Vejprojektering i Grønland

Transkript

1 Vejprojektering i Grønland Peter Baj Lund, S Danmarks Tekniske Universitet, DTU

2 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Indholdsfortegnelse 1 Indholdsfortegnelse... Indledning Linjeføring Bestemmelse af vejtype Sigtelængder Sidehældning Hårnålesving Fastlæggelse af linjeføring Længdeprofil Parametre for længdeprofil Fastlæggelse af længdeprofil Tracering Tværsnit Normal tværsnit Afvanding Vipning af vejbanen Placering af vej på bjergside End conditions Krydsning af elve Jordbalance Vejafmærkning og andet vejudstyr Pris Feltarbejder Sammenfatning og konklusion Tegningsliste Bibliografi... 9 Peter Baj Lund, S DTU

3 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Forord Denne rapport er udarbejdet i forbindelse med et specialkursus, på Institut for Transport, DTU, Danmarks Tekniske Universitet, i foråret 009. Opgaven, samt en del supplerende forelæsninger i geologi og om Grønland, fungerer som forberedelse på et speciale, som vil blive skrevet i efteråret 009. Opgaven omfatter et linjeføringsforslag, som i forbindelse med specialet, efter nærmere undersøgelse af de aktuelle forhold, vil blive redigeret, og detaljeringsgraden af projektet er derfor som i et skitseprojekt. Projektet er blevet udarbejdet i MicroStation/InRoads, og I forbindelse med opgaven, har jeg fået stor hjælp af Marianne Rask, som har stået til rådighed når der opstod problemer, enten med MicroStation/InRoads, eller i forbindelse med fastlæggelsen af linjeføringen. Tilsvarende har Arne Villumsen og Anders Stuhr Jørgensen været meget behjælpelige med vejledning omkring projektet generelt. Jeg vil gerne takke dem alle for deres hjælp. Peter Baj Lund Lyngby, juni 009 Peter Baj Lund, S DTU 3

4 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Indledning Dette projekt omhandler en vejstrækning i Grønland fra bunden af 1. Fjorden, til. Fjords Gletsjeren, hvor der planlægges at anlægge et turistområde. Vejens primære formål er derfor at sikre at turister kan fragtes hele vejen fra lufthavnen i Kangerlussuaq til turistområdet i bunden af. Fjorden. Billede 1, oversigtstegning over området Baggrunden for projektet er Sisimiut kommunes ønske om at undersøge muligheden for at igangsætte byggeriet af turistområdet, som i høj grad afhænger af muligheden for at anlægge en vej til området. Projektet er udarbejdet på baggrund af det udleverede data, og tegningsmaterialet er udført i InRoads/MicroStation. Peter Baj Lund, S DTU 4

5 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Linjeføring En vejs linjeføring er den man ser, når man ser på et landkort. Denne fastlægges efter forskellige regler. Disse regler håndhæves i forskellig grad, da en vejs primære formål er at bringe trafikanter fra a til b. I tilfælde hvor terrænet tillader det, tilstræbes det at overholde alle reglerne, da det sikrer en så behagelig, smuk og sikker vej som muligt. I et terræn, som det grønlandske, som er domineret af fjeld og elve, er dette dog umuligt, da forhindringerne er for voldsomme, og omkostningerne derfor for store. Her er hovedformålet at anlægge en vej som overholder så mange regler som muligt, og stadig er mulig at udføre i praksis til en rimelig pris. Der vil derfor primært blive fokuseret på at overholde de regler, som sikrer oversigtsforholdene, og derved sikkerhed. Størrelserne af radierne af cirkelbuerne som udgør svingene, afhænger af hvilken hastighed der skal køres med igennem den givne kurve. Dette skyldes at det primære mål, når en ny vej dimensioneres, er at skabe sikkerhed for trafikanterne. Det er derfor målet, at der overalt skal være stopsigt. Det betyder at en bil, som kommer med en given hastighed skal kunne se en forhindring længere fremme på kørebanen tids nok til at nå at bremse. 3.1 Bestemmelse af vejtype For at sikre de bedste forudsætninger for korrekt projektering af linjeføringen, er det nødvendigt at starte med at fastlægge hvilken vejtype der er bedst i det givne projekt. Dette gøres på baggrund af trafikbelastningen. Med baggrund i vejens formål, må det vurderes at størstedelen af trafikken kommer til at bestå af turistbusser, og da vejen ender i en by af meget begrænset størrelse må det formodes at det er her flaskehalsen kommer til at opstå i forbindelse med transporten til og fra turistområdet. Derfor er det vurderet at en to sporet vej med en køresporsbredde på 3,5m, uden kantbane vil være rigeligt til at optage trafikken i de næste mange år, og der er dermed taget højde for vækst. Da det primært vurderes at blive busser, som kommer til at befærde vejen, anses to spor som en nødvendighed, da busser fyldt med passagerer ikke på samme måde som personbiler kan anvende rabatten i forbindelse med passage af modkørende. Der vil endvidere blive etableret kombinerede raste og vigepladser som dels sikrer hurtigere kørende køretøjer at passere langsomt kørende trafik i tilfælde af tæt modkørende trafik, og samtidig sikrer turisterne mulighed for at tage billeder. Disse pladser vil blive placeret hvor udsigten er specielt flot. Da det er umuligt at sige hvor det er tilfældet, er de ikke tegnet ind i projektet. Grundet terrænet er det ikke muligt at anlægge en vej med mulighed for hurtig kørsel, og en ønsket hastighed på 40 km/t tilstræbes over så meget af strækningen som muligt. Problemet ang. vejgeometrien i Grønland generelt er at deres vejledninger bygger på de danske, som selvsagt er lavet til danske forhold. I et forsøg på at imødekomme begge vejledninger, vil der både blive præsenteret resultater efter den danske og den grønlandske Peter Baj Lund, S DTU 5

6 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ metode, og det vil blive angivet hvilken metode der er benyttet. De grønlandske værdier er opstillet i skemaer, og alle resultater er for overblikkets skyld samlet i to tabeller i afsnit Tabel 1; udregnede værdier for sigtelængder og minimumsradier efter de danske regler samt skematiske værdier for grønlandske sigtelængder Tabel ; de grønlandske minimumsradier. Med en ønsket hastighed på 40 km/t bliver den dimensionsgivende hastighed iht. danske vejregler km/t. I henhold til de grønlandske vejledninger i linjeføring arbejdes der dog ikke med tillæg, og de gennemregnede eksempler vil derfor være udregnet med en dimensionsgivende hastighed på 40 km/t. 3. Sigtelængder Stopsigt Formler samt et eksempel på brugen af disse er vist herunder. Den dimensionsgivende hastighed er i dette tilfælde 40km/t. Stopsigtlængden udregnes som summen af bremselængden samt den tilbagelagte distance på reaktionstiden. Reaktionstiden er i åbent land sek. L L + L S B R Den tilbagelagte distance (L R ) på reaktionstiden s er: Vd 40km / t LR tr s m km / t km / t 3,6 3,6 m / s m / s Bremselængden L B beregnes ved: Vd 40km / t LB 0mhvor hældningen af km / t km / t 3,6 g ( µ + s) 3,6 9,8m / s (0,31 + 0) m / s m / s vejen s sættes til 0 og tyngdeaccelerationen til 9,8. I tilfælde hvor vejen hælder, vil koefficienten ændres. Ved bremsning op ad bakke indsættes koefficienten med positivt fortegn, da dette vil mindske bremselængden, og ved bremsning ned ad bakke indsættes koefficienten med negativt fortegn. µ er friktionen ved opbremsning og sættes ved 40 km/t til 0,31, på trods af at denne kun gælder for hastigheder mellem 50 og 90 km/t. (Thagesen, 1998) Stopsigt bliver dermed L S m + 0m 4m Peter Baj Lund, S DTU 6

7 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Endvidere er det væsentligt at der på strækninger hvor overhaling er tilladt, er plads til at bilisterne kan nå at trække ind efter overhalingen, hvilket kræver overblik over vejen en vis afstand frem. Dette kaldes overhalingssigt Overhalingssigt Der skelnes mellem to typer af overhalinger; accelererende, hvor den overhalende bil accelererer forbi den forankørende, og flyvende, hvor de to biler kører med konstant, men indbyrdes forskellig hastighed. De benyttede formler her stammer fra et tysk studie af faktiske overhalinger. Overhalingssigt beregnes ved L O s1 + s + s3 s 1,557 0,85 Vd + 114m 1,557 0,85 40km / t m 1 Vd 40km / t s t 9s 100m km / t km / t, hvor overhalingstiden t sættes til 9 s (Thagesen, 3,6 3,6 m / s m / s 1998) Sikkerhedsafstanden s 3 sættes til 15 m Overhalingssigt: L O m Mødesigt Mødesigt sættes til gange stopsigt, da to biler som kører mod hinanden selvsagt begge to kræver stopsigt for at en kollision undgås. Ud fra disse afstande er det muligt at bestemme hvilken størrelse radier der skal benyttes for de forskellige kurver, afhængigt af om der skal kunne overhales i kurven eller ej Minimum radier Minimum radier for overhaling og opbremsning ved den dimensionerende hastighed beregnes som lange kurver, som er kurver hvor trafikanten og forhindringen befinder sig på selve kurven: Peter Baj Lund, S DTU 7

8 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ S R min 8d hvor S er enten L O eller L S. d sættes til 3.5 meter, som er minimum afstanden fra spormidten til et objekt som blokerer for udsynet længere frem i kurven. Minimum radius for stopsigtlængde: R LS 4m S 63m 8d 8 3,5m min, Minimum radius for mødesigt: R LS 85m S 58m 8d 8 3,5m min, Minimum radius for overhaling: R LO 393m O 5516m 8d 8 3,5m min, Hastighed Stopsigt Min. Radius Mødesigt Min. Radius Overhalingssigt Min. Radius V ø +0km/tV d V ø V d Grønlandske værdier Tabel 1: Sigtelængder, danske og grønlandske regler + min. radier, danske regler. Afvigelser i værdierne fra udregnede eksempler skylder afrundinger Tabel : Min. radier efter grønlandske regler (Via Trafik, 007) Peter Baj Lund, S DTU 8

9 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Som det fremgår af tabellerne er værdierne for stop og mødesigt næsten ens iht. danske og grønlandske regler, når der i det danske tilfælde regnes uden farttillæg. Tilsvarende er de udregnede værdier for minimums radier for stopsigt næsten ens med de grønlandske minimumsradier. Det bør oftest tilstræbes at benytte så store radier som muligt da det giver bedre oversigtsmuligheder samt bedre komfort. Det er i denne opgave tilstræbt at benytte værdierne fra de grønlandske regler med en ønsket hastighed på 40 km/t. I svingene virker centrifugalkraften, hvilket betyder at bilerne risikerer at skride af vejen. At tippe vejbanen kan afhjælpe dette, samt skabe bedre komfort. De grønlandske værdier for exceptionel minimumsradius forudsætter eksempelvis at vejbanen tippes Sidehældning Den krævede sidehældning i et sving kan beskrives ved følgende udtryk: Vø µ s + i (Rask, 009) km 17 R m t Den krævede sidehældning, i, i et sving med den før fundne minimum radier for stopsigt bestemmes ved nedenstående formel: Vø 40km / t ir, min, S µ 0, 0,1715 s hvor µ s er sidefriktionen km km 17 Rmin, 17 60m S m t m t ved den dimensionerende hastighed. Ovenstående udtryk giver et negativt resultat hvilket betyder at vejen kan hælde ud af i svinget. Sidefriktionen mellem dæk og vej er altså tilstrækkelig stor til at bilen bliver på vejen rundt i svinget og hældningen sættes derfor til 40, da man derved kan nøjes med at vippe den ene vejbane. Da kurveradius ved overhaling og mødesigt er større end ved stopsigt, bliver resultatet ikke overraskende også negative, så også her skabes ensidigt fald på 40. Samtidig skal det tilføjes at man maksimalt vipper vejbanen 70. Det betyder at den mindst mulige radius af et sving, med en hastighed på 40 km/t bliver, hvor gennemkørsel stadig er komfortabel er: Vø 40km / t RD 43m km km 17 ( µ s + i) 17 ( 0, + 0,07) m t m t Peter Baj Lund, S DTU 9

10 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Hårnålesving Grundet det stærkt kuperede terræn, kan det være nødvendigt at anlægge hårnålesving for at sikre at længdefaldet på vejstrækningen ikke overstiger de anbefalede maksimale 1 %, se afsnit 4.1. Hårnålesving er sving med radier på under 40 meter, som ligeledes kan bidrage til at svære forhindringer kan passeres. Grundet de små radier (i denne opgave valgt til 15 m) er det naturligvis nødvendigt at sænke den tilladelige hastighed i svingene. Grundet vejbredden på 3.5 m er anlagte hårnålesving af klasse 1, hvor vogntog kan passere hinanden. Det betyder dog at udvidelsen af køresporsbredderne bliver meget markant, og af den årsag er det muligt, at der i forbindelse med en detailprojektering ville blive tale om at anlægge svinget i en lavere klasse, hvis pladsforholdene er for trænge til klasse 1 sving. Udvidelsen af sporbredden afhænger naturligt nok af kurveradius, og en tabel med sammenhørende værdier er vist herunder. (Vegvesen, 008) Endvidere er det i forbindelse med anlæggelsen af hårnålesving vigtigt at vejens længdefald reduceres, da dette er årsagen til de fleste trafikale problemer. Dette skyldes at drivhjulene på vogntog ikke peger i samme retning som selve vogntoget, hvilket resulterer i at drivhjulene begynder at spinde og anhængeren glider mod indersiden af kurven. Samtidig er det vigtigt at faldet ikke reduceres for meget, da hensigten med svingene ofte er at komme op ad en bjergside. Der er opstillet følgende tabel, som viser det maksimale fald i hårnålesvinget. Som det ses på figuren er den maksimalt tilladelige stigning i et hårnålesving med en radius på 0 m og en tilstødende vej med et længdefald på 7 % ca. 4.5 %. Peter Baj Lund, S DTU 10

11 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Figur 1, Maksimal tilladt stigning [%] i centerlinjen i hårnålesving afhængigt af max tilladelig stigning på tilstødende vejstrækning og slyngens horisontalradius i centerlinjen Der er i fastlæggelsen af længdeprofilet ikke taget højde for denne reduktion, hvilket skyldes at hårnålesvingene ikke vil blive detailprojekteret i dette projekt. 3.5 Fastlæggelse af linjeføring Der er som udgangspunkt udarbejdet to linjeføringsforslag, som har det tilfælles at de begge er forsøgt placeret i hver deres dal, i et forsøg på at undgå for voldsomme stigninger i forbindelse med krydsningen af pas. Det har ligeledes været nødvendigt at fokuserer en del på at holde en passende afstand til elvene i bunden af dalene, da vandstanden i disse må forventes at stige voldsomt i forbindelse med smeltning af sneen om foråret. Samtidig er det forsøgt at undgå områder som kunne tænkes at være oversvømmede om foråret, men der er naturligvis kun tale om gætterier, da området kun kan bedømmes ud fra det udleverede luftfoto samt højdekurverne. Det er dog muligt at der omkring St vil opstå problemer, da der her krydses et mindre vandløb, som evt. kunne se ud til, netop her at udvikle sig et flodnet, hvilket afhængigt af vandmængden kunne skabe problemer. Ved krydsningerne af elvene er det forsøgt at få broforbindelserne til at ligge vinkelret på elvene, så de ikke bliver unødigt lange, og omkostningerne derfor presses op. Den nærmere placering af hhv. vejen mellem Sisimiut og Kangerlussuaq, som dette vejstræk skal flettes på, og placeringen af ferieresort er ukendte. Det er derfor valgt at lade begge alternativer begynde ved krydsningen af elven i bunden af 1. fjorden. Tilsvarende er det valgt at lade begge alternativer slutte lige før gletsjeren, da den senere udformning og placering af byen kan få afgørende indflydelse på hvor det er mest hensigtsmæssigt at lade vejen slutte. Begyndelsespunktet for de to alternativer er ændret en smule, da der efter det første udkast er arbejdet videre med alternativ 1. Se tegning 008. Af de to alternativer er der valgt at fokusere på alternativ 1, da denne vejstrækning er kortere, og det samtidig er lykkedes at lave et fladere profil, med færre stejle stigninger. Peter Baj Lund, S DTU 11

12 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Samtidig er det vurderet at pladsforholdene ved alternativ 1 er bedre, da der ved alternativ er en del stejle skrænter ned mod vejen, hvilket kan medføre at sikring mod div. skred bliver nødvendigt. Det skal dog understreges, at en inspektion af de aktuelle forhold i området, og i særdeleshed af vandforholdene vil kunne ændre dispositionen fuldstændig og umuliggøre begge forslag. Samtidig vil en nærmere undersøgelse af de eksisterende bundforhold samt forekomsten af egnede bygningsmaterialer kunne betyde at alternativer skal overvejes. Peter Baj Lund, S DTU 1

13 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Længdeprofil På samme måde som når linjeføringen fastlægges, er der krav til fastlæggelsen af længdeprofilet. Længdeprofilet afhænger i høj grad af terrænet. I dette område er der tale om en højdeforskel på op til 700 meter på ruten, hvilket giver en mængde udfordringer. Præcis som det var tilfældet ved den horisontale linjeføring er der her forskel på de danske og grønlandske vejledninger. I Danmark skelnes der mellem to forskellige kurver, konveks og konkav, mens der i Grønland kun arbejdes med en fælles radius. Der vil, som tilfældet er ved den horisontale linjeføring, blive vist et eksempel på beregning og opstillet to tabeller i afsnit 4.1; En tabel for danske kurveradier En tabel for grønlandske kurveradier 4.1 Parametre for længdeprofil Det bør ved fastlæggelse af længdeprofilet tilstræbes at den maksimale hældning ikke overstiger følgende værdier(anders Stuhr Jørgensen, 00): Absolut maximum: 10 < 0,5 km Normalt maximum: 100,0 km Tilstræbt maximum: 80 Dette skyldes at bilister har tilbøjelighed til at få stor fart på ned ad bakke. Konveks vertikal kurve Beregningsparametre for udregning af minimum radius for henholdsvis stopsigt og overhalingssigt på konveks vertikal kurve. h 1 1,0 m h 0,15 m for stopsigt og 1,0 m for overhaling S s 4m S o 393m Hvor h 1 er øjenhøjden (personbil) og h er genstandshøjden. S S er stopsigt og S O er overhalingssigt for en dimensionsgivende hastighed på 40 km/t. Minimum radius for henholdsvis stopsigt og overhalingssigt beregnes ved indsættelse af S S eller S O i nedenstående formel. R R S S 4m min, stop 458 ( h + h ) ( 1,00m + 0,15m ) 1 SO 393m min, over ( h + h ) ( 1,00m + 1,00m ) 1 m m Peter Baj Lund, S DTU 13

14 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Konkav vertikal kurve Følgende beregningsparametre er brugt for udregning af konkave vertikale kurver: h 1,5m h 0,5m for stopsigt og 1m for overhaling H4,5m S S 4m S O 393m Hvor h 1 er øjenhøjden (lastvogn), h er genstandshøjden og H er frihøjden under en bro. S S er stopsigt og S O er overhalingssigt for en dimensionsgivende hastighed på 40 km/t. Minimum radius for stopsigt, overhalingssigt og komfort beregnes herunder med ovenstående værdier: R R S S 4m min, stop 76 ( H h + H h ) ( 4,5m,5m + 4,5m 0,50m ) 1 SO 393m min, over 7156 ( H h + H h ) ( 4,5m,5m + 4,5m 1,0m ) 1 Det skal dog tilføjes at der ikke er krydsende broer eller tunneller på strækningen. Ovenstående værdier er sikkerhedsmæssige, mens komfort radius for en vertikal kurve, kan udregnes efter følgende formel: R V ø km / t 3,6 m / s 40 km t km / t 3,6 m / s min, komfort 47 m m m Tabel 3, minimumsradier for vertikalkurver, stopsigt og overhalingssigt. Afvigelser fra værdier udregnet i eksemplerne skyldes afrundinger Hastighed Konveks S S Konveks S O Konkav S S Konkav S O Komfort V ø +0km/tV d V ø V d Peter Baj Lund, S DTU 14

15 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Tabel 4, minimumsradier for vertikalkurver efter grønlandsk vejledning, hvor stopsigt er sikret for de trafiktekniske grundværdier (Via Trafik, 007) Det ses at de grønlandske værdier her ligger under de danske for konveks buer, mens de ligger langt over for konkav buer. Der vil derfor blive benyttet grønlandske værdier for konveks buer (min. 400m, anbefalet 800m), mens der vil blive benyttet danske værdier for konkav buer. Da værdien for komfort ligger under de resterende værdier, er det kun i tilfælde hvor disse krav ikke kan overholdes, at denne værdi vil blive betragtet. Disse udregnede parametre er benyttet i fastlæggelsen af længdeprofilet. Derudover har jordbalancen også haft indflydelse på vejens vertikale placering. 4. Fastlæggelse af længdeprofil Der er grundet de komplicerede forhold kun udarbejdet et længdeprofil, hvor det stort set er lykkedes at overholde de forskellige regler. Det er dog ikke lykkedes at holde stigningen på under 10 på strækninger over 500 meter. Der vil på disse stræk blive anlagt nødafkørselsramper for hver ca. 500 m, hvor det er muligt for bilister der har mistet kontrollen over køretøjet at bremse og genvinde kontrollen og derved undgå ulykker(via Trafik, 007). Det er lykkedes at anvende kurveradier som sikrer stopsigt alle steder, og hvor det har været muligt er der anvendt større radier. Et af de største problemer mht. længdeprofilet har været at anlægge en vej, som overholder reglerne, og samtidig i rimelig grad følger terrænet, og derved sikrer en fornuftig jordbalance. I forbindelse med krydsningen af de større elve, er det blevet vurderet at vandstanden her muligvis vil stige op imod 10 m, hvilket er baggrunden for den store frihøjde. I tilfælde hvor krydsningen kan sikres med armcorør, har det ikke været nødvendigt at hæve længdeprofilet i særlig grad. Peter Baj Lund, S DTU 15

16 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Tracering Tracering er kombinationen mellem linjeføringen og længdeprofilet, som fastlægger vejens forløb igennem landskabet endeligt. For at skabe en vej der er æstetisk pæn, behagelig og sikker at køre på, er der som nævnt i afsnittet om både linjeføring og længdeprofilet, nogle regler der skal overholdes. Disse regler skal overholdes og kombineres med at en del regler til hvordan vejen skal traceres. I dette tilfælde er forholdene dog så specielle at hovedformålet bliver at skaffe trafikanterne fra a til b, og fokus har været på at overholde reglerne for hhv. den vertikale og horisontale linjeføring. Det anbefales normalt i de grønlandske regler (Via Trafik, 007) at det resulterende fald af en vej ikke overskrider følgende krav; Figur : Anbefalet resulterende fald I dette tilfælde betyder de store længdefald dog at disse krav ikke har været mulige at overholde. Et eksempel på udregning af resulterende fald ses herunder Det er omkring søerne, på de sidste 1000 meter af ruten vurderet at vandstanden her ikke stiger mere end ca. 3 m pga. søernes store areal, og vejen er derfor anlagt på den nederste del af bjergsiden, for at undgå for kraftige stigninger og fald. Mindste afstanden til søerne er ca. 30 m, og her er samtidig en højdeforskel på ca. 7 meter fra vandoverflade til vej. Hvis nærmere undersøgelser viser at vandstanden i søerne varierer så meget, at den nuværende placering kan blive et problem, kan vejen alternativt flyttes længere op i fjeldet. Samtidig er det ved krydsninger af elve forsøgt at krydse på steder, hvor elvene er relativt smalle, og områderne, hvor flodnet udvikles er derfor forsøgt undgået ved at søge højere op i terrænet. Mellem station og 9.400, kan det ses på tværsnittene og på længdeprofilet, at vejen ligger et stykke over terræn. Dette skyldes at terrænet her er specielt vanskeligt, med smal Peter Baj Lund, S DTU 16

17 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ passage med en stejl skråning på venstre side og en elv på højre. Dette stræk er dog ikke passeret tilfredsstillende, og bør projekteres om efter inspektion i august. Da terrænet er så kuperet som tilfældet er her, er det en balancegang at anlægge det endelige trace, da ændringer i linjeføringen kan medføre et fladere længdeprofil, men samtidig forvolde store ekstraudgifter til anlæg af flere meter vej. På samme vis er detaljeringsgraden af længdeprofilet et spørgsmål at balance. Det er muligt at skabe et længdeprofil, som følger terrænet næsten til fuldstændighed, men det vil medføre at vejen bliver som en rutsjebane med mange vertikale retningsskift. En mere komfortabel vej vil dog være dyrere at anlægge, da det vil kræve flere påfyldnings og afgravnings strækninger. Peter Baj Lund, S DTU 17

18 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Tværsnit 6.1 Normal tværsnit Vejens tværsnit er valgt som en -sporet vej med to vognbaner på 3,5 m og yderrabatter på 1 m. Under omstændigheder, hvor denne vej skulle detailprojekteres, ville vejdæmningen evt. gennemgå en nøjere projektering, da udformningen af denne, er en af metoderne til at undgår skader som følge af permafrost. Med det nuværende design, vil det kunne risikeres at højden af det aktive lag, som er det lag, som tør i løbet af sommeren, under rabatterne er større end på vejbanen, som følge af sne ophobning og deraf højere temperatur. Dette vil evt. medføre revner i vejen. Vejen er opbygget af 30 cm grus over 45 cm sten. Denne vejopbygning er kendt fra andre steder i Grønland og har ikke givet alvorlige problemer.(roadex, 007) Rabatterne anlægges som 0 cm. sten, for at skabe en overflade som skiller sig ud fra kørebanen, men samtidig har en vis bæreevne i tilfælde af at en trafikant får et hjul derud. Det skal påpeges at denne vejopbygning er valgt som vejledende, og at en endelig opbygning vil blive valgt ud fra hvilke materialer der er tilgængelige i området. Grunden til at der er valgt at anlægge en ikke befæstet vej skyldes, at det antages at der vil være for store omkostninger forbundet med vedligeholdelsen af en befæstet vej, vejens formål taget i betragtning. Vejbanerne, inkl. rabatter, er anlagt med taghældning på 40, for at sikre afvanding af vejen. Grunden til at sidehældningen er større end de normale 5 skyldes at vandet har sværere ved at løbe af en grusvej end af en asfalteret vej. 6. Afvanding Afvanding af veje er det største problem i områder med permafrost, da vandskader i disse områder medfører omfattende skader på vejkonstruktionen pga. de gentagne tø frys cyklusser. Der vil blive etableret grøfter til afvanding, og størrelsen af disse vil være bestemt efter hvilke vandmængder der afledes fra terrænet. Grøfterne anlægges efter rabatterne med anlæg 1.5 på inder og ydersiden af grøftebunden på 0.35 meter i afgravning, og med samme anlæg som skrænten på indersiden ved påfyldning. Grøftebunden ligger minimum 50 cm under terræn og 30 cm under befæstelsens underside. Skrænterne ned til grøften anlægges med anlæg 3 hvis højden er en meter eller herunder, og med anlæg hvis højere. Disse anlæg er typiske for danske forhold, mens forholdene i bjerge er anderledes, så det vil hovedsageligt være på den flade del af ruten at disse værdier benyttes. I tilfælde hvor terrænets fald kræver at faldet af skråningsanlæg og ydersider af grøfter ændres/afkortes, vil dette blive gjort. Et par eksempler kan ses i afsnit 6.4. Der vil ikke være placeret grøfter på påfyldningsskråninger, hvor afstrømningen vil være sikret i passende afstand af vejen af fjeldets fald. Peter Baj Lund, S DTU 18

19 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Det antages at vejen ikke benyttes om vinteren, og der er derfor i afgravning ikke etableret grøfter til snedepot. Grøfterne anlægges som klassiske grøfter befæstet med græs på steder hvor det er muligt, da mere avancerede metoder, som eksempelvis stenglacis sat i muld og græs vil medføre uforholdsmæssigt store udgifter. Klassiske grøfter er ofte anvendt i Grønland (Via Trafik, 007), men det anbefales dog at rabatterne i byerne opbygges af eksempelvis stenglacis, græsarmeringssten eller større sprængsten. I tilfælde hvor vandmængderne er specielt kraftige, eller andre forhold som umuliggør a denne opbygning af grøfter, vil der blive anvendt den billigste løsning, som sikrer skråningerne stabilitet. Hvor det er nødvendigt at lade vand krydse vejen anvendes armcorør med flad bund og afsluttes med betonglacis fra begge sider. Det er vigtigt at disse underløb udføres med et fald som sikrer selvrensning, samt at det sikres at disse ikke fryser til på en måde som skaber problemer.(via Trafik, 007) 6.3 Vipning af vejbanen Det anbefales at det ved hastigheder på 40 km/t og derover tilvejebringes ensidig hældning i svingene,(via Trafik, 007) og med en hastighed på netop 40 km/t anses det for værende acceptabelt at undlade dette på nuværende stadie af projekteringen. Endvidere vil ensidig hældning i dette tilfælde være på 40 hvilket normalt kræver markant højere hastigheder. 6.4 Placering af vej på bjergside Ved placering af en vej på en bjergside har hældningen af bjergsiden stor indflydelse på hvilken placering der bedst kan betale sig. I en situation som set på Billede, bjergside med svag hældning, vil der, såfremt materialerne kan indbygges, her være tale om en fordelagtig situation, hvor det afgravede materiale på venstre side kan indbygges på højre. Det skal tilføjes at grøften på højre side kun er anlagt da de nærmere forhold omkring terrænet til højre er ukendte, og at der evt. blot ville være etableret en skråning med anlæg 1.5 mellem vejkassen og terrænet, som det også er tilfældet på normaltværsnittet (tegning 005). Billede, bjergside med svag hældning Peter Baj Lund, S DTU 19

20 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ I tilfælde hvor bjergsiden er stejlere, vil en skråning med a1.5 enten blive meget lang, eller slet ikke nå bjergsiden, hvilket vil betyde at etablering af en støttemur vil være nødvendigt som det ses på Billede 3, bjergside med stejl hældning. I praksis ville afgravningsområdet til venstre for vejen være reduceret som skitseret på billedet. Billede 3, bjergside med stejl hældning I nogle tilfælde ved stejle bjergskråninger vil en placering hvor vejkassen sprænges ind i bjergsiden være at foretrække. Mængden af materiale der skal bortsprænges ved denne metode stiger naturligvis, men samtidig undgås det at støbe støttemure, og samtidig undgås problemer med etablering af vejkassen på bjergsiden, som i tilfælde af for stejlt fald kan være umuligt. Billede 4, indbygning af vejkasse i bjergside Peter Baj Lund, S DTU 0

21 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ End conditions At forbinde vejen og terrænet i InRoads udelukkende ud fra luftfotos og højdekurver ville være meget omkostningsfuldt og meget vanskeligt ud fra det udleverede materiale, og der er derfor lavet nogle forenklinger. Der er opsat følgende 3 end conditions, som under danske forhold ville varetage afvandingen. Der vil som tidligere nævnt ikke blive etableret grøfter i tilfælde hvor bjerget sikrer afvanding. Det vil være en vanskelig opgave at vurdere i hvilke tilfælde bjergsiden fortsætter faldet, og i hvilke tilfælde der grundet stigninger vil kunne etableres søer så tæt på vejen at det kan give problemer. Der er derfor opstillet endnu en end condition, som træder i kraft når vejen ligger mere end 3 m over terræn. Denne end condition har endvidere til formål at sikre, at der i tilfælde hvor terrænet falder meget kraftigt på den ene side af vejen er en end condition som forbinder vejen med terrænet, og den er derfor indsat med et meget kraftigt fald. Peter Baj Lund, S DTU 1

22 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Der burde have været indsat en lignende end condition til at skabe forbindelse mellem terræn og vej i afgravningstilfælde hvor bjergsiden er så stejl at grøftesiden bliver uforholdsmæssig lang eller slet ikke når bjergsiden, som det er skitseret på Billede 5, uendelig afgravningsskråning Billede 5, uendelig afgravningsskråning Peter Baj Lund, S DTU

23 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Krydsning af elve Ved krydsning af elve og mindre vandløb, etableres, hvor vandmængden tillader det armcorør, og ved større elve broer. Grundet de store vandmængder om foråret, er det særdeles vigtigt, at frihøjden under broerne/dimensionerne af rørene, bliver tilstrækkeligt stor. Projektering af disse krydsninger er ikke en del af dette projekt. 8 Jordbalance Det er muligt at få InRoads til at opstille en jordbalance, og som det kan ses i bilag 1 er der et jordoverskud på omkring m 3. Alle volumenmængder er i fast mål. Under normale omstændigheder tilstræbes det at en jordbalance går i nul, men afhængigt af materialerne kan der være en fordel i at der produceres et vist jordoverskud, da jorden i dette tilfælde består af fjeld, og knust fjeld ofte anvendes som bygningsmateriale. Som det kan ses på Billede 6, afgravning og påfyldningsområder, hvor det røde område markerer afgravningszonen, og det gule påfyldningszonen, regnes vejkassen ikke med i påfyldningsvolumet. Ligeledes er rabatterne heller ikke medregnet, hvilket betyder at en del af det overskydende materiale muligvis vil kunne benyttes til opbygning af vejen. Billede 6, afgravning og påfyldningsområder Hvor vidt et jordoverskud til indbygning i vejen ønskes, afhænger som sagt af de tilgængelige materialer, samt om det er muligt at holde flytningsafstanden tilpas lav. Som det ses på massediagrammet (tegning 007), er det den høje placering af længdeprofilet omkring station 8.500, som presser jordoverskuddet ned, og det vil derfor, såfremt materialet kan genbruges, forventes at der er klippemateriale til rådighed til indbygning over hele strækket. Peter Baj Lund, S DTU 3

24 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Vejafmærkning og andet vejudstyr Der etableres autoværn, hvor der inden for en sikkerhedszone findes faste genstande af en given størrelse, vandarealer eller stejle skråninger. Denne sikkerhedszone er på: VP 40 S 4 4 0m Det betyder at faste genstande skal befinde sig umiddelbart op ad kørebanen før der etableres autoværn. Til denne afstand skal der tillægges et tillæg i sving afhængigt af radius af dette. Da det ikke formodes at der forekommer forhindringer af anden karakter end skrænter er der kun medtaget autoværn, ved påfyldningsskrænter med anlæg 3 eller mindre. Med de lave hastigheder som vejen dimensioners efter, er det ikke vurderet nødvendigt at etablere autoværn mod afgravningsskråninger. Det skal dog tilføjes at der kan risikerer at være situationer, hvor dette er nødvendigt grundet klippefremspring el. l. Autoværnet opsættes så tæt på kronekanten som muligt, og understøttelse af autoværnet sker enten ved faststøbning i fjeld eller ved etablering af autoværnstillæg, typisk på 75 cm. Det er dog muligt at inddrage en del af yderrabattens fribredde til autoværn, hvor forholdene kræver det. Det er ud fra Roadway designer vurderet at der i alt er behov for meter autoværn. Dette skyldes at hovedparten af vejstykket ligger på bjergskråninger, samt at der ved krydsninger af elve samt ved højere påfyldningsstræk er behov for autoværn i begge sider af vejen. Peter Baj Lund, S DTU 4

25 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Pris Der anlægges i alt 1.67 m vej, og der udover anlægges der minimum to broer. Ud fra et gammelt vejprojekt i Grønland fås følgende m pris for vej: Længde 160 m Bredde 5 m Pris Pris/m 794 kr/m Prisen er fra sidst i 90 erne, og det antages at der skal lægges 30 % til, hvilket betyder at prisen for en m vej i dag vil ligge omkring 794 x kr. Denne pris er dog uden slidlag, som her består af grus, og der regnes derfor med et tillæg på 15 kr./m, så den samlede pris ender på 1047 kr./m Endvidere skal der påregnes broer til stykket, en pris på autoværn til 1500 kr./lbm samt et tillæg for rabatter på 100 kr./m. Dette giver en samlet pris på: Vej: 1.047x1.67x Rabat: 100x1.67x Autoværn: 1500x Broer: x Samlet pris: kr. Peter Baj Lund, S DTU 5

26 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Feltarbejder Der er mange komplikationer ved at projektere en vej udelukkende ud fra et luftfoto og et sæt højdekurver. Under normale omstændigheder ville en tur i terrænet have været en indledende del af processen, men i dette tilfælde skal en ekskursion til Grønland i august hjælpe med at kaste lys over nogle af de ubekendte faktorer. For det første skal det undersøges hvorvidt det valgte trace er det mest åbenlyse mht. tilgængelighed. Derudover vil tilstedeværelsen af blødbund, samt vandforholdene i området blive undersøgt, da begge disse faktorer kan umuliggøre den nuværende placering. Endelig vil området blive undersøgt for forekomster af egnet byggemateriale, da transportafstanden af egnede materialer kan få afgørende indflydelse på projektets økonomi. På baggrund af disse observationer vil den nuværende linjeføring blive rettet/ændret, og et endeligt forslag blive fremlagt i forbindelse med et masterprojekt i efteråret 009. Peter Baj Lund, S DTU 6

27 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Sammenfatning og konklusion Som afslutning på projektet kan det konkluderes at det er lykkedes at dimensionere en vej fra bunden af 1. Fjorden til. Fjords Gletsjeren, med undtagelse af nogle få hundrede meter omkring st som ligger for højt. Linjeføringen er fastlagt med høj sikkerhed for øje, og samtidig er det forsøgt at holde afstand til forskellige usikkerhedsmomenter, så som elve, søer og hvad der fremgår som sumpede områder. Diverse krav til sikkerhed er opfyldt, og det er lykkedes at skabe en vej, som med undtagelse i de to hårnålesving sikrer stopsigt ved en dimensions givende hastighed på 40 km/t. Længdeprofilet er anlagt med fokus på sikkerhed og det er samtidig forsøgt at skabe en god jordbalance. Dette er gjort ved at overholde gældende regler for kurvelængder og ved at forsøge at holde hældningen af vejen under de anbefalede 10 % på vejstræk over 500 m. Sidst nævnte mål, er ikke opfyldt 100 %, og på de steder hvor stigningen er for høj vil flere hårnålesving være et alternativ. Det barske terræn samt de store ekstra udgifter forbundet med sådanne sving, samt det faktum at vejledningerne overskrides meget lidt, betyder at det er blevet vurderet at alternative løsninger bedst kan vurderes efter inspektion af området. Det er endvidere ved fastlæggelsen af det endelige trace forsøgt at skabe jordbalance, som ikke skaber alt for meget overskudsjord. Dog er der stor sandsynlighed for at en del af overskudsjorden kan indbygges i vejen, såfremt flytningsafstanden ikke er for lang, og der ikke findes bedre egnede materialer i området. Det samlede jordoverskud bliver med denne placering på m 3, hvilket dog forventes at ændres i forbindelse med at længdeprofilet omkring station rettes. Der er valgt et tværsnit, som traditionsmæssigt har fungeret godt under grønlandske forhold, og sikrer vejen mod fremtidig vækst i området. Samtidig er der placeret afvandingsforanstaltninger, som sikrer at befæstelsen ikke mister sin bæreevne. Endelig er der udregnet en samlet pris for projektet på kr Peter Baj Lund Peter Baj Lund, S DTU 7

28 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Tegningsliste Tegningsnummer Tegningsindhold Målestoksforhold 001 Oversigtplan 1: / 1: Linjeføring alt. 01 1: Linjeføring alt. 0 1: Længdeprofil alt. 01 1: Normaltværsnit 1: Projektplan 1: Massediagram 1: Højdekurvekort, linjeføring alt :5.000 Peter Baj Lund, S DTU 8

29 Vejprojektering i Grønland Specialkursus 01/ Bibliografi Anders Stuhr Jørgensen, L. M. (00). VEJ MELLEM SISIMIUT OG KANGERLUSSUAQ. Rask, M. (009). Forelæsningsnoter. Roadex. (007). ROAD CONSTRUCTION IN GREENLAND THE GREENLANDIC CASE. Thagesen, B. (1998). Veje og stier. Polyteknisk Forlag. Vegvesen, S. (008). Linjeføringsteori. Dialecta. Via Trafik, N. K.-F. (007). Vejledning i projektering af vejanlæg i Nuuk. Peter Baj Lund, S DTU 9