article1

Tunnelseende

Tunnlar är mer än den kortaste vägen mellan två punkter, de avlastar även storstädernas trafikproblem.

    För omkring 2500 år sedan byggde arkitekten Eupalinos en över en kilometer lång tunnel för att förse den grekiska staden Samos med vatten från en källa på andra sidan Kastronberget. Byggarna började från var sin sida och möttes på mitten. Hur Eupalinos undvek att skapa en stor vattenansamling inne i berget förblir ett mysterium men på något sätt fick tunneln rätt lutning så att vattnet flöt från ena sidan till den andra. .
   Vatten tycker inte om stigningar. Detsamma gäller höghastighetståg, och motorfordon för den delen, vilket är anledningen till att tunnelbyggandet nu genomgår en renässans. Allt eftersom hastigheten ökar blir både järnvägar och vanliga vägar rakare och planare vilket föranleder tunnelbyggen. Med tunnlar kan hinder forceras. När till exempel den nya järnvägen mellan Köln och Frankfurt är färdig år 2002, kommer man att passera genom flera berg på mindre än en timme i stället för de dryga två timmar det nu tar för tågen att slingra sig fram parallellt med Rhenfloden. .
    Men det handlar inte bara om hastighet. För professor Rolf Katzenbach från geotekniska institutionen vid Darmstadts tekniska universitet finns det även andra fördelar.
    - Vissa områden håller på att kvävas av trafik, säger han.
    - Städerna vid alppassen mellan Schweiz och Österrike försöker desperat att hindra den dagliga invasionen av tunga lastbilar. Det finns bara ett sätt att stoppa dem och det är att bygga fler tunnlar genom bergen. Därför kommer de nya järnvägstunnlarna mellan Gotthard och Lötschberg att hålla trafiken på plan mark. För tågen kommer bergen helt enkelt inte att finnas.
    Även många städer har nått gränsen för sin trafik. Då är tunnlar en lösning. Därför bygger man nya tunnelbanor i städer som Brasilia och Chelyabinsk i Ryssland.

    När Eupalinos byggde sin tunnel hackade männen väg genom massivt berg som var starkt nog att hålla den relativt ringa strukturen uppe. Gruvarbetare och tunnelbyggare lärde sig dock snart att staga upp tunneltaken i mindre solida partier med hjälp av träbjälkar och murning. Ett genombrott inträffade på 1800-talet när den brittiske ingenjören Marc Isambard Brunel kom på idén att skydda tunnelns insida med en cylindrisk sköld som var lika stor som själva tunneln. Vid utgrävningen sköts cylindern framåt så att man efterhand kunde föra bort den utgrävda jorden. Bakom grävarna byggde murarna tunnelns väggar. Tekniken användes första gången i en tunnel under Themsen som stod färdig 1843.
    Samma princip gäller i stort sett fortfarande men Brunel skulle förmodligen inte känna igen de maskiner som numera utför arbetet. Enorma borrmaskiner gräver sig fram alldeles bakom det skyddande skalet. Väggsegment av förstärkt betong monteras fast. En blandning av fint slam och vatten används som "smörjmedel" för borrmaskinerna och för att föra bort krossad sten. Slammet avskiljs och återförs till processen medan stenen förs på transportband ut till väntande lastbilar eller tåg för vidare bortforsling.
    Men en sådan underjordisk anläggning är dyr - cirka USD 25 miljoner (SEK 225 miljoner). Allt måste byggas individuellt för varje projekt och anpassas efter de geologiska förhållandena. Särskilda skärare och malare måste anpassas till förhållandena och det krävs speciella metoder för att åstadkomma tryckskillnaden mellan borrhuvudet och den bortförda stenen.

    Borrmaskiner är snabba. Vid bra förhållanden kan utgrävningen ske med en takt av mer än en meter i timmen. Borrmaskiner har använts i många av senare års största tunnelprojekt. Till exempel byggdes den fjärde tunneln under Elbefloden i Hamburg av världens största borrmaskin. Den gjorde plats för två motorvägsfiler i ett och samma grävmoment.
    På grund av de höga startkostnaderna lönar sig en så stor borrmaskin bara för sträckor över två kilometer. Därför byggs endast en av de 30 tunnlarna mellan Köln och Frankfurt på det här sättet. De andra grävs mestadels med konventionella metoder där tunneln sprutas med snabbtorkande betong så fort man grävt ut den.
    Även vatten kan ge oförutsedda resultat. Brunels tunnel måste överges flera gånger eftersom vatten trängde in. Flera av de berg där man idag bygger tunnlar är vattendränkta. Förr pumpade man helt enkelt bort vattnet men eftersom detta sänker grundvattnet sker det numera sällan av hänsyn till miljön. Vanligtvis håller man vattnet borta från borrningsområdet med hjälp av luft med samma tryck som vattnet. Då måste man använda luftsluss vid tunnelingången. På borrmaskinerna löser man problemet genom att isolera borrhuvudet från resten av maskinen medan tunnelsegmenten förseglar tunneln alldeles efter skölden. I tunnlar där man använder sprutbetong bygger man även en betongvägg som skydd mot vattnet samtidigt som den ger en mer långsiktig stabilitet när sprutbetongen börjar brytas ned.

    Noggranna förundersökningar minskar riskerna. Enligt Giovanni Barla, professor i geologi vid Turins tekniska universitet, bör man avsätta fyra till fem procent av budgeten till geologiska förundersökningar av området för att slippa överraskningar när projektet inletts.
I bygget av Gotthardstunneln borrade man först en 5,5 kilometer lång och fem meter bred stoll i dalsänkan i Piora för att utforska bergets kvalitet.
    På så sätt kunde man undvika ett område med mycket högt vattentryck.
    - Tunnlarna blir längre vilket medför att berggrundens egenskaper skiftar mer. Det kräver nya metoder, säger Claus Erichsen från Prof. Wittkes konsultbyrå för geoteknik i Aachen i Tyskland.
    Enligt Rolf Katzenbach har de senaste 30 årens verkliga utveckling inom tunnelbyggandet varit insikten att berget bär upp sig självt. Att spruta betong på tunnelväggarna ger endast stöd lokalt.
    - Man behöver bara förstärka omkring tre meter. Berget självt bär den största tyngden, säger Katzenbach.
    Denna insikt tillämpas även vid bergrumsbyggande. När man bygger ett rum i berget gör man först en tunnel som sedan vidgas till rätt storlek. Taket förstärks innan man bygger nedåt.     - En gång i tiden byggde man betongbågar men numera förstärker man väggarna med bultar och ankare i bergväggen och med sprutbetong, säger Giovanni Barla.
    - Bergrummen används främst som lagringsutrymmen. Barla var nyligen involverad i ett israeliskt bygge av enorma lagringskamrar för paraffin - liknande den ishall som byggdes i Gjøvik inför vinterolympiaden i Lillehammer 1994.
    Att bygga rum i berget är lättare i ett avseende, enligt Barla.
    - Man kan ofta bygga dem i områdets bästa berggrund medan tunnlarna måste ta sig igenom allt som kommer i deras väg, säger han.

Tunnelbyggen är bland de mest krävande av alla större byggnadsprojekt. De är också de dyraste att bygga och kan kosta upp till USD 50.000 (SEK 450.000) per meter. Men det faktum att man kan övervinna hinder i form av floder, berg och hav säkerställer att fler fantastiska tunnlar kommer att planeras. Den 35 kilometer långa tunneln under Engelska kanalen fick vänta 200 år på att färdigställas.