Geologiska osäkerheter i den nationella transportplanen, Thomas Dalmalm, Trafikverket
•Download as PPTX, PDF•
0 likes•570 views
Den nationella transportplanen för perioden 2014-2025 innehåller avsevärda satsningar på transportsystemet. Sammantaget är planen på 522 miljarder kronor, varav 281 miljarder satsas på att utveckla infrastrukturen. Den kraftfulla satsningen innebär många projekt med omfattande behov av geologisk information, bland annat för att bedöma massbalansen avseende bergmaterial men framförallt för alla tunnelprojekt som planeras. Redan i slutet av 1970-talet lät BeFo utföra projektet ”Förundersökningars värde och omfattning” för att få svar på frågan om hur omfattande förundersökningar och hur säkra bergprognoser som krävs. Studiens slutsatser och rekommendationer håller än idag men fick uppenbarligen inte förväntat genomslag eftersom frågan ännu diskuteras. Trafikverket har på senare tid genomfört ett antal studier för att mäta och värdera de geologiska osäkerheterna i ett antal genomförda projekt. Föredraget kommer översiktligt att presentera några av landets största infrastruktursatsningar och behovet att geologisk information i olika skeden av projekten. Föredraget kommer också att presentera resultat från de genomförda studierna och hur Trafikverket avser att jobba vidare med frågan.
Recommended
More Related Content
More from Geological Survey of Sweden
More from Geological Survey of Sweden (20)
Geologiska osäkerheter i den nationella transportplanen, Thomas Dalmalm, Trafikverket
- 1. 1 Geologi för infrastrukturplanering 1. Geologiska osäkerheter i de Nationella Transportplanen Thomas Dalmalm, Trafikverket 2. Tolkning av bergförhållanden inför tunnelpassager under Strömmen Curt Wichmann, Bergboken AB 3. Ingenjörsgeologisk information i infrastrukturprojekt Robert Sturk, Skanska 4. Förvaltning av Geologisk information från infrastrukturprojekt Philip Curtis, Sveriges Geologiska Undersökning
- 2. Geologiska osäkerheter i den Nationella Transportplanen TMALL 0141 Presentation v 1.0 Thomas Dalmalm Geoarena 141015
- 3. 5 4 3 2 1 3 Nationella planen • 2014-2025 • 522 miljarder (281 utveckla infrastrukturen) • ~10% = 30 miljarder i bergarbeten ADFASDFASDFASDFASDF 0 Miljarder kronor
- 4. Förundersökningarnas värde • 1979, Hans Helfrich mfl • Tillgängliga metoder kan ge 4 tillfredställande prognos avseende drivningsförhållanden och förstärkning • Förväntandmodell • Bergparametrar kan utvärderas men dess sammanvägda betydelse är svårare • Stora osäkerheter gällande de geohydrologiska förhållanderna vilket lett till stora kostnadsökningar som helt överskuggar andra delar av tunnelbyggandet • Utveckling av hydrologiska metoder och geofysik
- 5. 5 Lönar sig en kompletterande grundundersökning 1980 Olsson & Stille Sannolikhetsbaserad metod för att beräkna om ytterligare grundundersökning lönar sig
- 6. 6 Förundersökningar i Berg 1986 Bergman & Carlsson Hög ingenjörsgeologisk kompetens Förväntansmodell Förundersökningsplan
- 7. 7 Förundersökningsmetoders värde och nytta ur prognossynpunkt vid tunnelbyggande 2013 Per-Gunnar Alm mfl Direkta metoder har större värde och är mindre komplexa att jobba med.
- 8. 8 Är olika prognoser olika säkra? 1 7 2 6 11 10 4 5 3 9 Karterat (Q-värde) Prognostiserat (Q-värde) 10 1 0,1 8 0,01 0,1 1 10 Sämre för-undersökningar Prognostise-rat = Karterat 5 Bättre för-undersökningar
- 9. 9 Hur stora är osäkerheterna?
- 10. 10 Hur ofta träffar prognoser rätt? Nygårds-tunneln Norrmalms-tunneln SMHI
- 11. 11 Ostlänken – 45 km tunnlar genom Linköping
- 12. 12 Ostlänken
- 13. 13 Ostlänken
- 14. 14 Norra länken – Fortsatt arbete med MWD i FS
- 15. Förbifart Stockholm – 54 km bergtunnlar Uppdaterad information och korrelation 15 Graphics: Tomas Öhrling 2010
- 16. Samanfattning • Tillgängliga metoder kan ge tillfredställande prognos 16 avseende drivningsförhållanden och förstärkning -Dagens geofysiska metoder har höjt detta från tillfredställande till god • Förväntandmodell -Vad innebär den nya informationen avseende teknik och kostnad, här kan vi bli bättre • Bergparametrar kan utvärderas men dess sammanvägda betydelse är svårare - MWD tekniken finns utvecklad och gör stor skillnad i många infrastrukturprojekt • Stora geohydrologiska osäkerheter vilket lett till stora kostnadsökningar som helt överskuggar andra delar av tunnelbyggandet - De 10 senaste årens tunnelbyggande har inte lett till stora kostnadsökningar inom geohydrologi RTGC, MWD, Vattenförlust (VIC), Geofysik Helfrich mfl 1979
- 17. 17 Tack!
- 18. 18 1 8
- 19. 19 Immersed concrete tunnel
Editor's Notes
- Thomas Dalmalm, ingenjör från Chalmers som doktorerat i jord och bergmekanik på KTH med inriktning på injekteringsteknik. Arbetar idag som teknikchef för Stockholmsprojekten på Trafikverket. Sommartid så letar jag bergsprickor som kan injekteras med cementbruk, vintertid går inte sprickorna att hittas så lätt så då åker jag helst skidor i de frusna bergen. Curt Wichmann, Robert Sturk, Geolog från…, doktorerat i jord och bergmekanik på KTH med inriktning på…. Philip Curtis, 1100-1215 1100-1115 Thomas Intro 5, Thomas presentation 8, Frågor 2 1115-1135 Robert presentation 15, Frågor 5 1135-1155 Curt presentation 15, Frågor 5 1155-1215 Philip presentation 15, Frågor 5
- För att få en första uppfattning om osäkerheterna och deras storlek gjordes en jämförelse mellan prognoser och karteringar. Data från projekt Ådalsbanan, elva prognossträckor på vardera på 100 – 200 m längd (fyra tunnlar). Bergkvaliteterna redovisades enligt Q-systemet. Figuren redovisar prognostiserat Q-värde som funktion av karterat. Det finns även en linje som anger Prognostiserat = Karterat. Varje markör avser medelvärden för respektive prognossträcka. De olika sträckorna kan grupperas utifrån prognosunderlagens kvalitet. Figuren visar att de prognoser som baserats på bättre undersökningar endast har en liten avvikelse från linjen Prognostiserat = Karterat jämfört med dem som baserats på sämre undersökningar.
- För att få en samlad uppfattning om skillnaderna gjordes även en samlad jämförelse. Denna redovisas med fördelningsfunktioner för att åskådliggöra variationerna mellan de olika prognossträckorna. Som framgår är det i medeltal nästan ingen skillnad alls mellan prognos och kartering för de sträckor som hade ”bra” förundersökningar. De sträckor som hade ”sämre” förundersökningar fick i stället en generell skillnad mellan prognos och kartering som var nästan 0,5 tiopotens. Det är ganska mycket med tanke på att det kan rymmas i det närmaste två BFK-växlingar inom 0,5 tiopotenser, t.ex. vid Q-värden 1 och 4. Spridningarna, upplösningen, skiljde också något och var mindre för de bra underlagen jämfört med de sämre. Båda var dock ganska lågupplösande. Sammantaget indikerar jämförelsen att prognoser som bygger på sämre underlag har förhöjd risk för såväl systematiska som slumpmässiga avvikelser.
- Vi har även gjort mätningar av prognosernas träffsäkerhet. Varje enskild meter har då först jämförts och klassats som ”träff” eller ”miss”. Därefter har antalet träffar dividerats med det totala antalet meter för att få ett relativt mått på träffsäkerheten (%). För Nygårdstunneln träffade 53 % av de prognostiserade metrarna rätt. För Norrmalmstunneln blev träffsäkerheten 58 %. För enskilda prognossträckor, varierade träffsäkerheten mellan 0 och 100 % i olika, komplexa, variationsmönster. Som jämförelse kan nämnas att SMHI:s prognosindex, d.v.s. väderleksprognosers träffsäkerhet för nästföljande dygn, var 83 % (år 2010). Om inte annat, ger ju detta några saker att fundera på då det gäller bergprognosers träffsäkerhet… Sammantaget indikerar både den här mätningen, och föregående, att det kan vara vanligt med ganska stora osäkerheter i bergprognoser. Erfarenheten från NL var att det skilde från plats till plats, men på det stora hela för hela projektet så var överensstämmelsen god.
- Behovet av korrekt geologisk information och en förväntansmodell är uppenbar
- The geometry of the grout fans was as well adjusted according to MWD analysis which continuously was carried out. On the top picture the rock strength is illustrated. Grey (0-50MPa) and green (100-140MPa) represents low strength and blue higher strength (above 180 Mpa) On the bottom picture supplementary grout holes are shown based on the MWD analysis.
- På project Citybanan infördes en function för korrelering av geologer. Inför byggandet av Förbifart Stockholm är denna korreleringsfunktion redan på plats och jobbar med ett system för korrelering
- Station Citys stationsrum 28 november 2013
- Profile of the immersed concrete tunnel The concrete tunnel is about 300 m long, it is rising towards Söder Mälarstrand At Riddarholmen the tunnel connection is about 24 meters below ground level At Söder Mälarstrand the connection is at about 10-12 meters below ground level Profile of the tunnel tube Rail / track tunnel and parallell service- and rescue tunnel The tunnel is placed on a concrete construction standing on four groups of concrete pillars The concrete pillars are driven down in to the mountain The concrete tunnel starts approximately 20 meters into the harbour of Riddarholmen, where it will be connected to the rock tunnel. After finishing the conrete tunnel, the harbour will be restored. The concrete tunnel rises towards Söder Mälarstrand. Minimum distance between the tunnel roof and the sea bottom is about 12 meters. The safety zone between boats and tunnel roof is 10-4 meters.
- Vi har även uppskattat vilket genomslag de uppmätta skillnaderna mellan prognos och kartering haft för drivningstider och bergförstärkningskostnader. Data från Ådalsbanan. Resultaten visade att: Tiderna nästan inte avvek alls vid bra förundersökningar men ökade med ca 20 % (exklusive bergförstärkning) vid sämre förundersökningar. Kostnaderna nästan inte avvek alls vid bra förundersökningar men ökade med ca 30 % vid sämre förundersökningar. I båda fallen spred också utfallen för de sämre underbyggda prognoserna mer är för de bättre. Sammantaget ansågs resultaten ge ett bra stöd för tanken att avvikelserisker som går in i processen från början, lever vidare för att senare också falla ut ur samma process.
- Det mest förvånande är kanske inte osäkerheternas storlek. Eller att träffsäkerheten verkar vara så låg. Det är i stället att: Fram tills att de här mätningarna gjordes var det i det närmaste okänt vilka osäkerheter och träffsäkerheter som förekommer i byggprojekt. Hur ska vi kunna lära något, och utvecklas, om vi inte vet var vi befinner oss idag? Hur ska vi veta att vi utvecklas, om vi inte mäter och funderar på varför det blir på det ena eller andra sättet? Detta sammanfattar också ”Förbättringens grundlag”. Denna var också en av utgångspunkterna för det jag precis har redovisat Kanske är det läge att göra någonting nu? För det finns en liten verktygslåda att ta till, och den tänkte jag beskriva lite närmare efter en titt helheten.
- Vi utgår från den process som osäkerheterna finns i . Vi antar att bergprojektören är bågskytt och som inget hellre vill än att skjuta mitt-i-prick med pilen/prognosen. Måltavlan är kartörens tunnelkartering. Först och främst är ju bågskyttens/projektörens kvaliteter som skytt/projektör viktig för möjligheterna att få till ett bra skott/prognos, det vill säga: Utförandet av projekteringen påverkar avvikelserisken En bågskytt vet var måltavlan är placerad. En bergprojektör ser inte sin måltavla och saknar som regel även inflytande över hur kartören kommer att kartera, det vill säga: Tunnelkarteringens utförande påverkar avvikelserisken Kvaliteten på skyttens båge och bergprojektörens förundersökningsdata påverkar möjligheterna till ett bra skott/prognos. Skytten tar ansvar för sin båge och vårdar den ömt. Vilket ansvar projektören tar/kan ta för förundersökningarna inklusive ingående osäkerheter varierar mer. Uppenbart är dock att: Förundersökningarnas omfattning och kvalitet påverkar avvikelserisken Om osäkerhetsproblemet ska kunna hanteras, behöver det tas ett helhetsgrepp runt samtliga delar eftersom totalavvikelsen kan spåras till alla tre. Nu tittar vi vidare på dem!
- Vi kan börja med att titta på möjligheterna bakifrån, d.v.s. från det ”facit” som använts: tunnelkarteringen. Data avser Ådalsbanan. Bilden redovisar en jämförelse av karteringar utförda av olika utförare, d.v.s. olika organisationstillhörighet. Den pekar på en betydande skillnad och visade också att vissa bergkvalitetsparametrar avvek mer än andra. Detta pekade på ett behov av att: Kalibrera bedömningarna av bergkvalitetsparametrarna Ytterligare jämförelser indikerade att parameterbedömningarna kunde påverkas av andra faktorer än berget, exempelvis kvardröjande effekter av oväntade ras, sprängskador, arbetsbelysning, avstånd till karterad yta, organisationstillhörighet, arbetsplatsdialog etc. Detta pekade på vikten av att: Skapa likformiga förutsättningar för karteringsarbetets utförande (standardisera?) Mot bakgrund av den ganska stora skillnad som jämförelsen påvisade bedöms det även finnas ett tydligt behov av att: Fortlöpande utvärdering av kartering och prognos (standardisera?)
- Den generella skillnaden mellan olika projektörer är inte uppseendeväckande om de prognostiserar samma tunneldelar med samma förundersökningsdata. Om vi däremot jämför skillnaderna vid olika förundersökningskvalitet blir bilden en annan. Data från Ådalsbanan. Som framgår är skillnaden större vid sämre förundersökningar jämfört med bättre. Skillnaden är både systematisk, d.v.s. avvikelsens storlek, och slumpmässig, d.v.s. spridningens storlek. Detta pekar på att frågan om varierande osäkerhet vid olika förundersökningskvalitet bör uppmärksammas vid upprättandet av bergprognosen. Det vore därför bra om det fanns ett: Kvalitetsmål/Syfte som bergprognosen kunde jämföras med då den upprättas Studierna uppmärksammade också att prognoser ofta bara redovisar en enda bergkvalitetsklass per sträcka. Då detta innebär att risken för förekomst av andra bergkvaliteter inte beaktas, ökar risken för avvikelser. I stället föreslogs följande: Redovisa bergkvaliteterna som statistik (utifrån förundersökningarna) Detta beskrivs närmare av Joakim Karlsson, Bergab, på BK i morgon tisdag.
- Den tidigare redovisade jämförelsen från Ådalsbanan gav bara möjlighet att skilja på ”Bra” och ”Dåliga” förundersökningar på ett semikvantitativt sätt. Med data från Norrmalmstunneln har detta kunnat drivas längre. Genom att anta att olika undersökningar bidrar olika mycket till prognoskvaliteten har ett kvalitetsindex kunnat beräknas, där höga värden indikerar bättre förundersökningskvalitet än låga. Därefter kunde det visas att förundersökningar med olika index erhöll olika träffsäkerheter/osäkerheter enligt följande (BILD): De indikerade sambanden sätter onekligen fantasin rullning. Kan det t.ex. vara möjligt att ”designa” förundersökningsprogrammet mot kvantitativa osäkerhets- och/eller träffsäkerhetsmål? Modellen har bara testats med data från detta enda projekt, varför det ännu återstår en del arbete. Resultatet stärker uppfattningen att det är både lämpligt och möjligt att formulera ett kvalitetsmål för bergprognosen i samband med förundersökningarna. Detta förutsätter dock att det också finns en definition av ”prognoskvalitet” samt en beskrivning av hur det ska mätas och redovisas.
- Avslutningsvis ska jag nu sammanfatta vad vi kommit fram till. Först krävs det en definition av begreppet ”prognoskvalitet” samt en beskrivning av hur den ska mätas och redovisas. Detta för att det är prognosen som är ”roten till det onda” i den meningen att det är där förväntningarna skapas. Avseende förundersökningarna bör de ges ett mål, en kvalitetsinriktning. Avseende bergprognostiseringen bör det uppsatta målet följas upp. Detta synliggör osäkerheterna och bidrar till att de kan hanteras. Bergprognosen bör även redovisas som statistik för att ta hänsyn till att flera bergkvaliteter än en kan förekomma. I samband med entreprenadarbetena bör karteringsarbetet inkludera utvärdering av prognoskvalitet och karteringsutfall och kalibrering av bergparametrarna. Det bör också läggas vikt vid att skapa likformiga förutsättningar för karteringsarbetet. Det kan nämnas att de studier om osäkerheternas betydelse för upphandlingen som gjorts ligger utanför detta föredrag. Sammantaget kan vi konstatera att vi faktiskt har tillgång till en verktygslåda som innebär att det är möjligt börja göra nåt åt osäkerheterna och träffsäkerheterna.
- Tack för att ni lyssnat!
- Vi arbetar med fyrstegsprincipen. Transportsystemet är mycket omfattande och stora resurser krävs för att ta hand om anläggningarna. Men det finns också behov av att kontinuerligt anpassa transportsystemet efter förändringar i befolkning och näringsliv. Trafikverkets principiella inriktning för transportsystemets utveckling på lång sikt bygger på fyrstegsprincipen. Som grundförutsättningar ligger styrmedel, bebyggelseplanering, drift och underhåll, reinvestering och trimning av transportsystemet. På toppen läggs sedan investeringar i utökad kapacitet av transportsystemet.
- Mina damer och herrar, Herr Ordförande; Som gammal ”banverkare” under 90-talet har jag särskilda minnen av frågan om förundersökningar, bergprognoser och avvikelserisker i byggskedet. Minnena kan vi spara till mingelbuffén ikväll. Nu, ska jag i stället berätta om några resultat från två studier som utförts på uppdrag av Trafikverket 2010 – 2012.
- Jag har valt att lägga upp redovisningen på det här sättet: Först kommer jag att ge en inledande beskrivning av utfört arbete och vad det lett fram till. Därefter kommer vi att bekanta oss med ”Förbättringens grundlag” och de möjligheter som står till buds. Slutligen kommer jag att ge en sammanfattning.
- Vi har nästan utselutande jobbat med data från olika tunnelprojekt. Dessa var Ådalsbanan (en studie), Norrmalmstunneln på Projekt Citybanan och Nygårdstunneln på Projekt Bana Väg i Väst (en studie). Vi har jämfört: bergprognoser med motsvarande tunnelkarteringar, ca 6 000 m bergprognoser utförda av olika projektörer, ca 1 500 m tunnelkarteringar utförda av olika kartörer, ca 150 m Vi har även tittat drivningstider och bergförstärkningskostnader vid olika bergkvaliteter. Då det gäller resultatet av jämförelserna har vi kallat skillnader för ”osäkerheter” och överensstämmelser för ”träffsäkerhet”. Alla jämförelser avser i grunden jämförelser av enskilda tunnelmetrar. Arbetet avgränsades till bestämning av bergkvalitet. Ändamålsenligheten i de system för bergklassificering som de studerade projekten använt sig av har inte värderats.