article1

Tunnelbygging

Tunnelen er ikke bare den korteste avstand mellom to punkter - den kan også avlaste bytrafikken. Framtidens løsning er å gå under jorda.

    For cirka 2.500 år siden bygde arkitekten Eupalinos en tunnel - over 1 kilometer lang - for å forsyne den greske byen Samos med vann fra en kilde på den andre siden av Kastron-fjellet. Arbeiderne begynte på hver sin side av fjellet og møttes midt inni. Hvordan Eupalinos unngikk å få en dam midt inne i fjellet, er et mysterium den dag i dag, men faktum er at tunnelen hellet i riktig grad slik at vannet rant fra den ene enden til den andre.
    Vann liker ikke å klatre. Det gjør heller ikke moderne hurtigtog eller biler for den saks skyld. Det er derfor tunnelbygging nå opplever en renessanse. Etter hvert som farten blir større, blir jernbanetraséer og veier rettere og flatere - og det betyr tunneler. Tunneler er tidsforkortere. Når den nye jernbanen fra Köln til Frankfurt er fullført i 2002, vil passasjerene føres raskt gjennom flere fjell og være fremme på under en time, mot litt over to timer som det tar å sno seg fram langs Rhinen i dag.
    Men det handler ikke bare om fart. Professor Rolf Katzenbach ved det geoteknologiske fakultet ved Darmstadt Teknologiske Universitet, nevner også andre fordeler:
    "Visse deler av verden holder på å kveles av trafikken," sier han. "Byene i Alpepassene mellom Sveits, Østerrike og Italia forsøker desperat å unngå den daglige invasjonen av svære lastebiler. Det er bare én måte å løse dette på, nemlig ved å grave flere tunneler gjennom fjellene". De to nye jernbanetunnelene, Gotthardt og Lötschberg, går rett gjennom fjellene". Hva jernbanen angår vil ikke fjellene eksistere i fremtiden. Mange byer har også nådd grensen for trafikkvolum, og eneste løsning er å gå under jorda. Derfor bygger man nye undergrunnsbaner i byer som Brasilia i Brasil og Tsjeljabinsk i Russland.

   Da Eupalinos bygde tunnelen, måtte arbeiderne hans hakke seg fram gjennom solid fjell som var sterkt nok til å holde den relativt enkle strukturen oppe. Men etterhvert lærte gruvearbeidere og tunnelgravere at de kunne holde taket oppe i mindre solide partier ved hjelp av trebjelker og mur. Det virkelige gjennombruddet kom imidlertid ikke før på 1800-tallet da en britisk ingeniør, Marc Isambard Brunel, lanserte idéen om å beskytte anleggsarbeiderne i tunnelen ved hjelp av en sylindrisk fôring med samme diameter som tunnelen. Sylinderen ble skjøvet framover etter hvert som de grov seg fram, noe som også gjorde det enklere å bli kvitt massene de gravde ut. Murerne fulgte etter og murte opp tunnelveggene og taket. Denne teknikken ble benyttet første gang i en tunnel under Themsen som ble ferdig i 1843.
    Prinsippet er stort sett det samme i dag. Men Brunel ville neppe kjenne igjen maskinene som gjør jobben: Enorme tunnelboremaskiner (TMB) som eter seg inn i fjellet mens ringer av armert betong skyves på plass like bak vernefôringen. En blanding av tynt slam og vann brukes som "smøremiddel" for boremaskinene og til å føre bort massene som graves ut. Slammet utskilles og sendes tilbake i prossessen, mens steinmassene føres på transportbånd ut til lastebiler eller jernbanevogner som frakter dem bort.
    En slik underjordisk prosess er kostbar - langt over 200 millioner kroner. Alt må spesialbygges til hvert prosjekt og være nøyaktig tilpasset geologien. Steinknuserne og -malerne må være spesielt tilpasset de aktuelle forhold, og det kreves spesielle metoder for å sikre den riktige trykkforskjell mellom borehodet og den bortførte steinen.

    TMB'ene arbeider raskt. Under gode forhold kan de ete seg mer enn én meter framover i timen, og de har vært brukt i mange av de største tunnelarbeidene de siste årene. Den fjerde tunnelen under elva Elben i Hamburg ble for eksempel gravd ut av verdens største TMB. Den gravde ut stor nok plass til en hovedvei med to kjørefelt i en jafs.
    På grunn av prisen lønner det seg å bruke en slik gravemaskin bare når strekningen er over 2 kilometer. Derfor bygges bare en av de 30 tunnelene til den nye jernbanen mellom Köln og Frankfurt på denne måten. De andre vil stort sett bli gravd ut på konvensjonell måte, det vil si at tunnelen fôres med hurtigherdende betong etter hvert som arbeidet skrider fram.
    Men vann kan skape overraskelser. Brunels tunnel måtte oppgis flere ganger fordi vann trengte inn, og mange av de fjellformasjonene det slås tunneler gjennom i dag, er gjennomtrukket av vann. Tidligere var det vanlig at man ganske enkelt pumpet vannet ut, men da dette senker grunnvannsspeilet, gjøres det nå bare i sjeldnere tilfeller på grunn av miljøhensyn. Og gjøres det, er det som oftest bare som et midlertidig tiltak under anleggsperioden. Vanligvis holdes vannet borte fra selve boringen ved hjelp av luft med høyere trykk enn vannets, slik at arbeiderne må gå inn i tunnelen via en luftsluse. TMB'ene løser dette problemet ved at borehodet er adskilt fra resten av maskinen, mens tunnelsegmenter forsegler tunnelen like bak fôringen. I tunneler hvor det benyttes hurtigherdende sprøytebetong, bygges en ekstra betongvegg som forsegling mot vannet samtidig som den gir en langsiktig stabilitet fordi den hurtigherdende betongen etterhvert brytes ned.

    Men omhyggelige forstudier minsker risikoen. Giovanni Barli, professor i geologi ved Torinos tekniske universitet, sier at 4 til 5 prosent av ethvert prosjekts budsjett burde avsettes til grundige forstudier for å unngå overraskelser underveis. I Gotthardtunnelen ble for eksempel en 5,5 kilometer lang og 5 meter bred prøvestoll boret i Piora-delen for å undersøke fjellets kvaliteter. Dette sikret at man unngikk et vrient geologisk område med meget høyt vanntrykk. "Tunnelene blir lengre og lengre, og derved støter man på mer uensartet geologi, noe som igjen krever nye metoder", sier Claus Erichsen hos Prof. Wittke, konsulentbyrå for geoteknikk i Aachen i Tyskland.
    Katzenbach sier at den viktigste utviklingen innen tunnelanlegg de siste 30 årene har vært forståelsen av at fjellet holder seg selv oppe. Den hurtigherdende betongen gir bare lokal hjelp. Man trenger bare å forsterke omtrent 3 meter, sier Katzenbach. Fjellet bærer selv det meste av belastningen.
    Men forståelsen strekker seg også til utgravning av større haller. Det vanlige er da at man først bygger en tunnel, som deretter utvides til endelig størrelse. Taket sikres før man graver i dybden. Barla sier at "tidligere var det vanlig å lage en bue av betong, men sikringen skjer nå ved hjelp av bolter og forankring i fjellet, samt hurtigherdende betong". Større haller brukes vesentlig til lagring og oppbevaring - Barla var nylig involvert i byggingen av enorme lagringshaller for petroleum i Israel. Et annet eksempel er Fjellhallen på Gjøvik, ishallen som ble bygd til vinter-OL på Lillehammer i 1994. Barla sier at hallbygging på en måte er lettere. "De kan ofte bygges i de beste bergartene i området, mens en tunnel som regel må bygges rett fram, uansett hva som er i veien".

Tunneler er blant de mest krevende av alle større anleggsprosjekter, og til en pris av inntil 450.000 kroner per meter ferdig tunnel er de også blant de dyreste. Men det faktum at man kan mestre hindringer som elver, fjell og vann, sikrer at ambisiøse tunneler også ser dagens lys i framtiden. Den 35 kilometer lange tunnelen under Den engelske kanal måtte vente i 200 år før den endelig ble bygd.