Automatisk transkripsjon. Det skriftlige kapitlet er den autoritative kilden.
Kapitel 6 omhandler jernbanens underbygning. Formålet er å gi en systematisk og precis teknisk redegjørelse for de bærende jordkonstruksjonene i jernbaneinfrastrukturen, samt de geotekniske og ingeniørgeologiske kravene knyttet til disse. Gjennomgangen er indelt i fem hoveddeler. Først definisjon og virkeområde, deretter tunneller og konseptkontroll, løsmasseskjæring og bergskjæring, jernbanefylling med setning og konsolidering, Og til slutt dimensjonering av skråningsstabilitet. Seksjon
1 etablerer den grunnleggende terminologien og de tekniske avgrensningene for fagfeltet. Begrepet underbygning omfatter banelegemet og de lastbærende jordkonstruksjonene under ballassen. Funksjonen er å overføre jernbanelastene trygt til naturlig grunn. Spores underbygning utgjør det overordnede systemet som bestemmer banens langsiktige stabilitet, setningsforløp og driftsmessige polidrihet. Grensesnittet mot overbygningen kalles formasjonsplan, som er en avrettet og komprimert
overflate. I tunneller kreves det for eksempel at formasjonsplanene består av frostsikre, godt trenerende friksjonsmasser for å forhindre skader fra telehiv. Seksjon 2 omhandler tunnler, et avgrenset jernbanemiljø med strenge føringer for linjeføring, bergsikring og sikkerhet. Før detaljprosjektering av en tunnel kan starte, skal det gjennomføres en formell konseptkontroll. Kontrollen legger premissene for prosjektet og inkluderer bindende valg for antall tunnelløp,
tunnellprofil og dimensjoner. Videre fastsettes drivemetode, som for eksempel konvensjonell boring og sprengning, samt overordnet strategi for bergsikring og et definert vannsikringskonsept. Godkjente sikkerhetstiltak inngår også som et obligatorisk parameter i denne fasen. Konstruksjonens romlige krav er her illustrert i Banenords normalprofil for en dobbelsporet jernbanetunnel. Tunnelens tversnitt dimensjoneres for å romme togets kinematiske profil, i tillegg til
nødvendig plass for kontaktledningsanlegg, drenering, kabeltraser og gangbaner. Utførelsestoleranser og plassbehov for bergsikring krever at det teoretiske sprengningsprofile etableres med tilstrekk i margin utenfor dette normalprofil. Inntrenging av vann og isdannelse kan føre til telehiv, noe som er en kritisk faktor for infrastrukturens levetid. Montering av membran er en integrert del av utførelsen for å oppnå et ferdig vann- og frosssikret tunnelprofil. Det er et
sentralt krav i prosjekteringen at dimensjonerende levetid for hele tunnelkonstruksjonen er satt til 100 år. Dette inkluderer uttrykkelig alle tiltak for vannsikring og frosssikring. Seksjon 3 skiller mellom åpne utgravinger i hendomsvis løsmasser og fjell som krever fundamentalt ulike prosjekteringstilnærminger. Kroningsmassekjæring forutsetter at tillatt skråningshelding styres direkte av
materialegenskapene. Veiledende største helding er for eksempel 1-1,25 for stein, mens den 1-2 for leire og finsann. For finkornige materialer er kontroll av poretrykk avgjørende for den langsiktige stabiliteten. For en bergskjæring er derimot kartlegging av diskontinuiteter styrende. Generelt bør utkravningshøyder over 20 meter unngås, og sikkerheten i varetas blant annet gjennom geometrisk dimensjonering av en fangrøft ved kjæringens fot. Konsekvensen av utilstrekkelig kontroll på
vannmettning og poretrykk er dokumentert i skrede ved Valla i 2008. Vannmettning av finkorn i materialet i en eksisterende løsmasseskjæring forårsaket her et hurtig skråningsbrudd. Hendelsen demonstrerer objektivt at avvikende dreneringsforhold forringer skjærfastheten og utløser ustabilitet i erosjonsutsatte jordarter. For å motvirke dette benyttes målrettete dreneringstiltak for å redusere poretrykket effektivt. I en bergskjæring er det påkrevet med en
sikkerhetszone som stanser nedfallende materiale før det treffes borområdet. Dette løses ved å etablere en fanggrøft. Dimensjoneringen er basert på en definert geometri, der grøftens nødvendige bredde E og dybde D kalkuleres matematisk ut fra skjæringshøyden H og skrålingsvinkel. Grøften plasseres systematisk mellom spor midt og bergveggen for å ivareta teknisk sikkerhet. Seksjon 4 tar for seg jernbanefylling og de spesifikke kravene til deformasjonskontroll gjennom setning og
konsolidering. Det er geoteknisk nødvendig å skille strengt mellom begrepene setning og konsolidering. Setning er den generelle termen for reduksjon i høyde som følge av belastning på fillingen og den underliggende grunnen. Konsolidering refererer derimot spesifikt til primærsetningen som inntreffer over tid i finkornige jordarter som leire og silt. Denne prosessen styres utelukkende av hvor rast poreovertrykk i massen dreneres ut, noe som fører til en gradvis volumreduksjon. Hvert materiale gir
en umiddelbar elastisk respons ved belastning, reagerer et vannmettet, finkornig materiale annerledes. Ved inisial belastning oppstår et høyt overskuddsporetrykk, fordi vannet bærer en del av lasten uten nevneverdig volymeendring. Den langsiktige responsen, selve konsolideringen, realiseres først når porevannet gradvis drineres ut. Dette medfører volymereduksjon og samtidig en økning i materialets fasthet. For å akselerere konsolideringsprosessen i anleggsfasen benyttes et
spesifikt ingeniørmessig forløp for en jernbanefylling på bløt grunn. Først bygges en midlertidig overlast som overstiger det dimensjonerende nivået. Deretter monteres prefabrikerte vertikaldren direkte i det bløte leilaget. Disse drenene forkorter dreneringsveien og fremskynder utløpet av porevann drastisk. Når den forutsatte setningen i grunnen er teknisk verifisert, fjernes den overskyttende fullmassen. og sporet kan etableres. Seksjon 5 omhandler den
formelle beregningen av skråningsstabilitet for å sikre at anlegget motstår brydd. Stabiliteten til en undergrunn uttrykkes analytisk gjennom beregningsmodellen F er lik tau K dividert på tau. Her representerer tau K materialets karakteristiske skjærfasthet, altså kapasiteten. Tau representerer den beregnede skjærspenningen, som er den ytre påvirkningen fra fylling og toglast. For at stabiliteten skal godkjennes i grenselikevektsanalysen, møte eller overstige
fastsatte krav til materialfaktor. Kravene til materialfaktorer er systematisert i tabell 6.7. Faktorenes størrelse bestemmes av valgt analysemetode, som effektiv spennings- eller totalspenningsanalyse, prosjektets konsekvensklasse, samt den geotekniske bruddmekanismen, klassifisert som sprø, nøytral eller duktil. For eksempel kreves det en materialfaktor på 1,60 for et potensielt sprøtt brudd i høyeste konsekvensklasse. Nøyaktig dimensjonering av underbygningen krever at befinner
seg innenfor disse fastsatte terskelverdingene. Dette utgjør det fundamentale premisse for jernbanens langsiktige sikkerhet og stabilitet.