Drivemetoder for strossing av eksisterende vegtunneler

Tunneltverrsnittet i mange gamle vegtunneler på det norske og færøyske vegnettet er for lite til å oppfylle dimensjonskrav etter dagens standard. Økt årsdøgntrafikk (ÅDT), ønske om økt fartsgrense og bedre framkommelighet er faktorer som har utløst behov for strossing av eldre vegtunneler i Norge og på Færøyene. Behov for nytt kjørefelt i form av kollektivfelt eller gang- og sykkelveg er en annen årsak til at strossing i vegtunnel er et dagsaktuelt tema. Formålet med masteroppgaven er å vurdere hvordan strossing av eldre vegtunneler kan utføres mest mulig effektivt med ulike drivemetoder, samtidig som stabiliteten i tunnelen bevares. I Norge har det blitt gjennomført relativt få prosjekter med strossing i tunnel, og erfaringer fra aktuelle fagpersoner har derfor vært viktig for oppgaven. Tre prosjekter med strossing i tunnel har blitt undersøkt for å samle inn nødvendig erfaring: Langnestunnelen, Mjåvannstunnelen og Forsatunnelen. Erfaringen har blitt brukt til å vurdere gunstig drivemetode, inndrift og stabilitet for strossing av Haumyrheitunnelen i Norge, Leirvíkartunnilin og Hvannasundstunnilin på Færøyene. Ulike drivemetoder har blitt undersøkt, derav strossing med boring og sprengning (D&B) og mekaniske brytningsmetoder. Faktorer som er avgjørende for effektiv inndrift ved strossing i tunnel, er muligheten til å utføre arbeidsoperasjoner parallelt på flere stuffer og om tunnelen er stengt under drivingen. Det stilles større krav til entreprenørens planleggings- og tilpasningsevne med trafikkavvikling i tunnelen. Strosseinndrift i tunneler med trafikkavvikling avhenger hovedsakelig av tilgjengelig tid til bergsikring og lasting av masser mellom tunnelens stenge- og åpningstid. Strossing ved D&B er best egnet i massive og harde bergmasser med høy UCS. I bergmasser med UCS < 40 MPa og RQD < 70, og i områder med strenge krav til sprengningsrystelser, kan strossing med hydraulisk pigghammer eller roadheader være godt egnet. Bruk av hydraulisk pigghammer er best egnet i tunneler med små strossetverrsnitt (< 20 m3/m). Strossing ved bruk av roadheader er egnet først når tunnellengden er over 10 km, grunnet høy investeringskostnad. Med krav til uforhindret trafikk og uten mulighet for omkjøringsveg, kan strossing utføres med «Tunnel Enlargement Formwork», slik at arbeidet kan foregå uavhengig av trafikken. Vurdering av inndrift ved strossing med D&B er basert på erfaringer, utarbeidede sprengnings-planer og NTNU-modellen. Utregningene er kun forenklede estimater og er ment som en veiledning til hva som kan forventes, og bør følgelig anses som et minimumsestimat. Total utregnet drivetid for strossing med D&B ble estimert til 16 uker med stengt tunnel og 35 uker med trafikkavvikling i Leirvíkartunnilin (3 skift per døgn). Tilsvarende 20 og 57 uker for Hvannasundstunnilin, og 32 uker for driving av ny tunnel. Drivetid i Haumyrheitunnelen ble estimert til 5 uker med H1-profil (T8,5 til T13-profil, økt takhøyde) og 4,5 uker med H2-profil (T8,5 til T13-profil, uendret takhøyde). Det har blitt utført empirisk, analytisk og numerisk analyse av stabilitet, for å vurdere hvor stor effekt strossing har på stabiliteten for ulike strossetverrsnitt. Strossing av tunnel i bergmasser med Q-verdi < 10 og RMR-verdi < 40 gir størst økning i sikringsbehov og reduksjon i «stand-up time». Strossetverrsnitt bør tilpasses spenningsfordelingen ved å ikke øke takhøyden i opprinnelig tunnel i tilfeller med høye horisontalspenninger. I tilfeller med høye vertikalspenninger, kan takhøyden med fordel økes. Orienteringen til sprekkesett har betydning for gunstig valg av driveretning knyttet til borehullsavvik og stabilitet. Med sprekkesett og strøk parallelt med tunnelaksen hvor det skal strosses på én side, bør det strosses på den siden som går mot fallretningen til sprekkesettet, og som følgelig fører til minst spenningsavløsning i hengen