Hydraulisk jekking ved høytrykksinjeksjon av berg

Abstract

Innlekkasje av vann er en stadig utfordring ved driving av tunnel og bergrom, da konstruksjonene normalt er plassert under grunnvannsspeilet. Vannets opptreden og bevegelse i bergmassen, avhenger av bergmassens hydrauliske konduktivitet samt ulike geologiske parametere som sprekkekarakter, spenningssituasjon, forkastninger og sammensetningen av overliggende masser. I tillegg til å redusere inndriften, kan innlekkasje av vann føre til dårlig arbeidsmiljø på tunnelstuff og senkning av grunnvannsspeilet i området over og rundt underjordsanlegget. Avhengig av hvor sensitivt området over tunnelen/bergrommet er, blir det i forkant av driving satt et krav til maksimal innlekkasje i konstruksjonen. For å overholde dette kravet finnes det flere ulike metoder, blant annet full utstøpning med membran, sprøytet membran eller for- og etterinjeksjon. I Norge er forinjeksjon med sement og bruk av høyt trykk den vanligste metoden for å oppnå en tilstrekkelig tett bergmasse rundt tunnelen/bergrommet.

Sementbasert forinjeksjon med høyt trykk fører i mange tilfeller til hydraulisk jekking av eksisterende sprekker i bergmassen som injiseres. Injeksjonsprosessen fra to ulike jernbaneprosjekter, samt instrumentering av en tunnelstuff med in situ-måling av injeksjonstrykket i borhull, er analysert i denne masteroppgaven. Det er forsøkt å finne relasjoner mellom faktorene som er logget på injeksjonsriggen under injeksjon ved tilfeller der tilsynelatende jekking av bergmassen er tolket, basert på trykk/tid-grafer i to seksjoner fra de studerte jernbanetunnelene.

Fordelt på 19 injeksjonsskjermer er det i denne masteroppgaven studert 775 injeksjonshull. Av disse er det tolket tilsynelatende jekking i 24,8 % av hullene. Hull der tilsynelatende jekking er tolket, har generelt et lengre tidsforbruk til injeksjon og mer masse injisert enn hull uten jekking. Hendelsene med tilsynelatende jekking er dessuten tolket relativt tidlig i injeksjonsprosessen. I tre av de studerte skjermene var sementinngangen totalt i hver skjerm over 80 tonn sement. I de samme skjermene er det tolket tilsynelatende jekking i over 40 % av hullene. Det er en større andel hull med jekking enn i noen av de andre 16 studerte injeksjonsskjermene.

Teoretiske beregninger basert på formler som er utviklet for å estimere trykket som er forventet å føre til jekking i en bergmasse, er utført med to ulike formler. Formelen presentert av Gothäll og Stille (2009) ga resultater i overenstemmelse med tolkningen av tilfeller med tilsynelatende jekking basert på trykk/tid-grafene i studien, og beregningsmetoden er derfor bekreftet i denne studien.