Gruppe B332

Abdulrahman Ghassan Daabes

Alexander Achton-Boel

Jacob Sudergaard Sørensen

Kirsten Lyngholm Lindbjerg

Morten Bangshaab

Rasmus Berntsen Fruergaard

Thomas Aagaard Jensen

A a l b o r g U n i v e r s i t e t – B y g g e r i & A n l æ g

2 0 / 0 9 - 2 0 1 3

f

PO-Projekt: ”De tre store” Storebæltsforbindelsen

Side 1 af 19

Side 2 af 19

Titel: Storebæltsforbindelsen

Tema: ”De tre store”

Projektperiode: 02/09/2013 – 20/09/2013

Projektgruppe: B332

Deltagere: Synopsis:

________________________________

Abdulrahman Ghassan Daabes

________________________________

Alexander Achton-Boel

________________________________

Jacob Sudergaard Sørensen

________________________________

Kirsten Lyngholm Lindbjerg

________________________________

Morten Bangshaab

________________________________

Rasmus Berntsen Fruergaard

________________________________

Thomas Aagaard Jensen

Vejleder: Lars Pedersen

Oplagstal: 8

Sideantal: 19

Bilagsantal og -art: 0

Afsluttet den. 20/09/2013

Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

I gennem analysen bearbejdes der kontekstuelle og

tekniske emner, der er blevet arbejdet med i for-

bindelse med projekteringen og opførelsen af Sto-

rebæltsforbindelsen.

Dette gøres ved at dokumentere begrundelserne

for opførslen af denne forbindelse. Derudover un-

dersøges finansierings- og afbetalingsordningen for

forbindelsen.

Under det tekniske område undersøges det hvorfor

forbindelsen er blevet opført som en hængebro/

tunnel. Der lægges også fokus på konstrueringen af

Østtunnelen.

Til sidst i rapporten undersøges nogle af de miljø-

mæssige overvejelser, som blev gjort i forbindelse

med opførelsen af Storebæltsforbindelsen.

Side 3 af 19

Indholdsfortegnelse 1. Indledning..................................................................................................................................................... 4

1.1 Problemformulering ............................................................................................................................... 5

1.2 Projektafgrænsning ................................................................................................................................ 5

2. Opførelse af den faste Storebæltsforbindelse og finansiering ..................................................................... 5

2.1 Før broen – hvorfor skulle broen bygges? .............................................................................................. 6

2.2 Konsekvenser – hvad har broen betydet? .............................................................................................. 6

3. Begrundelse for bro/tunnel løsning.............................................................................................................. 7

4. Østtunnelen .................................................................................................................................................. 9

4.1 Tunnelens konstruktion .......................................................................................................................... 9

4.1.1 Den borede tunnel........................................................................................................................... 9

4.1.2 Tunnelramper ................................................................................................................................ 11

4.2 Boring samt konstruering af tunnelen .................................................................................................. 11

4.2.1 Tunnelboring ..................................................................................................................................... 11

4.2.1 Cut & Cover tunnel ............................................................................................................................ 12

5.3 Udfordringer ved boringen af tunnelen ................................................................................................ 13

5. Miljø ........................................................................................................................................................... 15

5.1 Nulløsning ............................................................................................................................................. 15

5.2 Sedimentspild ....................................................................................................................................... 16

5.3 Sænke- eller boret tunnel? ................................................................................................................... 17

6. Konklusion .................................................................................................................................................. 18

Litteraturhenvisninger ................................................................................................................................ 19

Side 4 af 19

1. Indledning På trods af at Danmark er et lille land, har der altid været et naturligt skel mellem de østlige og vestlige

landområder – Storebælt. I det førindustrielle samfund var en hurtig forbindelse mellem Sjælland og resten

af riget hverken nødvendig eller mulig1, men i 1855 kom det første forslag til en fast storebæltsforbindelse.

Først i 1948 da man nedsatte en kommission under Ministeriet for offentlige Arbejder, kom der for alvor

seriøse tiltag med henblik på etablering af en fast forbindelse mellem Fyn og Sjælland. De tekniske undersø-

gelser og den politiske proces fortsatte frem til 1987, hvor man under Schlüter-regeringen besluttede at

kombinere en bro- og tunnelløsning. I mellemtiden havde en række andre løsningsforslag været fremme –

både rene bro - og tunnelløsninger hvor biler skulle transporteres med tog under Storebælt.2 Udover at den

valgte løsning skulle forbinde landsdelene har der også været fokus på miljøet. Storbæltsforbindelsen er

konstrueret over den eneste åbning til Østersøen, der har derfor været store krav til udførslen af dette pro-

jekt for at mindske påvirkningerne af det lokale plante - og dyreliv.

For projekteringen samt konstrueringen af den faste Storebæltsforbindelse har det også været et centralt

tema, hvordan man ville fordele trafikken over forbindelsen effektivt og økonomisk. Man har derfor i for-

bindelse med planlægningen og opførelsen af den faste Storebæltsforbindelse været nødt til at tage stilling

til en række vigtige faktorer herunder kan der blandt andet nævnes nogle kontekstuelle- og tekniske fakto-

rer, som har haft en stor indflydelse på denne beslutning.

1 Nielsen og Hovgesen, 2007, s. 296-297 2 Storebæltsforbindelsen, Frandsen, besøgt d. 07-09-2013

Side 5 af 19

1.1 Problemformulering Der er i rapporten søgt at besvare følgende spørgsmål:

- Hvorfor valgte man at bygge en fast Storebæltsforbindelse og hvilke økonomiske overvejelser gjorde

man sig?

- Hvorfor valgte man en hængebro/tunnel løsning?

- Hvordan har man konstrueret Østtunnelen?

- Hvilke miljømæssige overvejelser er der gjort i forbindelse med opførelse af den faste storebæltsfor-

bindelse?

1.2 Projektafgrænsning Gruppen vil undersøge, hvorfor man valgte at opføre en fast Storebæltsforbindelse samt hvilken betydning

forbindelsen har haft for transport af gods og for borgerne, herunder bl.a. bopæl og arbejdspladser. Derud-

over vil det økonomiske aspekt af storebæltsforbindelsen blive undersøgt herunder, hvordan man finansie-

rede broen og hvordan den skal tilbagebetales.

Gruppen vil desuden undersøge, hvorfor forbindelsen er udført som hængebro og tunnel. Under dette ana-

lysespørgsmål, vil gruppen undersøge argumenterne for at udføre storebæltsforbindelsen som en hænge-

bro/tunnel løsning i stedet for en bro eller en tunnel løsning. Her vil der især blive lagt fokus på den østlige

del af storebæltsforbindelsen, da dette har været den tekniske sværeste del af projektet.

Gruppens tekniske fokuspunkt omhandler især konstruktionen af den østlige del af storebæltsforbindelsen

herunder Østtunnelen. Under denne del af projektet, vil der blive taget udgangspunkt i Østtunnelen, hvor

fokuspunktet vil være indenfor de tekniske aspekter omkring tunnelen. Blandt andet vil gruppen se på, hvor-

dan tunnelen er blevet konstrueret herunder den borede tunnel, Cut & Cover, ramper, portaler, tekniske

installationer m.m. Endvidere vil gruppen her undersøge, hvilke overvejelser man gjorde sig i forhold til kon-

struktionen af tunnelen sig i forhold til bl.a. sikkerhed og ventilation m.m.

Desuden vil gruppen undersøge hvilke miljømæssige overvejelser der er blevet gjort i forbindelse med opfø-

relse af den faste storebæltsforbindelse herunder sedimentspild, nulløsningen samt hvilke miljømæssige for-

dele der var ved at bore en tunnel i stedet for en sænketunnel.

2. Opførelse af den faste Storebæltsforbindelse og finansiering Danmark deles naturligt i østlige og vestlige landområder af Storebælt. I den tidlige middelalder var der fær-

geoverfart mellem Skælskør og Nyborg og fra 1300-tallet mellem Korsør og Nyborg, en forbindelse der i 1653

kom i statsligt regi. Denne blev først afløst af broforbindelsen i 1998.3 I 1855 kom det første forslag til en fast

storebæltsforbindelse, men først i 1948 da man nedsatte en kommission under Ministeriet for offentlige

Arbejder, kom der for alvor seriøse tiltag med henblik på en fast forbindelse. De tekniske undersøgelser og

den politiske proces fortsatte frem til 1987, hvor man under Schlüter-regeringen besluttede at gennemføre

den kombinerede bro- og tunnelløsning. 4

3 Storebælt, Gyldendals åbne encyklopædi, d. 09-09-2013 4 Storebæltsforbindelsen, Frandsen, d. 07-09-2013

Side 6 af 19

I det førindustrielle samfund var en fast forbindelse mellem øerne ikke nødvendig eller mulig at opføre – en

rejse over bæltet foregik med båd. Desuden var det de færreste der havde behov for at rejse så ”langt”. Ofte

var man beskæftiget i landbruget eller i håndværkshusstande, og for de fleste var bolig og arbejde det samme

sted. Yderligere komponenter i hverdagsrummet som service og fritid var desuden begrænset til boligens

umiddelbare nærhed. Med industrialiseringen skiltes arbejdspladserne og de private boliger langsomt, dog

minimalt eftersom arbejdskraften ofte boede forholdsvis tæt på arbejdspladserne.5

2.1 Før broen – hvorfor skulle broen bygges? Man mente det var nødvendigt at bygge broen, da udviklingen inden for transport ville betyde at ventetiden

til færgerne ville blive forøget eller man ville blive nødt til at bygge flere færger. Man fandt det derfor ideelt

at bygge en bro, da man derved kunne få flere fra Fyn til Sjælland og omvendt end det hidtil var muligt med

færgerne. En anden ting der talte for var, at det i stedet for de ca. 50 min det tog med færgen kun ville tage

ca. 8 min med broen, hvilket betød, at det ville blive nemmere og billigere at transportere varer på tværs af

landet.

2.2 Konsekvenser – hvad har broen betydet? I takt med udvikling af både kollektiv og individuel trafik, blev afstanden mellem bolig og arbejdsplads større.

Geografisk fleksibilitet har tilladt at man i dag kan sprede arbejde, fritid, service og bolig i et større geografisk

udstrakt område end tidligere. 6 Bare indenfor de sidste 5 år har man kunnet se en udvikling: Andelen af

beskæftigede der pendler 0-10 km fra bolig til arbejdsplads er faldet fra ca. 58 % i 2008, til ca. 56 % i 2012,

med en tilsvarende stigning i antallet af beskæftigede der pendler 10 km eller mere i 2008-2012.7

Hurtig og billig transport er centrale elementer i forhold til pendling. Derfor har den faste Storebæltsforbin-

delse spillet en vigtig rolle både for private såvel som for virksomheder. Siden åbningen af den faste forbin-

delse er rejsetiden over bæltet reduceret fra ca. 50 minutter til ca. 8 minutter. Bedre muligheder for at pendle

over lange afstande, herunder især også over Storebælt, har bl.a. betydet mulighed for øget specialisering,

samt haft indflydelse på borgernes livsstil og forbrugsmønstre. Øget pendling er nemlig en forudsætning for

at kunne øge specialiseringen, eftersom de fleste videregående uddannelser og forskningscentre ligger i de

større byer. Hermed har muligheden for pendling også indflydelse på livsstil, fordi man må tage stilling til

hvor meget man prioriterer at have det rigtige arbejde i kombination med hvor man gerne vil bo. 8 Den faste

Storebæltsforbindelse har således betydet en del for mange. Den har f.eks. gjort det nemmere at bo på Fyn

og arbejde på Sjælland, og i 2012 passerede der endda knap 30.000 køretøjer om dagen på Storebæltsbroen. 9 Desuden skabte broen jobmuligheder under udførelsen af bro- og tunnelarbejdet – Aalborg Havn A/S var

byggeplads for stålkonstruktioner til broen, og blev det senere for stålkonstruktioner til Øresundsbroen. Var

Storebæltsbroen ikke blevet bygget, eller havde man valgt en anden teknik, så var det ikke sikkert, Aalborg

Havn A/S havde stået for stålkonstruktionerne til Øresundsbroen. Altså blev der ikke kun under konstruktio-

nen af broen skabt jobs. Det blev ligeledes skabt jobs efter opføringen af broen. 10

5 Nielsen og Hovgesen, 2007, s. 296-297 6 Nielsen og Hovgesen, 2007, s. 296-297 7 Pendling fra bopæl, Danmarks Statistik, d. 11-09-2013 8 Nielsen og Hovgesen, 2007, s. 296-300 9 Trafiktal, A/S Storebælt, d. 08-09-2013 10 Aalborg Havn i offensiven forud for Femern-forbindelse, Aalborg Havn A/S, d. 11-09-2013

Side 7 af 19

Ud over jobskabelse og udbygning af infrastruktur er økonomi en vigtig overvejelse omkring opførelse af

broen. Man skulle f.eks. overveje om det var økonomisk ansvarligt at bygge en bro og hvordan man ville

finansiere den. Da man begyndte på byggeriet af Storebæltsbroen anslog man prisen for projektet til at være

21,4 mia. kr.11 De penge ville blive finansieret af et statsgaranteret lån, hvilket betød at renten ville forblive

lav. Pengene blev lånt af udenlandske kapitaler, da staten ikke ville bruge danskernes penge på det. Ideen

var, at broen skulle tjene sig selv ind via brugerbetaling, så man skulle betale hver gang man brugte den. Det

ville komme til at koste det samme at køre over broen som hvis man tog færgen, det var en af de ting der

talte for broen, da det var hurtigere at tage den. Man forventede at broen ville have tjent sig selv ind ca. 30

år efter åbningsdatoen, hvilket ville sige i år 2028.

I de første år gik det hele den forkerte vej, da den 10 års byggeperiode fik gælden op på 34 mia. kr. pga.

renterne samt pga. underskud de første par år lød gælden på 38 mia. kr. i 200212, det blev dog hurtigt bedre

da man 10 år efter har nedskåret med 12 mia. kr. så den nu lyder på 26 mia. kr.13 I dag anslår man, at gælden

vil være betalt tilbage i ca. år 2026 hvilket er 2 år før end hvad man tidligere havde antaget.14

3. Begrundelse for bro/tunnel løsning Storebæltsbroen skulle forbinde Danmark så man hurtigt og nemt kunne komme fra øst til vest. For at for-

binde landet skulle der konstrueres en fast forbindelse mellem Fyn og Sjælland, som kunne benyttes af biler

såvel som tog.15 Der var flere muligheder for at forbinde Fyn og Sjælland. Forbindelsen kunne udføres som

en bro, en tunnel eller en kombination af begge. Desuden skulle man finde ud af hvilken type bro og tunnel

der var mest hensigtsmæssig.

Inden man besluttede hvilken løsning der var bedst, skulle man have kendskab til Storebæltsområdets geo-

logi. Farvandet mellem Fyn og Sprogø, kaldet Vest-renden, har moderat dybde, mens den østlige del af Sto-

rebælt, Øst-renden mellem Sprogø og Sjælland, er noget dybere. På grund af Øst-rendens dybde var det især

denne del af projektet som var vanskelig og dyr. 16 På figur 1 kan det ses hvor Øst-renden løber under Store-

bæltsbroen.

Figur 1: Øst-renden

Kilde: http://danmarkshistorien.dk/leksikon-og-kilder/vis/materiale/storebaeltsforbindelsen/

11 Fakta og historie, A/S Storebælt, 14-09-2013 12 Trafikministeriet, Spørgsmål og svar om broerne over Storebælt og Øresund, juni 2003, s. 7 13 A/S Storebælt, Årsrapport 2012, s. 3 14 Trafikministeriet, Spørgsmål og svar om broerne over Storebælt og Øresund, juni 2003, s. 8 15 From bridges across Great Belt and Øresund towards a Femern belt bridge, Gimsing 16 Tunnelforbindelser mellem Øst- og Vestdanmark, Carl E. Andersen, s.7

Side 8 af 19

Det at Øst-renden var den vanskeligste del at konstruere af Storebæltsforbindelsen, skyldtes at den dybe

Øst-rende anvendes til skibstrafik ind og ud af Østersøen. Dette betød at forbindelsen skulle designes således

at skibstrafikken stadig kunne følge den internationale sejlrute uændret.17 Skulle løsningen udføres som en

bro var det slåedes nødvendigt at den udførtes med et stort hovedfag, for at skibene kunne passere uændret

under broen, samtidig med at pylonerne ikke skulle placeres på dybt vand.18 Det at broen skulle have et stort

hovedspænd gjorde, at den optimale broløsning over Øst-renden var en skråstagsbro eller en hængebro.

Længden på hovedfaget blev fastlagt gennem manøvresimuleringer, for at bevare den sikre passering for

skibende og minimere risikoen for påsejling af broens pyloner.19 Resultatet af denne simulering var at broen

skulle have et spænd over 1600 m og en højde på 65m for at selv de største skibe kunne passere sikkert.20

Hængebroen var at foretrække for at opnå det påkrævede spænd der for uhindret passage under broen.

Hængebroer har ringe stivhed, derfor ville det med en hængebro alene være nødvendigt at forstærke dra-

gerne i brofaget for at optage de kræfter, togene ville påvirke hængebroen med. Især tog ville påvirke hæn-

gebroen da de har en større masse, som er mere koncentreret i forhold til de væsentligt mindre biler, som

er spredt over et større areal. En forstærkning af dragerne i hovedfaget ville være nødvendig for at kunne

optage kraftpåvirkningerne fra togene. Derfor ville en kombineret bil- og togbro blive tungere, og det ville

betyde en væsentlig dyrere bro. 21

Problematikken med uændret skibstrafik talte selvfølgelig også for en tunnelløsning. Man skulle ikke bekymre

sig om at broen påvirkede søfarten, da tunnelen ville blive gravet ned på bunden. Ligesom en hængebro ville

en tunnel være mulig at bygge som en kombineret bil –og togtunnel. Den største udfordring ved en kombi-

neret bil – og togtunnel ville være ventilationen, især når tunnelen skulle være så lang, som det er påkrævet

for at krydse Øst-renden. Problemet vil hovedsageligt gælde for de borede bil tunnelrør, hvor store rumfang

af luft skal udskiftes for at sikre færdslen i tunnelen. Dette betyder, at der skal anvendes store ventilations-

anlæg til at sikre det påkrævede luftskifte i tunnelen. 22

Ved kun at udføre en jernbanetunnel, kan tunnelen bygges meget smalle og på den måde kan omkostnin-

gerne til ventilationsanlæg mindskes betydeligt. Det skyldes at ventilation i en smal tunnel kun vil være nød-

vendig i tilfælde af servicearbejde eller brand. Under normale forhold vil togets stemplepåvirkning sørge for

luft udskiftning i tunnelen.

Ud fra de økonomiske aspekter i de foreløbige argumenter er man kommet frem til at man ved at opdele den

østlige del af forbindelsen i en bro og tunnel kan mindske omkostningerne ved opførslen af den faste forbin-

delse. Især da der er store ulemper for hhv. bil- og togtrafik ved hver løsning kan det bedst betale sig økono-

misk at vælge en kombineret løsning til den faste forbindelse. Fordelene ved dette er at hængebroen kan

dimensioneres til biltrafik, hvilket ikke kræver den samme stivhed i vejdragerne som ved tunge godstog. Det

at dragerne ikke skal forstærkes vil betyde at vejbanen vil blive meget lettere end den samme konstruktion

17 From bridges across Great Belt and Øresund towards a Femern belt bridge, Gimsing s.3 18 Grænser for videnskab, Benny Lautrup og Henrik Zinkernagel 19 To broer og en tunnel, Sund og Bælt Holding A/S, 2009 s. 24 20 From bridges across Great Belt and Øresund towards a Femern belt bridge, Gimsing s 3 21Tunnelforbindelser mellem Øst- og Vestdanmark, Carl E. Andersen s. 6-7 22 Tunnelforbindelser mellem Øst- og Vestdanmark, Carl E. Andersen s. 7-8

Side 9 af 19

dimensioneret for tog og derfor billigere og teknisk nemmere at konstruere. Samtidig skal der ikke løses et

større problem i forhold til ventilation af en motorvejstunnel, hvor det er nødvendigt med store ventilations-

anlæg for at sikre god luftkvalitet.

Ud fra den foreløbige argumentation er det blevet begrundet hvorfor Storebælt forbindelsen er blevet opført

som en kombineret bro/ tunnel løsning. På figur 2 kan det ses hvordan tunnel/hængebro løsningen er blevet

linjeført over Storebælt.

Figur 2: Linjeføring af den valgte løsning

Kilde: http://danmarkshistorien.dk/leksikon-og-kilder/vis/materiale/storebaeltsforbindelsen/

4. Østtunnelen Projekteringen og tunnelbyggeriet foregik i perioden 1988-1996. I den efterfølgende periode indledte man

installationen af de jernbanetekniske installationer, hvor der samtidig frem til åbningen af jernbanen den

1.juni 1997, blev foretaget testkørsler med tog. Den 18 km lange faste forbindelse over Storebælt består

som tidligere nævnt af to broer og en tunnel. Selve Storebæltsforbindelsen er opdelt i en Vestbro, en Øst-

bro og en Østtunnel. På figur 2 i det foregående afsnit ses Østtunnelens placering i Storebæltsforbindelsen.

4.1 Tunnelens konstruktion

4.1.1 Den borede tunnel

Selve Østtunnelen består af to parallelt løbende tunnelrør med et jernbanespor i hver. Ved tunnelmundin-

gerne er der indført skrå vægge, der fungerer som sikring mod høje trykstød ved togenes indkørsel i tunne-

len. Til de tekniske installationer, har man valgt at opføre portalbygninger ved tunnelramperne på Halsskov

og Sprogø. I selve portalbygningerne har man ved bygningernes centrale linjer opført et ovenlysbånd, som

skal skaffe lys til de langsgående korridorer. Af de tekniske installationer kan der blandt andet nævnes ba-

neteknisk udstyr, overvågningsudstyr, el-, pumpe- og ventilationsanlæg m.m. De to tunnelrør har en ind-

vendig diameter på 7,7 m, og er for hver 250 m forbundet med tværtunneler (i alt 31 stk.). 23

23Forbindelsen over Storebælt, Sund og Bælt Holding A/S

Side 10 af 19

På figur 4 er princippet for tunnelrørene illustreret ved et tværsnit gennem tunnelrørene. På figuren ses

nogle af de tekniske installationer, som er blevet nævnt i rapporten. Yderligere tekniske installationer, som

ikke er blevet nævnt i rapporten kan desuden for den interesserede læser ses på figur 4.

Figur 3: Tunnelrørenes tværsnit

Kilde: http://www.e-pages.dk/sundblt/117/

Tværtunnelerne har en indvendig diameter på 4,5 m og fungerer både som flugtveje/nødudgange i tilfælde

af toguheld med maks. 6 minutters flugttid til det modsatte tunnelrør samt opbevaring af elektrisk udstyr

som eksempelvis generatorer, køle- og ventilationsanlæg, computer- og radioudstyr m.m. 23 Derudover in-

deholder tværtunnelerne tekniske installationer i form af blandt andet højspændings transformatorer, sty-

rings, regulerings- og overvågningsanlæg (SRO), anlæg til togsikkerhed, togradioer m.m. Man har langs jern-

banesporene opført betonfortove hvis funktion er at huse de tekniske installationer. Disse betonfortove

indeholder således de mange strømforsynings- og transmissionskabler, som forsyner både tunnelen og

tværtunnelernes installationer. Dette betyder, at kablerne bliver godt beskyttet i tilfælde af brand eller lig-

nende. 24

24 Forbindelsen over Storebælt, Sund og Bælt Holding A/S

Side 11 af 19

På figur 5 er princippet for tværtunnelerne illustreret ved et tværsnit gennem tværtunnelerne.

Figur 4: Princippet for tværtunnelerne

Kilde: http://www.e-pages.dk/sundblt/117/

Tunnelens samlede længde fra portal til portal er 8024 m, hvoraf de 7412 m er boret tunnel. På sit dybeste

punkt er tunnelen 75,4 m under havets overflade og 25 m under selve havbunden.25 Tunnelen har med en

maksimum stigning på 16,5 procent, den største stigning på det danske jernbanenet. For begge tunnelrør

gælder det desuden, at der over begge tunnelrør som minimum er 12 m jorddækning. 23

I forhold til det sikkerhedsmæssige, eksempelvis i tilfælde af toguheld eller lignende, har man valgt at sikre

en hurtig evakuering ved at opføre skilte med kort afstand til hinanden, som fører ud til nødudgange via

tværtunnelerne. Samtidig overvåges konstruktionens tilstand via eftersyn samt korrosions- og spændings-

overvågning m.m.23

4.1.2 Tunnelramper

Tunnelramperne er åbne ramper på ca. 1,500 m. Ramperne hvis strækning går fra terrænet og ned til tun-

nelmundingerne, er sikret mod skader fra blandt andet højt grundvandstryk i underliggende jordlag. Dette

har man sikret sig gennem en permanent bortledning af grundvand under såvel ramperne som portalbyg-

ningerne. Selve bortledningen af grundvandet sker gennem passivt overløb i overløbsboringerne. Disse er

placeret langs tunnelramperne, under portalbygningerne samt ved langsgående grundvandsdræn under

selve tunnelramperne. Ved hjælp af tyngdekraften ledes det tilstrømmende grundvand ud til samlelednin-

ger og videre ud til en pumpestation på hver rampe. Herefter ledes grundvandet igen ud i Storebælt. Desu-

den er der blevet opført adgangsveje til tunnelmundingen og portalbygningerne på begge sider af jernba-

nesporene. 23

4.2 Boring samt konstruering af tunnelen

4.2.1 Tunnelboring Som tidligere nævnt har Østtunnelen en længde på 8024m, hvoraf den borede tunnel udgør 7412 m. 23

En boret tunnel kan defineres ved, at en tunnel bores ud med en specielfremstillet tunnelboremaskine

(TBM). Det runde hul som efterlades bliver herefter beklædt med betonelementer, hvis størrelse passer til

25Storebæltsforbindelsen – Østtunellen, Gyldendals Åbne Encyklopædi

Side 12 af 19

efterladte hul.26 Disse tunnelboremaskiner er opbygget efter samme overordnede principper, men er speci-

alfremstillet til et specifikt projekt. Dermed kan man tage højde for faktorer som eksempelvis jordbundsfor-

holdene. 27

Boreprocessen af de to tunnelrør blev foretaget med fire specialfremstillede tunnelboremaskiner. De fire

tunnelboringsmaskiner var navngivet: Jutlandia, Fonia, Selandia og Dania. 25 Tunnelboremaskinerne borede

fra hver sin retning i hvert tunnelrør og mødtes cirka på midten af tunnelen. Selve tunnelvæggen har en

tykkelse på 40 cm og består af i alt godt 62.500 sammenboltede betonelementer, som blev fremstillet på

en midlertidig fabrik i Halsskov. 28 På figur 6 ses selve tunnelen samt de fire tunnelboremaskiners startpla-

cering i forbindelse med boringen af de to tunnelrør.

Figur 5: Jernbanetunnelen under Storebælts Østerrende

Kilde: http://www.denstoredanske.dk/It%2c_teknik_og_naturvidenskab/Teknik/Tunnelbygning/Storeb%C3%A6ltsforbindel-

sen/Storeb%C3%A6ltsforbindelsen_(%C3%98sttunnelen)

Selve tunnelboremaskinerne var fremstillet således, at forrest på selve tunnelboremaskinerne var der pla-

ceret 1000 t tunge borehoveder bestående af et stålskjold med en længde på ca. 10 m og en diameter på

ca. 8,5 m. Tunnelboremaskinerne var forsynet med et roterende skærehoved samt et vandtæt skot med en

indbygget trykluftsluse. Bag borehovedet havde man valgt at placere en ca. 200 m lang skinnekørende på-

hængsvogn med det fornødne udstyr for boringsmaskinens drift. 29 Efterhånden som tunnelboremaskinerne

bevægede sig frem, blev der bag borehovederne monteret præfabrikerede foringsringe bestående af jern-

beton. En ny ring af jernbeton kunne monteres hver gang man havde boret 1,65 m frem.30 Fremdriften af

tunnelboremaskinerne skete ved hjælp af donkrafte. Dette skete ved at man skubbede bagud på de nyligt

monterede tunnelringe. 27 Meningen med foringen var, at give tunnelrøret den nødvendige styrke til at

kunne sikre vandtæthed og modstå ydre jord- og vandtryk. 29

4.2.1 Cut & Cover tunnel Østtunnelen er konstrueret således at sektionerne mellem de åbne ramper og den borede tunnel er en

dobbelt jernbetontunnel. Denne er således støbt på selve stedet i en åben byggegrube (udgravning til fun-

dament for en bygning). Disse sektioner er henholdsvis 227 m lang ved Halsskov i Sjælland og 278 m lang

ved Sprogø. En sådan tunnelkonstruktion hører ind under typen Cut & Cover-tunnel. 23

26Tunnel over Marselis Boulevard – byggemetoder, marselisboulevard.dk 27 Huller i jorden, sund og bælt 28Fakta og historie, A/S Storebælt 29Storebæltsforbindelsen – Østtunellen, Gyldendals Åbne Encyklopædi 30 Jernbanetunnel under Storebælt, MTHøjgaard

Side 13 af 19

I tunnelens ender anvendte man således ”Cut & Cover”- metoden. Metoden for denne tunneltype er, at

tunnelen bygget på stedet i en åben udgravning, som siden hen fyldes til. Man udgraver således først en

stor åbning, hvorefter tunnelsektionerne støbes. 31 Generelt findes der flere forskellige tunneltyper, og der

er desuden mange forskellige måder at bygge tunneler på. Hvilken tunneltype der skal bruges til konstrukti-

onen bestemmes ud fra en række faktorer. Af disse kan der nævnes de fysiske betingelser på tunnelstedet

herunder de geologiske og hydrologiske. 32 På figur 7 er princippet i en ”Cut & Cover-tunnel” konstruering

illustreret.

Figur 6: Cut & Cover-tunnel

Kilde: http://www.igt.ethz.ch/resources/publications/196/papers/88/98-5.pdf

5.3 Udfordringer ved boringen af tunnelen Ved borearbejdet af tunnelen borede man hovedsagligt igennem to forskellige lag, det var moræneler og

mergel man borede igennem. Moræneler er den jordart der er mest almindelig her i Danmark, den består

af en blanding af ler, sand, grus og sten.33

Mergel er en lertype, der har et varierende indhold af kalk.34 Størstedelen af det man har gravet igennem er

mergel og moræneler. Man har blandt andet anvendt moræneleret til at bygge ramperne til tunnelen på

Sprogø. Disse lag gjorde det svært at bore, da moræneleret var fyldt med kæmpe granitkampsten og nogle

steder var der sandlommer, hvor der var et vandtryk på 4,5 atmosfære. Man havde aldrig rigtig været ude

for at bore i noget lignende, så der blev udviklet og afprøvet nye metoder til borearbejdet. 33

31Jernbanetunnel under Storebælt, MTHøjgaard 32Tunnel, Gyldendals Åbne Encyklopædi 33Moræneler, Naturstyrelsen 34Mergel¸ Gyldendals Åbne Encyklopædi

Side 14 af 19

På figur 8 ses de forskellige jordlag, som man borede igennem under boreprocessen af Østtunnelen.

Figur 7: De forskellige jordlag man har boret igennem

Kilde: http://www.e-pages.dk/sundblt/117/

Til armeringen af betonelementerne blev der også udviklet og afprøvet nye metoder. På selve armeringen

af betonen har man anvendt epoxy, der skal sørge for, at fugt og salt ikke skal få jernet til at ruste, for når

det ruster, udvider det sig og så sprækker betonen og konstruktionen bliver svækket.35

I løbet af tunnelbyggeriet har der været et par komplikationer, hvor der blandt andet skete to store uheld.

Det første store uheld skete d. 14. oktober 1991, hvor begge tunnelrør ved Sprogø blev oversvømmet, da

vand fra Storebælt trængte ind gennem jordlaget over boremaskinerne og videre ind til tunnelrørene. Det

andet store uheld forekom mindre end en måned senere d. 11. juni 1994, hvor der skete en eksplosions-

brand i en af tunnelboremaskinerne. Endnu er årsagen til branden ikke endeligt fastslået, men man havde

en formodning om, at det skyldtes, at en hydraulikslange sprang pga. øget tryk og at en gnist antændte den

udstrømmede olie. De to uheld betød, at færdiggørelsen af tunnelen blev forsinket med 2 år. 36

Oversvømmelsen skete i morænelerlaget tæt ved Sprogø, og oversvømmelsen forårsagede at begge tunnel-

rør blev fyldte med vand. Dette uheld resulterede i, at man gravede verdens største undersøiske grund-

vandsanlæg, hvilket skulle sænke vandtrykket og forhindre, at der var mere, der kollapsede. Eksplosions-

branden i en af tunnelboremaskinerne forårsagede, at betonen blev sprængt væk, hvor moræneleret var

ustabilt, og derfor måtte man udbedre skaderne hurtigst muligt, for at der ikke skulle ske flere ulykker eller

forsinkelser. 32

Alt i alt kan man konstatere, at det har været en kæmpe udfordring at grave tunnelen, da de lag af bund

man skulle igennem ikke var lige stabile over det hele. Det opgravede moræneler har kunnet bruges til

konstruktionsmateriale. Det har også været smart, at man har valgt at anvende epoxy på armeringen såle-

des, at det ikke ruster. Dette medfører så, at betonen ikke hele tiden skal udskiftes pga. beton, som spræk-

ker og svækker konstruktionen og udgøre en fare for de mennesker der arbejder i toget, eller som kører

med dem til daglige. Hvis man ikke valgte at anvende epoxy, kunne det også skabe en miljømæssig konse-

kvens ved, at betonen sprækker, og der flyder en masse saltvant ind i tunnellen og ville skabe rustskader på

35 Tak for kaffe!, MTHøjgaard 36 Tunnel på trods, Annette Hartung, maj 1997

Side 15 af 19

det materiale der ikke er beskyttet mod det. Hvilket resultere i, at man skal smide en masse materiel ud og

lave noget nyt, som giver en hvis form for CO2 udledning og spild.

5. Miljø Der har været mange miljømæssige overvejelser inden Storebæltsprojektet blev sat i værk. Blandt andet

fordi Danmark gerne ville være en forløber inden for miljøområdet. Man har både taget hensyn til dyre - og

plantelivet i havet, og på Sprogø som forbinder Vest - og Østbroen. Der er ved gravearbejdet forsøgt at gøre

sedimentspillet så minimalt som muligt, for ikke at ødelægge for meget liv i havet. Ved etableringen af for-

bindelsen har man også forsøgt at opfylde nulløsningen, hvilket betyder at strømningsforholdene i Øster-

søen vil forblive uforandret, så der ikke er nogle andre områder der bliver påvirket.

Gravearbejdet til forbindelsen blev udført af over 20 forskellige gravemaskiner. Der blev brugt så mange

forskellige maskiner, for at skabe så lille en forstyrrelse af det marine miljø, blandt andet ved at reducere

sedimentspild. Ved brug af specielle gravemaskiner blev det også mulig at genanvende moræneleret i et

stort omfang. I 1990'erne fandt man ud af at de stenede rev, der ligger ud for Sprogø bestod af moræneler,

som kunne anvendes til konstruktionen, hvis man udvaskede de finere partikler i leret. Ved anvendelse af

moræneleret blev man fri for at skulle deponere afgravet materiale i klapningsområder, og behovet for ind-

vinding af sand blev reduceret betydeligt37. På figur 11 ses de afgravningsfartøjer der blev anvendt til at

grave moræneler, sand m.m. op fra havbunden.

Figur 8: Afgravningsfartøjer

Kilde: http://www.e-pages.dk/sundblt/62/

5.1 Nulløsning Da anlægsloven for den faste forbindelse over Storebælt blev nedskrevet, indførte man en såkaldt nulløsning,

som er givet ved følgende:

”§5 Anlæggets to etaper udføres hver for sig således, at der efter færdiggørelsen af hensyn til vandmiljøet i

Østersøen sikres en uændret vandgennemstrømning i Storebælt.”38

Udspecificeret vil det betyde at:

”At den hydrauliske strømningsmodstand i Storebælt skal forblive uforandret.

At blandingen mellem det øvre og nedre strømlag i Storebælt skal forblive uforandret.

At hyppigheden af superkritisk tolagsstrømning skal forblive uforandret.”39

37 Storebælt og miljøet, Sund og Bælt Holding A/S, s. 4-5, s. 18-25, s. 38 Storebælt og miljøet, Sund og Bælt Holding A/S, s. 5 39 Storebælt og miljøet, Sund og Bælt Holding A/S, s. 31

Side 16 af 19

Denne nulløsning skal være overholdt op til 40 kilometer væk fra den faste forbindelsen. Disse betingelser

kan dog være svære at måle 50 år efter. Dette skyldes at der naturligt være ændringer i miljøet forsaget bl.a.

af den globale opvarmning og de naturlige variationer af vandstrømmen. Derfor bruger man programmet

MIKE 22 til udregning af miljøet i fremtiden. MIKE 22 er en todimensional og tolags hydrodynamisk model,

som er udviklet på Dansk Hydraulisk Institut. Således kan det måles om vandudvekslingen og dermed vand-

miljøet ændres i forhold til de ændringer, som vil opstå i forbindelse med byggeriet. Dette skyldes at MIKE

22 kan levere en model hvor vandstrømmen er den samme, og derfor kan Storebælt forbindelsen indflydelse

på vandstrømmene. Med denne model er det blevet vist at den faste forbindelse over Storebælt ikke vil

ændre i vandudvekslingen med Østersøen i fremtiden. 40

5.2 Sedimentspild Sedimentspild er den mængde af opgravet materiale, der driver videre med strømmen efter at det er blevet

løsnet ved opgravningen. Det handler om at få det mindst mulige sedimentspild, fordi desto mere sediment-

spild, des mere skader man det liv der lever i området. Det, der kan ske ved sedimentspild, er at der bliver

dannet et lag af for eksempel sand og moræneler, som lægger sig oven på alt andet som planter m.m. og slår

det ihjel hvis der bliver dannet et for tykt lag. Især ved konstrueringen af Storebæltsforbindelsen, har man

fokuseret på dette problem, fordi man gerne ville være en frontløber inden for miljøområdet ved denne

konstruktion. 41

Figur 9: Sedimentspild

Kilde: http://www.e-pages.dk/sundblt/62/

I alt er der blevet håndteret ca. 38 millioner tons sand, moræneler og andet organisk materiale ved bygge-

riet af Storebæltsforbindelsen. Af de 38 millioner tons er ca. 16 millioner tons blevet gravet væk som kom-

pensation for at strømningen ville forblive uforandret, så nulløsningen ville være opfyldet, når byggeriet var

færdigt. 41

40 Storebælt og miljøet, Sund og Bælt Holding A/S 41 http://www.e-pages.dk/sundblt/62/

Side 17 af 19

Cirka 33,3 millioner tons af det opgravede materiale blev anvendt til konstruktioner i Storebæltsforbindel-

sen. Det betyder at der ca. er 4,7 millioner tons der er blevet spildt til havmiljøet. Det er et spild på ca. 12 %

af de materialer der er blevet håndteret gennem forløbet. Efterfølgende kan det også ske at, der bliver ført

yderligere materiale væk fra havbunden, da man har flyttet strømningen længere ned af i havet for at op-

fylde nulløsningen. 41

5.3 Sænke- eller boret tunnel? Da man skulle fastlægge hvilken form for tunnel man ville lave, spillede miljøet en stor rolle. Dette var ho-

vedsageligt årsagen til at man valgte en boret tunnel i stedet for en sænketunnel. Forud for projektet fortog

man adskillige geotekniske undersøgelser på jorden i Storebælt. Undersøgelserne viste at det øverste jord-

lag i Storebælt bestod af moræneler, som umiddelbart ikke kunne bruges til konstruktionsarbejde. Dog vi-

ste det sig, at hvis man udvaskede en del af de finere partikler kunne jordmaterialet bruges til opbygning af

ramper og strømligning af Østbroens ankerblokke).

Dette var med til at styrke de miljømæssige argumenter for en boret tunnel og imod en sænketunnel. Hvis

man skulle lave en sænketunnel ville det medføre at man blev nødt til, at grave en grøft i havbunden hvor

sænketunnel kunne ligge i. Derefter ville det kræve at man fyldte grøften igen. Dette ville medføre større

midlertidig miljøpåvirkning end en boret tunnel.

På figur 12 ses princippet for en sænketunnel illustreret ved et tværsnit gennem sænketunnelen. 41

Figur 10: Tværsnit af en evt. sænketunnel

Kilde: http://www.e-pages.dk/sundblt/62/

Side 18 af 19

6. Konklusion Gennem vores arbejde er vi kommet frem til, at den fast forbindelse mellem Fyn og Sjælland blev opført,

fordi man ville nedsætte rejsetiden mellem landsdelene samt for at gøre det muligt for flere at krydse bæl-

tet så billigt og miljøvenligt som muligt. Desuden skulle industrien kunne spare penge og tid på en hurtigere

forbindelse, samt at kunne knytte firmaer bedre sammen på tværs af landet. Økonomisk set ville broen ikke

betyde det store for de danske borgere, da den blev finansieret igennem statsgaranterede lån af udenland-

ske kapitaler. Derved skulle brugerne kun betale et gebyr for hver gang de krydsede broen, og da det ikke

kostede mere end en færgebillet, gjorde det ikke nogen forskel økonomisk set.

For at mindske omkostningerne ved opførslen af den fasteforbindelse er den østlige del af forbindelsen op-

delte i en bro og tunnel. Fordelene ved denne opdeling af at hængebroen skulle dimensioneres til biltrafik,

hvilket ikke ville kræve den samme stivhed i vejdragerne som de tunge godstog. Det at dragerne ikke skal

forstærkes vil betyde at man konstruktionen blive og derfor billigere og teknisk nemmere at konstruere.

Samtidig skulle der ikke løses et større problem i forhold til ventilation af en motorvejstunnel, da togene selv

kan ventilere de smalle tunnelrør, under normale forhold. Det er kun nødvendigt med ventilation i forbin-

delse med service arbejde eller brand.

I arbejdet med projektet har vi set på konstrueringen af Østtunnelen. Tunnel består af to tunnelrør, som

primært blev konstrueret ved boring via 4 specialfremstillede boremaskiner. Tunnelboremaskinerne borede

under konstruktionsprocessen fra hver sin retning i hvert tunnelrør. Efterhånden som tunnelboremaskinerne

borede tunnelerne kunne man bag borehovederne montere præfabrikerede foringsringe. Disse udgjorde

rammen for resten af de tekniske installationer, som jernbaneskinner, ventilationsanlæg osv., som efter bo-

ringen kunne etableres i tunnelen. Udover boring brugte man også den såkaldte ”Cut & Cover” – metode i

tunnelens ender. Princippet for denne er at man først udgraver en stor åbning, hvorefter tunnelsektionerne

støbes.

I forbindelse med byggeriet er der blevet taget hensyn til miljøet. Under konstruktionen har man forsøgt at

reducere sedimentspillet, således at det afgravede materiale ikke kvæler plante livet. Desuden er der blevet

lavet kompensations afgravninger for at byggeriet kunne overholde nulløsningen og sikre at strømningen i

Storebælt. Derudover er der stadig et lige så rigt plante og dyre liv i havet såvel som på Sprogø. Udover

sedimentspildet har der ikke været de store nævneværdige problemer med hensyn til miljøet.

Side 19 af 19

Litteraturhenvisninger Nielsen, Thomas Sick og Hovgesen, Henrik Harder: Pendling i Danmark, baggrund og udvikling. I:

Geografisk Orientering, 2007, nr. 5. s. 296-300

Trafikministeriet: Spørgsmål og svar om broerne over Storebælt og Øresund, juni 2003

Storebæltsforbindelsen, Henrik Mølgaard Frandsen for danmarkshistorien.dk, 2011, http://dan-

markshistorien.dk/leksikon-og-kilder/vis/materiale/storebaeltsforbindelsen/ , besøgt d. 07-09-2013

Storebælt, redaktionen på Gyldendals åbne encyklopædi, 2013, http://www.denstoredan-

ske.dk/Danmarks_geografi_og_historie/Danmarks_geografi/Indre_danske_farvande/Sto-

reb%C3%A6lt, besøgt d. 09-09-2013

Trafiktal, A/S Storebælt, 1998-2013, http://www.storebaelt.dk/omstorebaelt/trafiktal, besøgt d.

08-09-2013

Pendling fra bopæl, Leif Sten Nielsen, Danmarks Statistik 2012, http://www.dst.dk/da/Statistik/em-

ner/pendling/pendling-fra-bopael.aspx# besøgt d. 11-09-2013

Aalborg Havn i offensiven forud for Femern-forbindelse, Aalborg Havn A/S, 2010, http://www.aal-

borghavn.dk/Nyhedsarkiv.10.aspx?recordid10=16&layout=1, besøgt d. 11-09-2013

Fakta og historie, A/S Storebælt, http://www.dst.dk/da/Statistik/emner/pendling/pendling-fra-

bopael.aspx# besøgt d. 14-09-2013

From bridges across Great Belt and Øresund towards a Femern belt bridge, Niels J. Gimsing, 2009,

http://bscw-app1.ethz.ch/pub/bscw.cgi/d376853/04-N.J.%20Gimsing.pdf, besøgt d. 17-09-2013

Tunnelforbindelser mellem Øst- og Vestdanmark, Carl E. Andersen, http://www.djf.dk/por-

tal/pls/portal/docs/1/34644.PDF, besøgt d. 17-09-2013

Grænser for videnskab, Benny Lautrup og Henrik Zinkernagel, http://www.nbi.dk/~lautrup/artik-

ler/vidgr.pdf, besøgt d. 17-09-2013

To broer og en tunnel, Sund og Bælt Holding A/S, 2009, http://e-pages.dk/sundblt/28/8, besøgt d.

17-09-2013

Forbindelsen over Storebælt, Sund og Bælt Holding A/S, http://www.e-pages.dk/sundblt/117/, be-

søgt d. 17-09-2013

Storebæltsforbindelsen – Østtunellen, Gyldendals Åbne Encyklopædi, http://www.denstoredan-

ske.dk/It%2c_teknik_og_naturvidenskab/Teknik/Tunnelbygning/Storeb%C3%A6ltsforbindel-

sen/Storeb%C3%A6ltsforbindelsen_(%C3%98sttunnelen), besøgt d. 17-09-2013

Tunnel over Marselis Boulevard – byggemetoder, BLA BLA BLA, http://marselisboule-

vard.dk/file/211/pdf, besøgt d. 17-09-2013

Tunnel, Gyldendals Åbne Encyklopædi, 2011, http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_natur-

videnskab/Teknik/Tunnelbygning/tunnel, besøgt d. 17-09-2013

Jernbanetunnel under Storebælt, MTHøjgaard, http://mth.dk/Projekter/Anlaeg/Infrastruktur/Jern-

banetunnel-under-Storebaelt.aspx, besøgt d. 17-09-2013

Moræneler, Naturstyrelsen, http://www.naturstyrelsen.dk/Naturoplevelser/Undervisning/Naturka-

non/Undergrund/moraeneler.htm, besøgt d. 17-09-2013

Mergel, Gyldendals Åbne Encyklopædi, 2013 http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_natur-

videnskab/Geologi_og_kartografi/Sedimentologi/mergel, besøgt d. 17-09-2013

Storebælt og miljøet, Sund og Bælt Holding A/S, 1999, http://www.e-pages.dk/sundblt/62/, besøgt

d. 17-09-2013