Bro over Funder Ådal 8 TRAFIK & VEJE 2010 FEBRUAR

Transkript

1 broer og tunneler Bro over Funder Ådal Motorvejsbroen over Funder Ådal skyder i bogstavelig forstand frem fra den vestlige dalside. Hver 10. dag forlænges broen med en ny sektion på 28 m og forventes at nå den østlige dalside omkring maj Hele broen forventes færdig omkring årsskiftet Den bliver med sine 730 m Danmarks længste bro over land. Broen bygges ved taktvis fremskubning en byggemetode som er usædvanlig i Danmark. Vejdirektoratet er bygherre. Civilingeniør Christian von Scholten, NIRAS, Broer cvs@niras.dk Udbudskoordinator Claus Nødgaard Hansen Vejdirektoratet cnh@vd..dk Indledning og baggrund I sommeren 2007 udbød Vejdirektoratet bygningen af motorvejsbroen over Funder Ådal i en totalentreprise. Broen bliver en del af den kommende motorvejsstrækning mellem Herning og Århus. Funder Ådal er beliggende ca. 10 km vest for Silkeborg. Ådalen udgør et enestå- Figur 1. Nordlige parallelbro under fremskubning, efterår TRAFIK & VEJE 2010 FEBRUAR

2 Figur 2. Længdesnit, hovedspænd 85 m, søjlehøjder op til 30 m. ende landskab udformet som en tunneldal, skabt af is og smeltevand. Dalen er usædvanlig stor med stejle dalsider som i dag er skovbevokset. Motorvejen anlægges på et sted i ådalen, hvor en række infrastrukturanlæg i forvejen mødes, Silkeborgvej (rute 15) og jernbanen mellem Silkeborg og Herning. I udbudsmaterialet blev der lagt vægt på, at der skulle tages hensyn til trafikafviklingen på Silkeborgvej og på jernbanen, samt til landskabet og til naturen. Det var derfor ikke kun prisen (40 %) der skulle konkurreres på, men også på teknisk kvalitet (30 %), æstetik (20%) og entreprenørens organisation (10 %). Entreprenørkonsortiet, Züblin Dywidag JV bestående af Züblin A/S i Århus og Dywidag Bau GmbH i Nürnberg, blev udpeget som vinder i december Entreprenørens rådgivergruppe består af NIRAS og K+S Ingenieur Consult GmbH & Co. I konkurrencefasen deltog desuden som landskabsarkitekt Thing & Wainø ApS samt arkitekt Kresten Bloch. Entreprenøren tilbød, som den eneste af de bydende, at udføre broen ved taktvis fremskubning, en metode som, så vidt vides, kun er anvendt en enkel gang tidligere i Danmark i forbindelse med bygningen af to betonbroer hen over 15 banespor i drift ved Dybbølsbro Station i København. Broens udformning Broen er udformet som to ens parallelbroer, som er adskilt fra hinanden med en 1 m bred luftspalte. Hver bro har en længde på ca. 730 m og indeholder hver to kørebaner samt et nødspor. Broerne har hver en bredde på 14,2 m. Broerne har hver i alt 9 spænd med 7 hovedspænd på 85 m og 2 spænd på omkring 70 m ved broens afslutninger, se figur 2. Brodrageren er udformet som en kassedrager med en højde på 3,5 m, se figur 3. Søjlerne er op til ca. 30 m høje og direkte funderet i sandede senglaciale og glaciale aflejringer. Broen har et konstant længdefald fra vest til øst på 1,4% bortset fra de sidste 178 m. hvor vertikalkurven afvikles over et cirkelslag Figur 3. Typisk tværsnit af brodrager, h=3,5 m. Figur 4. Kig på langs af støbesektionerne. Tættest på ses sektion A, hvor bund og sider armeres. I baggrunden ses i sektion B, hvor brodækket er armeret. til et længdefald ved den østlige broende på 1,0%. Horisontalkurven starter i vest på de første 187 m som en klotoidekurve, som føres over i en cirkel på resten af strækningen mod øst. Disse forhold har normalt ingen teknisk betydning, men på grund af den særlige byggemetode, med taktvis fremskubning, er disse en teknisk udfordring, som der nøje er taget hensyn til. Byggemetode Entreprenøren valgte byggemetoden takt- TRAFIK & VEJE 2010 FEBRUAR 9

3 Figur 5. Den nordlige brodrager på vej ud over Silkeborgvej, forrest er påspændt en stålsnabel. Figur 6. Til venstre i kroppen ses den excentriske forspænding i sektion B. Den i bundpladen er en del af den centrale forspænding. I baggrunden anes hulgennemføringer til den eksterne forspænding. Figur 7. Fremskubningshydraulikanlægget består af to hæve-/skubbeelementer og kan skubbe de godt tons, som den 730 m bro vejer. vis fremskubning. Metoden er velegnet til sårbare naturområder, svært tilgængelige områder eller til lange broer med høje bropiller; forhold som alle er aktuelle ved lokaliteten omkring krydsningen af Funder Ådal. En anden fordel er den kortere byggetid, hvilket i sidste ende er med til at gøre prisen for broen meget konkurrencedygtig. På den vestlige side af ådalen, umiddelbart bag broens vestlige endevederlag, har entreprenøren indrettet et fremskubningsanlæg (lanceringsrampe) med to støbesektioner, hver på ca. 28 m, samt hydraulikanlægget og andet udstyr til den taktvise fremskubning. Her kan broen, under fabriksagtige produktionsforhold med permanente, men flytbare, forme og hjælpemidler, fabrikeres meget effektivt. Dette bidrager til en meget kortere byggetid, end man opnår med mere traditionelle byggemetoder med stilladser på dalbunden eller fri frembygning, hvor støbeform og materialer flyttes frem hele tiden. I den bageste form, A, støbes truget (bund og krop) i kassedrageren. Når betonen har opnået tilstrækkelig styrke skubbes den frem i den forreste støbesektion, B, hvor brodækket herefter påstøbes. Parallelt hermed forberedes støbningen af et nyt trug, i A til næste kassedragersektion, se figur 4. Sektioner på 28 m støbes og spændes successivt sammen med spændkabler i top og bundpladen efterhånden som de skubbes frem mod øst ud over endevederlagskonstruktionen frem mod og over brosøjlerne. På denne måde skyder broen frem med en takt på ca. 10 dage. Forrest på den første sektion er monteret en ca. 36 m lang og relativ let stålkonstruktion, den såkaldte stålsnabel, se figur 5. Dette gøres for at reduceres momentpåvirkningerne i de forreste brodragersektioner under fremskubningen. Brodrageren har imidlertid ikke tilstrækkelig styrke til at klare en udkragning på 85 m under fremskubningen. Det er nødvendigt at supplere med en midlertidig søjle midt mellem de permanente blivende betonsøjler. Forspændingen Hvert snit i kassedrageren udsættes under fremskubningen for både negative og positive momenter, hvorfor sektionerne opspændes med en central forspænding placeret i kassedragerens bundplade og i brodækket. Efter afslutningen af fremskubningen suppleres med en traditionel excentrisk forspænding i kassedragerens krop, placeret efter momentfordelingen for den permanente bro uden midlertidige søjler, se figur 6. Broen er desuden forberedt for monte- 10 TRAFIK & VEJE 2010 FEBRUAR

4 ring af ekstra kabler i form eksterne kabler placeret i kassedragerens hulrum. Fremskubningsteknikken Fremskubningshydraulikken kan skubbe med en kraft på omkring 900 ton og trække med omkring 400 ton. Hydraulikanlægget består af to hæve-/skubbeelementer, en under hver krop i brodrageren, se figur 7. Fremskubningen foregår ned af bakke med en langsgående hældning på 1,4%. En bremseplint sikrer, at broen ikke løber løbsk. Under fremskubningen hviler brodrageren af på en friktionsplade som bæres af hævningsdonkraftene. Fremskubningskraften overføres til brodrageren via friktionspladen. Nedenunder glider hævningsdonkraftene på en teflonplade. Broen skubbes 25 cm ad gangen, hvorefter brodrageren sænkes ned og hviler af på bremseplinten, se figur 8, og fremskubningsarrangementet føres tilbage igen. Herefter hæves brodrageren fri af bremseplinten og broen kan atter skubbes frem. Under fremskubningen glider brodrageren på glideplader på toppen af søjlerne. Hensynet til klotoidekurven Taktvis fremskubning anvendes normalt kun, hvis broens horisontalkurve udgør en ret linje eller er en del af et cirkeludsnit. Figur 8. Hydraulikstyringen foregår bag bremseplinten til højre i billedet. TRAFIK & VEJE 2010 FEBRUAR 11

5 I dette tilfælde er den på de første 187 m en del af en klotoide som overføres i et cirkeludsnit på de resterende 543 m. Dette problem løses med det tyske Match Cast system (patenteret), som muliggør tværlanceringskorrektioener i Match Cast fasen (klotoidefasen) over søjlerne ved hjælp af et tværvirkende glidningsarrangement under fremskubningen. Den vandrette Match Cast afvigelse er i endevederlaget lige foran fremskubningsanlægget 170 cm, 91 cm ved den første midlertidige søjle og 42 cm ved den første permanente søjle som påføres en midlertidig konsol på siden af søjletoppen, se figur 9. Fremskubningsanlægget tværlanceres, når sektionerne indeholdende klotoidebuen skal fremskubbes. Figur 10. Midlertidige betonsøjler (H-formede) tværlanceres og genbruges, når den sydlige bro skal fremskubbes. Figur 9. Midlertidig konsol påstøbt den første permanente søjle pga. vejens vertikalkurve. 12 TRAFIK & VEJE 2010 FEBRUAR

6 Genbrug af midlertidige konstruktioner Når den nordlige bro er skubbet på plads fortsættes med den sydlige tvillingbro. De midlertidige søjler og fremskubningsanlægget inkl. støbesektionerne er udformet så de kan tværlanceres og genanvendes til fremskubning af den sydlige bro. De op til 30 m høje midlertidige betonsøjler er understøttet på et betonfundament og kan sideskubbes ca. 14,5 m oven på lanceringspladebjælker over på et i forvejen udstøbt betonfundament i den sydlige brolinje, se figur 10. En særlig udfordring er krydsningen af Funder Å, idet der i en zone på omkring m omkring åen ikke er tilladt at operere i. Her er det således ikke muligt at placere midlertidige søjler og entreprenøren har valgt en løsning, hvor to skråsøjler af stål fastgjort ved fundamentet på siden af de to nærmeste permanente søjler kan drejes ud til en A-konstruktion og dermed midlertidig understøtte brodrageren, når den fremskubbes, se figur 11. A s fodpunkter er forbundet med kabler. Også A-konstruktionen genbruges til den sydlige bro ved tværlancering. Figur 11. En midlertidig A-konstruktion understøtter brodrageren under fremskubningen hen over Funder Å. Danmarks længste? Broen indeholder således mange tekniske udfordringer for både ingeniøren og entreprenøren. Broen bygges på solide tyske erfaringer og vil med sine 730 m (eller om man vil 2 x 730 = 1460 m hvis begge broer medtages) blive Danmarks længste (eksisterende) bro over land. Den længste skulle efter sigende have været Ravningbroen ved Vejle Ådal, som blev bygget af Harald Blåtand i 980 og var omkring 760 m. < TRAFIK & VEJE 2010 FEBRUAR 13