Fra feisel og minebor til datastyrt borerigg

Fjellandet Norge er gjennomhullet av gruveganger, tunneler og bergrom. Dette er fortellingen om et kunnskaps- og praksisfelt som har gitt betydningsfulle bidrag til moderniseringen av landet vårt.

De første underjordiske gangene her i landet ble bygd i forbindelse med gruvedriften allerede på 1500-tallet. Den tids tunneler ble brutt med enkle håndredskaper, som såkalt kaldkiling. Gruvearbeideren slo med håndfeisel på et bergsjern til små steinbiter løsnet. Bergsjernet ble ført litt videre for hver gang, slik at det etter hvert ble dannet et loddrett spor. Når det var laget flere slike spor, kunne det mellomliggende fjellet løsgjøres med spett, eller kiler og slegge. I Norge, der det er mye hardt fjell, fordi det meste av berggrunnen vår består av krystallinske bergarter, ble fyrsetting oftere brukt. Ved ble stablet mot fjellet og påtent, og varmen fra bålet førte til at fjellet sprakk og lettere kunne slås løs.

Bjørn Ivar Berg, fagsjef og forsker ved Norsk Bergverksmuseum, forteller at inndriften ved denne metoden varierte.

– På 1800-tallet var metoden betydelig perfeksjonert, og ved helkontinuerlig drift kunne en på det meste oppnå sju meter inndrift per måned. To til tre meter var ikke uvanlig, men ved smådrift, der én mann hadde ansvaret for fyrsettingen, begrenset inndriften seg gjerne til rundt én meter per måned.

Sett med dagens øyne var ikke denne hastigheten imponerende, men fyrsettingen var lenge den mest effektive brytningsmetoden. Den krevde imidlertid ventilasjonsteknikker av ulikt slag, og disse var ikke alltid like virksomme. I dype gruver kunne det bli temmelig surt av røyk, og det hendte derfor rett som det var at den stillestående lufta i gruvene dannet den fryktede “stank” som den gangen var en vanlig årsak til dødsulykker. “Stanken” kunne skyldes at det utviklet seg giftige gasser, men dødsårsaken var kullosforgiftning.

Innføringen av svartkrutt, og bruken av dette i gruvene, var derfor en viktig forbedring. Den første kruttsprengningen skal ha skjedd i 1655 i Lilledal kobbergruve i Sunnhordland. Kobberverket på Røros (1644-1977), som hadde lite trevirke til brensel, tok også tidlig i bruk krutt. I stedet for kun å bryte berg med håndmakt og fyrsetting, ble det i stedet boret hull som ble fylt med krutt og fyrt av. Det effektiviserte arbeidet med å bryte fjellet.

På 1860-tallet ble teknologien kraftig forbedret. Borene ble fra da av laget av stål av høyere kvalitet enn før. Alfred Nobel fant på samme tid opp dynamitten. Flere bergmestre var visstnok skeptiske til det nye sprengstoffet, men de lot seg etter hvert overtale til å bruke det, og i løpet av forholdsvis kort tid fikk dynamitten en solid posisjon i sprengningen av norske fjell. Dynamitten var lett håndterlig og formbar og sikrere i bruk enn svartkruttet. Den var dessuten et mye kraftigere sprengstoff enn svartkrutt. Sprengningen ble derfor mer effektiv.

Jernbaneutbygging i og på fjellet

Stålborene og dynamitten ble innført på omtrent samme tid som jernbaneutbyggingen i Norge for alvor skjøt fart. Det skjedde fra 1870-årene da Stortinget fattet vedtak om en rekke store utbygginger (Trondheimsbanen over Røros, Hedmarksbanen, Smålensbanen, Meråkerbanen, Jærbanen og Vossebanen) I begynnelsen var det ingeniøroffiserene som dominerte i planleggingen og utbyggingen av det nye transportsystemet, etter hvert overtok sivilingeniører, utdannet ved tekniske høgskoler, særlig tyske, men også svenske, danske og sveitsiske i Tyskland og Sverige.

Byggingen av Bergensbanen, som ble åpnet i 1909, var ett av de jernbaneprosjektene som virkelig ruvet. Den er blitt kalt en av 1900-tallets ingeniørbragder og ble i samtiden ofte brukt både som eksempel og bekreftelse på at så vel ingeniører som anleggsslusker trengtes for å bygge det nye industrisamfunnet.

Enkelt hadde det ikke vært. Anleggsarbeidet var hardt, slitsomt og farlig. De tekniske utfordringene var dessuten mange. Forseringen av den 100 kilometer lange høyfjellsstrekningen mellom Mølfjell og Geilo, var én av dem. Byggingen av de mange tunnelene en annen.

Gravhalstunnelen, som ble påbegynt i 1895, hørte i følge Frode Færøyvik, som har skrevet boka Fra feisel til fullprofil, til de mest besværlige tunnelprosjektene. Den lå uveisomt til i 860 meters høyde og ble med sine 5311 meter Europas lengste tunnel nord for Alpene.

De private kontraktørene Kristen Hornemann og Thorvald Strøm som fikk oppdraget, begynte med tradisjonelle arbeidsmetoder, det vil si håndboring. Men i den harde bergarten ga ikke dette nok fremdrift, og etter hvert ble vanndrevne, hydrauliske boremaskiner innført. Maskinboringen reduserte det fysiske slitet, ikke minst for den tyngste delen av håndboringen, slåingen av såkalte engelskmenn, som betyr oppadrettede hull med slag nedenfra. Inndriften økte også, fra 25 meter per måned til 52 meter per måned. Det var likevel fremdeles et stykke igjen til inndriften på 60 meter per måned som entreprenørene hadde planlagt. Fremdriften ble dessuten langt dårligere enn forventet på østsiden, der driverne møtte knallhard gneis og granitt, og ikke fikk inndriften på mer enn 10 meter per måned.

Investeringen i trykkluftmaskiner ga bedre resultater. Med dem økte inndriften på østsiden til 40 meter per måned, og siden den økte kapasiteten kompenserte for den svakere inndriften på vestsiden, kunne gjennombruddet i tunnelen markeres et par måneder før planen.

Andre steder var man ikke like heldig. I den 1593 meter lange Reinungatunnelen mellom Myrdal og Hallingskeid gikk traséen langs en bratt fjellside og den ble lagt i tunnel på grunn av store skredløp. Elektriske bormaskiner ble brukt uten suksess, og størstedelen av tunnelen ble håndboret. Tunnelen ble lagt nokså grunt, og det førte til hyppige ras som fylte den med leire, slam og stein. En dag styrtet store deler av taket ned, og en grøtet masse fylte opp 60 meters lengde. Den tok det flere måneder å fjerne, og rasstedet måtte senere sikres med utmuring.

Arbeidet med Gravhalstunnelen ga viktige og nyttige erfaringer for videre tunnelprosjekter. Det var preget av prøving og feiling, som tilfellet gjerne er når en opererer på nye felt. Men selv om denne tunnelen regnes som et pionerarbeid for maskinboring i Norge, var feisel, håndbor, spade og trillebår lenge de viktigste redskapene for sluskene.

Vannkraftanlegg i fjell

Slik var det også da den neste fasen i tunnelbyggingens historie ble innledet. Den er nært knyttet til vannkraftutbyggingen og de nye industriselskapene som ble etablert like etter forrige århundreskifte.De nye fabrikkene var avhengig av elektrisitet, og store kraftanlegg måtte derfor anlegges før den elektrometallurgiske industrien kunne smelte sine produkter, eller den elektrokjemiske framstille sine. I kraftanleggene var det tunneler, ofte flere, med mange tverrslag inn fra fjellsidene for å gjøre stuffene så korte som mulig. Etter hvert ble det også installert elektriske anlegg i bergrom.

Kraftverket på Rjukan, som ble utbygd i to trinn mellom 1905 og 1916, regnes i følge Frode Færøyvik, som en nyskapning i kraftutbyggingen, ikke bare i Norge, men også internasjonalt. Det høye fallet ga for det første svært mye kraft til Norsk Hydro. Teknologisk sett representerte de for det andre noe nytt. Trykkrørene ble på grunn av rasfaren i den bratte fjellsiden for eksempel ikke lagt utenpå fjellet, men i stedet plassert i utsprengte sjakter. Og selv om kraftstasjonen lå ute, ble et mindre aggregat plassert i et utsprengt bergrom.

Høytrykksanleggene omfattet etter hvert en rekke tunneler, sjakter og luftputekammer bygd i fjell, Sammen med store bergrom til kraftstasjonshaller ble disse etter hvert standard for kraftutbyggingen, og et felt der norsk ingeniørkompetanse kunne eksporteres til utlandet.

Håndboring eller maskinboring?

Arne Myrvang, som er professor emeritus i bergmekanikk ved NTNU, forteller at håndboringen holdt stand helt frem til andre verdenskrig.

– Det skyldes dels de lave arbeidslønningene, dels at de nye slagboremaskinene var tunge og lite fleksible i bruk. De høye arbeidsledighetstallene og valutamangelen på 1920- og 30-tallet gjorde det heller ikke lett å få aksept for å importere kostbart og arbeidsbesparende utstyr.

Men det fantes unntak. Undergrunnsbanens fjelltunnel mellom sentrum og Majorstua i Oslo ble drevet maskinelt, med trykkluftmaskiner, og presentert som et fremtidsrettet prosjekt i Teknisk Ukeblad. I dette bladets spalter diskuterte dessuten fagfolk på 1930-tallet hvorvidt manuell eller maskinell tunneldrift egnet seg best i de store tunnelene som skulle anlegges på Sørlandet. Da krisen slapp taket, ble det også eksperimentert med maskinboring på selvkonstruerte rigger på nettopp denne strekningen.

Etter andre verdenskrig ble nye teknologier og sprengningsmetoder gradvis innført. Svenskene var først ute. På 1930-tallet hadde svenske ingeniører og naturvitere samarbeidet om utvikling av nytt utstyr og boremetoder, og Atlas Copco presenterte like etter frigjøringen en lett selvroterende maskin med såkalt knemating og bor av liten diameter med hardmetallskjær. Denne metoden forbedret i løpet av få år sprengningsteknikken og gjorde det langt mer effektivt og kostnadsbesparende å bygge tunneler. Etter hvert ble det også slutt på håndlasting og hestetransport. Maskiner og lastebiler gjorde den jobben.

“En tarvelig vei er bedre enn ingen vei”

Tunneler var altså viktige for utbyggingen av så vel jernbane som vannkraftverk. Slik var det ikke ved den tidlige utbyggingen av veinettet. Fjellsprengning var relativt dyrt og derfor var det billigere å stikke veien rundt, enn å sprenge seg igjennom. Der det gikk an, ble derfor dette foretrukket. Det finnes riktignok eksempler på gamle veitunneler. Is, snø og ras gjorde for eksempel enkelte partier av veien over Haukeli, som ble åpnet i 1886, vanskelig fremkommelig, og mellom 1891 og 1900 ble det derfor bygd en tunnel i Dyrskar. Den er en av de eldste veitunnelene i Norge.

Etter hvert som det gradvis ble flere biler, og kravene til veistandarden ble større, ble det også bygd noen flere tunneler. I følge Arne Myrvang er det likevel betegnende for Vegvesenet og veiutbyggingen at det svært lenge ikke sto mye om tunneler og sprengning av disse i de normalene veiingeniørene arbeidet ut i fra. Der tunneler ble anlagt, ble de nesten alltid boret for hånd. Fra 1940-årene vant imidlertid maskinboring frem, særlig i de tilfellene der fjellet var sprukket eller vanskelig å bore i.

Veksten i bilparken eksploderte på 1960-tallet da salget av biler ble frigitt. Det skjedde samtidig som den økonomiske veksten var sterk og folk flest opplevde reallønnsvekst. Den økende biltrafikken presset frem veiutbygging, og fra da av ble det gradvis også bygd flere og lengre veitunneler. Haukelitunnelen i Odda kommune (5682 meter) var landets lengste da den ble åpnet i 1968, og den ble den gangen ansett som en milepæl i tunnelutbyggingen. Virkelig fart i veitunnelutbyggingen ble det fra 1980-tallet, og i dag er Lærdalstunnelen, med sine 24.509 meter, ikke bare Norges, men også verdens lengste veitunnel. Den ble åpnet i 2000.

De første undersjøiske tunnelene hører 1980-tallet til, og Vardøs fastlandsforbindelse regnes som pionerprosjektet for denne typen tunneler. Det var opprinnelig meningen å bygge bro mellom fastlandet og landets østligste by, men ut mot det værharde Barentshavet var ikke dette fristende. I 1979 startet derfor anlegget av en undersjøisk veitunnel. Siden den gangen er det bygd 25 fjordkrysninger langs vår langstrakte kyst.

Eivind Grøv, som er forskningsleder ved Berg- og geoteknikk i SINTEF Byggforsk, forteller at de undersjøiske tunneler langt på vei blir bygd etter de samme prinsipper som tunneler på land.

– Men lekkasjevannet er salt og alle metalliske installasjoner er sterkt utsatt for korrosjon. Undersjøiske tunneler setter derfor ekstra krav til at det blir satt inn tiltak for å hindre korrosjon av utstyret og håndtering av lekkasjevannet. De blir derfor utstyrt med kraftige pumper som pumper lekkasjevannet opp til en tunnelportal for utslipp til sjø. De undersjøiske tunnelene blir dessuten bygd med et stort vannreservoar under den dypeste delen av tunnelen, slik at vann som siver inn vil samle seg i reservoaret. Dette magasinet fungerer som et fordrøyningsbasseng før vannet pumpes ut.

Større, flere og mer avanserte maskiner

De veiingeniørene som ble engasjert i tunnelprosjekter utover på 1960-tallet kunne i utstrakt grad høste av den kompetansen som jernbaneingeniørene, og etter hvert ingeniørgeologene, hadde om tunnelanlegg. Erfaringene fra den offensive vannkraftutbyggingen på 1950- og 1960-tallet har vært avgjørende for tunnelutbygging i andre bransjer, og metoder og kunnskap som først ble etablert, testet og gjennomført i vannkraftprosjekter har blant annet vært viktige når oljebransjen utviklet teknologi for transport og lagring av olje- og gassprodukter.

Selv om hvert tunnelprosjekt er unikt og har hver sin historie og geologiske forutsetninger, har utbyggingene det til felles at kravene til effektivitet og kvalitet har gjort at maskinene etter hvert ble større, enda flere og mer avanserte.

Arne Myrvang gir følgende beskrivelse av de viktigste teknologiske milepælene etter andre verdenskrig.

– De lette knematerne som anleggsingeniører og arbeidsfolk tok i bruk mellom 1940- og 1960-tallet, ble først satt sammen i rigg, der én mann kunne operere flere maskiner samtidig, men møtte etter en tid konkurranse fra tyngre “driftere” montert på bevegelige bommer med hydraulisk manøvrering. Fra 1970-årene ble de første helhydrauliske riggene tatt i bruk. Bruken av dem reduserte støyen og førte til at tåken i tunnelene ble borte. Arbeidsmiljøet ble dermed bedre.

Fra tidlig 1970-tall begynte også de første forsøkene med fullprofilboring, det vil si boring av hele tverrsnittet i tunneler med store maskiner og uten bruk av sprengstoff. Pioner-prosjektet var en kloakktunnel i Trondheim, som ble påbegynt tidlig på 1970-tallet. Inndriften vekslet og kostnadene var i starten store, men etter hvert ble det utviklet “tøffere” maskiner som ble skreddersydd for harde bergarter, og disse ble senere en standard på verdensbasis.

På det tidspunktet da disse ble innført, hadde ingeniørgeologer lenge anbefalt å bolte fjellet for å holde det sammen der det var svakt, eller å spenne opp nett mellom boltene for å ta nedfall. I de vanskeligste tilfellene var hel eller delvis utstøping nødvendig. Dette arbeidet var imidlertid tidkrevende og kostbart, og det passet dårlig sammen med de stadig større kravene til fremdrift. Bruk av sprøytebetong ble allerede på 1960-tallet brukt med et visst hell på noen få tunnelprosjekter, men ble for alvor tatt i bruk i løpet av 1980-tallet. Metodene og materialene som ble brukt til dette er siden videreutviklet, og de utgjør i følge Eivind Grøv i dag en betydningsfull del av norsk tunnelbyggepraksis.

Det er lenge siden hammer og feisel var de viktigste arbeidsredskapene når tunneler skulle bygges. I dag gjør datastyrte borerigger store deler av den jobben som hundrevis av slusker tidligere utførte, på brøkdelen av den tiden det tok å bygge de første tunnelene

Den maskinelle driften skapte større behov for ingeniører som fikk ansvaret for inndrift og økonomi, og som avgjorde hva som kunne benyttes av boreutstyr, boreskjema, sprengstoff, lastemaskiner og annet utstyr. Ingeniørgeologene har utvilsomt lært mye av de mange tunnel- og undergrunnsprosjektene de har vært involvert i. Derfor har de også hatt mye å lære bort til ingeniører og geologer i andre land. Slik sett er fortellingen om tunnelbygging i Norge historien om et kunnskaps- og praksisfelt som har gitt betydningsfulle bidrag til moderniseringen av landet vårt.

Historien rommer i følge Arne Myrvang også en annen dimensjon. Etter hvert som stadig større maskiner overtok for manuelt slit og tunnelarbeidet ble effektivisert, avtok anleggsarbeidernes og ingeniørenes direkte kontakt med berget. Mens man enda i utstrakt grad håndboret, håndrensket og spettrensket fjellet, hadde de som virket i tunnelen en annen kjennskap til hvordan fjellet var.

– Det er en kompetanse som det er viktig å ta vare på, og kombinere med maskindriften, sier Myrvang som i likhet med Grøv, understreker at nettopp tilstedeværelse og beslutningstaking på stuff har vært et av særtrekkene ved den norske fjellsprengningsbransjen.

Samarbeidet mellom ingeniører, geologer og arbeidsledere på anlegg er i følge Grøv også et spesielt norsk fenomen.

– Den samarbeidsånden er, ved siden av solid forarbeid, og fagfolks aktive deltakelse i byggeprosessen, nøkkelen til at vi skal bli enda bedre til å bygge tuneller og bergrom og videreutvikle kunnskapen om bergmassen som et byggemateriale.

Det viktigste fra de siste dagene

-Skandaløst av pressen

VNG vurderer exit

Borekampanjen fortsetter


geo365 Nyhetsbrev

0 Comments