Tjäldjupsberäkningar för järnvägsbank avsedd för höghastighetståg : Analys av tjälutbredning runt kulvertar

Sammanfattning: För att förnya och förbättra den spårbundna trafiken inom Sverige är stambanor för höghastighetståg ett alternativ som utreds då det skulle innebära förkortade transporttider både för person- och godstrafik. Innan höghastighetsbanor kan etableras i Sverige finns det många faktorer som måste utredas. Eftersom tågen går med betydligt högre hastigheter än de tåg som redan används blir känsligheten för problem som kan uppstå i undergrunden betydligt högre och toleransen för sättningar och tjällyft är i princip lika med noll. På grund av klimatet som råder i Sverige finns det mycket att reda ut angående tjälproblematiken. Förutom låga temperaturer och vatten i jorden kan en trumma påverka hur tjälen utvecklas i järnvägsbanken. I den här studien analyseras påverkan som en trumma i järnvägsbanken har på tjälutvecklingen. Inverkan har analyserats utifrån ett tvärsnitt inuti järnvägsbanken för två olika köldmängder, -500 graddagar och -1300 graddagar. Innertemperaturen i trumman har antagits variera längs med trummans längd. Temperaturen har varierats inne i trumman att vara från 10 % upp till 75 % av köldmängden i uteluften. Förutom att analysera hur olika temperaturer påverkar tjälutvecklingen har den mängd material som behöver schaktas bort och ersättas med ett isoleringsmaterial för att förhindra att tjälproblem uppstår beräknats. Oberoende av trummans storlek och temperatur kommer trumman inte att kunna placeras direkt på terrassnivån utan att tjälfronten når det tjälfarliga materialet och risk för att tjälproblem ska uppstå. När temperaturen inne i trumman är 75% av köldmängden utomhus, och därmed nära temperaturen utomhus, blir tjälfronten även brantare än för lägre innertemperaturer. En brant tjälfront kan inducera större och mer ojämna tjällyft. För att undvika att problem uppstår måste ett isoleringslager av ett tjälpassivt material anläggas. Mängden material som måste ersättas ökar med trumdiameter och ökar betydligt beroende på om temperaturen inne i trumman är 10% eller 75% av utomhusköldmängden. Exempelvis ökar mängden under en trumma med 30 centimeters diameter från 1 m3 till 35,5 m3 respektive från 10,1 m3 till 58,4 m3 för en 150 centimeters diameter. Ökade mängder medför högre kostnader i både material och transporter, vilket är något som tillsammans med övriga faktorer senare måste analyseras vidare för att få mer kunskap och underlag inför en möjlig etablering av höghastighetsbanor.