Kriterier for valg av drivemetode

1 Drivemetoder

Jernbanetunneler har relativt stiv kurvatur både vertikalt og horisontalt, og det er normalt få muligheter til å legge om traséen for å unngå svakhetssoner. I tillegg går ofte jernbanetunneler gjennom sentrale områder med mye bebyggelse som er ømtålig for miljøforstyrrelser. Dette byr ofte på krevende utfordringer, og stiller store krav til planlegging og forberedende arbeider.

De ulike metodene for tunneldrift har sine områder hvor de passer best, og hvor de kommer best til sin rett. For kort oversikt over ulike drivemetoder og deres egnethet i ulike bergarter, se lærebok, kap. Drivemetoder

Konvensjonell driving med boring og sprengning er den vanligste drivemetoden i Norge, og fleksibiliteten gjør den svært passende ved varierende fjellforhold og geometri. Fullprolboring er godt egnet for lange tunneler og skånsom mot det ytre miljøet. Hittil har ikke TBM blitt brukt i norske jernbanetunneler, men metoden er vanlig på tilsvarende prosjekter internasjonalt. I Norge er konvensjonell drift med boring og sprengning mest vanlig. I de senere år har det ikke vært gjennomført TBM-prosjekter i Norge, og erfaringen med TBM er begrenset. Utviklingen internasjonalt er imidlertid at de fleste lange samferdselstunneler drives med TBM. Men også driving ved hjelp av tunnelboremaskiner (TBM) kan være egnet. Pigging eller fresing er metoder som kan vurderes ved spesielt svakt berg, ved profilutvidelse eller når fjellanleggets geometri varierer, som ved avgreningstunneler og lignende.

1.1 Konvensjonell drift

Konvensjonell driving med boring og sprengning er en fleksibel metode som er egnet i alle bergarter. Det er i hovedsak to hovedmetoder som benyttes for konvensjonell driving av tunneler;

NTM (Norwegian Tunneling Method):

Bygger på prinsippet "design as you go", og er en fleksibel metode hvor fremdrift og behov for stabilitetssikring vurderes fortløpende. Dette krever at det tas beslutninger på stuff, da valg av sikringsmetode og -mengde skal tilpasses bergforholdene. Q-systemet er tatt inn som en viktig del av NMT.

NATM (New Austrian Tunneling Method):

Bygger på prinsippet "design as you monitor", og er en metode som benyttes for å utnytte armeringseffekt i sikringsmidlene for å motvirke/kontrollerer deformasjon av tunnelrommet. Tverrsnittet tas ut delvis, og sikringsmidlene installeres umiddelbart. Metoden bygger på deformasjonsmåling og opererer med sikringsklasser og forhåndsprosjekterte løsninger.

NMT var ment som et norsk "svar" på den nye østerrikske tunnelmetoden NATM som ble utviklet mellom 1957 og 1964 hovedsakelig for driving i svakt berg eller skviseberg. NATM ble utviklet med empirisk tilnærming basert på erfaring fra tidligere tunnelanlegg. I Norge har vi alltid benyttet berget som bærende konstruksjon, hovedsakelig fordi vi har berg av bedre kvalitet enn Europa.

1.2 TBM

TBM er en mindre fleksibel teknikk ved uforutsette utfordringer som ras og store uventede vanninnbrudd. Det er derfor veldig viktig med gode og omfattende forundersøkelser.

TBM har ofte lang leveringstid (opptil 1 år). Dette forutsetter at TBM blir vurdert som drivemetode på et tidlig stadie slik at forundersøkelser og planlegging kan tilpasses dette.

Ved konvensjonell drift er det god tilgang til stuffen for hullboring og injisering. Ved fullprofilboring er det trangere og vanskeligere å komme til, men det er fullt mulig å få til et tilfredsstillende opplegg for sonder- og injeksjonsboring på stuff dersom dette planlegges fra starten av. Jo større TBM-diameteren er, desto mer tverrsnittsareal er tilgjengelig for plassering av boreutstyret. Dersom kravene til innlekkasje er strenge, bør skjoldmaskindrift med vanntett betongforing vurderes.

1.3 Cut & cover

I områder med løsmasser og liten overdekning er det ofte mest økonomisk å drive tunneler som ”cut&cover. Det er en enkel metode for konstruksjon for grunne tunneler der en grøft blir gravd ut og overbygd med et overhead-støtte system sterk nok til å bære belastningen av hva som skal bygges over tunnelen.

2 Valg av drivemetode

Følgende kriterier er bestemmende for valg av drivemetode (ref. rapport fra Follobanen):

Kriterium	Beskrivelse
Konstruksjonsteknikk	Følgende områder vurderes: bergmassens beskaffenhet vanntetthet av tunnelen forinjeksjon stabilisering av berget sonderboring riggområder logistikk
Byggetid	Vurdering av total byggetid, herunder risiko for forsinkelser.
Hensynet til omgivelsene	Drivemetode vurderes i forhold til: utslipp av vann støy vibrasjoner massetransport
Helse og sikkerhet	Helse og sikkerhet til personell under driving relatert til: luftkvalitet og støvproblematikk støy skiftarbeid ulykker
Jernbaneteknikk	Jernbanetekniske installasjoner knyttet til drivemetode (tunneltverrsnitt)
Byggekostnader	Kostnader knyttet til bygging.
Prosjektorganisering	Vurdering av administrasjon og kontrakter.
RAMS	Vedlikeholdbarhet og sikkerhet vurderes. Pålitelighet og tilgjengelighet vurderes likt uavhengig av drivemetode.
Livsløpskostnader	Kostnader ved drift og vedlikehold i levetiden.

Henvis til pågående PhD - ikke-publisert artikkel.

Resultater fra PhD-oppgaven vil være nyttig informasjon i forbindelse med en eventuell utarbeidelse av en veileder for valg av drivemetode.