I Rogfastprosjektet brukes nå seismikksprengning for å gi tryggere og mer forutsigbar tunneldriving.
Geolog Ahmed Al-Samarray fra Statens vegvesen kombinerer sin fagekspertise som geolog og moderne seismikk-teknologi for å hjelpe tunneldrivingen fremover.
– Det er første gang i Norge at seismikk brukes systematisk og i så stor skala i forbindelse med tunneldriving, sier Al-Samarray, i en pressemelding.
E39 Rogfast utenfor Stavanger blir verdens lengste undersjøiske veitunnel med en lengde på cirka 27 kilometer, på det dypeste punktet ligger tunnelen 392 meter under havet.
For hver 150 meter skal Al-Samarray utføre seismiske «sprengninger» for å forutsi bergkvaliteten, det vil si at han må utføre minst 180 seismiske sprengninger!
Kan bli vanlig prosedyre
Han forteller at metodikken er et pilotprosjekt som allerede vekker stor oppmerksomhet ellers i landet. Han har allerede bistått andre tunnelprosjekter i Veivesenet, i tillegg til både fylkeskommuner og kommuner som jobber med tunneldriving og tunnelrehabilitering.
– Det som er så spesielt med metodikken er at vi ved hjelp av seismikk kan se 150 meter innover i fjellet og kartlegge bergets sammensetning, kvalitet og stabilitet. Dette er veldig verdifull kunnskap som gir tunneldriverne en presis forutsigbarhet om hvilken type bergart de jobber med, slik at de slipper å bli overrasket over å «plutselig» treffe på vann eller porøse bergarter. Den nøyaktige kunnskapen gjør det altså mulig for entreprenøren å planlegge tunneldrivingen og sprengningen på en detaljert måte både med hensyn til valg av type sprengstoff og nødvendig sikringsmateriale. Dette gjør tunneldrivingen tryggere for alle parter involvert, poengterer Al-Samarray.
Han tilføyer at erfaringene i prosjektet allerede viser seismikkteknologien er lovende og at dette kan bli standard i fremtidens tunnelprosjekter.
Her monterer Al-Samarray den seismiske mottakeren. (Foto: Øyvind Ellingsen/Statens vegvesen)
Drift, vedlikehold og oppgradering
Metoden «Seismic Tunnel Prediction (STP)» sørger for både mer effektiv og «billig» tunneldriving ved å redusere behovet for tradisjonelle boremetoder som kjerneboring. Bruken av seismikk kan også bidra til å gjøre tunnelbygging mer miljøvennlig ved å minimere inngrep i naturen og redusere materialbruk, ifølge Veivesenet.
Metoden kan kartlegge fjellkvalitet opptil 100 meter sidelengs, noe som gjør at STP-teknologien også kan brukes til drift, vedlikehold og oppgradering av eksisterende tunneler. Dette omfatter utvidelser som fjellhaller, tekniske rom og sidelengs tunneler, og gir en god oversikt over geologiske forhold, noe som skal bidra til tryggere, mer effektiv og samfunnsnyttig tunnelbygging.
Hva er seismisk «sprengning» og hvordan utføres det?
Seismikk er en geofysisk metode som brukes til å undersøke strukturer i undergrunnen ved hjelp av lydbølger. Det kalles «seismisk sprengning» når lydbølger sprenges inn i berget.
Lydbølgene kan sendes ned i bakken, inn i fjellet eller i havbunnen. Når disse bølgene treffer ulike lag av bergarter og sedimenter, reflekteres de tilbake til overflaten. Sensorer fanger opp de reflekterte bølgene, og dataene brukes til å lage 2D- og 3D-bilder som gir et tredimensjonalt bilde av berget.
– Det ble gjort seismiske undersøkelser fra skip før prosjektet startet opp, men STP-metoden hvor vi «sprenger» seismiske bølger direkte gjennom stuffen (den innerste veggen/tunnelfronten) gir oss et mer detaljert bilde av hva vi kan forvente 150 meter innover i berget. Denne kartleggingen gjør at vi alltid kan være beredt dersom vi møter på «dårlig fjell», forklarer Al-Samarray.
Hver sprengning tar cirka to timer, så innen tunnelen er ferdig bygd har geologen måttet tilbringe til sammen 15 døgn under havet! Hvordan opplever du egentlig det?
– Det er klart det er ikke en helt A4-jobb å tilbringe så mye tid under havet, men jeg har blitt vant til å ha havbunnen som arbeidsplass. Vi er en god gjeng som tilbringer mye tid nede i mørket, og vi er vant med det, smiler han.
Små sprengladninger
Selve seismikk-sprengningen blir utført ved å bore 24 hull to meter inn i veggen bakover fra stuffen. Hullene fylles med små sprengladninger på 5-160 gram. Fra fire mottakerhull, to på hver side av tunnelveggen, femten meter bak siste skuddhull, samles og kobles dataene sammen fra seismikksprengningen. Resultatet er et 2D- og 3D-bilde som viser bergets sammensetning i diameter på 100 meter og 150 meter fremover. Teknologien kan altså også brukes for å analysere bergkvalitet «sidelengs».
Rett sprengladning på første forsøk
Statens vegvesen informerer entreprenøren om hvor det antas å være dårlig fjell. Da lages en sprengningsplan som er 30-50 cm bredere enn vanlig for å få plass til ekstra sikring. Områdene med dårlig fjell sikres med tykkere og sterkere sprøytebetong (E-1000 i stedet for E-700, som har mer stålfiber), flere og lengre fjellbolter, samt ekstra støtte for å bevare tunnelens form. Sprengningene blir også svakere, med tre meters lengde i stedet for fem. Når de sprenger i godt fjell, borer de 150 hull i fronten. Hvert hull er fem meter dypt og fylles med 6-7 kilo sprengstoff.
– Ved at vi kan gi entreprenøren et detaljert bilde av fjellet kan de sørge for at sprengningen blir mest mulig effektiv fra første salve. Det at de slipper å møte på «overraskelser» som normalt ville ha forsinket fremdriften unngår vi nå ved hjelp av seismikk. Denne teknologien har potensial til å revolusjonere fremtidens tunnelprosjekter, avslutter Al-Samarray.
De seismiske signalene «mates» inn i en programvare som lager 3D-modeller av fjellet. (Foto: Øyvind Ellingsen/Statens vegvesen)