Den 17. august 1624. Befolkningen i Oslo står uten tak over hodet etter tidenes katastrofe.

Borgermester Søffren Mogenssen skriver til kongen i København at «Gud den allmektige i sin rettmessige vrede over synden» har hjemsøkt byen med ild og brann. Flammene har rasert alt, med unntak av noen få bygninger.

Oslofolk protesterer heftig da Kristian IV svarer med å flytte byen lenger vestover, og lage en moderne og kvadratisk renessanseby, kalt Kristiania. I denne kvadraturen blir det kun lov å bygge i mur, for å hindre en ny storbrann.

Snart 400 år etter har innbyggerne i Norges hovedstad for lengst bestemt seg for å flytte tyngdepunktet i byen tilbake til stedet der det hele begynte – til Gamle Oslo.

I Bispevika og Bjørvika legger de noen av landets mest prestisjetunge bygninger til noen av landets mest ustabile tomter, et storstilt byutviklingsprosjekt som etter hvert skal få landets ledende ekspertise på grunnforhold til å spørre seg om «byen er på vei til havs».

Eller som nestoren Kjell Karlsrud ved Norges geotekniske institutt (NGI) skriver i den engelske versjonen av manuset sitt på Geoteknikkdagen i november i fjor, «will the city disappear in the sea»?

Les også: Operahuset gulner

Svanesang ved operaen

To hvite svaner sitter på det gulnende opera­taket der det fører ut i sjøen. Turister myldrer hit og dit.

Ingen ser ut til å la seg forstyrre av den hektiske byggeaktiviteten langs den kommende paradegaten mellom Operaen og Sentralstasjonen – veien som er oppkalt etter den litteraturinteresserte Dronning Eufemia, regentfrue i Norge på 1300-tallet.

I kaoset av anleggsarbeid legger nasjonalstolthetens beundrere trolig heller ikke merke til det en av landets mest erfarne geotekniske eksperter mener er tydelige tegn på at utbyggingen i Bjørvika har satt bakken i bevegelse på en måte man ennå ikke vet de fulle konsekvensene av.

En 10 til 20 centimeter bred glippe med mørke­grå råmur har åpnet seg mellom bakken og de hvite, vevmønstrede veggplatene som tekstilkunstnerne Astrid Løvaas og Kirsten Wagle designet for Operaen. Ganghellene foran sidedøren ser ut som de er blitt påkjørt av et større kjøretøy. De skråner ned fra utgangspartiet.

I andre områder rundt i Bjørvika ser Teknisk Ukeblad hvordan brostein har flyttet på seg og trapper har fått et ekstra trinn. Asfalt har sprukket opp og blitt hullete. Flere steder bølger fortauene tilsynelatende opp og ned.

På en befaring tar Teknisk Ukeblad en rekke bilder av det som kan se ut til å være setningsskader i området rundt Barcode, Operaen og Oslo Sentralstasjon.

– De bygger ut landets dyreste tomter på landets dårligste byggegrunn, kommenterer senior-ingeniør og dr.philos. Kjell Karlsrud ved NGI når Teknisk Ukeblad viser ham bildene.

Les også: Fornebubanen kan bety farvel til motorvei gjennom Oslo

På skrå: Foran Operaen mot Barcode-siden skråner hellene ned fra sideutgangen. Per-Ivar Nikolaisen

Gammel havbunn

Man må tilbake til 1700-tallet for å finne årsaken til at Bjørvika har det den ledende eksperten omtaler som landets dårligste grunnforhold.

Den gangen lå fjorden der Oslo Sentralstasjon og Operaen ligger i dag.

Hele området inn til Schweigaardsgate lå under vann.

Utbygging av sagbruk og annen industri langs Akerselva gjorde at det raskt ble grunnere innerst i Bjørvika utover på 1700-tallet. Sagflisa ble til en odde som etter hvert dannet grunnlaget for Bjørvikautstikkeren og Paulsenkaia, og den har i dag en tykkelse på opp mot seks meter.

Industrialiseringen og bygging av jernbane og stasjon på Østbanen satte videre fart på utviklingen. Utfyllingen av det meste av arealene som ligger øst for Akerselva, skjedde i perioden 1830 til 1860, ifølge NGI.

Etter dette har Bjørvikautstikkeren blitt utviklet videre med etablering av Nylands mekaniske verksted. Siste fase av utfylling og etableringen av Sørengautstikkeren i øst kom på slutten av 1960-tallet.

Tidlig på 70-tallet kom den siste utfyllingen av arealet i bukta der Palékaia lå rett syd for Østbanen.

Les også: Så mye har Oslo forandret seg på bare seks år

Prestisjebygg på sagflis

Helt siden den store oppfyllingen på 1800-tallet har området sunket raskt, fra 3 til 13 millimeter i året de siste 50 årene.

– Hadde det ikke vært for pågående landhevning etter siste istid, som for tiden utgjør fem millimeter i året, hadde disse naturlige setningene gjort at områdene ville ligget omtrent 75 centimeter lavere enn i dag, sier Karlsrud ved Norges geotekniske institutt.

Opp gjennom historien har man sett hvordan bygg og veier i området har blitt preget av at grunnen synker.

Blant ekspertene er «dumpa» i den daværende motorveien nedenfor det gamle Bispelokket et kjent eksempel. Helt siden veien kom på 60-tallet, har Statens vegvesen måttet reasfaltere gang på gang.

Da man skulle rive det gamle administrasjonsbygget for danskebåten, så man dessuten hvordan undergulvet i bygget hadde sunket rundt to meter i forhold til opprinnelig nivå.

Bygget var direkte fundamentert på fyllingen som ble lagt ut der tidlig på 1970-tallet.

Les også: Slik laget de 260 ekstra kvadratmeter inne i bygget

Hullete: Fortauet på den gamle brua der Bispegata fra Gamlebyen krysser over sporområdene til Bjørvika er preget av setninger som har pågått lenge. Hvor mye som skyldes de eventuelle økte forskyvingene som følge av Bjørvikautbyggingen, er ukjent.

Bakke i bevegelse

Geotekniske undersøkelser viser nå at den omfattende byggeaktiviteten i Bjørvika sannsynligvis har speedet opp setningene.

Grunnen synker i mye høyere tempo enn ekspertene noen gang kunne forestille seg. Ikke bare synker den, men den forskyver seg også horisontalt.

Det var sommeren 2008 at man begynte å ane at utbyggingen kunne ha dramatiske konsekvenser for grunnforholdene i området. Ved utgravingen til Barcode-tomtene 11 og 12 ble det registrert deformasjoner i stålprofilene rundt byggegropa. Det var også sprekker i asfalten.

Systematiske målinger i sporområdene og på plattformene nærmest byggegropa viste vesentlig større setninger enn erfaringen skulle tilsi, konkluderte NGI i en rapport til Jernbaneverket. Det ble også målt setninger i kantsteinen langs nordsiden av Dronning Eufemias gate og deformasjon av fundamenter på den nye Nordenga bru.

En måler rundt 15 meter fra byggegropa viste at grunnen hadde sunket med 34 centimeter fra 2008 til utgangen av 2012. Bakken hadde trukket seg 15 centimeter nærmere Barcode.

Det viste seg at poretrykket i leira rundt byggegropa var kraftig redusert, slik at strukturen kunne «synke sammen».

Les også: – De som taper konkurransen opplever at deres løsninger blir «stjålet»

Flyfoto av Bjørvika, tatt i juli 2013. Norge i bilder, Kartverket, GEOVEKST og kommunene

«Et viktig sted»

I en promoteringsvideo beskriver Oslo S Utvikling hvordan du skal føle at du er på «et viktig sted» når du er i Operakvartalet.

12 bygg på rekke og rad. Boliger til 3000 mennesker og kontorer til 10.000. Her er hovedstadens nye «Central Business District» – med blant andre PWC, Deloitte, DNB og KLP. Her er Norges nye «Kraftsentrum for kultur» – med Operaen og nykomlingene Deichmanske bibliotek, Munch­museet og Stenersenmuseet.

«Du skal føle at du kanskje er et sted midt i verden. Du skal kunne sitte på fortausrestaurantene, du skal kunne gå på kafeene, du skal kunne sanse lukter og lyder. En helt unik atmosfære,» sier avtroppende administrerende direktør Paul Lødøen i Oslo S Utvikling i promoteringsfilmen.

Den unike atmosfæren kan imidlertid bli forstyrret av en «evig» syklus av reasfaltering og retting på brostein som følge av at grunnen er i bevegelse.

Det ser ut som utbyggingen av Barcode i «vesentlig grad» har medvirket til de økte setningene etter 2008, ifølge rapporten fra NGI. Rapporten peker på fundamentering av bygningene som synderen.

«Den vesentligste årsak ligger antagelig i drenerende effekt av installerte stag, borede peler og stålkjernepeler, og derved endringer av pore­trykk ved overgangen til berg. Forstyrrelsen av leira som følge av stagboring synes også å ha bidratt til en del setninger som er oppstått nærmest denne byggegropen.»

Setningshastigheten avtar med avstand fra Barcode 11 til 13. Men selv målere som ligger 100 til 200 meter unna viser unormale utslag.

– Disse byggegropene har over tid utløst setninger på omkringliggende terreng opp mot 50 cm nærmest byggegropene, og man ser også setninger opptil flere hundre meter unna, forteller Kjell Karlsrud i NGI.

Les også: – De som taper konkurransen opplever at deres løsninger blir «stjålet»

Begrense skade

Norges geotekniske institutt (NGI) har etter hvert som de har sett det de antar er effektene av utbyggingen av Barcode blitt skeptisk til boring av stag og peler for å fundamentere bygningene til berg.

Geoteknisk fagekspertise har lenge visst at boring for stag og peler fra et nivå som ligger under grunnvannsspeilet virker drenerende. Vann kan strømme opp langs borehullet.

Vanntrykket, eller det såkalte poretrykket i leiren, begynner da å synke. Dette fører til at leira minsker i volum, slik at grunnen synker.

Det nye og overraskende er at det også ser ut til at selve boringen forstyrrer leira rundt borehullet, noe som også kan føre til ytterligere volumendringer og setninger. Fra tidligere har man erfaringer med at boring gjennom kvikkleire kan gi store innsynkinger rundt borede stålkjernepeler, men at det samme kan skje når det bores i mindre sensitiv leire som den i Bjørvika, har man ikke vært like oppmerksom på.

Karlsrud ved NGI tror slik forstyrrelse av leira under boring, og de medfølgende setningene, har sammenheng med boreteknikken som anvendes. Ikke minst boring med luftspyling, som ofte anvendes under innboring i berg, ser ut til å være spesielt ugunstig.

Les også: Her er de detaljerte planene for det nye Munch-museet

Geotekniske eksperter skal ha målt at grunnen synker raskt og forskyver seg også horisontalt. Per-Ivar Nikolaisen

I løse luften

Når bygningene og enkelte av veiene som for eksempel Dronning Eufemias gate fundamenteres med peler til berg for å unngå at konstruksjonene synker, samtidig som grunnen rundt fortsetter å synke i økt hastighet, får det store konsekvenser.

– I et lengre tidsperspektiv vil man få problemer. Etter hvert kan mange inngangspartier og trapper bli «hengende i løse luften», sier Karlsrud.

Setningshastighetene er nå noe mindre enn i den første tiden mens arbeidene med Barcode-byggene pågikk. Men grunnen synker fortsatt mye raskere enn tidligere og mer enn antatt.

– Bransjen kan ikke være bekjent av at det skal inntreffe store setninger og skader ved ethvert prosjekt som gjennomføres. Det er ikke mulig å lage byggegroper i Oslo-leira uten setninger, men vi bør kunne begrense det til fem til ti centimeter. Det må uansett være et overordnet mål at setningene ikke skal komme opp i flere desimeter, sier Karlsrud i NGI som etter Bjørvika-funnene tok initiativ til prosjektet «Begrens Skade» som skal forebygge videre skader.

Problemet nå er at flere av byggene i området ikke er fundamentert på peler til berg slik de nye konstruksjonene er.

Når setningshastigheten øker, vil det kunne få store konsekvenser for disse byggene. Dette kan for eksempel gjelde Østbanehallen og den gamle godsterminalen som nå huser Tollvesenet. At terrenget synker, har også betydning for sporområder, veier, tekniske anlegg i grunnen og overgang mellom terreng og inngangspartier til bygg pelet til berg, påpekes det fra Karlsrud.

Man trenger ikke være ingeniør for å forstå at dette kan føre til brudd på ledninger og rør som går ut fra bygningen.

Les også: Se arkitektenes forslag til fremtidens Vippetangen

Usikker konsekvens

Stadig flere bygg er blitt bygget med peler, gjerne fordi det er en enkel og sikker løsning for bygget i seg selv, men som altså kan forsterke problemene for omkringliggende områder. Karlsrud mener at byggherrene må se etter fornuftige løsninger som kan begrense slike setninger.

– Dette medfører helt klart økte kostnader. Men det betaler for seg hvis man tenker på hva man risikerer å betale i skadeserstatning og fremtidig utbedring, poengterer han.

Særlig den horisontale forskyvingen kan få spesielle konsekvenser for eksisterende pelefundamenter. Utbyggerne kjenner til de normale vertikale setningene i Bjørvika og har tatt høyde for dette.

Men de horisontale forskyvingene er det ikke nødvendigvis tatt høyde for. Det store spørsmålet er hvordan bruer, jernbaneskinner og annen infrastruktur i Bjørvika reagerer på dette.

– Man må kontrollere at konstruksjonene tåler dette, sier Karlsrud.

Han stiller spørsmål ved om hele utbyggingen i områdene rundt Oslo S og Bjørvika er tilstrekkelig vurdert.

Les også: Snart rives en av Norges eldste stålbruer

Terrengløype: Denne sykkelparkeringen ved Barcode har store nivåforskjeller. Per-Ivar Nikolaisen

Varsler reaksjoner

Statens vegvesen og Jernbaneverket følger nå situasjonen tett etter at de mottok de første rapportene om setningsskader.

Vegvesenet har målere ved Nordenga bru, Dronning Eufemias gate og Kong Håkon 5.s gate. Sammen med Jernbaneverket er det tatt initiativ til et utvidet måleprogram.

Vegvesenet opplyser at eventuelle setningsskader av Barcode-utbyggingen vil få konsekvenser.

– Vi har varslet Oslo S Utvikling om at vi har setningsskader rundt Nordenga bru, og at vi ønsker å få erstatning for disse skadene, sier Grete Tvedt, prosjektleder for Bjørvika i Statens vegvesen.

Foreløpig skal ikke Vegvesenet ha antydet noe beløp. Oslo S Utvikling vil avvente videre undersøkelser før de konkuderer. Vegvesenet på sin side mener at det finnes anerkjente tiltak som kunne forebygget de omtalte setningene.

– Utbyggerne i området må ta hensyn til naboene. Det skal være mulig å få til dette uten at setningene blir for store, mener Tvedt.

Per i dag har setningene ikke fått konsekvenser for Nordenga bru.

– Monitoreringen vi gjør av setningene i området framover skal kartlegge hvorvidt vi kan få nye utfordringer, og hva de i så fall innebærer, sier seksjonsleder for bru i Statens vegvesen Region øst, Nina Utne.

Hun viser til at brua er pelet til fjell, så setningene i massene er uproblematiske for brua. Men det oppstår problemer i overgangen mellom den videre veien og selve brua.

I Jernbaneverket antar man at setninger og horisontale forskyvninger vil avta til normalt nivå når byggegropene i området lukkes og arbeidene avsluttes.

– Vi er ikke bekymret for byggingen av Follobanen, slik situasjonen er nå. Årsaken er blant annet at Follobanens trasé ligger lenger unna området der det er påvist denne typen setninger og forskyvninger, sier prosjektleder Anne Marie Dyrøy for Follobanen i Jernbaneverket.

Les også: Bygger verdens høyeste skyskraper med 80.000 tonn stål

Dronning Eufemias gate ligger på en betongplate pælet til fjell. Men mange av områdene kan bli rammet av det eksperter antar er økte setninger som følge av Barcode-utbyggingen.

Den lille, store forskjellene

Skal vi imidlertid tolke daglig leder og geotekniker Torbjørn Johansen i Geovita, kan vi bare ha sett starten på problemet.

– En ting er at Barcode snart er ferdig. Men hva skjer med alle de andre byggene som kommer i området? Utbyggingen har bare så vidt begynt, sier Johansen i Geovita. Selskapet har vært rådgiver i Bjørvika for Statens vegvesen, som underkonsulent for Aas Jakobsen.

Geovita samarbeidet med Karlsrud og Norges geotekniske institutt om rapporten for Jernbaneverket som viste at setningshastighetene var langt større enn normalt i området ved Oslo S.

Mye tyder på at de tidligste byggeprosjektene som Hotell Opera og Oslo Atrium ikke har hatt noen stor effekt på setningene. Johansen peker på en vesentlig, men lite iøynefallende forskjell.

Barcode har nemlig en sammenhengende kjeller som består av to eller tre etasjer under bakken – ment for varelevering, parkering, og lager.

– Barcode har en relativt dyp kjeller, der fundamenteringen har foregått fra. Hotel Opera og Oslo Atrium og disse andre har ikke kjeller eller bare en grunn kjeller. Dette kan påvirke poretrykk og drenering, sier Johansen.

– På hvilken måte?

– Hvis du står i en dyp kjeller og borer, får du en ubalanse i vanntrykk fordi du er på et lavere nivå enn grunnvannsstanden. Dette kan redusere poretrykket i jorda ned mot fjellet, hvis du ikke lykkes med å holde det tett.

– Bør man avklare hvordan man kan forebygge setninger før man går videre?

– Man må iallfall ta lærdom av dette, og se hva som kan gjøres bedre. Men om de nye planene tar innover seg det man har lært så langt, har jeg ingen formening om.

– Som en oppsummering til slutt. Hvor smart var det egentlig å legge så mange nasjonale prestisjeprosjekter til et område med så dårlige grunnforhold?

– Det kan du jammen lure på. Dette var jo en tøff diskusjon rundt byggingen av Operaen. Lambda (Munchmuseet) kommer heller ikke på den «beste» tomta i byen. Men dette er jo politikk.

Tollboden er et av de eldre byggene som kan bli berørt avde påståtte setningsproblemene i Bjørvika. Per-Ivar Nikolaisen

Uenig om årsakene

– Vi har sett rapporten til Norges geotekniske institutt (NGI), og våre geotekniske konsulenter er ikke fullt ut enige med NGI om årsaksforholdene, sier prosjektkoordinator Arnt Fremstad i Oslo S Utvikling, som bygger ut Barcode.

Han understreker at det ikke er tvil om at byggeaktivitet vil gi en del setninger i området.

– Men fra vår side er ikke dette veldig dramatisk, sier Fremstad.

Oslo S Utvikling tviler dessuten på effekten av den påståtte poretrykksreduksjonen ved fjell. Det vises til at dette skjer i et tynt sjikt, og at det er tette masser over. Han spør seg om en kjeller på tre meter ekstra dybde kan ha den store betydningen for den omtalte effekten av metoden for fundamentering til berg. Fremstad viser til at aktørene i området nå utveksler informasjon og målinger, og at det er full åpenhet mellom alle parter.

– Slik jeg forstår det, er dere uenig i kravet fra Vegvesenet?

– Vi har sagt at vi får avvente inntil vi ser hva vi finner av årsakssammenhenger. Vi er ikke uenige i at det skjer lokale setninger rundt en byggegrop som dette, og at det noen ganger påfører skade. Men de har målinger som ikke helt samsvarer med det vi har gjort.

– Bør dette avklares før man går videre med nye utbygginger?

– Disse skadene er ikke av en type som påvirker videre utbygging. Det er altfor dramatisk, sier han.

Fremstad viser også til at det sør for Dronning Eufemias gate vil være boligbygg med grunnere kjellere. Han avviser at situasjonen er særlig alvorlig.

Les også:

Disse fjordkryssingene kan endevende biltrafikken på Østlandet

Nordmenn prosjekterer spektakulær hengebru i Chile

Gigantisk boremaskin skal drive 7,8 kilometer lang tunnel