Tunnelbyggande vid partiell bergtäckning : En fallstudie av Nacka Centrums tunnelbanestation

Sammanfattning: I samband med urbanisering av städer ökar omfattningen av byggda delar och antalet pågående byggnadsprojekt. Den ökade bebyggelsen i kombination med samhällets intresse leder till att projekt utförs med minskad möjlighet att välja lämplig plats. För tunnelbyggande innebär det att man allt oftare konfronteras av ogynnsamma förhållanden som kräver speciella förstärkningsmetoder för att hantera de utmaningar som uppstår. Ett sådant fall är den nya tunnelbanestationen Nacka Centrum i Stockholm där tunneln har byggts med partiell bergtäckning förstärkt med jetpelare och spiling. Efter en första anblick av projektet verkar mängden förstärkning tyda på en konservativ design, vilket är vanligt för tunnelbyggande under liknande förhållanden. Av den anledningen har utförande och design av stationen undersökts i detta examensarbete på uppdrag av Sweco Sverige AB, med syftet att utvärdera jetinjekteringens bärande förmåga i tunneln för att avgöra om tunneldrivning hade kunnat utföras utan spiling.Metoderna som tillämpats i arbetet omfattar numeriska beräkningar, probabilistiska analyser och en kvalitativ fältstudie. Genom analyser med FEM-programmet PLAXIS simulerades olika förstärkningsdesigner för att utvärdera den strukturella kapaciteten för tunneln. De probabilistiska analyserna beaktade variationer i jetinjekteringens materialegenskaper för att bedöma konstruktionens brottsannolikhet. Kvaliteten på utförandet av jetpelarna utvärderades genom platsbesök i den kvalitativa fältstudien.Resultaten från analyserna visade att tunnelkonstruktionen teoretiskt hade tillräcklig strukturell kapacitet för att kunna drivas utan spiling. Jetinjekteringens materialegenskaper och utformning möjliggjorde valvverkan, den globala säkerhetsfaktorn för tunneln var god och brottsannolikheten var inom acceptabla gränser för temporära konstruktioner. Men analyserna identifierade även några utmaningar, såsom förekomsten av löskärna vid tunnelhjässans mitt, vilket kan medföra risker för utfall och personskador efter sprängning. Dessutom har utförandet av jetpelarna stött på utmaningar gällande att uppnå önskad pelardiameter och baserat på kärnprover i den jetinjekterade volymen så finns det obehandlade partier i området.Sammanfattningsvis kan det konstateras att förstärkning med jetpelare i allmänhet kan vara tillräcklig för att säkerställa tunnelns stabilitet vid partiell bergtäckning. Dock finns det många osäkerheter vad gäller jetinjekteringens materialegenskaper och löskärnans potentiella risker för det analyserade fallet vid station Nacka Centrum. Således krävs spiling som extra säkerhetsåtgärd i den nuvarande designen, men genom att modifiera tunnelkonturen hade tunneldrivning sannolikt kunnat genomföras utan spiling.