Requirements of Geological Studies for Undersea Tunnels

Summary

The Norwegian coastline is dissected by deep fjords that create large problems for modern landbased transport communications. Although road tunneling has a tradition in Norway, and many tunnels have been driven under lakes and rivers, no road tunnel project in rock under a fjord has been studied seriously.

A project now under study may initiate a new phase in Norwegian road construction. Studies of a bridge project at Varde on the Arctic Sea coast at the extreme North of the European continent, revealed such high costs that it was decided to look into an undersea tunnel project.

Studies of construction records from those of the Severn railway tunnel, built a hundred years ago, to the ongoing Seikan tunneling of today indicated that unforeseen difficulties tend to take place causing costs which exceed the estimates. It was realized that our present procedure for geological studies does not give sufficient guarantee against water inflow and cave-in.

A closer study of all information, possible methods and the costs of achieving them has therefore been undertaken. Firstly, mapping of the geology of the area is quite inexpensive compared to the amount of information given provided the rock is not covered by overburden. Echo soundings furnish a detailed contour map of the bottom topography, from which some geological interpretations may be drawn.

For mapping on the sea bottom frogmen geologists are employed, but the information obtained is dependent on the extent of exposed rock, and costs involved are reasonable.

Next, by means of acoustic soundings, the position of the rock surface and the thickness of the overburden may be determined with a good degree of accuracy, and at an acceptable cost.

Seismic measurements are useful to confirm the rock surface topography and to identify eventual low speed zones, but due to prevailing storms and heavy currents, such measurements are time-consuming and accordingly relatively expensive. Careful planning of the seismic profiles is therefore essential for good economy.

The only kind of investigations that provide exact and concrete information on the ground conditions are drillings. They may be started from land, bottom, platforms and barges. Drillings from barges and from land have been studied in particular. Geological mapping, acoustical and seismic soundings are just finished, and drillings will proceed in July 1977.

Zusammenfassung

In die norwegische Küste schneiden sich tiefe Fjorde ein, die für moderne Transportverbindungen an Land große Probleme bringen. Obwohl der Bau von Straßentunneln in Norwegen nichts neues ist und viele Tunnel auch schon unter Seen und Flüssen gebaut wurden, hat man sich bisher noch nie ernsthaft mit der Möglichkeit eines Straßentunnelprojektes in Fels unter einem Fjord befaßt.

Es ist möglich, daß ein Projekt, das zur Zeit näher untersucht wird, den Beginn einer neuen Phase im norwegischen Straßenbau darstellt. Untersuchungen haben ergeben, daß ein Brückenprojekt bei Vardø an der Küste des Nördlichen Eismeeres im extremen Norden des europäischen Kontinents mit so hohen Kosten verbunden ist, daß beschlossen wurde, die Möglichkeit eines unterseeischen Tunnelprojektes in Erwägung zu ziehen.

Untersuchungen der Bauunterlagen für den vor hundert Jahren gebauten Severn-Eisenbahntunnel bis zu den derzeitigen Bauten am Seikan-Tunnel lassen darauf schließen, daß immer mit unvorhergesehenen Schwierigkeiten zu rechnen ist, wodurch die Kostenvoranschläge überschritten werden. Es wurde erkannt, daß unser gegenwärtiges Verfahren für geologische Untersuchungen nicht genügend Garantie gegen das Einströmen von Wasser und Einbrüche bietet.

Deshalb wurde eine nähere Untersuchung aller Informationen sowie der möglichen Methoden und der damit verbundenen Kosten durchgeführt. Zunächst kann die Geologie des betreffenden Gebietes im Verhältnis zu den vermittelten Informationen auf ziemlich billige Weise kartographiert werden, sofern das Gestein nicht mit Abhub bedeckt ist. Durch die Echolotung erhält man eine genaue Höchenschichtenkarte der Bodentopographie, aus der verschiedene geologische Schlüsse gezogen werden können.

Zum Kartographieren des Meeresbodens werden Froschmann-Geologen eingesetzt aber die dadurch erhaltenen Informationen hängen davon ab, wieviel Gestein bloßliegt. Die damit verbundenen Kosten liegen in annehmbarem Rahmen.

Jetzt kann durch akustische Lotung die Position der Gesteinsoberfläche und die Dicke des Abhubs mit ziemlicher Genauigkeit und zu annehmbaren Kosten festgestellt werden.

Seismische Messungen sind zur Bestätigung der Gesteinsoberflächen-Topographie und zur Feststellung eventueller Zonen für niedrige Geschwindigkeit sehr nützlich, aber aufgrund der herrschenden Stürme und starker Strömungen nehmen solche Messungen viel Zeit in Anspruch und sind daher auch relativ teuer. Eine sorgfältige Planung der seismischen Profile ist daher für gute Wirtschaftlichkeit unerläßlich.

Die einzigen Untersuchungen, die exakte und konkrete Informationen über die Bodenart liefern, sind Bohrungen. Sie können vom Land, vom Boden, von Plattformen oder von Kähnen aus begonnen werden. Bohrungen von Kähnen und vom Land aus wurden mit besonderer Aufmerksamkeit studiert. Die geologische Kartographierung sowie die akustischen und seismischen Lotungen sind jetzt aber abgeschlossen und mit den Bohrungen wird im Juli 1977 begonnen.