VI BYGGER TUNNELN. Bilfinger Berger AG Per Aarsleff A/S E. Phil & Søn A.S

Transkript

1 Bilfinger Berger AG Den tyska entreprenören, med säte i Mannheim, är en ledande, internationell aktör inom bygg- och anläggningssektorn. Billfinger Berger omsätter ca 6,2 miljarder och har anställda. Förutom Citytunneln arbetar Bilfinger Berger just nu med Wienerwald-tunneln i Österrike och Gotthard-Basis-tunneln, världens längsta järnvägstunnel, som beräknas färdig Per Aarsleff A/S Aarsleff arbetar med internationella entreprenader inom infrastrukturprojekt, specialiserade inom bl a grundläggnings- och hamnarbeten. Aarsleff leder projekt från design och konstruktion till överlämnandet av nyckelfärdiga objekt. Företaget omsätter ca 500 miljoner, varav ca 40% genereras utanför Danmark. Aarsleff-gruppen har ca anställda och är börsnoterat i Köpenhamn. E. Phil & Søn A.S Danska Pihl arbetar över stora delar av världen. Ungefär hälften av omsättningen på ca 540 miljoner kommer från utländska engagemang. Stora infrastrukturprojekt, som hamnar, broar, tunnlar, vägar och flygplatser, är viktiga delar av verksamheten. Likaså tillhör kraftstationer och industribyggnader kärnverksamheten, liksom ROT- och stadsförnyelseprojekt. Pihl har ca anställda. MALMÖ CITYTUNNEL GROUP Klerkgatan 4, Malmö Tel produktion: illustration: lönegård & co foto: klas andersson VI BYGGER TUNNELN

2 Tvärs igenom stan fast under NORRA HAMNEN År 2011 avgår det första reguljära tåget från Malmö Centrals nya, underjordiska station. Genom Citytunneln tar det sig, ca 25 m under marknivå, via Station Triangeln fram till Station Hyllie. Då har det, efter 6 km tunnel, nått marknivån i sydligaste Malmö. Här delar sig järnvägen och går västerut mot Öresundsbron, söderut mot Trelleborg och österut mot Ystad. Med Citytunneln kommer Malmö Central inte längre att vara en säckstation, en station utan genomgående spår. Restiderna kommer att kortas betydligt och Malmö får stationer på ytterligare två strategiska platser i staden. MCG:s ansvarsområden Citytunneln är samlingsnamnet för den nya förbindelsen mellan Malmö C och befintlig järnväg söder om Malmö. I det stora projektet, med totalt 17 km järnväg ovan och under jord, ansvarar Malmö Citytunnel Group MCG för entreprenad E201. ENTREPRENAD E 201 Ω Två borrade 4,6 km enkelspårstunnlar Ω 1 km ramp och cut-and-cover-tunnel i Hyllie Ω Bergrummet för Station Triangeln Ω 13 tvärtunnlar Ω Två angreppsschakt Ω Fyra tryckutjämningsschakt Malmö Citytunnel Group MCG MCG är ett konsortium bestående av de fristående byggentreprenörerna Bilfinger Berger AG (Tyskland), Per Aarsleff A/S (Danmark) och E. Phil & Søn A.S (Danmark). De tre företagen tillhör den europeiska eliten inom anläggningsbyggande och har omfattande erfarenhet av tunnlar och infrastrukturprojekt. Tidsåtgång Från det att borrningarna startar söderifrån runt årsskiftet 2006/2007 tar arbetet cirka två år, vilket innebär att man når fram till schaktet vid Malmö Central under senare hälften av Station Triangeln passeras under hösten Huvudtunnlar, tvärtunnnlar och angreppsschakt Citytunneln består av två parallella tunnlar, med en inre diameter på 7,9 m. Avståndet mellan tunnlarna varierar mellan 10 och 30 m och de förbinds med 13 tvär-/evakueringstunnlar med ett avstånd på m. Dessutom finns två angreppsschakt som, tillsammans med Station Triangeln, ger förbindelse med marknivå på ungefär varje fjärdedel av tunneln. Citytunneln ligger under största delen av sin sträckning på ca 25 m djup. Arbetsplats Norra hamnen Förutom de två huvudarbetsplatserna, Hyllie och Triangeln, ansvarar MCG också för Norra hamnen i Malmö hamnområde. Hit fraktas de enorma mängder schaktmassor som genereras vid Citytunnelns samtliga arbetsplatser. Under byggtiden kommer man totalt att ta emot ca 3 miljoner m 3, vilket skapar m 2 ny mark till Malmö. Bilden nedan visar det planerade utfyllnadsområdet. MOT KÖPENHAMN Norra hamnen TUNNELN I ETT NÖTSKAL Citytunneln består av två parallella tunnlar, med en inre diameter på 7,9 m. De förbinds med 13 tvär-/evakueringstunnlar. Dessutom finns två angreppsschakt som ger tillträde till tunneln från marknivå. FRÅN MALMÖ C TILL HOLMA MCG ansvarar för alla borrade tunnlar i Citytunnelprojektet. Totalt omfattar det 5,2 km tunnel, se röd markering på kartan.... MCG ENTREPRENAD E ÖVRIGA ENTREPRENADER... BEFINTLIG JÄRNVÄG STATION HYLLIE HOLMA KRONPRINSEN STATION TRIANGELN STADION KULLADAL I HOLMA GÅR JÄRNVÄGEN UNDER JORD Först i en cut-and-cover-tunnel, sedan i den borrade tunneln. MALMÖ C ANGREPPSSCHAKT KUNG OSCARS VÄG SÖDERVÄRN ANGREPPSSCHAKT STADIONGATAN

3 I stadsdelen Holma i södra Malmö ligger MCG:s största arbetsplats. Det m2 stora området är på många sätt hjärtat i byggprocessen. Det är här tunnelborrmaskinerna börjar borra, det är här schaktmassorna kommer ut och det är härifrån tunnelbygget försörjs med betong och andra material. Parallellt med att försörjnings-/serviceenheterna till tunnelarbetena etablerades, byggdes rampen (upp-/nerfarten till tunneln) och cut-and-cover-tunneln. Innan denna tunneldel får tak och schaktet fylls igen, kommer de två stora tunnelborrmaskinerna (TBM) att monteras ihop nere i schaktet. Cut-and-cover-tunnel När en tunnel ligger ytligare, kan det vara enklare och mer kostnadseffektivt att gräva ett öppet schakt där tunneln gjuts på plats eller fogas samman av prefabricerade sektioner. Därefter fylls schaktet igen. De första 360 metrarna tunnel i Holma byggs enligt denna metod. Till dess schaktet i Holma är igenfyllt, ligger stora delar av stadsdelens el-, tele- och vattenförsörjning på temporära broar över schaktet. Arbetsplats Holma. Navet i tunnelbygget. SEGMENTFABRIK SEGMENTDEPÅ Här tillverkas de betongsegment som bildar tunnelns lining. Sju segment + ett låssegment bildar en ring. Varje segment väger 5 6 ton, låssegmentet 1 ton. Ring fogas till ring bakom tunnelborrmaskinens borrhuvud och en tät tunnel skapas. Precisionen är mycket hög: toleransen mellan segmenten är 0,1 mm. Varje ring bygger 1,8 m i längd, vilket betyder att det kommer att behövas ungefär tunnelsegment till Citytunneln! Här lagras tunnelsegmenten i väntan på att transport in till tunnelborrmaskinerna och applicering i tunneln. Det finns hela tiden en buffert av segment, för att säkerställa en kontinuerlig drift av tunnelborrmaskinerna. Betongkvalitet Kvalitetskraven på betongen är extrema. Öresunds saltvatten och pendlandet kring nollgradersstrecket under den sydsvenska vintern ställer speciella krav. Betongen inne i tunneln ska också kunna motstå upp till 1300 graders hetta i tre timmar. Betong brinner inte, men vatten i betongen förångas och kan då spräcka betongen. Slutligen, betongen ska klara sig i minst 120 år, en imponerande lång tid. BORRMASSOR Här släpper transportbanden borrmassorna. De får rinna av och lastas sedan på lastbilar för transport till Norra hamnen. Tätning Allt eftersom tunnelborrmaskinerna arbetar sig genom kalkberget, tätas och förstärks tunnlarna permanent genom att väggarna kläs med förtillverkade betongsegment redan inne i borrmaskinernas vattentäta sköldar. Denna teknik för att förhindra vatteninträngning, som brukar benämnas lining, har använts framgångsrikt bl a i tunneln under Engelska kanalen och vid Stora Bält. UTSIKTSPLATTFORM FÖR ALLMÄNHETEN PRINCIPEN FÖR CUT-AND-COVER BETONGSTATION CUT-AND-COVER-TUNNEL Denna del av tunneln borras inte, utan görs med cut-and-cover-teknik. Den täcks och fylls igen först när båda tunnelborrmaskinerna är monterade. TÅGET TILLFÄLLIGA INSTALLATIONER Temporära broar för el- och vattenledningar. Tåget transporterar tunnelsegmenten till depån för lagring. Tåget transporterar även de monteringsfärdiga segmenten in i tunneln. Betongstationen på Holma förser hela tunnelbygget med betong från segmentfabriken till arbetena vid Station Triangeln. Stationen har två blandare, med en kapacitet på 1,5 respektive 2 m3 betong per blandning. Processtiden per blandning handlar om minuter, vilket ger stationen en teoretisk kapacitet på ca 600 m3 per skift.

4 Station Triangeln. STATIONSBYGGNADER Stor som en fotbollsplan, 25 meter under marken. Station Triangeln, mitt i Malmö och halvvägs längs Citytunnelns sträckning, ger boende och besökande i centrala staden tillgång till effektiv kommunikation. För MCG ställer byggandet, mitt i en trång stadsmiljö, höga krav på teknik och logistik ett mycket stort byggprojekt som ska märkas så lite som möjligt. Principen är två 25 m djupa schakt, med ett avstånd på ca 200 m. Mellan de två schakten grävs ett bergrum ut. Bergrummet blir en 250 m lång del av Citytunneln, där de två spåren separeras av en perrong. Eftersom bergrummet tätas med sprutbetong och platsgjuten lining, måste bergrummet vara klart när tunnelborrmaskinerna når fram. I de båda schakten byggs upp-/nedgångar, som förbinder perrongen med marknivå. Station Triangeln får alltså två entréer: en vid S:t Johanneskyrkan och en 200 m söderut vid Smedjegatan. Bergrummet blir ca 27 m brett och 12 m högt och den totala volymen skulle kunna rymma ett par Johanneskyrkor! Navigering Bockkranar Hur hittar man rätt i underjorden? Vid konstruktionen av Öresundsbron användes GPS* med mycket hög noggrannhet, men eftersom GPS-signalen inte når ner genom marken används istället avancerad mät- och avvägningsteknik av traditionell typ. Från fixpunkter i marknivå, byggs ett nät av mätpunkter upp i tunnlarna, allt eftersom tunnelborrmaskinerna tar sig framåt. Noggrannheten i systemet ligger på millimeternivå. Fräsmaskinen matar schaktmassorna bakåt, där de tas om hand och transporteras till något av de två öppna schakten. Massorna lyfts till marknivå av bockkranar som lastar direkt på lastbilar för vidare transport till utfyllnadsområdet i Norra hamnen. I de båda schakten byggs stationer, som förbinder plattformar och marknivå. MCG ansvarar för betongkonstruktionen, den slutliga inredningen, med rulltrappor, hissar etc, görs i en senare entreprenad. Bilden visar uppgången vid S:t Johanneskyrkan. * Global Positioning System, satellitbaserat navigationssystem. FRÄSMASKINER GRÄVER BERGRUM För att gräva ut bergrummet mellan de två schakten används två fräsmaskiner. Maskinerna arbetar med roterande, tandförsedda kulor eller hjul. Bergrummet grävs ut i etapper och man börjar med en mittdel där det byggs kraftiga stödpelare. UTGRÄVNING AV STATION TRIANGELN Tryckutjämningsschakt Strax norr respektive söder om Station Triangeln byggs tryckutjämningsschakt, som förbinder tunnlarna med marknivån. Schaktens uppgift är att eliminera den luftkudde som annars skulle ge ett övertryck på stationen varje gång ett tåg anländer. En centrumtunnel tas ut i mitten av stationen. Sedan gjuts fundament, pelarrad och takbalk. Centrumtunnelns nedre del fylls temporärt med kalksten. Efter detta tas tunnlarna ut i etapper, med start i taket. Taken förstärks och nederdelen schaktas ut, inklusive tillfällig fyllning. När allt berg tagits ut kan tunnelborrmaskinerna dras igenom. UTSIKTSPLATTFORM FÖR ALLMÄNHETEN

5 Spjärn mot liningen TBM en tunnelfabrik TBM står för Tunnel Boring Machine, tunnelborrmaskin, men ett mer passande namn är tunnelfabrik. Den 120 m långa konstruktionen borrar, tätar med betongsegment och forslar bort borrmassor allt i en hastighet på ca 18 m/dygn. Två TBM Citytunneln består av två parallella tunnlar och därför är två TBM i drift samtidigt. Den ena maskinen har ett litet försprång, eftersom det bara finns plats att montera en TBM i taget i schaktet vid tunnelstarten. Inne i skölden De första 10 m av TBM:en består av en burk, stålskölden, som fungerar som tätning mot den borrade tunneln. I fronten på skölden sitter det roterande borrhuvudet, som har en diameter på 9 meter. Borrhuvudet har två typer av verktyg: skrapjärn och diskar (stålhjul), som bearbetar och sönderdelar kalkberget i lagom stora bitar. Bergmassorna samlas upp av skovlar och förs in bakom borrhuvudet, där en transportskruv för dem till ett transportband. Bandet forslar massorna bakåt genom TBM:ens 110 m långa servicedel och vidare ut ur tunneln. Tätas med lining Allt eftersom TBM:en arbetar sig genom kalkberget, kläs tunneln med lining. Det är vattentäta betongringar, som bildar ett rör i den borrade tunneln. Liningen monteras inne i sköldens bakre del och varje ring består av åtta prefabricerade segment. Tunnelröret växer med 1,8 m för varje ring. Mellan varje ring tätas med gummipackningar och man pressar in betong mellan bergväggen och liningen. Eftersom segmenten sätts på plats inne i den vattentäta skölden där de sluter tätt mot sköldens insida, finns ingen risk för att bergmassor rasar in eller att vatten tränger in i tunneln. I praktiken betyder det att man inte behöver sänka grundvattennivån och att den borrade tunneln hela tiden har stöd av antingen skölden eller liningen. TRANSPORTBAND Transportbandet för borrmassorna bakåt. Vid servicedelens slut, är transportbandet fäst direkt i tunnelväggen. Under full drift forslas m3 borrmassor i timmen. PERSONALBOD Ett arbetslag tillbringar hela skiftet i tunneln. Därför krävs bland annat hygienutrymmen, matsal och pausrum. TÅGET Ett tåg transporterar kontinuerligt tunnelsegment från depån till TBM:en. Tåget används också för alla andra leveranser in i tunneln, inklusive persontransporter. ARBETSBOD TUNNELSEGMENTEN Tunnelväggen kläs med segment i takt med att TBM:en arbetar sig framåt. Segmenten är 35 cm tjocka. COCKPIT Härifrån styrs borrningen. Operatörerna använder bl a laser för att hålla riktningen. Både utrustning och personal behöver stugvärme tunneln håller en konstant temperatur strax över 10 C. 0m 50 m Borrhuvudet får kraft framåt mot kalkberget genom att 28 domkrafter trycker mot den senast monterade tunnelringen. När TBM:en borrat ca 2 m framåt stoppar borrhuvudet, domkrafterna dras undan och en ny tunnelring sätts på plats. Takten är ca 10 nya tunnelringar per dygn. Domkrafterna används också för att bogsera servicedelen framåt. Startblock i Holma När TBM:en börjar borra i Holma finns ingen lining att ta spjärn mot. Därför byggs ett speciellt startblock, en tillfällig tunnelring, som ger mothåll tills de första riktiga tunnelringarna är på plats. Servicedelen Även om den mest intensiva processen sker i de främsta 10 m av TBM:en, är de efterföljande 110 m nödvändiga för funktionen. Här finns kraftförsörjning, vatten, ventilation, verkstäder, kontor, personalutrymmen och inte minst systemen för att föra tunnelsegment in i tunneln och borrmassor ut ur tunneln. TBM:en är arbetsplats för ca 15 personer i varje skift. TRANSPORTSKRUV Borrmassorna skruvas upp till transportbandet. BORRHUVUD Borrhuvudet roterar med 4 5 varv/min och de 50 diskarna pressas med ca 5000 tons tryck mot berget (trycket varierar beroende på hur hårt berget är). 100 m SEGMENTMONTERING OMLASTNING AV SEGMENT TRANSFORMATOR Med hjälp av vakuum lyfter en monteringskran tunnelsegmenten på plats. Tåget kan inte köra ända fram till skölden, utan traverskranar lyfter fram segmenten till transportbanan bakom skölden. Denna för segmenten till monteringskranen. TBM:en är eldriven, vilket föranleder en transformatorstation i servicedelen. Effektbehovet vid full drift är ungefär 4 MW, vilket ungefär motsvarar glödlampor eller kraften hos 40 normala personbilar.

6 TIDPLAN TEKNIK & DETALJER FAKTA & DATA MILJÖ OCH OMGIVNING Överenskommelse mellan Bilfinger Berger AG, Per Aarsleff A/S och E. Phil & Søn A.S att bilda konsortiet Malmö Citytunnel Group MCG och lämna anbud på byggandet av Citytunneln. Anbudsfas. 11 november. Kontraktsteckning avseende entreprenad E201, Tunnlar och bergrum. 5 april. Arbetena börjar första spadtaget dagar till kontraktsbundet leveransdatum. September. December. December. Första TBM:en börjar monteras i Holma. Första TBM:en börjar borra. Andra TBM:en monteras när den första lämnat utrymme. Under hösten passerar tunnelborrmaskinerna Triangelns bergrum och därmed går arbetet med byggandet av Station Triangeln in i en ny fas. Under andra halvåret når tunnelborrmaskinerna Västra Station. MCG har ca 120 medarbetare fast sysselsatta inom konsortiet. Härutöver engageras upp till 500 personer via olika underleverantörer. Antalet varierar med projektets olika faser. Kan inte backa Vikten av att navigera rätt i underjorden: TBM:en kan inte backa, eftersom liningen minskar tunneldiametern från ca 9 till ca 8 meter. Hur svänger tunneln? Genom att liningringarna är asymmetriska (lite bredare på ena sidan), kan man genom att vrida ringen få tunneln att svänga eller gå uppåt/nedåt, utan att tätningen mellan ringarna påverkas. Illustrationen visar, mycket överdrivet, principen. Spontning 25 m rakt ner i schakten kräver att väggarna spontas mot ras. Vanligast är att slå ner grova stålprofiler i marken, som tillsammans bildar en gigantisk korrugerad plåt. Sponten säkras med jordankare, vajrar som borras snett ner i marken och gjuts fast. FAKTA CITYTUNNELN TOTAL LÄNGD km elektrifierad järnväg NYA STATIONER... Malmö C Nedre, underjordisk station Triangeln, underjordisk station Hyllie, station ovan mark SCHAKTMASSOR... ca 3 miljoner m 3 FAKTA E 201 BORRAD TUNNEL... 4,6 km CUT-AND-COVER-TUNNEL m RAMP m BETONGÅTGÅNG... ca m 3 varav m 3 till liningsegmenten LININGSEGMENT... ca segment, som bildar ca ringar. FAKTA TUNNELBORRMASKIN MÄRKE... Herrenknecht MODELL... EPB-shield (earth pressure balance) TILLVERKNINGSLAND... Tyskland LÄNGD X BREDD x 8,9 m TOTALVIKT ton EFFEKT... ca hk / kw TOPPFART... ca 0,001 km/h (18 m/dygn) Hjultvätt Tre miljoner kubikmeter schaktmassor ska transporteras från tunnelbygget till utfyllnadsområdet i Norra hamnen. För att minimera nedsmutsningen av vägnätet i och runt Malmö, passerar varje lastbil en speciell hjultvätt på väg ut från såväl Holma som Triangeln. Smutsvattnet sedimenteras i bassänger och vattnet recirkuleras. Återvinning betongrester Betonghanteringen skapar med nödvändighet en del spill. Detta spill tas omhand och betongen återvinns. Koll på omgivningen Alla byggnader inom en radie på 100 meter från byggplatserna har inspekterats noga före igångsättningen av arbetena. Kontrollen fortsätter under hela byggtiden, för att omedelbart kunna konstatera om exempelvis sättningsskador uppstår MCG överlämnar de färdiga konstruktionsarbetena enligt entreprenad E201 till uppdragsgivaren.