Jernbanemagasinet banner
Juni 2016

Rimeligere tunneler

En ny metode for å bygge vanntette tunneler er under utprøving. Testresultater peker i retning av reduserte kostnader.

MEGET TILFREDS: Karl Gunnar Holter liker det han ser i Holmestrandtunnelen. Foto: Øystein Grue / Anne Mette Storvik

Jernbanemagasinet følger Karl Gunnar Holter,- som snart kan kalle seg professor II i ingeniørgeologi ved NTNU, inn i Holmestrandtunnelen i Vestfold.  I et problematisk felt av den 12 km lange tunnelen har Jernbaneverket benyttet en slags sandwichløsning – fiberarmert sprøytebetong i kombinasjon med sprøytbar membran – og Holter er meget tilfreds med det han observerer.
    Løsmasser og for dårlig fjell gjorde det nødvendig å benytte en annen drive-, sikrings- og tettemetode enn betongelementer og membran. Jernbaneverket valgte en metode som første gang ble testet i 2010 i et forsøksfelt i Bærumstunnelen vest for Sandvika – og rett etterpå i Gevingsåsen nord for Trondheim.
    – På bakgrunn av målinger og observasjoner over en fireårsperiode har jeg dokumentert at vi med rimelig sikkerhet kan anbefale sprøytbar membran under visse betingelser, sier Holter.

Dyrt og holdbart
Drypp på skinnegang og tekniske installasjoner i tunneler har vært en vedvarende årsak til «signalfeil» på jernbanen. Derfor har Jernbaneverket de siste åra endt opp med stadig mer solide konstruksjoner. I den nesten fire kilometer lange Ulvintunnelen ved Mjøsa er det støpt et betonghvelv på om lag 30 centi-meter med filtduk og membran for å holde vannet ut. Fordelen med denne metoden er at den høyst sannsynlig er vedlikeholdsfri i 100 år. Ulempen er at den er dyr. Og mange mener: unødvendig dyr.

RØR: Et stort antall rør leder vannet ut slik at membranen herder. Foto: Øystein Grue / Anne Mette Storvik

Tre lag
I mange tilfeller vil det høyst sannsynlig være tilstrekkelig med en 10-15 centimeters kledning – etter at tunnelen er sprengt/boret ut og tettet gjennom forinjeksjon. Da sprøytes det på tre lag: først et lag med fiberarmert sprøytebetong, dernest en fire millimeter vannbasert polymermembran og sist et nytt lag med fiberarmert sprøytebetong.
    På denne måten vil en spare penger, først og fremst fordi det går med langt mindre betong.

Vi kan med rimelig sikkerhet anbefale sprøytbar membran.

KARL GUNNAR HOLTER, ingeniørgeolog

Flere fordeler
Holter har tatt doktorgraden på den nye tettemetoden og jobber i dag for det tyske kjemikonsernet BASF når han ikke driver med forskning på NTNU.
    – Hva kan du si om levetid og holdbarhet ved bruk av sprøytemembran?
    – De eldste byggverkene med denne membran-typen er 10 år, og de fleste ser meget bra ut. Men 10 år er et for spinkelt grunnlag til å uttale seg om levetiden til sprøytemembran i et 100-års perspektiv – som er den materiallevetiden Jernbaneverket nå opererer med som krav, svarer Holter. – Vi har altså ikke nok erfaring og innsikt til å presentere metoden med samme grunnlag som man har med full utstøpning. Men vi har undersøkt de fysiske prosessene og tilstanden til materialene i tunnelkledningen, samt detaljerte materialtekniske egenskaper, og mener å se flere fordeler med sprøytemembranmetoden enn med full utstøpning. Dette gjelder spesielt holdbarheten av tunnelkledningen.

TRE LAG: Det sprøytes på tre lag: betong, membran og betong. Foto: Øystein Grue / Anne Mette Storvik

Overvåker videre
På oppdrag fra Jernbaneverket vil han fortsette å overvåke tunnelene med sprøytemembran. Holter begynner i et 20 prosent professorat ved NTNU i kombinasjon med 80 prosent jobb hos BASF i Sveits, en av flere internasjonale miljøer som for tiden arbeider med sprøytemembran-produkt og -metode.
    – En ting er å videreutvikle membranprodukter og metodene for membransprøyting. Det andre er å legge forholdene til rette for bedre kontursprengning og forbedring av dagens sprøytebetongteknologi, sier Holter.
    Jernbaneverket er tungt inne i dette gjennom flere prosjekter. Sjefingeniør Trine Bye Sagen har en nøkkelrolle i dette arbeidet, og hun utdyper: – Bedre kontur etter sprengning vil gi økt kvalitet på gjenstående berg. Vi kan da redusere omfanget av bolter og sprøytebetong og dermed oppnå en vesentlig gevinst, forklarer Bye Sagen, som mener det kan være ytterligere gevinster å hente gjennom økt konkurranse – som igjen stimulerer til bedre teknologiske løsninger.

Utfordringer
Dagens metode med sprøytemembran er gjennomførbar, men krevende i vanskelige partier, innrømmer Holter.
    – Utfordringene fikk vi til de grader demonstrert i Holme-strandtunnelen i form av et stort antall lekkasjepunkter da sprøytemembranen ble lagt på. Det er en håndverksmessig utfordring å montere et nødvendig antall dreneringsrør gjennom membranlaget slik at membranen herder optimalt. Vann må nemlig ledes bort fra sprøytemembranen inntil herdeprosessen er ferdig. Deretter tettes dreneringspunktene, forklarer Holter.

FORSTERKET: I et problematisk felt i Holmestrandtunnelen ble sprøytebetong og –membran valgt som beste løsning. Foto: Øystein Grue / Anne Mette Storvik

Rimeligere
I mange land med nesten bare løsmasser er det nødvendig med store betongkonsruksjoner for å holde tunnelen oppe. Sånn er det ikke i Norge.
    – Vi har til dels meget hardt berg, og slike steder er det ikke nødvendig med et over 30 centimers betonglag, understreker assisterende jernbanedirektør Gunnar Løvås.
    Han er overbevist om at det er store summer å spare og at en reduksjon på 30 millioner kroner per kilometer tunnel er et forsiktig anslag.
    – Den siste tida har vi bygd flere flotte tunneler. I framtida blir de kanskje ikke like flotte å se på fra innsiden, men de skal bli gode nok med rimeligere tekniske løsninger. Og dem skal vi i finne fram til i samarbeid med leverandørene, forsikrer assisterende jernbanedirektør Gunnar Løvås.