Krympzon i berget

Vissa berg står emot tunnelbyggare - och får stå på sin plats tack vare teknisk uppfinningsrikedom. Till exempel fungerar uppdämningselement som en buffert när bergmassor trycker för hårt på tunnelrören. Hittills har dessa element tillverkats av stål, som är tunga, dyra och svåra att hantera. Manuel Entfellner, platschef för Semmeringbasistunneln och Implenia Intrapreneur, tänkte: Det finns ett bättre sätt! Idag presenterar han en modell av EPS/polystyren - lättare, billigare och säkrare.

Alla berg är inte likadana. Det vet inte bara alpinister utan även tunnelbyggare. Vissa berg, som Semmering i Österrike, är geologiskt utmanande. Den mycket mjuka berggrunden sätts i rörelse av drivningen och sätter tunnelkonstruktionerna under stort tryck. Här är det viktigt att vidta försiktighetsåtgärder när man bygger tunneln. "I stället för att producera slutna, styva sprutbetongskal gör vi dem elastiska genom att installera kompressionselement", förklarar Manuel Entfellner. "På så sätt absorberar vi trycket från berget och ser till att tunneln är säker och stabil trots bergstrycket."

Den 29-årige mannen från Salzburg kan sina saker. I slutet av sina studier i geoteknik och tunnelbyggnad behandlade han användningen av just sådana kompressionselement i sitt examensarbete. "Det är ett enormt tryck på dessa element. När man väljer material är det centralt att förstå de exakta kraven när det gäller töjnings- och spänningsegenskaper", förklarar han. "Här faller valet traditionellt sett på stål."

Geologiskt krävande: Österrikes Semmering, med sina många olika bergslager, är en utmaning för tunnelbyggare.

Under sina dagliga rundor på byggarbetsplatsen i tunneln har Manuel observerat installationen av många kompressionselement. Upp till sex element installeras per tee. Varje element väger cirka 80 kg och förs på plats av två män i ett mycket trångt utrymme på fyra till fem meters höjd, ofta ovanför deras huvuden, med stor kraft. "Detta är ett extremt svårt arbete, tidskrävande, ansträngande, ergonomiskt katastrofalt och dessutom alltid en säkerhetsrisk", förklarar byggmästare Markus Viertler.

"Det finns saker på jobbet som får en att tänka: det här kan inte vara lösningen!"

Manuel Entfellner, platschef

"På jobbet finns det saker som får en att tänka: "Det här kan inte vara lösningen! "Det här var ett sådant fall. Jag var relativt bekant med komprimeringselement - och jag ville ha bättre än de som för närvarande finns på marknaden."

Civilingenjören hade också redan en lösning i åtanke. "Från mina studier visste jag att EPS/polystyren - som till exempel används som perimeterisolering under fundament - kan ersätta stål i många tillämpningar", säger han. "Jag ville prova det." Det finns ett litet laboratorium på Semmerings byggarbetsplats. Han beställde material där och började testa nya lösningar - mestadels på sin fritid.

De första testerna med kommersiellt tillgänglig polystyren misslyckades på grund av styrkan, som måste ökas med en faktor 20. Detta uppnåddes i samarbete med en österrikisk isoleringstillverkare och genom ett flertal tester i deras laboratorium. Nästa steg var ett omfattande testprogram.

"Vi testade genom otaliga varianter av kompressionselement och definierade det optimala för användning i Semmering-basistunneln", säger Manuel Entfellner. "Slutligen kunde vi bygga en prototyp och presentera den för kunden, de österrikiska federala järnvägarna."

Med sina 19 kg väger det nya kompressionselementet knappt en fjärdedel av vikten hos konventionella stålelement - med full prestanda. "Vid presentationen fick alla närvarande möjlighet att direkt jämföra de båda versionerna. Även skeptikerna blev snabbt övertygade.

Gamla och nya kompressionselement: De konventionella stålelementen väger 80 kg vardera. Det nyutvecklade alternativet av EPS/polystyren är 19 kg lättare - med bättre prestanda och lägre kostnader.

Ytterligare tester i tunneln var också övertygande. Från en 10 meter lång testsektion klarade sig det nya elementet med bravur. Ännu mer: de konventionella stålkompressionselementen visade sig vara otillräckliga på en tekniskt krävande del av sträckan. Efter samråd med ÖBB användes de nya elementen där - 650 av dem installerades och har sedan dess övertygat till fullo.

Är du intresserad av det nya kompressionselementet? Skriv till Manuel Entfellner

För att slutligen hamna på den officiella materialförteckningen för projektet måste elementen laddas parallellt i laboratoriet på ett sådant sätt att en livslängd på 150 år kan garanteras. "Vi använder testresultaten i nästa steg för extrapoleringar till 150 år", säger Manuel Entfellner. Därefter är produkten redo för marknaden.

"Många kollegor var skeptiska till en början", beskriver Manuel hur hans arbetsmiljö reagerade på hans innovativa anda. "Lyckligtvis var det två personer som stod helt bakom idén från början och som aktivt stödde mig: vår geotekniska ingenjör Helmut Wannenmacher och Rudolf Knopf, verkställande direktör för Implenia Österrike."

"När vi förbättrar processer eller material har vi direkt nytta av det eftersom vårt arbete blir enklare.

Helmut Wannemacher, geoteknisk ingenjör

Helmut Wannenmacher, som också är expert på geoteknik, är något av en serieförbrytare när det gäller innovationer. "I vårt arbete med tunneldrivning ser vi gång på gång otillfredsställande lösningar", förklarar den infödda tyrolaren. "Om vi lyckas förbättra processer eller material gynnas vi direkt eftersom vårt arbete blir lättare. Oftast är de nya lösningarna också billigare. Jag tycker att det är motiverande att jag alltid kan pröva nya saker i mitt arbete."

Byggmästare Markus Viertler är entusiastisk: "Monteringen av de gamla stålelementen var extremt tidskrävande, ansträngande, ergonomiskt sett en katastrof och dessutom alltid en säkerhetsrisk."

Rudolf Knopf är nöjd med sitt engagerade team och stöder aktivt initiativ som syftar till billigare och bättre produkter. "Med de omvälvande elementen hade vi något som liknade en skyddad marknad med överdrivna priser och otillfredsställande kvalitet. Lösningen på detta område är mycket välkommen för oss. När människor kommer med goda idéer uppmuntrar jag det. För: 'Kan inte göra det' existerar inte hos oss."

Rudolf Knopf uppmuntrade också Manuel att lämna in sitt förslag till Implenias interna innovationsprogram Kickbox. Sedan dess har Implenia Innovation Hub-teamet stöttat honom med att patentera produkten och förbereda sig för att lansera den på marknaden. Lösningen väcker också intresse från andra företag.

"Med trenden att allt fler vägar och järnvägar läggs under jord fortsätter tunnelbyggandet att öka i betydelse som disciplin."

Rudolf Knopf, verkställande direktör Implenia Österrike

Manuel Entfellner, 29-årig tunnelbyggare och intraprenör, kommer förmodligen snart att få uppleva hur hans utveckling inte bara används i hans eget projekt utan även berikar tunnelbyggandet långt utanför Österrikes gränser. Och det är bra. "Med trenden att i allt högre grad lägga vägar och järnvägar under jord fortsätter tunnelbyggandet som disciplin att vinna i betydelse", är Rudolf Knopf övertygad. "Innovativa hjärnor som Manuel Entfellner ser till att vi på Implenia inte bara levererar ett gediget arbete, utan också spelar en viktig roll när det gäller att bestämma hur morgondagens byggnader byggs."

Projektet Semmeringbas-tunneln, byggnadsdel SBT 1.1 - Gloggnitz-tunneln

Den planerade Semmeringbasistunneln (SBT) är för närvarande ett av de viktigaste storskaliga infrastrukturprojekten i hjärtat av Europa och en del av den nya österrikiska sydbanan, som är den centrala axeln på den transeuropeiska vägen från Östersjön till Adriatiska havet. SBT med en total längd på 27,3 km förbinder Niederösterreich och Steiermark. Österrikiska federala järnvägar har gett Implenia, som en del av ett konsortium med Hochtief Infrastructure GmbH och Thyssen Schachtbau GmbH, i uppdrag att bygga det ca 7,4 km långa östra byggpartiet SBT 1.1.

Beställare:Beställare: Österrikiska federala järnvägar ÖBB Byggnadsvolym:457 miljoner euro (värde av våra tjänster). Byggstart:Januari 2015 Implenias roll:40 % i ARGE, teknisk ledning

Mer