En tunnel er et begrebsmæssigt enkelt begreb: et hul i jorden, som regel vandret eller med en let hældning. Motorvejstunneler, der går gennem bjerge, underjordiske metrolinjer eller kloakrør i byerne er typer af tunneler, der findes overalt.
Matematisk set er en tunnel en “subtraktiv operation”, hvor jord eller sten trækkes ud af jorden. På den måde udgør det rum, der tidligere optog det pågældende stykke jord, en del af et hul, hvorigennem vand, mennesker, materialer osv. passerer. Men når en tunnel graves, hvad sker der så med alt det udtrukne materiale?
Når en tunnel graves, bliver der vendt en masse materiale op
Hvis du nogensinde har tilbragt sommeren på stranden og gravet en lille grøft, har du hurtigt indset, at du for hver skovlfuld er nødt til at flytte det våde sand lidt længere væk. I begyndelsen hober det sig op nær det hele, men bjerget når snart betydelige dimensioner. Lad os lave nogle enkle beregninger: Hvor meget sand, ler eller sten skal der flyttes for at få en tunnel, som min bil kan komme igennem?
For at forenkle vores beregninger antager vi, at tunnellerne er helt cirkulære, og at deres diameter er 5 meter. En rigtig tunnel vil naturligvis afhænge af antallet af kørebaner og de enkelte landes regler. Kan du huske formlen for en cylinders volumen, som du så i skolen? V=π-r2-l, hvor r er radius og l er længden.
En tunnel med en radius på 2,5 meter (det er en meget lille tunnel) og en længde på 100 meter (igen, lille) giver os et volumen på 1.963 kubikmeter materiale. For at give os et indtryk af, om det er meget eller lidt, skal vi tænke på, at en cementbil har en kapacitet på 6-9 m3 , og at en skraldebil har omkring 7-20 m3.
En dumper, et køretøj, der er specialiseret til at transportere tætte materialer som sten eller jord, har normalt højst 10 m3. Da sten vejer meget (og derfor fylder mindre), kan vi bruge det som eksempel. For at lave en lille tunnel med kun én vognbane over en meget kort afstand skal vi bruge omkring 200 ture for at transportere de udgravede materialer til et andet sted. Forestil dig et stort byggeprojekt.
Recirkulering af byggematerialer
Med denne meget grundlæggende beregning i lille skala i baghovedet kan vi tage en tur i London og nogle af de projekter, som Ferrovial arbejder på, f.eks. Tideway-projektet, der skal udvide kloaknettet, eller udvidelsen af Elizabeth-linjen. Lad os i det første tilfælde tænke på et hul på 32 meter i diameter og 53 meter højt, som er nødvendigt for at sænke tunnelmaskinerne ned.
Ved anvendelse af ovenstående formel får vi igen et volumen på 42.625 kubikmeter. Selv hvis alt dette var kompakt sten med en vægt på 2.000 kg/m3 (det var det ikke – der var en masse sand, ler eller mudder), taler vi om mere end 85 millioner kg alene til hjælpehullet, uden at tage højde for konstruktionen af selve tunnelen. Hvad kan vi gøre med alt dette materiale?
En af de hyppigste anvendelsesmuligheder for resterne fra en udgravning er genanvendelse af materialerne. Ofte sælges de materialer, der er tilbage efter åbningen af en tunnel, på materialemarkedet til virksomheder, der er på udkig efter bestemte konstruktionselementer. F.eks. sand til opbygning af solceller eller grus til byparker.
Fiktivt sker genanvendelsen på stedet, f.eks. når de udvundne materialer bruges til at fremstille andre fornødenheder. Det typiske eksempel er beton. I et byggeprojekt, hvor der udvindes titusindvis af tons sand og grus, er det passende, at noget af materialet vender tilbage i form af beton. At sende sand og grus af sted fra byggepladsen bare for at hente mere ind giver ikke mening, ud over at det ikke er særlig bæredygtigt.
Rester fra en tunnel i et bjerg til at udjævne adgangsvejen
Et rigtigt, meget almindeligt tilfælde – især højt oppe i bjergene, i isolerede områder og på sekundære veje med meget lidt vedligeholdelse – er at bruge noget af det udgravede sten til at forbedre adgangsvejen til tunnelen. Topograferne bruger de tætte materialer til at udvide vejbanen.
Hvis vi tager ovenstående billede som eksempel, hvordan kan vi så udvide vejbanen? En mulighed, der ofte anvendes på bakker med lave hældninger, er at udgrave i niveauet med samme bredde som bakken, men når vi har hældninger som dem, der er vist på billedet, virker det ikke til sikkerhedens fordel. Vi er nødt til at udvide den yderste side af skråningen og tilføje materiale, indtil vi når vejens niveau.
For at tilføje en vis bredde til vejbanen er det lejlighedsvis nødvendigt med en let hældning, der optager meget mere lodret afstand for at komme ned til bunden. Noget lignende sker med dæmningernes profil, som skråner mod belastningen og gør brug af komprimeret jord for at sikre skråningen.
Som det kan ses i en dæmnings profil, giver dette et enormt behov for materialer. Anvendelse af materialer fra selve udgravningen er en måde at reducere miljøpåvirkningen fra udvidelsen på. Hvis begge byggeprojekter udføres samtidig eller back-to-back, vil vi få en interessant synergi.
De faste kistevægge i Themsen vil bruge lokale materialer
I en anden artikel har vi nævnt, hvordan Themsens kistevægge er bygget til Tideway-projektet. Disse hjælpekonstruktioner vil være permanente, og der vil blive brugt en stor mængde lokale materialer. På billedet nedenfor kan vi se et eksempel på dem. Selv om det er uregelmæssigt, kan vi forenkle figuren til et rektangel på ca. 70 meter gange 35 meter.
Det giver et areal på 2 450 m2 og et materialevolumen på 24 500 m3 til en kistevæg, der er hævet ca. 10 meter over Themsen. I nogle områder af floden vil væggene blive hævet endnu højere. Men uanset hvordan vi laver beregningerne, er det let at se, at denne type anlægsarbejde kræver ekstra materiale.
Disse to eksempler er ikke de eneste muligheder. For nogle år siden genanvendte man i Albertia-tunnelen (Guipúzcoa), der blev bygget af Ferrovial Agroman, 700 000 m3 materialer, der kom fra udgravningen, for at undgå miljøpåvirkninger fra selve byggearbejdet, ud over at man bevarede lokale arter, når det gjaldt om at dække det anvendte areal.
