Tunnlar för miljarder

Det byggs tunnlar som aldrig förr i Sverige. Sju av de tio största väg- och järnvägsprojekten som är aktuella just nu är tunnlar. De är samtliga projekt i mångmiljardklassen.

De flesta av dessa drivs med beprövad teknik i vårt utmärkta svenska urberg. Visserligen tampas Hallandsåstunneln, den tunnel som fått mest uppmärksamhet, med en trilskande horst – ett söndervittrat och sprickigt block av jordskorpan som är mycket besvärligt att ta sig igenom – men det är ett undantag i en era av positivt laddade tunnelprojekt.

Miljö och trängsel

– Till mångas förvåning är alla dessa projekt kraftigt samhällsekonomiskt olönsamma, säger Lars Hultkrantz, professor i ekonomi vid Örebro universitet.

Det finns många skäl till att det ändå byggs så många tunnlar. Flera pågående järnvägsprojekt motiveras med att de är bra för miljön. Järnvägstunnlarna gör att järnvägen blir mer konkurrenskraftig – snabbare, pålitligare och enklare – gentemot vägtrafiken. Därmed lockas fler resenärer och mer gods att transporteras spårbundet.

I städerna handlar det också om att det börjar bli trångt ovan mark. Stockholm är till exempel extremt centrerat kring en stadskärna. Där finns inte mycket genomfartstrafik, de flesta som reser ska in till city. Redan detta innebär att mycket trafik ska samsas på ett litet utrymme. Dessutom är Stockholm en stad på öar, vilket betyder att man måste bygga antingen broar eller tunnlar. Broar är inte längre lika attraktiva, alltså återstår att gräva ner trafiken.

Förra året påbörjades bygget av Citytunneln i Malmö. Den består bland annat av två parallella, 6 kilometer långa, tunnlar under centrala Malmö. Även detta projekt kommer enligt Lars Hultkrantz att gå med rejält underskott.

– Den är bra för Malmöborna, men pengarna kommer från hela svenska folket.

Av de 9,5 miljarder som projektet beräknas kosta kommer knappt 2 miljarder från Region Skåne och Malmö stad, resten är statliga medel.

Mjuka värden är svårbedömda

Alla projekt måste underkastas en samhällsekonomisk kalkyl. Vad som är samhällsekonomiskt lönsamt är dock inte helt enkelt att beräkna. I kalkylerna ingår mjuka värden som är ytterst svårbedömda. Ett exempel är något som kallas intrångskostnad och som ska försöka beskriva hur mycket som störningar från buller, vibrationer, förfulning, nedsmutsning och barriäreffekter kostar. Om man gräver ner en väg minskar alltså intrångskostnaden.

– Jag tror att många av våra gamla tunnlar skulle ha varit samhällsekonomiskt olönsamma om de hade analyserats med dagens metoder innan de byggdes. Men i dag kan vi inte vara utan dem! säger Håkan Stille, professor i jord- och bergmekanik vid Kungliga Tekniska högskolan, KTH, i Stockholm.

När det gäller Citytunneln visar det sig att den samhällsekonomiska kalkylen är starkt beroende av hur man bedömer det framtida resandet. Hur reser vi om femton, tjugo år? Åker vi tåg? Åker vi bil? Var bor vi? Kommer vi att pendla mer till Köpenhamn? Den kalkyl som Banverket har gjort visar att projektet går med förlust, medan en kalkyl som Citytunnelns förespråkare själva låtit göra visar att projektet bär sina kostnader. De räknar helt enkelt med fler tågresor. Banverket påpekar dock att andra projekt som nu får stå tillbaka är beräknade med samma prognoser som i förlustalternativet för Citytunneln, och att det är så man bör jämföra.

Regering och riksdag valde att prioritera annorlunda och ge Citytunneln förtur.

– Det är inte odemokratiskt, men det är olyckligt och det har underminerat hela infrastrukturdebatten, säger Lars Hultkrantz.

Den största skandalen är dock enligt honom Hallandsåsen. Och han tänker då inte i första hand på fördyringar, förseningar och miljöproblem, utan på att det beträffande tågtunneln genom Hallandsås inte finns något som helst tvivel om att det projektet inte bär sina kostnader. Den beräkning som gjordes av Banverket 1998 visade att den sammanlagda nyttan av projektet som mest kom upp i 2,7 miljarder kronor. Då beräknades kostnaden till 4,3 miljarder kronor. I dag är den siffran 7,5 miljarder.

Sammanlagt kostar de sju stora pågående och just avslutade väg- och järnvägsprojekten med tunnlar nära 60 miljarder kronor. Det är pengar som knappast står i proportion till de blygsamma anslag som ges till forskning i till exempel bergmekanik och betongbyggnad.

– Vi bygger för mångmiljardbelopp, men utan utveckling och forskning, säger Björn Lagerblad, forskare vid Cement- och betonginstitutet och adjungerad professor i betongbyggnad vid KTH.

Kärnkraftspengar till tunnlarna

De största forskningsfinansiärerna är i stället den just nu blomstrande gruvnäringen och kanske mer oväntat kärnkraftsindustrin. Den finansierar genom Svensk kärnbränslehantering (SKB) natur- och teknikvetenskaplig forskning om bland annat tunneldrivning, sprutbetong och tätning.

Det ställs extremt höga krav på de tunnlar som byggs för utbränt kärnbränsle, och den kunskap som man får när man borrar, spränger och tätar dessa tunnlar kan användas när man bygger både trafiktunnlar och gruvorter.

– Sverige är i dag världsledande när det gäller tätning, säger Håkan Stille. Vi får förfrågningar från tunnelbyggen över hela världen. Vi vet hur bruk ska blandas för att egenskaperna ska bli så bra som möjligt. Vi vet hur cementbruket sprider sig i bergmassan. Och vi har tillförlitliga modeller för att verifiera det vi håller på med.

Tätning i världsklass

För att hålla vatten borta från tunneln och för att minska risken för att grundvattnet ovanför tunneln ska sjunka, tätar man. Den största mängden cement i ett tunnelbygge ligger faktiskt ofta gömd i bergsprickor runt omkring tunneln.

– Spränga ut berget är den lilla kostnaden, säger Håkan Stille.

Den vanligaste metoden för tätning kallas förinjektering och går till så att man borrar hål innan man spränger själva tunneln. I hålen sprutar man in en blandning av cement, vatten och små tillsatser av konsistensgivare. Blandningen sprider sig i sprickorna runt om i berget och hindrar därmed vattnet att sippra fram.

När grundvattnet ovanför tunneln sjunker blir det sättningar i byggnader och andra konstruktioner. Pålar som tidigare varit skyddade av vatten utsätts för syre och börjar ruttna. Och i de fall det inte ligger byggnader ovanför tunneln kan i stället ekologin påverkas av att grundvattnet sjunker. Djur- och växtliv ändras när vattentillgången minskar.

I SKB:s laboratorium utanför Oskarshamn utförde man för något år sedan en extremt noggrann tätning med injektering. Nu pågår försök där man borrar fram de sprickor som tätades för att undersöka hur cementbruket har fördelat sig i dem. Man får helt enkelt se områden som normalt är gömda långt in i urberget.

Den betong som vi däremot ser i överflöd i tunnlar är den betong som ska skydda mot vatten, is och nedfallande stenar. Tunnlarnas innerväggar görs ofta antingen av betong som gjuts på plats, av betong som prefabriceras och sedan ställs på plats – en metod som används i tunneln genom Hallandsås – eller genom att spruta betong på den kala väggen. Sprutbetongen är den billigaste och snabbaste metoden, och därmed också den vanligaste.

Med hjälp av en betongspruta klär man alltså berget i ett tunt lager betong. Till skillnad från betong som gjuts, måste den här betongen fästa och stelna direkt när den träffar berget, annars skulle den bara rinna ner.

– Om man rengör och sprutar rätt tjocklek och sedan härdar ordentligt med vatten, är det inga problem, säger Jonas Holmgren, professor i betongbyggnad vid KTH.

Betong krymper

Men det blir ändå ofta problem. Kanske tänker den som sprutar betongen att det är så fuktigt i tunneln att man kan hoppa över vattenhärdningen, eller så är man mindre noggrann med tjockleken på betongen. En knapp decimeter brukar en sprutbetongvägg vara.

De största problemen med sprutbetongen är dock att den krymper. All betong krymper visserligen när den härdar, men sprutbetong krymper betydligt mer än vanlig gjutbetong. När gjutbetong krymper och spricker, fördelas sprickorna oftast jämnt över hela konstruktionen. I vissa sprutbetongkonstruktioner blir sprickorna i stället få men stora.

För att sprutbetongen ska stelna omedelbart tillsätter man ett särskilt ämne, en accelerator. Det är detta ämne som gör att betongen krymper mer än gjutbetong. Av arbetsmiljöskäl bytte man för en tid sedan accelerator – det nya ämnet är mer skonsamt för dem som arbetar med sprutningen – men man misstänker nu att detta ämne ökar krympningen ytterligare.

Brand tas på allvar

Ett område där det har skett en omfattande utveckling på senare år är brandsäkerhet. På 1990-talet inträffade flera uppmärksammade bränder i tunnlar. Efter det vaknade myndigheterna, och brandsäkerhetsforskningen fick ökade resurser.

Väggar och tak i en tunnel är inte bara klädda med sprutbetong, här finns ofta också vattentäta och isolerande material.

– Dessa delar är ofta av plast och brinner mycket bra, säger Lars Boström vid Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, SP, i Borås.

Även ett material som kan tyckas brandsäkert, nämligen betongen, kan också påverkas av brand. När det brann i tunneln under engelska kanalen för tio år sedan försvann stora delar av betongen i det eldhärjade avsnittet. Det var bara tur att det inte brann i den del av tunneln som befinner sig under det lösa kritberget, utan i en del som är under stabilare mark.

– Annars kunde tunnelröret ha blivit vattenfyllt och obrukbart under lång tid, säger Lars Boström.

Det som kan hända med betongen är att den sprängs i värmen. I materialet finns vatten kvar, som förångas och expanderar. Det måste därför finnas sprickor och porer som släpper ut gasen. Ett sätt att ordna detta är att blanda in små plastfibrer. Det räcker med några kilo per kubikmeter.

– Vi vet att det fungerar, men inte riktigt hur, säger Lars Boström.

Numera efterlyser byggherrarna ett aktivare skydd mot bränder i tunnlar. I byggnader och fartyg är det standard med ett aktivt brandskydd i form av sprinkler och automatiska brandsläckare. Men i tunnlar har man hittills inte installerat den typen av skydd. Ett aktivt system ger ökad säkerhet, menar Lars Boström, men det kräver noggrant underhåll eftersom miljön i en tunnel är utsatt och tunneln dessutom har lång livslängd.

Lastbilarna värst

En vanlig bilbrand i en tunnel behöver man inte vara rädd för, det blir lite rök men sällan någon dramatik. Det är lastbilarna och deras gods vi ska vara oroliga för.

På några få minuter kan det bli uppåt 1 300 grader varmt. Elden sprids då från fordon till fordon, och brandmännen har inte en chans att gå in.

Nyligen genomförde SP försök med bränder i en norsk experimenttunnel. Forskarna prövade brandutvecklingen i lastbilar med olika typer av farligt gods. Det visade sig att en lastbil med möbler ger nästan lika extrema bränder som en lastbil med brandfarligt gods.

– Det är inte så stor skillnad mellan olika laster. Man får hiskeliga bränder i alla fall, säger Lars Boström.

Han anser att vi borde fokusera mer på fordonen och se till att lastutrymmet är brandskyddat så att godset helt enkelt inte antänds av en fordonsbrand.