Google Translate

Neðanjarðarsamgönguæðar stórborganna eiga upphaf sitt að rekja til London fyrir um einni og hálfri öld síðan en fyrstu eiginlegu nettengdu jarðlestakerfin komu fyrst til sögu á síðasta áratug 19. aldar. Flestar stórborganna liggja að miklum fljótum eða vötnum eða að hafi, enda voru siglingar yfirleitt lykillinn að upphefð þeirra. Með vaxandi byggð jókst þörf sífellt fyrir samgöngur um stræti borganna. Hestvagnar voru hæggengir og sporvagnar litlu hraðskreiðari enda takmörk fyrir hve þessi ólíku faratæki gætu átt leiðir saman um strætin þar sem jafnframt ægði saman gangandi vegfarendum.

Argylestræti í Glasgow undir lok 19. aldar

Jafnvel breiðstrætin sem svo víða höfðu verið rudd gegnum gömul og gróin hverfi borganna á síðari hluta 19. aldar önnuðu ekki sívaxandi þörfinni. Þegar hugað var að greiðari leiðum lá því beinast við að leggja þær undir byggðina. Óvíða var jarðgangagerð þó erfiðari viðfangs en einmitt í mörgum þessara mannmörgu borga sem flestar höfðu byggst upp í kringum siglingar af sjó eða um fljót og vötn og voru því eðli málsins samkvæmt oft reistar á sandi, silti, leir eða hvers kyns setlögum eða jökulruðningi er myndast hafði í tímans rás og mjög oft á víðfeðmu flatlendi þar sem grunnvatnsins gætir skammt undir.

Svo kom, að jafnvel í Kaupmannahöfn, þessu litla þorpi af stórborg að vera, yst út við Eyrarsund, þar sem alls ekki dugðu lengur hestvagnar né jafnvel bifreiðar, sem vissulega hafa verið brúkaðar þar um langt árabil og urmull reiðhjóla, ásamt úthverfalestum, að ráðist var í gerð jarðvagnabrauta er tengja skyldu saman miðborgina og nálægustu hverfi. Var þá góð öld liðin frá upphafi jarðlestanna en hin verkfræðilega áskorun var þó síst minni en í árdaga.

Metró í Kaupmannahöfn

Í framtíðinni er áformað að Metró í Kaupmannahöfn verði 7 sjálfstæðar tvístefnuleiðir. Tvær þeirra eru komnar í notkun, M1 og M2, sem hvor um sig er um 14 km að lengd, en brautir eru til samans um 20 km langar, þar af um helmingur í göngum. Þriðja leiðin, M3, sem nú er unnið að er ein samfelld 15,5 km löng hringleið sem verður tekin í notkun árið 2018 og verður öll í göngum. Á hluta hringleiðarinnar, þar sem umferðin verður mest, mun fjórða leiðin, M4, jafnframt ganga. Er áætlað að M4 muni síðar verða lengd og þá sem angi út úr hringnum inn í nýtt hverfi sem verið er að byggja upp í kringum Norðurhöfn, en jarðefni úr hringleiðargöngunum og grunnum brautarstöðvanna fara nú þangað í fyllingar.[1]

Metró á súlnabrautum á Amager

M1 og M2 samnýta tæplega 8 km leiðar í göngum er liggja um miðborgina en þær greinast síðan í tvær sjálfstæðar leiðir út á Amager, annars vegar um 6 km leið um austur-Amager að Kastrup, þar af um 2 km í göngum, hins vegar um 5 km leið um vestur-Amager, þar af um 1 km í göngum. Samanlagt eru M1 og M2 því um 20 km langar með um 40 km sporlengd, en á Amager liggja leiðirnar aðallega um niðurgrafna, opna stokka en einnig á uppbyggðum súlnabrautum.

Kostnaðaráætlun fyrir hringleiðina, M3, sem nú er unnið að, hljóðaði upp á 15 milljarða danskra króna en tilboð verktaka nema um 21,3 milljarði[2], eða sem svarar til um 450 milljarða íslenskra króna. Tvenn göng munu liggja samsíða um 16 km leið, að meðtöldum þjónustugöngum, sem svarar alls til um 32 km langra ganga, en göngin eru um 24 fermetrar að þverskurðarflatarmáli og eru öll boruð. Rúmmál ganga án klæðningar verður því um 770 þús. rúmmetrar. Brautarstöðvar munu almennt verða um 65 metra langar, 20 til 22 metra breiðar og 24 metra djúpar. Til jafnaðar verður hver og ein stöð því um 33 þús. rúmmetrar. Brautarstöðvar verða alls 17 og mun heildarútgröftur vegna þeirra því nema um 560 þús. rúmmetrum. Alls mun útgrafið holrúm vegna 15,5 km langrar hringleiðarinnar því nema um 1,3 milljónum rúmmetra.[3]

Langsnið og yfirlitsmynd af brautarstöð

Til marks um hve umfang brautarstöðvanna er gríðarlegt þá svarar rúmtak hverrar þeirra til samanlagðs rúmmáls allra þriggja 12 hæða blokkanna uppi á Laugarási. Rúmtak allra 17 stöðvanna svarar þá til um 50 blokka. Vegna hverrar stöðvar þarf að fjarlægja mannvirki sem fyrir eru og færa og endurnýja allar lagnir á mörg þúsund fermetra svæði áður en hægt er að reka niður stálþil og hefja eiginlegan gröft um 24 metra niður frá yfirborði. Fyrst framan af þarf jafnframt að gera ítarlegar fornleifarannsóknir í hverjum grunni, en eftir því sem neðar dregur taka setlög við, silt og sandur og steinrunninn jökulruðningur og loks kalksteinslög víðast hvar. En sjálf brautargöngin liggja að meginhluta í kalksteininum. 

Sneiðmynd af dæmigerðum jarðfræðilegum aðstæðum við brautarstöðvargrunna

Líkt og í svo fjölmörgum borgum sem byggðar eru á sjávareyrum eða við vötn og fljót eru mörg eldri húsanna í Kaupmannahöfn reist á tréstaurum er reknir voru ofan í jörðina undir grunni þeirra, langt niður undir grunnvatnsborð, enda eru efri jarðlögin svo mettuð af grunnvatninu að þau bæru ekki byggingarnar án stuðningsins frá staurunum. Engu að síður styðja jarðlögin við grunnstoðir bygginganna svo lengi sem grunnvatnsstaðan raskast ekki, en ekki síst væri hætta á að sjálfir staurarnir misstu styrk sinn vegna fúa af völdum súrefnisflæðis ef grunnvatnsborðið lækkaði. Hver brautarstöðvargrunnur þarf því að vera sem næst vatnsþéttur og er margháttuðum búnaði beitt innan sem utan gryfju til að tryggja að grunnvatnið umhverfis raskist ekki. Sama á við um göngin sjálf sem eru fóðruð með um 30 sm þykkum vatnsheldum steinsteypueiningum.

Grunnvatnsstaða má hvergi raskast við brautarstöðvargrunna né vegna brautarganga

Kostnaðurinn við að grafa út hvern grunn eða gryfju er gríðarlegur og er þá sjálf brautarstöðvarbyggingin alveg ótalin. Veggirnir er umlykja hverja stöð og styðja við jarðveginn umhverfis eru meira en metri að þykkt og þykkt botnplötu hvergi undir 1½ metra. Voldugir járnbitar, síst minni um sig, liggja veggja á milli þeim til stuðnings jafnframt því að þeir mynda burðarvirki gólfa og stigahúss. En í hverjum grunni myndi rúmast bygging sem svaraði til 8 hæða fjölbýlishúss með um 150 íbúðum, álíka að fjölda og stærð og eru í nýbyggðu blokkunum á Hampiðjureitnum – eða um 210 fimmtíu fermetra íbúðum líkt og eru í 12 hæða blokkunum þremur á Laugarási, sem áður er vikið að.

Grunnur lagður að brautarstöðvarbyggingu

Að því má leiða líkum að kostnaður við hverja stöð verði vel á annan tug milljarða króna, ef ekki á þriðja tug, þegar allt verður talið, og vega stöðvarnar áreiðanlega langþyngst í heildarkostnaði. Eru sjálf brautargöngin þó engu að síður mjög dýr og flókin að allri gerð. Þau liggja allt niður á 30 til 35 metra dýpi á milli brautarstöðvanna, eru öll boruð og síðan fóðruð jafnóðum með rammgerðum steinsteypueiningum, enda mikilvægt að vatnsaga sé haldið í algjöru lágmarki. Þegar jarðvegi hefur verið komið upp á yfirborð sjá mörg hundruð þungaflutningavagnar um að flytja hann burt um stræti borgarinnar og steinsteypueiningarnar og önnur aðföng á samsvarandi máta að göngunum.

Til samanburðar

Hvernig sem á er litið er um svo gjörólíka framkvæmd að ræða samanborið við venjulega gangagerð á Íslandi að í engu verður saman jafnað. Ef jarðfræðilegar aðstæður væru áþekkar í Kaupmannahöfn og við þekkjum hér á landi við gangagerð, er jafnframt nokkuð ljóst að jarðlestakerfið þar í borg væri margfalt ódýrara að gerð, hvað þá hve jarðbrautanet hér á höfuðborgarsvæðinu myndi vera til mikilla muna einfaldara í eðli sínu en það verk sem nú er unnið að í Kaupmannahöfn og hér hefur verið lýst.

Brautarstöðvar jarðbrautanetsins lægju almennt helmingi grynnra en í Kaupmannahöfn og væru miklu minni um sig. Vandamál af völdum grunnvatns væru hverfandi og hvergi slík hætta fyrir hendi sem svo víða í Kaupmannhöfn að hreinlega gæti vatnað undan byggingum, hvað þá að leitt gæti til fúa í undirstöðum þeirra. Hvort sem ákjósanlegra þætti að bora göng eða sprengja þá liti gangagerðin mjög áþekkum sjónarmiðum og gilt hafa um íslensk göng, enda höfuðborgarsvæðið almennt nokkuð vel fallið til gangagerðar og væri óvíða farið langt undir grunnvatnsborð. Sprungur væru þéttar eftir þörfum með steypugrút og berg styrkt með bergboltum og gangahvelfingar síðan húðaðar með sprautusteypu þar sem þörf væri á, líkt og hér almennt tíðkast. Kostnaður við hverja rúmmálseiningu slíkra ganga lægi í raun aldrei langt frá því sem gengur og gerist hér á landi, enda væru göngin í eðli sínu samskonar og hver önnur íslensk göng með malbikuðum akbrautum, einungis væru þau mun minni um sig. 

Fáskrúðsfjarðargöng

„Almennt er talið að lágmarksþekjan á sterku bergi ætti ekki að vera minni en hálft þversnið ganganna. Þegar hagkvæmniathuganir byggjast á takmörkuðum upplýsingum er skynsamlegt að gera ráð fyrir að þykkt klapparinnar í sterku bergi sé ekki minni en þversnið ganga.”[4] Samkvæmt þessari tilvitnuðu grein í ritgerð Þóreyjar Ólafar Þorgilsdóttur skyldi ekki vera óvarlegt að miða við að brautarstöðvar jarðbrautanetsins, þ.e.a.s. akbrautir þeirra eða brautarpallar, lægju til jafnaðar á um 8 til 10 metra dýpi frá bergyfirborði, stundum grynnra, stundum dýpra, allt eftir styrk bergsins. Sprengt holrými vegna stigagangs og lyftuhúss í venjulegri stöð myndi oft vera um 500 m3 og víkkun ganga vegna brautarpalls ásamt gangi að lyftu og stigum e.t.v. einnig vera um 500 m3 eða samanlagt um 1000 m3, gróft á litið. Mannvirkið væri í rauninni göng eða hellir sem sprengt væri fyrir neðan frá, innan úr megingöngunum, sem jafnframt væru víkkuð út vegna brautarpalls. Allir efnisflutningar færu því fram um megingöngin. Haftið milli yfirborðs og hellishvelfingarinnar, er að lokum myndaði neðri hluta stigahúss, myndi síðan vera sprengt hluta fyrir hluta svo að félli niður, og allt efnið, á sama hátt sem annað, flutt lárétt út um göngin.

Til samanburðar þá verður hver og ein brautarstöðvanna 17 á M3 hringleiðinni í Kaupmannahöfn um 33 þúsund rúmmetrar, svo sem hér hefur verið rakið, eða um 33 sinnum meiri að rúmtaki en hver einstök, venjuleg brautarstöð myndi almennt vera í jarðbrautanetinu. Einungis mjög fáar stöðvanna í jarðbrautanetinu myndu vera stærri um sig svo að einhverju næmi, svo sem við flugstöðina á Keflavíkurflugvelli og íþróttaleikvanginn í Laugardal, auk nokkurra umferðarmestu stöðva í miðbæjum og borgarmiðjum, þar sem kostnaður kynni að vera tvö- til þrefaldur á við venjulega stöð. 

Brautarstöð og göng

Grunnkostnaður við venjulega jarðbrautarstöð væri því fólginn í að rjúfa og fjarlægja um 1000 m3 af bergi og steypa brautarpall og undirstöður fyrir stiga og lyftur, ásamt bergboltun og frágangi veggja og hvelfinga og uppsteypu lofts yfir stigahúsi. Að sumu leyti má bera vinnuna saman við það verk sem fólgið er í að sprengja fyrir og byggja upp kjallara fjölbýlishúss, líkt og t.d. á Hampiðjureitnum eða á Búsetareitnum milli Þverholts og Einholts, þar sem e.t.v. um 80 til 100 rúmmetrar af klöpp hafa verið rofnir vegna kjallararýmis hverrar íbúðar. Ef reiknað er með að um 15 til 20% byggingarkostnaðar (án lóðarverðs) liggi í gerð bílastæða- og geymslukjallara hverrar íbúðar jafngildir það e.t.v. um 5 til 6 milljónum króna pr. íbúð eða um 60 þúsund krónum pr. rúmmetra fullbúins kjallara.

Munurinn er fyrst og fremst fólginn í því að klöppin væri rofin neðan frá við gerð brautarstöðvanna og efnið síðan flutt burt um göngin, öfugt við gerð kjallara venjulegrar byggingar þar sem klöppin er ávallt rofin ofan frá og niður úr en efnið grafið upp og síðan flutt burt um stræti borgarinnar. Með tilliti til þess að brautastöðvarnar væru í raun fjöldaframleiddar með tækni er væri sérsniðin að framkvæmdinni, má gera ráð fyrir allnokkri hagvæmni af þeim sökum, en engu að síður er ekki óvarlegt að reikna með að vinnan væri allnokkuð dýrari en við fjölbýlishúsakjallara. Sé miðað við 150 þús. kr. á rúmmetra þá myndi það jafnframt svara til um fimmfalds rúmmetraverðs við alla gerð Héðinsfjarðarganga, þ.e.a.s. ef heildarkostnaði við þau væri jafnað niður á rúmmetra sprengds holrýmis (sbr. kaflann um Kostnað). Grunnkostnaður við einfalda brautarstöð væri þá um 150 þús krónur/m3 x 1000 m3 eða um 150 milljónir króna. Þá væri eftir að reikna kostnað við brautarhlið, lyftu, rúllustiga og skýli yfir andyri, kaup efnis og allan frágang. Næmi það öðru eins, eða um 150 milljónum króna, þá myndi heildarkostnaður við einfalda brautarstöð nema um 300 milljónum króna, og þó án kostnaðar við fjarskipta- og greiðslubúnað og annað slíkt sem eðlilegra væri að reikna sem hluta af af allri heild, þá að meðtöldum samsvarandi búnaði er tengdist brautargöngum, fjarskiptamiðstöð og fleira.

Brautarstöð við Strandgötu í Hafnarfirði

Þegar litið er til sjálfra brautarganganna og þau borin saman við jarðlestargöngin í Kaupmannahöfn er ekki síður ólíku saman að jafna en við brautarstöðvarnar. Göngin eru vissulega áþekk að brúttó þverskurðarflatarmáli – jarðbrautargöngin um 26 fm en jarðlestargöngin um 24 fm, svo að munar um tveimur fermetrum – en útgrafið rúmtak er engu að síður nær tvöfalt meira fyrir hverja lengdareiningu leiða í Kaupmannahafnargöngunum, enda eru þau tvöföld, með einum göngum fyrir hvora akstursstefnu. Hver kílómetri í jarðbrautagöngunum jafngildir því tveimur í jarðlestargöngunum, auk þess sem hvor hinna síðarnefndu ganga eru í rauninni tvöföld í sjálfu sér – annars vegar göng sem eru boruð, hins vegar sérstök vatnsheld göng úr afar rammgerðum, þykkum steinsteypueiningum sem lögð eru inn í boruðu göngin...

Svo gjörólík sem göngin eru að allri gerð þá er frekari samanburður er í rauninni óþarfur. Ljóst má vera að hver lengdareining fullbúinna brauta er margfalt dýrari í Kaupmannhöfn en myndi vera í jarðbrautanetinu. Til að fá hugmynd um kostnað við hina íslensku útgáfu er mun nærtækara að taka mið af raunverulegum og mjög hliðstæðum framkvæmdum í sambærilegu umhverfi hér á landi þar sem allur kostnaður liggur fyrir og verður því lítt véfengdur. Þar koma venjuleg íslensk landsbyggðargöng jafnt til álita sem göng á borð við Hvalfjarðargöng. Fyrir liggur mikil reynsla af gangagerð við margvíslegar jarðfræðilegar aðstæður hér á landi, jafnt hvað snertir átök við berg, grunnvatn, vatnsaga og gröft undir sjávarmáli. Því skyldum við þá leita uppi gerólíkustu aðstæður sem hugsast getur til samanburðar? Eða hefði Skeiðarársandur nokkurn tímann verið brúaður ef einungis hefði verið horft til hugmynda og drauma Dana um að brúa Stórabelti?

Brýrnar yfir Stórabelti

 

[1] Copenhagen Metro http://en.wikipedia.org/wiki/Copenhagen_Metro

[2] Copenhagen Metro – City Circle Line http://en.wikipedia.org/wiki/City_Circle_Line

[3] The Copenhagen Metro Circle Line – Tunnelling and Station Construction Challenges in Urban Conditions http://www.oasys-software.com/media/CaseStudies/CopenhagenMetroCircleLine/RETC2011CopenhagenMetroCircleLinepaper.pdf

[4] Jarðfræði höfuðborgarsvæðisins með tilliti til jarðlestakerfis – Þórey Ólöf Þorgilsdóttir. Ritgerð sem hluti af BS-gráðu í jarðfræði. Háskóli Íslands 2012. Kafli 5.1 – Dýpi jarðganga, bls. 22. http://skemman.is/is/stream/get/1946/11946/30158/1/%C3%9E%C3%93%C3%9E_BS.pdf

 

Mynd nr. 1: Argylestræti í Glasgow undir lok 19. aldar http://www.glasgowhistory.com/argyle-street-2.html

Mynd nr. 2: Metró í Kaupmannahöfn http://en.wikipedia.org/wiki/Copenhagen_Metro

Mynd nr. 3: Metró á súlnabrautum á Amager http://www.panoramio.com/photo/18005389

Mynd nr. 4: Langsnið og yfirlitsmynd af brautarstöð http://www.dev.ihcdstore.org/?q=node/142

Mynd nr. 5: Sneiðmynd af aðstæðum við brautarstöðvargrunna http://www.oasys-software.com/casestudies/casestudy/copenhagen_metro_circle_line

Mynd nr. 6: Grunnvatnsstaða við brautarstöðvargrunna http://www.nce.co.uk/copenhagen-metro-gently-does-it/5210717.article

Mynd nr. 7: Grunnur að brautarstöðvarbyggingu http://www.domusweb.it/en/photo-essays/2013/09/17/building_the_copenhagen_metro.html

Mynd nr. 8: Fáskrúðsfjarðargöng http://www.vegagerdin.is/upplysingar-og-utgafa/frettir/2006

Mynd nr. 10 – bakgrunnur myndar: Frá Strandgötu í Hafnarfirði – http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/96/Hafnarfjordur.jpg/1280px-Hafnarfjordur.jpg

Mynd nr. 11: Brýrnar yfir Stórabelti http://www.mageba.ch/en/794/-3.htm?Page=3&Division=Infrastructure&Structure=Expansion-joints&Level1=Optional-features&Level2=Noise-reducing-surface&Product=TENSA-MODULAR-LR-LS

Aðrar myndir, en eru tilgreindar, eru höfundar