Grundläggningsmetoder för kontaktledningsfundament

(1)

EXAMENSARBETE

MARIE STENMAN

Grundläggningsmetoder för kontaktledningsfundament

CIVILINGENJÖRSPROGRAMMET Väg- och vattenbyggnadsteknik

Luleå tekniska universitet

Institutionen för Samhällsbyggnad • Avdelningen för Geoteknik

(2)

FÖRORD

Som en del av utbildningen i Väg- och vattenbyggnadsteknik vid Luleå tekniska universitet ingår att fullborda en fördjupning inom valfritt ämne, bestående av 20 högskolepoäng. Denna rapport är resultatet av min fördjupning, utförd på

Avdelningen för geoteknik vid Institutionen för samhällsbyggnad.

Examensarbetet är initierat av Banverket Norra banregionen i Luleå och det är där själva arbetet utförts.

Jag vill härmed tacka min handledare och examinator från Luleå tekniska universitet, Hans Mattsson och min handledare på Banverket, Örjan Johansson, för stöd och engagemang under arbetets gång.

Jag vill tacka de personer som hjälpt mig med material, synpunkter och

korrekturläsning. Vill även passa på att tacka alla berörda på Banverket Norra banregionen i Luleå, för vänligt och trevligt bemötande under examensarbetet.

Luleå maj 2005

Marie Stenman

(3)

SAMMANFATTNING

Inom Banverket Norra banregionen används i dagsläget huvudsakligen traditionell urgrävning med installation av standardfundament för

kontaktledning. I sydligare banregioner har det blivit allt vanligare att använda sig av nya fundamentmetoder. Huvudsyftet med examensarbetet har varit att studera dessa nya fundamentmetoder, vilka grundläggningssätt för

kontaktledningsfundament finns på marknaden idag samt vilka som är godkända av Banverket. Även vilka krav som Banverket ställer på

kontaktledningsfundament och vilka kriterier som gäller för att få en ny teknik godkänd har undersökts. Det krav som Banverket har ställt upp för

kontaktledningsfundament är en tillåten rotation/förskjutning av fundamentet motsvarande en förskjutning med 35 mm av kontaktledningstråden belägen 5.6 meter över fundamentets överkant. I dag finns ingen vedertagen handbok eller föreskrift som beskriver förfarandet med att få nya fundamentmetoder godkända på Banverket. En ansökan om ny metod ska skickas till huvudkontoret, där en arbetsgrupp är tillsatt för att behandla fundamentärenden.

I rapporten behandlas, baserat på litteraturstudie, de godkända

grundläggningsmetoderna. Även ny teknik som förekommit inom Banverket samt metod som använts projektspecifikt har dokumenterats. En jämförelse av

fundamentmetoder och dess ekonomi är genomförd för de två godkända borrade fundamenten. De två godkända typerna av fundament är BVI-3.1 fundament och MoFix-fundament. De installeras näst intill identiskt, det som åtskiljer dem är röret/fundamentet som nedsänks i borrhålet, vilket ger att skillnaden i åtgången av betong är stor. Dessa två fundamentmetoder har jämförts med

standardfundamentet. Faktorer som studerats är installationstiden, betongkvalitén, livslängden och om risk för hastighetsreducering finns.

Likhetsgranskningen visade att borrmetoderna har något kortare installationstid mot grävda fundament. Betongkvalitén och livslängden talar för borrmetoderna samt att ingen risk för hastighetsreducering förekommer.

En studie har genomförts, där fem projekt har studerats och dokumenterats. I studien undersöks vilken metod som valts inom respektive projekt samt skälen till det gjorda valet. I rapporten framgår även respektive projekts projektledares personliga reflektion och erfarenhet. Den genomgående orsaken till vald metod är att sättningar vill undvikas samt att de tågfria tiderna är korta, varför teknik som ger minimalt ingrepp i banvallen och metod som är tidseffektiv prioriteras.

Erfarenheten av nya metoder är positiv, logistiken vid produktion upplevs flyta bra och produktionen erfars enklare på grund av mindre transportproblem när fundamenten tillverkas på plats.

De nya borrmetoderna är lämpliga att använda vid elektrifiering av befintlig järnväg samt vid utbyte av fundament. Metoden föredras när banvall eller

banområde indikerar förorening i jorden. Borrmetoden är optimal vid installation

på stationer, plattformar eller dylik.

(4)

ABSTRACT

Today the Swedish state railways, Banverket in the north Swedish region principally use traditional dig out with installation of standard foundation for outlet cable. In the southern part of Sweden it has been more common to use newer foundation methods. The main purpose of the degree project has been to study a number of these new foundation methods, which foundation methods for outlet cable footings exist on the market today and which has been approved by Banverket. The study also includes the demands and criteria that Banverket use when they look at new methods. The demands for outlet cable footings is a permitted rotation/displacement of the footing corresponding to a displacement of 35 mm of the outlet cable which are located 5.6 meters over the rails upper edge. Today there are no generally accepted instructions or regulations which describe the procedure of getting new foundation methods approved by

Banverket. An application for a new method will be sent to the main office, where a working team has been appointed to handle footing cases.

The degree project is based on literary studies and focus on the approved

foundation methods and the new methods that are occurring within Banverket. It also includes methods which have been used within specific projects at Banverket.

For the two approved drill methods a comparison has been made of what differs between the foundation methods and also a resemblance persual of the economy has been carried out. BVI-3.1 footings and MoFix-footings are the two approved foundation methods. The way they are installed is nearly the same. The design of the pipe/footing which is put down in the drill hole distinguishes them, which results in a large difference in consumption of concrete. These drill methods have been compared with standard foundation. Studied factors are installation time, concrete quality, length of life and if there is a risk that speed reduction of the train traffic occur. The examination shows that the drill methods have somewhat

shorter installation time compared to the dig out footings. The advantage of drill methods is high concrete quality and long length of life and also that no risk for speed reduction occur.

Further, a study has been carried out, where five projects have been studied and documented. The study contains a survey of which methods were used and the reason to why exactly these specific methods were chosen within respective project. The project leader’s personal reflections and experiences of the different methods are also presented in the report. The drill methods were used in the projects. The main reason to why a certain method is considered to be the best is because settlements will be avoided and the installation time will be short which result in short train free times. Consequently this technique gives minimal

disturbance in the embankment and is time efficient. This is why drill methods are

considered to be the best. The result of the new methods is positive, the logistic

and the production moment is satisfying. The new drill methods are suitable to

use when existing railway is electrified, and it is optimal at installations within

train stations. The methods are also to be preferred if pollutions are located in the

underground.

(5)

FÖRORD ... I SAMMANFATTNING ...II ABSTRACT... III

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

1 INLEDNING... 1

1.1 B

AKGRUND

... 1

1.2 S

YFTE

... 1

1.3 M

ETOD

... 1

1.4 A

VGRÄNSNING

... 2

1.5 U

PPDRAGSGIVARE

,

HANDLÄGGARE OCH EXAMINATOR

... 2

2 GODKÄNDA GRUNDLÄGGNINGSMETODER ... 3

2.1 B

ANVERKETS GODKÄNDA FUNDAMENTMETODER

... 3

2.2 S

TANDARDFUNDAMENT

... 3

2.2.1 Metodbeskrivning...3

2.2.2 Nybyggnad/befintlig bana...5

2.2.3 Ekonomi...5

2.3 F

UNDAMENT

BVI-3.1... 6

2.3.2 Ekonomi...14

2.4 M

O

F

IX

-

FUNDAMENT

... 16

2.4.2 Ekonomi...25

3 JÄMFÖRELSE AV FUNDAMENTTYPERNA BVI-3.1 OCH MOFIX... 26

3.1 M

ETOD

... 26

3.2 E

KONOMI

... 27

4 YTTERLIGARE METODER ... 28

4.1 R

ÖRFUNDAMENT

457×10

MM I JORD

... 28

4.1.2 Erfarenhet...31

4.2 P

REFABRICERADE FUNDAMENT I JORD

,

BERG OCH SPRÄNGSTEN

... 31

4.3 R

ÖRFUNDAMENT

406×6.3

MM I JORD

,

BERG OCH SPRÄNGSTEN

... 32

5 SAMMANFATTNING AV FUNDAMENTMETODER... 33

(6)

5.1 F

UNDAMENTMETODER

... 33

5.1.1 Ekonomi...33

5.1.2 Jämförelse av godkända fundament ...34

5.2 G

EOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN

... 36

5.2.1 Geotekniska undersökningar ...36

5.2.2 Borrmetod...36

5.3 U

PPGRADERING AV BEFINTLIGA BANOR

... 37

5.3.1 Positiva indikationer för borrade fundament...37

5.4 S

PECIFIKA PROBLEM

... 38

5.5 M

ILJÖ OCH SÄKERHET

... 38

6 GODKÄNNANDE AV KONTAKTLEDNINGSFUNDAMENT ... 40

6.1 B

RIST PÅ VEDERTAGEN STANDARD

/

FÖRESKRIFT

... 40

6.2 K

RAV OCH FUNKTION

... 41

6.2.1 Horisontell förskjutning...41

6.2.2 Krav...42

6.3 D

IMENSIONERING

... 43

6.4 L

ASTER

... 45

6.4.1 Laster på grundläggningsnivån ...46

6.5 B

ERÄKNING

... 46

6.6 F

ÖR GODKÄNNANDE AV FUNDAMENT

... 47

6.7 B

ELASTNINGSFÖRSÖK FÖR FUNDAMENT

... 47

6.7.1 Laster...47

6.7.2 Belastningsförsökets utförande...48

6.7.3 Krav...50

6.7.4 Förslag till Banverket ...50

6.7.5 Godkännande...50

7 PROJEKT... 51

7.1 Å

RSTAPROJEKTET

... 51

7.1.1 Metod ...51

7.1.2 Ekonomi...51

7.1.3 Provbelastning ...51

7.1.4 Logistiken vid produktion ...51

7.2 H

AMNBANAN I

G

ÖTEBORG

... 52

7.2.1 Metod ...52

7.2.2 Ekonomi...53

7.3 S

TRÄCKAN

N

ÄSSJÖ

– A

LVESTA

... 59

7.3.1 Metod ...59

7.3.2 Ekonomi...59

(7)

7.4 U

PPRUSTNING AV

M

ITTBANAN

... 62

7.4.1 Metod ...62

7.4.2 Ekonomi...62

7.5 B

LEKINGE

K

USTBANA

... 64

7.5.1 Metod ...64

7.5.2 Ekonomi...65

7.5.3 Utförandet ...65

8 ANDRA LÄNDER ... 66

8.1 N

ORGE

... 66

8.2 D

ANMARK

... 67

8.3 F

INLAND

... 68

9 NY TEKNIK ... 69

9.1 T

EKNISK UTVECKLING

... 69

9.2 F

ORTSATT ARBETE

... 69

10 HISTORIK... 71

11 DISKUSSION... 72

12 REFERENSER ... 76

13 BILAGOR ... 80

(8)

1 INLEDNING 1.1 Bakgrund

Examensarbetet har fokuserats på olika grundläggningstekniker av

kontaktledningsfundament på befintlig och trafikerad järnväg. Detta för att Banverket Norra banregionen ligger i ett expansivt skede. Framtidsplaner på en kustnära järnväg som kommer att knyta ihop pärlbandet av städer och tätorter längs norrlandskusten; Norrbotniabana planeras. Det finns ett stort behov av en modern järnvägssträckning längs med Norrlandskusten. Det råder kapacitetsbrist på stambanan, som är långsam, kurvig och backig. Även en upprustning av Kalixbanan samt en ny dragning av Haparandabanan planeras på grund av att handelsutbytet på Nordkalotten växer kraftigt. Barentsregionens industri väntas öka sina produktionsvolymer under de närmaste 10-15 åren. Därför vill Banverket upprusta och delvis bygga ny sträckning av Haparandabanan vilken är i mycket stort behov av upprustning. En elektrifiering av Kalixbanan är i planeringsstadiet, av vilket skäl denna studie kan vara av intresse.

1.2 Syfte

Det övergripande syftet med examensarbetet är att ta fram vilka

grundläggningsmetoder som är godkända av Banverket. Studera de nya

metoderna och utföra en jämförelse av dessa metoder som baseras på teknik och ekonomi. Banverkets ställda krav vid godkännande av nya

grundläggningsmetoder för fundament ska undersökas. En studie av stor betydelse i arbetet, har genomförts på projekt där nya fundamentmetoder har använts. Det är just dessa nya grundläggningsmetoder som är huvudsyftet i arbetet. Genom intervjuer och studie av material ska befintlig kunskap och erfarenhet inom området identifieras och dokumenteras.

1.3 Metod

Kontaktledningsfundament är ett fundament tillverkat av betong, som har varierande utformning och storlek beroende på vilken typ det är. Fundamentets funktion är att bära upp kontaktledningsstolpen med dess tillhörande stag och ledningar.

I arbetet granskas metoder som förekommit inom Banverket. Till största delen har

arbetet genomförts genom personlig kontakt, där material erhållits, som sedan

studerats och utvärderats. Via kontakten med olika projektledare framkom även

deras personliga erfarenheter och reflektioner av nya fundamentmetoder.

(9)

För att få en inblick hur de grundlägger kontaktledningsfundament i andra länder, har några andra länders motsvarigheter till Banverket kontaktats. I arbetet

framkommer vilka grundläggningssätt som används i Norge, Danmark och Finland.

Ett mål är att skapa en lättläst rapport, vars resultat förhoppningvis även kommer till nytta i det arbete med elektrifiering av järnväg som sker på Banverket.

1.4 Avgränsning

Det är framförallt nya fundamentmetoder som är huvudinriktningen i examensarbetet. Av det följer avgränsningen till borrade och tryckta/slagna fundament. Studien har begränsats till själva kontaktledningsfundamentet, stolpe och ledningar har inte granskats närmare i arbetet.

1.5 Uppdragsgivare, handläggare och examinator

Under sommaren och hösten 2002 utförde jag min praktik på Banverket, Investeringssektionen. Nu när jag skulle utföra examensarbete, tog jag kontakt med Örjan Johansson, Projektledare (min handläggare när jag utförde praktik, 2002). Johansson gav förslag om detta arbete, som han utformat, vilket jag såg som mycket intressant.

Uppdragsgivare: Banverket Norra banregionen, Investeringssektionen Handledare: Örjan Johansson, Projektledare

Examinator: Hans Mattsson, Luleå tekniska universitet

(10)

2 GODKÄNDA GRUNDLÄGGNINGSMETODER 2.1 Banverkets godkända fundamentmetoder

För närvarande finns det tre stycken godkända grundläggningsmetoder för kontaktledningsfundament, de är:

Standardfundament

BVI-3.1 fundament

MoFix – fundament.

Vid installation av standardfundament urgrävs en grop i banvallen, där

fundamentet placeras därefter återfylls det med material av rätt kvalité som sedan packas väl. Metoderna BVI-3.1 och MoFix är så kallade borrmetoder, ett hål borras ned i banvallen där sedan röret nedsänks och gjutning av fundamentet kan ske.

Fundamentet gjuts fast mot kringliggande jordmassor.

2.2 Standardfundament

Olika typer av fundament, kan förekomma som kontaktledningsfundament.

Standardfundament, är ett prefabricerat betongfundament med kvadratiskt tvärsnitt (0.65 × 0.65 m

²

) och längden 3 m. Denna enkla variants utformning kan vara olika, exempelvis cirkulärt tvärsnitt, konisk form eller en plint med

förstyvning av övre delen. Vid underlag med låg bärförmåga eller om berg ligger högt i konstruktionen, används en typ av plint med fot eller en plint/påle med tassar. Järnvägens konstruktion visas i figur 1. (BVH-585.31, Typsektioner för banan med hänvisningar till BVH 581.16, 2002)

2.2.1 Metodbeskrivning

Utgrävning och installation utförs enligt ritningar, se bilaga A. Det prefabricerade

fundamentet placeras på plats, varpå igenfyllnad sker, vilket visas i figur 2. För att

erhålla ett bra resultat, är det viktigt att schakta ut enligt anvisning med flacka

schaktslänter och att fylla med rätt material. Det är rätt kvalité på materialet och

att det packas ordentligt som är av stor betydelse för slutresultatet. Vid höga

banker måste material fyllas bakom fundament. Efter utförd packning av

materialet riktar spårriktaren spåret, om det behövs. För grundläggning i jord

gäller Banverkets standardritning 1-517 601, se bilaga A. Erforderlig schaktlutning

för nytt respektive befintligt spår anges i särskild handling. Vid befintligt spår

anges även behov av spont i specifik handling. Fyllning kring fundament utförs

enligt kod CEB.53 i BVH 581.16. Fyllning för bädd under fundament utförs enligt

kod CEB.45 i BVH 581.16. Tätning och avjämning av bergytan utförs enligt kod

CEE.12 i BVH 581.16. Vid grundläggning i berg förankras fundamentet genom att

armering borras och gjuts in i friskt berg enligt Banverkets standardritning 1-511

074-7 och 1-511 074-3, se bilaga A.

(11)

Figur 1. Järnvägstekniska benämningar (BVH 585.31 Typsektioner för banan med hänvisningar till BVH 581.16, 2002)

Figur 2. Elektrifiering av Pitebanan, sättning av standardfundament

(12)

2.2.2 Nybyggnad/befintlig bana

Vid nybyggnad av järnväg, är det lämpligt att använda prefabricerade

betongfundament. Fundamentet läggs på plats före förstärkningslagret, i figur 1 visas järnvägen i genomskärning. För befintligt spår finns även alternativa fundament och installationsmetoder. (BVH-585.31, Typsektioner för banan med hänvisningar till BVH 581.16, 2002)

Standardfundament används även på befintliga banor. På till exempel sträckan Piteå – Svedjan installerades 98 stycken standardfundament av varierande typ under sommaren 2004. Det har inte uppstått några sättningar på denna sträcka och ingen spårriktning har utförts. Vilket visar att standardfundament kan installeras utan att sättningar uppstår. Den aktuella sträckan är dock inte någon höghastighetsbana utan ett industrispår. Schakt i banvallen undviks gärna, för att man är rädd för sättningar och följden av dem. I det stora hela är det sällan det uppstår sättningar vid installation av fundament, men sättningar vill undvikas varpå borrmetoden blivit populär. (Engström, 2005)

2.2.3 Ekonomi

I tabell 1 framställs kostnaderna för ett komplett installerat standardfundament.

För att få ett fullständigt pris, har även kringkostnader som kan uppkomma studerats. Priserna är tagna från verkliga projekt. Priserna skiljer sig något mellan olika projekt, därav ska de ses som överskådliga cirkapriser. Utifrån tabellen fås ett medelvärde på 20 250 kronor/fundament.

Tabell 1. Pris på installation av standardfundament.

Prefabricerade standard fundament

Priser från Mittersta banregionen (kr)

Priser från Norra banregionen (kr)

Installation av fundament 14 000 11 150

Schakt, massor 2 500 3 850

Framtagning kabel 1 000 1 000

Hantering

hastighetsnedsättning 500 500

Tillkommande

spårriktning 1 500 1 500

Justering kontaktledning 1 000 1 000

Totalt 21 500 19 000

(13)

2.3 Fundament BVI-3.1

Typ BVI-3.1 är ett fundament som kan användas till linje-, sug- och stagfundament. Det tillverkas av Banverket Industridivisionen.

2.3.1 Metodbeskrivning

Industridivisionen har ett fundamentsättningståg FST. Tågsetet består av en borrdel och en gjutdel. Borrdelen borrar sig ned i marken, med ett hål av

diametern 455 mm. Därefter förs ett stålrör med diametern 355 mm och med en längd som kan variera mellan 2 - 4 meter ned, varpå det gjuts med

standardbetong. Stålrörets hålbild visas i figur 3, för ritningar se bilaga B.

Fundamenten har en beräknad livslängd på 60 år.

Hinderfrihet

För att säkerställa att borrning kan utföras utan att några hinder förekommer, ska en hinderfrihetsbedömning utföras. Om något föremål hindrar det tänkta

arbetsområdet ska hindret fotograferas och noteras. Se FSTR102 Hinderfrihet i bilaga C.

Utsättning

Fundamentets placering grovmarkeras i centrum med en träkäpp, vars

centrumtolerans får vara ±0.5 m. Träkäppens toppände ska vara belägen minst 1 meter över rälsens överkant och vara tydligt färgmarkerad.

1 m

2 m

3 m

4 m

M a r k n iv å

(14)

Borrning

Fundamentsättningståget kör fram till markerad borrplats där stödben sätts i läge och utsättningen kontrolleras. Därefter arrangeras borrtornet i borrläge och borren lodas in, se figur 4. Borrning sker med krona och rör, kontrollmätning av längd, sidomått och lod utförs under borrningens första meter. De första 10 cm borras utan rotation, för att borret inte skall rotera från det inmätta läget.

Rotationshastigheten är 11 varv per minut och borrets matningskraft får inte överstiga 3.8 ton. Borrfotens marktryck reduceras om det finns risk för kabelbrott.

Vid rätt borrdjup lyfts borrkronan upp och foderröret sänks ned i borröret.

Borrörat dras upp och kontroll av borrdjupet utförs, se bilaga D FSTR Borra ned till rätt djup.

Figur 4. Borret finjusteras mot angiven utsättning (FSTR 200 Inmätning av borret i längd och sida)

Vid installation kapas fundamentröret till önskad längd, vilket sedan nedsänks i foderröret. Vartefter foderröret dras upp. Vid stabil mark och korta hål kan både pilotkronan och ringborrset dras upp samtidigt. Varpå fundamentröret nedsänks.

Installation visas i figur 5 och 6.

Om det efter förbesiktning konstateras att banvallen är av den beskaffenheten att

det går åt längre fundamentrör, beställs dessa direkt från tillverkaren. Borrtekniskt

finns inga hinder att borra ned till 6 meters djup. Problem som kan uppstå är att

återgångslinan är i vägen och måste läggas åt sidan. (Borrning av fundament 2003)

(15)

Figur 5. Friläggning av hålets lodlinje genom att rotera rotationsmotorn i sidled (FSTR

202 Montera fundamentrör)

(16)

Stålröret ska justeras i rätt läge. Höjdmåttet mäts från fundamentets överkant mot närmaste räls överkant. Mät och justera enligt bilaga E FSTR 302 Mät och justera.

Hänsyn tas till vilken typ av fästplatta som ska användas. Tjockleken på fästplattorna varierar, för linjestolpfundament är tjockleken 35 mm och för sugstolpsfundament är tjockleken 50 mm. Fundamentet sänks om höjdmåttet överstiger angivet mått med 80 mm, om höjdmåttet understiger angivet mått med 30 mm ska fundamentet höjas, vilket visas i figur 7 och 8. Röret kontrollmäts i längd och sida, se figur 9.

Figur 7. Om fundamentet måste sänkas ska borrfotens nedåtriktade kraft användas (FSTR 203 mät och grovjustera röret)

Figur 8. Om fundamentet måste höjas ska borrfotens uppåtriktade kraft användas

(FSTR 203 Mät och grovjustera röret)

(17)

Figur 9. Kontroll av höjdmått (FSTR 203 Mät och grovjustera röret)

Jordledare, plaströr och fästplatta monteras på fundamentröret. Jordledarna monteras i plaströret, cirka 1 meter av jordledarna ska vara ovan plaströrets

ovankant, se figur 10. Plaströret med jordledare monteras över fundamentröret, se figur 11. Fundamentplattan läggs sedan på plats, 7 av 8 grundskruvar och brickor skruvas fast, se figur 11 och 12. Antalet grundskruvar samt

monteringsbeskrivelsen varierar beroende på vilken typ av fästplatta som

används.

(18)

Figur 11. Fästplattan monteras (FSTR 301 Montera jordledare, plaströr och fästplatta)

Figur 12. Skruvarna monteras (FSTR 301 Montera jordledare, plaströr och fästplatta)

(19)

Pålning

Om operatören under borrning konstaterar att borrhammaren slutar att slå ska pålning utföras på grund av för dålig bärighet i marken. Till detta används stålplastpåle med ytterdiameter 76 mm och godstjocklek 4 mm som är

typgodkänd enligt Boverket/sitags 2323/89. Pålen har en bärförmåga på 205 kN.

Pålen som används är till att börja med en 4 meter lång påle med pålsko i botten och därefter 2 meters långa pålar som successivt skarvas ihop.

Skarvningsanordningen består av en skarvhylsa av plast som pålen pressas in i.

Innan hopfogning upphettas plasten, vilken sedan krymper och tätar skarven efter avsvalning. Pålning utförs med en hydraulisk hejare som arbetar med 80 bars tryck och slår stålplastpålen ned till fast mark eller tills den uppfyller kriterierna för stoppslagning. Pålen får inte sjunka mer än max 5 mm under tre minuter.

(FSTR300 Pålning, 2005)

Betonginjektering

Betongen blandas på tågsetets gjutdel, en blandning av torrbruk och vatten sker enligt recept och anvisningar. Stolpplatta eller annan detalj som krävs för

injektering monteras. Slang med koppling ansluts till fundament. Lodning av fundamentet och kontroll av höjd genomförs, därpå pumpas betongen, genom fundamentet med högtryck. Betongen ska tryckas upp igen på utsidan av

stålröret, hela det uppborrade hålet ska bli fyllt, se figur 14. Visuell kontroll utförs för att kontrollera att betongen har trängt ända upp till marknivå runt hela

fundamentröret. Åter igen sker en kontroll av lodning och höjd. Återfyllning mot fundament med överblivna massor samt städning runt borrplatsen genomförs.

(Borrning av fundament, 2003)

Om det förekommer vatten i röret, undergjuts det med slang som når ned till botten av fundamentet. Betong injekteras tills vattnet tränger upp till ytan och rätt betongkvalité erhålls inne i och utanpå fundamentet. Slangen ska vara på botten och kan flyttas uppåt under fyllning. Injektering sker till dess ”rätt” betongkvalité trängt upp genom hålet till den sista av de åtta skruvarna. Kontrollera mängden betong och avsluta om betong trängt upp runt om fundamentet. Den sista skruven skruvas fast varpå fortsatt injektering sker och kontroll av att ”rätt” betongkvalité tränger upp runt om fundamentet och fyller upp de håligheter som finns. Uppnås inte önskat resultat, ökas trycket till max 20 bar. Saknas det fortfarande betong mellan fundamentet och borrhålet, fylls betong på från toppen runt hela

fundamentet. En konvex betongbulle sparas över fundamentets kopplingshål, för

att undvika vattenansamlingar och risk för frysskador, se figur 13. Efter slutförd

injektering spolas fundament och omkringliggande mark rent. Efter 24 timmar

kontrolleras fundamenten och efterfyllning med betong utförs om det behövs.

(20)

Figur 13. Konvex betongbulle på fundamentets kopplingshål (FSTR 303 Gjutning)

Figur 14. Betongen skall trycka upp på rörets utsida (FSTR 303 Gjutning)

Enligt betongtillverkaren har betongen efter 1 dygn vid +20 graders temperatur uppnått betongkvalitén K25 och efter 5 dygn K50, efter 21-28 dygn har betongen uppnått K60-K70. K30 är nedre gräns för klass 1 betong, denna kvalité har

uppnåtts efter 2 dygn. Vid uppnådda K30 kan fundamentet belastas med

kontaktledningsstolpe samt utliggare och tråd utan att det medför någon negativ

effekt på betongen. (Borrning av fundament, 2003)

(21)

Fundament installerade vid olika grundförhållanden A B C

Figur 15. Fundament för kontaktledningsstolpar (Banverket 2005a)

A. I grundförhållanden där ballast och förstärkning vilar på lerjord, pålar Industridivisionen med en korrosionsskyddad stålpåle ända ner till fast mark. (Banverket 2005a)

B. I normala jordlagerförhållanden där betonginjektion uppnår nödvändig stabilitet både horisontellt och vertikalt utan förlängningsrör. (Banverket 2005a)

C. Fundament som nedborras och injekteras i berg. (Banverket 2005a) 2.3.2 Ekonomi

Priset på installation av komplett BVI-3.1 fundament varierar ganska mycket.

Faktorer som styr är bland annat hur långa tågfria tider som kan förhandlas fram

på aktuell sträcka samt hur grundförhållandena ser ut och hur många fundament

som ska installeras. I tabell 2 och 3 ges exempel på beräknade projekts prissättning

per fundament.

(22)

Tabell 2. För Blekinge kustbana har följande pris för installation av ett fundament tagits fram. Kostnad för lokalisering av kabel och utsättning tillkommer. (Hegmegi, 2005)

Grundförhållande Kr/fundament

Normal 15 700

Berg 22 600

Sprängsten 22 600

Tabell 3. Det kan förekomma en prissättning där priset är beroende av hur långt ned man borrar för installation av fundament. Vilket genomfördes vid ett projekt i Kiruna där även den tågfria tiden var kort. Prissättning enligt följande:

(Hegmegi, 2005)

Grundförhållande Kronor

Normal 16 567 kr/fundament

Berg Tillägg på 12 098 kr/meter

Sprängsten Tillägg på 8 560 kr/meter

Skillnaden att borra i berg eller sprängsten är relativt liten. Det som skiljer är att

det kan vara extra svårt att dra upp foderröret vid borrning i sprängsten, då

blocken lättare glider och därmed riskerar att kilas fast. I figur 16 visas ett

komplett installerat BVI-3.1 fundament.

(23)

Figur 16. BVI-3.1 fundament på sträckan Kiruna – Riksgränsen (Noppa, 2005)

2.4 MoFix-fundament

MoFix-fundament är ett prefabricerat betongfundament, som Steinar Mo, Track &

Roads As, Norge har framtagit. Fundamenten tillverkas på fabrik, det är

Strängbetong i Sverige som har licens för att leverera MoFix-fundament i Sverige. I Norge är det Strängbetongs dotterbolag Spenncom som levererar till den Norska marknaden.

Fundament för kontaktledningsstolpar har en diameter på 355 mm och en standardlängd på 4 meter. Längden kan varieras beroende på rådande

markförhållanden. Vid lös undergrund ökas fundamentlängden och vid trånga

bergskärningar reduceras längden. Vid berg borras det minst 0.9 meter ned i

berget, för att föreskriven inspänning efter gjutning ska uppnås. Om det råder

mycket dåliga grundförhållanden, görs en bedömning huruvida ett extra

fundament bör installeras eller om en annan typ av fundament med större

diameter ska användas.

(24)

MoFix-fundament är starka och har en livslängd på 70 – 100 år. Fundamenten är tillverkade med en rikligt armerad betong. Betongröret innehåller ett injektionsrör av PVC med en ytterdiameter på 63 mm och en godstjocklek på 3 mm,

injektionsröret är genomgående från topp till fot, med skruvkork upptill på fundamentet. Ett tvärrör som är genomgående är monterat 3730 mm från

ovankant och 260 mm från nederkant, på ett standardfundament. Betongröret är armerat med armeringsspiral, kamstål/rundstång med diametern 8 mm. Intill varje fundamentbult placeras tilläggsarmering. Dessa monteras i höjd med armeringsspiralen i den övre ändan och avslutas 350 mm ovanför botten. För optimal jordning punktsvetsas armeringsspiralen till varje huvudarmering och tilläggsarmering. Betongkvalitén är C55 och max kornstorlek är 16 mm.

Fundamentet är certifierat efter ISO 9001. För ritning se bilaga F.

Varje fundament är identifierbart, det är präglat med stämpel, siffror och

bokstäver på två sidor i toppen, se figur 17. Vilket gör att vartenda fundament är unikt, det markeras med tillverkande fabrik, formnummer, längd och datum.

Figur 17. Prefabricerade MoFix-fundament (MoFix-fundamentering av betongfundamenter

(skriften är på norska))

(25)

Den entreprenör som monterar MoFix-fundament är ansvarig för

mottagarkontroll, lagring, montering och överlämning av slutdokumentation.

Dokumentationen kan exempelvis innehålla följande upplysningar:

leverantör av fundamentet

fundamentets längd

produktionsdatum för fundamentet

kvalité på betong och tillsatt material

produktionsdatum på fundamentbultarna

certifiering av fundamentbultar och fiktionssvets mellan bult och armering

produktblad för bultar (galvanisering och kromatisering)

produktblad för armering (svartstål)

produktblad för betong och den mängd som åtgått till varje fundament.

(Monteringsbeskrivelse av MoFix-fundament till KL-anlegg, 2003 (skrift på norska)) I Norge har det monterats 5200 stycken MoFix-fundament sedan 1996.

Fundamenten används som grund till kontaktledningsstolpar och bullerskydd längs järnvägen. Det är Baneservice i Norge som för närvarande har erforderlig utrustning för att installera fundamenten.

2.4.1 Metodbeskrivning Innan montering

Innan monteringen påbörjas är det viktigt med en uppmärkt, exakt placering av borrhålet. Kontroll av banvallen utförs, för att inspektera att den är fri från kablar, rör och andra konstruktioner. Vid planläggningen bör hänsyn tas till närboende, för att buller och vibrationer från maskinerna kan upplevas störande. Vid stor olägenhet ska berörda fastigheters boende erbjudas hotellövernattning.

Montering

Normalt krävs det rälsgående utrustning vid installation av MoFix-fundament, för

att frakta utrustning och material som betong och fundament. Vid montering

krävs borrutrustning som klarar att borra hål med minimum 455 mm diameter och

ett djup på minst 4000 mm. Borrarmens räckvidd bör vara minst 6 meter från

spårmitt och borren ska klara att borra ut alla typer av massor samt säkra det

utborrade hålet för säker installation av fundament. En lyftutrustning som klarar

minimum 2500 kg behövs till att lyfta och flytta fundament och betong. Ett

(26)

en injektionsutrustning för att pumpa betongen i fundamentets injektionsrör erfordras för korrekt installation.

Fundamenten ska hanteras varsamt för att inte skadas på lagerplatsen. Vid utplacering, placeras fundamenten ut vid utsatt markering, fundamenten får inte släppas, risk att de skadas mot sten eller liknande föreligger. Fundamenten är tillverkade av hårt armerad betong, de tål därför att lyftas med stroppar eller med försiktig användning av gripklo.

MoFix-fundament monteras i ett förborrat hål, vars diameter inte ska understiga 455 mm. Det är viktigt att borrhålet är lodrätt samt att fundament som ska placeras i hålet, lodas in vertikalt och centriskt. Vid montering används ett

speciellt lyftrör som säkrar att fundamentet blir placerat riktigt i hålet. Längden på fundamentet har bestämts i förväg. Utborrningen av ett hål med en längd av 4 meter och en diameter på ca 400 mm tar ca 30 minuter att utföra, se figur 18.

Grundförhållandena avgör hur lätt eller svårt det är att borra samt hur lång tid det tar att göra hålet färdigt. Det är viktigt att massorna från det utborrade hålet

samlas upp.

Efter att hålet borrats till önskat djup, monteras MoFix-fundament, genom att borrkronan tas ut från foderröret. Fundamentet lyfts upptill med hjälp av ett specialverktyg som säkrar centriskt lyft och samtidigt placerar fundamentet längs med lodlinjen i borrhålet. När fundamentet är på plats och grovjusterats, trycks foderröret upp, se figur 19.

Fundamentet säkras med kilar placerade mellan fundament och jordmassor. Det är viktigt att röret står i rätt position. Det är förhållandevis enkelt att finjustera fundamentet före gjutning, efteråt har man ett problem om det inte står rätt. När fundamentet justerats in i det förborrade hålet, ska det gjutas med pumpbetong genom injekteringsröret och fylla hålrummet mellan fundament och

omkringliggande jord.

(27)

Figur 18. Utborrning av hål för MoFix-fundament (MoFix-fundamentering montering)

Det ska vara en luftventil på betongslangen som skruvas fast på injektionsröret.

Ventilen förhindrar att luften kan komprimeras i fundamentet, som i sin tur kan lyfta fundamentet ur sitt läge. Vid injektering, stängs ventilen när betong pressas ut genom luftventilen, se figur 20. I genomsnitt går det åt 500 kg betong per 4 meter fundament och gjutningen tar cirka 10 minuter. Vid injektering är det viktigt att avsluta i tid, för att minimera spillet av betong runt fundamenten. Vid avslutad injektering skruvas locket på injektionsröret. Locket hindrar sjunkning av betongen invändigt i MoFix-fundamentet och skapar vakuum.

Efter borrning och utplacering av fundament, bör injekteringen ske så snart som möjligt. Detta för att minimera risken för att jord rasar ned i hålet eller att massor trycks upp i injekteringsröret. Den injekterade betongen har till uppgift att ersätta den utborrade jordmassan och få fäste i massorna omkring fundamentet.

Betongen stabiliserar fundamenten och motverkar rotation och sättningar.

En betong hållfasthet på minimum C55 rekommenderas vid installation av MoFix- fundament. Vid aggressiva grundförhållanden, då grunden äter/löser upp

betongen bör betongmassan tillföras speciella tillsättningsmedel för att betongen

ska bli resistent (exempelvis sulfatresistent tillsättningsmedel). Att grunden

äter/löser upp betongen kan förkomma vid kusten i saltvatten, vid förekomst av

bergarten alunskiffer och vid förorenad grund i industriområden.

(28)

Figur 19. Efter att fundamentet är placerat på insidan av foderröret, trycks foderröret upp och fundamentet säkras centriskt med hjälp av kilar (MoFix-

fundamentering montering)

(29)

Figur 20. Gjutning av fundament (Baneservice AS)

Vid vanlig fast grund och installation av ett 4 meters fundament, kommer betong upp på utsidan av fundamentet efter cirka 200 kg pumpbetong. Vid undergrund bestående av mycket stor stenfyllning kommer aldrig betongen mer än halvvägs upp på fundamentet. Pumpbetongen flyter då ut i stenfyllningen, pumpningen bör stoppas efter att 500 kg betong injekterats. Fundamentet får stå halvfyllt och efter att betongen härdat, pumpas betong ned i hålrummet mellan fundament och jordmassorna från ovansidan, samtidigt vibreras det med en stavvibrator.

Under normala förhållanden tar det i snitt cirka 1 timme att installera ett MoFix- fundament. Färdigställda fundament till olika anordningar kan ses i figur 21, 22, 23, 24 och i figur 25. Fundamenten används huvudsakligen till

kontaktledningsstolpar, stagförankring och bullerskärmar. Men MoFix-fundament är även använda till brofundament. Efterarbetet blir att forsla bort uppborrade massor där det krävs. Längs med spåret kan utrustning tillsättas vid borren så att uppborrade massor samlas på tågvagnen. Dessa massor hanteras sedan enligt avtal med byggherren. (Monteringsbeskrivelse av MoFix-fundament till

kontaktledningsanläggning, 2003 och Spenncon 2005g)

(30)

Figur 21. MoFix-fundament (Baneservice AS)

Figur 22. Fundamentets jordningsanordning (Baneservice AS)

(31)

Figur 23. Stagförankring (Baneservice AS)

Figur 24. MoFix-fundament ( Spenncon 2005g)

(32)

Figur 25. MoFix-fundament avsedda för montering av bullerskydd (MoFix- fundamentering av betongfundamenter)

2.4.2 Ekonomi

Priset på MoFix-fundamenten är beroende av bland annat tillgängligheten av spåret. Vid en tågfri tid på 5-6 timmar är priset mellan 16 000-24 000 kronor per fundament, se tabell 4. Priserna varierar på olika projekt, beroende av rådande förhållanden som antal fundament, grundförhållanden och den tågfria tiden.

Tabell 4. Pris på MoFix-fundament, kostnaden är baserad på 8 timmars skift med minst 5 skift per vecka. (Larsgaard, 2005)

Kronor/fundament Antal installerade fundament/dag

17 800 8

19 300 7

21 200 6

23 900 5

Alla kontaktledningsfundament har lika skruvfästen, med följden att alla typer av

stolpar kan monteras direkt på MoFix-fundamentet, utan dyr mellanplatta. I

Norge har Jernbaneverket sparat in ca 10 000 000 kronor vid installation av 5000

fundament, då de inte använder någon mellanplatta. (Steinar Mo, 2005)

(33)

3 JÄMFÖRELSE AV FUNDAMENTTYPERNA BVI-3.1 OCH MOFIX

3.1 Metod

De två typerna kännetecknas av en något olika utformning av fundamentet, oavsett av att de installeras på nästintill identiskt tillvägagångssätt. BVI-3.1 utnyttjar ett stålrör med diametern 355 mm, se ritning i bilaga B. MoFix- fundament består av ett prefabricerat betongrör, se ritning i bilaga F. Den utrustning som används vid installation är nästan identisk, det krävs en

borrutrustning som kan borra hål med diametern 455 mm och längden 4 meter samt en gjutdel som injekterar betongen under tryck. För installation av MoFix- fundament krävs även en lyftutrustning som klarar 2 500 kg, samt vid injektering av fundament ska det vara en luftventil monterad på betongslangen, som skruvas fast på injektionsröret. Detta anordnas för att undvika att luften i fundamentet komprimeras och lyfter fundamentet ur läge. Efter slutförd injektering skruvas locket på, för att förhindra sjunkning av betongen. BVI-3.1 fundament kontrolleras visuellt efter 24 timmar, har betong sjunkit undan, efterfylls det med mer betong.

Betongåtgången är 200 kg för MoFix-fundament i vanlig fast grund vid installation av ett 4 meters fundament. Vid mycket omfattande stenfyllning, kommer aldrig betongen mer än halvvägs upp på fundamentet, pumpbetongen flyter då ut i stenfyllningen, pumpningen bör stoppas vid en åtgång av 500 kg betong. Förbrukningen av betong är 1 300 kg för ett BVI-3.1 fundament, under normala förhållanden. Vid injektering i sprängsten och berg med sprickor kan det gå upp till 2 000 kg betong för ett BVI-3.1 fundament. Den stora skillnaden i åtgång av betong beror av rörets utformning, betongrör/stålrör. Livslängden är beräknad till 60 år för BVI-3.1 och 70-100 år för MoFix-fundament.

En jämförelse ger vidare att MoFix-fundament ger ett välarbetat intryck samt att BVI-3.1 fundament förefaller vara av en något enklare teknik. Betongåtgången är större vid montering av BVI-3.1 fundament. Det kan förklaras av att i denna metod nedsänks ett stålrör med diametern 355 mm som ska fyllas och betongröret med diametern 355 mm har ett hålrum på 63 mm. Vidare observeras att

livslängden är något längre för MoFix-fundament än BVI-3.1 fundament.

(34)

3.2 Ekonomi

Att jämföra priser, är komplext och svårt. När man studerar installation av fundament är det flera faktorer som påverkar priset. Några av faktorerna är:

tågfria tidens totala längd

transporten mellan uppställning till arbetsplatsen

befintlig kontaktledning

återledarens höjd (fundamentet befinner sig på samma avstånd från spårmitt, vilket leder till varsam hantering av borrtornet)

närheten till befintlig stolpe eller annat hinder

avståndet mellan fundamenten, serie eller strövis

antalet fundament.

För att utföra en relevant jämförelse, har Hegmegi (2005) hjälp till med att ta fram standardiserade priser på BVI-3.1 fundament och Larsgaard (2005) har förmedlat priser på MoFix-fundament, se tabell 5.

Tabell 5. Jämförelse av ekonomin, kostnaderna för kompletta fundament inklusive etablering och utsättning.

Grundförhållande BVI-3.1 (

kr/fundament)

MoFix (

kr/fundament)

Morän/sand 15 700 17 800

2 meter berg 37 600 28 300

Jämförelsen visar att BVI-3.1 fundament är något billigare än MoFix-fundament, vid installation i normala grundförhållanden. När fundamenten ska installeras i 2 meter berg är MoFix-fundament billigare. Prisuppgifterna jag erhållit från

Baneservice på installation av MoFix-fundament baserar sig på 8 timmars arbetsdag med minst 5 skift i veckan. Priset 17 800 grundar sig på att 8 stycken fundament installeras per skift. Priset 28 300 är taget från ett anbud. Vid

installation av färre fundament ökar priset. Tågfria tider och andra

projektspecifika förutsättningar påverkar också prisbilden. Vid installation i berg,

sprängsten och rustbäddar ökar fundamentpriserna.

(35)

4 YTTERLIGARE METODER 4.1 Rörfundament 457×10 mm i jord

Rörfundament 457×10 mm i jord är en metod som framtagits av BCA entreprenad AB. Fundament; ett stålrör med tät botten trycks/slås ned i jorden, så kallade slagna fundament. Stålröret utgör själva formen, vilket visas i figur 26 och 27. Vid dimensionering av fundamentet får inte stålröret som nedsänks i jorden

medräknas. Detta på grund av att stålröret endast utgör som form. Metoden har använts på Hamnbanan i Göteborg, där grunden består av en flytbenägen lera.

Ritning för fundament till kontaktledningsstolpe visas i bilaga G.

Figur 26. Armeringskorg och rörfundament (Odenstedt Lindhe, 2005)

Figur 27. Rörfundament med jordsko och armeringskorg (Odenstedt Lindhe, 2005)

(36)

4.1.1 Metodbeskrivning

Efter att de geotekniska undersökningarna färdigställts och BCA tagit del av dessa samt lasterna, dimensionerar BCA: s konstruktör längderna på rörfundamenten.

Utsättning av fundamenten utförs med totalstation. Kablar lokaliseras och

markeras. Om det finns kabel i rörfundamentets läge, ska dom friläggas alternativt flyttas.

Rörfundament med jordsko, armeringskorgar och fotplattor tillverkas på verkstad efter konstruktörens dimensionering. Därefter levereras fundamenten till

arbetsplatsen, i figur 26 och 27 visas rörfundament och armeringskorgar. En spårgående grävmaskin, som är utrustad med vibrationshammare eller

slaghammare driver ned rörfundament i banvallen till erforderligt djup. I figur 28 visas neddrivning av fundament. När rörfundamentet är på plats, monteras armeringskorg och fotplatta på röret. Armeringskorg och bultgrupp nedsänks i ståltuben, och fixeras i rätt läge med fotplattan. Gjutning av röret sker med betong K60 med 16 mm sten. Betongen tillverkas på betongfabrik för att uppnå rätt

kvalité och levereras med roterbil till arbetsplatsen där betongen tappas upp i en betongbask. En spårgående grävmaskin kör ut med betongbasken till

rörfundamenten, där betongen vibreras ned i fundamenten, se figur 29. Ståltuben fylls upp till överkant fotplatta med betong. Efter ett dygn kontrolleras

fyllnadsgraden.

Figur 28. Neddrivning av rörfundament (Odenstedt Lindhe, 2005)

(37)

Figur 29. Gjutning av röret (Odenstedt Lindhe, 2005)

Figur 30. Installerat rörfundament (Odenstedt Lindhe, 2005)

(38)

Fotplattan efterspänns efter 5 dygn med 600 Nm och bultarna monteras i fotplattan för kontaktledningsstolpe. Inmätning av fundament sker med totalstation. Jordtråd pinnlöds fast i fundamentet och ansluts till stolpens jord.

Efter utförd installation sker återställning och städning runt fundamentet. I figur 30 visas ett installerat rörfundament. (Metodbeskrivning: Rörfundament 457×10 mm i jord, 2003)

4.1.2 Erfarenhet

Det kan vara svårt att styra nedslagningen av röret, vilket ställer stora krav på utförarens noggrannhet för att givna toleranser ska kunna uppnås. (Odenstedt Lindhe, 2005)

4.2 Prefabricerade fundament i jord, berg och sprängsten

BCA har utvecklat ett prefabricerat fundament i betong. Arbetsförhållandena är optimala när det tillverkas på fabrik, vilket medför att fundamentkvalitén blir hög.

Det är även mer ekonomiskt att prefabricera fundament. BCA: s tanke med detta är att man ska inneha ett standardfundament, som kan anpassas till erforderliga längder för olika projekt. (BCA entreprenad AB, Anbud på Blekinge Kustbana, borrade kontaktledningsfundament, D-nr. 03-1181/IN70, 2004)

4.2.1 Metodbeskrivning

När BCA tagit del av de geotekniska undersökningarna och lasterna,

dimensionerar deras konstruktörer längderna och armering på de prefabricerade fundamenten. Fundamenten tillverkas på betongfabriken, Starkas fabrik i

Kristianstad, där det utförs erforderliga kontroller vid tillverkningen.

Utsättning av fundament sker med totalstation. Kablar i banvallen markeras och kablar som ligger i fundamentets läge flyttas innan borrning. Hålet borras med hjälp av en spårgående grävmaskin som är utrustad med en sänkhammarborr.

Prefabricerade fundament installeras i det borrade hålet och fixeras i sitt rätta läge.

Därefter sker gjutning med betong runt om fundamentet. Betongen tillverkas på betongfabrik och levereras till arbetsplatsen med roterbil, där den tappas upp i en betongskopa. En spårgående grävmaskin kör ut med betongskopan till

fundamentet, där betong fylls runt om fundamentet i hålrummet efter borrningen.

Fotplattan efterspänns med 600 Nm och bultar monteras i fotplattan för kontaktledningsstolpe. Sedan återstår återställning och städning runt fundamentet. Fundamentet inmäts med en totalstation. (Metodbeskrivning:

Prefabfundament i jord, berg och sprängsten, 2004) 4.2.2 Erfarenhet

Fundamenten borras vid alla tillfällen. Borren gör det lättare att styra

fundamenten till sitt rätta läge. Detta ger en större noggrannhet som följd, jämfört

med slagna fundament.

(39)

4.3 Rörfundament 406×6.3 mm i jord, berg och sprängsten

4.3.1 Metodbeskrivning

Installationen sker praktiskt taget som i avsnitt 4.1.1 Rörfundament 457×10 mm i

jord. Det som skiljer är att detta fundament borras ned med en spårgående

grävmaskin utrustad med sänkborrhammare. När fundamentet är på plats

monteras armeringskorg och fotplatta. Varpå gjutning utföres med betong från

betongfabrik. (Metodbeskrivning: Rörfundament 406×6.3 mm i jord, berg och sprängsten,

2004)

(40)

5 SAMMANFATTNING AV FUNDAMENTMETODER 5.1 Fundamentmetoder

Nya fundamentmetoder som i dagsläget förekommer på Banverket är relativt snarlika varandra. Vid installation av flertalet av metoderna, använder man sig av ett uppborrat hål, där sedan röret nedsänks och gjutning kan utföras. Detta rör eller påle/fundament som nedsänks i hålet är av varierande material och utformning. Vid gjutning av fundamenten varierar injekteringstekniken något samt injekteringsutrustningen. Utmärkande för metod, Rörfundament 457×10 mm i jord är att den endast kan användas vid lösa grundförhållanden.

Generellt har de alternativa pålarna/fundamenten mindre tvärsnittsyta än Banverkets standardfundament men i gengäld är de längre (3-6 meter). En teoretisk beräkning ger att en smal lång påle deformeras betydligt mindre än en kraftigare kortare påle, vilket är en fördel hos den alternativa lösningen. (Aarsleff, Anbud D-nr 03-1181/IN70 Blekinge Kustbana borrade kontaktledningsfundament, 2004) Arbetena vid installation av fundament ska utföras på ett sådant sätt att

omgivande konstruktioner och anläggningar inte påverkas. För att erhålla en tillfredsställande funktion måste kontaktledningsfundament i banvallen ha fullständig kontakt med omkringliggande jord eller berg. Vid borrat fundament ska fullständig fyllnadsinjektering utföras. Styv skarv ska användas vid

förlängning av fundament. Hänsyn måste tas till risk för tjällyftning av fundament i tjälfarlig jord. I lättfyllningsbankar krävs speciell utredning och utformning för att erhålla tillfredsställande stabilitet. (BVH-585.31, Typsektioner för banan med hänvisningar till BVH 581.16, 2002)

På sträckor där det är långa avstånd mellan stationerna, upplevs återtransporten av fundamentsättningståget lång jämfört mot grävning där maskinföraren endast behöver vika undan skopan (om maskinen inte är spårgående), för att få spåret fritt för trafik. Borrmetoden är överlägsen det traditionella fundamentet vid installation i berg. Borrmetoden ger en tidsvinst jämfört med standardfundament, som installeras med hjälp av sprängning. Vid installation i höga bankar erfars borrmetoden smidigare och enklare, mot om den höga banken grävdes ut för standardfundament, vilket skulle kräva stor schakt och bankstag för en hållbar installation. För att erhålla högre stabilitet vid höga bankar, borde

borrfundamenten göras längre. (Kanttojärvi, 2005) 5.1.1 Ekonomi

Borrade fundament blir vanligtvis dyrare än grävda fundament. Det kan komma sig av att beställare endast iakttar fundamentmonteringen. Om helheten för traditionella fundament studeras tillkommer förutom

fundamentinstallationskostnaden, kostnad för spårriktning och kostnad för

hastighetsnedsättning. Dessa kostnader borde medräknas vid jämförelse av

metoderna. Om kostnader för eventuella sättningar i järnvägsspåret som

grävningen kan medföra, medräknas, blir skillnaden i pris obetydlig.

(41)

I Norge medtas kostnader som tillkommer för spårriktning samt risken för nedsatt hastighet för tågtrafiken, med tågförseningar som följd, in i projektkostnaden för grävda fundament. Borrade fundament visar sig då vara billigast. Med denna helhetssyn har Jernbaneverket i Norge installerat ca 5000 MoFix-fundament.

5.1.2 Jämförelse av godkända fundament

De tre fundamenttyperna som idag är godkända av Banverket, jämförs med varan i tabell 6. Faktorer som har studerats är installationstid, betongkvalité, livslängd och om hastighetsnedsättning kan uppstå.

Tabell 6. Jämförelse av Standardfundament, BVI-3.1 fundament och MoFix-fundament.

Standard- fundament

BVI-3.1 fundament

MoFix fundament Installations

tid/fundament

(min)

~ 90 ~ 70 ~ 60

Betongkvalité

[MPa]

C35/45

K30

(efter 2 dygn)

K60-K70

(efter 28 dygn)

C55

Livslängd

(år)

50 60 70-100

Hastighetsnedsättning Kan uppstå Nej Nej

Det är svårt att i förväg beräkna hur lång tid en installation tar, beroende på

rådande förutsättningar. Vid installation av fundament kan man oförutsett hamna ovanpå kablar, som då måste flyttas åt sidan, vilket tar tid. Studeras grävda

fundament, varierar tiden efter vilken typ av fundament som installeras. Ett fundament med fot kräver större schakt, vilket ökar tiden. Tiderna för

Standardfundament, BVI-3.1 och MoFix-fundament är för ett komplett installerat

fundament, tiden är ungefärlig.

(42)

Banverkets krav på betong idag hittas i Banverkets Bro utgåva 7. I grundkrav för betongkonstruktioner tas hänsyn till inverkan av miljö som indelas i

exponeringsklasser som ser ut enligt följande:

1. ingen risk för korrosion eller angrepp (XO) 2. korrosion föranledd av karbonatisering (XC)

3. korrosion orsakad av andra klorider än från havsvattnet (XD) 4. korrosion orsakad av klorider från havsvatten (XS)

5. angrepp av frysning/upptining med eller utan avisningsmedel (XF) 6. kemiskt angrepp (XA).

Utifrån exponeringsklass väljs betongkvalité, Banverket tillåter dock inte lägre än K32, vilket motsvarar C35/45. För standardfundament gäller följande

exponeringsklasser; XC4, XF3 samt XD 30mm, där ej annat anges. I tabellen framgår att standardfundamentet har lägst betongkvalité, C35/45, vilket är godkänt enligt Banverkets ställda krav. C35/45 läses; 35 MPa är lägsta

karakteristiska tryckhållfasthet för cylindrar och 45 MPa är lägsta karakteristiska tryckhållfasthet för kuber.

Beteckningen K60 är den gamla beteckningen, idag gäller Europa standard, vilket ger att K60-K70 bör motsvara C60/75 eller C55/67. Detta ger vidare att BVI-3.1 fundament har likvärdig eller något högre betongkvalité än MoFix-fundament.

För betongkonstruktioner definieras vattencementtal vct, vilket visar kvoten mellan effektiv vattenhalt och cementhalt i betongmassan som är tillåten. Normalt för exempelvis broar tillåts vct med 0.55 ibland 0.45. För samtliga tre godkända fundament anges att betongen ska vara vattentät. (Svensk Standard, 2001)

Beräknad livslängd är längst för MoFix-fundament, följt av BVI-3.1 fundament och standardfundament.

Hastighetsnedsättning uppstår inte för de borrade metoderna, BVI-3.1 och MoFix-

fundament, men det kan uppstå efter installation av standardfundament om

sättningar uppkommer.

(43)

5.2 Geotekniska förhållanden

5.2.1 Geotekniska undersökningar

Utförandemetod väljs beroende på de geotekniska förhållandena.

Följande bör vara känt vid installation av fundament:

lagerföljd

lagringstäthet (grovkorniga jordarter)

klassificering efter skjuvhållfasthet (finkorniga jordarter)

grundvattenförhållande.

5.2.2 Borrmetod

Vid uppgradering av befintliga sträckor eller vid behov av byte av fundament är det lämpligare att använda borrade och injekterade fundament. Borr- och

gjutmetoden ger möjlighet att variera fundamentets längd samt anpassa

fundamentets installation till lokala geotekniska förhållanden. Dessutom undviks schakt i befintlig banvall. (BVH-585.31, Typsektioner för banan med hänvisningar till BVH 581.16, 2002)

Borr- och gjutmetoderna har god flexibilitet. Vid undergrund bestående av morän, går det ypperligt att använda sig av borrade fundament. I stort är de oberoende av geotekniska förhållanden, berg, myrmark etc. Om undergrunden består av stora stenfyllningar eller rustbädd ska extra aktsamhet råda vid gjutning av betong.

Risk föreligger att betong flyter ut i stenfyllningen/rustbädden, vilket kan rubba banvallens uppbyggnad. Om banvallen är hög eller mycket brant kan

kompletterande pålning tillgripas, för beskrivning se underavsnitt Pålning i kapitel 2.3.1 Metodbeskrivning.

Befintlig makadam får inte förorenas i samband med borrning. (BVH-585.31,

Typsektioner för banan med hänvisningar till BVH 581.16, 2002)

(44)

5.3 Uppgradering av befintliga banor

Vid uppgradering av befintliga sträckor som ska elektrifieras samt vid behov av byte av fundament är det lämpligare att använda borrade och injekterade

fundament. Det ger möjlighet att variera fundamentets längd samt anpassa fundamentets installation till geotekniska förhållanden. (BVH-585.31 med hänvisning till BVH-581.16, 2002)

Om man ska se banbyggen samt reparationer långsiktigt anser Hegmegi (2005) att Banverket borde köpa in mark och bygga vägar längs med banan. Då skulle aldrig problem med tillgänglighet av spåret uppstå.

5.3.1 Positiva indikationer för borrade fundament

Efter färdig borrning, gjutning och borttransport av fundamentsättningståget kan trafikering omedelbart starta fullt ut. Om problem uppstår vid

fundamentinstallation, med t ex trasig borr, kan arbetena enkelt avbrytas och den trasiga maskinen rullas in till stationen, för att ha spåret öppet igen till utsatt tid.

Vilket medför att trafikering kan återgå utan större återställning.

Borrade fundament är en tidseffektiv metod, som inte ger några sättningar i banvallen och tillåter trafiken att gå utan hastighetsnedsättning.

Banvall eller banområde där det indikeras förorening i marken är borrning att föredra, på grund av att mängden massor är mindre vid borrning än vid installation av standardfundament.

Metoden är optimal på stationer/plattformar och dylikt på grund av att åverkan av markytan är minimal. Skadan vid borrning utgörs endast av det uppborrade hålet. Borrmetoden föredras även vid installation i berg.

Vid provbelastning, Lammhults mosse (2004), utfördes en relativ jämförelse

mellan borrade fundament och grävda fundament under så identiska förhållanden som möjligt. Resultaten från utförd provbelastning visar vid en summering att:

den totala förskjutningen för borrade fundament är mindre än eller lika stor som för motsvarande grävda fundament

den kvarstående förskjutningen efter avlastning är mindre för borrade fundament än för grävda fundament

borrade fundament uppvisar ett linjärt moment- förskjutningssamband, medan grävda fundament uppvisar ett icke-linjärt moment-

förskjutningssamband.

En sammanfattning ger att det kan konstateras att borrade fundament indikerade

lika bra eller bättre egenskaper som grävda fundament. (Lammhult mosse, 2004)

(45)

5.4 Specifika problem

Klimatet är ett problem, med nuvarande maskiner som innehas av

Industridivisionen och Baneservice, kan fundament inte installeras vid kallare väderlek än 5-6 minusgrader, på grund av hanteringen av vatten vid borrningen.

Vid höga järnvägsbankar finns det risk för att de 4 meter långa fundamenten inte når ned till fast jord. Vilket medför att fundamenten kan bli hängande, då det inte finns något mothåll från slänt, på grund av löst bankmaterial.

Gamla rustbäddar och stora stenfyllningar under/i banvallen kan ge problem vid injektering av betong. Betongen riskerar då att flyta ut i

rustbädden/stenfyllningen.

Skillnaden mellan att borra i berg och sprängsten är relativt liten. Det som skiljer är att det kan vara extra svårt att dra upp foderröret vid borrning i sprängsten.

Blocken glider lättare och därmed riskerar foderröret att kilas fast.

Metoden; Rörfundment 457×10 mm i jord kan få problem vid kallt klimat. Vid förekomst av tjäle kan svårigheter med att trycka ned röret i jorden uppstå.

Problem kan även uppstå vid installation av fundament på befintlig bana.

Faktorer som kan ge svårigheter vid montering av fundament är befintlig

kontaktledning med tillhörande stolpar och fundament samt ledningar, kablar och trummor i banvallen.

5.5 Miljö och säkerhet

Elektrifiering utförs för att rationalisera och effektivisera transporterna samt minska miljöbelastningen. En positiv följd av elektrifiering av järnvägen är att utsläppen av kväveoxider, koldioxider och partiklar minskar. Även om

förändringen är marginell på grund av övriga utsläpp i området så är den inte oväsentlig, eftersom det är genom många små förbättringar som halten slutligen kan påverkas på ett betydande sätt.

Det finns inga större miljörestriktioner, vid installation av fundament. I anslutning till vattentäkter med tätskikt kan borr- och gjutmetoderna vara olämpliga, om genomborrning befaras.

Vid förorenad banvall är borrmetoden att föredra, då hanteringen av förorenade massor blir mindre än vid konventionell urgrävning.

I övrigt upplevs borrmetoden som en bra metod sett ur miljösynpunkt. Det är ett

litet ingrepp i banvallen som sker från spårgående fordon. Vilket medför att

energiutnyttjandet är mindre än vid konventionella fundament. Borrmetoden

(46)

Vid arbete med installation av fundament, krävs avstängt spår samt spänningslöst i kontaktledningen vid förhandlade tågfria tider. Vidare fodras

säkerhetsfunktionärer som elarbetsansvarig, sos-ledare och tillsyningsman.

Elektromagnetiska fält

Det finns idag inga gränsvärden för elektromagnetiska fält utan det är

försiktighetsprincipen som gäller. Styrkan av de elektromagnetiska fälten avtar snabbt med avståndet när ett tåg passerar. Det elektromagnetiska fältet är på 20 meters avstånd från kontaktledningen, betydligt svagare än de fält som

förekommer runt elapparater i bostäder. (Banverket 2005b)