1. No category

Tjodankraftuerk:
Verdenslengsteuforete
ogboretetrykl$iakt
TJOOANKRAFTVERK
ts
-- - +
--a- -
Tiodan kraftanleggi Rogalander
et prosiektvi kan vere stolte av i
Norge. Det er satt i hvertfall 2
rekorder. Den 1250 m lange
trykksiakten er verdens lengste
uforede siakt og den lengstenorske TBM-borete.Samtidigble arbeidene utfsrt pA rekordartede
2,5 Ar og med gode okonomiske
besparelser. Prosiektet har da
ogsi vakt oppsikt i utenlandske
tidsskrift. Forfatteren, som er
ingeniorgeolog,beskriver i artikkelen de undersskelserog tekniske vurderinger som 16 til grunn
for de valgte utfsrelser. I forrige
nr av Bygg beskrevvi forovrig de
avanserte betongtettingsarbeidene for 900 m vanntrykk ved Tiodananlegget.
Au siuilingeniorA. Palmstram,
IngeniorA.B. Berdal A/s
Tjodan kraftverk utnytter fallet pd
900 m mellom fjellplatAet ssr for
Lysebotn i Rogaland og sjoen. Det har
en ytelse pi 110 mW i ett aggregatog
en midlere 6rlig produksjon pd 310
GWh. Anleggsarbeideneble igangsatt
mai 1982,og kraftproduksjonen startet
i desember1984.
20
-
U b l .g u n d {va n n
B€ kN i n l :k
N .d b .r r f€ l t
Kr .ftsi .sl o n
P!npest.qo.
oan
Tu n n e t/ l a kf
Avansertanleggmed utforet siakt
Byggingenav anleggethar inneholdt
de fleste utfordringer man kan std
overfor i norsk kraftverksutbygging.
Transportforholdene var vanskelige.
Bdttransportvar enesteadkomstmulighet. Topografien medfsrte vanskelig
adkomst til de mange verharde anp6 fjellet. Likevel var bygleggsstedene
getiden kort, bare 2,5 6r.
Den tekniske planlosning mA kunne
kalles avansert,med bl.a. 4 utslag under vann og 5 bekkeinntak. Anleggsdriften var ogs6 moderne og effektiv
med fullprofilboring av bdde 5 km tunnel og 1250 m sjakt. Her skal spesielt
omtales den uforede 1250 m lange
trykksjakten med hele 880 m vanntrykk. Uforet betyr at sjakten ikke er
forsynt med stdlror. Vannet vil derfor
sti direkte i trykk mot bergmassene.
Tidligere ble kraftverkene hovedsakelig utfort pi konvensjonellm6te med
stdlforet trykksjakt eller rorgate i dagen. I midten av 50-irene begyntevi i
Norge 6 utforme trykksjaktene uforet.
Vannlekkasier
ga bedreregnemodell
Til 6 begynne med ble det benyttet
enkle beregningerfor plasseringav slike trykksjakter, basert pd at vekten av
overliggendebergmasservar storre enn
Tiodan kraftverk er et typisk norsk middels stort hoytrykksanlegg med 16 km
overforings- og driftstunneler 2,2 km siakter, flere betong- og fyllingsdammer, en 5,2
MW pumpestasion samt kraftstasion i
fiellet.
vanntrykket i sjakten. Disse relativt
konservativere beregningsmetodene
skyldesat berg er et inhomogent materiale med sprekker som sterkt reduseLangs sprekrer fasthetsegenskapene.
kene kan oppst& uonskede lekkasjer
som kan bli svrertstore under uheldige
omstendigheter.
Slike forhold kan gi store skonomiske konsekvenserfor kraftverket,bAde i
form av dyre forsterkningsarbeiderog
lopendeproduksjonstap.
Ved minst 8 utforte anlegg er det
rapportert om store og ukontrollerte
vannlekkasjer under og etter oppfulling av vannsystemet.De synes hovedsakelig 6 ha vert forArsaketav manglende fjelloverdekning og slepper med
ugunstig karakter og orientering.
| 1972 ble det presentert en bedre
regnemodellmed grunnlag i nendelig
(finite) element>-metoden.Modellen
er basert pA at minste hovedspenningi
fjellet ikke skulle overskridesav vanntrykket. Beregningen av nodvendig
fjelloverdekning utfores ved at anlegget leggesinn pA terrengmodeller tilpassetde stedligeforhold. Eventuelle
geologiske forhold av betydning mi
imidlertid fremdeles tillegges serskilt
vekt ved den endelige plasseringav
anlegget.
By gg. Bd 33. nr 5 , ma i 1 9 8 5
I
l
Uforet
slakt
Beskrivelse
Bygningsmessige
arbeider 25,8
Maskinell
ogelektrisk
5,8
utrustning
(5%)
1,6
Ulorutsett
(10%)
3,3
Investeringsavgift
7,3
Byggheneulgifter
(falltap)
i
Energitap
sjakt
i forh.tilden
stgrre
uforete
sjakten
43,8
Sumimill kr
Konvensjonell
utforelse
29,4
15, 8
2, 3
4, 8
10, 4
66,0
Sammenlignendekostnaderfor alternative
losningerav trykksjakten.Konvensjonellutfsrelse inneberer uforetsvre del og st6lforet
730 m ned fra tverrslag midt pA sjakten.
Uforetsjakt er 22,2 mill kr billigere.
Ved en del anlegg er det bygget uforete
trvkktunneler (nederst) istedenfor trykksiikter (overst). Ved denne utforelse vil
Uforetsiakt norsk spesialitet
Uforete trykktunneler og trykksjakter er utviklet i Norge med bakgrunn i
over 70 Ars vannkrafterfaringer.Metoden er hittil lite paaktet og benyttet
ellersi verden.Her i landetfinnesover
70 uforete trykksjakter eller trykktunneler, samt ca. 10 under byggingeller
langsrelativt langevannvebergmassene
ger-bliutsattfor storevanntrykk.
prosjektering.I de siste 15-20 6r har
slike tunneler med hoyere og hoyere
vanntrykk blitt anvendt, og Tjodan
Kraftverk har det hittil hoyeste trykk
(8S0 m) pA uforet berg. Metoden gir
klare okonomiske fordeler. I tillegg
kommer mulig gevinstved kortere byggetid og hurtigere ferdigstillelseav anlegget.
Trykksjakten p6 Tjodan ble oPPrinnelig prosjektert med tverrslagmidt pA
og nedre del foret med stAlror. Den
ingeniorgeologiske kartleggingen av
omr&det viste imidlertid relatir.'tgode
bergmasser.Et kostnadsoverslagviste
at uforet siakt bide ble 22,2 mill kr
billigere og at byggetidensannsynligvis
ville bli ca. 2 m6neder kortere. Denne
losningble derfor valgt
2 rekorder
Sjakten pd 1250 m uten tverrslag er
den lengstedrevet i 6n lengde i Norge.
Fullprofilboring ble foretrukket pga
hoyere kapasiteterog bedre skonomi
enn konvensjonellsprengning.Men de
opptredendeharde gneiserog granitter
ga stor slitasje pi boreutstyr, og dette
Her er 4i anlejg med uforede siakter plortet og samrnenlignet med nodvendig overlagringdtrykk, der de anlegg som har hatl
unkontrolletbarC lbkkasiet er angitt spesielt. De fleste av lekkasiene oppsto I - 5
dager etter at tunnelen var oppfylt.
l;0
u,!
lH,0,6
!
u,$
gr
nl
0,2
&t
fExxnslee
ir-itonne
rf."'.1ii-X1f$i=
:
o h r 1 0 0 - ?@m
l, 4 h" 200-300rh
v hr 300-500m
e h ' S0 *? 0 0 m
By g g , B d 3 3 , n r 5 , ma i 1 985
. :
:
21
gjorde boringen til en utfordrende
oppgave.
Ved slike prosjekterer det absolutt
pikrevet med grundig vqrderin! av de
geologiskg forhold og .sjaktens/tunnelens stabilitet. Registreringav bergforhold og vannlefkasjer i sjakten inder
bygging gir grunnlag foi 6 vurdere omfanget"av sikring og ietting. Dette ga
grunnlag for et overslagover forventede lekkasjer etter oppfylling.
l
Da 880 m vanntrykk mot uforet berg
er verdensrekord,ble det derfor ogsd
foretatt mdling av de. opptredende
bergspenningenefor endelig plassering
av sjakten. Det ble foretatt bdde
vanlige bergtrykksmilinger (av institutt for gruvedrift, NTH) og hydrauliske <splitteforsok) (av Berdal). De sistnevnte^erde fgrste vellykkete milinger
som er, utfsrt i Norge mot sA hoye
bergtrykk.Resultateneble sammenlignet med. teoretiske'spenninger beregnet ved nendelig element,-beregninger. Sjaktener plassert.meden sikkerhetsfaktor pe F = 1,3 mgt hydraulisk
splitting.og dette forte til at bunnen av
sjakten ligger ca. 900 m inne i fjellet.
Under boring av sjakten ble det foretatt fortlopende registreringerav bdde
vannlekkasjehe,og de geologiske forholdene. Dette forte til en plan og beskrivelse for nodvendige sikringsarbeider og tettingstiltak. Arbeidene ble
fulgt opp av en.erfaren ingeniorleolog
stasjonertpA anlegget.
Etappevisoppfylling av siakieir
Underoppfulling
av tunnelerintrodirseres
i lopetav kort tid poretrykksog stromningsforholdsom er totalt forskjellig fra de forhqld som har eksistert
i bergmassenetidligere. Det bygges
opp store trykk som medforer fdre for
Ugunstigeleologiskeforhold kan forArsake storelekkasler.
Siaktenved'Tiodanhar en helningpA 4r"
og en diameter pi 5,2 m, dvs. et netto
tverrsnittpA 8,04mz,.Den ble boret med
en fgrvafullprofilmaekin.Gienhomsnittlig
inndfift etter.en del innkioringsproblemer
var 74 m/uke-,og.omfdnget
av sikringlite;
deformasjonerog utvasking av sprekker og slepper. Farene reduseresbetydelig ved at forste gangs oppfylling
foregir langsomt og kontrollert.
Ved. etappevis oppfylling kan store
lekkapjer oppdagestidlig. Derved kan
tunnelsystemettappes ned i tid uten at
store skader og oversvomrnelser
aPpstar.
Tidligerei er det foretatt konirollert
oppfytling ved minst 7 trykksjakter/
tunneler i Norge. Ut.fra mdtingerer det
beregnet hvilke li:kkasjer som kan
oppst6. Giennomsnittligligger de pd
0,5 * 5 l/sek pr. km tunnel/sjakt avh6ngig av vanntrykket. For Tjodan ble
lekkasjen mdlt til ca. 1 l/sek pr. km,
noe som tilsvareren permeabilitetskoeffisientpA ca. 10-'Em/s. Dette er omtrent det sarnmqsom for leire o! langt
bedre enn for betong. Disse lave verdiene har sin 6rsaki at eventuellelekkasjeforendesoner ble grundig tettet med
injeksjon for oppfylling.
Erfaringene fra Tjodan kraftverk viser at med egnetegeologiskeog topografiske forhold, kan uforede trykksjakter og -tunneler vere attraktive
losninger ogs6ved enda hoyere trykk,
Referariser
overnorskeuforede
lr j ruCr,1972:Oversikt
tunneler9g aiaktermed vanntrykkover 100
metej sarnl enkelteandrb med lave trykk.
Internrapport5++02,NorgesGecjtekhiske
lnstitutt.
Oslo.
(2)Biorlyl<ke,
S. Selmer-Olsen,R. 1972:
Nodvendigoverdekning
i dalsiderved tjellrommedhoytinnvendig
vann-ellerlufttrykk.
Rapport6, GeologiskInstitutt,NTH,Trondheim.
(3)Buen,8., Gustavsen,
A.
T.d.,Palmstrom,
i9Z9: Erfaringjer
fra oppfylliniiav uforete
lrykksjakter
og -lunnelermed inntil590 m
trykk. Fjellsprengningsteknikk-Bergmekanikk,Tapir,Trondheim.
(4)Buen,8., Palmstrsm;
A. 1982:Design
and supervisionof unlined hydro power
shaftsand tunnelswith headup to 590 meters. ISRM Sympodium,
Aachen;Balkema,
noterdam.
(5)Broch,E., 1982:Thedevelopment
of unlinedpressure
shaftsandlunnelsin Noruay.
ISRMSymposium.
Aachen,Balkema,Rotterdam.
(6)Broch,E., 1984.:
tunnels
Unlinedpressure
in areasof complextopogr:aphy.
WaterPower& Dam Construction,
November 1984.
(7)Oddlang,
P.; 1984iFullprofilborini;
- erfaringfra stigortboring
ved Tjodan-anlegget.
Fjellsprengningsteknikk
- Bergmekanikk,
Tapir;Trondheim.
ausloletsl
Behabilitering
PA Lillehammer er det nyiig ..pu.".t
en 600 mm betongrorledning pi 37A
meters lengde. 170 m av strekningen
var i sd ddrlig forfatning at full utskifting var pikrevet. De owige 200 m ble
rehabilitert ved 6 trekke inn et helsveisetPEH-rsi, med 550 mm ytre diameter og veggtykkelse4 cm. Vekten av
raret var draye 12 tonn, Innforingen
skjeddemed en kombinasjonav trekking og skyving.
22
Rehabiliteringenkom pA i500 krlfn,
mens den konvensjonelle utskiftingen
kostet ca lE00 krlm. Dette ga sdledes
en besparelse pd ca 60 000 kroner.
Dessutenunngikk man alle ulempene
graving ville ha medfort: Sperring, trafikkomlegging og. etterasfaltering sdmt lengre anleggstid.. - Disse monientene mA tas med n6r det vurderes
rehabilitering eller full utskifting, sier
Magnar Tolsrod, i Vs Rehabsom utfsr-
te arbeidet.
Rehabiliteringengjalt en overvannsledning som ble lagt miclt pi 1960tallet. Roret var delvis sammenrast i
topp qg oppresseti bunn og hadde
langsgiende sprekker. Skadene skyldtes antageligen kombinasjon,av telehiy, trafikkbelastning og tvilsom betongkvalitet i rsrene. Men sA lenge det
br nhull i bakken, er det en ressurs
som khn utnvttes.
By gg, Bd 33, nr 5 , ma i 1 9 8 5