Statens vegvesen med pionerarbeid

Vi bygger tunneler omtrent over alt her i landet. Men det er ikke hverdagskost å sprenge et langt hull gjennom Oslofeltets skifre som ble avsatt i et grunt hav for mer enn 450 millioner år siden (i kambrium og ordovicium).

Enda mer spesielt blir det når deler av tunneltraseen går gjennom den beryktede alunskiferen. Under byggingen av en ny veitunnel langs Rv. 4 øst for Gran på Hadeland har den skapt helt spesielle utfordringer for Statens vegvesen.

– Den ene utfordringen har driftsteknisk karakter, den andre er av miljømessig art, og det er miljøutfordringen som er den største i dette tilfellet, forteller Tore Thomassen.

Thomassen er geolog i Statens vegvesen på Prosjekt Vestoppland, og siden august i fjor har han, med base i en brakke på Hadeland, fulgt byggingen av tunnelen tett.

Overkommelige utfordringer
Rv. 4 er en av de mest ulykkesbelastede veiene i Oppland. De viktigste målene med veiprosjektet på Hadeland er derfor å oppnå økt trafikksikkerhet og bedre framkommelighet. Arbeidet med den 1,7 km lange tunnelen forbi tettstedet Gran har på gått siden høsten 2013.

– Tunneltraseen går gjennom Oslofeltets kambro-silurbergarter, og akkurat i dette området består berggrunnen av alunskifer og svarte skifre avsatt som leire under anaerobe forhold, forklarer Thomassen mens vi kjører inn i tunnelen på jakt etter den problematiske bergarten.

Inne i tunnelen er det «grisete». Lange støvler er helt nødvendig for den som vil holde seg ren og tørr på sokkene. Sølevannet skyldes at sprengsteinen består av mye finstoff som løser seg opp i det vannet som lekker inn i tunnelen. De tunge maskinene knuser det som er igjen av skiferen til en leirsuppe. Erfarne tunnelarbeidere fortrekker nok å sprenge i gneis og granitt.

– Vi ser at skifrene er sterkt deformert og gjennomsatt av sprekker. Den spesielle berggrunnen har gjort det nødvendig med mye sikring, forklarer Thomassen, mens arbeidet med forberedelser til sprengning går ufortrødent videre.

– Vi kan kartlegge listriske forkastninger gjennom skifrene, mens karbonatbergartene er foldet, uten at dette skaper de store vanskelighetene, sier geologen.

Thomassen forteller at det kun renner inn moderate vannmengder, og at de gamle spenningene i fjellet er avlastet, både fordi det nesten ligger i dagen og fordi det består av skifer.

De ingeniørgeologiske utfordringene i denne tunnelen er derfor – til tross for at den delvis går i alunskifer – overkommelige.

Godt forarbeid
Etter hver sprengning setter Thomassen seg i bilen, kjører inn til stuffen (der boring, sprengning og sikring pågår) og besiktiger fjellet. Jobben må gjøres før tunnelveggene blir dekket til med sprøytebetong. Gjennom slike regelmessige besøk holder han seg ajour med fremdriften i forhold til det geologiske kartet, samt den virkeligheten som fremkommer når tunnelen blir enda noen meter lengre.

Så langt er han veldig godt fornøyd med det arbeidet kollegaene hans har gjort i forkant av tunneldrivingen. De har truffet godt med prognosen, og det til tross for at blotningsgraden inne i skogsområdene på Hadeland er svært liten.

– Kartet stemmer forbløffende godt med «terrenget», sier Thomassen og gir uforbeholden ros til alle de som har bidratt siden prosjekteringen startet tidlig på 2000-tallet.

Thomassen viser til at det frem til byggestart har blitt foretatt en serie med forundersøkelser i den hensikt å kunne forutsi hva slags bergarter tunnelen skal sprenges gjennom, samt om traseen vil passere forkastninger og svakhetssoner som kan skape problemer under drivingen. Potensielle vannlekkasjer, både under og etter tunnelbyggingen, har også vært et tema for forundersøkelsene. For alt dette har det blitt skutt refraksjonsseismikk, boret mange hull og gjort resistivitetsmålinger med ERT (Electrical Resistivity Tomography) og AEM (airborne electromagnetics).

Forundersøkelsene har også hatt til hensikt å avdekke hvor stort problem alunskiferen kan påføre nærmiljøet som følge av tunnelen. Derfor har det blitt gjort inngående studier av avrenningen i området. Både overflatevann og grunnvannsbrønner har blitt – og vil bli – prøvetatt. Kravet er at nivåene på uran og tungmetaller fra utlekkingen ikke skal overskride de naturlige bakgrunnsverdiene i området.

Etterlever strenge krav
Statens vegvesen har i flere år samarbeidet med forskere innen ulike fagmiljøer for å finne fram til en trygg metode for å kvitte seg med alunskiferen fra tunnelbyggingen på Gran – en gang for alltid.

– Det enkleste hadde vært å transportere den til NOAHs anlegg for farlig avfall på Langøya i Oslofjorden (GEO 03/2015; «Ingen plan B»), men den lange transporten gjør at det blir alt for dyrt, samtidig som 100 000 m³ på lastebil ville gitt stor belastning på trafikken.

En helt annen sak er at deponiet på Langøya er reservert for farligere avfall en alunskiferen. Det var derfor nødvendig å finne en annen løsning.

Det skulle vise seg at løsningen lå snublende nær. Tunnelen trenger en tilfartsvei, og grunnundersøkelsene rett sør for tunnelinnslaget viste at underlaget bestod av myr øverst, et lag med leire i midten og morenemateriale nederst. Myra måtte fjernes uansett, fordi den gir ustabil veggrunn, og den måtte erstattes med stein. 

Det resulterende hullet ble så fylt med alunskifer, og deretter dekket til med minst én meter med andre steinmasser, i tillegg til selve bærelaget. Poenget er at alunskiferen dermed vil ligge slik til at den har lite tilgang til oksygen, og at utlekking av miljøfarlige stoffer forhindres.

– Svaret på utfordringen ble altså å lagre avfallsmassene lokalt. Men for å få lov til det var det nødvendig å søke både Miljødirektoratet, Statens strålevern og Fylkesmannen. Det er uraninnholdet i alunskiferen som gjør at Statens strålevern måtte involveres, forklarer Thomassen.

Poenget er altså å hindre gjennomstrømning av oksygenrikt vann, og ved å la alunskiferen ligge under grunnvannsspeilet i et avsnørt basseng blir alunskiferen atskilt fra omgivelsene
En aldri så liten genistrek, for på den måten blir alunskiferen isolert, med minimal sjanse for utlekking av farlige stoffer til undergrunnen rundt.

Men det har blitt stilt strenge krav fra miljøvernmyndighetene, så alle masser som inneholder mer enn ti prosent alunskifer har endt opp i det store hullet.

Statens vegvesen har av den grunn foretatt kjerneboringer gjennom hele tunnelen med kontinuerlig XRF-målinger av kjerner og prøver på stuff. Med håndholdt XRF ble det etter hver sprengning gjort XRF-målinger, og hvis mer enn ti prosent av prøvene har vært deponipliktige, så har massene blitt dumpet i myra.

– Vi har også satt i gang et overvåkningsprogram der vannkvaliteten har blitt kontrollert gjennom hele byggeperioden. Dette programmet vil fortsette i mange år fremover for at lokalbefolkningen kan føle seg trygge på at utslippene av tungmetaller og uran holder seg under de grensene som har blitt satt, påpeker Thomassen.

Det er likevel bare en liten del av tunnelmassene som har endt som «farlig avfall». Det meste av traseen går gjennom «vanlig leirstein» og inneholder verken tungmetaller eller uran. Disse massene representerer ingen sikkerhetsrisiko og har blitt brukt som fyllmasse forskjellige steder langs den nye veien.

Et pionerprosjekt
Statens vegvesen har utviklet en ny metode for håndtering av masse som inneholder alunskifer. I stedet for lang transport blir steinen brukt lokalt som fyllmasse på en strekning der den nye vegen går gjennom ei myr. Ved å legge massene under grunnvannsnivå blir skiferen stabil, slik at den ikke lekker ut miljøskadelige stoffer. Den nye veien vil ligge oppå fyllmassene.

– Dette er et lite pionerprosjekt, fremholder Tore Thomassen, og snakker på vegne av Statens vegvesen.

Alunskifer finnes naturlig i grunnen mange steder på Østlandet. Metoden som nå tas i bruk for første gang på Gran vil trolig kunne brukes også ved andre anlegg der forholdene ligger til rette for det.