djup för dränering i underbyggnad. Projekteringsförutsättningarna ska användas i detaljprojekteringen av tunnlarna på höghastighetsbanorna. Projektet omfattar två delprojekt: Temperatur i tunnlar och Lastförutsättningar för dränerad liningskonstruktion. Delprojekt Temperatur i tunnlar. Hur kallt det blir i tunneln beror av flera saker förutom omgivande utomhusklimat. Lufttemperaturer påverkas av tunnelns utformning, värme från berget, trafikering m m och därför behöver beräkningar av lufttemperaturer i tunnel göras. Ingångsdata för beräkningar är temperaturdata från SMHI som nämnts ovan. Beräkningar ska göras så generella att förekommande tunnellängder, areor och lutningar täcks in. Beräkningarna bör kunna visa om det är möjligt att ange olika temperaturförhållande i olika delar av tunneln som nära tunnelmynning och på större avstånd från mynning. Resultat i form av temperaturdata, frostfritt djup för dränering och islast (alt. isolering) på liningkonstruktion ska användas i projekteringen av höghastighetsbanorna. Detta möjliggör för projektörerna att använda ett enhetligt underlag för sin projektering. Realistiska temperaturdata förväntas bidra till mer kostnadseffektiva tunnelkonstruktioner då dessa inte blir för konservativt dimensionerade. Förstudien i delprojekt Temperatur i tunnlar omfattade * kalibreringsberäkningar mot utförda temperaturmätningar i Åsatunneln och Glödbergstunneln för att verifiera simuleringsprogram; * Analys av möjliga tunnlar på höghastighetsbanorna. För att nå målsättningar med delprojektet behöver föreslagna arbeten i förstudien utföras. Förslagen i förstudien och omfattar: * Beräkning av temperatur i typtunnlar för ca 370 fall; - Beräkningar görs för klimatdata med 100 års återkomsttid; -Känslighetsanalys görs för utvalda indata (klimat, trafikering och lining); * Mätningar i enkelspårstunnel med enkelriktad trafik; - Preliminärt mätobjekt är Hallandsås (under två vintrar). Delprojekt Lastförutsättningar för dränerad liningkonstruktion. Inledande beräkningar har visat på att liningen kan behöva förstärkas med fiber för att klara av förekommande lastfall. Mycket erfarenhet finns från fiberarmerad sprutbetong för bergförstärkning men är mer begränsad för platsgjuten fiberarmerad betong. Inledande verifieringsberäkningar har gjorts av flera utförare med olika beräkningsmetoder och lastantaganden för exempelvis temperaturlast. Detta har gett spridda resultat och ett behov av samsyn på beräkningsmetoder och lastantaganden. Förstudien i delprojekt Lastförutsättningar för dränerad liningkonstruktion omfattar: * Litteraturstudie på fiberarmerad betong; * FEM-beräkningar som inkluderar: - Statiska laster; - Gradient för temperatur; - Lufttryck; - Utmattning av lufttryck, analys enligt standard; - Gradient för luftfuktighet. Förstudien pågår och kommer att avrapporteras i slutet av 2018. 4.2 Leveransobjekt. Båda delprojektens resultat levereras i rapportform vid slutförande. Leverans från delprojekt Lastförutsättningar för dränerad liningkonstruktion sker i december 2018. Leverans från delprojekt Temperatur i tunnlar avseende beräkning av typtunnlar sker i mars 2019. lLeverans från delprojekt Temperatur i tunnlar som avser mätningar i Hallandsåstunnlarna sker sommaren 2021. Avstämningar från mätningar görs regelbundet under mättiden.
Item type: