Vannkontroll og tettestrategi for TBM-tunneler på Follobanen

Abstract

De aller fleste Norske tunnelprosjekter befinner seg under grunnvannsnivå og er derfor utsatt for innlekkasjer i konstruksjonsfasen. Bergarter i Norge har lav porøsitet og er i utgangspunktet en god grunnvannsbarriere i seg selv. Grunnvannstrømningen er av den grunn begrenset til oppsprukne soner i bergmassen.

Den drenerende virkningen av en tunnel kan merkes i store områder i dagen selv ved relativt små lekkasjer, og kan redusere poretrykket i både berg og løsmasse over tunnelen. En poretrykksreduksjon vil forstyrre vannbalansen og kan resultere i grunnvannsenkninger, setningskader og tørrlegging av vannkilder på overflaten. Opprettholdelse av poretrykket er spesielt viktig for tunneler bygget i tettbefolkede områder med bebyggelse og infrastruktur fundamentert på setningsømfintlig leire. Det er derfor viktig å identifisere områder som er sensitive for poretrykksreduksjoner slik at skader unngås.

På Follobaneprosjektet benyttes et konsept der det forinjiseres basert på vannmålinger fra systematiske sonderboringer i kombinasjon med infiltrasjonsbrønner for å opprettholde poretrykket mens tunnelboremaskinene passerer. Som permanent vannsikring installeres en vanntett betongutforing som sikrer tunnelen mot fremtidig vanninntrenging.

Follobaneprosjektet inkluderer en 20 kilometer lang tunnel mellom Oslo og Ski bestående av to adskilte tunnelløp med tverrtunneler for hver 500 meter. Omtrent 18 kilometer av tunnelen drives med fire tunnelboremaskiner i prekambrisk gneis med intrusjoner hovedsakelig av amfibolitt.

Vannlekkasjene konsentreres til sub--horisontale sprekkesoner med åpne sprekker og langsgående intrusjoner som gjerne er mer oppsprukket enn sideberget og som følger tunnelen over lengre partier. Det ble foretatt flest injeksjonsrunder for bergoppsprekkingsfaktorer med verdi mellom 0,5 og 1,25. For lavere eller høyere verdier enn dette er berget trolig intakt eller delvis tettet av finknust materiale.

De sub--horisontale sonene viste seg å være vanskelige å oppdage ved sonderboringene og store innlekkasjer i tunnelen resulterte i en reduksjon av poretrykket mer enn 1,5 kilometer fra tunnelstuffen og vasket ut etterfyllingsmassen mellom betongsegmentene og berget. Dette illustrerer hvor viktig det er at beslutningsgrunnlaget for forinjeksjon og antall sonderborehull og plasseringen av disse er tilpasset forholdene i og over tunnelen slik at de høypermeable sonene oppdages. Konseptet for vannkontroll på Follobaneprosjektet er tilpasset den kartlagte geologien i tunnelen og under konstant utvikling gjennom hele prosjektet for å optimaliseres ytterligere. Per dags dato har konseptet vært tilstrekkelig for midlertidig vannkontroll inntil betongutforingen er montert og tunnelen er permanent forseglet mot vanninntrengning.