Gjennomførbarhet med roadheader som drivemetode på ny togtunnel i Oslo

Abstract

Fram mot 2040 er det forventet en betydelig befolkningsvekst på Østlandet. For å håndtere flere reisende må togkapasiteten gjennom Oslo sentrum økes. Begrensede arealer i dagen gjør at mulighetene i undergrunnen må utnyttes. Ny togtunnel fra Oslo S til Lysaker planlegges som en del av dette arbeidet og er bakgrunnen for denne oppgaven.

Å bygge tunnel i Oslo sentrum innebærer flere utfordringer knyttet til det ytre miljøet. Forstyrrelser i anleggsfasen må minimeres og anleggsområdene bør oppta minst mulig plass i dagen. Dette ses i sammenheng med valg av drivemetode.

I denne oppgaven er det undersøkt gjennomførbarhet med roadheader som drivemetode på ny togtunnel i Oslo. Geologiske og anleggstekniske utfordringer som forventes i Oslo sentrum er diskutert. Estimat av inndrifter er beregnet i en prognosemodell. Det har gitt indikasjoner på ytelsen til roadheader i de ulike bergartsgruppene. Relevante internasjonale prosjekter er gått gjennom for å undersøke erfaringer med roadheader som drivemetode og anleggsgjennomføring i urbane strøk.

Grunnforholdene i Oslo er komplisert. Hyppige vekslinger i berggrunnen, varierende styrkeegenskaper i bergartslagene og grunnvannsspeil like under overflaten er noen av utfordringene. Inndrift med roadheader er sensitiv for store endringer i bergmassens styrkeegenskaper, og er forbeholdt driving i bergmasse med svak - moderat styrkeegenskaper. Det ytre miljøet opplever klare fordeler med roadheader som drivemetode.

Angrepspunkt via sjakter og massetransport med transportbånd kan bidra til miljømessige fordeler i Oslo. Infrastruktur i bunn av sjaktene minimerer behovet for anleggsplass i dagen. Transportbånd i kombinasjon med lektertransport legger til rette for effektiv massetransport og reduserer antall lastebiler i bybildet.

Det vurderes at driving med roadheader er gjennomførbart i skifer, alunskifer og kalkstein, men det er nødvendig å ha konvensjonell boring og sprengning som kombinerende drivemetode. I harde, mektige vulkanske ganger har roadheader begrenset ytelse.

The population in Oslo and the surrounding areas is increasing and is expected to have significant growth until 2040. To handle more travelers, the railway capacity through Oslo city is needed to expand. A new railway tunnel is planned from Oslo S to Lysaker and forms the background for this thesis.

Tunneling in Oslo involves impact on existing buildings, structures, and the public. Disruptions in the construction phase must be minimized and the construction sites should take up minimal space in the city. The choice of tunneling method must be considered in conjunction with these challenges.

This thesis is a feasibility study for roadheader excavation of the new railway tunnel through Oslo. Geological and construction challenges in Oslo city are discussed and an estimation of the advance rate is calculated by using a prediction model. Roadheader performance in the rocks is clearly indicated. Relevant international projects are discussed to explore tunneling experiences with roadheader excavation and tunneling in urban areas.

The ground conditions in Oslo are complicated. Frequent rock changes, varying rock strength properties and low groundwater levels are some of the challenges. Roadheader advance rate is sensitive to varying rock strength and is best suited for tunneling in low - medium strength rocks.

Shafts as construction sites and mass transport with conveyor belt gives environmental advantages in Oslo. The advantages can be achieved by having infrastructure at the bottom of the shafts, which will minimize the construction sites at the surface. Conveyor belts in combination with barge transport is an effective solution to reduce the number of trucks in the city.

Tunneling with roadheader is feasible in shale, alum shale and limestone layers, but tunneling is needed in combination with Drill&Blast. Roadheader performance is limited in strong volcanic dikes.