Norge er et kupert land. Derfor kommer vi ikke utenom å bore eller sprenge oss gjennom berg for å bygge veier og jernbane. Vannforsyning, kraftverk, avløp og underjordiske gruver krever også i mange tilfeller tunnelbygging.
Dagens norske tunnelprosjekter kan høste av en lang historie med kunnskapsbygging som i moderne tid har blitt godt supplementert med forskning og teknologiutvikling fra blant annet SINTEF og NTNU. Hvordan har forskning, innovasjon og teknologi bidratt til å bedre tunnelbransjen? Og hva kan bli bedre?
geo365.no: Advarer mot høye trykk
geo365.no: Nye rekorder settes
Smartere bruk av betong
Reduserte klimagassutslipp er én av motivasjonene for SINTEFs forskning knyttet til redusert bruk av betong. Sement, den viktigste bestanddelen i betong, er laget av kalkstein og antas å bidra til fire prosent av de globale klimagassutslippene fra fossil energi.
– I mange land har det tradisjonelt sett blitt støpt tykke betongelementer i tunnelløpene. Dette konseptet er også introdusert i Norge ved enkelte prosjekter de senere årene. Betong som sprøytes på veggene – sprøytebetong – er i mange tilfeller et bedre alternativ både med hensyn på effektivitet i arbeidet og i klimaøyemed, forteller Eivind Grøv, sjefforsker ved SINTEF Communitys avdeling for infrastruktur og professor II ved Institutt for geovitenskap og petroleum ved NTNU.
Ifølge Grøv har SINTEF blant annet bidratt med sin kompetanse og sine forskningsresultater rundt injeksjon og sprøytebetong i to store infrastrukturprosjekter knyttet til kloakkrenseanlegg i Hong Kong.
– Det er en kjempeseier for oss at vi har fått gehør og forståelse for disse metodene for tetting og tunnelbekledning som generelt brukes mer i Norge enn i andre land, sier Grøv.
Det er i hovedsak to fordeler med å sprøyte betongen på veggene fremfor å kle hele tunnelen med plass-støpt betong eller betongelementer. For det første kan byggherren redusere det totale kvantumet av betong som benyttes. Det gir først og fremst en klimagevinst, men kan også bidra til lavere kostnader.
For det andre gir metoden mer fleksibilitet.
– Operasjonen går raskere fordi støpeprosessen båndlegger arealet i tunneltverrsnittet. Sprøytemetodene gjøres via et mobilt element, en sprøyterigg, som enkelt kan flyttes om andre aktiviteter skal finne sted.
Grøv har samtidig lagt merke til at metoden med full utstøpning de siste årene har blitt vurdert for planlagte prosjekter i Norge. Det mener han er synd, og er også noe av motivasjonen for opprettelsen av det pågående prosjektet SUPERCON.
– Gjennom SUPERCON skal vi videreutvikle sprøytebetongmetoden for å gjøre den mer konkurransedyktig, bærekraftig, dokumenterbar og den foretrukne metoden i forhold til konsepter som adopteres fra kontinentet. Og det ultimate vil være en vanntett sprøytebetong. Det vil være målet.
Grøv nevner også en tredje potensiell fordel med metoden – mindre overskuddsmasser.
– Om en entreprenør kan unngå å støpe 40 – 50 cm med betong i tunnelløpet, men heller kun sprøyte et tynnere lag betong, kan det redusere behovet for sprengning og uttak av masser. Resultatet kan være mer effektiv driving og noe mindre overskuddsmasser.
Mer bruk av avgangsmasser
– Overskuddsmasser er for øvrig et tema som har kommet høyt opp på agendaen i samfunnet og i anleggsbransjen de siste fem årene. Konkret betyr dette at aktørene nå strekker seg lenger enn tidligere når det kommer til å gjenbruke massene som hentes ut når nye tunneler og bergrom drives.
Likevel er det fortsatt slik at størstedelen av massene deponeres.
– Vi har en lang vei å gå, men det går i riktig retning.
Utfordringen ligger i å finne bruksområder for ulike typer bergarter som har hver sine kvaliteter, egenskaper og kornfordelingskurver ved sprengning.
– SINTEFs bidrag har vært å finne flere bruksområder basert på bedre forståelse av bergartenes egenskaper. Det har også vært et mål for oss å komme opp med løsninger for å unngå at massene må transporteres langt – «kortreist stein» er best.
Som eksempel nevner Grøv et tenkt vei- og tunnelprosjekt i Norge. Først bygges tunnelen, og store mengder overskuddsmasser sendes til et deponi. Deretter starter neste byggherre med veibyggingen, og får transportert inn nye steinmasser til anleggsstedet.
– Gode planprosesser og nye løsninger og verktøy kan bidra til å unngå slik unødvendig utkjøring og innhenting av steinmasser.
SINTEF opplyser på sine nettsider at så mye som 50 prosent av alt byggeråstoff som produseres i Norge brukes i veianlegg. Samtidig deponeres mesteparten av massene fra tunnelbygging. Disse massene utgjør halvparten av Norges årlige byggeråstoffbehov.
I årene som kommer tror Grøv at vi kan øke bruksgraden ytterligere ved å også behandle massene. I første omgang gjennom å skille ut ulike steinstørrelser gjennom sikting og knusing.
– Ved å skille ut «de beste» eller mest anvendelige delene av overskuddsmassene kan vi øke mengden som blir gjenbrukt. På lengre sikt kan vi kanskje også tenke oss at massene kan modifiseres eller tilsettes noe for å forbedre kvalitet eller øke antall bruksområder. Ett eksempel på et tilsetningsstoff kunne vært sement, men i praksis er dette noe vi ønsker å unngå av hensyn til klimagassutslipp.
Alt kan neppe brukes
Sjefsforskeren medgir at det trolig alltid vil være en andel av restmassene som ikke kan brukes. Ett eksempel er alunskifer, en syredannende bergart som i dag går til deponi for trygg lagring.
Alunskiferen er en kambrisk og ordovicisk bergart som er svært utbredt i Oslofeltet. Den er dannet under anoksiske (oksygenfattige eller -frie) forhold, noe som har tillatt at organisk materiale, tungmetaller og svovel har blitt oppkonsentrert og hermetisk lagret i de finkornede, sorte lagene (geo365.no: Utglidning i trøblete bergart).
Når alunskiferen graves ut og blir eksponert for vann og oksygen, blir den mildt sagt «trøblete». Den kan danne korrosiv svovelsyre, den kan svelle, og den er giftig og radioaktiv.
Avgangsmasser som inneholder alunskifer, er derfor pålagt strenge krav med hensyn på deponering.
– Men vi bør ha som mål å øke utnyttelsesgraden for avgangsmasser til så nært 100 prosent som mulig, og trenden går i den retningen for anleggsbransjen i Norge i dag.
– For vårt arbeid på overskuddsmasser, så som for alle våre forskningsaktiviteter, er vårt mål å spre kunnskap. Deretter er det opp til næringen å ta den i bruk. Som regel gjør den det. Det er et resultat av tillitsbygging, avslutter Eivind Grøv.
Dette er et utdrag av artikkelen Norske tunneler 2.0 som du kan lese i sin helhet i GEO 2022.