Hvordan bygges tunneler under fjellene våre?

Norge: Tunnelrikets hjørne

Norge har mer tunneler enn noe annet land i verden relativt til befolkningsstørrelse. Med fjellene som ligger i veien for både vei-, bane- og nå også energiinfrastruktur, har Norge blitt verden ekspert på boring gjennom berg. Den lengste veggtunnelen i verden, Lærdal-tunnelen på 24,5 kilometer, ligger i Sognefjord. Men hvordan bygger ingeniørene egentlig disse underjordiske veiene?

Historisk sett var sprengstoff det viktigste verktøyet. Arbeidere skulle bore hull i berget, fylle dem med dynamitt, sprenge delen av fjellet, og gjenta prosessen igjen og igjen. Det var farlig, langsomt, og krevde enormt med muskelkraft. I dag har prosessen blitt revolusjonert av tunnelboremaskiner som er like store som huse, og som kan bore kontinuerlig gjennom fjellet.

Men teknologien er bare halvparten av historien. Det viktigste er å forstå berget selv — hvilke steintyper som finnes, hvor vannet kommer fra, og hvor stabilt det hele er.

Tunnelboremaskinen: Giganten under bakken

En moderne tunnelboremaski (kalles ofte TBM — Tunnel Boring Machine) er en imponerende konstruksjon. Den kan være 300 meter lang og veie flere tusen tonn. På fronten er et roterende skjær med tenner som gnager gjennom berget, bit for bit. Når skjæret roterer, gnager tennene ned steinen, og materiale fra bergkutting blandes med vann til et slam som pumpes ut av tunnelen.

Det finnes ulike typer boremaskiner. For fast berg bruker man diskutskeringsmaskiner med store steinskiver som roterer og knuser fjellet. For løsere berg eller geoteknisk vanskelig materiale, brukes slike maskiner som arbeider i trykkbalansert modus — de opprettholder et konstant trykk inne i maskinen for å forhindre at hele bergveggen raser inn.

Prosessen er kontinuerlig. Mens skjæret borer, setter konstruktørene opp ringformede segmenter av armert betong (kalt «foringer») som stibiliserer den nye tunnelen. Disse segmentene er som murvegg, men på innsiden av tunnelen. Når de er på plass, fylles det mellom segment og fjell med injeksjonsmasse for ekstra stabilitet.

Å lese berget: Geologien som bestemmer alt

Før en tunnelanlegg startes, gjennomfører ingeniører omfattende bergundersøkelser. De slamser borehull ned i berget, analyserer hva slags stein det er, hvor stabilt det er, og hvor vannet kommer fra. En enkel steintype som granitt er relativt lett å bore gjennom, mens leirstein, skifer og oppsprukket berg er mye vanskeligere.

En av de største utfordringene er vann. Hvis man treffer på grunnvannshorisonter eller undersjøiske trykk (som kan oppstå under fjorder), kan hele tunnelen potensielt fylles opp med vann. Moderne tunnelprosjekter inkluderer derfor avanserte drenerings- og innsprøytingssystemer for å håndtere vannet.

Norge har erfaringer både med enkle tunnelanlegg i fast granitt, og meget vanskelige prosjekter gjennom komplisert geologi. Hvert prosjekt er unikt, og ingeniørene må tilpasse boring-metode basert på hva steinen forteller dem.

Tall og trender

Norges lengste veggtunnel, Lærdal-tunnelen, koster rundt 1,4 milliarder NOK og tok 5 år å bygge (1997-2000). En moderne tunnel koster typisk 50-200 millioner NOK per kilometer, avhengig av bergtypen og hvor vanskelig geologien er. Norge har over 1.200 veggtunneler totalt, og fortsetter å bygge nye. Tunnelboremaskiner kan bore 40-50 meter per dag i optimale forhold.

"Det som overrasker folk er hvor mye arbeid som handler om å forstå berget før vi begynner å bore. Du kan ikke bare sette i gang maskinen. Du må vite hva du borer gjennom."

Sikkerhet under bakken

Tunnelkonstruksjon er farlig arbeid. Selv med moderne teknologi, jobber hundrevis av mennesker under bakken i løpet av et prosjekt. De må håndtere dårlig luft, vannlekkasjer, og potensielle bergskred. Moderne tunneler har derfor avansert ventilasjon, nødslutningsteknikk, og sanitet-anlegg. Arbeidsmiljøet er strengt regulert for å sikre at arbeidsforholdene er trygge.

En annen sikkerhetsaspekt er trafikksikkerheten når tunnelen åpnes. Moderne tunnelanlegg, som Lærdal-tunnelen, har belysning som etterligner dagslys for å unngå at sjåfører sovner, nødutganger hver 250 meter, og et sprinkleranlegg som kan slå seg på om det oppstår brann.

Framtiden: Smartere tunneler

I framtiden vil tunneler få sanntids overvåking med sensorer som måler både bergets stabilitet og trafikk. Autonome tunnelboremaskiner som krever mindre menneskelig tilstedeværelse under bakken, er under testing. Norge fortsetter å være verdensledende når det gjelder å bygge vanskelige tunneler, og kunskapen vi har opparbeidet oss, selges til tunnelprosjekter verden rundt.