Vi utfordrer sjefforsker Eivind Grøv ved Sintef Byggforsk.
1. Hvordan foregår berginjeksjon for å tette tunneler?
- Berginjeksjon i Norge er typisk forinjeksjon. Det bores hull foran tunnelstuff (fjellfront) med form som en trompet. Hullene er 20–30 meter lange og noen titalls i antall, avhengig av geologiske forhold og kravet til tetthet. Fra hullene injiseres sementbasert velling i sprekker i bergmassen. Sementen sprer seg gjennom disse sprekkene rundt injeksjonshullene. Sementen kan styres slik at herdeprosessen starter etter ønske. Når sementen herder vil den hindre vann i å migrere langs tettede sprekker. Omfanget er avhengig av bergmassens gjennomtrengelighet, injeksjonstrykket og sementmassens egenskaper.
2. Hvilken kompetanse trengs
for å utføre arbeidet?
- I dag trengs kunnskap i flere fagfelt, som en prosess fra planlegging til gjennomføring. Typiske fagfelt er knyttet til geologi, hydrologi og hydrogeologi, materialforståelse, kunnskap om utstyr og HMS, men det er ikke rakettforskning. Heller tålmodighet, grundighet og hardt arbeid. NFF/Tekna arrangerer kompetanserettede kurs for å heve kunnskapsnivået og etablere større forutsigbarhet.
- Berginjeksjon er gitt betegnelsen svart magi av noen, andre definerer det som håndverk der man med dyktighet oppnår krav til tetthet. Injeksjonsteknikk i Norge er empiribasert og det finnes ulike fremgangsmåter. Utfordringen ligger i å etablere beste praksis i bransjen slik at dette ikke lenger fremstilles som svart magi, men realkompetanse.
- Halverer mengden betong: Slik kan tunneler koste 30 millioner mindre per kilometer
3. Hvilke ulike materialer brukes?
- Hovedsakelig sementbaserte injeksjonsmidler. Det finnes ulike kvaliteter, eller finheter av slike sementer, fra ordinær portlandsement til superfint malte sementer. Og ulike tilsetningsstoffer som kan manipulere egenskapene til sementene for spesielle krav, som å akselerere eller retardere herdeprosessen, bedre flytegenskapene og få stabil injeksjonsmasse.
- Grove sementer er best egnet for relativt åpne sprekker og der man kan vente før ny fremdrift på tunnelstuffen. Dersom sprekkene har mindre åpninger, er fylt med leire eller det er behov for å sette i gang tunneldrivingen raskt, er de finmalte sementtypene å foretrekke. De er raskere og har bedre inntrengingsevne. Ulike kjemiske injeksjonsmidler kan benyttes. Polyuretan er ekspanderende og kan benyttes i spesialtilfeller ved store vannutganger og behov for rask håndtering. Et nyere produkt er kolloidal silika, som er kostbart, men godt egnet der tradisjonelle produkter ikke er effektfulle.
- Bli med inn: Den største tunnelboremaskinen i Norge
4. Hva avgjør valg av sementbaserte eller ikke-sementbaserte materialer?
- Den avgjørende faktoren i Norge er dessverre ofte prisen per enhet på de ulike produktene. Ordinær portlandsement er billigst, så følger finmalte sementer og i øverste prisklasse finner vi kolloidal silika. Hurtigere herding og redusert ventetid gjør mikrosement fordelaktig mht. kostnad, da ventetid på tunnelanlegg er dyrt. Polyuretan og kolloidal silika er spesialprodukter tilpasset bruk i mindre mengder for å løse spesielle problemstillinger.
5. Hva er alternativene til berginjeksjon?
- Det er ikke sikkert at man har noen alternativer. Kravene til omgivelsene bestemmer. I Norge drives tunnel typisk etter et drenert konsept. Dvs. en viss mengde vann kan entre tunnelen og blir tatt vare på gjennom drenasjesystemet, mens vann- og frostsikring sørger for at tunnelen fremstår som tørr. Om en tett utstøpning etableres med en viss tidsforsinkelse i tunneldrivingen, kan det være behov for å injisere da tidsrommet er så langvarig og innstrømmingen så stor at det skjer skade på omgivelsene. Eller bygging med tunnelboremaskin (TBM) og segmentutfôring der fôringen ikke tåler vanntrykksbelastningen.
- Injisering må redusere trykkgradienten mot fôringen slik at trykket er akseptabelt. Mitt utgangspunkt er, uansett drivemetode og fremtidige installasjoner for vannsikring: Førsteforsvaret i vannkontroll heter forinjeksjon. Fordelen med norsk tunnelbyggemetode er at den er tids- og kostnadseffektiv og ukomplisert. Metoder med full utstøpning eller betongelementer for TBM er kostbare og tidkrevende.
- Forskning: Grafén kan gjøre betong 50 prosent sterkere
