Mulighetsstudie av reduksjon av tverrsnittsstørrelsen til jernbanetunneler med hensyn på kostnader og miljø
Abstract
Det har vært en økning i tverrsnittsstørrelsene til jernbanetunneler i tråd med denteknologiske utviklingen, fra de første togene begynte å kjøre på skinner i Norge.Økningen i tverrsnittsstørrelsen kan forsvares med økt- og endret plassbehov itunneltverrsnittene, men det har vist seg å finnes svært lite litteratur og dokumentasjonknyttet til prosjektering av tverrsnittsstørrelsen til jernbanetunneler. Det erfunnet at det for enkelte nyere prosjekter er prosjektert med større tverrsnittsstørrelsefor tunnelene enn det som er anbefalt i standarden. Derfor ble det funnetnødvendig å undersøke hvor store tunneltverrsnittene behøver å være.I prosjektet ble det foretatt målinger av tunneltverrsnittet på to tunneler på Gardermobanen,som videre ble modellert og analysert med tanke på å undersøke omdet var mulig å redusere tverrsnittsstørrelsene. Disse tunneltverrsnittene ble videresammenlignet med tunneltverrsnitt fra nyere prosjekter, for å undersøke potensialetfor tverrsnittsreduksjon i henhold til dagens standard. Videre ble en beregningsmodellfor kostnader og CO2-utslipp fra byggefasen etablert, for å undersøkehvilken effekt tverrsnittsreduksjon hadde på kostnader og CO2-utslipp fra byggefasen,og hvor data fra analysen av tverrsnitt ble anvendt som inngangsparametere.Det ble funnet at sonen for evakuering, sonen for faste installasjoner og sporkonstruksjonenvar områdene i tunneltverrsnittet med mest potensiale for reduksjon.Reduksjonspotensialet til evakuerings- og rømningssonen kom fra muligheten til åkombinere disse til en sone. Det ble videre funnet at ballastfritt spor som sporkonstruksjongir et slankere tunneltverrsnitt. Ved å gjennomføre reduksjon på disseområdene ble det funnet et reduksjonspotensiale for tunneltverrsnittene i størrelsesorden10m2. Dette gir følgelig en reduksjon av drivekostnader i størrelsesorden4000 kr/m, reduksjon i CO2-utslipp på 500 kg CO2 pr enhetslengde og en reduksjoni avgifter knyttet til CO2-utslipp på 900 kr pr enhetslengde. Gjennom prosjektet bledet funnet at dagens prosjekteringsmetoder i liten grad er egnet for optimaliseringav tunneltverrsnitt, i lys av hvor stort reduksjonspotensiale som ble avdekket iprosjektet, i tillegg til flere faktorer knyttet til kompleksiteten av jernbanetunneler,som gjør prosjektering utfordrende. There has been an increase in the cross section size of railway tunnels in line withthe technological development the past 100 years, from when the first trains startedto run on rails in Norway. The increase in the cross section size can be explainedby increased- and changed space requirements in the tunnel cross section, but ithas been limited literature and documentation on the subject of design and engineeringof railway tunnels. It was shown from some newer projects, that theprojects have designed the cross section larger than the requirements of the technicalstandards. Therefore it has been found necessary to investigate how big thecross section of railway tunnels are required to be.Measurements of the cross section size of two tunnels on the Gardermoen-line wasobtained, which were further modelled and analysed in regards to investigatingif it were possible to reduce the cross sections. These cross sections were furthercompared with cross sections from newer projects to investigate the reduction potentialin relation to today’s technical standards. A simplified computational modelfor cost and CO2-emission from the building phase was established to investigatethe effect of cross section reduction on the cost and CO2-emissions, where the datafrom the analysis of the cross sections were used as input parameters.It was found that the area for evacuation, fixed installations and the track constructionwere the areas within the cross sections with the highest reduction potential.The reduction potential for the evacuation- and the installation area came fromthe possibility of combining the areas. It was further found that ballast-less trackas the track structure can result in a smaller cross section. By conducting a reductionin these areas, it was found that the reduction potential for the cross sectionswas in the magnitude of 10m2. This gave a reduction in the construction cost inthe magnitude of 4000 NOK/m, a reduction in the CO2-emissions of 500 kg CO2pr unit length, and a reduction in the costs related to the CO2-emissions of 900NOK pr unit length. Through the project, it was found that today’s designing methodin little degree is suitable for optimization of tunnel cross section size, in lightof the great reduction potential found in the project. In addition to this, severalfactors related to the complexity of railway tunnels also makes the design processchallenging.