Flytning af broer - en ny disciplin

Transkript

1 ÅBNING ODENSE - KVÆRNDRUP (Åbning16.september) Af Projektchef Niels Jørgensen, Bro & baneprojekter, Gimsing & Madsen A/S nj@gimsing.dk Flytning af broer - en ny disciplin I forbindelse med etableringen af den nye motorvej mellem Odense og Svendborg blev der i sommeren 2004 skrevet historie ved på meget kort tid at flytte 3 jernbanebroer fra deres interimspositioner ved siden af jernbanen til deres permanente placeringer i jernbanens tracé. Det specielle ved disse udførelser var, at de samlede konstruktioner, underbygningen samt brodæk på én gang blev rullet/skubbet ind på plads. En meget krævende opgave med store krav til materiel, bemanding og logistik for de 2 udførende entreprenørfirmaer MT Højgaard A/S og Jorton A/S. Udbudsform og entreprisernes organisation Broerne blev af Vejdirektoratets rådgiver på opgaven, Carl Bro A/S, udbudt i offentlig licitation i 2 hovedentrepriser, hvor MT Højgaard A/S fik overdraget entreprisen med bro ved Aarslev. Jorton A/S fik overdraget entreprisen med bro og bro , begge beliggende ved Ringe. Broerne var udbudt som en traditionel løsningsmodel med en kranmontage af fundamenter og søjler og en efterfølgende indrulning af brodækket. Montagen og indrulningen inklusive følgearbejder skulle udføres i en tidsramme på 9 døgn. Denne udførelsesmetode er kendt via tidligere broprojekter særligt i forbindelse med banerelaterede projekter. Afledt af den meget stramme tidsramme valgte begge udførende entreprenører en alternativ udførelsesmetode. Alternativet går på, at man flytter hele den samlede konstruktion fra interimspositionen ved siden af banen til endelige placering på én gang. MT Højgaard A/S udførte flytningen ved deres datterselskab Krangaarden A/S. En metode som er en decideret indrulning af bygværket på rulleskøjter. Jorton A/S, ved deres underentreprenør Hünnebeck Danmark, skubbede bygværkerne ind på plads ved hjælp af glidedragere og teflonplader. 28 DANSK VEJTIDSSKRIFT SEPTEMBER 2006

2 Figur 1. Bro Brokonstruktionen under indrulning. Gimsing & Madsen A/S har forestået byggeledelsen og fagtilsynet for de pågældende 3 banebroer inklusive koordineringen af grænseflader til entrepriser for sporog kabelarbejder. De 2 udførelsesmetoder Der er overordnet tale om 2 forskellige metoder. I det følgende betegnes de 2 systemer som indrulningsmetoden ved MT Højgaard samt indskubningsmetoden ved Jorton A/S. Indrulningsmetoden MT Højgaard A/S Bro : 75 m lang 4-fags trugkonstruktion med en samlet vægt på ca tons. Broen er understøttet i 5 linier og er direkte funderet. Broen er opført in situ støbt 22 m vinkelret fra centerlinien af eksisterende jernbanespor. Herfra er broen rullet ind på plads efter den eksisterende jernbanedæmning var gravet væk. Selve indrulningen blev udført på ca. 10 timer. Overordnet bliver broen flyttet på i alt 10 rullebaner. Hver rullebane består af et interimsfundament, en lancérbjælke, 12 stk. donkrafte, 8 rulleskøjter og 2 tværgående åg fastholdt til indstøbte stålstænger i fundamentet (se figur 1). Indrulningsmetoden i hovedtræk: Udstøbning af rullefundamenter i jernbeton lokalt ved fundamenter Montering af lancérbjælker, rulleskøjter m.m. lokalt ved fundamenter Prøveløft (ca. 5 cm) og prøveflytning af broen (ca. 10 cm) Figur 2. Bro Etablering af lancérbjælker på allerede udstøbte interimsfundamenter samtidigt sker en afretning af 30 mm læggesand for den endelige placering. Eksisterende dæmning bortgraves her indbygges stabilt grus og 30 mm læggesand Etablering af resterende rullefundamenter samt lancérbjælker Broen løftes ca. 5 cm, og indrulningen udføres i intervaller af 400 mm. Kontrol af koter udføres sammen en retningsbestemmelse for hver 800 mm fremdrift I forudsat placering verificeres mål og koter broen sænkes i forudsatte tempi af 5 mm Brodæk rettes op til sin støbeposition (spændingsfri tilstand), og lejer kan faststøbes. Teknisk beskrivelse: På indstøbte stålstænger i fundamenter monteres der 2 tværgående stålbjælker på fundamentets overside (se figur 2). Hver ende af denne bjælke var understøttet med hydraulisk donkrafte på en skøjte. Skøjten er understøttet og styret af en lancérbjælke. SEPTEMBER 2006 DANSK VEJTIDSSKRIFT 29

3 De hydrauliske donkrafte er forbundet indbyrdes som en 3-punkts understøtning i hver lejelinie. Dette medfører, at eventuelle sætninger eller variationer på lancérbjælker kan optages i donkraftens vandring. I forudbestemte tempi blev broen hævet ca. 5 cm over sin støbeposition. Herefter blev der i alle 10 rullebaner skubbet med forbundne hydrauliske cylindre. Pr. 800 mm blev fundamenternes indbyrdes position checket med reference til udgangspunktet kontrol af indbyrdes koter, tværgående og længderetninger. Der kunne kun registreres mindre divergenser, som blev korrigeret inden den endelige placering af broen og faststøbningen af lejer. Se figur 3. Fordele ved indrulningsmetoden: Nem at justere kotemæssigt samt i det vandrette plan Ikke følsom for eventuelle mindre sætninger af rullebaner Relativ nem at rette op ved en evt. skævhed i indskubningen Hurtig udførelse (specielt selve indrulningen). Ulemper: Mere pladskrævende i bredderetningen (vinkelret på fundamenter) Kan potentielt komme i svingninger sidevejs uden foranstaltninger herimod Rulleskøjter skal være stift sammenkoblede i skubberetningen. Indskubningsmetoden JORTON A/S Bro : 86 m lang 4-fags trugkonstruktion med en samlet vægt på ca. Figur 3. Bro Tværgående stålbjælker fastholdt til fundament samt rulleskøjter på lancérbjælker. Bemærk udstansninger i lancérbjælker for etablering af modhold for vandretliggende donkrafte tons. Broen er understøttet i 5 linier. Bro , en 43 m lang 3-fags bro med en samlet vægt på ca. 900 tons. Nærværende beskrivelse og vurderinger bygger på erfaringer fra bro Broen bliver direkte funderet på en 30 mm sandpude. Broen er in situ støbt ca. 19 m vinkelret fra centerlinie af eksisterende jernbanespor. Herfra er broen skubbet ind på plads efter den eksisterende jernbanedæmning er bortgravet. Selve indskubningen var planlagt til ca. 15 timer. Udførelsen og selve broflytningen er specielt kompliceret ved netop denne bro pga. af et krav fra Vejdirektoratet til en delvis opretholdelse af trafikken på den eksisterende rute 9, Odense Svendborg. Under nedbrydningen af den eksisterende banebro samt de øvrige forberedelser var trafikken 30 DANSK VEJTIDSSKRIFT SEPTEMBER 2006

4 dog omlagt i en periode på ca. 4 døgn. I de 4 døgn skulle der udføres følgende delaktiviteter: Nedbrydning af eksisterende jernbanebro Udgravninger i eksisterende banedæmninger Tilfyldninger for underført vej og udgravninger for fundamenter og i skubbelinier Udskiftning af blødbund under fremtidige fundamenter Montering af præfabrikerede søjlerammer i 2 lejelinier afledt af de krævede pladsforhold for opretholdelsen af trafik på den underførte vej Etablering af skubbebaner og trafikværn mod underført vej Genetablering af vejbelægning i 2 spor på underført vej. Overordnet bliver broen flyttet på i alt 5 skubbebaner 1 pr. lejelinie. I hver lejelinie bliver der inden støbningen af fundamentet nedlagt 1 skubbebjælke og en glidesko centralt under fundamentet. Hver skubbebane består af et interimsfundament, en skubbebjælke, 1 donkraft med en slaglængde på 800 mm, 2 støttebjælker, 8 stk. donkrafte, 2 mm rustfrit stålbånd som underlag for de ca. 40 cm lange teflonplader som konstruktionen glider på. Se figur 4. Indskubningsmetoden i hovedtræk: Etablering af præfabrikerede betonplader for understøtning af skubbebjælker Forberedende montering af donkrafte, skubbebjælker, teflonplader m.m. lokalt ved fundamenter Prøveløft og prøveflytning af broen (ca. 10 cm) Eksisterende dæmning bortgraves her indbygges stabilt grus og 30 mm læggesand Etablering af resterende skubbefundamenter samt udlægning af skubbebjælker Indskubningen udføres i intervaller af 800 mm, her kontrolleres koter samt foretages retningsbestemmelse I forudsat placering verificeres mål og koter broen løftes for fjernelsen af skubbebjælker Broen justeres ind til den spændingsfri støbeposition. Fundamenter og lejer kan understøbes. Se figur 5. Teknisk beskrivelse: I interimsplaceringen af broen bliver der under fremtidige fundamenter støbt et midlertidigt fundament for understøtning af Figur 4. Bro Indskubning set fra eksisterende jernbanedæmning mod syd. Udgravninger er udført, og skubbebjælker er forberedt. Bemærk de 2 centrale lejelinier hvor der på forhånd er monteret de permanente søjlekonstruktioner. Figur 5. Bro Interimsfundering og skubbebjælke i nordlig lejelinie udført. Bemærk opbygningen af fremtidig vejbund for afviklingen af trafikken under broen. skubbebjælkerne. På siderne af den centralt placerede skubbebjælke placeres 2 støttebjælker, som trækkes med under selve flytningen af bygværket. Inden flytningen påbegyndes, løftes hele bygværket i forudbestemte tempi for monteringen af teflonplader. Teflonplader anbringes mellem den centralt placerede skubbebjælke i en omvendt glidesko. Derefter sænkes bygværket igen, som nu står oven på glideskoen, teflonplader og skubbebjælken. Glideskoen følger med fundamentet under hele skubbet, hvorimod teflonplader manuelt flyttes successivt i takt med fremdriften. Der foretages et prøveskub for at kontrollere udstyret umiddelbart efter montagen. Den anvendte donkraft til skubningen fastgøres på selve skubbebjælken, så ingen anden modstandsgivende anstilling er nødvendigt, da alle kræfter forbliver internt i systemet. Efter afsluttet indskubning af bygværket SEPTEMBER 2006 DANSK VEJTIDSSKRIFT 31

5 bliver bygværket hævet for at kunne fjerne glidesko og skubbebjælker. Bygværket sænkes nu ned på indlagte understøtninger af betonklodser til den korrekte projektkote, således at konstruktionen står uden tvangsspændinger. Understøbning af fundamenter kan herefter foretages. Se figur 6. Fordele ved indskubningsmetoden: Mindre pladskrævende i bredderetningen (vinkelret på fundamenter) Relativ hurtig udførelse. Ulemper: Kræver en større afstivning af bygværket af hensyn til stabiliteten Følsom for eventuelle sætninger af skubbebaner vanskelig at justere herfor Kræver ekstra understøbning af fundamenter Besværlig at rette op ved en evt. skævhed i indskubningen. Figur 6. Bro Skubbebjælker, 2 x støttebjælker og teflonplader samt donkrafte før løft. Erfaringstilbageføring og kommende udbud Indrulning eller indskubning af broer kunne man fristes til at spørge? Hvilken metode er mest fordelagtig? Der findes ikke et entydigt svar herpå, da det endelige valg af udførelsesmetode inkluderer en overvejelse af flere faktorer, som beskrevet ovenfor. Gimsing & Madsen A/S har i 2006 for Vejdirektoratet projekteret en 67 m lang 3- fags bro, som skal føre Ring Nord ved Svendborg over den nye motorvej. For at minimere spærringen af den stærkt trafikerede ringvej støbes denne bro også ved siden af den eksisterende vejdæmning og skal efterfølgende flyttes ind til sin permanente placering. Denne sag kompliceres af lokale blødbundsforekomster. Dette stiller ekstra store krav til interimsfunderingen under flytningen. I udbudsmaterialet er de bydende ikke fastlåst til en bestemt metode for flytningen, men udbudsmaterialet indeholder en række krav med hensyn til sætninger, deformationer mv. Det bliver spændende at se, hvilken metode den kreative entreprenør vælger her. Kilder: Krangaarden A/S samt Hünnebeck Danmark A/S. 32 DANSK VEJTIDSSKRIFT SEPTEMBER 2006