Seismikk gjør det mulig å se 150 meter inn i fjellet

6 days ago 11

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Statens vegvesen - les mer.

Geolog Ahmed Al-Samarray benytter seismikk for å kunne «se» 150 meter innover i fjellet og forutsi bergartens sammensetning. (Foto: Øyvind Ellingsen / Statens vegvesen)

I Rogfast-prosjektet 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 med byggingen av tunneler.

Seismikk er et fagfelt som bruker lydbølger til å avbilde jordskorpen.

– Det er første gang i Norge at seismikk brukes systematisk og i så stor skala i forbindelse med dette, sier Al-Samarray.

E39 Rogfast utenfor Stavanger blir verdens lengste undersjøiske veitunnel. Den skal ha en lengde på cirka 27 kilometer. Det dypeste punktet på tunnelen ligger på 392 meter under havet.

For hver 150 meter skal Al-Samarray utføre seismiske «sprengninger» for å forutsi bergkvaliteten. Det et vil si at han må utføre minst 180 seismiske sprengninger.

Kan bli vanlig prosedyre i fremtidens tunnelprosjekter

Han forteller at bruk av metoden er et pilotprosjekt som allerede vekker stor oppmerksomhet ellers i landet. Han har allerede bistått andre tunnelprosjekter i Vegvesenet. I tillegg har han vært med både fylkeskommuner og kommuner som jobber med tunnelbygging og -rehabilitering.

Ahmed Al-Samarray er utdannet geolog ved Universitetet i Bergen. Hans bakgrunn som geologiforsker kommer nå til nytte i uttestingen av den nye metoden.

– Det som er så spesielt med metoden, er at vi ved hjelp av seismikk kan se 150 meter innover i fjellet og kartlegge bergets sammensetning, kvalitet og stabilitet, forteller Al-Samarray.

Han sier dette er veldig verdifull kunnskap som gir de som bygger tunnelene en presis forutsigbarhet om hvilken type bergart de jobber med. Da slipper de å bli overrasket over«plutselig» å treffe på vann eller porøse bergarter.

Dette gjør det altså mulig for entreprenøren å planlegge tunnelen og sprengningen på en detaljert måte både ved valg av type sprengstoff og nødvendig sikringsmateriale.

– Dette gjør tunnelbyggingen tryggere for alle parter involvert, poengterer geologen.

Han tilføyer at erfaringene i prosjektet allerede viser at teknologien er lovende. Videre viser de at dette kan bli standard i fremtidens tunnelprosjekter.

Metoden «Seismic Tunnel Prediction» (STP) sørger altså for både mer effektiv og «billig» tunnelbygging. Det skjer ved å redusere behovet for tradisjonelle boremetoder som kjerneboring.

Bruken av seismikk kan også bidra til å gjøre tunnelbygging mer miljøvennlig. Den minimerer inngrep i naturen og reduserer materialbruk.

Metoden kan kartlegge kvaliteten på fjellet opptil 100 meter sidelengs. Det gjør at teknologien også kan brukes til drift, vedlikehold og oppgradering av eksisterende tunneler.

Dette omfatter utvidelser som fjellhaller, tekniske rom og sidelengs tunneler. Det gir en god oversikt over geologiske forhold og bidrar til tryggere, mer effektiv og samfunnsnyttig tunnelbygging.

Hva er seismisk «sprengning» og hvordan utføres det?

Seismikk er en metode for 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. Dataene brukes så 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. Likevel gir STP-metoden 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 såkalt dårlig fjell, forklarer Al-Samarray.

Hver sprengning tar cirka to timer. Det betyr at innen tunnelen er ferdig bygd, har geologen måttet tilbringe til sammen 15 døgn under havet.

– 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. Vi er vant med det, sier han.

Selve seismikk-sprengningen blir utført ved å bore 24 hull to meter inn i veggen bakover fra den innerste veggen. Hullene fylles med små sprengladninger på 5–160 gram.

Fra 4 mottakerhull, 2 på hver side av tunnelveggen 15 meter bak siste skuddhull, samles og kobles dataene sammen fra sprengningen. Resultatet er et 2D og 3D-bilde. Det viser bergets sammensetning i diameter på 100 meter og 150 meter fremover.

Teknologien kan altså også brukes for å analysere bergkvaliteten 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 centimeter bredere enn vanlig for å få plass til ekstra sikring.

Områdene med dårlig fjell sikres med tykkere og sterkere sprøytebetong, flere og lengre fjellbolter, samt ekstra støtte for å bevare tunnelens form.

Sprengningene blir også svakere. De får 3 meters lengde i stedet for 5. Når de sprenger i godt fjell, borer de 150 hull i fronten. Hvert hull er 5 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. De slipper å møte på overraskelser som normalt ville ha forsinket fremdriften. Det unngår vi nå ved hjelp av seismikk. Denne teknologien har potensial til å revolusjonere fremtidens tunnelprosjekter, sier Al-Samarray.

Han forteller at ved å kombinere metoden med andre undersøkelser kan man oppnå en helhetlig forståelse av det geologiske landskapet. Andre typer undersøkelser kan være kjerneboring, sonderboring og geologiske undersøkelser.

– Dette øker forutsigbarheten betydelig og reduserer risikoen for kompliserte situasjoner under byggeprosessen, sier han.