Gevingåsen tunnel: Injeksjon og effekten av berginjeksjon i Gevingåsens bergarter

Abstract

Tunneldriving gir en potensiell risiko for uventede grunnforhold. En slik risiko er å treffe på store mengder grunnvann under høyt trykk. Men også mindre vannlekkasjer kan skape problemer i tunneler eller i omgivelsene. Slike lekkasjer kan kontrolleres ved bruk av berginjeksjon.

Bergartene i Gevingåsen er lavmetamorfe sedimenter som leirskifer, metasandstein, konglomerat og fyllitt. Dette er for det meste plastiske bergarter som er gjennomgående tørrere enn andre bergarter. Sprekkene er gjerne lukket og leirinnholdet høyt. Dette vises av at bergartene har lav hydraulisk konduktivitet og er anskelige å injisere i. Større vannlekkasjer er oftest begrenset til kryssing av svakhetssoner og andre diskontinuiteter.

For å studere effekten av injeksjonsarbeidene i Gevingåsen har en strekning på stuffen ”Muruvik NØ” blitt overvåket under injeksjonsarbeidene. Strekningen strekker seg over 34 meter og er lokalisert der hvor traseen krysser 2 større konvergerende svakhetssoner som krysser tunnelen med en ugunstig strøkretning. I tillegg krysser en mindre svakhetssone disse sonene tilnærmet normalt. Sonen ga en del innlekkasje og var til tider vanskelig injiserbar. Undersøkelsene baserte seg på befaringer til tunnelen mens injeksjonsarbeidene foregikk, analyser av injeksjonsskjemaene, rapporter fra sonderboringer,overvåking av grunnvannstanden og målte innlekkasjer samt Q-verdier.

Generelt var injeksjonsarbeidene preget av at fjellet var vanskelig å injisere. Det var til dels mye utgang på stuff og kortslutning mellom ulike injeksjonshull under injeksjon. Injeksjonsskjemaene har blitt analysert i forhold til ulike parametre. Inngått injeksjonsmasse viser tegn til korrelasjon i forhold til registrert Q-verdi. Ingen av de andre parametrene viser noe tegn til korrelasjon mellom hverandre.

Kontrollbrønner i området har blitt fulgt opp under injeksjonsarbeidene, men har ikke vist noen endring i poretrykk under arbeidets gang. Det må dog presiseres at det ikke har vært noen målere i umiddelbar nærhet av strekningen.

Generelt har det ved spesielt vanskelige lekkasjeforhold på stuff vist seg tilfredsstillende å injisere en ekstra skjerm på samme stuff.

Følgende tiltak kan vurderes ved vanskelige injeksjonsforhold:

‐Lavere v/c‐ forhold i den tykkeste injeksjonsmassen

‐Større overlapping mellom injeksjonsskjermene

‐Relativt korte hull og så høyt injeksjonstrykk som praktisk mulig

Prognoser har blitt laget for passering av 3 strekninger. Disse ligger alle mellom km 28.060 og km 29.810. Alle disse vil krysse den samme markerte svakhetssonen som følger åsryggen til Gevingåsen. Spesielt ved kryssområdet til tverrslaget som skal knyttes til tverrslaget til Helltunnelen er det ventet komplikasjoner. Dette området ga problemer under driving av vegtunnelen og bør følges nøye med på.

Tunnel excavation gives a potential risk of meeting unexpected water conditions. Such a risk is the encounter of high pressured ground water under high pressure. But also smaller water leakages can present problems for the tunnel or its surroundings. Such leakages can be controlled by using rock grouting.

The rock types in the Gevingåsen area are low metamorphic sediments such as clay shale, meta sandstone, conglomerate and phyllite. These are mostly plastic rock types that are generally dryer that other rocks. The joints are regularly closed and are generally filled with clay. This is shown by the fact that these rocks usually have low hydraulic conductivity and are harder to inject grouting mass in. Large water leakages are often restricted to weakness zones and other discontinuities.

To be able to study the effect of rock mass grouting in the Gevingåsen railroad tunnel a section of the tunnel (the tunnel face called “Muruvik NØ”) has been monitored. The section stretches for over 34 meters and is localized at the point at which 2 larger weakness zones converge on the tunnel line and crosses it with an unfavorable angle. In addition, a smaller weakness zone crosses these zones at a right angle. The zones produced a lot of leakages and were difficult to grout. The investigations on based itself on surveys to the tunnel face during grouting, analysis of injection records, reports from probedrillings, surveillance of pore pressure and estimated leakages as well as Q‐values.

In general the grouting procedures were characterized by the difficulty to grout the rock in the weakness zone. At times there were a lot of short‐circuiting of the boreholes and egress at the tunnel face by grout mass. The injection records have been analyzed in relation to different parameters.Injected mass has show signs of correlation with registered Q‐value. None of the other parameters showed any other sign of correlation to each other.

Follow-ups on the surveillance of pore pressure in the area have been carried out periodically, but have shown no sign of change during the course of the grouting procedures.

During difficult leakage conditions it has shown to be satisfying to conduct a second round of grouting at the same tunnel face.

The following measures can be considered during difficult grouting conditions:-Lower v/c‐ratio in the thickest grout

‐Using a double cover approach during grouting

‐Relative short boreholes and high injection pressure

A prognosis has been made for 3 sections of the tunnel that have not been excavated yet. The sections are all in between km 28.060 and km 29.810.The sections will all cross the same weakness zone. There is expected to be complications especially at the cross‐

section for the cross cut that is to be connected

with the cross cut to the E6 tunnel. This section provided problems during the excavation of the road

tunnel and should be monitored closely during excavation.