Firkantede tunnelboremaskiner redder storbyer fra store udgravninger

Den firkantede tunnelboremaskine er billigere at bruge end 'cut and cover'-metoden, fordi man ikke behøver at omlægge kloaker, kabler og vandledninger, når man borer. Metoden er brugt i Japan og vinder nu frem flere steder i Asien - senest i Singapore, hvor denne maskine skal bore to fodgængertunneller. Foto: China Railway Engineering Equipment Group

For at undgå til at skulle grave veje op og flytte forsyningslinjer i tætbebyggede områder som Singapore er en ny teknik blevet populær under jorden: firkantede tunnelboremaskiner i stedet for ‘cut and cover’. Se grafisk oversigt her.

Byggeriet af en 43 km lang metrolinje i Singapore ville have krævet, at veje blev gravet op og forsyningsledninger flyttet i forbindelse med anlæggelsen af gangtunneler til to af de nye stationer. Metoden kaldes ‘cut and cover’ og bruges blandt andet også på anlæggelsen af Nordhavnsvej i København og den nye København-Ringsted-bane.

Entreprenørerne hamrer eller borer først vægge ned. Derefter udgraves en rende mellem siderne, og så støbes bund og sider i beton. Til sidst bliver tunnelens tag støbt og overfladen reetableret som vej, grønt område eller byggeri.

Læs også: Entreprenør udpeget til turbulent vejtunnel-projekt til Nordhavn

Den 300 ton tunge firkantede tunnelboremaskinen er 7,6 meter bred og 5,6 meter høj. Den er udstyret med 6 skærehoveder og betjenes af 14 borebisser. Foto: China Railway Engineering Equipment Group

Men den løsning virkede ikke attraktiv i den tætbebyggede og heftigt trafikerede østat. Derfor valgte den statslige bygherre, Land Transport Authority (LTA), der er ansvarlig for byggeriet af den nye metrolinje, Thomson-East Coast Line (TEL), at bore de to tunneler.

»På LTA's metroprojekter vil vi typisk anlægge fodgængertunneler som ‘cut and cover’. Men denne metode er ikke attraktiv i tætbebyggede områder med stigende lønomkostninger,« forklarer LTA's projektdiretør, Henry Foo, til New Civil Engineer.

I stedet for at grave hele området op har LTA valgt at bore de to fodgængertunneler på henholdsvis 60 og 160 meter. Det mindsker forstyrrelserne af trafikken, er mindre mandskabskrævende end en åben udgravning og minimerer de risici, der er ved at omlægge kloakker, vandledninger, strømkabler og anden underjordisk infrastruktur. Derfor vurderer Henry Foo, at LTA sparer omkring 30 procent i forhold til en ‘cut and cover’-løsning.

Læs også: 3D-model sikrer ombygning af Nordhavn Station i tæt trafik

De fleste tunnelboremaskiner er runde. Men entreprenøren på denne opgave, China Railway No. 5 Engineering Group, som er datterselskab til Kinas største jernbaneentreprenørfirma, China Railway Group, har valgt at bruge firkantede tunnelboremaskiner.

Firkantede tunnelboremaskiner er over de seneste år blevet mere populære som alternativ til 'cut and cover' i forskellige storbyer. De produceres blandt andet af Kawasaki og Komatsu, der har brugt dem i i japanske storbyer som Kyoto og Fukuoka. Tyske Herrenknecht har også lanceret et koncept, der kan løse samme opgave.

Fodgængertunnelerne til stationerne Stevens og Havelock skal krydse under store veje og for Stevens Station også en kanal. For at undgå store gravearbejder har bygherren Land Transport Authority valgt at bore tunnelerne i stedet for at lave 'cut and cover.' Og for at gøre det endnu mere effektivt er der valgt firkantede tunnelboremaskiner til opgaven. Foto: Land Transport Authority Singapore

Blandt fordelene ved firkantede frem for runde tunnelboremaskiner er, at man ikke skal fjerne så meget jord, når man bruger firkantede TBM’er. Hvis du som i dette tilfælde har brug for en 7,6 meter bred tunnel, får du med en rund TBM en tunnel, der er 7,6 meter høj. Med en firkantet TBM kan du få præcis den højde, du har brug for, og du slipper dermed for at fjerne mere jord end højst nødvendigt. I dette tilfælde er tunnelen således kun 5,6 meter høj. Det betyder også, at du kan bore tættere på jordoverfladen. Det er en fordel for fodgængerne, der ikke skal op og ned af så mange trapper.

TBM’erne produceres af China Railway Engineering Equipment Group. De ankommer til Singapore denne måned og begynder at bore i februar.

Ifølge en pressemeddelelse fra China Railway Engineering Equipment Group har virksomheden oprettet et joint venture-selskab i Tyskland for at komme ind på det europæiske marked.

Kommentarer (18)

Men er det ikke mere det at man borer i stedet for at grave det hele op, der gør det nemmere. Altså uanset om den er rund eller firkantet?

At den så er firkantet den TBM'er er vel så bare en yderligere smart ting.

  • 7
  • 0

Jeg er ingen proff ;-) Kom bare til at tænke på hvor mange elementer, eller hvor langt kan hydraulikken egentligt skubbe elementer + TBM'en ? Kommer vel også an på jordbunden. Der må jo være en max. længde, og så skal der etableres en ny udgravning.

  • 7
  • 0

Jo, det er vist det artiklen siger. Boring er smartere end at grave op.

Forfatteren har antaget at samtlige læsere ved hvad 'cut n cover' betyder.... og det giver hele forvirringen.

  • 1
  • 3

Kære Jens

Det står forklaret i artklens andet afsnit

mvh Henrik Heide
Webredaktør

  • 6
  • 0

Jeg tror den detalje der er smuttet for flere debattører, inkl. mig selv ved første gennemkig, er at det handler om gangtuneller og ikke togtuneller.

Togtuneller borer man typisk med en rund boremaskine. Den flytter sig selv fremad. Og når den er nået et vist stykke, indsætter man en krans af præfabrikerede betonelementer ved den netop blotlagte jord/klippe. Sådan fortsætter maskinen fremad. Cirkelformen er ekstremt stærk.

Gangtuneller laver man typisk ved at grave gaden op, lave noget beton og dække det til igen.

Den runde boremaskine egner sig skidt til gangtunneller da man skal længere ned pga "spildplads" i toppen af tunellen. Det giver for lange trapper. I en stor by skal man nok heller ikke undervurdere betydningen af bortkørsel af jord.

Denne her løsning kombinerer det bedste af de to verdener. Det at elementerne præfabrikeres og skubbes ind bagfra er vel en detalje. Måske kan man gøre elementerne stærkere end hvis de fremstilles in situ.

  • 7
  • 1

Det jeg mente er at de store maskiner til tuneller jo kommer fremad fordi de støtter sig til den tunnel de lige har lavet og selv kommer fremad. Hos dem her skal der jo være et "ankerpunkt" hvor de kan få fremdriften.

  • 1
  • 1

For the record: Øresundstunnelen mellem Amager og Peberholm er ikke boret, det er en sænketunnel; du tænker nok på Københavns Metro.

Jeg tror Carstens spørgsmål vist mere gik på, hvor langt man kan bore med den beskrevne metode, hvor man i modsætning til Storebælt og Københavns Metro, tilsyneladende skubber hele molevitten, dvs. TBM'en og den stadigt voksende og tungere række af allerede nedlagte tunnelelementer foran sig. Og egner det sig til andet end snorlige tunneler?

Man er sandsynligvis nødt til at bruge den alternative metode til fremførsel, fordi firkantede, elementer af styrkehensyn ikke, ligesom de runde vi er vant til, kan transporteres i mindre dele gennem den allerede byggede tunnel ud til TBM'en.

  • 12
  • 0

I og med at metoden beskrives som anvendt til at bore gangtunneler, så er det nok nogenlunde sikkert at antage at det er et kortere, nogenlunde lige, stykke.

Det er nok også den omvendte argumentation der er brugt for at komme frem til anlægsmetoden, idet længden ville være for kort til at en traditionel selvkørende boremaskine gav mening.

At udgrave til en TBM, som så ender med at køre 5 gange sin egen længde, eller noget i den stil virker jo lidt som hat og briller.

  • 3
  • 0

I følge grafikken har hvert element en egenvægt på 55 tons og en længde på 1,3 meter. Hydraulikken er opgivet til at kunne yde et tryk på 7.200 tons. Så i et frit lodret løft ville den hydrauliske donkraft altså kunne løfte 130 elementer, dvs. 170 meter tunnel? (helt uden at tage højde for muldvarpens egenvægt samt eventuelle maskiner i tunnellen til at køre den udgravede jord bort)
Hvad sker der så når man lægger det hele ned og skubber vandret? Hvordan påvirker friktionen den maksimale længde? Er de 160 meter, som er længden på den ene tunnel, tæt på den maksimale længde?

  • 3
  • 0

Det er mange år siden jeg lærte statik i Munkemose i Odense, men der dæmrer så meget, at jeg tør spørge om følgende.

Et firkantet betonelement består af fire bjælker med forskellig, men jævn belastning.
Betyder det ikke, at betonelementet i hjørnerne kan være meget tyndt og have en bueform, så det er tykkest på midten?

Og der er vel teoretisk tale om tre bjælke profiler.
Det øverste til at modstå overliggende tryk.
To side profiler til at modstå et sammensat vandret og lodret tryk
Det underste som vel også modstår et tredje tryk.

Der må da være penge at spare, i mindre betonforbrug.

Eller hvad

  • 1
  • 1

Det ville være en oplagt måde at bygge en metrostation på.

Nu graves der et 20 x 60 m hul i jorden hvor stationen bygges, hvorefter den almindelige TBM "køres" igennem den færdigstøbte station.

Alternativt graves to 8 x 8 m skakter, fra hvert skakt bores en [L x B x H] 60 x 8 x 6 m firkantet stationstunnel, hvorefter den almindelige TBM "køres" igennem stationstunnelen. Skakterne placeres diagonalt, og forbindes med den modsatte tunnel via en firkantet gangtunnel, således at der er adgang til stationen fra begge ender.
Men man bliver nød til at bygge en skakt i modsatte ende af hver stationstunnel, for at få den firkantede TBM op igen, med mindre undergrunden er så stabil at man kan bore uden tryktæt skjold.

  • 0
  • 0

Man er sandsynligvis nødt til at bruge den alternative metode til fremførsel, fordi firkantede, elementer af styrkehensyn ikke, ligesom de runde vi er vant til, kan transporteres i mindre dele gennem den allerede byggede tunnel ud til TBM'en.

Det er formodentlig ikke den eneste årsag. Systemet fylder mindre og er omkostningseffektivt. Det er almindeligt brugt til kloakrør og lignende og kaldes for "ramming".

https://en.wikipedia.org/wiki/Pipe_ramming

Man kan smøre underlaget med bentonit for at mindske friktionen. Fordi fremdriftsmekanismen ikke flyttes og da den findes ved indgangen, så kan du have en del af maskinerne på overfladen. Power og hydraulikpumpe står på overfladen og du har så et relativ simpel hydraulikstempel i skakten.

  • 0
  • 0

artiklen og følg link inden der spørges en helt masse. Specielt linket til Komatsu beskriver detaljeret hvordan det fungerer og allerede på anden side kan man få oplyst opnåede borelængder.

  • 0
  • 0

Hvordan virker denne firkantede skæremaskine? ... Hvis man har 3 cirkler, som skærer, så får man et område imellem cirklerne, som ikke skæres ud - og hvordan får man så TBM'en til at bevæge sig fremad. Jeg går ud fra at de 3 skær faktisk må bevæges sig i et ikke-cirkulært mønster. Hvad er fakta omkring dette?

  • 0
  • 0

Ja... Bortset fra, at jeg ikke kunne genkende den i artiklen beskrevne metode (de sammenhængende tunnelelementer og TBM'en skubbes frem af en hydraulik fra byggegruben) i Komatsus rapport. De beskriver indgående, hvordan "erector"'en på den store boremaskine (dén der borer huller på 10,2 m * 6,9 m i 760 meters længde til dobbeltsporet undergrundsbane) samler den indvendige foring af røret og sporadskillelse af 15 dele i selve TBM'en, ligesom vi er vant til med vores runde rør. Der står ikke noget om, at de to mindre maskiner fra Komatsu 7,8 m x 5 m / 117 m og 4,9 m x 4,3 m / 91 m skulle bruge andret end erector-metoden til foring, så vi kommer faktisk ikke nærmere, hvor langt man kan bore med metoden beskrevet i artiklen. Det er tilsyneladende kun Herrenknecht, der bruger metoden fra artiklen, men vi får ikke at vide, hvor langt den rækker.

  • 1
  • 0