HØYHASTIGHETS JERNBANE I NORSK TERRENG Noen karakteristiske trekk ved grunnforhold og topografi og tilpassede løsninger og kostnader Siv. ing. Anders Beitnes, SINTEF Tekn. Dr. Roger Olsson, NGI 1
Det ligger følelser bak Det kan ligge store samfunnsmessige og miljømessige fordeler i et høyhastighetskonsept, og som teknokrat ser man fordeler for industrien og for faget. Det er dermed lett for mange fra mange ståsteder også for teknokratene, å la seg rive med i en samstemt opinion uten å gå særlig nøye inn på verken store utfordringer eller realismen i kostnader og løsninger. Oppgaven her har derfor vært å se nøkternt på de reelle utfordringene og å gi innspill på kostnader som har rot i rasjonelle betraktninger. 2
Krav til infrastrukturen Horisontalkurvatur > 2500 m, Stigningsgrad persontog: inntil 30 Enkeltspor med 12 15 km lange krysningsspor Meget stabilt underlag, sterke og stive fundamenter Høy sikkerhet mot fremmedlegemer i sporet Omfattende sikringsarbeid i tunneler og skjæringer Inngjerdete korridorer med planfrie kryssinger Atkomst for drift og vedlikehold overalt langs sporet Doble løp i eller servicetunneler langs lange tunneler 3
Tunnelløsninger Hovedløsning er enkelspors tunnel Tverrtunnel for evakuering ved lengder over 1 km, evt. parallell servicetunnel Dobbelt tunnel for spesielt lange tunneler 4
Konsekvenser i ulike typer norsk terreng Flatt lavland på Østlandet Dalsider på Østlandet og i Trøndelag Høyfjellet Sørlandet Vestlandet Fjordkryssinger undersjøiske tunneler lange bruer 5
Flatt lavland på Østlandet Gammel sjøbunn i ulike terassehøyder Raviner må krysses med bruer Bløt grunn må stives opp med for eksempel kalksementpeler Fruktbart/utbygd areal begrenser trasémulighetene Tunneler i krevende bergforhold (lav overdekning, sårbare grunnvannssystemer, omfattende forvitring) 6
Østerdalen Gunstig topografi gir lite tunnel i dalføret Gunstige grunnforhold i området der isen lå sist Silt/kvabb i sedimentet fra bresjøen skaper problemer med tele og erosjon Klarer stigningen til Kvikne uten lang tunnel 7
Dalsider på Østlandet og i Trøndelag Skjæring/fylling får store utslag Fører lett til enda mer tunnel Alternativ: viadukter 8
Høyfjellet Gunstig topografi på høyslettene Beskyttelse mot snødrev: overbygg eller løftet bane Verneområder Reinsdyr Hytter og turisme basert på uberørt natur 9
Sørlandet Veldig sterkt kupert i skala 50 200 m Mye tunneler og bruer Til dels mye dårlig fjell Sårbare kystmiljøer 10
Vestlandet Veldig mye tunnel og lange tunneler under til dels høye fjell Bra tunnelberg, dog sprakefjell Rasfare under dalsider Der det er flatt nok til bane i dagen, bor det folk Fyllinger i sjøen ikke uten problem 11
12
Fjordkryssinger Hengebruer > 1 km: kun 3 i verden med jernbane Stivt fagverk og dermed stor vekt Antar to etasjer med 2-felts veg på oversiden Hardangerfjorden ved Jondal: 1500-1800 m Rørbru: ingen bygd enda, men mest realistisk i Hardanger Flytebru neppe realistisk pga krav til stivhet 13
14
Undersjøiske tunneler Tunnel i berg under Boknafjord: Mer enn 50 km pga. maks 25 30 stigning Dybde omkring 350 m Dobbeltspor nødvendig Kun 2 stk så lange tunneler bygd i verden til nå (megaprosjektene Seikan og Kanaltunnelen) 15
Kostnader Bane i åpent terreng Gunstig terreng: Bløt grunn: Høye skjæringer og fyllinger 15-25 MNOK/km 40 60 MNOK/km 45 70 MNOK/km Lange tunneler: Totalt for anleggsentreprise 100-150 MNOK/km Jernbaneteknikk kommer i tillegg 16
Tunnel for enkeltspor Forinjeksjon mot grunnvannslekkasje Bolter og sprøytebetong inngår i basis kostnad Tillegg for tung sikring 8,5 9 m Vann og frostsikring Kabelkanal Fast spor på drenert fundament 17
Kostnader for TBM tunneler Mest passende for tunnellengder: 5 15 km, ideelt: 10 15 km og minst to tunneler pr angrepssted. Initial kostnad per sted (maskin + rigg): 150-250 MNOK Sprøytebetong med intern drenasje som tunnelhud Produksjonkostnad i basisforhold: 15-30 MNOK/km Sikring og forsinkelse i dårlig berg.: 20 80 MNOK/km Lekkasjekontroll (forinjeksjon) med sein inndrift, evt bruk av segment lining: 30 100 MNOK/km Total anleggsentreprise med servicetunnel: 80 200 MNOK/km Verste tilfelle: Hallandsås: opp mot 400 MNOK/km, løp 18
Kostnad for sprengt tunnel Passer best for drivelenger: 0 5 km Initial kostnad/anleggssted: 15-25 MNOK + evt atkomsttunnel Sprøytebetong med inkludert drenasje er optimal sikring Produksjonkostnad anleggsentreprise i basisforhold: 30-40 MNOK/km Servicetunnel: 50% Dårlig berg og mye sikring: tillegg på 15 40 MNOK/km Servicetunnel: 50% Lekkasjekontroll med forinjeksjon: 20 50 MNOK/km Servicetunnel: 80 % Høy andel av vann- og frostsikring: 15 20 MNOK/km Totalt for anleggsentreprise, lange tunneler: 100-150 MNOK/km 19
Kostnader for jernbanebruer Vanlig bru på 5 30 m høye pillarer, bygges gjerne med stålbjelke og betongdekke, spenn 20 50 m: omkring 120 000/m eks jernbaneteknikk Høyere bruer og bruer med lange spenn koster mer Hengebruer (veldig usikkert): Samnanger (800 m): 3 MRD, Langenuen (Tysnes Stord): (1200 m): 5 MRD, Hardangerfjorden ved Jondal (15-1800 m): 8-10 MRD 20
Eksempel Tsing Ma bridge, Honk Kong 1380 m midtspenn 6 felt motorveg + Light rail 6,5 MRD NOK i 1997 21
Utviklingsarbeid Det vil være et sterkt behov for teknologisk utvikling med formål å kvalifisere det norske miljøet for oppgaven og å finne fram til mer kostnadseffektive byggemåter Kamp om kompetansen Kontrahering i internasjonalt anleggsmarked Bruer/viadukter basert på prefabrikkerte elementer? TBM-tunneler med smart innredning, ferdig tunnel på stuff? Optimalisering av jernbaneteknikk Som miljøprosjekt er det viktig at anleggsteknikken videreutvikles for å bli mer miljønøytral Massetransport med transportbånd? Biodiesel fra skogsvirke? Slike prosjekter krever langsiktige rammer og nasjonale plangrep for å skape forutsigbarhet i rammebetingelser og gjennomføringsevne 22