RAPPORT Erfarenheter kring spårstyvhet och spårläge i och kring tunnlar på Botniabanan

(1)

Yta för bild

RAPPORT

Erfarenheter kring spårstyvhet och spårläge i och kring tunnlar

på Botniabanan

(2)

Trafikverket

E-post: trafikverket@trafikverket.se Telefon: 0771-921 921

Dokumenttitel: Erfarenheter kring spårstyvhet i och kring tunnlar på Botniabanan

Författare: Eric Berggren, EBER Dynamics, Magnus Karlsson, Trafikverket, Kalle Karttunen, Trafikverket, Martin Li, Trafikverket, Olle Olofsson, Trafikverket, Veronika Sárik, Trafikver- ket, Peter Zackrisson, Trafikverket

Dokumentdatum: 2020-12-21 Ärendenummer: 137827 Version:1.0

Kontaktperson: Peter Zackrisson, IVtam peter.zackrisson@trafikverket.se

Publikationsnummer: 2020:269 ISBN 978-91-7725-794-3

0004 Rapport generell 3.0

(3)

1. Sammanfattning ... 5

2. Bakgrund ... 5

3. Spårstyvhet... 6

3.1 Allmänt ... 6

3.2 Mätning ... 7

4. Mätning av spårläge ... 9

5. Resultat från Botniabanan ... 10

5.1 Allmänt ... 10

5.1.1 Spårstyvhetsmätningar... 10

5.1.2 Spår ... 10

5.1.3 Banunderbyggnad... 11

5.1.4 Tunnel... 17

5.1.5 Utvalda sträckor ... 17

5.2 Åsbergstunneln ... 18

5.2.1 Spårstyvhet ... 18

5.2.2 Spår ... 19

5.2.3 Geoteknik... 20

5.2.4 Tunnel... 22

5.3 Strannetunneln ... 25

5.3.2 Spår ... 25

5.3.4 Tunnel... 29

5.4 Kalldalstunneln ... 33

5.4.2 Spår ... 34

5.4.4 Tunnel... 38

5.5 Avatunneln ... 39

(4)

5.5.4 Tunnel... 41

5.6 Leduån ... 42

5.6.2 Spår ... 42

5.7 Åskottstunneln ... 46

5.7.2 Spår ... 46

5.7.4 Tunnel... 51

5.8 Björnböletunneln ... 52

5.8.2 Spår ... 52

5.8.4 Tunnel... 57

5.9 Hällebergstunneln ... 59

5.9.2 Spår ... 60

5.9.4 Tunnel... 64

6. Slutsatser... 66

7. Bilagor ... 67

Referenser. ... 67

(5)

1. Sammanfattning

Spårstyvheten hos en järnväg ska ligga inom vissa gränser, inte bara för att kontrollera rä- lens avböjningar, utan också för att upprätthålla spårläge och säkerställa spårkomponen- ternas livslängd. Om spårstyvheten är för låg eller varierar för mycket över ett kort av- stånd, kan det leda till överdriven deformation och en snabb försämring av spårläget. Om å andra sidan spårstyvheten blir för hög kan det leda till skador på spårkomponenter såsom räl eller befästning.

Spårstyvhet/spårnedböjning har mätts förhållandevis länge i Sverige utifrån speciella fråge- ställningar. En dedikerad mätvagn (RSMV-Rullande StyvhetsMätVagn) byggdes i samband med ett tidigare forskningsprojekt (Berggren 2009). RSMV mätte Botniabanan i oktober 2010, strax efter att banan öppnats och det är den mätningen som används i föreliggande rapport.

Målet har varit att försöka hitta samband mellan spårstyvhet, banunderbyggnad och behov av spårunderhåll med fokus på banan i och kring tunnlar. Vid en inventering av spårstyv- hetsmätningar ansågs det att Botniabanan låg närmast Nya stambanors järnvägs utform- ning.

Några utvalda sträckor längs Botniabanan har studerats avseende spårstyvhetsvariation och spårunderhållsbehov under 10 års drift. De studerade sträckorna har varit tunnlar samt i ett fall bro.

Samband har sökts avseende spårstyvhet, behov av spårunderhåll, spårkomponenter, geotekniska förutsättningar och banunderbyggnad i tunnlar.

Samband har funnits mellan minskning av spårstyvhet över sträckor med övergångar till mjukare eller djupare banuderbyggnad. Lägre spårstyvhet har även konstaterats på sträckor med ballastmattor i tunnlar och i tvärkanalisation inne i tunnlar.

Det finns behov av att vidare utreda spårtyvhet vid övergång till mindre underballastdjup (500 mm) samt att utföra nya spårstyvhetsmätningar efter ca 10 års drift.

2. Bakgrund

Trafikverket arbetar med projektet ”Teknisk systemstandard för Nya stambanor” (TSS). För att få fram underlag till krav avseende spårstyvhet har tidigare utförda spårstyvhetsmät- ningar på befintliga spår analyserats.

Målet har varit att försöka hitta samband mellan spårstyvhet, banunderbyggnad och behov av spårunderhåll med fokus på banan i och kring tunnlar. Även samband mellan nedkrossning av makadamballast och underballasttjocklek på bergterrass är av intresse för denna studie. Nedkrossning av makadamballast i tunnlar har lyfts som grund för kortare livslängd för ballast i överbyggnaden, se Rapport LCC-analys för val av spårkonstruktion i tunnlar [3].

En inledande inventering av spårstyvhetsmätningar visade att möjliga sträckor där spår- styvhetsmätningar utförts finns på Västra stambanan, Västkustbanan och Botniabanan. Av dessa ansågs Botniabanan ligga närmast Nya stambanors järnväg, främst pga. att den är

(6)

En ursprunglig tanke var att använda referensdata från styvhetsmätningar på europeiska höghastighetsbanor. I flera EU-forskningsprojekt har styvhetsmätningar utförts i olika Euro- peiska länder. Kortare delsträckor av höghastighetsspår har mätts i Tyskland och Frankrike.

Det fanns speciella problem på flera av dessa sträckor, varför de inte bedöms vara repre- sentativa för tyska och franska höghastighetsbanor och vi valde att inte gå vidare med Europeisk referensdata för denna rapport.

Botniabanan sträcker sig mellan Västeraspby/Nyland – Gimonäs/Umeå. Sträckan Väs- teraspby – Örnsköldsvik benämns bandel 175 och Örnsköldsvik – Gimonäs bandel 171.

Banan byggdes mellan augusti 1999 och augusti 2010. Första delsträckan var klar i oktober 2008. Första åren var trafiken begränsad, främst pga. inkörningsproblem med nya signalsy- stemet ERTMS och försening vid upprustningen av Ådalsbanan, men från andra halvåret 2012 har trafiken ökat.

Botniabanan är byggd med ballastspår för hastigheten 250 km/h liknande planerade Ost- länken och har en stor mängd tunnlar och broar.

3. Spårstyvhet

3.1 Allmänt

I sin mest allmänna form kan spårstyvhet anses betyda den belastning som krävs för att åstadkomma en enhetsavböjning av rälen på den punkt där lasten appliceras, dvs. hjulkraft dividerad med rälsavböjning, vanligtvis redovisad i kN/mm. Spårstyvhet är en integrerad parameter och dess värde beror på egenskaper hos alla de enskilda komponenterna i spår- systemet tillsammans, inklusive räl, befästning (mellanlägg), sliprar, ballast, underballast, fyllning och undergrund (jord eller berg). Spårstyvhet är vad tåget ”känner” och har stort inflytande på både fordonsgångdynamik och spårets prestanda vid tågpassagen.

Spårstyvhet ska ligga inom vissa gränser inte bara för att kontrollera rälens avböjningar (sida och höjd) utan också för att upprätthålla spårläge och säkerställa spårkomponenter- nas livslängd. Om spårstyvheten är för låg eller varierar för mycket över ett kort avstånd, kan det leda till överdriven deformation och en snabb försämring av spårläget. Om å andra sidan spårstyvheten blir för hög, kan det leda till skador på spårkomponenter såsom räl eller befästning.

Hänsyn bör tas till förhållandet mellan statisk spårstyvhet och dynamisk spårstyvhet. Ef- tersom lasten av järnvägsfordon aldrig är statisk utan innehåller kvasistatisk hjullastomlag- ring vid kurvgång och dynamiska tillskott på grund av spårlägesfel och andra ojämnheter i hjul/räl, är den dynamiska spårstyvheten ett mer korrekt mått på den faktiska spårstyv- heten vid trafikering av spår. Dynamisk spårstyvhet påverkas av inte bara den effektiva styvheten hos alla spårkomponenterna men också av deras densitet (massa) och dämp- ning, och kan oftast betraktas som en funktion beroende av excitationsfrekvens. Statisk spårstyvhet erhålls när de dynamiska effekterna på grund av accelerationer (densitet) och hastigheter (dämpningar) försummas. Statisk spårstyvhet kan också betraktas som ett spe- ciellt fall när excitationsfrekvensen är noll. Det blir mycket enklare att beräkna och jämföra statisk spårstyvhet, t.ex. genom att använda en analytisk metod enligt Zimmermanns teori eller en numerisk FEM-simulering. Resultat från RSMV-mätningar (RSMV-Rullande Styvhet- sMätVagn) som presenteras i rapporten visar dynamisk spårstyvhet med excitationsfrekvensen 10 Hz.

(7)

Förhållandet mellan statisk spårstyvhet och dynamisk spårstyvhet kan vara komplicerat.

Om vi fokuserar enbart på ett mycket lågfrekvent område, t.ex. < 20 Hz, utan resonansfe- nomen och där alla spårkomponenter deformeras elastiskt, så blir dynamisk spårstyvhet högre när excitationsfrekvens ökar. Dessutom blir de enskilda spårkomponenterna t.ex.

mellanlägg också styvare under dynamisk last. Därför är en rimlig uppskattning att den dynamiska spårstyvheten är en faktor 1,25–1,5 gånger högre än den statiska spårstyvheten.

3.2 Mätning

Spårstyvhet/spårnedböjning har mätts förhållandevis länge i Sverige utifrån speciella fråge- ställningar. Det finns flera generationer av mätutrustning. Nyare mätningar har mest gjorts med givare monterade på mätvagnen IMV200 och kallas för ETL (EBER Track Lab) (Nielsen et.al 2020). En dedikerad mätvagn (RSMV-Rullande StyvhetsMätVagn) byggdes i samband med ett tidigare forskningsprojekt (Berggren 2009). RSMV mätte Botniabanan i oktober 2010, strax efter att banan öppnats och det är den mätningen som används i föreliggande rapport.

RSMV är en ombyggd 2-axlig godsvagn. Spåret belastas dynamiskt m.h.a. två oscillerande massor monterade över en av axlarna, se figur 3.1-1 och 3.1-2. Genom att mäta kraft och acceleration beräknas styvheten. Axellasten är 180 kN och den dynamiskt överlagrade lasten kan vara maximalt 60 kN. Egenvikten på de oscillerande massorna är 4 ton per sida.

Frekvenser mellan 3 – 50 Hz kan exciteras. Då enskilda frekvenser används kan mäthastig- heten vara upp till 50 km/h. Genom att mäta med olika frekvenser kan eventuella reso- nansfenomen upptäckas och bestämmas. Det gäller främst mjuka jordarter såsom lera och torv vars resonansfrekvenser kan vara så låga som ca 3 Hz.

Resultatet presenteras med styvhetens absolutbelopp och fasförskjutning. Fasförskjut- ningen, responsens (nedböjning) fördröjning efter excitering (kraft), kan ofta ge information om vibrationskänslig mark och vekare jordarter.

(8)

Figur 3.1-1 Oscillerande massor på RSMV.

Figur 3.1-2 Mätprincip (en sida) RSMV.

Mätningen av Botniabanan utfördes i en hastighet av 40 km/h med excitationsfrekvensen 10 Hz. Det ger en periods excitering över 1,11 meter. Upplösningen av resultatet ligger un- gefär på 3 perioder = 3,3 meter. Kortare styvhetsförändringar än så kan inte registreras.

(9)

Med dynamisk mätning (spåret exciteras med kontrollerad frekvens) kan det ibland uppstå indikationer på resonans. Resonans kan förekomma på broar eller om det finns lös lera eller torv i undergrunden, vilket inte bör vara fallet på en relativt nybyggd bana. Det finns flera broar längs den utvärderade Botniabanan där resultatet tydligt visar att så är fallet.

Spårstyvheten på broar måste därför tolkas utifrån vetskapen att resonans förekommer.

Eftersom styvheten mäts med en överlagrad oscillation vid en axellast på 18 ton, så erhålls ofta ett högre styvhetsvärde än om nedböjningen skulle jämföras mellan ett obelastat spår och fullt belastat spår. Detta beror på att spårstyvhet ofta är olinjär och ökar med ökad last. För både mellanlägg och ballast ökar normalt styvheten med ökad belastning, men om huvudbidraget för nedböjning är mjuk undergrund, så är ofta styvheten mer linjär.

4. Mätning av spårläge

Spårläge är ett samlingsnamn för höjdläge, sidoläge, rälsförhöjning, skevning och spårvidd.

I relation till geoteknisk påverkan på spårläget är det främst höjdläget som ger utslag, även om andra parametrar (t.ex. skevning och sidoläge) kan påverkas i vissa fall. Höjdläget studeras i olika våglängdsintervall:

 D1: 1 – 25 m

 D2: 25 – 70 m

 D3: 70 – 150 m

I denna studie har våglängdsintervallet D1: 1 – 25 meter studerats. Detta intervall används alltid vid utvärdering av spårläget. De längre intervallen är relevanta (ur tågets synvinkel) för komfort vid färd i högre hastigheter. Ur ett geotekniskt perspektiv ser vi med

D1: 1 – 25 m kortare variationer. Sättningar med en våglängd längre än 25 meter kommer inte med i redovisningen av höjdläget.

Spårläget mäts i Sverige av Infranord, som har flera olika mätvagnar. Under perioden 2010 – 2020 har fyra olika mätvagnar använts, 1 st IMV200 och 3 st IMV100. Det kan finnas små skillnader i uppmätt höjdläge pga. olika axellast och mäthastighet, men på det stora hela är resultaten från mätvagnarna jämförbara.

Spårläget mäts regelmässigt mellan 2 – 6 ggr per år. Botniabanan tillåter upp till 250 km/h.

Dock körs bara 200 km/h och därför tillämpas hastighetsklass H4¹. Spårläget mäts 6 ggr per år på Botniabanan. För att kunna åskådliggöra 50 – 60 mätningar samtidigt har höjdläget analyserat enligt följande:

1. Sträckan delas upp i segment med längd 50 meter för varje länk.

2. Läs in samtliga mätningar för varje länk.

3. Korrelera mätningarna för att erhålla så bra gemensam positionering som möjligt.

4. Beräkna en svept standardavvikelse för varje mätserie.

5. Beräkna medelvärdet av standardavvikelsen för varje segment och spara för senare redovisning.

Svept standardavvikelse används för att bedöma spårlägeskvaliteten över längre sträckor och för att välja ut sträckor för planerad spårriktning. Normalt beräknas svept standardavvikelse över 200 meter, men för att kunna få mer distinkt resultat valdes 50 meter. För att

(10)

alternativt förfarande kan vara att beräkna standardavvikelsen direkt från mätdata för varje 50 meters segment.

Sammanställningen för Botniabanan redovisas i bilagorna 1 – 89 med två km per bilaga. De övre två diagrammen redovisar styvhetsmätningen med absolutbelopp och fasförskjutning.

Tredje diagrammet visar objekten tunnel och bro från BIS.

Nedersta diagrammet visar slutligen höjdlägets standardavvikelse i 50 meters segment.

Även här finns BIS-objekt indikerade som vertikala streckade linjer med text längst ned.

Spårriktning från BIS är inritade som horisontella heldragna svarta linjer för aktuellt datum och sträcka.

Oftast är det tydligt att det skett en förbättring av spårläget i samband med spårriktning.

Det finns dock exempel på att spåret blivit bättre utan att spårriktning finns registrerad (t.ex. bilaga 9 km 22+450 år 2013). Detta betyder troligtvis att spårriktning är utförd, men att den inte är rapporterad till BIS.

Några sträckor har återkommande spårriktningar trots att det inte syns några problem i höjdläget (t.ex. bilaga 7). I just detta exempel finns skevningsfel registrerade, vilket inte är den spårlägesparameter som visas i diagrammet.

För vissa delsträckor finns en årlig variation där spåret är sämre under våren (se t.ex. bilaga 50). Detta är en tydlig indikation på tjällossningsproblematik.

5. Resultat från Botniabanan

5.1 Allmänt

För att hitta orsaker till spårlägesjusteringar har ett antal sträckor i eller kring tunnlar där spårstyvheten varierar studerats. Orsaken till variationerna har sökts i banunderbyggnad, banöverbyggnad och lokala variationer i konstruktionen (t.ex. dräneringar, spårväxlar eller övergångar mot broar). För att belysa åtgärdsbehoven har 10 års spårlägesmätningar sam- manställts och redovisas parallellt med spårstyvheten, se bilaga 1–89.

Som jämförelse har även sträckor med liten variation i spårstyvhet studerats.

Underlag från Botniabanan har bortsett från spårstyvhetsmätningarna även hämtats från ProjectWise (Förvaltning järnväg), Optram och BIS.

5.1.1 Spårstyvhetsmätningar

Spårstyvheten på större delen av Botniabanan ligger mellan ca 100 – 180 kN/mm. Det finns en del vekare avsnitt där styvheten går ner mot 50 kN/mm och även en del styvare avsnitt kring 200 kN/mm. Generellt sett är styvheten mycket jämn med enbart mindre variationer, vilket är att förvänta på en så ny bana. Större variationer finns främst kring objekt som t.ex.

spårväxlar. Som nämnts i kapitel 3 kan en excitering med 10 Hz från mätvagnen detektera resonanssvängningar på broar. Flera broar i underlaget uppvisar stora variationer i styvhet med denna mätmetod och tolkningen av resultatet måste inkludera resonans.

5.1.2 Spår

Banöverbyggnaden är generellt byggd med:

 UIC60 (60E1)-räl

(11)

 Betongsliper från Strängbetong med ett centrumavstånd på 600 mm

 Pandrol e-clip befästning

 Ballast av makadam klass 1 med en tjocklek på 30 cm under slipers underkant (SUK).

Banöverbyggnaden i tunnlarna för bandel 171 byggdes mellan år 2005 och 2008 medan bandel 175 byggdes 2006.

5.1.3 Banunderbyggnad

Banunderbyggnad för Botniabanan har byggts med normalsektioner som i stort följer Typ- sektioner för banan (BVS 1585.005), men med ett antal avvikelser. Generellt finns

0,5 m makadamballast, men specifikt är att Botniabanan har tillämpat 0,5 m förstärknings- lager (DCH.15) på bank av sprängsten, se figur 5.1.3-1 och 5.1.3-2. På bergbankar, se 5.1.3- 1 har frostisoleringslagret placerats direkt på undergrunden, dvs. under fyllningen. Motivet har varit att problem noterats med uppfrysningar på bansträckor med höga bankar av grov sprängsten. På bergterras har underballast (DCH.16) valts med tjocklek ned till frostfritt djup (RÖK-2,30 m), se figur 5.1.3-3 och 5.1.3-4.

Figur 5.1.3-1 Normalsektion bergbank, Botniabanan.

(12)

Utdrag ut Teknisk beskrivning (Normalsektion bergbank, Botniabanan):

Figur 5.1.3-2 Utspetsning vid övergång från skärning till bank. OBS – frostisoleringslagret placerat under bergbanksfyllningen.

(13)

Figur 5.1.3-3 Jordbank.

Figur 5.1.3-4 Underbyggnad på bergterrass.

Geotekniska förstärkningsåtgärder längs Botniabanan har där så erfordrats omfattat KC- pelare, stenpelare, bankpålning, utskiftning eller tryckbankar.

Underballastdjupet i tunnlar är vid utlastningsklass 3B satt till RÖK-2,3 m, dvs. fullt frostfritt djup utanför tunnlarna, se normalsektion figur 5.1.3-5. Vid underballastdjup till RÖK-1,5 m förekommer ”Väl rensad bergyta” såväl som utan angivelse av bergrensningsklass, se figur 5.1.3-6 och 5.1.3-7. Underballastdjupet minskas från RÖK-2,3 m till RÖK-1,5 m på 300 m från närmaste tunnelmynning i långa tunnlar, se figur 5.1.3-8 och 5.1.3-9. Detta görs uti- från antagande om minskade köldmängder i centrala delar i långa tunnlar och att kylan tränger längre in räknat från den lägre belägna mynningen jämfört med den högre belägna mynningen (skorstenseffekt). Kortare tunnlar är byggda med fullt frostfritt djup genom hela tunneln, se figur 5.1.3-10 och 5.1.3-11.

(14)

Figur 5.1.3-5 Normalsektion bergtunnel med underballast ner till RÖK -2,30 m (bergrens- ningsklass 3B).

Figur 5.1.3-6 Normalsektion bergtunnel med ballast och underballast ner till RÖK -1,50 m (Väl rensad bergyta).

(15)

Figur 5.1.3-7 Normalsektion bergtunnel med ballast och underballast ner till RÖK -1,50 m (utan angiven bergrensningsklass).

Figur 5.1.3-8 Björnböletunneln. Reducerat underballastdjup 300 m från den högst belägna tunnelmynningen.

(16)

Figur 5.1.3-9 Åskottstunneln. Reducerat underballastdjup i tunneln.

Figur 5.1.3-10 Kalldalstunneln. Djup till berg >2,3 m under RÖK.

(17)

Figur 5.1.3-11 Hjältatunneln. Djup till berg >2,3 m under RÖK.

5.1.4 Tunnel

Normalsektion för bergtunnel och dess underbyggnad beskrivs i avsnitt 5.1.3.

Spårtunnlar längre än 1000 m har generellt en parallell servicetunnel med fristående mynningar. Mellan spårtunnel och servicetunnel så finns tvärtunnlar med brandsluss på ett av- stånd av ca 500 m. I spårtunnel finns gångbana med bredd 1,2 m på den sida som ansluter till tvärtunnlarna. I spårtunnelns underbyggnad finns ett brandvattenrör med anslutande brandposter. Vid tvärtunnlar förekommer ofta korsande dränledning med anslutning till servicetunneln.

5.1.5 Utvalda sträckor

De sträckor/tunnlar/bro som valts ut för jämförelse framgår av tabell 5.1.

Tunnel Bandel Längd Start (km) Slut (km) Underballastdjup i tunnel RÖK (m)

Åsbergstunneln 171 1019 6+870 7+889 2,30

Strannetunneln 171 1436 12+819 14+255 2,30/1,50

Kalldalstunneln 171 1116 17+920 19+036 2,30

Avatunneln 171 321 50+309 50+630 2,30

Leduån (bro) 171 48 61+052 61+100 -

Åskottstunneln 175 3276 485+316 488+592 2,30/1,50 Björnböletunneln 175 5095 514+085 519+180 2,30/1,50 Hällebergstunneln 175 615 539+336 539+951 2,30 Tabell 5.1 Utvalda sträckor för djupare analys.

(18)

5.2 Åsbergstunneln 5.2.1 Spårstyvhet

Åsbergstunneln i anslutning till Örnsköldsvik byggdes ursprungligen 1955 som en industri- spårstunnel. Tunneln byggdes om och utvidgades för Botniabanan.

Mätresultaten återfinns i bilaga 1.

Styvhetens absolutbelopp varierar genom tunneln, se figur 5.2.1-1. I södra tunnelmynningen (ca km 6+860 – 7+050) ser vi en lägre styvhet i ca 200 m (50 – 80 kN/mm), varefter styvheten ökar och ligger förhållandevis jämt kring 150 kN/mm fram till ca km 7+570 där styvheten sjunker snabbt till ca 70 kN/mm. Detta värde bibehålls fram till norra tunnelmynningen.

Figur 5.2.1-1 Spårläge Åsbergstunneln västra mynningen.

Spårlägeshistorik saknas för norra delen av tunneln. Detta beror på att analysprogrammet undviker kortare länkar pga. problem med att säkerställa rätt spår genom stationer/mötes- platser. Enligt BIS möts gränsnoderna för stationerna Ök och Ökn i tunneln utan linje- sträcka mellan stationerna (km 7+646).

(19)

5.2.2 Spår

Banöverbyggnaden i Åsbergstunneln byggdes 2005 och skiljer sig inte från vad som beskrivs i avsnitt 5.1.2. I tunneln finns en cirkulärkurva med en radie på 600 m och rälsförhöj- ning på 130 mm mellan km 6+657 och km 7+123 (dvs. börjar före tunneln och slutar inne i tunneln), se figur 5.2.2-1. Observera spårväxel 222 vid södra tunnelmynning (km7+876).

Figur 5.2.2-1

(20)

5.2.3 Geoteknik

Västra tunnelmynningen

Figur 5.2.3-1 Åsbergstunneln västra mynningen.

Den naturliga jorden på sträckan mellan bron (km 6+800) och mynningen består av sedi- mentjord (silt/sand) med någon meters mäktighet på sandig morän med liten mäktighet.

Djupet till berg är som mest ca 7 m. Djupet minskat med jämn lutning mot tunnelmynningen. En betongtunnel med ca 25 m längd finns närmast tunnelmynningen.

I västra tunnelmynningen (ca km 6+860 – 7+050) är styvheten lägre i ca 200 m (50 – 80 kN/mm), se avsnitt 5.2.1. Den lägre spårstyvheten finns således längs hela

sträckan mellan bron och tunnelmynningen. På hela sträckan är djupet till morän med fast lagringstäthet och till berg litet. Banunderbyggnaden består enligt ritningar av DCH.15 och DCH.16 till frostfritt djup (RÖK-2,3 m) – även inne i tunneln.

Det sämre spårläget som kan konstateras i anslutning mot bron i km ca 5+550 beror sannolikt på banunderbyggnaden (bankpålning), se figur 5.2.3-2 och 5.2.3-3.

Figur 5.2.3-2 Plan Åsberget västra mynning.

(21)

Figur 5.2.3-3 Bankpålning med bristfälligt spårläge vid bro utanför västra tunnelmyn- ningen.

(22)

Tunneln och östra tunnelmynningen

Ca 300 m från östra tunnelmynningen sker en dramatisk sänkning av spårstyvheten, se figur 5.2.3-4.

Figur 5.2.3-4 Stor variation i spårstyvheten i 7+570 (inne i tunneln).

Underballastdjupet är konstant (RÖK-2,3 m) förbi km 7+570, se figur 5.3.3.4.

Precis vid östra tunnelmynningen sker en stor variation i spårstyvheten, se figur 5.2.3-4.

Här fortsätter fullt underballastdjup ut på bergterrassen. Någon styvhetsvariation m.a.p.

banunderbyggnaden borde därför inte förekomma eftersom förhållandena är homogena åtminstone utifrån framtaget underlag. Däremot finns en spårväxel i läge för variationerna.

Slutsatser

Slutsatsen är att det utifrån förutsättningarna i banunderbyggnaden är svårt att hitta några orsaker till spårstyvhetsvariationerna i anslutning till och i tunneln. Kan de låga spårstyv- heten innanför norra mynningen bero på ballastmattor?

Däremot kan spårlägesvariationerna mot bron bero på uppkomna sättningar kring bank- pålningen.

5.2.4 Tunnel

Detalj från normalsektionen visar att tunneln har sträckor med stomljudisolerande matta, se figur 5.2.4-1. Profiler vid tunnelmynningar har ingen information om utbredningen av stomljudsdämpande matta, se figur 5.2.4-2 och 5.2.4-3. De distinkta sänkningarna i spår- styvhet vid mynningarna sammanfaller troligen med stomljudsdämpande mattor. Sänk- ningen sammanfaller med mynningarna och sträcker sig ca 300 m in i tunneln, se även avsnitt 5.2.1.

(23)

P

Figur 5.2.4-1 Profil Södra tunnelmynningen Åsbergstunneln.

(24)

Figur 5.2.4-2 Profil Norra tunnelmynningen Åsbergstunneln

Figur 5.2.4-3 Detalj från Normalsektion

.

(25)

5.3 Strannetunneln 5.3.1 Spårstyvhet

Tunneln genom Stranneberget sträcker sig från km 12+819 till 14+255.

Mätresultat redovisas i bilaga 4 – 5.

I västra tunnelmynningen och början av tunneln är styvheten förhållandevis låg

(50 – 80 kN/mm) för att sedan variera mellan ca 120 – 180 kN/mm. Det har funnits viss spårlägesproblematik kring km 13+200, men den förefaller försvinna utan rapporterad spårriktning, se figur 5.3.1-1. Kan det orsakas av tjällossning? Uppträder bara vissa år.

En misstänkt uppfrysning vid km 13+200 finns rapporterad 2011-03-11 i 0felia (felrapport ID FR00648037). Spårlägesfel före tunneln mellan km 12+640–12+680 inrapporterades 2016-03-14 (felrapport ID FR00967728).

Figur 5.3.1-1 Periodvis dåligt spårläge inne i tunneln.

5.3.2 Spår

Banöverbyggnaden skiljer sig inte från vad som beskrivs i avsnitt 5.1.2. Spåret i Strannetun- neln har en S-kurva med radierna 3200 och 2800 m, se figur 5.3.2-1.

(26)

Figur 5.3.2-1

(27)

5.3.3 Geoteknik

Västra tunnelmynningen

Vid västra tunnelmynningen har lera ner till ca 5 m djup skiftats ur och ersatts med krossmaterial, se figur 5.3.3-1.

Figur 5.3.3-1 Strannebergets västra tunnelmynning, sektion och profil. Utskiftad lera.

I tunneln finns underballast till fullt frostfritt djup ner till RÖK-2,3 m ca 100 m in i tunneln.

Därefter sker en övergång till mindre underballastdjup. Övergången syns inte i spårläges- mätningarna. Däremot sker en förändring i spårstyvhet ca 200 m in i tunneln, vilken inte

(28)

Figur 5.3.3-2 Styvhetsvariation inne i Strannebergstunneln.

I km 13+200 sker återkommande försämringar av spårläget som inte har motsvarighet i nå- gon övergång i underbyggnaden. På sträckan är däremot berget endast uttaget och rensat till RÖK-1,5 m.

Östra mynningen

Även utanför tunneln på östra sidan har utskiftning gjorts av lera. Leran har ersatts med krossmaterial. Förstärkning har även gjorts med stenpelare, se figur 5.3.3-3 och 5.3.3-4. I övergången till stenpelare ca km 14+350 är spårläget återkommande bristfälligt. Spårstyv- heten sjunker över de geotekniska åtgärdssträckorna utanför tunneln.

Figur 5.3.3-3 Plan öster om Strannetunneln.

(29)

Figur 5.3.3-4 Profil öster om Strannetunneln.

Slutsatser

Både i övergång mellan fyllning/berg på västra sidan och i övergång mellan fyllning/stenpelare i öster finns tydliga styvhetsvariationer. Däremot är det endast på västra sidan som återkommande justeringar har gjorts.

Inne i tunneln sker säsongsvis(?) återkommande försämrat spårläge, men några spårjuste- ringar är inte registrerade.

5.3.4 Tunnel

Vid tunnelns västra mynning finns stomljudsdämpande isolering utlagd mellan km 12+815 och km 13+045, se figur 5.3.4-1 – 5.3.4-3. Sträckan med stomljudsdämpande isolering sammanfaller med sträckan med lägre spårsstyvhet. Vid km 13+045 sammanfaller gränsen för stomljudsisolering med uppmätt dåligt spårläge. Den snabba styvhetsförändringen ger tro-

(30)

Figur 5.3.4-1 Detalj över stomljudsdämpande isolering (ballastmatta).

Figur 5.3.4-2 Längdsektion Västra tunnelmynningen.

(31)

Figur 5.3.4-3 Detalj Ballastmatta från Normalsektion Bergtunnel.

På två sträckor där bergtäckning saknas finns betongtunnlar med en sluten ram och med mindre tjocklek på underbyggnaden, se figur 5.3.4-4. Normalsektionen för betongtunnel visar att underbyggnaden bestående av makadamballast med trolig tjocklek av 0,5 m under SUK, se figur 5.3.4-5. På sträckor med betongtunnlar mättes en hög spårstyvhet mellan 150-190 kN/mm, se bilaga 4. Vid ca KM 13+500 mättes en drastisk sänkning av spårstyv- heten i övergången mellan betongtunnel och bergtunnel. Det verkar haft en mindre effekt på spårläget.

Figur 5.3.4-4 Profil över sträcka med betongtunnel, Strannetunneln.

(32)

Figur 5.3.4-5 Normalsektion för betongtunnel, Strannetunneln.

Vid östra mynningen passerar E4:an på en vägbro som i tunnel utgör en betongtunnel.

Längs spåret sträcker ligger undre plattan från KM 14+160 till 14+250 vilket sammanfaller med en hög spårstyvhet på 150-190 kN/mm.

(33)

Figur 5.3.4-5 Profil över östra mynningen med vägbro, Strannetunneln.

5.4 Kalldalstunneln 5.4.1 Spårstyvhet

Kalldalstunneln sträcker sig från km 17+920 till 19+036.

Mätresultatet redovisas i bilaga 6 – 7.

Det är en jämn styvhet kring 160 kN/mm genom tunneln. Spårläget genom tunneln är bra.

Östra tunnelmynningen har måttliga spårlägesfel, men inget som har åtgärdats. Utanför tunneln, ca km 19+100 – 19+600, finns återkommande registreringar av spårriktning. Det är skevningsfel i spåret som åtgärdats. Det som redovisas i spårlägeshistoriken är endast höjdlägesfel, varför de återkommande problemen inte syns i diagrammet.

(34)

En sättning norr om tunneln mellan km 19+351–19+411 (mellan kontaktledningsstolpe 19- 7 och 19-8) inrapporterades 2011-07-27 till 0felia (felrapport ID FR00671175). Dåligt spår- läge inrapporterades till Ofelia 2013-09-14 vid km 19 (stolpe 2–3, felrapport ID

FR00802220), 2014-10-17 vid km 19+400 (felrapport ID FR00807943), 2014-09-28 vid km 19+380 (felrapport ID FR00871865) .

5.4.2 Spår

Banöverbyggnaden byggdes 2005 och skiljer sig inte från vad som beskrivs i avsnitt 5.1.2, se figur 5.4.2-1.

(35)

Figur 5.4.2-1

(36)

5.4.3 Geoteknik

Anslutning från bro över Bryngeån och in på bergterrass innan Kalldalstunneln. På brons västra sida har utskiftning gjorts, se figur 5.4.3-1.

Figur 5.4.3-1 Kalldalstunnelns västra mynning. Stora variationer i banunderbyggnaden.

Stora variationer i spårstyvhet över bron och efter bron in i tunneln. Relativt jämn och hög spårstyvhet inne i tunneln.

Östra tunnelmynningen

Jämn övergång till lägre spårstyvhet vid östra mynningen där underbyggnaden förstärkts genom urgrävning och bankpålning på ca 10 m sulfidhaltig lera, se figur 5.4.3-2 och 5.4.3-3.

(37)

Figur 5.4.3-2 Kalldalstunnelns östra mynning.

(38)

Trots förhållandevis jämn spårstyvhet vid den tid då mätningen gjordes, har därefter enligt spårlägesmätningar årsvisa spårjusteringar utförts över en lång sträcka vilka beror på skevningsfel.

Slutsatser

Sträcka med mycket omfattande geotekniska förstärkningsåtgärder och stort behov av spårjusteringar.

5.4.4 Tunnel

Kalldalstunneln är ca 1100 m lång och är byggd med fullt underballastdjup längs hela tunneln, se figur 5.5.4.1. Spårtunnel har en anslutning till servicetunnel vid ca km 18+400, se figur 5.5.4-2. Spårsträcka vid anslutningen till servicetunnel visar inga problem med dåligt spårläge.

Figur 5.4.4-1 Normalsektion Kalldalstunneln.

(39)

Figur 5.5.4-2 Profil över sträcka med anslutning servicetunnel, Kalldalstunneln.

5.5 Avatunneln 5.5.1 Spårstyvhet

Avatunneln sträcker sig från km 50+309 till 50+630.

Mätresultatet redovisas i bilaga 23.

Tunneln har en jämn styvhet kring 150 kN/mm och spårläget är stabilt bra.

5.5.2 Spår

Banöverbyggnaden byggdes 2007 och skiljer sig inte från vad som beskrivs i avsnitt 5.1.2, se figur 5.5.2-1.

(40)

Figur 5.5.2-1

(41)

5.5.3 Geoteknik

Sträckan innan västra mynningen är beläget i djup bergskärning, se figur 5.5.3-1.

Figur 5.5.3-1 Avatunnelns västra mynning i djup bergskärning.

Östra tunnelmynningen

Jorden under banan i östra tunnelmynningen växlar från berg till morän med mindre mäk- tighet. Spårstyvheten är jämn och spårläget är bra längs hela sträckan.

Slutsatser

Tunneln har en jämn styvhet kring 150 kN/mm och spårläget är stabilt bra.

5.5.4 Tunnel

Tunneln är byggd med fullt underballastdjup, se figur 5.5.4-1. Noterbart är att tunneln har dränledning med stor diameter för att leda vatten från den högst belägna förskärningen genom tunneln. Tunneln har ingen anslutande servicetunnel.

(42)

Figur 5.5.4-1 normalsektion för Avatunneln.

5.6 Leduån 5.6.1 Spårstyvhet

Bron över Leduån sträcker sig från km 61+052 till 61+100.

Mätresultatet redovisas i bilaga 28.

Bron är en tvåspanns betongbro med ett stöd mitt i ån. Före bron har spåret en styvhet kring 140 kN/mm, men ca 200 m före bron sjunker styvheten till ca 90 kN/mm. Den nivån bibehålls efter bron. Denna skillnad kan troligtvis relateras till olika material i banans undergrund. Själva bron ger ett styvare resultat där även fasförskjutningen ökar i

brospannen. Troligtvis orsakas dessa förändringar av brons dynamik givet exciteringen med frekvensen 10 Hz från mätvagnen.

Bron har återkommande problem med spårläget och spårriktning har utförts varje eller vartannat år.

Sättning i banvallen mellan km 61+100 och 61+200, dvs. strax efter bron rapporterades till 0felia 2009-04-20 (felrapport ID FR00528111).

5.6.2 Spår

Banöverbyggnaden byggdes 2007 och skiljer sig inte från vad som beskrivs i avsnitt 5.1.2.

Spåret ligger i en kurva med horisontalradien 2000 m, se figur 5.6.2-1.

(43)

Figur 5.6.2-1

(44)

5.6.3 Geoteknik

Jorden kring Leduån består av sulfidhaltig siltig lera med ca 10 m djup innan bron och ca 25 m mäktighet närmast Leduån och öster om ån, se figur 5.6.3-1 och 5.6.3-2.

Figur 5.6.3-1 Bro över Leduån. Siltig sulfidhaltig lera till stora djup.

Figur 5.6.3-2 Djup till fastare botten kring Leduån.

Bron är pålad och bankpålningar finns på båda sidorna om bron.

Ca 200 m innan bron sker en minskning i spårstyvhet från ca 140 kN/mm till ca 80 kN/mm.

Sänkningen av spårstyvheten stämmer mycket väl med det ökade jorddjupet till fast botten, se figur 5.6.3-2 och 5.6.3-3.

(45)

Figur 5.6.3-3 Spårstyvhetsvariation över Leduån.

Däremot är variationerna i geoteknisk åtgärd (urgrävning) efter bron inte synlig i spårstyv- hetsvariation, se figur 5.6.3-2 och 5.6.3-3. Ökningen kan inte heller ses i km 61+800 – 62+000, där djupet till fast botten minskar, se figur 5.6.3-4.

Figur 5.6.3-4 Djupet till fast botten minskar i km 61+800 – 62+000. Övergången är inte synlig i spårstyvhetsmätningen.

(46)

Slutsatser

Här tycks jorddjupet ha en märkbar inverkan på spårstyvheten trots att mäktigheten av lö- sare jord går från ”stort” djup till ”mycket stort” djup (ca 10 till 20 m djup). Däremot kan inte samma effekt konstateras då jorddjupet minskar efter bron.

5.7 Åskottstunneln 5.7.1 Spårstyvhet

Åskottstunneln sträcker sig från km 485+316 till 488+592.

Mätresultaten redovisas i bilaga 57 – 58.

Spårstyvheten är jämn och varierar mellan ca 120 – 140 kN/mm. Däremot är positioner- ingen osäker. Vid två tillfällen finns hopp i styvhetsresultaten. Detta beror på att operatö- ren manuellt ’ruttat’ mätningen vid upptäckt av felaktig positionering. Eftersom styvheten är så jämn, så har inte detta åtgärdats (vilket kan vara tidskrävande).

Spårläget är bra genom tunneln, men något sämre i tunnelmynningarna (främst den västra). En längre spårriktning är utförd 2019. Enligt höjdläget som redovisas i spårlägesdia- grammet är spårriktningen inte motiverad, men möjligen finns andra orsaker.

5.7.2 Spår

Spåret i tunneln går i en S-kurva med horisontalradierna 2200 m och 3200 m, se figur 5.7.2-1.

(47)

Figur 5.7.2-1

(48)

5.7.3 Geoteknik

Vid västra tunnelmynningen ligger spåret på ca 5 m bank på mer än 10 m siltig lera. Ome- delbart innan mynningen passerar spåret på bro över väg innan det går in i tunneln, se figur 5.7.3-1. Geoteknisk förstärkningsåtgärd är förbelastning/överlast och pålad bro.

Figur 5.7.3-1 Plan och profil västra tunnelmynningen.

Underbyggnaden genom tunneln har reducerats 500 m in i tunneln, se figur 5.7.3-2.

(49)

Figur 5.7.3-2 Reducerad underbyggnad 500 m in i tunneln.

Vid östra tunnelmynningen ligger banan i djup moränskärning, se figur 5.7.3-3.

Figur 5.7.3-3 Åskottstunneln östra tunnelmynning. Moränskärning.

(50)

Spårstyvheten varierar något över Styrnäs väg, men i övrigt inga anmärkningsvärda variationer vare sig vid västra – eller östra tunnelmynningen, se figur 5.7.3-4.

Däremot kan man konstatera att vid km 488+240 – 488+400 sker en övergång till fullt un- derbyggnadsdjup och längs den sträckan sker en successiv minskning av spårstyvheten, se figur 5.7.3-5.

Figur 5.7.3-4 Spårstyvhet västra - och östra tunnelmynningen. Observera minskningen i spårstyvhet i högra diagrammet. Sammanfaller med ökning av banunderbyggnadens tjock- lek km 488+240 – 488+400.

Figur 5.7.3-5 Ökning av banunderbyggnadens tjocklek.

(51)

Sammanfattning

Erfarenheterna från Åskottstunnelns östra del visar att fullt underballastdjup med avseende på frostdjup kan medföra att spårstyvheten minskar från ca 140 kN/mm till 120 kN/mm. Motsvarande förändring är dock inte synlig i tunnelns västra del, se figur 5.7.3-6.

Figur 5.7.3-6 Spårstyvhet kring övergång i underballastdjup 500 m in i Åskottstunneln.

5.7.4 Tunnel

Underballastdjupet reduceras 500 m in i tunneln från den östra mynningen med en utspetsning på ca 20 m, se figur 5.7.4-1. Ingen kontrast i styvhet har registrerats vid spårstyv- hetsmätning över denna sträcka.

(52)

Figur 5.7.4-1 Profil västra mynningen Åskottstunneln.

5.8 Björnböletunneln 5.8.1 Spårstyvhet

Björnböletunneln sträcker sig från km 514+085 till 519+180.

Mätresultaten redovisas i bilaga 71 – 74.

Styvheten är jämn och varierar mellan ca 120 – 150 kN/mm. I södra tunnelmynningen finns viss spårlägesproblematik. De årligt återkommande felen är sannolikt orsakade av tjälloss- ning. Inne i tunneln finns en mindre tillväxt av höjdlägesfel. Felen återkommer med ett av- stånd av ca 500, vilket sammanfaller med positionerna för servicetunnlarna.

5.8.2 Spår

Spåret i tunneln går från rakspår till en cirkulärkurva med horisontalradien 3200 m, se figur 5.8.2-1.

(53)

Figur 5.8.2-1

(54)

5.8.3 Geoteknik

Banan utanför båda tunnelmynningarna är belägna i djupa bergskärningar, se figur 5.8.3-1 – 5.8.3-4.

Figur 5.8.3-1 Björnböle södra mynningen.

Figur 5.8.3-2 Björnböle södra tunnelmynningen.

(55)

Figur 5.8.3-3 Björnböle norra mynningen.

Figur 5.8.3-4 Björnböle norra tunnelmynningen.

Inga påtagliga variationer i spårstyvheten i övergången från tunnel eller bergterrass. Däre-

(56)

Figur 5.8.3-5 Spårstyvhet och spårläge vid Björnböletunnelns tunnelmynningar.

Efter norra mynningen passerar banan på hög bank där påtagliga variationer i spårstyvhet kan konstateras vid övergången från hög till lägre bank. Spårjusteringar har krävts, se figur 5.8.3-6.

(57)

Figur 5.8.3-6 Stora spårstyvhetsvariationer vid övergång från hög bank och naturligt lagrad jord i ca km 419+750.

Sammanfattning

Inga påtagliga variationer som orsakats av banunderbyggnaden kan konstateras närmast tunnelmynningarna.

5.8.4 Tunnel

I södra tunnelmynningen finns en korsande vattenledning på en sträcka med återkom- mande spårlägesfel, se plan i figur 5.8.4-1 och profil i figur 5.8.4-2.

På sträckan km 515+750 – 515+800 finns spårlägesfel uppmätta under perioden 2016- 2020. Perioden före denna har det varit stabilt spårläge så någon förändring har skett över tiden. På sträckan finns en anslutande tvärtunnel och korsande vattenledning, se figur 5.8.4-3, som verkar bidra till spårlägesfelen.

I norra mynningen finns en mätvall i underbyggnaden för att mäta vattenflödet från tunneln, se figur 5.8.4-4. Mätvallen verkar inte ge upphov till märkbara spårlägesfel. Dock finns störningar uppmätta i slutet av 2015.

(58)

Figur 5.8.4-1 Plan södra tunnelmynningen, Björnböletunneln.

Figur 5.8.4-2 Profil södra tunnelmynningen, Björnböletunneln.

(59)

Figur 5.8.4-3 Plan över anslutning till tvärtunnel km 15+730.

Plan 5.8.4-4 Plan norra tunnelmynningen.

5.9 Hällebergstunneln 5.9.1 Spårstyvhet

Hällebergstunneln sträcker sig från km 539+336 till 539+951. Mätresultatet redovisas i bi-

(60)

Dåligt spårläge strax utanför tunneln vid km 540+065 (kontaktledningsstolpe 540-1) inrapporterades till 0felia 2010-04-20 (felrapport ID FR00591381).

Dåligt spårläge rapporterades även 2011-06-15 vid km 538+945 (kontakledningsstolpe 538- 18) som ligger utanför tunneln vid övergång till på bro Hällviken (felrapport ID

FR00664107). Dåligt spårläge rapporterades 2016-03-14 (felrapport ID FR00967660) och 2016-07-04 (felrapport ID FR00991688) för ungefär samma ställe.

5.9.2 Spår

Spåret i tunneln har en cirkulärkurva med radien 6000 m vars övergångskurvor börjar un- gefär vid tunnelns mynningar, se figur 5.9.2-1.

(61)

Figur 5.9.2-1.

(62)

5.9.3 Geoteknik

Innan södra tunnelmynningen ligger spåret på upp till 6 m hög utskiftad bergbank. Sul- fidhaltig lera/sulfidhaltig silt har skiftats ur ner till mer än 7 m djup innan banken ca 50 m före tunnelmynningen går in i djup bergskärning, se figur 5.9.3-1. Övergången till berg sker snabbt.

Figur 5.9.3-1 Plan, profil och sektioner söder om Hällebergstunneln.

Norr om Hällebergstunneln går spåret ut på lägre bank med någon meters höjd. Djupet till fast botten är betydligt mindre jämfört med djupet söder om tunneln, men utskiftning av silt/lerig silt har gjorts ner till ca 2 m djup. En bullervall finns på vänster sida om spåret, se figur 5.9.3-2.

(63)

(64)

Spårstyvheten ökar från ca 120 kN/mm på banken till ca 150 kN/mm i tunneln och ligger relativt konstant genom tunneln. Norr om tunneln varierar styvheten mer än i tunneln och sjunker något om än inte så dramatiskt, se figur 5.9.3-3.

Figur 5.9.3-3 Spårstyvhetsvariation kring Hällebergstunneln.

Den snabba övergången från bank till bergskärning söder om tunneln har medfört spår- styvhetsändringar, men inte så stora att spårjustering har erfordrats. Däremot har en spår- justering gjorts norr om tunneln, trots att de geotekniska variationerna inte är lika drama- tiska som söder om tunneln.

Sammanfattning

De stora variationerna i geotekniska förhållandena söder om tunneln avspeglar sig i spår- styvhetsvariation, men inte i något spårunderhållsbehov.

Norr om tunneln varierar styvheten något, men ligger förhållandevis lika som styvheten inne i tunneln. Här har dock en spårjustering utförts.

5.9.4 Tunnel

Tunneln är byggd med underballast till fullt frostfritt djup längs hela tunnellängden.

I profil över södra mynningen ses att tunneln inte har någon mätvall som kan förekomma i andra tunnlar, figur 5.9.4-1.

(65)

Figur 5.4.9-1 Profil över södra mynningen, Hällebergstunneln.

(66)

6. Slutsatser

På de studerade partierna finns många exempel på stora variationer hos de geotekniska förutsättningarna såväl utanför som i tunnlarna. Flera passager finns där man t.ex. går från bank på lös jord till stort djup till bergterras på kort sträcka. Många olika typer av geotekniska förstärkningar förekommer. Övergångarna mellan de olika förstärkningarna är utfor- made baserat på praxis och erfarenheter från tidigare byggen. Det är osäkert hur mycket analys som ligger bakom t.ex. utspetsningskilars längd och släntlutning eller om dessa är baserade på praxis och erfarenhet, se figur 6-1.

Figur 6-1 Utspetsningskilar som övergångar mellan olika geotekniska förutsättningar.

Erfarenheterna från sträckor med sådana övergångar utifrån styvhetsvariationer och spår- underhåll är att det i flera fall finns tydliga samband mellan de geotekniska övergångarna och uppmätta spårstyvhetsvariationer och spårjusteringar.

Från studerade partier av Botniabanan kan som exempel nämnas bankpålning väster om Åsberget, övergång jord/berg vid Strannetunneln, varierat jorddjup vid Leduån och Hälle- bergstunneln södra sidan. Dessa övergångar syns tydligt i spårstyvhetsmätningarna.

Banunderbyggnaden i tunnlarna längs Botniabanan visar att styvhetskillnaderna inte är så markanta och i flertalet långa tunnlar är övergången inte märkbar vid övergång till tjockare underballastdjup (RÖK-2,3 m). Däremot finns flera exempel där ballastmattor i tunnlar ger betydligt lägre spårstyvhet, se t.ex. Strannetunneln, avsnitt 5.3.4, figur 5.3.4-1 och figur 5.3.3-2.

I Strannetunneln finns tre betongtunnlar där underbyggnaden består av makadamballast . Spårstyvhetsmätningarna bekräftar en förhöjd spårstyvhet på 150-190 kN/mm längs sträckor med betongtunnel.

Spårstyvheten genom tunnlarna är generellt jämn och några icke accepterade värden kan inte konstateras trots ett mindre underballastdjup längre in i tunnlarna.

Övergångar kring geotekniska konstruktioner ligger i de flesta fall lägre än ca 1 kN/mm/m och är således inte alarmerande höga gradienter. Det är oklart om dessa övergångar orsa- kar några spår- eller gångdynamiska effekter som skulle behöva åtgärder genom föränd- rade föreskrifter.

(67)

Styvhetsmätning som analyserats i rapporten är gjord när banan var relativt nyanlagd. Som en jämförelse skulle en ny mätning vara av intresse för att visa på styvhetsförändringar över tiden.

Sambanden är dock komplexa och det finns uppmätta styvheter/styvhetsvariationer som inte kan förklaras enbart med geotekniska åtgärder och tvärt om.

Ett syfte med uppdraget var även att studera effekt på spårstyvhet vid små (500 mm) underballastdjup. Eftersom det inte förekommer så grunda underballastdjup längs studerad sträcka har effekten inte kunnat studeras. Det vore därför värdefullt att kunna göra mät- ningar på något avsnitt där 500 mm underballast på bergterrass förekommer. En sådan känd sträcka är vid Kubikenborg söder om Sundsvall, se figur 6-2.

Figur 6.2 Underballastdjup 500 mm på bergterrass (förvaltningsritning 1 239 975 (2014-08- 29)).

7. Bilagor

Bilaga Beskrivning

1 – 55 Bandel 171, km 6 - 115: Örnsköldsvik – Gimonäs 56 - 89 Bandel 175, km 483 - 551: Västeraspby - Örnsköldsvik

Referenser.

[1] Nielsen, J. C., Berggren, E. G., Hammar, A., Jansson, F., & Bolmsvik, R. (2020). Deg- radation of railway track geometry – Correlation between track stiffness gradient and differential settlement. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 234(1), 108–119.

[2] Berggren, E. Railway Track Stiffness – Dynamic Measurements and Evaluation for Efficient Maintenance, PhDThesis, Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm 2009.

[3] Kirilmaz, E., Sárik V. & Famurewa S. – LCC-analys för val av spårkonstruktion i tunnlar, Trafikverket arbetsrapport 2020.

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

(97)

(98)

(99)

(100)

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

(106)

(107)

(108)

(109)

(110)

(111)

(112)

(113)

(114)

(115)

(116)

(117)

(118)

(119)

(120)

(121)

(122)

(123)

(124)

(125)

(126)

(127)

(128)

(129)

(130)

(131)

(132)

(133)

(134)

(135)

(136)

(137)

(138)

(139)

(140)

(141)

(142)

(143)

(144)

(145)

(146)

(147)

(148)

(149)

(150)

(151)

(152)

(153)

(154)

(155)

(156)

(157)

(158)

E-post: trafikverket@trafikverket.se Telefon: 0771-921 921

www.trafikverket.se