Spørsmål og svar om TBM kontra sprenging av tunnel

I forbindelse med den planlagte tunnelen mellom Lysaker og Sandvika ønsker bl.a. interessegruppen "Dobbeltsporet.no" at tunnelboremaskin (TBM) skal brukes i steden for sprenging av tunnelen, som Jernbaneverket går inn for. Her finner du noen spørsmål og svar som belyser denne problematikken.

Hvordan er tunnelen som skal bygges?

 Tunnelstrekningen er ca. 5,5 kilometer lang. Den går inn i fjellet ved Marstranderveien vest for Lysaker og munner ut sør for Engervannet i Sandvika.

Det skal bygges to nye jernbanespor på strekningen. Disse kan legges enten i én felles tunnel, eller det kan bygges to separate tunnelløp med ett spor i hver. Uansett hvilken drivemetode som velges, er det dyrere å bygge to separate tunnelløp enn ett felles løp (se tabell under).

Analyser viser at det ikke er nevneverdig forskjell mellom disse to alternativene hva angår sikkerhet etter at tunnelen er tatt i bruk. Først ved tunnellengder på mer enn 10 km vil det være en viss sikkerhetsgevinst ved å bygge separate løp.

Levetidskostnader er beregnet for både ett og to løp. Vedlikeholdsmessig er det en viss gevinst ved å bygge to løp, men gevinsten står ikke i forhold til de ekstra byggekostnadene dette innebærer.

Jernbaneverket ønsker derfor å bygge én felles, tospors tunnel.

Hva innebærer den tradisjonelle metoden med boring og sprenging?

Det etableres to tverrslag (atkomsttunneler) for å få flere angrepspunkter for drivingen av hovedtunnelen. For å få atkomst til arbeidene som skal gjøres i dagen på sydsiden av Engervannet, trengs det også et kort tverrslag i området ved tennisbanene.

Produksjonssyklusen starter med at hull bores rundt hele tunneltverrsnittet. Sementmasse pumpes inn i fjellet under høyt trykk, slik at sprekkene tettes i fjellet der tunnelen skal sprenges. Denne metoden, som kalles forinjeksjon, hindrer innlekkasje av grunnvann.

Fra tuneldrivingen mellom Sandvika og AskerDeretter bores hull som lades med sprengstoff. For å minske rystelsene på overflaten, deles hver sprengning opp i mange små salver som fyres av i rask rekkefølge.

De utsprengte fjellmassene fraktes til en omlastestasjon inne i fjellet, før de transporteres ut av tunnelen via tverrslagene. Løst fjell i tunnelen pigges ned med en stor hydraulisk hammer. Er fjellet dårlig, sikres taket i tunnelen med bolter, sprøytebetong eller armeringsbuer.

Hver slik syklus driver ca. 5 meter av tunnelen. Syklusen gjentas slik at det vanligvis sprenges ca. 20 meter i gjennomsnitt pr, uke, men dette kan variere avhengig av fjellforholdene.

Hva innebærer bruk av TBM?

På grunn av vanskelige atkomstforhold fra Lysaker-siden, må tunneldrift med TBM skje fra vest mot øst. Det mest aktuelle er å sprenge et ca. 500 meter langt tverrslag fra Sjøholmen for å få atkomst til hovedtunnelen, samt en hall inne i fjellet hvor maskinen monteres før driften starter. Denne hallen vil være ca. 18 meter høy, 18 m bred og 30 m lang. På Lysaker-siden må det sprenges ut en tilsvarende hall for demontering av maskinen.

Tunnelboremaskinen består av sylinderformede skjold, hvor det fremst er montert en stor, flat skive med små kutterhjul av herdet stål. Når maskinen presser seg framover ved hjelp av jekker, roterer denne frontskiva mot fjellet. De små kutterhjulene, som er montert 90 grader på skiva, ruller også, og får fjellet til å løsne i små biter. Disse bitene samles opp i bunnen av tunnelen og fraktes ut av tunnelen på transportbånd.

Eksempel på TBM fra USA. (Bildet er gjengitt med tillatelse fra The Robbins Company.)Det finnes mange ulike varianter av boremaskiner og –metoder. Det er viktig å velge den 
 
maskintypen som gir best sikkerhet mot innlekkasje av grunnvann og fare for setningsskader på overflaten.

Den beste metoden for å tette tunnelen mot innlekkasje av grunnvann ved bruk av TBM, er å kle tunnelen med betongelementer etter hvert som maskinen beveger seg framover. TBM i kombinasjon med forinjeksjon er upraktisk og tidkrevende.

Hvilke anleggsulemper betyr de to metodene for naboene?

 Utbygging med TBM framstår som miljømessig mest gunstig. Dette bildet er imidlertid ikke entydig – det finnes ulemper med begge metoder. Ulempene er kun knyttet til anleggsperioden.

Ved boring og sprenging er det avfyringen av salvene som merkes best i områdene over tunnelen. Dette vil være en knatrende lyd som pågår i 5-6 sekunder. I nærliggende områder vil det også merkes vibrasjoner.

Mennesket har stor følsomhet for vibrasjoner, og vi kan merke rystelser som er flere hunder ganger svakere enn det som kan gi skader på bebyggelse. Derfor kan sprengningene oppleves som skremmende uten at det er fare for skader. Omfanget av rystelsene måles kontinuerlig, slik at størrelsen på salvene om nødvendig kan reduseres for å unngå skader.

De nærmeste naboene vil også merke støy fra fjellrensking (pigging) som en hamrende lyd i perioder på 1-2 timer noen ganger i uka. Noen vil kanskje også høre boringen av hullene for sprengstoffet som en periodevis svak during.

Ved bruk av TBM vil maskinen avgi støy som pågår sammenhengende i perioder på mange timer. Denne støyen vil ha et nivå som sannsynligvis vil være plagsomt hos nære naboer, og noen vil også merke svake vibrasjoner.

For de fleste eiendommer vil bruk av TBM innebære en litt kortere periode med ulemper enn om tunnelen sprenges.

Uansett er det for begge metoder vanskelig å forutsi nøyaktig varighet og omfang av ulempene for den enkelte eiendom. Ganger med hardt fjell sprer lyden bedre og over større avstander enn hvis fjellet er lagdelt og svakt. Hus som er fundamentert på løsmasser er mindre utsatt for støy enn hus som står på fjell.

Ved boring og sprenging fraktes tunnelstein ut gjennom tverrslagene ved Skallum og Fossveien, samt ved Engervannet og på Lysaker. Med TBM vil mesteparten av tunnelmassene bli fraktet ut ved Sjøholmen. Dette gir mindre anleggstrafikk og støy for nærområdene ved Skallum, Fossveien og tennisbanene ved Engervannet.

TBM-alternativet innebærer at masser fra dagsonen langs Engervannet må fraktes ut via Malmskriverveien i Sandvika sentrum istedenfor ved tennisbanene. Ved Lysaker må det som nevnt sprenges ut en demonteringshall for TBM, slik at det her blir betydelig massetransport ved begge alternativer.

Ved TBM-alternativet innebærer bygging av tverrslag til Sjøholmen ulemper for en del eiendommer som ellers ville bli lite berørt. På Sjøholmen kreves betydelige arealer til rigg- og lagerområde.

Hvilken metode er best tids- og kostnadsmessig?

 Bruk av TBM gir ca. ett år lengre byggetid enn boring og sprenging. Total drivetid vil være henholdsvis ca. 3,5 og 2,5 år.

Dette kan umiddelbart synes merkelig, i og med at inndriften med TBM en god del raskere enn ved boring og sprenging. Imidlertid tar det minst ett år fra kontrakt er inngått med entreprenør, til en TBM er ferdigbygd og montert. Med TBM er det bare ett angrepspunkt for arbeidene, mens boring og sprenging fra tverrslag gir sju angrepspunkter samtidig.

Når det gjelder kostnader, er bruk av TBM ca. 6-800 millioner kroner dyrere enn boring og sprenging. Kostnader for de ulike alternativene med ett og to løp er som følger:

Ettløps tunnelTo separate tunneler
Boring og sprenging1,26 milliarder kr.1,63 milliarder kr.
TBM1,86 milliarder kr.2,05 milliarder kr.

Når TBM er så mye dyrere, hvordan kan det ha seg at TBM likevel brukes til tunnelbygging en rekke steder i Europa og ellers i verden?

 Ved tunneler som er betydelig lengre enn mellom Lysaker og Sandvika, eller ved mer kompliserte fjellforhold, vil TBM være mer effektivt.

I Norge er en rekke tunneler bygd med boring og sprenging. Dette har gitt en erfaring og kompetanse som innebærer at norsk anleggsbransje er mer effektiv på dette området enn tilfellet er i de fleste andre land.

Hos oss har TBM kun vært brukt til tunneler med mindre tverrsnitt, hovedsakelig ved kraftutbygging og vann- og kloakkledninger. Bygging av veitunnel med TBM er kun prøvd én gang for ca. 20 år siden. Samtlige andre vei- og jernbanetunneler er bygd med boring og sprenging.

I Norge finnes det derfor ikke maskiner av den størrelsen som kreves mellom Lysaker og Sandvika, med en diameter på ca. 13 meter. Med andre ord vil selve tunnelboremaskinen måtte hentes fra utlandet.

Jernbaneverket har gjennomført en grundig kostnadssammenligning mellom de to metodene, hvor norske og utenlandske fagfolk har bidratt både ved utarbeidelsen og kvalitetssikringen av materialet.

Hvilken av metodene er mest pålitelig i forhold til tetting av tunnelen?

 For Jernbaneverket er det et ufravikelig mål å unngå varige skader på omgivelsene, uavhengig av byggemetode. Dette innebærer blant annet å hindre innlekkasje av grunnvann, noe som kan føre til setninger og fare for skader på terrengoverflaten.

Ved å bruke systematisk forinjeksjon slik som beskrevet over, ble det oppnådd svært gode resultater med tetting av tunnelene som nylig ble bygd med tradisjonell boring og sprenging mellom Sandvika og Asker. Det oppstod ikke setningsskader av betydning som følge av disse arbeidene.

I områder med dårlig og oppsprukket fjell, kan det være nødvendig å øke omfanget av tetting og fjellsikring. Om nødvendig pumpes vann inn i grunnen for å opprettholde grunnvannsnivået inntil tettekravene oppnås. Når tunnelen drives fra mange angrepspunkter samtidig, kan det vies nødvendig tid til slike tiltak uten særlige konsekvenser for framdriften som helhet.

Bruk av TBM kombinert med at tunnelen kles med betongelementer, er også en meget pålitelig metode. Men heller ikke denne metoden er uten utfordringer, f.eks. knyttet til tetting av skjøtene mellom betongelementene.

Hvordan er geologien på tunnelstrekningen?

 De geologiske forholdene mellom Lysaker og Sandvika ligner veldig på strekningen Sandvika-Asker, hvor Jernbaneverket nylig har avsluttet tunnelbygging.

Fra tuneldrivingen mellom Sandvika og AskerBerggrunnen består av kalkstein og skifer dannet fra avleiringer som opprinnelig ble avsatt på bunnen av et hav for 4-500 millioner år siden.
 
 
Enkelte steder er fjellet gjennomskåret av lavastrømmer fra senere vulkanutbrudd, og i disse sonene kan fjellet være oppsprukket og vannførende.

Fjellforhold og svakhetssoner, samt andre forhold som kan få betydning for tunneldriften, blir omhyggelig kartlagt før arbeidene starter.

Når TBM er mer skånsomt for naboene, kan ikke Jernbaneverket velge denne metoden selv om den er dyrere?

 Jernbaneverket legger stor vekt på å redusere ulempene for anleggsnaboene så mye som mulig. Samtidig er vi forpliktet til å gjennomføre utbyggingen innenfor tids- og kostnadsrammer fastsatt av Stortinget, slik at Staten – og skattebetalerne – får mest mulig igjen for pengene som investeres.

Etter Jernbaneverkets oppfatning er ikke miljøgevinstene ved bruk av TBM så store at det kan forsvare ett års lengre byggetid og merkostnader på over 500 millioner kroner.

Er det ikke mulig å unngå tverrslagene ved Skallum og Kirkeveien?

 Hvis det bygges ettløps tunnel, trengs tverrslagene som rømningsveier etter at tunnelen er tatt i bruk. Disse tverrslagene må derfor etableres selv om tunnelen skulle bli bygd ved bruk av TBM, hvor tverrslagene ikke behøves i byggetiden.

Behovet for tverrslagene bortfaller kun hvis det brukes TBM til å bygge to separate tunneler med ett spor i hver. Da bygges det i steden rømningsveier mellom tunnelene. Som nevnt er dette alternativet klart dyrest og derfor ikke ønsket av Jernbaneverket.

Det har vært debatt om kostnadsberegningene for de ulike alternativene. Vil Jernbaneverket legge ut både boring/sprenging og TBM på anbud for å få fram sikre og sammenlignbare kostnadstall?

Tilbudsforespørsler for tunnelarbeidene planlegges utsendt høsten 2006. Fram til dette tidspunkt vil Jernbaneverket fortsette et bredt arbeid med faktorer som kan optimalisere anleggsgjennomføringen, både hva angår tid, kostnader og miljømessige forhold. I dette ligger også en vurdering av å be om tilbud på begge alternativer.

Jernbaneverket har engasjert SINTEF til å gjøre en uavhengig gransking av tidligere vurderinger. Denne verifikasjonen blir en del av grunnlaget for beslutningen om TBM skal utlyses som et alternativt anbud.