Jernbanetunnelen ved Mont Cenis. Arne W Grønhaug

Jernbanetunnelen ved Mont Cenis..
Et 125 - årsminne
(Bygg, Bd 20, nr 2, 24. februar 1972)
av
Geolog Arne W Grønhaug

Alpene har alltid dannet en hindring for samferdsel og transport mellom Italia og det øvrige Europa. Dette forhold har hatt en avgjørende innflytelse på den kulturelle utvikling. I tidligere tider beskyttet fjell kjeden Italia mot plyndring og erobring, men senere er fjellene blitt en ulempe, særlig fordi transporten mer og mer er flyttet over til landverts transportmidler.
Under den industrielle revolusjon ble behovet for billig transporttjeneste dekket ved bygging av kanaler, og tiden mellom 1750 og 1850 kan kalles kanalalderen.
Ved midten av det nittende århundre var jernbanen for alvor begynt å komme. Jernbanenettet knyttet sammen landegrensene i Nord- og Mellom-Europa, men Alpene dannet en barriere som hindret tilknytning til Italia. Det var mange planer og jernbanetraceer gjennom Alpene, og jernbane- og tunneleksperter fra mange land ble tilkalt for å bedømme mulighetene. De høytliggende traceene gjennom Alpepassene ville kunne holdes åpne i ni måneder årlig på grunn av aneforholdene. De lavtliggende traceer forutsatte så lange og dyptliggende tunneler at bygging av disse syntes tvilsom.
Forberedelsene til tunnelene
En av de gunstigste traceene lå langs den gamle vei Mont Cenis, på strekningen mellom Lyon og Turen (figur 1). Dette prosjektet forutsatte en tunnel på 13 km lengde, med maksimal fjelloverdekning 1600 m.

Kart over Vest-Alpene med 1000 m.- koten inntegnet. Det fremgår hvorledes enkelte daler skjærer seg inn i fjel/massivet
Det korteste av passene mellom dem ligger ved Mont Cenis.

Prosjektet overskred det erfaringsområde som man på den tid hadde med hensyn til tunneldrift. Forhold som fjellets egenskaper, driftsforholdene og vanskelighetene ved å få tilstrekkelig nøyaktige måledata var avgjørende for et vellykket resultat.
Prosjektet ble foreslått i 1838, og efter den tid var det under stadig diskusjon og forberedelse. Politisk fikk planen betydning som et ledd i samlingen av Italia, og det er sannsynligvis årsaken til at regjeringen i Sardinia satset så stort på den. Allerede i 1845 lot den utarbeide en geologisk undersøkelse av fjellet, og for å forberede driften ble en ung ingeniør, Germain Sommeiller, sendt utenlands for å studere tunnel- og jernbanebygging.

Forberedelsene avdekket mange spørsmål som ikke lot seg besvare. Hvordan ville fjellet oppfore seg på dypet? Ville hvelv og vegger bryte sammen av vekten av de ovenfor liggende fjellmasser? Ville temperaturen stige så mye at det ikke var mulig å arbeide der? Hvordan ville driftsforholdene bli i fjell med høyt trykk og temperatur? Og til sist, var det mulig å finne frem til driftsmetoder som kunne sikre gjennomforingen innen rimelig tid? Av hensyn til byggetiden var det nødvendig å starte opp driften fra begge sider av fjellet, og dette stilte store krav til presisjonsmålingene for beregning av tunnelens beliggenhet og driftsretning.

Tunnelene ble bygget for hånd

Tidens tunneldriftsmetode var håndboring og skyting med krutt, som ble tatt i bruk 200 år tidligere. Fremdriften var avhengig av mange faktorer, bl.a. tunneltverrsnittet og fjellets egenskaper, og var for det foreliggende tilfelle ca 20 cm pr døgn. Med denne inndrift ville det ta 85 år å bygge tunnelen, selv om den ble drevet fra begge ender. Det ble imidlertid arbeidet adskillig med utvikling av boremaskiner, og enkelte fremskritt på dette området ga optimistene vind i seilene.
Tunnelportalenes beliggenhet ble bestemt av terrenget på sidene av fjellryggen. Et meget nøyaktig målearbeid var nødvendig for at tunnelene fra hver side skulle treffe hverandre inne i fjellet
Det ble opprettet et system av målestasjoner og fastmerker over fjellet. Målestasjonenes innbyrdes avstand, retning og høydeforskjell ble så målt med optiske instrumenter. Med det utstyr som var tilgjengelig den gang skulle den største teoretiske feil på tunnelaksene ved gjennomslag bli under 40 cm..

Fjellets beskaffenhet

Fjellgrunnens sammensetning og lagoppbygging ble kartlagt en rapport av professor Angelo Sisimunda, figur 2. Fjellet består av lagdelte sedimentære, delvis omvandlede bergarter. Lagene var delvis meget sterkt påvirket av fjellkjedefoldingen, noen steder så sterkt at det var vanskelig å finne rester av lagdelingen. Undersokelsen viste at grunnen i grove trekk dannet flanken i en veldig fold. Lagene på sydøstsiden hadde en helling på 20-30 ° mot
nordvest. Hellingen (fallet) ble brattere mot nordvest, og under toppen, Col de Frejus, var den ca 50 °. I fjellets nordvestskråning reiste lagene seg opp til loddrett lagstilling, for så lengst' nordvest å bikke over til fall mot sydost.
Fjellet var bygd opp av tre lagserier. Overst og lengst vest besto lagene av grafittskifer, glimmerskifer, fyllett og kvartsett. Under denne lagserien kom det en serie med massive kalksteiner, blant annet kritt, og nederst var det en serie med skifrige kalksteiner i veksling med skifer. Rapporten viste at hoveddelen av tunnelen kom til å ligge i kalkstein/skiferserien, mens den kom til å skjære gjennom kvartslaen i 530 m lengde.
Kvartslaen var hardere enn de horskjærene man på den tid kunne lage, og det var på forhånd klart at det ville by på store vanskeligheter og forsinkelser å trenge gjennom kvartsittlagene, Fjellet forøvrig besto av blote bergarter som skifer og kalkstein som var lette å bore. Fjellet ble ansett som bra tunnelfjell, selv om man var forberedt på at de flattliggende, tynnskifrige lagene i kalkfyllittserien kunne forårsake løst fjell og rasfare,

Tunnelarbeidet settes i gang

I 1857 hadde planene modnet så mye at Regjeringen Cavour i Sardinia besluttet å starte byggearbeidet. Omkostningsoverslaget lød på 2,6 mill. pund, og byggetiden ble anslått til 25 år. Utgiftene ble besluttet delt likt mellom den sardinske stat og det statlige jernbaneselskapet.

33

Profil som viser oppbygningen av fjellet i tunneltraseen ved Mont Cenis.

Trykkluftdrevet boraggregat i arbeide i Mont Cenis-tunnelen.

11859, da driften var kommet i god gjenge, kom den franske stat inn i bildet og tilbød å betale 19 mill. Fr dersom tunnelen ble åpnet innen 1882, 5 mill. Fr for hvert år tunnelen ble ferdig for dette, og med fratrekk på 5 mill. Fr for hvert år byggetiden ble overskredet.
Sommeiller ble leder for anlegget, og drift ble igangsatt i begge ender. De første årene ble boringen utfort for hånd, og det ble boret opp salvelengder på mellom 1 /2 og 1 m.
Anlegget krevet en arbeidstokk på 4000 mann, 2000 på hver side. Anlegget av boliger, sosiale institusjoner, verksteder og administrasjon var efter tidens forhold et pionerarbeid, og det gikk lenge for forholdene ved Mont Cenis ble vanlige på andre anleggsteder. De første bormaskiner kom i 1860
Håndboringen ble for tidkrevende, og det ble arbeidet intenst for å utvikle brukbare bormaskiner. De første maskinene ble prøvd i regulær drift i tunnelen i 1860, men uten særlig hell. Men fra 1863 av var det klart at bormaskinene hadde overtatt for godt. Dette året ble det drevet 1 km tunnel, og den gjennomsnittlige inndrift pr døgn kom opp i 1,5 m. For tunnelen var ferdig var døgninndriften kommet opp i 4,5 m.
I det vanskelige partiet gjennom kvartsitten minket inndriften og det tok 27 måneder å trenge gjennom kvartsittlaget på 530 m. Sommeillers bormaskin var en luftdrevet, roterende slagbormaskin med automatisk mating av boret. Mellom 4 og 9 bormaskiner ble montert på en skinnegående vogn med 12 tonns vekt, (figur 3).
Betjeningen krevet 60 mann pr skift. Transporten av stenmasser, borutstyr og materialer til utmuringen ble foretatt med skinnegående vogner trukket av hester. En av de vanskeligheter som det ble advart mot på planleggingsstadiet, var ventilasjonen. Luften fra bormaskinene skaffet tilstrekkelig luft til tunneldriverne, men dette strakk ikke til for dem som arbeidet med utvidelse av tunnelen og utmuring et stykke bakenfor stuffen. Det ble derfor nødvendig å bygge maskindrevet ventilasjonssystem.
Trykkluften til bormaskinene ble skaffet til veie med hjelp av vannkraft som ble brukt til å komprimere luft på store tanker, hvorfra den ble ledet i ror frem til bormaskinene. Når trykket oversteg 7 atmosfærer, ble overskuddsluften ledet ut i ventilasjonssystemet.
Temperaturen i fjellet steg etter hvert til ca 30°C, og vanskeligheter med hensyn til varmen i tunnelen bl mindre enn antatt på forhånd.

Faren for ras og andre ulykkesfrembringende forhold har alltid gjort tunneldrift til et risikofylt arbeid, med høy ulykkeshyppighet. Anlegget ved Mont Cenis krevet også sitt med et gjennomsnitt på 2 ulykker med dødelig utgang pr år, steg det totale antall dødsulykker til 28. Sett i forhold til hva som den gang var vanlig på tilsvarende arbeidsplasser, var dette et lavt antall, til tross for det høyt oppdrevne tempo.
Gjennomslaget i tunnelen kom juledag 1870, 12 år for opprinnelig forutsatt. Avvikene til aksene i tunnelene som møttes var ca 60 cm i høyden og ca 40 cm i bredden, noe som ikke var merkbart. Regningen ble på 2,4 mill. pund, 200 000 mindre enn beregnet på forhånd.

Mont Cents et gjennombrudd i anleggsteknikk

Den offisielle innvielse fant sted 17september 1871, i nærvar av representanter fra de fleste land i Europa. Det første rutegående tog passerte tunnelen en måned senere.
Med Mont Cenistunnelen skjedde et gjennombrudd i anleggsteknikk. Den overbevisende gjennomføringen, og utviklingen av nye driftsmetoder satte fart i alle planer om lange og dyptliggende tunneler. Nesten umiddelbart efter fullførelsen av Mont Cenistunnelen ble det igangsatt arbeider ved Arlberg og St. Gotthard, dernest fulgte Simplon og Løtschberg i rask rekkefølge.
Ved St. Gotthard var fjellet dårligere enn ved Mont Cenis noe som medforte større driftsomkostninger, og dette var ikke i tilstrekkelig grad anerkjent på forhånd av byggherre og entreprenør. Omkostningsoverslag og anbudssum ble for lav, og tidsrammen for knapp. Dette førte direkte eller indirekte til tap av 800 liv, deriblant entreprenøren selv. Økonomisk ble det et foretagende med over 30 % overskridelse og ruin for entreprenørfirmaet. Likevel har den optimistiske holdning til tunneldrift skapt ved Mont Cenis hatt en tendens til å overleve tilfeller som det ved St. Gotthard.
Det er mange eksempler fra det siste 100 år på at det er all grunn til å foreta grundige undersøkelser for tunneldrift settes i gang. Ved pionerarbeidet ved Mont Cenis var det nødvendig å satse på at vanskelighetene lot seg overvinne, men en var forberedt på at dette kunne vise seg umulig i første omgang.