60 Års utveckling av sprängteknik

Från oljestål till datarigg [1945-2005]

Kapitel 26 – Tunnelventilation under byggnadstiden

Författare: Henrik Ringertz

Vattenfalls utbyggnad i egen regi av såväl vattenkraften som kärnkraften har omfattat stora anläggningsarbeten. En väsentlig del av dessa investeringar har utgjorts av underjordsanläggningar i form av tunnlar och bergrum. Exempel på sådana anläggningsdelar är för vattenkraften främst vattenledande tunnlar, maskinsalar, svallutrymmen och schakt. Kärnkraftsutbyggnaden har fört med sig byggande av kylvattentunnlar och faciliteter för underjordisk förvaring av olika radioaktiva avfallsprodukter.

 

Ett arbetsmiljöproblem av stora mått i samband med tillblivelsen av sådana underjordiska utrymmen är de luftföroreningar som uppkommer när arbetena bedrivs. Luftföroreningarna är ett hälsoproblem för arbetstagarna i produktionen, och bekämpandet av dem därför en tvingande nödvändighet. Det förhåller sig emellertid ofta på det sättet att lösningen på ett arbetsmiljöproblem även blir till båtnad för produktiviteten.

 

Många åtgärder kan krävas för att komma tillrätta med de arbetsmiljöproblem luftföroreningarna för med sig. Den viktigaste är att sörja för god ventilation på respektive arbetsställe. Eftersom ett underjordiskt anlägge i allmänhet är en komplex arbetsplats, som har stor utsträckning i rummet och dessutom ständigt förändras över tiden, säger det sig självt att ventilationsanordningarna blir komplicerade. Trots detta har inställningen hos framför allt bergarbetarna och en del av deras arbetsledare varit att ventilationen och de arbetsmoment den drar med sig är ”ett nödvändigt ont”. Man kan, som Vattenfalls store ventilationsexpert Enock ”Nokke” Elenius på sin tid konstaterat i en av sina många rapporter, finna fog för att ”berggubbarna” ofta har betraktat allt utanför losstagning och transport av berg som arbetsstörning. Inställningen är förståelig med hänsyn till att bergarbeten varit ackordsatta.

 

Vattenfall har dock genom åren tagit ett socialt arbetsgivaransvar när det gäller arbetsmiljön under jord, bl a genom att satsa på teknisk utveckling av ventilationsanläggningarna. Detta har skett genom att anläggningssektionen BY centralt har samarbetat dels med byggenas skydds – och produktionsavdelningar, dels med externa leverantörer av materiel. Man kan nog påstå att underjordsmiljön vid Vattenfalls egenregiarbeten genomsnittligt varit bättre än hos motsvarande privata entreprenörer.

 

BLÅSANDE VENTILATION
Huvudprincipen vid ventilation av Vattenfalls bergbyggen har varit s.k. blåsande ventilation (till skillnad från enbart sugande resp. sugande och blåsande ventilation). Den innebär att man genom en ledning blåser in friskluft ända till arbetsstället. Därigenom blir de alstrade luftföroreningarna från sprängningar och dieselmotorer utspädda till ofarliga koncentrationer samt borttransporterade, förutsatt att den tillförda friskluftsmängden är tillräckligt stor. Normen är att underskrida Arbetarskyddsstyrelsens hygieniska gränsvärde för respektive förorening, vilket kontrolleras genom regelbundna mätningar. Dessa har vid Vattenfall i allmänhet utförts av byggets skyddsingenjörer.

 

VENTILATIONSLEDNINGARNAS UPPBYGGNAD
Vid Vattenfalls långa tunneldrivningar har ventilationsledningarna i allmänhet bestått av ett fläktbatteri, placerat ett stycke utanför påslaget och kopplat till en ledning av mjuka vävplasttuber, som skarvats på i längder allt eftersom drivningen fortskridit. Ledningen har i allmänhet hängt i tunneltaket och mynnat ca 50 m från stuffen (tunnelgaveln).

Fig 1 Mäktiga ventilationstuber leder ned friskluften till tunnlarnas arbetsfronter.
Fig 2 Komplett 3-stegs fläktpaket vid tunnelpåslag.

En påslagsfläkt har haft följande uppbyggnad, räknat från sugsidan: Insugningskona med galler, ljuddämpare, två à tre seriekopplade fläktsteg, ljuddämpare samt övergångsstos av plåt till mjuk ventilationstub. Fläktstegen har utgjorts av eldrivna kontraroterande propellerfläktar (axialfläktar), dvs fläkthjulen i angränsande fläktsteg har haft motsatta rotationsriktningar.

För att undvika för högt tryck i ventilationstuben, har påslagsfläkten dimensionerats för en måttlig tryckökning, i kombination med att tryckstegrande fläktar (s.k. insticksfläktar) byggts in i ledningen på lämpliga avstånd efter hand som drivningen fortskridit. Insticksfläktarna har oftast utgjorts av fläktpaket med två seriekopplade kontraroterande fläktsteg. Genom att på detta sätt fördela tryckstegringen utefter tuben skonar man denna samt minskar luftläckaget. Det senare medför energibesparing.

Fig 3 Tvåstegs insticksfläkt i friskluftstuben under tunneltaket.

VENTILATIONSANLÄGGNINGENS DRIFT
En ventilationsledning med påslagsfläkt och flera insticksfläktar är ett oerhört komplicerat system att driva, även om man har måttliga anspråk på kontrollen över tryck och flöde vid olika driftfall. Tillräckligt med luft måste komma till stuffen. Undertryck får inte uppstå någonstans i en mjuktubsledning. Läckaget måste hållas inom rimliga gränser. Fläktmotorer får inte överbelastas och fläktstegen måste startas och stoppas i rätt inbördes ordning. Uppmätning av luftflödet i tuben är dessutom svårt om man vill ha säkra värden.

 

Flödesregleringen sker genom att variera antalet fläktsteg som är i drift. Man kör med maximal kapacitet vid utvädring av spränggaser och även under hela utlastningen i drivningens slutskede, när ett stort antal transportfordon satts in. Under borrning och laddning däremot regleras luftflödet ned genom att man stänger av vissa fläktsteg utefter ledningen, eftersom för mycket luft under dessa moment ofta ger en sämre arbetsmiljö för personalen genom kyla och drag. Under själva sprängningen måste samtliga installerade fläktsteg vara avstängda för att undvika skador på ventilationsanläggningen.

 

Vattenfalls arbetsledare, bergarbetare, elektriker och skyddsingenjörer utvecklade en aktningsvärd fingertoppskänsla för byggventilationssystemets hantering, trots att bakomliggande teorier kanske inte var bekanta. Problem har dock ofta förekommit.

 

BERÄKNINGSMETODER FÖR DIMENSIONERING AV VENTILATIONSANLÄGGNINGEN
De beräkningsmetoder som använts inom Vattenfall grundar sig i allt väsentligt på Arbetarskyddsstyrelsens Berganvisningar (nr 67, utfärdade 1969, reviderade 1974).

 

Här finns formler för att beräkna erforderligt luftflöde med hänsyn till förekommande luftföroreningar, formler för tryckfall i ventilationstuber samt en ansats att luftflödet i tuben avtar exponentiellt på grund av läckage.

 

Omkring 1970 färdigställde Nokke Elenius med hjälp av Vattenfalls dåvarande ADB-avdelning (hålkortsstansning!) en stor uppsättning diagram, baserad på Berganvisningarnas formler. Diagrammen är uppställda så att man för erforderligt luftflöde qe (variation 1,0 – 30,0 m3/s), uppskattad läckningsprocent tf (variation 0,5 – 3,0 % per 100 m ledning) och olika tubdimensioner (variation 0,30 – 2,10 m diameter) kan avläsa erforderligt flöde genom fläkten qf m3/s och friktionstryckfallet pf mmvp (millimeter vattenpelare) som funktion av ledningslängden (variation 0 – 6000 m).

Fig 4 Ett av 78 diagramblad, utgivna i A3-format.

Den ovan beskrivna diagramuppsättningen har rönt stor uppskattning och har även använts av docent Agne Rustan vid undervisningen i Tunnel- och Gruvventilation vid Luleå Tekniska Universitet.

 

PRINCIPER FÖR PALLVENTILATION
När en takort är färdigsprängd och en pall skall tas ut har friskluftsförsörjningen ordnats enligt följande principer vid Vattenfalls stora till- och avloppstunnlar och ibland även i maskinsalar. För borrning av hålraderna har ofta en s.k. palljigg använts.

 

Eftersom man har haft genomslag i takorten mellan två påslag är det fritt fram för tunnelluften att påverkas av termiska krafter (skillnader i statiskt tryck) som gör sig gällande p.g.a. att tunnelluftens temperatur skiljer sig från uteluftens. Förutsättningen är då också att påslagen har olika höjdläge, vilket ofta är fallet. Den termiska kraften har motsatt riktning sommar och vinter. Vindtryck mot en tunnelöppning kan samverka med eller motverka den termiska kraften.

 

För att styra luften att alltid röra sig i önskad riktning bygger man en s.k. tät fläktvägg vid den ände av pallen, från vilken palljiggen och laddningsarbetet skall försörjas. Fläktväggen innehåller en port för maskiner och fordon samt en gångport och skall kunna motstå luftstötvågen från pallsprängningarna. I fläktväggen installeras dessutom ett antal friblåsande enstegsfläktar med backspjäll som blåser ut friskluft över pallen. Den luften tas ner fritt i tunneln från påslaget. En ventilationstub bör dessutom vara framdragen från påslaget genom fläktväggen till pallfronten för att blåsa friskluft över denna. Genom dessa anordningar får den personal som arbetar med borrning och laddning uppe på pallen en god arbetsmiljö, samtidigt som luftföroreningarna från sprängning och utlastning vädras ut mot det påslag, genom vilket pallmassorna körs ut.

Fig 5 Pallventilation - fläktvägg vid Ligga 1980.

VENTILATONSMÄTNINGAR
För att regelbundet kontrollera att arbetsmiljön under jord uppfyller Arbetarskyddsstyrelsens normer måste man mäta de olika luftföroreningarnas koncentrationer. Sådana mätningar utgör egentligen en hel vetenskap för sig, som förbigås här men som väl behärskades av Vattenfalls skyddsingenjörer.

 

För att fastställa om ventilationsanläggningens prestanda överensstämmer med planerade värden mäter man i första hand statiska övertrycket och luftflödet i ventilationstuber. Att mäta det statiska övertrycket är lätt. Det är betydligt svårare att få ett korrekt värde på luftflödet i en tub, bland annat eftersom man måste utföra mätningen i en zon där garanterat störningsfri luftströmning råder, alltså till exempel inte omedelbart efter en böj.

 

När det gäller att kartlägga vilka luftrörelser i stort som förekommer i ett utrymme är rökfacklor ofta ett enkelt och effektivt hjälpmedel.

 

NÅGRA GLIMTAR FRÅN VENTILATIONSUTVECKLINGEN OCH BYGGENA
År 1960 låg byggventilationen under Kungl. Vattenfallsstyrelsens rationaliseringsavdelning R, vars chef var Dr Ing Karl Heinz Fraenkel. Avdelningen gav då ut en handledning ”Ventilation i tunnlar och bergrum”, utarbetad av ingenjör Börje Ekfalck. Att handledningen kom till stånd visar att man centralt inom Vattenfall uppmärksammat byggventilationens vikt.

 

Försök vid vattenbyggnadslaboratoriet i Älvkarleby
I början av 1960-talet lades byggventilationen under anläggningssektionens kontor BYC 3, som tjänstgjorde som rationaliseringsenhet för huvudavdelning Byggnadsteknik, B. Det var också vid denna tid Nokke Elenius fick hand om ventilationsfrågorna.

 

De arbetsmiljöfrågor som var kopplade till tunnelventilationen hade på allvar kommit i fokus. I skrivelser 1965 till Älvkarlebylaboratoriet, författade av anläggningssektionens chef Tage Olrog, åberopade denne besvärliga arbetsförhållanden i Seitevare och Satis och begärde att modellförsök skulle utföras. Försöken skulle avse infångande ”vid källan” av molnet av luftföroreningar som bildas när en salva sprängs, den s.k. spränggasproppen, samt utsugning och borttransport av den genom en ledning. Rapporten över försöken, redovisar ett antal varianter av arrangemang för utsug och friskluftsinblåsning med och utan en flyttbar skärm för att stänga in gasproppen. En plexiglasmodell i skala 1:35 användes, och salvsprängning simulerades med pyroteknisk röksats. Bästa resultat erhölls med två separata ledningar (utsug och inblåsning) samt skärm.

 

Samtidigt pågick under Nokke Elenius´ ledning i Seitevare avloppstunnel försök med ”tvättning” av gasproppen med hjälp av en Delta Automatic dimridåbildare för vatten och tryckluft, levererad av Carl Ström AB. Gasproppen blev ca 300 m kortare och sikten förbättrades avsevärt.

 

Trots positiva resultat vid ovannämnda försök ledde de inte till vidare uppföljning i praktiken. När det gällde utsugningsförsöken i Älvkarleby var det främst kostnader och olägenheter med dubbla ledningssystem som avskräckte. Försöken i Seitevare bemöttes med ointresse från arbetsledningens sida.

 

Omgivningen har ögonen på Vattenfalls arbetsmiljö
Det stora Letsi-bygget hade föranlett insändare i pressen om dålig luft under jord, och i början av 1966 gjorde Nokke Elenius tillsammans med byggets säkerhetsingenjör en utredning, baserad på mätningar, för att få underlag för förslag till ventilationsförbättringar. Chef för bergarbetena var den legendariske Gustav Andersson, ”Svart-Gustav”. När förslaget hade presenterats på arbetsplatskontoret för byggets chefer av Elenius och säkerhetsingenjören, övertog ”Svart-Gustav” ordet och ordförandeklubban, påbjöd tystnad och desavouerade förslagsställarna med följande uttalande: ”Finns det någon i detta auditorium som begriper sig på ventilation av tunnlar och bergrum, så finns han till beskådande vid bordsändan med klubba och allt. Och vad avser förslag till ändringar i en väl invand och inhalerad arbetsmiljö, vill han inte höra talas därom.”—-Detta speglade nog ”Svart-Gustavs” syn på arbetsmiljön.

 

Senare var det presskonferens i Letsi, och ur en artikel i NSD (Norrländska Socialdemokraten) 1966-02-11 kan citeras: ”Letsi-bygget (NSD). Är luften i Letsis kraftverksbygges tunnlar skadlig för arbetarna, är en fråga som vid olika tillfällen dykt upp och oroat under den tid bygget pågått i allmänhet men under vissa väderleksskiften i synnerhet. Speciellt då under sommarens värmeböljor eller vintertid med 30-40 gradig kyla har problemet aktualiserats.”

 

Man hade uppenbarligen problem med de termiska krafterna vid palldrivningarna, men ändå uttalar byggets ledning längre fram i artikeln att man har ”rena alpluften” i tunnlarna och att ”den undersökning som nu utförts i olika punkter har givit mycket bra resultat.”

 

Utvecklingen av ventilationstuber
Sedan 1964, när mjuk ventilationstub av vävplast, d.v.s. med stomme av nylonväv och mjukad PVC-beläggning, började ersätta styva plåttrummor vid Vattenfalls byggventilationsanläggningar, har tubdiametern ökats undan för undan. I Seitevare (1965) var tubdiametern 1200 mm och ökades efterhand till 1400 mm, Suorvatunneln 1400 mm, Satistunneln, Ritsem, Ringhals, Porjus, Harsprånget 1600 mm och tillopps- och avloppstunneln för Juktan (1975) 1800 mm (vid utloppet i Storuman ca 1 km med diametern 2100 mm, rekord för Vattenfall).

 

Ökningen av tubdiametern vid de långa tunneldrivningarna har dels varit betingad av med tiden ökade krav på renare arbetsmiljö samt övergång från eldrivna rundsvängande grävmaskiner med höjdgrävningsaggregat till dieseldrivna hjullastare vid utlastningen, dels av ekonomiska överväganden, i det att grövre diameter ger lägre tryckbehov. I många fall bör tubens diameter väljas till det maximala med hänsynstagande till maximal lastprofil och tunnelarea. Vid flera tillfällen har det varit ekonomi att i tillfartstunnlar öka tunnelarean för att få plats med tillräckligt stora tuber.

 

Vattenfall har i allmänhet använt tublängder om 10 m, som hängts upp på en 10 à 12 mm stållina i tunneltaket. Tubens påsvetsade upphängningskrokar har oftast haft 500 mm inbördes avstånd. Varje tublängd har haft en kopplingsring av stål insvetsad i ena änden. Vid skarvning har tuben trätts över föregående tublängds kopplingsring, varefter ett kopplingssvep av stål dragits åt kring skarven.

 

De stora tubdiametrarna medför nackdelar för tubmontörernas arbetsmiljö; ergonomin är synnerligen ansträngd i det tunga montagearbetet. Tuber med diameter 1400 mm kan till nöds monteras från korgen till en s.k. brytbock, vid större diametrar måste man använda svenljungatruck (saxflak).

En innovation för att underlätta montaget som Nokke Elenius gjorde för de stora tuberna i Juktan (φ 1800 mm) var att införa ett förkopplingssystem med snäppen av hårdplast, så att tubändarna kunde knäppas ihop innan stålsvepet sattes på. Han utarbetade också en fullständig montagehandledning med skisser, som spreds till de berörda på byggena.

 

Denna vardagsrationalisering utförde Nokke i samarbete med Vattenfalls skickliga tubmontörer bland bergarbetarna, av vilka han säskilt brukade omnämna Emil Nordling i Juktan med beundran.

Fig 6 Upphängning av grov ventilationstub med hjälp av arbetsplattform (s.k. brytbock).

För inköp av tub utarbetades en krav- och leveransspecifikation, ”Tekniska bestämmelser för mjuka ventilationstuber”, vars sista utgåva var från 1973. Bestämmelserna var mycket detaljerade och omfattade allt från vävmaterialets drag- och rivhållfasthet till krav på materialets svårantändlighet, kopplingarnas täthet, upphängningsanordningarnas styrka mm.
Utvecklingsarbetet av tub skedde också i samarbete med leverantörerna. Lesjöfors Plast AB (sedermera Hallswets AB) och Viking-Stavanger AS i Norge (Ventiflextuben) bidrog.

 

Reklamationer förekom dock, i Juktan rämnade ett stort antal tuber från Lesjöfors 1976-1978, vävplasten åldrades och tuberna blev ”pappaktiga” genom att mjukgöraren i PVC-beläggningen avdunstade. En annan svår reklamation inträffade 1992, när Vattenfalls anläggningssektion BY hade blivit entreprenadföretaget Kraftbyggarna. Man upptäckte att Hallswets tuber inte var svårantändliga utan underhöll brand. Vävprover sändes till Statens Provningsanstalt i Borås, där antändlighetstest visade mycket dåliga värden. Då det särskilt i Klippens långa TBM-drivning med φ 1500 mm tub i 80 m-längder uppträdda på tubmagasin ansågs viktigt med brandsäkerheten, bytte Kraftbyggarna tubleverantör och anlitade istället AB Chr. Jensen i Lund.

 

Utvecklingen av fläktar
Även på fläktsidan har utvecklingen gått mot allt större enheter. Under 1940-talet användes fläktsteg φ 1000 mm med 15 kW-motor, 50-talet och början av 60-talet φ 1250 mm med 37 kW-motor, slutet av 60-talet φ 1600 mm med 55 kW-motor och början av 70-talet φ 1520 mm med 75 kW-motor. Vid Juktanbygget kom fläktsteg φ 1900 mm med 110 kW-motor till användning vid utloppet i Storuman (rekord för Vattenfall).

 

Vid början av 1960-talet hade Vattenfall byggt färdigt för torrårssäkerhet och det blev en viss nedgång i vattenkraftsutbyggnaden, men i gengäld skärptes kraven på arbetsmiljön för pågående projekt. Detta medförde behov av fläktutveckling. De fläktar som dittills använts var huvudsakligen av fabrikat BAHCO. Vid propåer om utvecklingssamarbete från Vattenfall var dock de två stora svenska firmorna BAHCO och Svenska Fläktfabriken inte intresserade. Detta medförde att Nokke Elenius undersökte marknaden och etablerade kontakt med en liten fläkttillverkare, Ingenjörsfirman Folke Söderberg AB i Kållered. Firmans produkter salufördes av Carl Ström AB (sedermera Carl Ström Gruvteknik AB) i Stockholm, som också kom att delta i utvecklingssamarbetet.

 

Det viktigaste steget i utvecklingen blev att Folke Söderberg AB anammade den engelska firman Woods s.k. Aerofoil-koncept för utformning av fläktbladen, eftersom konceptets bladgeometri var särskilt lämpad för kontraroterande fläktsteg. Vidare minskades toleransen mellan fläktbladens ändar och fläkthöljet (det s.k. spaltmåttet) för ökad tryckförmåga. Andra viktiga saker var standardisering av fläktbladens stigningsvinkel vid olika fläkthjulsdiametrar samt att mycket robusta plåttjocklekar kom till användning i fläkthöljena. På den elektriska sidan infördes förreglingssystem i startskåpen mellan startutrustningarna för de olika fläktmotorerna, så att fläktstegen utefter en ledning kunde startas och slås av i rätt ordning. Man konstruerade också en vippa som kunde sättas uppströms insticksfläktarna. Den låg an mot tuben och kände av om denna var uppblåst. Om lufttillförseln minskade p.g.a. något haveri sjönk tuben ihop och hotade att sugas in i insticksfläkten, varvid vippan bröt strömmen till denna.

 

Reklamationer förekom även när det gällde levererade fläktar, som t. ex. när ett stort fläkthjul φ 1900 mm havererade i Juktan (utan personskador).

 

Tillsammans med Rune Johansson från Carl Ström AB provade Nokke Elenius omkring 1970 att vid Bastusels kraftverksbygge använda en luftridå av fabrikat BAHCO för att stänga av tunnelmynningar mot kallras utefter sulan vintertid. Dessa kallras orsakade stora arbetsmiljöproblem med nedisning av tunnelsulan och dimbildning. Försöken följdes dock inte upp och satte alltså inga konkreta spår i kommande byggen.

 

Betydelsen av väl monterade och väl underhållna tubledningar
Vid Ritsems kraftverksbygge kom Nokke Elenius att göra omfattande mätningar i ventilationsanläggningen 1975. Den främsta anledningen var att byggkraftmatningen var för klen; det gällde att till varje pris spara effekt. På grundval av sina mätningar kunde Nokke argumentera för att tubledningar skulle sträckas och rätas ut, att revor och hål skulle lagas och att linjeföringen i kurvor skulle göras jämn för att få bort tryckstjälande veck i tuben. Analysen visade att man med dessa åtgärder, som skulle genomföras under en semester, skulle kunna undvika att behöva installera ett visst antal insticksfläktar i kvarvarande drivning och dessutom spara motsvarande energi.

 

Rotoventförsöken i Juktan
År 1975 var spränggasproblematiken åter på tapeten inom anläggningssektionen BY, och det blev aktuellt att nysta i de förut omtalade försöken vid Älvkarlebylaboratoriet.

Chefen för BY Lennart Gustafsson beslöt dock att avvakta med uppföljning av älvkarlebyförsöken, eftersom man i Schweiz vid tunneldrivningar nyligen hade satt in ett system för spränggasrening, där en vattenskrubber av det tyska fabrikatet Rotovent ingick. I stället skickades en delegation bestående av chefen för bergarbetena i Juktan Stig Fredriksson, Nokke Elenius och mig till Schweiz för studier av Rotoventsystemet vid Furka- och S:t Gotthardtunnlarna.

 

Studieresan resulterade i ett beslut att anskaffa en Rotovent för test i Juktans 80 m2 avloppstunnel. Jag utsågs till projektledare. I februari 1977 bogserades reningsapparaten på sin vagn, totalvikt ca 20 ton och enligt ortsbefolkningen mest lik en månraket, över Blaikfjället och ner i avloppstunneln för att ställas upp vid arbetsfronten från maskinstationsområdet, ca 120 m från stuffen vid vänstra tunnelsidan. Framflyttning av aggregatet skulle ske varannan eller var tredje vecka.

Fig 7 Studiebesök 1976 i S:t Gotthardtunneln, Schweiz. Från vänster: Henrik Ringertz, Stig Fredriksson och Nokke Elenius.
Fig 8 Rotoventaggregatet - inte olikt en månraket.

Avsikten var att Rotoventen skulle suga in hela spränggasproppen och rena den. Enligt den schweiziske leverantören skulle 99 % av stendammet och 75 % av de nitrösa gaserna försvinna, men ingen reningseffekt kunde uppnås för koloxid.

 

Gasproppen skulle styras till Rotoventens insugningsöppning genom att en spjällanordning, den s.k. mängdströmdelaren, placerades i den 1800 mm grova ventilationstuben några meter bakom Rotoventen. Spjället skulle släppa ut så mycket luft ur tuben, att resterande luftflöde fram till stuffen blev ca 85 % av Rotoventens sugförmåga. Då skulle det bildas en luftström i tunneln framåt utmed Rotoventen, som skulle hålla kvar gasproppen så att denna i sin helhet måste passera genom reningsaggregatet.

Fig 9 Leverantörens Rotoventskiss - en from förhoppning om luftströmmars beteende.

Proven med Rotoventen, som pågick till september 1978, visade att en oacceptabelt stor andel av spränggasmolnet läckte förbi reningsaggregatet. Dessutom visade skyddsingenjörerna Benny Johansson och Birger Edberg genom mätning med ett elektrokemiskt mätinstrument ”Ecolyzer” att avskiljningen av nitrösa gaser var obefintlig. Den automatiska styrningen av mängdströmdelaren fungerade inte p.g.a. stark turbulens.

 

Sikten blev dock tack vare dammavskiljning förbättrad av Rotoventen varvid reningstiden var ca 20-30 minuter, men flyttningarna av reningsaggregatet och mängdströmdelaren var omständliga. Lennart Gustafsson och jag var senare överens om att Rotoventprojektet var det enda av BY:s FUD-projekt (Forskning-Utveckling-Demonstration) som helt misslyckats.

 

Radonbekämpning och el-lastning i Juktan
Mätningar visade 1975 på mycket höga radonhalter vid avloppstunnelns arbetsfront från utloppet i Storuman. För att skydda personalen måste särskilda åtgärder vidtas, bl.a. att pumpa allt läckvatten från berget i slutna ledningar, trots medlut. Vidare fick ventilationen överdimensioneras.

 

Som påslagsfläkt användes två fläktsteg φ 1900 mm med 110 kW-motorer, och tuben hade första delen av drivningen dimensionen 2100 mm. Ventilationen måste ständigt gå på maximal kapacitet. Vintertid måste den inblåsta luften förvärmas för att hindra nedfrysning vid tunnelgaveln. Detta skedde genom att ett elektriskt värmebatteri monterades i tuben ca 1 km in i tunneln. Effekten var 6×90 kW, men endast 4×90 kW kördes. Motivet till att montera ett värmebatteri ett stycke in i tunneln är dels att man slipper förvärma läckaget från tuben mellan påslagsfläkten och batteriet, dels att värmeväxlingen mellan den kalla luften i tuben och tunnelns varmare returluft på denna sträcka blir bättre.

 

I Juktan arbetade man också framgångsrikt med eldrivna lastmaskiner av fabrikatet Bröyt i tilloppstunneln och tillfartstunneln. Detta gav en bättre arbetsmiljö vid given ventilation.

Att bygga intill i drift varande vattenkraftaggregat
Effektutbyggnaderna kom i många fall att innebära, att arbetsmiljön för driftpersonal och byggande personal blandades intimt samman. Detta innebar också att det permanenta ventilationssystemet tillfälligt fick manipuleras för att kunna samverka med byggventilationen.

 

Harsprångsutbyggnaden vid mitten av 1970-talet är ett gott exempel på hur komplicerat det kunde bli med många förgreningar av byggventilationstuberna, avskärmningar, portar, extra evakueringsfläktar, termiska krafter (skorstensverkan genom schakt etc) och tillfälliga förändringar i det befintliga ventilationssystemet. Brandsäkerhetsaspekter kom också in i bilden.

 

Vid ursprunglig utbyggnad på 1950-talet hade tre aggregat byggts, och maskinsalens övre del förberetts för ett fjärde aggregat, vilket nu skulle byggas ut. Det gällde att ventilationsmässigt separera de två i drift varande aggregaten från sprängnings- och byggnadsarbetena.

 

Huvudåtgärden blev att åstadkomma en skärmvägg av brandhärdig vävplast tvärs över maskinsalen och sätta de befintliga aggregaten under övertryck i förhållande till arbetsområdet, så att luftföroreningar inte kunde tränga in. Skärmväggen var nedtill förstärkt mot stensprut från sprängningar och försedd med gångport. Dessutom byggdes extra dammskydd över generatortopparna. Även flera andra avstängningar förekom.

 

Övertrycket i maskinsalen åstadkoms genom att öka tilluften till utrymmena för de i drift varande aggregaten 1-3. Övertrycket medförde att ett visst luftflöde ventilerades ut genom otätheter runt skärmväggens kanter och kom byggplatsen tillgodo.

 

Vid Harsprångsarbetena tog man på ett föredömligt sätt tag i arbetsmiljöfrågorna, bl.a. genom att på bygget sprida en pedagogiskt upplagd skrift om miljön under jord.

 

Vidare utvecklades i Harsprånget med hjälp av Carl-Erik Bäck BYC 3 ett system för avsugning av betongbilarnas avgaser vid de stora betonggjutningarna.

 

Sammantaget visade dock Vattenfalls erfarenheter att det vid den beskrivna typen av verksamhet intill rullande vattenkraftaggregat är mycket svårt att undvika miljöstörningar
på befintlig anläggning från utbyggnadsarbetenas sida.

Spjällproblematiken
År 1985 pågick bergarbetena för SFR (Slutförvar för radioaktivt driftavfall) i Forsmark för fullt. Lagret ligger under havet, inget schakt finns till det fria utan bara två tillfarter, drifttunneln och byggtunneln. Ventilationsmässigt var anläggningen ett mångförgrenat system med en silo (höjd 70 m, diameter 30 m), många stora bergsalar och många förbindelsetunnlar.

 

Ventilationsanläggningen projekterades för 4 stora tilluftsledningar. Ca 10 olika drivningsfronter bearbetades samtidigt, och mätningar av skyddsingenjör Anders Wikgren visade att stipulerade 25 m3/s friskluft sällan kom ut ur tubmynningarna vid drivningsfronterna. Därför fick man under semestern 1985 ”i panik” hänga upp en femte tubledning att förgrena nere i berget. Den totalt installerade fläkteffekten (påslagsfläktar, insticksfläktar och friblåsande fläktar i fläktväggar till bergsalar) var nu uppe i 2,4 MW.

 

Trots denna massiva ventilationsinsats blev betyget på ventilationsanläggningen från en bergarbetare, som tidigare arbetat i Oskarshamn, vid CLAB (Centrallager för använt kärnbränsle): ”I Oskarshamn var luften ännu sämre!”.

 

En viss del av del av svårigheterna kan tillskrivas det faktum att tuberna hade ovanligt många förgreningar, där man försökte styra luften att gå i någorlunda bestämda proportioner i de två utgående grenarna i ett byxrör (Y-rör) eller grenrör. Förr hade Vattenfall till detta ändamål använt s.k. ”grenrör med spjäll”, stora och klumpiga anordningar av plåt med ett trottelspjäll (vridbar skiva, tvärställd i stängt läge) i varje utgående gren.

 

 

Nu fanns konfektionerade detaljer av mjuk vävplast såsom böjar, byxrör och grenrör, och Lesjöfors Plast AB levererade många sådana detaljer till SFR-bygget. I stället för trottelspjäll användes då s.k. åtstramningsspjäll i de utgående grenarna. Dessa bestod av repsnaror som kunde dras åt eller lossas. Nackdelen var bara att man inte hade en aning om proportionerna i luftfördelningen. I mellanlägen uppkom stark turbulens med tubfladder på nedströmssidan. Fladdret gav starkt och obehagligt buller och kunde ge utmattning i tuben. Det gick dessutom inte att stänga av en gren helt, hur hårt man än drog åt.

Spjällreglering är alltid föknippad med tryckförluster (energiförluster). Automatisk styrning av flödena genom att installera mätanordningar är svårt att åstadkomma p.g.a. stark turbulens (jfr mängdströmdelarens dåliga funktion vid Rotoventförsöken), och är dessutom mycket dyrbart.

 

Efter SFR-sprängningarnas slut planerades att testa en sofistikerad luftfördelningskonstruktion, kallad Flexistor Luftventil. Den utvecklades på 1970-talet för gruvindustrin av SKEGA i samarbete med Flygtekniska Försöksanstalten. Den skulle testas i mellansänket vid Klippens kraftverksbygge, FUD-medel anslogs av Vattenfall och en stor och otymplig prototyp med en ingående och två utgående anslutningar, allt φ 1600 mm, byggdes. Sedan blev det TBM-borrning i Klippen utan mellansänke, och projektet föll. Spjällproblematiken har veterligen hittills inte lösts inom den svenska anläggningsindustrin.

Miljöproblem vid Henriksdal
År 1992 påbörjade Kraftbyggarna utvidgningen av Henriksdals avloppsreningsverk i Stockholm. Arbetet hade upphandlats i hård konkurrens. Kraftbyggarna hade kvar en stor del av Vattenfalls personal, som inte hade hunnit få så stor vana vid de ekonomiska kraven och det ofta högt uppdrivna tempot i entreprenadsituationer. Samtidigt hade kanske personal som anställts från entreprenadbranschen inte samma relativt höga nivå på arbetsmiljötänkandet som Vattenfallarna.
”Entreprenadhetsen” gjorde att all upphängning av ventilationstub fick ske på nätter och helger, och tuben släpade ibland 100 m efter stuffen. Bygghälsans mätningar visade dåliga värden på halterna av koloxid och nitrösa gaser vid utlastning.

 

En god sak var dock att platschefen Arne Sandström i samband med de stora betonggjutningarna lät installera ett utsugningssystem, där diesldrivna betongbilar och betongpumpar kunde ”plugga in” sina avgasslangar.

 

Ett problem fick man i Henriksdal med de omkringboende. Det gällde klagomål över fläktbuller från påslaget. Installationen bestod av en ledning med två fläktsteg φ 1400 mm à 75 kW och två ledningar med vardera tre fläktsteg φ 1200 mm à 37 kW. Samtliga fläktbatterier hade en ljuddämpare på såväl insugnings- som utblåsningssidan. Fläktarna och ljuddämparna var levererade av Carl Ström Gruvteknik AB. Materielen hade en gång i tiden utvecklats av Ingenjörsfirman Folke Söderberg AB i Kållered.

 

Bullermätningar i Juktan 1974 hade visat, att man med ljuddämpare kunde uppnå en bullerdämpning av storleksordningen 15 decibel i förhållande till fläktar helt utan ljuddämpare vid jämförbara arrangemang, varför bullret från Henriksdals fläktar kunde förväntas uppgå till storleksordningen 80 decibel (ljudstyrkan relaterad till ett avstånd från fläktar på ca 10 m).

 

Stockholms miljöskyddsförvaltning hade krav på max 45 decibel intill fönster, vilket inte klarades för viss bebyggelse i närheten. Därför fick Kraftbyggarna uppföra ett fläkthus runt fläktbatterierna vid påslaget. Fläkthuset fick en isolering av 70 mm mineralullsskivor i väggar och tak.

Bilden visar fläktbatterierna innan den bullerdämpande inbyggnaden hade utförts, och framhäver två kardinalfel när det gäller placering av påslagsfläktar. För det första ligger insugningsöppningarna mindre än 30 m från tunnelmynningen, varför rundgång av skämd luft kan ske vid vissa väderleksförhållanden. För det andra har böjar installerats omedelbart efter fläktarna, vilket stjäl energi genom extra erforderligt tryck. Den visade layouten gick dock inte att undvika, eftersom det disponibla byggplatsområdet var begränsat.

Fig 10 Påslagsfläktar vid utvidgning av Henriksdals avloppsreningsverk 1992, före bullerdämpande inbyggnad.

Bladvinkelreglerade fläktar vid Hallandsåsen
Vid drivningen av de två parallella järnvägstunnlarna genom Hallandsåsen satte Kraftbyggarna in en TBM-maskin. Ventilationen skulle ske utan insticksfläktar på en drivningssträcka av 8500 m per enkel tunnel. Starkt fokus hade satts på energibesparing, varför man denna gång valde ett fläktbatteri sammansatt av två och i slutskedet av borrningen tre steg av ABB-Fläkts AXICO-enheter, kombinerat med en ventilationstub φ 1600 mm. AXICO-fläktar hade installerats i den permanenta ventilationsanläggningen för SFR i Forsmark och visat sig vara mycket bra.

 

I dessa fläktar kan bladvinkeln regleras under drift, så att en kontinuerlig anpassning kan ske av tryck och luftflöde till aktuellt behov, vilket ger en mycket energisnål drift. Styrningen av fläktarna skulle ske med en givare för statiskt övertryck i tuben strax före inloppet i TBM-maskinens bakrigg. Trycket skulle där hållas vid ett givet erforderligt värde. Signalerna från givaren skulle överföras med kabel till fläktarna ute vid påslaget.

 

Två AXICO-fläktsteg köptes in, med option på ett tredje. Den med spänning emotsedda kalibreringen och inkörningen av ventilationsanläggningen kom dock aldrig till stånd, eftersom ju TBM-borrningen allom bekant slutade i ett skandalartat fiasko.

AVSLUTNING OCH FRAMÅTBLICK
Det har varit mycket tal om provisoriska ventilationsanläggningar som växer fram under byggnadstiden. Man får dock inte glömma de duktiga Vattenfallare som har projekterat de permanenta ventilationssystemen på Vattenfalls anläggningar och dessutom arbetat med brandsäkerhetsfrågorna (indelning i brandceller, rökgasevakuering etc). I samband med t.ex. effektutbyggnaden i Messaure vid början av 1980-talet hade det inte gått att få grepp om hur kraftverkets permanenta ventilationssystem och byggventilationen skulle samverka utan hjälp av Rolf Embrink. På liknande sätt var Lars Sigurdson till stor hjälp vid diskussioner om hur arbetsmiljön i den befintliga delen av avloppsreningsverket i Henriksdal skulle skyddas mot Kraftbyggarnas aktiviteter.

 

För att sammanfatta och blicka framåt: Vattenfalls utvecklingsarbete inom byggventilation har följt en krokig väg och medfört en hel del misstag, men sammantaget varit till stor nytta för anläggningsbranschen. Utvecklingen fortsätter inom denna bransch, och det inger hopp om ytterligare förbättrad arbetsmiljö.

 

Bildkällor
Fig. 1 Carl Ström Gruvteknik AB
Fig. 2 Carl Ström Gruvteknik AB
Fig. 3 Carl Ström Gruvteknik AB
Fig. 4 Vattenfalls arkiv
Fig. 5 Vattenfalls arkiv
Fig. 6 Vattenfalls arkiv
Fig. 7 Privat (Stig Fredriksson)
Fig. 8 Privat (Henrik Ringertz)
Fig. 9 Privat (Henrik Ringertz)
Fig. 10 Privat (Henrik Ringertz)

60 Års utveckling av sprängteknik

Från oljestål till datarigg [1945-2004]