TBM – Tunnelborrmaskin

Projektets tunnlar borrades med två tyska tunnelborrmaskiner, eller TBM:er, vilket är en förkortning för Tunnel Boring Machine. En TBM är mycket mer än en maskin som borrar en tunnel. Det är snarare en tunnelfabrik som borrar, tätar med betong och forslar bort borrmassor.

Varje tunnelborrmaskin borrade med en hastighet av upp till 30 meter per dygn. Maskinerna borrade med en teknik som kallas EPB, Earth Pressure Balance. De två tunnelborrmaskinerna monterades ihop och startade borrningen i ett öppet schakt i Holma. Maskinerna arbetade sig sedan norrut mot Triangeln och vidare till Malmö C.

Tunnelfabrik

En tunnelborrmaskin av den typ som användes i Citytunnelprojektet är cirka 120 meter lång. Den främre delen av maskinen, skölden, är cirka 10 meter lång. Tunneln växer fram steg för steg innanför borrmaskinens sköld. Där monteras betongsegmenten till ringar. Tillsammans bildar de ett vattentätt betongrör. I Citytunneln har rören en invändig diameter på 7,9 meter och en ytterdiameter på 8,6 meter.

Så funkar en TBM

En tunnelborrmaskin pressar sig framåt med hjälp av hydrauliska domkrafter. Berget bryts loss och krossas till småbitar genom att maskinens borrhuvud som är försedd med ett antal runda diskar (skivor) förstärkta med hårdmetallskär pressas mot berget med stor kraft. Materialet passerar därefter genom borrhuvudets öppningar till en kammare. En transportskruv för borrmassorna bakåt för vidare transport ut ur tunneln med hjälp av transportband.

Efterhand som borrmaskinen borrar sig fram transporteras tunnelsegment av betong in i tunneln och fogas samman till tunnelringar. När segmenten har satts samman pumpas injekteringsbruk in mellan tunnelringarna och det omgivande kalkberget. Tunnelringarna bildar nu ett vattentätt tunnelrör. Metoden kallas lining. Mellan 10 och 15 personer per skift arbetar samtidigt inne i en maskin.

TBM:ens sköld och de två främsta vagnarna i servicenheten. Klicka på bilden för en förstorad bild.

TBM:ens serviceenhet består av nio sammankopplade vagnar.

Den största delen av tunnelborrmaskinens arbete sker i den främre delen av maskinen.I den bakre delen av maskinen finns kraftförsörjning, vatten, ventilation, verkstäder, kontor, personalutrymmen och, inte minst, system som för tunnelsegment in i och borrmassor ut ur tunneln.

Kalkberget där Citytunneln borrats är på många ställen starkt vattenförande. Genom att tunnelrören byggdes vattentäta redan från början undveks grundvattensänkningar, såväl i byggskedet som i driftsskedet. En tunnelborrmaskin kan stängas i fronten, ungefär som en ubåt. Därmed kan borrningen genomföras under fullt grundvattentryck och utan att vatten tränger in i maskinerna under processen.

Så styr en TBM

Borrningsarbetet sker med stor precision. Det kan ske tack vare modern mätteknik.På markytan finns ett etablerat referensnät av kända stompunkter i plan och höjd. Punkterna i plan etableras bland annat med hjälp av GPS-teknik, medan punkterna i höjd tas fram genom avvägning. Utifrån kända punkter vid tunnelns mynning i Holma etableras, allt eftersom tunnelborrmaskinen förflyttar sig framåt, nya stompunkter och fixpunkter. Stompunkterna i plan och höjd mäts med traditionell teknik. På så sätt etableras ett nät av kända stompunkter fram till den främre delen av tunnelborrmaskinen. På den stompunkt som är etablerad längst fram i tunneln, en konsol på tunnelväggen, är en totalstation placerad. Totalstationens laser mäter kontinuerligt mot en mottagare på tunnelborrmaskinens främre del. Via styrsystemet presenteras dels borrmaskinens verkliga position, dels den position maskinen ska ha. Utifrån denna information styrs tunnelborrmaskinen mot att de två positionerna ska vara lika.

Det två TBM:erna, Anna och Katrin, som användes i Citytunnelprojektet bar Sveriges respektive Skånes färger. Se filmen om tunnelborrning.

Tunnelborrmaskinen Annas resa under Malmö påbörjades i november 2006. I mars 2008 nådde hon fram till Malmö C. Systermaskinen Katrin startade i februari 2007 och kom fram till slutmålet i mars 2008. Borrningsarbetet genomfördes något före tidplanen, med stor noggrannhet och precision. Ett exempel på det är att noggrannheten uppåt, nedåt och i sidled var cirka fem centimeter.

Anna och Katrin skrapade tillsammans loss och krossade cirka 600 000 kubikmeter kalkberg. Efter sig lämnade de två täta tunnelrör.Tunnlarna består av närmare 41 000 betongsegment som sattes samman till 5 122 ringar. Cirka 85 000 kubikmeter betong och 7 200 ton armering användes för att gjuta alla tunnelsegmenten. rekordet när det gäller borrning under en dag var 36 meter. Den genomsnittliga borrningen på sträckan Holma–Triangeln uppgick till 18 meter per dag. För sträckan Triangeln–Malmö C låg genomsnittet på 15 meter.

Under resan från Holma till Malmö C servades Anna 15 gånger och Katrin 11 gånger. Vid driftstoppen genomfördes bland annat justering och byte av borrverktyg. En serviceinsats varade mellan fyra timmar och en vecka.

Uttaget av tvärtunnlarna skedde med goda resultat. Prognoserna för grundvatten visade sig vara korrekta. I vissa fall har förhållandena till och med varit bättre än väntat. Återstående arbeten går ut på att förvandla sträckan under jord från borrat utrymme under jord till färdig tunnel. Exempelvis gjuts gångbanor på bägge sidor av varje tunnelrör. De är främst till för service- och underhållspersonal, men kan även användas vid utrymningssituationer. Därefter startar arbetet med järnvägstekniska installationer. Mer information om arbetet i tunnlarna finns under bygginformation.