Bro kontra tunnel - Screeningsrapport Ny forbindelse - Storstrømmen
PROJEKTNR. A023755 DOKUMENTNR. A023755-01-001 VERSION 1.2 UDGIVELSESDATO 24.02.2012 UDARBEJDET LHE/PTR KONTROLLERET TWA GODKENDT LHE Ny forbindelse - Storstrømmen ISBN: 978-87-7126-090-8 Banedanmark Anlægsudvikling Amerika Plads 15 2100 København Ø www.banedanmark.dk COWI A/S Parallelvej 2 2800 Kongens Lyngby Danmark www.cowi.dk
Bro kontra tunnel Indhold Side 1 Indledning 5 1.1 Baggrund 5 1.2 Tidlig rapportering af tunnelscreening 5 1.3 Undersøgelsesomfang 5 1.4 Undersøgelsesresultater 5 2 Projektgrundlag 6 2.1 Nøglefaktorer 6 2.2 Maksimale gradienter for banen 6 2.3 Normaltværsnit og fritrumsprofiler 7 2.4 Flugt- og indsatsveje 8 2.5 Funderingsforhold 9 2.6 Andre forudsætninger 10 3 Linjeføring 11 3.1 Nøglefaktorer 11 3.2 Horisontal linjeføring 11 3.3 Længdeprofil 12 4 Broløsninger 14 4.1 Nøglefaktorer 14 4.2 Valg af materialer 14 4.3 Krav til gennemsejlingsfag 15 4.4 Valg af spændvidder 15 4.5 Mulighed for trinvis udbygning 15 4.6 Mulighed for tilføjelse af gang- og cykelsti 16 5 Tunnelløsninger 17 5.1 Nøglefaktorer 17 5.2 Produktionsfacilitet for sænketunnel 18 5.3 Valg af TBM og fremdrift for boret tunnel 18 5.4 Havbundskote og tunnelbeskyttelse 18 5.5 Funktions og sikkerhedskrav 18 6 Drift og vedligehold 20 6.1 Nøglefaktorer 20 6.2 Behov for trafikspærring 21 6.3 Årlig D&V Omkostning 21 6.4 Samlet nutidsværdi over 120 år 22 Ny forbindelse - Storstrømmen 3
7 Miljø 25 7.1 Nøglefaktorer 25 7.2 Gennemstrømning 25 7.3 Havmiljø og sedimentspredning 26 7.4 Arealanvendelse og fredningsinteresser på land 29 7.5 CO 2 -bidrag 31 7.6 Samlet vurdering af miljøforhold 33 8 Risiko 35 8.1 Nøglefaktorer 35 8.2 Generelle risikoforhold 35 8.3 Økonomiske risici 36 8.4 Tidsmæssige risici 36 9 Anlægstidsplan 37 10 Anlægsoverslag 38 10.1 Forudsætninger og metode 38 10.2 Prissammenligning 38 Bilag Bilag A Bilag B Bilag C Sammenfatningsskema Oversigtsplan - mulige linjeføringer Oversigt over fagnotater Ny forbindelse - Storstrømmen 4
1 Indledning 1.1 Baggrund Den 12. december 2011 indgik Banedanmark aftale med COWI om at udføre undersøgelser for en ny forbindelse over Storstrømmen opgave B. Undersøgelserne skal munde ud i en definitionsfaserapport (Anlægsbeskrivelse), som skal ligge færdig 12. marts 2012. Arbejdet skal tjene som en del af Banedanmarks grundlag for udarbejdelse af en resumérapport til brug for politisk behandling af det videre forløb. 1.2 Tidlig rapportering af tunnelscreening I første fase af projektet frem til 15. januar 2012 har opgaven bestået i at fokusere på undersøgelser, som kan føre frem til et grundlag for en tidlig beslutning om, hvorvidt en tunnel kan være et alternativ til en ny bro. Nærværende rapport resumerer disse undersøgelser, og baserer sig på en række fagnotater inden for de relevante fagområder (listet i bilag C). Hvert af disse fagområder behandles i det følgende i hvert sit afsnit. 1.3 Undersøgelsesomfang Der er undersøgt både tunnel- og broløsninger for enkeltsporet og dobbeltsporet bane med og uden vej. Vejen er antaget at være en tosporet dobbeltrettet vej til 80 km/t. Endvidere er skønnet tillægspris for gang- og cykelsti på broerne, samt priser for enkeltsporet bane forberedt for udvidelse til dobbeltspor og den efterfølgende omkostning til udvidelsen. For tunnelløsningerne er både sænketunnel og boret tunnel undersøgt. Der er i nærværende rapport alene fokuseret på teknik og økonomi. Æstetiske overvejelser og bearbejdning af løsningerne vil ske i de efterfølgende faser. 1.4 Undersøgelsesresultater Det er fundet at både tunneler og broer vil være teknisk mulige løsninger for en ny forbindelse over Storstrømmen imellem Masnedø og Falster. Arbejdet kan udføres med metoder, så det ikke vil påføre miljøet uacceptable skader. I nærværende screeningsrapport gennemgås bro- og tunnelløsninger inden for en række temaer: Linjeføring, drift og vedligehold, miljø, risiko, tid og økonomi. En skematisk oversigt over resultaterne af undersøgelserne er givet i sammenfatningsskemaet Bilag A. Ny forbindelse - Storstrømmen 5
2 Projektgrundlag 2.1 Nøglefaktorer Følgende forhold har afgørende indflydelse på anlæggets omkostninger: Vertikal linjeføring (maksimale stigningsgradienter for banen, primært afgørende for tunnelløsningerne) Funderingsforholdene Krav om og til redningsveje (tværsnitsgeometri), og i mindre grad: Horisontal geometri (linjeføring), idet der er forudsat samme linjeføring for henholdsvis bro- og tunnelløsningen Besejlingsforhold Afhjælpende foranstaltninger af hensyn til havmiljøet. I de følgende afsnit behandles kort de enkelte elementer i projektgrundlaget. Uddybning heraf findes i fagnotatet Projektgrundlag. 2.2 Maksimale gradienter for banen Reglerne for maksimale gradienter fremgår af nedenstående tabel. Tabel 2.1: Længdeprofilsgradienter fra de danske sporregler og CR TSI INF Maksimumgradienter Danske sporregler CR TSI INF Bemærkninger Normalbestemmelser 12,5 12,5 Undtagelsesbestemmelser 15,6 20,0 maks. 3,0 kilometer 25,0 35,0 maks. 0,5 kilometer For nærværende undersøgelser af en ny forbindelse over Storstrømmen er følgende maksimale gradienter valgt for de forskellige løsningstyper: Bro: 12,5 overensstemmelse med de danske normalbestemmelser. Sænketunnel: 15,6 over en strækning på 3000 meter og 25 over 500 meter i overensstemmelse med de danske undtagelsesbestemmelser. Boret tunnel: 20,0 over en strækning på 3000 meter og 35 over 500 meter i overensstemmelse med TSI-reglernes undtagelsesbestemmelser for kortere delstrækninger. Ny forbindelse - Storstrømmen 6
Løsningerne er således ydelsesmæssigt ikke fuldt sammenlignelige; men disse gradienter er valgt ud fra et ønske om så vidt muligt at overholde danske normalbestemmelser. For broernes vedkommende er meromkostningerne herved meget små. 2.3 Normaltværsnit og fritrumsprofiler Kravene til normaltværsnit og fritrumsprofiler opfylder reglerne i Banedanmarks og Vejdirektoratets normer. Dog er den frie afstand fra profilmidte til inderside rækværk for jernbanebroløsningerne reduceret fra 4000 mm (i henhold til BN1-59-4) til 3800 mm svarende til krav defineret for projekteringen af Femern Bælt broen svarende til en maksimal hastighed på 200 km/t. Reduktionen er betinget af, at der etableres beskyttelsesskinner eller anden afsporingsbeskyttelse. Desuden er jernbanetunnelløsningerne optimeret mht. tværsnit svarende til referenceprojekter som Femern Bælt tunnelen, Øresundstunnel og Storebæltstunnelen. De nævnte undtagelser er nærmere beskrev i fagnotatet Projektgrundlag. For vejens vedkommende er der forudsat 2 kørebaner á 3,5 m og en bred kantbane i begge sider á 1 m. Hvilket vurderes tilstrækkeligt for en vej med en maksimal hastighed på 80 km/t. I alt en bredde på 9 m. Den mindste frihøjde er 4,63 m. Jernbanens tværprofil inkluderer et nødfortov á 0,75 m og tilstrækkelig plads til, at ballastrensning med traditionel ballastrensemaskine kan finde sted. For en enkeltsporet jernbane er bredden 6,85 m. For den dobbeltsporede broløsning er bredden 12,10 m. Der er forudsat et fritrumsprofil svarende til EBa med en mindste total højde på 6750 mm. Denne bør dog i det følgende revurderes, så TSI krav til køreledningsanlæg tilgodeses (6850 mm). Broløsningerne indeholder mulighed for gang- og cykelsti. Tværprofilet herfor er angivet for to forskellige løsningsmuligheder. Gang- og cykelsti kan etableres i den ene side af vej- eller jernbanebroen som en fællessti med dobbeltrettet gang- og cykeltrafik. Bredden af fællesstien er 3 m mellem rækværker. Som et alternativ kan gang- og cykelstien etableres på begge sider af vej- eller jernbanebroen som en fællessti med ensrettet gangog cykeltrafik. I så fald er bredden forudsat 2 m. Frihøjde er mindst 2,53 m. Broløsningerne kræver, at der tages behørigt hensyn til skibstrafikken. I den forbindelse er der gennemført en indledende analyse af, hvilke krav der skal stilles til gennemsejlingsfag med hensyn til nødvendig bredde og højde. Af analysen fremgår generelt, at Storstrømmen har flere områder med lavt vand, at Farøbroen ligger tæt på, at større skibe skal nær gennemsejling af broen foretage nogle sving, og at der er relativt begrænset skibstrafik i området. Med hensyn til det sidste punkt, så er det fundet, at der i gennemsnit sejler 3-4 skiber over 300 bruttotons per dag. Ved hjælp af domæneteorien, som kan anvendes til at bestemme, hvor stort et friareal, der skal være omkring et skib, for at kaptajnen føler sig tryg, er det fundet tilstrækkeligt med to gennemsejlingsfag á hver 145 m. Den nødvendige frie gennemsejlingshøjde er fastlagt til 26 m, svarende til frihøjden på Farø - Falster broen. Ny forbindelse - Storstrømmen 7
Tabel 2.2: Udsnit af søkort for området. Den valgte linjeføring er ikke vinkelret på sejlrenden, som den er i dag for den nuværende bro. Søfartsstyrelsen har udtrykt ønske om, at broen placeres vinkelret på sejlretningen. Det skyldes, at man på radaren ser broen som en streg, og ved dårlig sigtbarhed er det normal procedure, at sejle vinkelret på broen. Hvis broen ikke kan placeres vinkelret på sejlretningen, vil Søfartsstyrelsen acceptere samme tiltag som ved Øresundsbroen (Flinterenden), hvor der er opsat afmærkningspæle, der leder skibene til broens gennemsejlingsfag. Disse ses tydeligt visuelt og på radar, og bidrager dermed til sikkerheden for passage af gennemsejlingsfaget. Brodrageren udstyres endvidere med radarreflektor og point-of-best-passage markering. Linjeføringen er nærmere præsenteret i afsnit 3. Her fremgår det blandt andet, at det i en senere fase skal overvejes, om andre linjeføringer er mere hensigtsmæssige - især for broløsningen. 2.4 Flugt- og indsatsveje For vejbroen er såvel flugt- som indsatsvejen ikke væsentlig forskellig fra vej i åbent landskab. Flugtvejen kan være via den 1 m brede kantbane og indsatsvejen er kørebanen. For jernbanebroen er flugtvejen via nødfortovet evt. via vejbroen, såfremt denne bygges i umiddelbar nærhed af jernbanebroen. Indsatsvejen for en jernbanebro af en sådan længde som en ny forbindelse over Storstrømmen kræver derimod flere overvejelser. Bygges en vejbro med mulighed for overgange mellem de to broer, anvendes vejbroen naturligt som indsatsvej, men omfatter løsningsforslaget udelukkende en jernbanebro, kræver det særlige overvejelser. Der skal så enten etableres en indsatsvej eller en gang- og cykelsti med tilstrækkelig bredde og bæreevne til, at redningskøretøjer kan færdes på stien. Alternativt kræves det, at der er et særligt skinnekørende redningskøretøj til rådighed. Ny forbindelse - Storstrømmen 8
Sidstnævnte er tilfældet for Storebæltstunnelen. I nærværende screeningsrapport er der for de løsningsforslag, der alene indeholder en jernbanebro forudsat, at der skal forefindes en redningsvej, som samtidig kan tjene som gang- og cykelsti. Foretrukne løsninger og krav drøftes med Banedanmark og Beredskabet. Flugt- og indsatsvejen i vejtunnelen er svarende til broløsningen. Dog skal der, såfremt der er dobbeltrettet trafik etableres et galleri, hvor trafikanter kan flygte i tilfælde af f.eks. brand. Indsatsvejen for en hændelse eller ulykke på jernbanen er enten via vejen, et galleri eller alternativt via det ikke uheldsramte jernbanerør. Sidstnævnte kræver, at jernbanetrafikken for en dobbeltsporet løsning er adskilt i separate rør, og at der etableres specialudstyr til beredskabsindsatsen som nævnt for broløsningen. 2.5 Funderingsforhold De geotekniske forhold i området er beskrevet i forbindelse med planlægning af Storstrømsbroen (1931 boringer) og Farø Broerne (1966 boringer). Under planlægningen af Storstrømsbroen blev der bl.a. udført geotekniske undersøgelser for en "vestre linjeføring", som er beliggende ca. 1,5 km vest for den eksisterende Storstrømsbro. Den eksisterende Storstrømsbro er beliggende i den "østre linje". Det aktuelle projektareal er beliggende mellem disse to linjer. Grundlaget er selvsagt af ældre dato og indeholder ikke de detaljer og den præcision, som nutidige geotekniske undersøgelser har. De få relevante boringer fra 1966 er stort set beliggende i de samme linjer. Disse boringer er helt nutidige. Det vurderes, at det geotekniske grundlag, som er til rådighed på nuværende tidspunkt, er tilstrækkeligt til at give en god vurdering af funderingsforholdene i denne fase. Den geologiske model er kendetegnet ved lokalt nogle få meter gytje, organisk sand eller blot sand, et ca. 10 m tykt lag af glacialt moræneler ofte underlejret af smeltevandsler eller smeltevandssilt, og herunder er der konstateret skrivekridt. Herudover er der i og under moræneleren sandlag og sandlommer. Ud fra boringerne og undersøgelserne ved Farø Broerne, vurderes det, at der har været en dyb, formentlig smal erosionsrende i Storstrømmen, som senere er fyldt op med sand. Erfaringen fra 1931 var, at underbunden i den østre linje, hvor Storstrømsbroen nu ligger, er stærkere end den vestre linje. Dette bekræftes af 1966 boringerne. I forbindelse med Farø Broen er skrivekridtet blevet beskrevet som slamkalk, hvilket måske betyder, at skrivekridtet er svagere, end skrivekridt generelt er. Med generelt 10 m moræneler øverst må man opfatte denne som den naturlige funderingsjord, hvor direkte fundering er mulig. Selv om moræneleren kan være ret svag (relativt til andre moræner) må man stadig betragte den som funderingsjorden, omend man på grund af de små vingestyrker i den vestre linje bør nedgradere funderingsforholdene fra "udmærket byggegrund" / "god byggegrund" til "god Ny forbindelse - Storstrømmen 9
byggegrund" / "nogenlunde god byggegrund", hvis sprogbrugen i første udgave af den danske funderingsnorm anvendes. Også de underliggende lag af smeltevandsler og smeltevandssilt må opfattes som udmærkede funderingsjordarter, hvis de også efter udgravning for fundamenter er beliggende under moræneler, dvs. ikke bliver afdækket. Endelig må man også opfatte skrivekridt, selv med så dårlige vingestyrker som fundet i det historiske materiale, som acceptabel funderingsjord. Overfladen af skrivekridtet er beliggende så dybt, at der sker en stor trykspredning, og skrivekridtet har været gletsjerbelastet, altså forbelastet. Endelig må man på baggrund af den eksisterende Storstrømsbro forudsætte, at pælefundering lokalt kan blive nødvendig for broløsningen. Det er usikkert hvor mange pælefunderinger, der er tale om, men i øjeblikket vurderes det at være fornuftigt at forudsætte, at 10 % af brofundamenterne skal stå på pæle. For tunneller skal man skelne mellem sænketunneler og borede tunneler. Sænketunneler er generelt så lette, at de ikke medfører en merbelastning af jorden, hvorfor der ikke er ret store krav til funderingsjordens egenskaber. Det aktuelle område anses som egnet som funderingsjord for en sænketunnel. En boret tunnel skal over væsentlige strækninger gennem moræneler og andre glaciale lag, som kan være til gene for udførelsen. Dette betyder dog på ingen måde, at en boret tunnel ikke er gennemførlig på grund af jordbundsforholdene. 2.6 Andre forudsætninger Levetiden er forudsat til 120 år. Den maksimale hastighed for den nye vej- og jernbaneforbindelse er henholdsvis 80 km/t og 200 km/t. Den ny forbindelse projekteres generelt til trafiklasten foreskrevet i det nationale anneks til EN1991-2, Traffic Load on Bridges. Ny forbindelse - Storstrømmen 10
3 Linjeføring 3.1 Nøglefaktorer Følgende forhold har afgørende indflydelse på valg af linjeføring: Tilslutning til eksisterende bane ved Masnedsundbroen og banedæmningen på Falstersiden. Gennemsejlingshøjde (kun relevant for broer) Maksimale stigningsgradienter for banen (primært afgørende for tunnelløsningerne) Minimums jorddækning på tunnel under vandet Undvigelse af Masnedøfortet. og i mindre grad: Krav til hastighed på 200 km/t for passagertog og 140 km/t for godstog 3.2 Horisontal linjeføring Følgende forhold har haft indflydelse på valg af linjeføring: De danske sporregler De transeuropæiske baneregler for interoperabilitet CR TSI INF Krav til hastighed på 200 km/t for passagertog og 140 km/t for godstog. Ønsker fra interessenter - herunder Banedanmark, Søfartsstyrelsen og Naturstyrelsen (Masnedøfortet er fredet) Eksisterende sporplacering på hhv. Masnedø og Falster Æstetik Geologiske forhold Miljø Anlægs- og driftsomkostninger Broløsning Tunnelløsning På baggrund af ovenstående er der undersøgt tre principielle linjeføringer umiddelbart vest for den eksisterende Storstrømsbro. Alle med tilslutning til eksisterende bane og vej tæt på ilandføringspunkterne for den eksisterende Storstrømsbro - se Tabel 3.1. Ny forbindelse - Storstrømmen 11
Tabel 3.1: Tre mulige linjeføringer Stigende kilometrering fra venstre mod højre - Masnedø til venstre - Orehoved til højre. Farverne på de respektive linjeføringer angiver som følger: a. Blød kurve med konstant radius (rød) b. Et blødt S-sving som medfører en ønsket vinkelret skæring af gennemsejlingsfagene med sejlrenden (blå) c. En ret linje næsten fra kyst til kyst (grøn) Til brug for nærværende sammenligning af tunnel- og broløsninger er linjeføring (c) valgt for alle løsningsalternativer. Linjeføring (b) er fravalgt, da den er dyrere end de andre inklusiv særlig afmærkning for skibstrafikken. Såfremt en broløsning skulle blive valgt, bør det overvejes om de andre linjeføringer er mere hensigtsmæssige med hensyn til en kombination af funktion, pris og æstetik. Uddybning heraf findes i fagnotatet Linjeføringer. 3.3 Længdeprofil Følgende faktorer har haft indflydelse på længdeprofilerne Havdybder fra søkort Krav til længdeprofilsgradienter - se Tabel 2.1 Bro: Over en længde på 300 meter, centreret omkring sejlrendens midte, skal sporkoten være mindst 33 meter. Sænketunnel: Sporkoten skal som minimum anlægges 8,5 meter under eksisterende havbundsniveau. Boret tunnel: Sporkoten skal som minimum anlægges 18 meter under eksisterende havbundsniveau - forudsat tunnelrørsdiameter på 11,6 meter. 3.3.1 Maksimale gradienter De valgte maksimale gradienter fremgår af afsnit 2.2. De er valgt ud fra et ønske om så vidt muligt at overholde danske normalbestemmelser. Ny forbindelse - Storstrømmen 12
Der kan endvidere argumenteres for at tillade stejlere gradienter i tunneler, da skinnerne her ikke kan blive dækket af is eller våde blade. Opmærksomheden skal dog henledes på en problemstilling ved brug af de mindre restriktive TSI-regler, idet lette el-lokomotiver vanskeligt opnår den fornødne friktion mod skinnerne. 3.3.2 Gradienternes betydning for de enkelte løsningstyper Broløsning En flad gradient i overensstemmelse med de danske normalbestemmelser lader sig relativt let overholde ved en broløsning. Besparelsespotentialet på broanlægget ved at tillade en stejlere gradient er meget lille. Sænketunnelløsning Det er ikke muligt at opnå en nordlig tunnelportal placeret på Masnedø, såfremt man ikke udnytter undtagelsesbestemmelserne i de danske sporregler. Boret tunnelløsning Skal man følge de danske sporreglers undtagelsesbestemmelser, er det ikke muligt at opnå en nordlig tunnelportal på Masnedø. Skal en nordlig tunnelportal placeres på Masnedø, er man således nødt til at udnytte undtagelsesbestemmelserne i de europæiske TSI-regler. Såfremt de danske regler skal overholdes med en boret tunnelløsning vil det være nødvendigt at bore under Masnedsund, og således placere den nordlige portal på Sjællandssiden. Uddybning heraf findes i fagnotatet Linjeføringer. Ny forbindelse - Storstrømmen 13
4 Broløsninger 4.1 Nøglefaktorer Følgende forhold har afgørende indflydelse på valg af broløsning: Valg af materialer Krav til gennemsejlingsfag Valg af spændvidder i tilslutningsfag og i mindre grad: Horisontal og vertikal linjeføring, se afsnit 3.2 og 3.3 ovenfor Mulighed for trinvis udbygning Mulighed for tilføjelse af cykelsti. I de følgende afsnit behandles kort de enkelte broløsninger. Uddybning heraf findes i fagnotatet Broløsninger. 4.2 Valg af materialer Armeret beton er det åbenlyse valg til broens underbygning. For overbygningens vedkommende er der foretaget en sammenligning mellem beton og komposit løsninger, der viste at betonløsningen er væsentligt billigere end kompositløsningen. Med de begrænsede krav til spændvidder, der er en følge af hensynet til skibsstød, vanddybder, jordbundsforhold og gennemstrømning ved Storstrømmen, vurderes komposit- og stålløsninger ikke at være konkurrencedygtige. Dette vil blive revurderet i den kommende fase, især hvis nye oplysninger om funderings- eller sejladsforhold fører til øgede spændvidder. Bredden af en tosporet jernbane og en 9 m vej er tilpas lille til valg af en enkeltcellet kassedrager, som dels giver minimale overflader at vedligeholde og dels giver mulighed for placering af ledninger og kabler i et gunstigt miljø. Såfremt den nye forbindelse bygges til både vej og jernbane, viser de foreløbige undersøgelser, at der ikke er nogen fordel i at bygge en fælles overbygning. Dette er også i tråd med konklusionen ved anlæg af Storebælts Vestbro. Afstanden mellem vejbro og jernbanebro påregnes at blive som på Vestbroen (1,35 m frit mellem kantbjælkerne) medmindre beredskabsmyndighederne skulle foretrække en anden løsning. Ny forbindelse - Storstrømmen 14
4.3 Krav til gennemsejlingsfag Domæneteorien har vist, at 95 % af de skibe, der sejler i Storstrømmen vil være fuldstændigt trygge ved at sejle gennem en åbning på 142 m bredde, hvilket med den aktuelle skævhed i skæringen med sejlrenden svarer til 148 m i broens længderetning. Den nye bro gives derfor to 160 m gennemsejlingsfag, hvor den fri højde er 26 m indenfor de 148 meters bredde, hvilket er væsentligt bedre for skibstrafikken end den nuværende Storstrømsbro med tre gennemsejlingsfag på hhv. 102 m, 137 m og 102 m. Gennemsejlingsfagene påregnes bygget ved fri frembygning fra bropillerne, hvorfor kassedragerens højde er væsentligt større ved bropillerne end ved fagmidten. Baseret på en overordnet analyse af jordbundsforhold, besejlingsforhold og vanddybder er det vurderet, at en bjælkebro vil være den mest økonomiske brotype for krydsningen af sejlrenden, da de krævede spændvidder er indenfor hvad der normalt kan opnås med en sådan brotype. Skråstagsbroer, som på Øresund og Farø eller hængebroer som på Storebælt, er vurderet at være unødigt dyre alternativer uden egentlige fordele. 4.4 Valg af spændvidder I den indledende screening er der valgt 80 m spændvidde for tilslutningsfagene, hvilket giver ca. 2,5 % blokering af gennemstrømningen, mens den eksisterende Storstrømsbro giver 10 % blokering. Blokeringen er ikke kritisk, da det ikke er Storstrømmen der er begrænsende i forhold til vandgennemstrømningen i den østlige del af Smålandsfarvandet. For alle undersøgte brotyper (dobbeltsporet jernbane, enkeltsporet jernbane og dobbeltsporet vej) har det vist sig, at 70 % af betonmængden går til overbygningen, 30 % til underbygningen i et normalt 80 m fag, hvilket indikerer, at der sandsynligvis kan opnås en mindre besparelse ved at reducere spændvidden. Herved spares beton i overbygningen, mens der benyttes mere beton i underbygningen. Det optimale forhold ligger erfaringsmæssigt ofte omkring 60 % i overbygningen og 40 % i underbygningen. Emnet vil blive yderligere belyst i næste fase. 4.5 Mulighed for trinvis udbygning En enkeltsporet jernbanebro vil have en kassedrager centralt under sporet, hvorfor en senere udbygning til to spor vil kræve opførelse af en ny parallelbro. En enkeltsporet jernbanebro har en betonmængde på 78 % af mængden for en dobbeltsporet bro. Dette skyldes, at en meget stor del af overbygningens betonmængde ligger i kassedragerens kroppe, hvor betonen er godt udnyttet i den to sporede bro, men ikke i den enkeltsporede, idet kroppenes tykkelse ikke kan reduceres uden problemer for udstøbningen. Derved bliver en trinvis udbygning fra enkeltspor til dobbeltspor relativ dyr, i forhold til en dobbeltsporet bro. Der vil dog naturligvis kunne opnås en besparelse på selve skinneanlægget ved at nøjes med fra start at anlægge ét spor på en bro til dobbeltspor. Ny forbindelse - Storstrømmen 15
4.6 Mulighed for tilføjelse af gang- og cykelsti For alle undersøgte broløsninger er der angivet en løsning med tilføjelse af gang- og cykelstier. Såfremt der alene opføres en ny jernbanebro, kan der tilføjes en 3 m bred, dobbeltrettet sti, som også kan benyttes som redningsvej, idet stiarealet dimensioneres for et 18 tons redningskøretøj. Eventuelle yderligere krav til redningsvejen vil blive drøftet med beredskabsmyndighederne i den kommende fase. Tilføjelse af gang- og cykelstier på en vejbro foreslås udført som en 2 m bred sti udenfor autoværnet i begge sider, da dette giver en lidt billigere løsning end en 3 m bred, ensidig sti. Uddybning heraf findes i fagnotatet Broløsninger. Ny forbindelse - Storstrømmen 16
5 Tunnelløsninger 5.1 Nøglefaktorer Følgende forhold har afgørende indflydelse ved valg af sænketunnel: Maksimalt tilladelige stigningsgradienter Længde af tunnel udført som sænketunnel og længde udført i åben udgravning Placering produktionsfacilitet for tunnelelementer Miljøpåvirkning fra udførelse og mulig blokering ved hævning af linjeføring. og i mindre grad: Funktions- og sikkerhedskrav til fritrumsprofil Valg af tunnelelementlængde under antagelse af segmentopdelt tunnel Eksisterende forhold, såsom jordbundsforhold samt strøm- og navigationsforhold i byggefasen Brandevakuering og brandbekæmpelse (via parallelt galleri forbundet til trafikområdet med branddøre) Følgende forhold har afgørende indflydelse ved valg af boret tunnel: Maksimalt tilladelige stigningsgradienter Jordbundsforhold for valg af TBM (tunnelboremaskine) Valg af gunstig placering af linjeføring for høj fremdrift og lav risiko Brandevakuering og brandbekæmpelse (tværtunneler er dyre, og antallet slår derfor relativt hårdt igennem på den samlede pris) og i mindre grad: Funktions og sikkerhedskrav til fritrumsprofil Havbundskoten Segmenttykkelsen I de følgende afsnit behandles kort de enkelte tunnelløsninger. Uddybning heraf findes i fagnotatet Tunnelløsninger. Ny forbindelse - Storstrømmen 17
5.2 Produktionsfacilitet for sænketunnel For en sænketunnel er placering af faciliteten til elementstøbning af afgørende betydning. Denne midlertidige foranstaltning udgør en stor del af den samlede omkostning til en sænketunnel. En ledig tørdok på et skibsværft kunne være en oplagt mulighed for at spare omkostningerne til en ny tørdok. I Storstrømmen er vanddybden over en tredjedel af strækningen relative lille (1-2 m). Dette betyder, at omkostninger til udgravning vil være relativt høje på denne strækning. På beskedne vanddybder er der erfaring for, at støbning af tunnel på stedet i åben udgravning kan være billigere end nedsænkning af præfabrikerede tunnelelementer. For Storstrømmen vil metoderne eventuelt med fordel kunne kombineres ved at bygge en tørdok på Kalverev for fremstilling af tunnelelementer til de større vanddybder og efterfølgende udføre tunnelstrækningen på Kalverev i samme udgravning som en på stedet støbt løsning, en såkaldt cut-and-cover tunnel. 5.3 Valg af TBM og fremdrift for boret tunnel Det er af afgørende betydning for valget af TBM (tunnelboremaskine) at dette gøres på et veldokumenteret geoteknisk grundlag. Der findes tre typer af TBM (åben, EPB og slurry). Projektrisikoen forøges urimeligt, hvis en uegnet TBM vælges. Sammenhængen mellem kendskab til geologi og valg af TBM har stor betydning for projektets gennemførelse. Linjeføringen lægges ofte hvor risikoen for nedsat fremdrift er lavest. Før projektering er det derfor nødvendigt med et godt kendskab til geologien. Til projektet er der valgt en slurry TBM (mix shield), da tunnelen skal bygges i både smeltevandssand, moræneler og skrivekridt. Denne type af TBM er velkendt fra tilsvarende tunnelprojekter under vand. 5.4 Havbundskote og tunnelbeskyttelse Sikkerhed mod opdrift er en afgørende faktor for linjeføringen af både en sænketunnel og en boret tunnel løsning. Tunnellen ønskes placeret så højt som muligt af funktionsmæssige årsager. En sænketunnel sikres mod opdrift ved ballastbeton, mens en boret tunnel sikres mod opdrift ved vægten af jorden over tunnelen. Det geometrisk kritiske punkt for begge tunnel typer er i strædet imellem Masnedø og Kalverev. Af miljømæssige årsager er det acceptabelt her lokalt at lægge en del af tunnellen over nuværende havbund, så længe beskyttelsen udformes hensigtsmæssigt. For en boret tunnel skal der være mindst en diameter over tunnellen for at sikre imod opdrift. Det betyder at det for de største af de borede tunneller ikke er muligt at opnå tilstrækkeligt jorddække, samtidig med at tunnelen skal nå op på Masnedø. 5.5 Funktions og sikkerhedskrav For en sænketunnel og en boret tunnel vil funktions- og sikkerhedskrav være afgørende for udformningen af tværsnit. Tog, bane og køreledninger kræver et af bygherren fastsat fritrumsprofil, herudover vil der være krav til fritrumsprofil for ventilation og flugtveje under brand. Disse forhold fastlægges i sikkerhedskonceptet for tunnellen og vil derfor Ny forbindelse - Storstrømmen 18
have afgørende betydning for det endelige tværsnit. Der har i nærværende screening ikke været tid til at beskrive et sikkerhedskoncept. Tværsnit er derfor baseret på erfaring fra lignende projekter, bl.a. ny tunnel under Femern Bælt. Antallet at tværpassager for redning skal også fastlægges i sikkerhedskonceptet. Uddybning heraf findes i fagnotatet Tunnelløsninger. Ny forbindelse - Storstrømmen 19
6 Drift og vedligehold 6.1 Nøglefaktorer Følgende forhold kendetegner drift og vedligehold (D&V) for de belyste løsninger: For bro udgør de årlige D&V omkostninger 0,5% af anlægsomkostningen (baseret på driftstal for eksisterende anlæg samt vurderinger for et antal referenceprojekter). For sænketunnel såvel som boret tunnel udgør de årlige D&V omkostninger 1,2% af anlægsomkostningen (baseret på driftstal for eksisterende anlæg samt vurderinger for et antal referenceprojekter). Det er med det aktuelle datagrundlag ikke muligt at skelne mellem det relative omkostningsniveau for en sænketunnel og en boret tunnel. D&V omkostninger bidrager med 12 og 25% af nutidsværdien for hhv. et broanlæg og tunnelanlæg. Et følsomhedsstudie viser, at nutidsværdier for løsningerne vil ændres med cirka 25% såfremt den årlige D&V-procent forøges med 1 procent-point. Et anlæg med enkeltspor vil skulle spærres ved drifts- og vedligeholdelsesaktiviteter, der omfatter bane-dækket. og i mindre grad: Omkostninger til D&V kan forventes at øges over anlæggets levetid. Omkostning til årlige vedligehold kan cirka forventes at fordobles fra den første 30 årsperiode til den anden 30 årsperiode (år 31 til år 60). Genanskaffelsesomkostningen er for bro antaget at være 149% af anlægsomkostningen jf. studie udført for Vejdirektoratet i 2007. Genanskaffelsesomkostningen er for tunneler antaget at være 165% af anlægsomkostningen jf. studie udført for Vejdirektoratet i 2007. Diskonteringsrenten for nutidsværdiberegningen er antaget at være en effektiv rente på 3,5% p.a. uden inflation. En lavere rente vil betyde en højere nutidsværdivægtning af de sene omkostninger i anlæggets livscyklus. D&V behandles i de følgende afsnit. Uddybning heraf findes i fagnotatet Drift og vedligehold. Ny forbindelse - Storstrømmen 20
6.2 Behov for trafikspærring Tabel 6.1 viser en simpel vurdering af behovet for spærring af bane- og vejtrafik for de undersøgte løsninger. Der betragtes alene D&V-arbejder, der har indflydelse på trafikken på banedæk og vejdæk. Spærringsbehovet vil være afhængigt af tværsnittets udformning og muligheden for adgangsveje, placering af lift, opsætning af stillads m.v. Tabellen viser, at ved en enkeltsporet bane vil togtrafikken skulle spærres ved D&Vaktiviteter, der vedrører bane-dækkets overside. Ved en dobbeltsporet bane kan der evt. blive tale om retningsdrift. For en bro vil dette formentlig skulle ledsages af en hastighedsnedsættelse (f.eks. La40) i nabosporet. For en tunnel med adskilte tunnelrør vil der kunne opretholdes fuld hastighed i naborøret. For tunnel med spor i fælles rør må påregnes, at begge spor vil skulle spærres med mindre retningsdrift og hastighedsreduktion (f.eks. LA40) i nabospor vil kunne accepteres. Dette er endnu uafklaret. For vej vil der på en bro kunne ske regulering med lysregulering over en sektion af broen. For en tunnel med vejtrafik i samme rør vil der formentlig være behov for lukning, hvilket dog mangler afklaring. Der vil for biltrafik være omkørselsmulighed via Farøbroen. Tabel 6.1: Oversigt over forventet behov for spærring af spor og vejbane ved D&V arbejder med indflydelse på hhv. banedæk og vejdæk. Løsning D&V Spærring af bane (Scenarie 3 og 4) D&V Spærring af vej (Scenarie 4) B1/B3 enkeltsporet bro Spærring Lysregulering B2/B4 dobbeltsporet bro Retningsdrift+La Lysregulering B5.1/B5.5 enkeltsporet sænketunnel Spærring Lukning/evt. ensrettet trafik B5.2/B5.6 enkeltsporet boret tunnel Spærring Lukning/evt. ensrettet trafik B5.3/B5.7 dobbeltsporet sænketunnel 2 rør: Retningsdrift 1 rør: Lukning eller retningsdrift+la Lukning/evt. ensrettet trafik B5.4/B5.8 dobbeltsporet boret tunnel 2 rør: Retningsdrift 1 rør: Lukning eller retningsdrift+la Lukning/evt. ensrettet trafik 6.3 Årlig D&V Omkostning Tabel 6.2 og Tabel 6.3 viser de årlige D&V omkostninger for hhv. scenarie 3 med jernbaneforbindelse og scenarie 4 med jernbane- og vejforbindelse. Det ses, at en broløsning er billigst, hvorefter kommer sænketunnel og til sidst boret tunnel. Tilsvarende Ny forbindelse - Storstrømmen 21
er enkeltsporede løsninger 20-40% billigere i drift og vedligehold end dobbeltsporede løsninger. Tabel 6.2: Scenarie 3: Årlig D&V omkostning for jernbaneforbindelse. Scenarie 3 Løsning for jernbaneforbindelse Årlig D&V omkostning Mio. DKK (2011 K3) B1 enkeltsporet bro 7,0 B2 dobbeltsporet bro 9,0 B5.1 enkeltsporet sænketunnel B5.2 enkeltsporet boret tunnel B5.3 dobbeltsporet sænketunnel B5.4 dobbeltsporet boret tunnel 40,9 52,4 55,5 83,5 Tabel 6.3 Scenarie 4: Årlig D&V omkostning for jernbane- og vejforbindelse. Scenarie 4 Løsning for jernbane og vejforbindelse Årlig D&V omkostning Mio. DKK (2011 K3) B3 enkeltsporet bro 11,7 B4 dobbeltsporet bro 13,8 B5.5 enkeltsporet 76,0 sænketunnel B5.6 enkeltsporet boret tunnel B5.7 dobbeltsporet sænketunnel B5.8 dobbeltsporet boret tunnel 96,5 97,4 127,4 6.4 Samlet nutidsværdi over 120 år 6.4.1 Nutidsværdiberegning Der er beregnet samlede nutidsværdier for en ren jernbaneforbindelse - Scenarie 3, og for en kombineret jernbane- og vejforbindelse - Scenarie 4. Den enkelte nutidsværdi er opgjort som summen af anlægsomkostning, de årlige D&Vomkostninger over 120 år samt genanskaffelsesomkostningen af anlægget efter 120 år. 120 år er antaget som anlæggets levetid. Der er anvendt diskonteringsrente på 3,5 % p.a. Den årlige D&V omkostning er her antaget konstant over levetiden. Ny forbindelse - Storstrømmen 22
6.4.2 Scenarie 3: Jernbaneforbindelse Tabel 6.4 viser den estimerede samlede nutidsværdi for løsninger for Scenarie 3 sammen med nutidsværdien af D&V inklusiv genanskaffelsesomkostninger. Tabel 6.5 viser fordelingen af omkostninger for anlæg, D&V samt genanskaffelse. D&V udgør omkring 12% for bro og omkring 25% for tunnelløsninger. Genanskaffelse udgør omkring 2% procent ved tilbageskrivning til år 0. Det ses, at en broløsning er billigst, hvorefter kommer sænketunnel og til sidst boret tunnel. Tilsvarende er en enkeltsporet løsning noget billigere end en dobbeltsporet løsning. Tabel 6.4: Scenarie 3: Nutidsværdi for jernbaneforbindelse med anlægsomkostning, D&V-omkostninger og genanskaffelse. Scenarie 3 Løsning for jernbaneforbindelse Nutidsværdi D&V-omk. inkl. genanskaffelse Mia. DKK (2011 K3) B1 enkeltsporet bro 0,2 1,6 B2 dobbeltsporet bro 0,3 2,1 B5.1 enkeltsporet sænketunnel B5.2 enkeltsporet boret tunnel B5.3 dobbeltsporet sænketunnel B5.4 dobbeltsporet boret tunnel 1.2 4,7 1,6 6,0 1,7 6,3 2,5 9,5 Samlet nutidsværdi Mia. DKK (2011 K3) Tabel 6.5: Scenarie 3: Nutidsværdier for løsninger med fordeling af omkostning på anlæg, drift og vedligehold og genanskaffelse. 14 Nutidsværdi Mia. kr 12 10 8 6 4 2 0 Genanskaffelse Drift og vedligehold Anlæg B1 B2 B5.1 B5.2 B5.3 B5.4 Løsning Ny forbindelse - Storstrømmen 23
6.4.3 Scenarie 4: Jernbane- og vejforbindelse Tabel 6.6 viser den estimerede samlede nutidsværdi for løsninger for Scenarie 4 sammen med nutidsværdien af D&V inklusiv genanskaffelsesomkostninger. Tabel 6.7 viser fordelingen af omkostninger for anlæg, D&V samt genanskaffelse. D&V udgør omkring 12% for bro og omkring 25% for tunnelløsninger. Genanskaffelse udgør omkring 2% procent ved tilbageskrivning til år 0. Det ses, at en broløsning er billigst, hvorefter kommer sænketunnel og til sidst boret tunnel. Tilsvarende er en enkeltsporet løsning noget billigere end en dobbeltsporet løsning. Tabel 6.6 Scenarie 4: Nutidsværdi for jernbaneforbindelse med vej med anlægsomkostning, D&V-omkostninger og genanskaffelse. Scenarie 4 Løsning for jernbane og vejforbindelse Nutidsværdi D&V-omk. inkl. genanskaffelse Samlet nutidsværdi Mia. DKK (2011 K3) Mia. DKK (2011 K3) B3 enkeltsporet bro 0,4 2,7 B4 dobbeltsporet bro 0,5 3,2 B5.5 enkeltsporet sænketunnel B5.6 enkeltsporet boret tunnel B5.7 dobbeltsporet sænketunnel B5.8 dobbeltsporet boret tunnel 2,3 8,6 2,9 11,0 3,0 11,1 3,9 14,5 Tabel 6.7: Scenarie 4: Nutidsværdier for løsninger med fordeling af omkostning på anlæg, drift og vedligehold og genanskaffelse. 14 Nutidsværdi Mia. kr. 12 10 8 6 4 2 Genanskaffelse Drift og vedligehold Anlæg 0 B3 B4 B5.5 B5.6 B5.7 B5.8 Løsning Uddybning heraf findes i fagnotatet Drift og vedligehold. Ny forbindelse - Storstrømmen 24
7 Miljø 7.1 Nøglefaktorer Følgende forhold kan have afgørende indflydelse på miljøet: Sedimentspredning under selve byggeriet, og i mindre grad: Vandgennemstrømningen Forhold på land. Følgende miljøforhold indgår i denne indledende screening: Gennemstrømning Sedimentspredning Marin biologi, især ålegræs og havpattedyr (Natura 2000-område). Arealanvendelse, og byområder Landskab og kulturhistorie Natur og fredningsinteresser på land (Natura 2000-område) I de følgende afsnit behandles kort de forskellige miljøaspekter. Uddybning heraf findes i fagnotatet Miljø. 7.2 Gennemstrømning De største modstande mod gennemstrømning ligger i de mest snævre løb. Derfor er gennemstrømningen af Smålandsfarvandet bestemt af forhold ved Kalvehave (Dronning Alexandrines Bro) og Grønsund, se Figur 7.1. Tværsnittet ved Storstrømsbroen er ikke et bestemmende tværsnit (= flaskehals) for den østlige del af Smålandsfarvandet. En lokal øgning af strømningsmodstanden ved Storstrømsbroen vil derfor kun have lokal effekt, som begrænser sig til lokale ændringer af strømningsmønsteret omkring bropiller og eventuelle inddæmmede områder. De her undersøgte løsninger for en ny Storstrømsbro forventes ikke at påvirke opholdstider eller transport af vand eller salt i en grad, der er mærkbar på havmiljøet. Ny forbindelse - Storstrømmen 25
Figur 7.1: Illustration af den overordnede geometri for strømrender i Smålandsfarvandet Områder med de største modstande er fremhævede med gult. Beliggenheden af Storstrømsbroen er indikeret med en rød streg. Den eksisterende bro indsnævrer tværsnittet 4 gange så meget, som den nye vil komme til. Fjernelse af den eksisterende bro vil derfor mere end kompensere for påvirkningen fra den nye bro. Tabel 7.1 Vurdering blokering af strømhastighed ved forskellige løsningsforslag Maksimal blokering af strømhastighed (%) Eksisterende bro (alene) 10,0 Nye broer (alene) 2,4 Eksisterende og ny bro 12,4 Tunnelløsningerne vil ikke medføre væsentlig blokering af vandgennemstrømningen i driftsfasen, forudsat at overskudsmaterialer deponeres på land eller i læ af eksisterende dæmninger ved den gamle bro og omkring Orehoved Havn. 7.3 Havmiljø og sedimentspredning Havområder bevokset med ålegræs er vigtige som habitat for yngel af fisk og skaldyr og har yderligere en vigtig funktion i fastholdelse af sediment. Ålegræsbanker har også stor betydning som fourageringsområde for vandfugle. Sensitive områder i forhold til ålegræs dækker typisk dybdeintervallet 2-6 meter. Spredning og aflejring af sediment kan være ødelæggende for ålegræsbanker, der kan være længe dvs. mere end 50 år om at retablere sig. Ny forbindelse - Storstrømmen 26
Størrelsesordnen af sedimentspredning fra anlægsfaserne for hhv. bro, boret tunnel og sænketunnel er beregnet og vist i tabellen nedenfor. Tabel 7.2 Størrelsesordener for sedimentationsrater og koncentration af suspenderet stof indenfor 0,2 km og 6 km frabyggepladsen. Sedimentationsrate (kg/m 2 /dag) Suspenderet stof (mg/l) Pram Depot Pram Depot 0,2 km 6 km 0,2 km 6 km 6 km 6 km Sænketunnel, 1 bane, 0 vej 2600 2,9 130 0,1 170 8 Sænketunnel, 2 bane,0 vej 2900 3,2 140 0,2 180 9 Sænketunnel, 1 bane,1 vej 3100 3,5 160 0,2 200 10 Sænketunnel, 2 bane,1 vej 3600 4,0 180 0,2 230 11 Boret tunnel *) (min.) - - 5 0,006-0,3 Boret tunnel *) (maks.) - - 33 0,037-2,1 Bro **), bane 1 0,001 - - 0,1 - Bro **), bane+vej 2 0,002 - - 0,1 - De gule felter angive nærzonen, hvor kortvarige overskridelser må accepteres. *) Udgravning foregår med tunnelboremaskine, materiale pumpes til depot **) Udgravning til fundamenter foregår ikke med skæresuger men med gravemaskine til pram. Effekten ved brug af pram og ved direkte pumpning til land depot er vist. I felter der er markeret med rødt er tærskelværdierne nået eller overskredet. Muslingers tærskelværdier for sedimentationsraten er 0,2 til 1,8 kg/m 2 /dag. I muslingelarvernes settlingsperiode er tærskelværdien kun 0,06 kg/m 2 /dag. De mest kritiske perioder er marts-april og juli-august. I disse perioder kan det komme på tale at begrænse eller at stoppe marine gravearbejder for at begrænse påvirkningen på muslingerne. Sildens tærskelværdi for suspenderet stof er 10 mg/l. Ved højere koncentrationer udviser sild flugtadfærd. Vurderingerne af påvirkningen fra sedimentspredning er udført for to zoner (Zonerne er vist i ): Nærzone på (0,2 km fra byggepladsen) Her accepteres overskridelse af tærskelværdier Fjernzonen (mellem 0,2 km og 6 km) Sænketunnel: Kravene til sedimentationsrate og suspenderet stof kan ikke overholdes. Boret tunnel: Kravene kan overholdes Bro: Kravene kan overholdes Ny forbindelse - Storstrømmen 27
Det vurderes, at en boret tunnel kan overholde kravene. Materialet forventes at være kalk og på grund af boreprocessen vil materialet være meget finkornet. Erfaringer fra Øresundsforbindelsen viser, at opslæmmet kalk kan give visuelle gener. Tilsætningsmidler til boremudderet vil kunne give materialet egenskaber, der er negative for havmiljøet, og det vil derfor skulle sikres, at der ikke sker udslip af boremudder til havmiljøet. Figur 7.2: Udbredelse af ålegræs samt påvirkningszone og nærzone for spredning af sediment. Kalverev Ny forbindelse - Storstrømmen 28
7.3.1 Natura 2000 område Som det fremgår af, vil den nye forbindelse ligge i en afstand af mindre end 1km fra et Natura 2000 område: Habitatområde nr. 152 og fuglebeskyttelsesområde nr. 85. Området er udpeget for at beskytte en række arter og naturtyper. Den nye faste forbindelse kommer ikke til at påvirke Natura 2000-området direkte, men det skal vurderes, om projektet kan medføre indirekte påvirkninger på habitatområdet f.eks. ved forstyrrelse af arter og ændringer i de naturtyper, som området er udpeget for at beskytte. Der skal foretages en foreløbig vurdering for at afklare, om der skal laves en fuld Natura 2000 konsekvensvurdering af anlægget. 7.3.2 Foreløbig vurdering For de marine naturforhold gælder generelt, at de løsninger, der medfører den største risiko for spredning af sediment, også er dem, der har den alvorligste påvirkning. Eksempelvis vurderes løsningen med en sænketunnel at kunne få alvorlige konsekvenser for ålegræsbankerne i Storstrømmen, og det kan ikke på det nuværende grundlag udelukkes, at der kan ske påvirkninger ind i habitatområdet. Dette vil skulle afklares f.eks. ved modellering af sedimentspredning i anlægsfasen. For de øvrige løsninger (bro og boret tunnel) er det den foreløbige vurdering, at disse løsninger vil kunne gennemføres, uden at der sker skadelig spredning af sediment til habitatområdet. Virkningerne ved spredning af sediment vil kunne begrænses ved tidsbegrænsning af anlægsarbejdet, oppumpning af sediment direkte til land, anvendelse af siltgardiner mv. 7.4 Arealanvendelse og fredningsinteresser på land 7.4.1 Planforhold og arealanvendelse Støjudbredelsen i driftsfasen vil være større fra en bro end fra en tunnel. Uanset valg af løsning vil der være en støjpåvirkning i anlægsfasen. Hvis den eksisterende bro opretholdes, samtidig med at der etableres en ny forbindelse, vil boligområdet og friluftsområdet på Masnedø fortsat være påvirket af trafik. En del af erhvervsområdet med drivhuse inddrages. På Falster vil det nye anlæg berøre boliger, og nogle vil komme til at ligge indeklemt mellem jernbane og vej. Hvis den eksisterende bro fjernes, vil østlige del af Masnedø, herunder boliger langs eksisterende vej og bane, blive aflastet fra trafik og støj. En del af erhvervsområdet med drivhuse inddrages. En stor mængde overskudsjord skal fjernes eller omplaceres, hvis de eksisterende dæmninger fjernes. En del af denne jord kan være forurenet. Ny forbindelse - Storstrømmen 29
7.4.2 Landskab og kulturhistorie For de to scenarier, hvor den eksisterende jernbane ikke længere skal anvendes, er det på nuværende tidspunkt uafklaret, om de eksisterende dæmninger skal fjernes, og hvor jorden i givet fald skal hen. Ligeledes vil et tunnelprojekt betyde en mængde havsedimenter, der skal placeres på land eller anlægges som nyt landområde. Både ved valg af tunnel og bro kan projektet tilpasses Masnedøfortet. Dette gøres eksempelvis ved, at tunnelportalen placeres længere indlands end fortet. Herved friholdes kystlinjen, og fortet vil stadig have samme udsigtsposition som i dag. Ved broløsning kan et tiltag være at anlægge brorampen længere inde i land, så broen allerede er løftet på piller, inden kysten nås. Det vil bevirke, at den plads, som en dæmning optager på grund af sine skrå sider, ikke vil skulle inddrages, og der derved vil være længere afstand mellem broanlægget og Masnedøfortet og bedre udsyn fra fortet. Tunnel Masnedøfortet vil kunne tilgodeses, men en tilslutning til jernbane på dæmning ved Falster vil potentielt være en væsentlig landskabelig påvirkning, ligesom hvis den tilsluttes til Masnedsundbroen. Overordnet er en sænketunnel vurderet som den løsning, der har den største negative påvirkning, da det kan betyde et større indgreb i landskabet, ikke mindst ved en eventuel landopfyldning med havsediment. Dette nye landområde vil dog kunne landskabsbearbejdes og udvikles til forskellige formål. Bro En bro kan opfattes som monument og pejlemærke, men vil virke dominerende ift. Masnedøfortet. Jernbanen ligger i dag over terrænniveau på strækningen fra Vordingborg til dæmningen på Nordfalster, der løber ind til Gåbense. En ny bro vil derfor passe umiddelbart med eksisterende løsning. En løsning med opførelse af en ny bro samtidig med, at den eksisterende bro bliver stående, vil give særlige udfordringer til landskabsbearbejdning. Dette skyldes ikke mindst, at de to broer er relativt tætliggende, men ikke-parallelle. 7.4.3 Natur på land Den foreslåede linjeføring berører ingen fredede naturområder. Den foreslåede linjeføring berører heller ingen naturtyper, som er omfattet af naturbeskyttelseslovens 3 eller områder, der er fredskov. De eksisterende dæmninger kan være levesteder for bilag IV-arter som markfirben og evt. flagermus. Både ved anlæg af den nye forbindelse og ved fjernelse af den eksisterende bro skal der tages hensyn til disse arter. En kortlægning af arterne vil derfor være nødvendig i en senere fase af projektet. Bevarelse af den eksisterende bro vil medføre, at to store infrastrukturanlæg ligger tæt op ad hinanden. De eksisterende dæmninger for jernbanen udgør en kraftig landskabelig barriere, der hindrer fri passage for arterne gennem området. Fjernelse af dele af de eksisterende dæmninger kan give naturmæssige forbedringer. Ny forbindelse - Storstrømmen 30
Af hensyn til passage af landlevende dyr langs kysten vil det være hensigtsmæssigt, hvis dæmningen især på Masnedøsiden trækkes så langt tilbage, at forstranden, kystskrænten og området omkring fortet friholdes for anlæg. Opretholdelse af eksisterende dæmninger og anlæg af nye ud i farvandet vil begrænse den naturlige kystdynamik. Ved anlæg af en sænketunnel vil der blive store påvirkninger i nærheden ved kysten på begge sider af Storstrømmen. Der vil dog kunne laves en del landskabsbearbejdning, som kan få positive virkninger for landlevende dyr og planter på længere sigt. Placeringen af overskudsmaterialer forventes i forbindelse med en sænketunnel at skulle ske på søterritoriet, hvorved det ikke påvirker landlevende dyre- og plantearter. Hvis sedimentet placeres langs kysten, vil der dog kunne være en påvirkning af de arter, der lever langs denne og er afhængige af saltvand, vind m.m. Ved en eventuel boret tunnel vil der ligeledes ske store påvirkninger af landområdet. De forventes dog at være noget mindre end for sænketunnel, da der kun skal være egentlig tunnelarbejdsplads på den ene side af Storstrømmen. Placeringen af overskudsmaterialer i forbindelse med en boret tunnel forventes at skulle ske på land. Der vil herved skulle inddrages noget land, hvor de eksisterende værdier vil gå tabt. Til gengæld vil der kunne opstå mulighed for at skabe interessante naturtyper, idet en del af materialet forventeligt er kalk (skrivekridt). 7.5 CO 2 -bidrag Der er gennemført en screening af CO 2 bidraget fra de forskellige løsninger til forbindelsen over Storstrømmen (se tabel 7.3 nedenfor). Der er så vidt muligt regnet i CO 2 ækvivalenter. Der er anvendt de samme emissionsfaktorer som anvendt ved lignende beregninger for andre faste forbindelser. Ny forbindelse - Storstrømmen 31
Tabel 7.3: Beregnede mængder CO2 ved de forskellige bro- og tunnelløsninger B1 B2 B3 B4 B5.1 B5.3 B5.5 B5.7 B5.2 B5.4 B5.6 B5.8 Bro Sænketunnel Boret tunnel Ton CO 2 ækvivalenter Beton 10.540 13.868 22.189 25.518 50.093 67.334 95.526 121.387 123.115 158.267 142.961 205.863 Armering 7.353 9.675 15.480 17.802 18.638 25.053 35.542 45.164 45.807 58.886 53.191 76.595 Anden stål 2.066 2.678 4.361 4.973 Elforbrug 26.867 38.228 54.348 57.112 Total 19.958 26.221 42.030 48.292 68.731 92.387 131.068 166.552 195.789 255.381 250.500 339.570 Denne simple screening viser en stor forskel på de enkeltes løsningers CO 2 bidrag, hvor broen har det mindste bidrag og den borede tunnel det største. Andre lignende undersøgelser, hvor input har været mere detaljeret, viser at ovenstående bidrag udgør over 70% af det samlede bidrag, såfremt transport, entreprenørmaskiner og andre materialer medtages. Herudover viser også andre undersøgelser, at bidraget af CO 2 er størst fra en boret tunnel og mindst for en bro. Ny forbindelse - Storstrømmen 32
7.6 Samlet vurdering af miljøforhold Tabel 7.4: Samlet vurdering de enkelte løsninger i forhold til havmiljø, primært sedimentspredning. Løsningstype Ny Bro + gl. Bro Ny Bro Sænketunnel + gl. bro Sænketunnel Boret tunnel + gl. bro Boret tunnel Hav Mindre Mindre Stor Stor Lille Lille Den røde farve illustrerer en stor/alvorlig påvirkning, den gule en mindre/morderat påvirkning og den grønne en lille påvirkning. Generelt skal det bemærkes at påvirkningerne af havmiljøet, herunder især natura 2000- området vurderes at være langt alvorligere end miljøpåvirkningerne på land. Tabel 7.5: Samlet vurdering de enkelte løsninger i forhold til miljøforhold på land Løsningstype Ny Bro + gl. Bro Ny Bro Sænketunnel + gl. bro Sænketunnel Boret tunnel + gl. bro Boret tunnel Land Mindre Lille Mindre Lille Mindre Lille Den gule farve illustrerer en mindre/morderat påvirkning og den grønne en lille påvirkning Den alvorligste påvirkning af miljøet på land vil ske, hvis man etablerer den nye forbindelse og samtidig opretholder den eksisterende bro. To store tekniske infrastrukturanlæg vil påvirke både landskab, arealanvendelse, barrierevirkning og det visuelle miljø. Ny forbindelse - Storstrømmen 33
Endelig skal det nævnes at CO 2 -udledningen kan forventes at være 4-10 gange større for tunnelløsningerne end for en broløsning (jf. afsnit 7.5). Uddybning heraf findes i fagnotatet Miljø. Ny forbindelse - Storstrømmen 34
8 Risiko 8.1 Nøglefaktorer Følgende risici er behandlet i forbindelse med vurderingen af de undersøgte løsninger: Risici relateret til sikkerhed for brugeren og driften af anlægget (risici relateret til driftsfasen). Tids og kostmæssige risici relateret til anlægsfasen 8.2 Generelle risikoforhold Sikkerhedsforanstaltninger med særlig betydning for tunnelløsninger Såfremt der vælges en løsning med kun én tunnel, dvs. en enkeltsporet jernbaneforbindelse, kræves der iht. TSI SRT en flugtvej til en anden og sikker tunnel for maksimalt hver 500 m (eller adgang til det fri for maksimalt hver 1000 m - hvilket ikke er en realistisk løsning). Det er således nødvendigt at etablere en flugtvejstunnel. For at sikre personer tilstrækkelige muligheder for at redde sig selv i tilfælde af en ulykke i tunnelen er det nødvendigt at installere aktive systemer i form af brandventilation, pumper, nødbelysning, etc. Installationer med betydning for sikkerheden skal sikres og overvåges. Sikkerhedsforanstaltninger med særlig betydning for broløsninger Såfremt der vælges en løsning med alene en jernbanebro forventes redningsberedskabet at foretrække/kræve etablering af en vej for redningskøretøjer på jernbanebroen (kan kombineres med cykel/gangsti). Anvendes en selvstændig vejbro som redningsvej kræves forbindelser mellem de to broer med en afstand af maksimalt 500 m. Broens dimensioner fastsættes af skibstrafikken så risikoen for kollisioner med broen bliver acceptabel. Der er ikke kendskab til planer, som påvirker antal og størrelse af skibe i området i forhold til det i dag kendte. Broen designes med samme gennemsejlingshøjde som Farøbroen. Den eksisterende Storstrømsbro er blevet påsejlet 4 gange siden 1992. Dette vurderes at være en høj frekvens for skibskollisioner taget i betragtning, at der kun sejler 3-4 større skibe (>300 bruttotons) per dag. Som følge heraf er afstanden imellem pillerne ved gennemsejlingsfagene øget i forhold til den eksisterende bro. Søfartsstyrelsen foretrækker en løsning med kun én bro, da skibe derved ikke behøver at skifte retning flere gange igennem Storstrømmen. Ny forbindelse - Storstrømmen 35
Den færdige forbindelse vil være udstyret med passende sikkerhedsforanstaltninger, der sammen med procedurer for drift og vedligehold vil være godkendte af de relevante myndigheder. På dette punkt er der ikke forskel mellem bro og tunnel. Omkostningerne til de nødvendige sikkerhedsforanstaltninger er dog væsentligt højere for en tunnel end for en bro, fordi en tunnel kræver tilstedeværelse af langt flere og teknisk mere komplicerede aktive sikkerhedsforanstaltninger end en bro. For at opretholde et acceptabelt sikkerhedsniveau under driften skal de indbyggede sikkerhedsforanstaltninger holdes ved lige og fornys. 8.3 Økonomiske risici Med hensyn til særlige økonomiske risici er der ikke specielle forhold ved hverken broeller tunnelløsningerne sammenlignet med referenceprojekterne, og udgifter til eventuelle risikominimerende foranstaltninger kan derfor antages at være indeholdt i anlægsoverslagene. 8.4 Tidsmæssige risici De tekniske vanskeligheder der kan være i anlægsfasen, og som kan betyde en forsinkelse af færdiggørelsen af forbindelsen, kan reduceres ved omhyggelig planlægning og ved anvendelse af passende udstyr. Der er ikke fundet tekniske forhold, der med henblik på forsinkelse, er så væsentlige, at de er afgørende for valget mellem bro og tunnel. Uddybning heraf findes i fagnotatet Risiko. Ny forbindelse - Storstrømmen 36
9 Anlægstidsplan Nedenfor er vist anlægstidsplaner for de to mest tidskrævende scenarier henholdsvis scenarie B4, scenarie B5.7 og scenarie B5.8. Begge disse scenarier vurderes med et acceptabelt slæk at kunne udføres inden årsskiftet 2019/2020. Udførelsestidsplan for scenarie B4 Ny dobbeltsporet jernbanebro og vejbro Udførelsestidsplan for scenarie B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel til jernbane og vej Udførelsestidsplan for scenarie B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel til jernbane og vej Ny forbindelse - Storstrømmen 37
10 Anlægsoverslag 10.1 Forudsætninger og metode Anlægsbudgetter er opstillet i henhold til Banedanmarks notat "Ny anlægsbudgettering på baneområdet, version 2 af 01-12-2010", hvor projektet er et anlægsprojekt i definitionsfasen. Alle priser er fremskrevet til 3. kvartal 2011 (2011K3) ved anvendelse af Danmarks Statistiks omkostningsindeks for anlæg. I nærværende screeningsfase er der anvendt en top-down metode, hvor en repræsentativ enhedspris er beregnet for en række relevante referenceprojekter. I senere faser vil der blive arbejdet efter en bottom-up metode baseret på mængder og enhedspriser. I nærværende fase er der således kun tale om indikative anlægsoverslag med det formål at kunne sammenligne bro og tunnel. Udgifter til projektering og tilsyn samt bygherreomkostninger er ikke indregnet. Det kan således ikke betragtes som anlægsoverslag til brug for budgettering af projektet. Der er alene set på udgifter til en ny forbindelse. Udgifter til renovering eller nedrivning af den eksisterende bro indgår ikke. I de følgende afsnit behandles kort anlægsoverslag for de enkelte løsningstyper. Uddybning heraf findes i fagnotatet Tidsplan og anlægsoverslag. 10.2 Prissammenligning I tabellen på næste side er, i overensstemmelse med principperne i Banedanmarks ny anlægsbudgettering, angivet fysikestimater + 50% for hver løsning, samt skønnede drift og vedligeholdsomkostninger i anlæggets levetid på 120 år. Enheden er milliarder DKK. I bilag A er endvidere angivet: Tillægspriser for tilføjelse af gang- og cykelsti til broløsningerne Omkostninger ved at bygge enkeltsporsløsning som senere udvides til dobbeltspor Prisen for tilføjelse af cykel- og gangsti på jernbanebroerne er i scenarie 3 sat til 0, idet det her er forudsat, at der for en ren jernbanebro vil blive krævet en separat redningsvej, som kan bruges som cykel- og gangsti også. Skulle dette vise sig ikke at være nødvendigt, vil en cykel- og gangsti på disse broer repræsentere en tillægsomkostning på 0,2 mia. DKK. I næste fase af projektet, vil der tillige blive arbejdet med følsomhedsanalyser på omkostningsskønnene. Ny forbindelse - Storstrømmen 38
Prissammenligning Anlægsomkostning (Fysikestimat + 50%) NPV af D&V-omkostninger i 120 år (Diskonteringsrente 3,5 %) NPV- af totalomkostninger anlæg + D&V i 120 år (3,5 %) Scenarie Nr. Løsning Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Scenarie 3 Ny jernbanebro og opretholdelse af eksisterende bro som vejforbindelse B1 Ny enkeltsporet jernbanebro 1,4 0,2 1,6 B2 Ny dobbeltsporet jernbanebro 1,8 0,3 2,1 B5.1 Enkeltsporet sænketunnel til jernbane 3,4 1,2 4,7 B5.2 Enkeltsporet boret tunnel til jernbane 4,4 1,6 6,0 B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel til jernbane 4,6 1,7 6,3 B5.4 Dobbeltsporet boret tunnel til jernbane 7,0 2,5 9,5 Scenarie 4 Ny kombineret vej- og jernbanebro og nedrivning af den eksisterende bro B3 Ny enkeltsporet jernbane- og vejbro 2,3 0,4 2,7 B4 Ny dobbeltsporet jernbane- og vejbro 2,8 0,5 3,2 B5.5 Enkeltsporet sænketunnel til jernbane og vej 6,3 2,3 8,6 B5.6 Enkeltsporet boret tunnel til jernbane og vej 8,0 2,9 11,0 B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel til jernbane og vej 8,1 3,0 11,1 B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel til jernbane og vej 10,6 3,9 14,5 Scenarie 5 Ny jernbanebro og nedlæggelse af vejforbindelsen med nedrivning af den eksisterende bro B1 Ny enkeltsporet jernbanebro 1,4 0,2 1,6 B2 Ny dobbeltsporet jernbanebro 1,8 0,3 2,1 B5.1 Enkeltsporet sænketunnel til jernbane 3,4 1,2 4,6 B5.2 Enkeltsporet boret tunnel til jernbane 4,3 1,6 5,9 B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel til jernbane 4,6 1,7 6,3 B5.4 Dobbeltsporet boret tunnel til jernbane 6,9 2,5 9,5 Beløbene i skemaet vedrører alene omkostninger til etablering af en ny forbindelse. Omkostninger til istandsættelse, vedligeholdelse eller nedrivning af den eksisterende bro er ikke inkluderet. Dette fremgår også af Bilag A, hvor disse omkostninger henhører til de tomme lysegrå felter. En mere komplet sammenfatning er vedlagt som bilag A. Uddybning heraf findes i fagnotaterne Tidsplan og anlægsoverslag samt Drift og vedligehold. Ny forbindelse - Storstrømmen 39
Bilag Ny forbindelse over Storstrømmen -
Sammenfatningsskema Anlægsomkostning (Fysikestimat + 50%) NPV af D&V-omkostninger i 120 år (Diskonteringsrente 3,5 %) NPV- af totalomkostninger anlæg + D&V i 120 år (3,5 %) Tillæg til anlægsomkostning til gang- og cykelsti Anlægsomkostning for enkeltsporet jernbane forberedt for dobbeltspor NOTE 1 Anlægsomkostning for senere udvidelse til dobbeltsporet jernbane NOTE 1 Renoveringsomkostninger eksisterende bro NPV af D&V-omkostninger for eksisterende bro i 120 år (3,5 %) NPV- af totalomkostninger renovering + D&V i 120 år (3,5 %) Omkostninger til nedrivning af eksisterende bro Byggetid ny bro / tunnel inkl. tilslutninger Miljø Scenarie Nr. Løsning Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mia. DKK Mdr. Hav Land Scenarie 1 Eksisterende bro renoveres og bevares som jernbane- og vejbro Scenarie 2 Eksisterende bro renoveres og bevares som jernbanebro, mens vejforbindelsen lukkes Scenarie 3 Ny jernbanebro og opretholdelse af eksisterende bro som vejforbindelse B1 Ny enkeltsporet jernbanebro 1,4 0,2 1,6 0,0 B2 Ny dobbeltsporet jernbanebro 1,8 0,3 2,1 0,0 1,4 1,2 B5.1 Enkeltsporet sænketunnel til jernbane 3,4 1,2 4,7 B5.2 Enkeltsporet boret tunnel til jernbane 4,4 1,6 6,0 B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel til jernbane 4,6 1,7 6,3 3,4 3,4 B5.4 Dobbeltsporet boret tunnel til jernbane 7,0 2,5 9,5 4,4 4,3 Scenarie 4 Ny kombineret vej- og jernbanebro og nedrivning af den eksisterende bro B3 Ny enkeltsporet jernbane- og vejbro 2,3 0,4 2,7 0,2 B4 Ny dobbeltsporet jernbane- og vejbro 2,8 0,5 3,2 0,2 2,3 1,2 45 B5.5 Enkeltsporet sænketunnel til jernbane og vej 6,3 2,3 8,6 B5.6 Enkeltsporet boret tunnel til jernbane og vej 8,0 2,9 11,0 B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel til jernbane og vej 8,1 3,0 11,1 6,3 3,4 55 B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel til jernbane og vej 10,6 3,9 14,5 8,0 4,4 46 Scenarie 5 Ny jernbanebro og nedlæggelse af vejforbindelsen med nedrivning af den eksisterende bro NOTE 2 B1 Ny enkeltsporet jernbanebro 1,4 0,2 1,6 0,2 B2 Ny dobbeltsporet jernbanebro 1,8 0,3 2,1 0,2 1,4 1,2 B5.1 Enkeltsporet sænketunnel til jernbane 3,4 1,2 4,6 B5.2 Enkeltsporet boret tunnel til jernbane 4,3 1,6 5,9 B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel til jernbane 4,6 1,7 6,3 3,4 3,4 B5.4 Dobbeltsporet boret tunnel til jernbane 6,9 2,5 9,5 4,3 4,3 B6 Separat tværgående teknisk-økonomsik risikoanalyse for anlæg i scenarie 1-5 NOTER NOTE 1 Ud over udskydelsen af udgiften til de banetekniske anlæg, er det ikke praktisk muligt at opnå nævneværdige besparelser på selve anlægskonstruktionerne ved at forberede en enkeltsporet jernbaneløsning for senere udvidelse, og derefter udføre det ekstra spor på et senere tidspunkt. I nærværende screeningsfase er dette indikeret i skemaet ved, at en trinvis udbygget dobbeltsporsløsning er prissat som 2 gange en enkeltsporsløsning. NOTE 2 Omkostningsskønnene er de samme som Scenarie 3, idet besparelsen ved ikke at skulle etablere niveaufri skæring imellem ny bane og vej til eksisterende Storstrømsbro er beskeden i forhold til de samlede anlægsomkostnigner. y forbindelse over Storstrømmen - Bilag A
Oversigtsplan - mulige linjeføringer 0 0,5 1,0 km Ny forbindelse over Storstrømmen - Bilag B
Bilag C Oversigt over fagnotater Titel Dokumentnummer ISBN-nummer A023755-01-001 978-87-7126-090-8 Projektgrundlag - Fagnotat, screening A023755-05-001 978-87-7126-093-9 Linjeføring - Fagnotat, screening A023755-06-001 978-87-7126-094-6 Broløsninger - Fagnotat, screening A023755-07-001 978-87-7126-095-3 Tidsplan og anlægsoverslag - Fagnotat, screening A023755-08-001 978-87-7126-102-8 Drift og vedligehold - Fagnotat, screening A023755-09-001 978-87-7126-099-1 Miljø - Fagnotat, screening A023755-10-001 978-87-7126-098-4 Tunnelløsninger - Fagnotat, screening A023755-11-001 978-87-7126-097-7 Risiko - Fagnotat, screening A023755-12-001 978-87-7126-100-4 Ny forbindelse over Storstrømmen -