Femern A/S graver hul på 50.000 kubikmeter for at måle på verdens vanskeligste ler
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Femern A/S graver hul på 50.000 kubikmeter for at måle på verdens vanskeligste ler

En af Femerntunnelprojektets største geotekniske udfordringer venter ingeniørerne i undergrunden ud for Puttgarden, netop hvor den kommende sænketunnel går i land på den tyske side. Her skyder en 50 millioner år gammel ryg af ler næsten fire kilometer ud fra Femern og mod nord, og den havde Jens Kammer, geoteknisk projektchef i Femern A/S, gerne været foruden.

»Derfor har vi bestemt også overvejet at undgå denne formation, men så skulle vi meget langt væk. Dér var vi sikkert stødt på andre forhindringer. Og så er det altså heller ikke mere, end at vi kan håndtere,« forsikrer han.

For at kunne håndtere geologien, er det imidlertid først nødvendigt at forstå den - dertil er geoteknikerne efterhånden nået. Nu undersøger de i et stort, udgravet prøvefelt oven på lerformationen, hvordan undergrunden spiller sammen med den kommende tunnel.

I et 10 meter dybt prøvefelt oven på lerformationen nord for Puttgarden undersøger et hold af geoteknikere i et fireårigt storskalaforsøg, hvordan undergrunden bevæger sig og spiller sammen med den kommende sænketunnel. (Foto: Femern A/S) Illustration: Femern A/S

»Al jord hæver sig, når man graver noget væk, og synker, når man sætter noget på det. Selvfølgelig er det voldsomt at grave 50.000 kubikmeter ud til en forundersøgelse, men de bevægelser kan altså ikke simuleres i et laboratorium. Jo tættere på det virkelige liv, desto større sikkerhed får vi på vores prognoser. Og bagefter skal vi jo ud og grave 15 millioner kubikmeter op,« forklarer han.

To fuldskalaforsøg

Hele budgettet for de geotekniske undersøgelser beløber sig til lidt under én procent af tunnelens samlede budget på 37,9 milliarder kroner, og selv om det lyder af meget, er det faktisk i underkanten af den andel, som den slags forundersøgelser normalt udgør. Det skyldes, ifølge Jens Kammer, at der har været god tid til at tilrettelægge undersøgelserne rationelt, at der ikke er blevet lavet en masse undersøgelser et sted, hvor tunnelen slet ikke skal bygges.

Femernprojektet har desuden været begunstiget af, at to andre projekter i årevis har været plantet på en undergrund af samme vanskelige beskaffenhed, og dem kan Jens Kammer bruge til at korrelere på.

De to fuldskalaforsøg er den gamle Lillebæltsbro og Femernsundbroen, der forbinder Femern med kontinentet. Dæmningerne på Femernsundbroen, der står på en tyk, løsrevet flage af det samme ler, har igennem 45 år sat sig omkring en halv meter.

»Lillebæltsbroens piller har sat sig fra 20 til 65 cm. Så ekstreme sætninger kan vi ikke acceptere på tunnelen. Dén udfordring skal vi finde den mest elegante håndtering af,« siger Jens Kammer.

Når den 75 år gamle Lillebæltsbro kan tåle de store forskelle i sætningen, skyldes det, at broen er et resultat af ingeniørkunst, mener Jens Kammer.

Ingeniørerne havde ikke nutidens fine geotekniske instrumenter, men de vidste godt, at broen ville sætte sig markant. Derfor indskød de skjulte led, hvilket gav den fleksibilitet, selv om den ser stiv ud.

De store sætninger var indkalkuleret, fordi broen blev plantet i fed ler af samme art som nord for Puttgarden. Blot med den forskel, at leret i Femern Bælt er foldet og dermed endnu mere problematisk. Det er dét lerlag, der bliver en af projektets store udfordringer, for mens hele tunnelen gerne må både falde og stige 10 cm, er en differenssætning over kort afstand på bare 10 cm helt uacceptabel.

Tid er en nøgleparameter

For at undersøge langtidskonsekvensen af at etablere en tunnel oven på lerlaget er et hold af geoteknikere i gang med et næsten fireårigt storskalaforsøg i undergrunden ud for Puttgarden, hvor leret med de særlige egenskaber befinder sig. Udgravningsfeltet er ti meter dybt, og der er gravet 50.000 kubikmeter sediment ud for at måle, hvordan udgravningsbunden bevæger sig.

»Vi har fået afspærret en del af søterritoriet, som vi nu prøveudgraver for dels at simulere udgravningen til et fundament til en bro eller et tunnelelement, dels forskellige belastninger,« fortæller Jens Kammer.

I dette ekstremt fine ler er tiden en nøgleparameter:

»Den gamle Lillebæltsbro har stået siden 1935, og den sætter sig stadig. Det er nogle meget, meget langvarige processer. Man kan forestille sig, at jo kortere tid, man har udgravningen stående, før man får vægt på igen, desto mindre vil den hæve sig,« forklarer han.

»Derfor kunne løsningen være at stille bestemte krav, dels til hvor længe udgravningen må stå åben, før tunnelen skal på, dels til behandling af jorden, eksempelvis med pæle, dels til indretningen af bygværket, så det kan klare bevægelserne.«

Støtte til tunnelen

Når havbunden løfter sig, bliver den svækket, fordi leret bliver blotlagt og får lejlighed til at suge vand og udvide sit volumen. Den effekt skal tunnelfolkene kende. Derfor har Per Aarsleff, med Geo og Norges Geotekniske Institut som underentreprenører, fyldt den ene halvdel af udgravningen med avancerede instrumenter. Uden for udgravninger bliver rammede stålrørspæle og borede jernbetonpæle prøvebelastet og deres bæreevne simuleret.

»Det er selvfølgelig især af hensyn til en broløsning, men i dette område er jorden altså rimelig udfordrende. Derfor kan det ikke udelukkes, vi bliver nødt til at støtte tunnelen på visse strækninger,« siger Jens Kammer.

Nu er geoteknikerne i gang med fase 3, dvs. pladebelastning. Udgravningen har stået vinteren over, hvor hævninger, tilsandinger, skrænter, der kryber osv. bliver målt døgnet rundt. Instrumenterne måler, hvor meget de enkelte dele af jordlagene udvider sig, når de får suget vand til sig.

»Vi skal have helt styr på, hvor meget det hæver sig i byggeprocessen, og hvor meget det efterfølgende vil synke ned igen,« forklarer han.

Alle målinger offentliggøres

Leret er noget af verdens fedeste og så fast, at man f.eks. ikke kan håndgrave i det. Men for næsten 20.000 år siden rodede isen rundt i lerlaget og skubbede toppen af det op i 50 meter dybe folder. Folderne skaber ekstra udfordringer i forhold til Lillebælt, fordi foldningen har svækket leret og gennemsat det med små sprækker. Bryder man en klump af leret op, falder det fra hinanden i smukke, blanke brudflader.

Efter at have undersøgt geologien siden 2008 har Jens Kammer og hans folk nu fået geologien på plads:

»Nu toner der et sikkert billede frem, så nu kan vi beskrive lagenes egenskaber. Til maj udsender vi en samlet rapport, der fortæller, hvad vi har fundet ud af, og hvad vi har gjort. Den får en halv snes tillæg - et for hver jordart.

Groundinvestigation-rapporten, som Femern A/S ifølge Eurocodes skal fremstille, bliver efter planen offentliggjort på hjemmesiden, hvilket ikke er et standardiseret krav og ret usædvanligt.

»Men alt hvad jeg laver her i organisationen, er målte kendsgerninger, som der ingen grund er til, at alle interessenter ikke skal have fuld indsigt i. Vi vil gerne have, at en masse gode folk får god tid til at sætte sig ind i Femerntunnnelens undergrund,« siger Jens Kammer.

Desuden er det en praksis, som Sund & Bælt tog i brug på Øresundsforbindelsen. Målet er, at alt hvad bygherren ved, også skal komme rådgivere og entreprenører til gode.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Jeg får jævnligt forespørgsler på, hvor man kan skaffe noget ler til at lave en god mørtel af. Mit svar er desværre ofte, at det er ikke nemt, selvom det reelt findes allevegne i dette land, lige under vores fødder.

Her står man så med 15 millioner kubikmeter af dette vidunderlige byggemateriale og betragter det som et kæmpe problem !
Det skal sikkert "affaldsdeponeres" et eller andet sted, hvor andre så senere kan søge en "råstofudvindingstilladelse".

Verden er forunderlig.

  • 0
  • 0

Du siger bare at de kan aflevere det i din baghave :-)

Derudover er det meget interessant at rapporten offentliggøres. Dejligt med åbenhed i stedet for hemmelighedskræmmeri. Det kan sikkert også hjælpe med til at gøre tunnellen mere sikker.

Hellere have en masse folk der måske ikke alle er eksperter til at vurdere, end 1-2 eksperter der så skal vide det hele og sidde med aben hvis noget går galt.

  • 0
  • 0

Man sparer ved:

At der ikke er blevet lavet en masse undersøgelser et sted, hvor tunnelen slet ikke skal bygges.

Jo, men der står også at det er vigtigt at afgravningen laves i kort og ensartet tid så bunden ikke suger vand og udvider sig, så hvis dette forsøg laves hvor tunnelen skal bygges, vil det jo netop få undergrunden til at sætte sig kraftigt på den korte forsøgsstrækning,

»Al jord hæver sig, når man graver noget væk, og synker, når man sætter noget på det.

Jo, men tunnelen er jo netop designet så den kan flydes fra produktions stedet til sin endelige placering, dvs vægten må være lige omkring 0kg plus hvad der monteres i elementet plus de 1,5 meter sten som lægges ovenpå, så skibene har noget at smide deres anker ned i, hvor meget vil noget der vejer lige omkring 0kg presse undergrunden sammen? og hvor lang tid vil det tage?

  • 0
  • 0

Fordi man jo fjerner en del masse, leret der graves væk og erstatter det med noget der vejer "ingenting" hvor der ovenpå læsses en last der vejer 3 ton per m^2 i vand.

Hvad balancen bliver, kan man først sige noget om, når målene på tunnellens udgravning er kendt, så massen af den udgravede ler er kendt og man kan sammenholde den, med den masse man ersttatter den med.

For det jeg antager, er man vil undersøge, om der sker en hævning eller en sænkning i den tilbageværende ler, der er til at leve med.

  • 0
  • 0

quote
Leret er noget af verdens fedeste og så fast, at man f.eks. ikke kan håndgrave i det. Men for næsten 20.000 år siden rodede isen rundt i lerlaget og skubbede toppen af det op i 50 meter dybe folder. Folderne skaber ekstra udfordringer i forhold til Lillebælt, fordi foldningen har svækket leret og gennemsat det med små sprækker. Bryder man en klump af leret op, falder det fra hinanden i smukke, blanke brudflader.
unquote

Det er overvejende sandsynligt, at sprækkerne i leret ikke er opstået ved foldningen, men gennem dybfrysning af fugtigt ler i de perioder under istiden, hvor vandstanden har været særlig lav eller området gennem længere tid har oplevet extremt kolde periglaciale forhold.

Jeg gad godt se den geotekniker som kan få et jomfrueligt fedt ler med lavt vandindhold til at sprække i rette planer under tryk/foldning.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten