Odleiv Olesen

Forsker
Telefon: 73904456

Tunneldriving starter fra oven


Måleinstrumentene er montert i stingeren bak flyet og inne i kabinen. NGU vil produsere aktsomhetskart for tunnelplanlegging for det nye selskapet Nye Veier. (Foto: Robin Mortensen/Finnmark Dagblad)
Det er ikke bare enkelt å bygge tunneler i Norge. Historien viser at det har vært mange problemer med ustabilt fjell og vannlekkasjer. Nye Veier går til flymålinger for å kartlegge problemsonene før tunneler planlegges.

En hilsen fra dinosaurene

Forskning viser at tunnelproblemer skyldes tropisk forvitring i tidligere tider da dinosaurene rådet grunnen i Norge. Basert på geologiske og geofysiske undersøkelser vet vi at dypforvitret og leirinfisert berggrunn skaper hodebry for tunnelbyggerne, særlig i kystnære områder. Forvitringen foregikk gjennom millioner av år, da varmt og surt vann fra store regnskoger kunne trenge dypt ned i eksisterende sprekkesoner. Derfor har prosessen fått betegnelsen dypforvitring. Produktene fra forvitringen består blant annet av leirmineralene smektitt (svelleleire) og kaolin.

Denne teorien for dannelse av leirsonene betyr at tunnelproblemene vil avta med dypet. Dette må dagens tunnelplanleggere ta hensyn til ved planlegging og kostnadsberegning av nye tunneler.

I dag kan rester av dypforvitringen observeres enkelte steder i forsenkninger i terrenget. Reststeiner (såkalte ’corestones’), finnes  av og til der grovkornet dypforvitring blir brukt som grus på veier (f.eks. på Lista i Vest-Agder).

Prinsippskisse for hvordan tunnelproblemer langs kysten og tilgrensende områder varierer med dypet. En og samme tunnel kan ha flere typer problemer dersom høyden på overdekningen varierer langs tunneltraséen.

AMAGER-metoden

Når vanlige bergartsdannende mineraler brytes ned til leirmineraler, vil det magnetiske mineralet magnetitt omdannes til mindre magnetiske mineraler (rust). Det er denne prosessen som gir den karakteristiske røde fargen i tropisk jordsmonn. Dypforvitring vil derfor ofte gi et negativt avvik i jordens magnetfelt. Sammenfallende forsenkninger i magnetfeltet og topografien brukes derfor som indikasjoner på leiromvandling i den såkalte AMAGER-metoden (Aero-MAgnetiske og GEomorfologiske Relasjoner). Metoden har en fordel ved at den også fungerer under havbunnen dersom vanndybden ikke overstiger 100-200 meter. Metoden ser ut til å fungere for de fleste størkningsbergarter og omdannede bergarter. Ettersom metoden fungerer noe forskjellig avhengig av berggrunnen og løsmasseoverdekningen, er det nødvendig at geologer og geofysikere vurderer resultatene før de anvendes direkte i planleggingen av fjellanlegg.

Svelleleire og kaolin i dypforvitring tetter vanligvis berget for gjennomstrømning av grunnvann. Dette er også kjent fra tunnelanleggene på Østlandet, der de største vannlekkasjene gjerne kommer gjennom oppsprukket fjell i nærheten, eller mellom de store svakhetssonene.

Perspektivkart over Oslofjorden og Hurumlandet. Et filtrert magnetfelt er drapert over digitale høydedata. Røde og blå farger viser henholdsvis høye og lave magnetiske verdier. Forsenkninger i terrenget er ofte sammenfallende med lave magnetiske verdier. Modellberegninger har vist at dette i stor grad skyldes opptreden av lavmagnetiske soner i berggrunnen under forsenkningene.

Tid og penger

NGU viste tidlig på 2000-tallet at flymagnetiske målinger kunne ha påvist problemsoner flere steder på Østlandet, dersom de hadde blitt utført før tunneler ble drevet. Nye Veier har nå bestemt seg for å kartlegge berggrunnen før de velger de endelige tunneltraséene på Sørlandet. På den måten sparer de tid og penger.

Utbyggingen av nye og effektive vei- og jernbanestrekninger er de største investeringene i Norge etter utbyggingene på kontinentalsokkelen. Hvert enkelt av prosjektene kan komme til å få  en prislapp på 10-20 milliarder kroner. Det er derfor god samfunnsøkonomi å kartlegge berggrunnen, slik at utbyggingen kan gjennomføres etter oppsatte budsjetter og på en sikker måte for både anleggsfolk og trafikanter.

Tolkning av dypforvitring i Lier-Asker-området. Dypforvitret fjell tolket med den AMAGER metoden er vist med blå og gule farger. Lieråsen jernbanetunnel er tegnet inn sammen med observerte svakhetssoner med dypforvitring i lilla farger. De to datasettene er i god overensstemmelse og bekrefter at tolkningsmetoden fungerer i disse bergartene. Under drivingen av Lieråsen jernbanetunnel på 60-tallet oppsto så store stabilitetsproblemer og vannlekkasjer at arbeidet måtte avbrytes mens det ble gjort inngående geofysiske og geologiske undersøkelser. Dette medførte at traséen ble lagt om med påfølgende store forsinkelser og kostnadsoverskridelser. Romeriksporten, Oslofjordtunnelen og Majorstuatunellen er andre eksempler på lignende problemer.