På god vei mot første salve

På god vei mot første salve

Med 23 km jernbanetunnel under Krokskogens og Vestmarkas problematiske grunnforhold har ingeniørgeologene fått en solid utfordring i fanget.

Billedtekst: Martin Stormoen (t.v.) og Knut Sørgaard er 2 av 8 geologer i Bane NOR som jobber med planleggingen av Ringeriksbanen fra Sandvika til Hønefoss. Her er de avbildet i Bane NORs prosjektkontor i Sandvika. I tillegg har prosjektet benyttet seg av geofaglig kompetanse i Norconsult, Aas-Jakobsen, Asplan Viak, Geovita og NGI. Dertil har flere akademikere med kunnskap om Oslofeltet bidratt fra sine spesialfelt. Av Ringeriksbanens totalt 40 km skal 23 km gå i tunnel gjennom Oslofeltets bergarter, noe som har medført en blytung ingeniørgeologisk fagrapport der alle eventualiteter blir grundig diskutert. Foto: Halfdan Carstens

Reguleringsplan vedtatt 27. mars 2020

Bane NOR meldte i mars i år at Kommunal- og moderniseringsdepartementet har vedtatt den statlige reguleringsplanen for Fellesprosjektet Ringeriksbanen og E16. Prosjektdirektør Morten Klokkersveen uttalte at vedtaket var en viktig milepæl og et klart klarsignal for å jobbe videre med blant annet optimalisering av prosjektet.

Samferdselsdepartementet har bedt prosjektgruppen planlegge for en endelig investeringsbeslutning i mai 2021. Til tross for at forberedende arbeider ikke starter før i 2021, pågår det allerede nå fysiske arbeider for forberedelse av anleggsstart (som gravearbeid for vann, avløp og strøm) for prosjektet.

Avhengig av investeringsbeslutning og bevilgning av midler, er et planlagt at hovedarbeidene starter i 2022.

Denne saken ble først publisert i GEO 07/19.

Ideen om å forkorte avstanden mellom Oslo og Bergen gjennom å bygge Ringeriksbanen er langt fra ny. Den dukket opp første gang på slutten av 1800-tallet, og i 1917 skrev Morgenbladet at Ringeriksbanen – i sin daværende form – ville koste 18 millioner kroner.

I dag har prislappen økt til 33 milliarder kroner. Til gjengjeld inkluderer summen hele strekningen fra Sandvika til Hønefoss, der både vei og jernbane er regnet inn i de totale kostnadene, samt at togene vil gå i tunnel under Krokskogen, i stedet for å slite seg opp de bratte bakkene til Sollihøgda.

– I mai i år oversendte Bane NOR sitt endelige forslag til reguleringsplan for den planlagte vei- og jernbanestrekningen mellom Sandvika og Hønefoss, forteller Knut Sørgaard, geolog med ansvar for reguleringsplanen i prosjektet.

Kommunal- og moderniseringsdepartementet og Samferdselsdepartementet var mottakere. Med det var en viktig milepæl nådd for et samferdselsprosjekt som skal binde Hønefoss og Ringerike tettere til Oslo gjennom kortere reisevei.

Ved oversendelsen hadde det gått fire år siden Samferdselsdepartementet ga Jernbaneverket og Statens vegvesen i oppdrag å planlegge «Fellesprosjektet Ringeriksbanen og E16», og hvis alt går etter planen, vil de første, forberedende arbeidene med tunnelen starte allerede sent neste år.

– De fire årene har blitt benyttet til en grundig geologisk forstudie der en rekke fagområder har vært involvert, så som geoteknikk, ingeniørgeologi, miljøgeologi og hydrogeologi, men også arkeologi og geomatikk, opplyser Martin Stormoen, geolog i Bane NOR.

Forventer overraskelser

Til forskjell fra både Romeriksporten mellom Oslo og Lillestrøm og Follobanen mellom Oslo og Ski, der tunnelene utelukkende går gjennom prekambrisk grunnfjell med metamorfe bergarter, skal Ringeriksbanens tunnelløp skjære gjennom Oslofeltets sedimentære og vulkanske bergarter.

For å få best mulig kunnskap for planleggingsarbeidet, har prosjektet gjennomført tradisjonell ingeniørgeologisk karlegging i felt som et supplement til NGUs kartgrunnlag, geofysiske undersøkelser, herunder resistivitetsmålinger fra helikopter, samt refraksjonsseismikk, refleksjonsseismikk og resistivitetsmålinger på bakken, kjerneboringer (10 stykker), borehullslogging (ytterligere 6 brønner) og en mengde grunnboringer for å registrere dyp til fast fjell og type løsmasser. Erfaringene fra en rekke nærliggende tunneler gjennom lignende bergarter har selvsagt også kommet til nytte.

– Vi har klassifisert bergartene i tunneltraséen i fire hovedtyper, forteller Stormoen.

– Nederst ligger foldete marine skifre og kalksteiner (kambro-silur), så følger Ringerikgruppens sandsteiner (silur), over disse ligger Askergruppens skifre, sandsteiner og konglomerater (karbon-perm), og helt øverst finner vi lavabergarter (perm), både basalt og rombeporfyr.

Den aller vanligste bergarten langs tunneltraséen er rombeporfyr. Den vil bli påtruffet på mer enn halvparten av strekningen, mens en fjerdedel skal gå gjennom Ringerikssandstein. De mange forkastningene under Vestmarka og Krokskogen gjør likevel at det er stor usikkerhet knyttet til fordeling av bergartstyper i tunnelen.

Uansett er det så store variasjoner i type bergart langs traséen at prosjektmedarbeiderne regner med overraskelser. Ikke bare det, i den ingeniørgeologiske fagrapporten blir prosjektets vanskelighetsgrad vurdert som «høy» pga. «uoversiktlige og komplekse grunnforhold».

Berggrunnsgeologisk kart med de antatt største forkastningene. Vi ser at rombeporfyr fullstendig dominerer traséen under Krokskogen. De store forkastningene har alle ulik spranghøyde og deler opp berggrunnen i blokker som er forkastet i forhold til hverandre. Illustrasjon: Bane NOR

Skiller mellom steile og flattliggende

De største utfordringene for drivingen av tunnelen vil være steile svakhetssoner (sprekker og forkastninger) med oppknust og leirrik bergmasse, dårlig stabilitet i svake, flattliggende lag (for eksempel Askergruppens bergarter), samt løse lag mellom lavastrømmene i rombeporfyrene.

– Vi skiller mellom steile svakhetssoner og flattliggende svakhetssoner, sier Stormoen.

I områder med vulkanske bergarter er de steile svakhetssonene generelt godt synlige i terrenget i form av daler og søkk. I de underliggende, sedimentære bergartene er de imidlertid mindre tydelige.

– Vi har gjort et grundig arbeid for å kartlegge disse svakhetssonene, men vi utelukker likevel ikke at det finnes noen som vi ikke har vært i stand til å finne.

Den dominerende forkastningen gjennom området er Krokkleivaforkastningen. Den kommer til syne som Kjaglidalen gjennom hele Krokskogen, og helt i nord danner den dessuten bekkefaret og juvet mellom Kleivstua og Sundvollen, der den gamle ferdselsveien gikk. Forkastningen stryker helt ned til Sandvika i sør. Geologene har lenge fryktet denne, men nå ser den ikke ut til å bli noen stor hindring.

– Kartleggingen viser at det har vært mindre bevegelse langs denne forkastningen enn det vi hadde trodd, og derfor også mindre oppknusing enn det vi var redd for, sier Stormoen.

Annerledes er det med de flattliggende svakhetssonene som skyldes at geologien langs traséen defineres av bergarter som er avsatt som horisontale lag. Geologene er spesielt opptatt av at de gamle lavastrømmene opptrer i veksling med tynne sedimentære lag som opprinnelig ble avsatt som sand og grus.

– Mange av disse kan representere svakhetssoner eller være permeable og derfor vannførende. Mer enn halvparten av traséen går gjennom rombeporfyr, påpeker Stormoen.

I tillegg kan Askergruppens løse avsetninger antas å kunne utgjøre flattliggende svakhetssoner.

Flattliggende, permeable lag vil også kunne forekomme i alle de fire bergartstypene og ha et potensial for å skape vannlekkasjer. Intrusivganger utgjør også en risiko. Alt dette vil kreve omfattende sikring.

Tolkning av geologien langs et av borehullene i Krokskogen. Vi ser at hullet i det alt vesentligste går gjennom lag med rombeporfyr. Illustrasjon: Bane NOR

– Det aller verste er en kombinasjon av ustabilt fjell og permeable lag som vil kunne føre til store driveproblemer og forårsake sterkt nedsatt fremdrift, fremhever Sørgaard.

– Overgangen mellom de forskjellige lavastrømmene, for eksempel RP 1 og RP2, ser imidlertid ut til å ha glattere overganger enn det vi fryktet i forkant, legger han til.

Som eksempel på spesielt vanskelige arbeider nevner fagrapporten «kryssing av større svakhetssoner og driving gjennom flattliggende, vannførende lavatopper med sedimenter».

– Det er umulig å ha stålkontroll. Vi klarer rett og slett ikke å forutsi alle problemene som kan oppstår underveis, mener Sørgaard.

Konvensjonell sprengning

– Drivemetoden er besluttet, slår Stormoen fast.

For store tunnelprosjekter dukker alltid diskusjonen opp om hvilken teknologi som skal benyttes. Nordmenn er «verdensmestre» i konvensjonell tunnelsprengning (GEO 01/2001: «Norske geologer i verdenstoppen»), men i bruk av tunnelboremaskiner (TBM) er vi noviser. Riktig nok har TBM blitt tatt i bruk i flere tunnelprosjekter de senere årene (for eksempel Follobanen, GEO 04/2018: «Tunnelfabrikken»), men teknologien er utviklet og finslipt i Alpene.

– Konvensjonell sprengning er betydelig mer fleksibel, og akkurat det kommer til nytte når vi skal gjennom så forskjellige bergarter som vi har i dette prosjektet, hevder Stormoen.

En annen faktor som er i disfavør av TBM er det høye vanntrykket i det meste av tunnelen. Med mer enn 3-400 meter fjelloverdekning langs det meste av traséen, er dette betydelig mer enn i for eksempel Follobanens tunnel.

– Sandsteinene og konglomeratene i Askergruppen er også problematiske fordi de er lite konsoliderte og vannførende.

Stormoen forteller at det er lettere å injisere med konvensjonell sprengning, og med beliggenhet under marka med mange vann er det strenge tettekrav som fordrer et stort injeksjonsbehov.

En annen faktor som har fått stor aktualitet med økt miljøbevissthet er hva som skjer med massene etter at de er tatt ut. Også her er det fordeler med konvensjonell sprengning fordi TBM gir betydelig mer fine masser i form av leir og silt.

Starter med adkomsttunneler

I henhold til framdriftsplanen skal reguleringsplanen godkjennes i høst. I skrivende stund er status ukjent [reguleringsplanen ble vedtatt 27. mars i år, se tekst øverst i artikkelen], men like viktig for den videre framdriften var det at prosjektet ble tilgodesett i statsbudsjettet for 2020.

«Fellesprosjektet Ringeriksbanen og E16» fikk 528 millioner kroner, og det betyr at de forberedende arbeidene til fjelltunnelene kan komme i gang allerede neste år. Arbeidet med trafikksikkerhetstiltak, hogst og støyskjerming kan starte, og for geologene betyr det at sprengningen av to adkomsttunneler kan begynne.

– Vi er nesten i mål med den geologiske kartleggingen. Nå gjenstår kontraktsarbeid for de forskjellige entreprisene, forteller Martin Stormoen.

Han kommer til å bli en travel mann de neste årene.

Gaute Sikveland (til venstre) er utdannet geolog og jobber på prosjektet. Her følger han opp kjerneboring i Vestmarka. Til høyre en representant fra boreentreprenøren GeoDrilling. Foto: Martin Austin Stormoen

Sprengt stein er en ressurs

En 23 kilometer lang tunnel med et tverrsnitt på 123 m2, med tillegg av den parallelle servicetunnelen med et litt mindre tverrsnitt, betyr at det må sprenges ti millioner m3 stein. Det betyr samtidig at et like stort volum må fraktes ut i dagen. I tråd med moderne tankegang for bruk og gjenbruk av overskuddsmasser, har Bane NOR utarbeidet en detaljert plan for hvordan all denne steinen skal håndteres på en samfunnsgagnlig måte. Tradisjonelt har det nemlig vært slik at utbyggerne av store samferdselsanlegg har prøvd å gjøre det beste ut av situasjonen i etterkant av en planprosess. Nå er planleggerne i stedet i forkant mht. hvordan steinressursene kan utnyttes.

Utfordringene består blant annet i at det sprenges mer stein fra tunneldrivingen enn hva som er nødvendig til bygging av ny veg og jernbane i det felles veg- og jernbaneprosjektet som planen omfatter, samt at mye av steinen har en kvalitet som gjør den lite anvendbar til annet enn fyllmasse.

Faktorer som spiller inn for mulige bruksområder er steinens bergmekaniske egenskaper og finstoffinnhold. Derfor har det blitt foretatt omfattende analyser av bergartene som det vil bli boret gjennom.

Resultatene har så blitt benyttet til å foreta en bred vurdering av alternativer for bruk av overskuddsmasser, samt identifisering av områder for håndtering og lagring av masser, herunder blant annet bruk utenfor prosjektet, midlertidig lagring for senere uttak og etablering av permanente masselagringsområder. For det siste er det avsatt tre områder (Avtjerna, Brakamyr og Nordlandsdalen). For det ene området, Avtjerna i Bærum, hvor det skal lagres tre millioner m3, skal det etableres en ressursbank. Denne vil produsere pukk og tilslag til betongproduksjon i prosjektet. Mye av denne steinen vil komme fra første del av tunnelen fra Sandvika og nordover (under Vestmarka) der kambro-silurbergarter dominerer.

Det ligger i planen å bruke om lag 3,6 millioner m3 til fyllinger i traséen for veg og bane (hovedsakelig sandsteiner og skifre), 2,2 millioner m3 anslås som kvalitetsmasser (basalt og rombeporfyr), mens 0,8 millioner m3 kan benyttes som tilslag til betong.

Skissen forteller at tunnelen under Vestmarka og Krokskogen går gjennom flere typer bergarter – sedimentære og vulkanske – med svært forskjellige mekaniske egenskaper. Anvendelsesområdene vil derfor variere, og noe må lagres permanent. Berggrunnen består av fire hovedtyper stein der geologene nå skiller mellom én med høy kvalitet, to som har middels kvalitet og én som har dårlig kvalitet. Bakgrunnen for disse konklusjonene er blant annet et titalls kjerneboringer langs traséen som er utført av NGI i samarbeid med Bane NOR og Statens vegvesen. Tegning: Bane NOR

COMMENTS

WORDPRESS: 0
X