Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Usko Anttikoski Muistio 14.9.2007
Suomen kiinteät liikenneyhteydet Itämeren poikkiRuotsiin ja Viroon.
Rakennettavuuden alustavaa arviointia.
2
Usko Anttikoski muistio 14.9.2007
Suomen kiinteät liikenneyhteydet Itämeren poikkiRuotsiin ja Viroon.
Rakennettavuuden alustavaa arviointia.
Tiivistelmä
Kiinteän ratayhteyden rakentamismahdollisuutta merenalaisilla tunneleilla Suomen jaRuotsin sekä Viron välillä selostetaan. Ahvenanmaan kautta kulkevaan yhteyteen kuuluvatAhvenanmeren ja Saaristomeren ratatunnelit Turun ja Uppsalan välillä. Lisäksi käsitelläänSuomenlahden ratatunnelia Helsingin ja Tallinnan välillä sekä Merenkurkun ratatunneliaVaasan ja Uumajan välillä.
Ratalinjaukset merikartoilla, pituusleikkaukset sekä eräitä rakenneleikkausten ehdotuksiaesitetään. Ratayhteyksien pituus Itämeren poikki vaihtelee 88...240 km. Yhden merenalaisen kalliotunnelien pituus on 60...85 km. Ratayhteyksien rakentamiskustannukset tunneliratkaisuissa ovat Ahvenanmaan poikki 3 400...5 000 M€, Suomenlahden poikki 2 300...2700 M€ sekä Merenkurkun poikki 1 700...2 100 M€. Ahvenanmeren siltavaihtoehto lisäisikustannuksia 2 000...3 000 M€. Rakentamiskustannukset ovat vuoden 2007 hintatasolla.Yhteyden toteuttaminen vie aikaa 15...30 vuotta.
Selvitys koskee erityisesti kalliotunneleita ja pintaväylien pohjarakentamista. Maankäyttöja liikennesuunnitelmia ei ole käsitelty. Selvityksen odotetaan herättävän kiinnostusta meren poikki kulkeviin kiinteisiin yhteyksiin ja offshore tekniikan tutkimus ja tuotekehittämiseen Itämeren pohjoisosalla, Fennoskandian kilven kallioperässä.
Sisältö: Sivu
1. Johdanto 32. Taustaa ja tapahtumia 33. Yksikkökustannuksia 64. Tunnelitekniikkaa meren alla 85. Ahvenanmeren tunneli 106. Ahvenanmeren penger 107. Ahvenanmeren lautta 118. Saaristomeren tunneli 119. Saaristomeren penger 1210. Suomenlahden tunneli 1311. Merenkurkun tunneli 1412. Yhteenveto rakentamiskustannuksista 1513. Rahoitukseen liittyviä kommentteja 1614. Loppupäätelmiä 1615. Toimenpideehdotuksia 1716. Liitteet 18
3
1. Johdanto
Muistiossa selostetaan merenalaisia kalliotunneleita ja meren pintaväylien pohjarakentamista. Ahvenanmeren ja Saaristomeren tunneli ja pengeryhteydet ovat nyt ensi kertaamukana. Aikaisemmin on käsitelty Suomenlahden ja Merenkurkun ratatunnelia
Selvitystä on tehty eri yhdistysten vapaaehtoistyönä 15 vuoden aikana. Sen toivotaan herättävän kiinnostusta meren poikki kulkeviin kiinteisiin yhteyksiin ja offshoretekniikan tutkimus ja tuotekehittämiseen.
Fennoskandian kallioperä on yleensä samanlaista peruskalliota Suomessa, Ruotsissa,Norjassa ja Venäjän Karjalassa (Geological Map of the Fennoscandian Shield 1: 2 000000. Geological Survey of Finland, Norway, Sweden and Russia 2001). Kallioperä soveltuu rakennettujen runsaiden kalliorakennuskohteiden perusteella erittäin hyvin kalliotunnelien rakentamiseen. Vastaavaa yhtä hyvää kallioresurssia ei ole juuri muualla maailmassatarjolla.
Ahvenanmeren ja Saaristomeren kallioperä tunnelien kohdalla on samanlaista kuin Suomenlahden ja Merenkurkun tunnelissa (lukuun ottamatta Viron rannikkoa).
Liikenneyhteydet esitetään kartalla Norden 1:2 milj. (kansikuva). Ahvenanmaan yhteyksiäesitetään Saaristomeren merikartalla (1:250 000) ja Suomenlahden yhteyksiä LäntisenSuomenlahden merikartalla (1:250 000).
Linjausten pituusprofiilit on piirretty mittakaavassa 1:250 000/1:2 500. Merenpohjan syvyystiedot on otettu merikartoilta ja maanpinnan korkeustiedot Google Earth Map kartoilta.Kalliopinnan korkeuden on arvioitu olevan 5...50 metriä merenpohjasta. Lisäksi esitetäänalustavia rakentamisen periaatteita ja eräitä rakenneehdotuspiirroksia keskustelujen pohjaksi.
Esitetyt ratalinjaukset on tehty alustavaan rakentamismahdollisuuden arviointia varten.Ratalinjausta ei ole vielä yksityiskohtaisesti sijoitettu karttoihin, eikä neuvotteluja ole käytykaavoitusviranomaisten kanssa.
2. Taustaa ja tapahtumia
Suomen geologian tutkimuskeskus julkaisi 1990luvun alussa Itämeren kallioperän karttoja. Tämän vuoksi syntyi kiinnostusta merenalaisten tunnelien rakentamiseen SuomestaViroon ja Ruotsiin. Suomen geoteknisen yhdistyksen edustajana Usko Anttikoski esittipohjoismaisessa geotekniikan konferenssissa (NGM92) Aalborgissa vuonna 1992 kolmeauutta tunnelia Itämeren poikki (kuva 2): Suomenlahdella, Ahvenanmaalla (Saaristomeri jaAhvenanmeri) ja Merenkurkulla.
HelsinkiTallinna Seura ry:n kustantama kirja, HelsinkiTallinna kaksoiskaupunki. Taruavai totta? (toim. Martti Asunmaa) julkaistiin Tallinnassa 1995. Kirjassa selostetaan myösSuomenlahden rautatietunnelin rakentamismahdollisuutta (s. 100… 110): U.Anttikoski,V.Castrén ja T.Cronvall. HelsinkiTallinnarautatietunneli, utopia vai mahdollisuus?
4
Suomenlahden rautatietunnelin rakentamisesta järjestettiin seminaareja vuosina1995...96 Helsingin teknillisen korkeakoulun, Tallinnan teknillisen korkeakoulun ja Pietarinrautatieyliopiston tunneliasiantuntijoiden kanssa. Osanottajat laativat yhteisen lausunnon,jossa todettiin, että merenalainen tunneli on teknillisesti mahdollinen rakentaa, kysymys onensi sijassa taloudesta. Hanke sai Virossa, Puolassa ja Venäjällä myönteisen vastaanoton. Sen sijaan Suomessa se ei saanut tukea liikenneministeriössä. Tämän takia välttämättömiä geologisia tutkimuksia ja liikennetaloudellisia selvityksiä ei ole voitu tehdä.
HelsinkiTallinna tunneliyhdistys ry. (nyt Baltirailyhdistys ry. puh.joht. Martti Asunmaa)laati tunnelihankkeesta selvityksen: Alustava hankesuunnitelma/ 9.4.1997. HelsinkiTallinna rautatietunneli. Oikotie Eurooppaan.
Suomen tunneliehdotuksia on selostettu myös alan kokouksissa ja konferensseissa mm.U.Anttikoski and A.Vilo. Baltic Sea Circular Link via Rock Tunnels. World Tunnel Congress. Oslo, May 29June 3 1999. “Challenges for 21st Century” Kirjoituksessa on esitettySuomenlahden rautatietunnelin lisäksi arvio myös Merenkurkun rautatietunnelista (kuva 3). Merenkurkun neuvoston toimesta julkaistiin vuonna 2000 selvityksiä Merenkurkun tieliikenneyhteyden osalta Vaasan ja Uumajan välillä. Samassa yhteydessä arvioitiin myösrautatietunnelin rakentamismahdollisuutta (Fast förbindelse över Kvarken. Oy Talentek Ab& Infraplan AB 2000). Lehtikirjoituksissa todettiin rakentaminen mahdolliseksi, mutta eivielä taloudellisesti kannattavaksi hankkeeksi. Baltirailyhdistyksen pyynnöstä Usko Anttikoski laati selvityksen 6.11.2001 Suomenlahden rautatietunnelin rakentamismahdollisuudesta Milanon kansainvälisen tunnelikongressin kokemusten perusteella. Milanon tilaisuudessa selostettiin varsinkin Alppitunnelien alijohtavaa neljää rautatietunnelihankketta. Näistä Italian ja Sveitsin välillä oleva Lötschbergin tunneli (34 km) valmistui kesällä 2007 ja maailman pisin rautatietunneli Gotthardin tunneli (57 km) valmistunee vuonna 2015. Hankkeita voi seurata tunneleiden kotisivuilta,esimerkiksi www.alptransit.ch. Gotthardin tunnelista on kaivettu yli 70 %.
Ratahallintokeskus otti Suomenlahden rautatietunnelihankkeen mukaan myös omaanvisioonsa vuodelle 2050 (EteläSuomen rautatieliikenteen visiot 2050, hankekuvaukset26.3.2004/14.
Baltirailyhdistyksen hallituksen pyynnöstä Usko Anttikoski tarkisti Suomenlahden rautatietunnelin rakennettavuuden arviota muistiossa 22.1.2005 vuoden 2005 alun tasolle.
Ruotsissa on kiinnostusta liikenneväylään myös Ahvenanmaan kautta Suomeen ja edelleen Venäjälle. Tämän vuoksi Usko Anttikoski selvitti myös Ahvenanmaan yhteyden rakentamismahdollisuutta muistiossa 23.11.2006.
Suomen geoteknillinen yhdistys julkaisi 23.11.2006 yhdistyksen kotisivuilla www.sgy.fietusivun kohdassa ”ajankohtaista” kaksi muistiota Kiinteistä liikenneyhteyksistä Ruotsiin jaViroon. Niistä toinen (23.11.2006) käsitteli Ahvenanmaan kiinteää liikenneyhteyttä ja toinen (22.1.2005) Suomenlahden rautatietunnelia. Näistä tehtiin yhdistelmämuistio31.1.2007.
Muistiossa 14.9.2007 on päivitetty edellinen muistio. Muistiosta on myös englanninkielinenversio. Muistiota päivitetään edelleen tarvittaessa.
5
Kuva 2. Suomen geoteknisen yhdistyksen edustajana Usko Anttikoski esitti pohjoismaisessa geotekniikan konferenssissa (NGM92) Aalborgissa vuonna 1992 kolmea uutta tunnelia Itämeren poikki: Suomenlahdella, Ahvenanmaalla (Saaristomeri ja Ahvenanmeri) jaMerenkurkulla. Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kallioperäkartta on tunnelilinjaustenpohjakarttana.
6
Kuva 3. Kehärataehdotus Itämeren nopeasta junayhteydestä (Anttikoski ja Vilo 1999)Ehdotukseen on lisätty UA:n ehdotus (2006) rantaradasta Helsinki–Turku–Pori–Vaasa.
3. Yksikkökustannuksia
Ratatunnelien ja meripengerten suunnittelu tulisi tehdä yli 100 vuoden elinkaarelle ja junien nopeudelle vähintään 200 km/h.
Kanaalitunnelin korkea rakentamiskustannus antoi merenalaisille liikennetunneleille kalliinmaineen varsinkin KeskiEuroopassa. Tunneli rakennettiin noin 15 vuotta sitten Englanninja Ranskan yhteisprojektina. Rakennustyö sujui teknisesti hyvin, vaikka olosuhteet olivatpoikkeuksellisen haastavat. Tunnelia kutsutaankin vuosisadan rakennushankkeeksi, vaikka kustannukset ylittyivät roimasti tavoitteesta.
Helsingin tunnelityöt (300 km tunneleita, joista maailman pisin Päijännetunneli 120 km)ovat kuitenkin pysyneet kustannusarvioiden puitteissa. Katajaluodon eteläpuolelle johtavamerenalainen jäteveden purkutunneli (8 km) tehtiin myös kustannusarvion mukaan. Tämän vuoksi tunnelirakentamisen kustannuksiin suhtaudutaan Suomessa luottavaisemminkuin muualla. Tunnelien rakennuskustannusten arviointi meren alla on kuitenkin epävarmempaa, koska olosuhteita ei tunneta riittävästi ja kokemuksia näistä on vähän.
7
Oheisessa taulukossa (valmiista ja työn alla olevista rautatietunneleista) käytetään muistion 6.11.2001 kustannustietoja, joihin on lisätty Pääkaupunkiseudun Kehäradan yleissuunnitelman tietoja: www.keharata.net/marja_yleissuunnitelmaraportti.pdf.
Kustannukset sisältävät tunnelien rakentamisen ja ratarakenteiden ja laitteiden kokonaiskustannukset yleiskustannuksineen ilman arvonlisäveroja vuoden 2001 hintatasossa.
Yksikkökustannuksia valmiista ja työn alla olevista rautatietunneleista:Alppitunnelit (23 tunnelia) 60… 80 M€/kmKanaalitunneli (3 tunnelia) 172 ”Oslon lentokentän ratatunneli (2 raidetta 1 tunnelissa) 13 ”Ison Beltin ratatunneli (2 tunnelia) 69 ”Vuosaaren satamaratatunneli (1 raide) 7 ”Marjaradan yleissuunnitelman ratatunneli (2 tunnelia) 12 ”Marjaradan yleissuunnitelman tunnelit (sisältäen asemat) 23 ”Lahden oikorata (ei tunnelia) 5 ”Botniabana (tunneleita 25 km, 12 raidetta) 8 ”Raippaluodon tiesilta (1045 m/12m, aukko 26 m/250 m) 24 ”Puumalansalmen silta (781 m/13 m, aukko 25 m/140 m) 12 ”
Käytetyt yksikkökustannukset 2001 hintatasolla:Kovan kallion tunneli (23 tunnelia) 20 ”Pehmeän kallion tunneli (esim. Viron mantereella) 50 ”Työtunneli 3 ”Huoltokuilu ja tukikohta saarella (”rautatiemajakka”) 10 M€/kplPengerrata (2 raidetta, sisältäen sillat) 5 M€/kmPengertie (2 kaistaa, sisältäen sillat) 5 ”Molemmat yhdessä 10 ”
Rakentamiskustannukset erikoisissa ns. megahankkeissa arvioidaan yleensä liian pieniksi.Gotthardin tunnelin kustannukset ovat nousseet 28 % ja Vuosaaren satamaradan kustannukset noin 30 % rakentamisen alkuvaiheen arviosta. Vaikka rakennussuunnitelmat japohjatutkimukset näissä hankkeissa oli tehty hyvin. Rakentamiskustannusten nousu johtuurakentamisen suhdanteiden muutoksista pitkäaikaisessa hankkeessa ja muista ennaltaarvaamattomista seikoista työn aikana. Esimerkiksi raakaöljyn ja eräiden tärkeiden rakentamisen raakaaineiden hinnat ovat nousseet viime vuosina jopa kaksinkertaisiksi.
Tämän vuoksi aikaisempia yksikkökustannuksia (vuodelta 2001) on nostettu 20...30 %.Tarkennetut yksikkökustannukset ilman arvonlisäveroa ja rakennuttajan kustannuksia ovatalkuvuoden 2007 hintatasolla seuraavat:
Käytetyt yksikkökustannukset vuoden 2007 hintatasolla:Kovan kallion tunneli (23 tunnelia) 25 M€/kmPehmeän kallion tunneli (esim. Viron mantereella) 65 ”Työtunneli 4 ”Tekosaari ja tukikohta (”rautatiemajakka”) 15 M€/kplPengerrata (2 raidetta, sisältäen sillat) 6 M€/kmPengertie meripenkereen vierellä (2 kaistaa, sisältäen sillat) 4 ”Pengerrata ja tie merellä yhdessä 10 ”
8
4. Tunnelitekniikkaa merellä
Ilmastonmuutoksen ja öljyvarojen niukkuuden vaikutuksesta auto ja lentoliikenne vähenevät. Vastaavasti kuljetukset radoilla ja nopea junaliikenne lisääntyvät. Ratatunnelit tuleetehdä isoiksi (vapaa pintaala yli 70 m2). Jo ensi vaiheessa rakennetaan kaksi raidetta.Merenalaisten kalliotunnelien elinkaaren pituudeksi ehdotetaan yli 100 vuotta.
Varmempi arvio hankkeiden toteutettavuudesta ja rakentamiskustannuksista saadaan vasta, kun geologiset tutkimukset ja kairaukset merialueella on suoritettu.
Merellä olevia saaria ja matalikkoja käytetään tunnelien huoltoon ja ilmanvaihtoon, mikälise ympäristön kannalta on mahdollista.
Suomen prekambrinen kova (graniittinen) kallioperä on saarissa paljastuneena. Samanlaisen kallioperän oletetaan olevan ratalinjauksen kohdalla myös merialueella.
Sen sijaan pehmeä sedimenttinen (hiekka ja kalkkikivinen) kallio on Ahvenanmaan pohjois ja eteläpuolella kovan kallioperän päällä. Ahvenanmeren alitukseen on edullisesti käytettävissä vain rajoitettu kalliomassiivi. Viron rannikolla on myös samanlainen pehmeä sedimenttinen (kalkkikivi, savikivi ja hiekkakivi) kallio graniittisen kallioperän päällä.
Merivedenpinnan nousemiseen tulee varautua nostamalla ratapenkereen ja maanpinnantaso avomerellä tason +8...+10 m yläpuolelle ja mantereella vähintään tasoon +3 m.
Ratatunnelin suurimpana pituuskaltevuutena käytetään yleensä enintään 1,0 % ja poikkeustapauksessa enintään 2,0 %. Tunnelin pohja on alimmillaan tasolla noin 220 metriä.Tunnelin yläpuolelle pyritään jättämään merialueella kovaa kalliota vähintään 40...50 metriä.
Jos tunnelin kaltevuutena voitaisiin käyttää radan ylöstulossa yleisemmin 2 %, olisi tunnelipituus lyhyempi. Kallioperän ruhjeiden syvyys voi painaa tunnelitasoa myös alemmaksi,jolloin tunnelin pituus pitenee. Kalliotutkimuksilla voidaan löytää vyöhyke, jossa kallionpintaon ylempänä, silloin voidaan tunnelitasoa myös nostaa ja tunnelin pituus lyhenee.
Kalliotunneli tehdään kovassa kallioperässä pääosaltaan poraamalla ja räjäyttämällä. Pilottitunneleita voidaan tehdä myös täysprofiiliporauksena. Louhittu kallionpinta tuetaan ruiskubetonilla ja pultituksella. Kovassa kallioperässä on usein kallioruhjeita, joissa joudutaankymmenien metrien osalla tekemään järeitä teräsbetonikaaria. Tällöin normaali työrytmihäiriintyy ja viivästymistä voi syntyä useiksi kuukausiksi.
Suurimmat ongelmat ovat merenalaisissa pitkissä tunneleissa vuotovesien poistamisessaja ilmanvaihdossa sekä tulipalojen savunpoistossa. Tämän vuoksi meren alla käytetäänvähintään kolmea erillistä tunnelia, joista kaksi on liikennöintiä ja varauloskäyntiä varten jamuut huoltoa, ilmanvaihtoa ja savunpoistoa varten. Yhteys ratatunnelien välillä on200… 500 metrin välein.
Meren alla käytetään esimerkiksi Kehäradalle suunniteltua kahta ratatunnelia (2x70 m2),joissa louhitun tunnelin poikkileikkaus on 2x80 m2. Ratatunnelien yläpuolella on erillinenpienempi huoltotunneli (30… 40 m2) ilmanvaihtoa ja savun poistoa varten. Tämä tehdään
9
ennen ratatunneleita ns. pilottitunnelina. Tämän kautta esiinjektoidaan kallioperä mahdollisimman tiiviiksi ennen ratatunnelien louhintaa (kuva 4.) Huoltotunnelia voidaan käyttäämyös varapoistumistienä yhdystunneleista.
Kuva 4. Kalliotunnelin poikkileikkaus merialueella. Tyyppileikkauspiirros on otettu Kehäradan 2003 yleissuunnitelman kuvasta 19, johon on lisätty huolto ja ilmastointitunneli(http://www.keharata.net/marja_yleissuunnitelmaraportti.pdf).
Toinen vaihtoehto on käyttää esimerkiksi Oslon lentokentän isoa ratatunnelia kahdelle raiteelle (120...140 m2). Turvallisuuden ja ilmanvaihdon parantamiseksi sivuille tehdään tällöin kaksi huoltotunnelia. Alempi huoltotunneli on varauloskäyntiä, vuotovesien poistoa jaylipaineellista ilmastointia varten sekä ylempi huoltotunneli ilman poistoa ja varsinkin savun poistoa varten. Huoltotunnelit tehdään myös ns. pilottitunneleina esiinjektointia vartenennen ison ratatunnelin louhintaa.
Merialueella käytetään kalliosaaria työtunnelin suuaukkoina ja työtukikohtina. Lisäksi merialueella matalikoille, jossa vesisyvyys on alle 10 m, rakennetaan louheesta tekosaaria.Näistä tehdään huoltokuilu tunneleihin. Huoltokuilujen väli voi olla enintään 20...30 km,jotta ratatunneleiden huolto ja ilmastointi toimisi. Tekosaarilla on ”rautatiemajakkarakennus”, jossa on huoltorakennuksen lisäksi ilmastoinnin ulostuloa varten piippu. Tekosaarellevoidaan rakentaa tarvittaessa tuulivoimaloita energian hankintaa varten.
Rakennustyön aikana tunnelien huoltoa ja tuuletusta voidaan auttaa louhinnan aikanakäyttämällä porauslauttoja 2… 3 km välein. Niiltä porataan isoja huoltoreikiä tunnelien viereen. Ratatunnelien sivuilla ja päällä olevista huoltotunneleista esiinjektoidaan tunnelialuetta vesitiiviiksi ennen ratatunnelin louhintaa. Huoltotunnelien louhinta etenee 50… 200metriä ratatunnelien edellä. Louhintaa tehdään vuorotyönä, jolloin yhden louhintaperänetenemä on noin 50 m/viikko. Vuodessa ratatunnelityö etenee enintään noin 2 km /perä.
Viron rannikon pehmeässä kallioperässä tunnelit tehdään täysprofiilimenetelmällä kutenTanskan Ison Beltin rautatietunnelissa.
10
Ratatunneleista syntyy louhetta 15... 25 milj. m3, jota voidaan käyttää maanpäällisen väylän pohjapenkereen ja tekosaarten täyttöön. Louhetta murskataan tunneleissa radan rakenteeksi ja kuljetetaan esimerkiksi Viroon, jossa on pulaa kovasta kiviaineksesta.
Rakentamisaika perustamispäätöksestä on 10… 15 vuotta. Geologiset tutkimukset (seismiset ja akustiset luotaukset sekä kallioporaukset), suunnittelu ja lupien hankinta sekä perustamispäätöksen teko vienee noin 5… 15 vuotta. Tunnelihankeen toteuttamisaika on siten 15... 30 vuotta.
Pitkiä merenalaisia rautatietunneleita suunnitellaan parhaillaan eri puolilla maapalloa.Haastavimpia ovat esimerkiksi Beringin salmen alitus Venäjän ja Yhdysvaltojen välillä jaGibraltarin salmen alitus Espanjan ja Marokon välillä. Suomen merenalaiset ratatunnelitovat niihin verrattuina helppoja hankkeita.
Kallioperä, tunnelitekniikka ja liikennetarpeet ovat ”Fennoskandiassa” samanlaiset. Senvuoksi pitkien merenalaisten ratatunnelien rakentamistekniikkaa voidaan hyvin kehittääSuomen, Ruotsin ja Norjan yhteistyönä. Kokemuksia on Norjassa pitkistä tietunneleistameren alla jopa 280 metrin syvyydellä.
Yhteydenpito kansainvälisen tunneliyhdistyksen, International Tunnelling Association ITALausanne / Sveitsi (www.itaaites.org), tutkimusryhmiin on hyödyllistä. Yhdistyksen työryhmä nro17 ”Pitkät tunnelit suuressa syvyydessä” (WG17 Long Tunnels in Great Depth)on julkaissut vuonna 2003 pitkistä liikennetunneleista raportin (32 sivua). Työryhmän työjatkuu. Suomesta ei ole ollut vielä jäsentä työryhmässä.
5. Ahvenanmeren tunneli
Merenpohjan syvyys vaihtelee voimakkaasti Ahvenanmerellä ja on syvänteissä tasolla50...250 metriä.
Ahvenanmeren rautatietunneli voidaan edullisimmin rakentaa Eckeröstä Södra kvarkeninpoikki Östhammariin Grundkallen eteläpuolella, missä meren pohja on tasolla 50...100metriä. Tunnelin pituus on 80 km.
Rata rakennetaan pintaratana esimerkiksi Gimoon, jossa se liittyy nykyiseen teollisuusrataan 20 km etäisyydellä. Pintarata jatkuu edelleen 20 km rantaradalle Örbyhusiin.
Ahvenanmeren ratatunnelin rakentamiskustannukset ovat 80x25 + 20x6 = 2 120 M€.
Nortäljestä Lemlandiin kulkevaa ratalinjausta ei ole tarkasteltu, koska kova kallioperä onAhvenanmeren eteläosalla pehmeän sedimenttikallion alla vielä syvemmällä jopa300...400 metrin syvyydellä.
6. Ahvenanmeren penger
Ahvenanmeren nykyinen laivaväylä (syvyys 18,2 m) edellyttäisi ilmeisesti Ison Beltin sillanvastaavan vapaan aukon korkeuden 65 metriä säilyttämistä avoinna. Tämän vuoksi pin
11
tayhteyden rakentamista voidaan verrata Ison Beltin tai Öresundin rata ja tieyhteyden rakentamiseen.
Laivaväylän yli tehdään noin 12 km pituinen merisilta, joka on laivaväylän kohdalla ylimmillään tasolla +70 metriä. Ahvenanmeren yli tarvitaan siltoja ja penkereitä noin 50 km pituudella.
Laivaväylän kohdalla sillan asemasta voidaan vaihtoehtoisesti ajatella rakennettavaksimereen upotettu kelluva tunneli (floating tunnel). Tekniikkaa on suunnitteilla mm. Norjassaja Japanissa.
Rataväylän pituus Eckeröstä Gimoon on noin 90 km. Liikenneväylän kustannukset saattavat olla yli 5 000 M€.
7. Ahvenanmeren lautta
Edullinen vaihtoehto on rakentaa ainakin aluksi pintayhteys lautan (auto ja junalautta) varaan Eckerön Berghamnista Grisslehamniin. Lauttayhteyden pituus on 45 km. Lisäksi tarvitaan uutta pengerrataa 30 km Gimoon. Rakentamiskustannus on noin 300 M€.
Lauttayhteys (65 km) Kapellskäriin Norrtäljen kautta sopii autojen kuljettamiseen osanaE18 väylää.
8. Saaristomeren tunneli
Saaristomeren ratatunneli kulkee samaa linjausta pitkin kuin Saaristomeren pintavaihtoehto Saltvikista Kustaviin. Tunnelitekniikka on samanlaista kuin Ahvenanmeren ratatunnelissa. Ratatunnelin pituus on noin 80 km. Pintarata Eckerö Saltvik on 30 km ja Kustavi Mietoinen 30 km. Radan Eckerö Mietoinen pituus on 140 km.
Vaihtoehtoisesti ratatunneli voi alkaa Vårdöstä (pituus 73 km) tai Enklingestä (48 km).
Ahvenanmaalla Eckeröstä Saltvikiin (30 km) rata voidaan tehdä myös kokonaan tunnelissa.
Saaristomeren ratatunnelin ja pintaradan rakentamiskustannus on SaltvikKustavi tunnelivaihtoehdossa 80x25 + 30x6 + 30x6 = 2 360 M€. EnklingeKustavi vaihtoehdossa rakentamiskustannukset ovat 50x25 + 60x6 + 30x10 = 1 910 M€. EckeröSaltvik tunnelin rakentamiskustannukset ovat 30x25 = 750 M€.
Ahvenanmaan ja Kustavin tien rakentaminen ei ole kustannusarviossa mukana.
12
9. Saaristomeren penger
Saaristomerellä on merenpohja yleensä 2...10 syvyydellä ja laivaväylien kohdalla alimmillaan tasolla 40 metriä. Maapeite on yleensä moreenia ja karkeita maalajeja, jossa paikoitellen on savikerrostumia.
Rataväylä Ahvenanmaalta Suomen mantereelle pyritään linjaamaan maan päällä saarienkautta, joista on vähiten haittaa Saaristomeren ympäristölle ja vesiliikenteelle. Meren aaltoilun ja mahdollisen merivedenpinnan nousun takia ratapenkereen yläpinta tulisi olla merialueella tasolla +8...+10 metriä. Radan viereen tehdään tieyhteys mantereelta Ahvenanmaalle. Se rakennetaan ratapenkereen molemmin puolin rataa noin 2 metriä alemmaksi.Tie toimisi samalla radan suoja ja huoltopenkereenä.
Radan lyhyin linjaus on: Ekerö, Saltvik, Enklinge, Bolmö, Kustavi, Mietoinen (Mynämäki).Pituus on 140 km, josta meripengertä ja siltaa on noin 60 km. Turun rataan tulee yhteysesimerkiksi Mietoisessa.
Toinen vaihtoehtoinen ratalinjaus on Eckerö, Maarianhamina, Lemland, Sommarö, Kökar,Korppoo, Nauvo, Parainen. Helsingin rataan tulisi yhteys Kaarinan ja Salon välillä. Tätävaihtoehtoa ei käsitellä tarkemmin.
Nykyiset laivaväylät ylitetään silloilla. Merkittävin laivaväylä, Kihdin väylä (syvyys 10 m),on Vuosnaisen ja Jurmon välillä. Raippaluodon silta (pituus 1045 m) olisi paikalle tyypiltään sopiva, mikäli sen mitat (vinoköysisilta, vapaa aukko 26 m ja jänneväli 250 m) riittävät. Vaihtoehtoisesti Puumalansalmen silta (liittopalkkisilta) on toinen vaihtoehtoinen ratkaisu.
Kihdin rata ja tiesillan rakentamiskustannukset (pituus 2 km, väylän vapaa korkeus 25 m)ovat 2x2x24 = 96 M€.
Jos Kihdin sillan vapaan aukon tulisi olla Öresundin sillan luokkaa (57 m), ratasilta on silloin 8 km ja tiesilta 4 km pitkä. Sillan kustannukset ovat 8x24 + 4x24 = 288 M€.
Vaihtoehtoisesti Kihdin väylällä voitaisiin suuria aluksia varten ajatella tehtäväksi sillan allelaivasulku. Tällöin suuret alukset voidaan ”suluttaa” ylikulkusillan ali, eikä sillan korotustatarvittaisi. Sulku rakennettaan väylälle ennen siltaa paikkaan, jossa kallion pinta on 0...10metrin syvyydellä. Sulun ympäri tehdään kallionpintaan ulottuva patoseinä. Sulku (tilavuusnoin 1 milj. m3) louhitaan kallioon patoseinän suojassa kuivatyönä. Sulkuportit ulotetaankallion pintaan tarvittavaan väylän syvyyteen. Sulun mitat ovat: pituus 700 m, leveys30...40 m ja syvyys 50 m. Sulun nopeaa tyhjennystä varten kallioon voidaan louhia esim.kaksi kalliosäiliötä (2x400 000 m3). Laivasulun rakentamiskustannus on 25... 50 M€.
Muiden 5 m syvien väylien ylitysten (vapaa korkeus alle 25 m, sillan pituus 1 km) kustannukset ovat noin 2x24 = 48 M€.
Pienten väyläsiltojen kustannukset arvioidaan sisältyvät pintaradan ja pintatien yksikkökustannuksiin (10 M€/km).
13
Rata ja tiepenkereen poikkipintaala on merialueella keskimäärin noin 500 m2. Meripenkereeseen tarvitaan louhetta suunnilleen 20... 25 milj. m3. Tämä saadaan esimerkiksi Ahvenanmeren tunnelista, jos louhintaa tehdään samaan aikaan.
Pintayhteyden (Eckerö, Saltvik, Enklinge, Bolmö, Kustavi, Mietoinen) rakentamiskustannukset käytettäessä laivasulkua Kihdin väylällä ovat 76x10 + 96 + 48 + 50 + 60x6 = 1 314M€. Tällöin Kihdin väylällä voivat suuret alukset liikkua. Ahvenanmaan ja Kustavin tieyhteydet eivät ole kustannuksissa mukana.
Ahvenanmaan vaihtoehdot ovat taulukon (kuva 5) mukaan:
Vaihtoehto 1 (”tunneli+tunneli”). Ahvenanmeren ja Saaristomeren ratatunnelien pituus onyhteensä 80+80=160 km. Pintarataa on Ruotsissa 20 km ja Ahvenanmaalla 30 km jaSuomessa 30 km. Rakentamiskustannusten arvio on noin 4 500 M€. Ahvenanmeren jaSaaristomeren sekä Ahvenanmaan tiet eivät ole mukana kustannuksissa.
Vaihtoehto 2 (”tunneli+penger”). Ahvenanmeren ratatunnelin ja Saaristomeren pintaradanja tien rakentamiskustannukset ovat 3 400 M€. Ahvenanmeren tieyhteys ei ole mukanakustannuksissa. Se hoidettaisiin lauttayhteydellä Grisslehamniin ja Kapellskäriin.
Vaihtoehto 3 (”silta+penger”). Ahvenanmeren pintaradan rakentamiskustannuskustannukset (suuri merisilta) ovat yli 5 000 M€. Saaristomeren pengerradan ja tien rakentamiskustannukset ovat 1 300 M€. Pintayhteyden rakentamiskustannukset ovat yli 6 300 M€.Liikenneyhteys sisältää kiinteän rata ja tieyhteyden Suomen ja Ruotsin välillä.
Vaihtoehto 4 (”Yksi yhtenäinen tunneli”). Ahvenanmeren ja Saaristomeren välinen osaAhvenanmaalla voidaan tehdä myös kalliotunnelina. Tunnelin kokonaispituus on 190 km.Lisäksi tulee pintarataa yhteensä 50 km. Rakentamiskustannukset ovat 5 000 M€.
Vaihtoehto 5 (”Edullisin”). Se ei tosin ole täysin kiinteä, koska se sisältää lauttayhteyksiä.Rakennetaan ratatunneli Kustavista Enklingeen ja pengeryhteys Saltvikin kautta Eckeröön.Tunnelilouheesta saadaan pengermateriaali Saaristomeren pintayhteydelle. Junayhteysjatkuu lautalla Eckeröstä Grisslehamniin (2 tuntia) ja edelleen Gimoon. Autoliikennettä varten tehdään pengeryhteys käyttäen nykyisiä saaristoteitä Kustavista Bolmön, Brandön,Enklingen ja Vårdön kautta Ahvenanmalle (Eckerö). Kihdin väylän yhteys ylitys on autolautalla. Autoliikenne kulkee Ahvenanmaalta autolautalla Kapellskäriin (E 18). Tämän ratkaisun rakentamiskustannus on noin 2 300 M€.
10. Suomenlahden tunneli
Suomenlahden rautatietunnelin tärkeimpiä vaihtoehtoja ovat: Muugan satamasta Porkkalaan ja Pasilaan johtavat vaihtoehdot. Suomenlahden rautatietunnelin kaksi vaihtoehtoaesitetään Merenkulkulaitoksen Läntinen Suomenlahti merikartan v. 2003 pohjalla mittakaavassa 1:250 000 sekä kahdessa pituusleikkauksessa.
Molemmissa vaihtoehdoissa rata yhtyy Viron Mardussa Muugan satamarataan Narvanmaantiellä. Suomessa Porkkalan vaihtoehto liittyy rantarataan Kirkkonummen Jorvaksessa. Pasilan vaihtoehto liittyy päärataan Pasilan varikkoalueen jälkeen.
14
Naissaaren kautta kulkevaa tunnelivaihtoehtoa on käsitelty Oslon tunnelikongressin kirjoituksessa (Anttikoski ja Vilo 1999). Uutta arviota ei tästä vaihtoehdosta ole tehty.
Meren pohja on alimmillaan 90… 100 metrin syvyydellä. Suomen prekambrinen kovakallioperä laskee loivasti kaltevuudella noin 0,2 % etelään ja sen pinta on ollut Tallinnassatehdyissä porauksissa tasolla noin 100… 150 metriä. Virossa on peruskallion (graniittia)päällä pehmeämpää hiekkakivi, savikivi ja kalkkikivikalliota. Geologisia tutkimuksia Suomenlahden tunnelia varten ei ole vielä aloitettu.
Tunnelin suurin pituuskaltevuus on enintään 1,2… 2,0 %. Tunneli on syvimmillään tasolla 220 metriä, jolloin tunnelin yläpuolelle arvioidaan jäävän kovaa kalliota vähintään 40 metriä. Tunnelin pituusprofiili on sijoitettu olettaen kallion pinnan olevan merialueella syvimmillään tasolla 150 metriä.
Merenalaiset tunnelit pyritään rakentamaan pääasiassa poraus ja räjäytysmenetelmälläkovassa kallioperässä Viron mantereelle asti. Viron puolella rakentaminen tehtäneentäysprofiiliporauksena teräsbetonikaarien suojassa.
Harjun läänin kaavassa Viimsin niemen alueella on esitetty ratalinjan paikka ja terminaalialue Äigrumäessä.
Porkkalan niemen yleiskaava sallii ilmeisesti ratalinjauksen tulon rantaradalle, vaikka sitäei ole esitetty kaavoissa. Tunnelin suu on alustavasti sijoitettu Porkkalassa Piispankylän jaLångvikin maastoon. Pasilan alueella ei ole varauduttu tunnelin mahdolliseen ylöstuloon.Tunneli suu on alustavasti sijoitettu varikkoalueelle Veturitien viereen.
Merialueella käytetään saaria työtunnelin suuaukkoina ja työtukikohtina. Saaret ovat: Aegna, Naissaar, Katajaluoto ja Järvö. Lisäksi merialueella matalikoille (vesisyvyys alle 10 m)tehdään tekosaaria, joista on huoltokuilu tunneleihin. Näitä ovat mm. Uusmadal, Tallinnanmadal, Gråskärsbådan, Ulkomatala ja Lybeckshällarna. Saarille tehdään ”rautatiemajakkarakennus”, jossa on huoltorakennuksen ja huoltokuilun lisäksi ilmastoinnin ulostuloa vartenpiippu. Tekosaarille voidaan rakentaa myös tuulivoimaloita energian hankintaa varten.
Vaihtoehtojen tunnelipituus on 70… 85 km. Lisäksi tulee nykyiseen rataan liittyvää pintarataa Viron ja Suomen puolella noin 10 km. Ratapituus on 80… 95 km.
Porkkalan vaihtoehdon rakentamiskustannukset ovat 58x25 + 12x65 +10x6 = 2 290 M€ jaPasilan vaihtoehdon 73x25 + 12x65 + 10x6 = 2 665 M€.
Hankkeella on suuri merkitys myös rakennuskivikaivoksena, sillä Virossa ja muualla Baltiassa on pysyvä tarve kovasta rakennuskivestä (graniitista). Rautatietunnelista syntyy louhetta noin 17 milj. m3. Siitä kuluu tekosaarten täyttöön noin 3 milj.m3, mutta loput voidaanmurskata tunneleissa rakennusmateriaaliksi ja kuljettaa Viroon meritse esimerkiksi Kantvikin massatavarasataman kautta. Jos murskeen arvo satamassa on 5 €/m3, niin sen arvoon yhteensä 70 M€ eli noin 3 % rakentamiskustannuksista.
15
11. Merenkurkun tunneli
Merenkurkun ratatunnelin linjaus on esitetty Norden kartalla (1:2 000 000). Radan pituusuudelta Botniabanalta Holmsundista Vaasaan on noin 100 km. Tunnelin pituus on Holmsundista Raippaluotoon 60 km sekä Raippaluodon ja Vaasan välillä 20 km. Lisäksi tuleepintarataa eri vaihtoehdoissa 20...40 km. Tunneli on Ahvenanmeren ja Saaristomeren sekä Suomenlahden yhteyttä helpompi rakentaa, koska meren pohja on yleensä vain 10...30metrin syvyydellä. Rakentamiskustannukset on arvioitu käyttäen samoja ratatunnelien yksikköhintoja kuin kahdessa muussa arvioidussa hankkeessa. Rakennuskustannukset ovateri vaihtoehdoissa 1 700... 2 100 M€.
12. Yhteenveto rakentamiskustannuksista
Rakentamiskustannusten vertailua esitetään oheisessa taulukossa (kuva 5). Kiinteidenliikenneyhteyksien kustannusarviot vaihtelevat Suomen ja Ruotsin rantaratojen välillä 1700... 8 000 M€ ja Suomen ja Viron rantaratojen välillä 2 300... 2 700 M€.
Ympäristövaikutukset ovat pienimmät yhtenäisellä kalliotunnelilla, jonka pituus on Ahvenanmaalla 190 km, Suomenlahdella 70 km ja Merenkurkulla 80 km. Vastaavat rakentamiskustannukset ovat 5 000 M€, 2 300 M€ ja 2 100 M€.
Liikenneyhteyksien kustannuksia voi verrata esimerkiksi Öresundin tai Ison Beltin liikenneyhteyteen (4 000...5 000 M€ vuoden 2000 hintatasolla) tai suunnitteilla olevaan Tanskanja Saksan välisen Fehmarnin salmen liikenneyhteyteen (5 000 M€).
Kiinteät liikenneyhteydet Itämeren poikki Ruotsiin ja ViroonYhteys tunneliyhteys pintayhteys korkeustaso rak. kust.
km km maksimi +/ M€AHVENANMAAAhvenanmeri Tunneli 80 20 180 2 100 Penger (suuri merisilta) 90 70 yli 5 000 Juna ja autolautta (lautta 45 km) 30 300Saaristomeri (ja Ahvenanmaa) Tunneli 80 60 160 2 400 Penger 140 30 1 300 Tunneli myös Ahvenanmaalla 110 30 160 2 900
SUOMENLAHTIPorkkala 70 12 220 2 300Pasila 85 7 220 2 700
MERENKURKKU Tunneli ja penger 60 40 130 1 700 Tunneli (2kpl) ja penger 60+20=80 20 130 2 100
16
Kuva 5. Yhteenvetotaulukko on vuoden 2007 hintatasolla. Arvonlisävero ja rakennuttamiskustannukset eivät ole mukana. Yhteenvetotaulukon tärkeimmät käytetyt yksikkökustannukset ovat:
Kovan kallion tunneli (23 tunnelia) 25 M€/kmPehmeän kallion tunneli (esim. Viron mantereella) 65 ”Pengerrata (2 raidetta, sisältäen sillat) 6 ”Pengertie ratapenkereen vierellä (2 kaistaa, sisältäen sillat) 4 ”
13. Rahoitukseen liittyviä kommentteja
Yksikkökustannukset perustuvat vuoden 2007 hintatasoon. Rakentamiskustannusten nousuun tulee varautua, koska rakentaminen voi alkaa aikaisintaan 5 vuoden päästä.
Merenalaisia tunneleita varten ei ole tehty kallioperätutkimuksia. Saaristomeren ja Merenkurkun kallioperäolosuhteet soveltuvat hyvin tunnelien tekoon. Sen sijaan Ahvenanmerenja Suomenlahden kallioperän laatu on huonompi ja ennalta arvaamattomat muutokset näillä osilla voivat lisätä rakentamiskustannuksia ja pidentää rakentamisaikaa.
EU on tukenut aikaisemmin ohjelmissaan olevia liikennekorridorien rakentamista 10...20 %osuudella. Lisäksi se on rahoittanut esiselvityksistä jopa 75 %.
Suurten liikennehankkeiden rahoituksessa on eri maissa useita erilaisia vaihtoehtoja. Esimerkiksi Sveitsin junaliikenteen Alppitunnelit rahoitetaan valtion keräämillä erityisveroilla jarekkaliikenteestä perittävillä lisämaksuilla.
Suomessa rataväylien rakentaminen rahoitettaisiin EUtukien lisäksi valtion takaamallalainalla. Laina maksettaisiin rataväylien käytöstä kerättävillä maksuilla ja uuden nopeanratayhteyden tuomilla maanarvon noususta perittävillä korvauksilla.
14. Loppupäätelmiä
EU:n liikennepolitiikan tavoitteena on siirtää liikennettä teiltä rautateille ja harmonisoidarataverkkoja eri maiden välillä. Tätä tavoitetta kohti Ahvenanmaan, Suomenlahden sekäMerenkurkun ratayhteydetkin ajavat. Eurooppalainen nopea juna saattaa olla EU:n ohjelman mukaan Tallinnassa ehkä vuonna 2020 ja Uumajassa jo kymmenen vuotta aikaisemmin.
Itämerta kiertävä kehärata voi toteutua Baltiassa myös kansainvälisellä raideleveydellä,joka on 89 mm Suomen ja Venäjän raidetta kapeampi. Tämän vuoksi olisi hyödyllistä selvittää myös samanlaisen EUraiteen rakentamista joko Turusta Helsinkiin (1 200 M€ / 200km) tai Vaasasta, Porin ja Turun kautta Helsinkiin (2 700 M€ / 450 km). Tällöin Suomi olisikiinteässä yhteydessä samaan nopeaan junaan Itämeren kehäradan kautta (kuva 3).
Kiinteät ratayhteydet Suomesta Ruotsiin ja Viroon voisivat merkittävästi vaikuttaa suunnitteluratkaisuihin uusissa väylähankkeissa: Sininen tie (tai rata) KeskiSuomessa, HelsinkiTurku ratayhteys,
17
Kehärata, Metroyhteys Pasilasta lentoasemalle ja HelsinkiVantaa lentoaseman kasvu henkilö ja tavaraliikenteen keskukseksi.
15. Toimenpideehdotuksia
Merenalaisten pitkien rautatietunnelien suunnittelun ja rakentamisen aloittamisesta voidaan tehdä luotettavia päätöksiä vasta laajan perustutkimuksen jälkeen, johon voi kuluajopa 5 vuotta. Tämän takia seuraavat toimenpiteet pitää käynnistää välittömästi:
1. Liikenne ja viestintäministeriö ja ratahallintokeskus ottavat esitetyt rautatietunnelittutkimusohjelmiinsa, jotta vähän tunnetulle merenalaisen off shore tunneliteknologiankehittämiselle jää riittävästi aikaa.
2. Kauppa ja teollisuusministeriö antaa Geologian tutkimuskeskukselle tehtäväksi kallioperän geologisen perustutkimuksen täydentämisen esitetyillä tunnelialueilla Suomen,Ruotsin ja Viron merialueella. Kallioresurssien tutkimus tehdään yhteistyössä naapurimaiden laitosten kanssa.
3. Valtion tekninen tutkimuskeskus VTT kokoaa rakennusalan laboratorioistaan yhteistyössä korkeakoulujen kanssa työryhmän selvittämään merenalaisten rautatietunnelienerityisasioita. Varsinkin ratatunnelien LVIStekniikan ja turvallisuuden kehittäminen ontarpeellista. Haastavimmat asiat ovat tunnelien ilmastoinnissa ja savunpoistossa sekävuotovesien poistossa.
Espoo. Helmikuu 2008
Usko Anttikoski
dipl.ins., geotekniikan asiantuntija, eläkkeellä[email protected]
16. Liitteet:
Norden kartta 1:2 000 000 muistion tekstiosan kansisivulla (1 sivu)Pituusleikkaukset (5 sivua)Rakentamisperiaatteita (5 sivua)
Saaristomeren ja Läntisen Suomenlahden merikartta 1:250 000 ( 6 sivua) eri liite
18
Liitteet:
Pituusleikkaukset (5 sivua)
Ahvenanmeren pituusleikkaus
19
Ahvenanmaan pituusleikkaus
20
Saaristomeren pituusleikkaus
Ahvenanmeri, Ahvenanmaa ja Saaristomeri (yksi pituusleikkaus)
21
Suomenlahden pituusleikkaus
22
Rakentamisperiaatteita (5 sivua)
23
24
25
26