Første jernbanetunnel med TBM

Follobanen mellom Oslo og Ski får landets lengste jernbanetunnel, og den blir den første som bygges med tunnelboremaskin. Frem til ferdigstillelse i 2019 blir vi vitne til et pionerarbeid innen norsk anleggsdrift.

Den endelige beslutningen om drivemetode ble tatt i fjor høst. Jernbaneverket kunne fortelle at Follobanens to tunnelløp skal drives med tunnelboremaskiner (TBM). Lange utredninger gjennom flere år konkluderte med at TBM i dette spesielle tilfellet hadde flere viktige fortrinn fremfor konvensjonell boring og sprengning.

–        Til tross for at vi hadde å gjøre med en usedvanlig lang tunnel, var utfallet slett ikke gitt på forhånd, forteller assisterende prosjektdirektør Anne Kathrine Kalager, og refererer til en omfattende prosess hvor en rekke eksperter på begge drivemetodene var involvert.

Kalager har vært involvert i planleggingen av Follobanen i fem år, helt siden 2008, og hun hadde tidligere en sentral rolle i planleggingen og gjennomføringen av Vestkorridoren med dobbeltspor fra Lysaker til Sandvika og fra Sandvika til Asker (GEO 07/2008; «Fra to til fire spor», GEO 02/2003; «Gigantisk ingeniørprosjekt»).

–        Driving med TBM ble også nøye utredet for Vestkorridoren, men metoden ble vurdert mindre egnet enn konvensjonell tunneldrift, forteller geologen.

Faktorer som talte negativt på strekningen Lysaker – Sandvika, var en forholdsvis kort tunnel (5,5 km), krav til stor plass for riggen (Bærum har lite areal pga. tett befolkning), og at liten overdekning ville gi begrensinger på drivetid om kvelden og om natten. Det var heller ingen gevinster å spore ved bruk av TBM, verken med hensyn til kostnader eller fremdrift. Heller tvert imot.

–        Beslutningen den gang førte til ramaskrik, og det ble nødvendig å gjøre en uavhengig studie.

–        Ekspertene i SINTEF kom frem til samme konklusjon som oss. TBM ville gi lengre byggetid og en betydelig høyere kostnad, opp til 6-700 millioner kroner. Derfor stod konklusjonen uforandret.

Kalager husker hendelsen godt. Ressurspersoner i den berørte lokalbefolkningen engasjerte seg tungt. Akkurat det ga nyttig lærdom som både hun og prosjektet har tatt med seg i planleggingen av Follobanen. For også denne gangen er det stor interesse blant folk flest.

–        De første utredningene og beslutningen for Vestkorridoren var ikke forankret godt nok hos de involverte partene. Vi hadde ikke vært flinke nok til å kommunisere underveis, medgir Kalager.

–        Follobanen har derfor en egen kommunikasjonsenhet. Den skal bidra til at vi er åpne med tekniske løsninger og oppdaterer både menigmann og bransjefolk om utviklingen. Vi har også et bevisst forhold til at vi skal dele kunnskapen vår med alle som er interessert.

Follobanen

Follobanen er en ny direkteforbindelse med dobbeltspor mellom Oslo sentralstasjon og Ski stasjon. Dobbeltsporet skal dekke behovet for økt kapasitet gjennom «Sørkorridoren», samferdselskorridoren sørover fra Oslo gjennom Akershus og Østfold.

 

Follobanen vil gå i tunnel i 19,5 kilometer og får dermed Nordens lengste jernbanetunnel. Tunnelen skal bygges med to separate løp. Dette skal gi høy driftsstabilitet og god tilgjengelighet for å drive effektivt vedlikehold. Tunnelløpene skal drives med tunnelboremaskiner (TBM) i tillegg til sprenging. Prislappen er anslått til 20 milliarder kroner.

 

Reisetiden på direktereiser mellom Oslo og Ski vil halveres fra 22 minutter (Østfoldbanen). Follobanen skal etter dagens plan stå ferdig ved utgangen av 2019. Det vil bli et halvt års prøvedrift før den kan åpnes for ordinær trafikk. Tid og kostnader ikke avgjørend

Tid og kostnader ikke avgjørende

Kalager forteller at det første teamet som vurderte drivemetoder for tunnelen på Follobanen konkluderte med at TBM for én tunnel med dobbeltspor ville være ulønnsomt, og det til tross for at både topografi og lengde talte positivt for en slik løsning. Årsaken var at et stort tverrsnitt ga sen fremdrift i det harde grunnfjellet (granittisk gneis).

–        Men ekspert-teamet regnet samtidig ut at om det ble bygget to separate løp, med ett spor i hvert løp, ville TBM kunne være konkurransedyktig.

To separate løp er trenden i store samferdselsprosjekter med lange tunneler. De gir større sikkerhet, lavere vedlikeholdskostnader og mer regelmessig drift. Derfor var ikke en slik løsning noen fremmed tanke for Jernbaneverket.

Da beslutningen om å bygge Follobanens lange tunnel med to separate løp forelå, ble rådgiverteamet supplert med to sveitsiske firmaer med betydelig erfaring i bruk av TBM. I en ny utredning ble fordeler og ulemper med de to drivemetodene nøye analysert. Konsulentene endte opp med at drivetid og kostnader ble omtrent like for de to metodene, men i følge Kalager var det til slutt to grunner til at TMB etter hvert skilte seg ut.

–        I stedet for åtte adkomsttunneler langs traseen er det med TBM kun behov for ett anleggsområde for de fire tunnelboremaskinene. De skal alle sammen driftes fra Åsland som ligger omtrent midtveis mellom Oslo og Ski. Miljømessig må dette sies å være en stor fordel.

–        For det andre ville boring og sprenging ført til et enormt kapasitetspress på denne delen av bransjen. Uttaket av stein fra tunnelbransjen var i 2012 omtrent seks millioner tonn, og dobbeltløpet vil medføre uttak av fire millioner tonn per år over drøyt tre år. TBM vil derfor være en god avlastning og slå positivt ut på økonomien.

Med en borekrone som ikke er større enn 9,5 – 10 meter vil også fremdriften gjennom den harde gneisen bli fullt ut akseptabel.

Tunnelboring

Mens konvensjonell tunneldrift med boring og sprengning gir mye arbeid i etterkant av at selve hullet er laget, etterlater tunnelboremaskinen (TBM) for Follobanen seg en ferdig tunnel bak seg. For dette prosjektet er det foreslått å bruke en skjoldmaskin i kombinasjon med at tunnelen skal kles med armerte betongelementer med vanntette pakninger mellom hvert element. TBM-maskinen vil da ikke bare bore et hull, den gjør ferdig tunnelen med betongelementer. Disse elementene vil utgjøre både berg- og vannsikring. Betongelementene, som vil bli bygget på Åsland, skal motstå ytre trykk uten å deformeres eller sprekke opp.

TBM lager et sirkulært tverrsnitt og kan bore gjennom alt fra løs sand til hard stein. Diameteren på hullet kan være fra 1 til nesten 20 meter. Fordelene med TBM er mindre skader på fjellet rundt og en glattere overflate. Det siste er selvsagt et fortrinn for vannkraftstunneler. TBM regnes også som fordelaktig i urbane strøk. De gir mindre rystelser og færre adkomsttunneler. Den største ulempen er investeringen i selve tunnelboremaskinen. TBM favoriserer derfor lange tunneler.

Må unngå lekkasje

I denne delen av landet, øst for Oslofeltet, består berggrunnen av grunnfjell. Nærmere bestemt finner vi prekambrisk gneis, ikke ulik den som Romeriksporten ble anlagt i.

–        Berggrunnen langs traseen er likevel mer komplisert enn at den kan beskrives med ett geologisk ord. Fjellet er gjennomskåret av svakhetssoner, sprekker og intrusiver, og det er følgelig stor sannsynlighet for lekkasjer, påpeker Kalager.

–        Lekkasjer må selvsagt forhindres, og det er et krav til TBM-maskinene at de kan håndtere lekkasjer underveis. Forinjeksjon kan også bli påkrevet hvis fjellet viser seg å være dårlig noen steder.

Det er således ikke overraskende, også med lekkasjeproblemene på Romeriksporten (fortsatt) friskt i minne, at forundersøkelser står sentralt i planleggingen.

–        Overflatekartlegging, herunder også innhenting av alle tidligere undersøkelser, boringer og seismiske data, er blant de ingrediensene vi har tatt i bruk. Seismikk kommer for eksempel godt med der vi tror det kan være svakhetssoner som gir problemer for inndriften.

Jernbaneverket, kanskje inspirert av Kalagers tidlige karriere i Saga Petroleum, har for Follobanen fått et helt nytt geologisk verktøy å jobbe med som vil komme godt med under forundersøkelsene. Alt for lenge har ingeniørene vært opphengt i todimensjonale kart. Det var på høy tid at 3D-modellering ble tatt i bruk.

–        Ideen hadde vi allerede da Vestkorridoren ble bygd, men da var ikke tiden moden. Nå spurte vi rådgiverfirmaene på nytt, og resultatet er at Vianova på oppdrag fra Jernbaneverket har produsert en 3D geomodul hvor vi kan legge inn alle resultater og data som vi henter inn gjennom kartlegging og grunnundersøkelser. Dette gir oss mulighet til å se geologien i tre dimensjoner, noe som vil være til god hjelp når vi diskuterer med entreprenørene. Med dette verktøyet kan vi reise gjennom bergmassivet og se geologien fra innsiden, lenge før tunnelen er bygget.

–        Samlet sett vil vi med dette få god oversikt over fjellets beskaffenhet, men vi må likevel være klar over at vi kun vil ha eksakt kunnskap i selve tunnelhullet, eller i det punktet hvor det er gjort undersøkelser eller boret.

Overvåking tas på alvor

Risikoen for lekkasjer er der likevel, det er ikke til å unngå, men da er det godt å vite at det sitter en erfaren geolog i prosjektledelsen.

–        Med geologisk bakgrunn følger jeg godt med i forundersøkelsene, og jeg vil også være tett på under fremdriften, beroliger Kalager.

–        Vi har også ansatt en geolog som har et spesielt ansvar for å overvåke hva som skjer med fjellet mens tunnelen bores, og derfor har vi allerede undersøkelser i gang som registrerer årstidsvariasjoner i grunnvannsstand, poretrykk i løsmassene over og til siden for tunnelen, samt eventuelle pågående setninger i terrenget.

Kalager understreker viktigheten av å kjenne geologien i nærheten av traseen.

–        Influensområdet for lekkasjer varierer med grunnforholdene. Der det er svakhetssoner må vi regne med at de kan nå flere hundre meter til hver side, mens det i områder med homogent og fast fjell er nesten ingenting.

–        Vi har ikke spart på grunnundersøkelser i dette prosjektet. Det ville ikke vært lurt. I stedet tror vi det kan være mye spart på å gjøre en god jobb i forkant, avslutter Anne Kathrine Kalager.

Nybrottsarbeid

Beslutningen er tatt. Follobanen skal bygges, og de to nesten 20 km lange hullene skal drives ut med tunnelboremaskiner. Vi snakker om nybrottsarbeid. Fordi det er lenge siden denne drivemetoden har blitt benyttet her i landet. Og fordi vi har å gjøre med landets lengste jernbanetunnel. Anleggsbransjen kommer til å følge prosjektet med argusøyne. Tunnelingeniørene vil ha masse å snakke om.

Nei til ny øy

Driving av Follobanen gir rekordstore mengder med bergmasse. Ca. ti-elleve millioner tonn skal tas ut over en periode på opptil tre og et halvt år. Follobaneprosjektet er ute etter gode ideer for å utnytte disse massene, og både offentlige og private aktører er forespurt om å komme med innspill. Oslo Havn har for eksempel foreslått at massene brukes til å bygge opp en ny øy i Bunnefjorden. Men Nesodden kommune har sagt nei. Derfor jobbes det nå med andre alternativer.

Forskning gir kompetanse

Sjefforsker Eivind Grøv i SINTEF forteller GEO 07/2012 («Vil ta tilbake hegemoniet») om et pågående forskningsprosjekt der hensikten blant annet er å gjøre tunneldriving med TBM mer effektiv og bidra til lavere kostnader. «Kunnskapen om TBM her hjemme har forvitret», mente Grøv, men nå kan han slå seg til ro med at norsk TBM-kompetanse vil bli kraftig oppgradert de neste seks-sju årene.

 

Det viktigste fra de siste dagene

Rekordhøye jernmalmpriser

Nåleputene over strandflaten

Leirskred tok 9 liv


geo365 Nyhetsbrev

* = required field

2 Comments

  1. Takk for din kommentar. Denne artikkelen er fra 2014. Se disse nyhetene fra forrige uke:
    http://www.geo365.no/anlegg/tbm-pa-veg-til-norge/
    Vi sendte dette ut før helgen for å gi et annet perspektiv på utviklingen.

    Hans Gebauer,