Doktorgradsstipendiat Øyvind Dammyr har sett på fordeler og ulemper ved å bruke tunnelboremaskiner i norsk fjell. (Bilde: Crossrail)

Tunnelboremaskin

Dette er fordelene ved å bruke tunnelboremaskin

Og ulempene.

De kan drive to til tre ganger raskere enn tradisjonelle norske drivemetoder, og brukes i tunneler verden over.

De kommende årene skal fem tunnelboremaskiner (TBM-er) drive to store jernbanetunneler i Norge. Men til tross for dette, drives de fleste norske samferdelstunneler med tradisjonell boring og sprengning.

I den forbindelse har ingeniørgeolog Øyvind Dammyr fra Norconsult skrevet doktorgrad om de enorme maskinene, og sett på fordeler og ulemper ved å bruke dem i norsk fjell.

Gir tette tunneler

– Et betydelig antall norske jernbanetunneler har store problemer med vannsikring. Vannet ødelegger både skinner og elektrisk anlegg og gir stadig forsinkelser og innstillinger. I den forbindelse har jeg sett på alternativer til tradisjonell norsk vann- og frostsikring, forteller Dammyr.

Doktorgradsstipendiaten har derfor blant annet sett på optimale vann- og frostsikringsløsninger for TBM-tunneler sett i et livsløpsperspektiv.

– Dette fordi de tradisjonelle norske løsningene med blant annet PE-skum i flere tilfeller har vist seg å kunne ha en relativt kort levetid, sier han.

Dammyr forteller at en TBM-drevet tunnel i det rette berget i mange tilfeller kan ha et langt bedre utgangspunkt for å være tett enn en tradisjonelt drevet tunnel, sier han.

– Om tunnelen drives med TBM eller boring og sprengning er i seg selv ikke utslagsgivende for oppnådd tetthet. I en sprengt tunnel vil faktisk forinjeksjon kunne utføres mer effektivt. Men, det finnes TBM-typer med skjold som installerer helt vanntette betongsegmenter rett bak stuff, og som i tillegg kan operere under overtrykk. På denne måten vil man kunne ha bedre kontroll på poretrykksreduksjon og grunnvannssenkning i anleggsfasen. Teknikken åpner også opp for raskere fremdrift i og med at behovet for forinjeksjon i mange tilfeller vil kunne reduseres, sier han.

Fordeler og ulemper

Det er mange hensyn å ta når drivemetode til samferdselstunneler skal velges.

Dammyr understreker at man uavhengig av drivemetode bør se på prosjektet i et livsløpsperspektiv og hensynta samfunnsøkonomiske kostnader ved valg av vannsikringsløsning.

Og mens tradisjonell boring og sprengning kan være en billigere løsning i utbyggingsfasen, kan TBM-tunneler i mange tilfeller være billigere om man ser på hele tunnelens livsløp.

– TBM-maskinene kan etterlate seg et tett skall av betongelementer uansett om det går gjennom fast fjell, løsmasser eller våt leire. Det kan føre til tettere tunneler og mindre vedlikeholdsbehov, forteller Dammyr.

Men legger til at det er viktig å være klar over at alle løsninger vil ha et visst vedlikeholdsbehov.

– Det er relativt godt dokumentert at tyngre betongløsninger med membran har en lengre levetid enn tradisjonelle norske løsninger dersom de utføres på riktig måte, men det er få langtidserfaringer med bruk av vanntette betongsegmenter, sier han.

Og legger til at bruken av TBM også kan ha andre fordeler.

– Dersom detaljerte forundersøkelser viser et potensiale for TBM-driving så kan teknikken være betydelig raskere enn boring og sprengning, sier han.

Og viser til at der gjennomsnittet for norsk, konvensjonell boring og sprengning uten forinjeksjon kan ligge rundt 50 meter i uken, mens gjennomsnittet for TBM kan være på 100 til 150 meter tunnel i uken.

Generell anbefaling

Men til tross for disse fordelene, brukes som sagt ikke TBM i mange norske prosjekter.

– Hvorfor det?

– Det finnes også fordeler ved å benytte seg av boring og sprenging. Det er normalt en langt mer fleksibel metode enn TBM, sier han.

I tillegg til det, krever bruk av TBM grundigere og flere undersøkelser i forkant av prosjektet.

– Men egentlig kan man ikke gi noe generell anbefaling til valg av metode. Drivemetode må spesialtilpasses til hver enkelt prosjekt. Man må starte med å ta utgangspunkt i tunnelens funksjonskrav, se på kvaliteten av berget og velge den metoden som oppfyller kravene på best måte, sier Dammyr.

Best til jernbane

Selv om det ikke finnes noe generelt svar på hvilken metode som egner seg best til norske tunneler, er Dammyr klar på en ting:

– Vi har kommet til et tidsskille i måten å bygge tunneler for jernbane på her i Norge, og kommer til å se lagt flere TBM-prosjekter i tiden fremover, sier han.

Dammyr forklarer at årsaken til at de enorme maskinene egner seg best til jernbane er profilen de driver.

– Det runde profileet egner seg spesielt godt til jernbane, men om maskinene er store nok kan det også være mulig å bygge toetasjes veitunneler på denne måten, sier han.

Men legger til at metoden også kan gi énetasjes veitunneler.

– Men det blir altså noe ekstra plass i bunnen som ikke vil utnyttes med dagens typiske veiprofiler. I større prosjekter kan det jo tenkes at man ønsker å kombinere vei og annen infrastruktur, sier han.