Usko Anttikoski Muistio Suomen kiinteät liikenneyhteydet Itämeren poikki Ruotsiin ja Viroon. Rakennettavuuden alustavaa arviointia.

Transkriptio

1 Usko Anttikoski Muistio Suomen kiinteät liikenneyhteydet Itämeren poikki Ruotsiin ja Viroon. Rakennettavuuden alustavaa arviointia.

2 2 Usko Anttikoski muistio Suomen kiinteät liikenneyhteydet Itämeren poikki Ruotsiin ja Viroon. Rakennettavuuden alustavaa arviointia. Tiivistelmä Kiinteän ratayhteyden rakentamismahdollisuutta merenalaisilla tunneleilla Suomen ja Ruotsin sekä Viron välillä selostetaan. Ahvenanmaan kautta kulkevaan yhteyteen kuuluvat Ahvenanmeren ja Saaristomeren ratatunnelit Turun ja Uppsalan välillä. Lisäksi käsitellään Suomenlahden ratatunnelia Helsingin ja Tallinnan välillä sekä Merenkurkun ratatunnelia Vaasan ja Uumajan välillä. Ratalinjaukset merikartoilla, pituusleikkaukset sekä eräitä rakenneleikkausten ehdotuksia esitetään. Ratayhteyksien pituus Itämeren poikki vaihtelee km. Yhden merenalaisen kalliotunnelien pituus on km. Ratayhteyksien rakentamiskustannukset tunneliratkaisuissa ovat Ahvenanmaan poikki M, Suomenlahden poikki M sekä Merenkurkun poikki M. Ahvenanmeren siltavaihtoehto lisäisi kustannuksia M. Rakentamiskustannukset ovat vuoden 2007 hintatasolla. Yhteyden toteuttaminen vie aikaa 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 3 2. Taustaa ja tapahtumia 3 3. Yksikkökustannuksia 6 4. Tunnelitekniikkaa meren alla 8 5. Ahvenanmeren tunneli Ahvenanmeren penger Ahvenanmeren lautta Saaristomeren tunneli Saaristomeren penger Suomenlahden tunneli Merenkurkun tunneli Yhteenveto rakentamiskustannuksista Rahoitukseen liittyviä kommentteja Loppupäätelmiä Toimenpide ehdotuksia Liitteet 18

3 3 1. Johdanto Muistiossa selostetaan merenalaisia kalliotunneleita ja meren pintaväylien pohjarakentamista. Ahvenanmeren ja Saaristomeren tunneli ja pengeryhteydet ovat nyt ensi kertaa mukana. 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 offshore tekniikan tutkimus ja tuotekehittämiseen. Fennoskandian kallioperä on yleensä samanlaista peruskalliota Suomessa, Ruotsissa, Norjassa ja Venäjän Karjalassa (Geological Map of the Fennoscandian Shield 1: 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 maailmassa tarjolla. 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 yhteyksiä esitetään Saaristomeren merikartalla (1: ) ja Suomenlahden yhteyksiä Läntisen Suomenlahden merikartalla (1: ). Linjausten pituusprofiilit on piirretty mittakaavassa 1: /1: Merenpohjan syvyystiedot on otettu merikartoilta ja maanpinnan korkeustiedot Google Earth Map kartoilta. Kalliopinnan korkeuden on arvioitu olevan metriä merenpohjasta. Lisäksi esitetään alustavia rakentamisen periaatteita ja eräitä rakenne ehdotuspiirroksia keskustelujen pohjaksi. Esitetyt ratalinjaukset on tehty alustavaan rakentamismahdollisuuden arviointia varten. Ratalinjausta ei ole vielä yksityiskohtaisesti sijoitettu karttoihin, eikä neuvotteluja ole käyty kaavoitusviranomaisten kanssa. 2. Taustaa ja tapahtumia Suomen geologian tutkimuskeskus julkaisi 1990 luvun alussa Itämeren kallioperän karttoja. Tämän vuoksi syntyi kiinnostusta merenalaisten tunnelien rakentamiseen Suomesta Viroon ja Ruotsiin. Suomen geoteknisen yhdistyksen edustajana Usko Anttikoski esitti pohjoismaisessa geotekniikan konferenssissa (NGM 92) Aalborgissa vuonna 1992 kolmea uutta tunnelia Itämeren poikki (kuva 2): Suomenlahdella, Ahvenanmaalla (Saaristomeri ja Ahvenanmeri) ja Merenkurkulla. Helsinki Tallinna Seura ry:n kustantama kirja, Helsinki Tallinna kaksoiskaupunki. Tarua vai totta? (toim. Martti Asunmaa) julkaistiin Tallinnassa Kirjassa selostetaan myös Suomenlahden rautatietunnelin rakentamismahdollisuutta (s ): U.Anttikoski, V.Castrén ja T.Cronvall. Helsinki Tallinna rautatietunneli, utopia vai mahdollisuus?

4 4 Suomenlahden rautatietunnelin rakentamisesta järjestettiin seminaareja vuosina Helsingin teknillisen korkeakoulun, Tallinnan teknillisen korkeakoulun ja Pietarin rautatieyliopiston tunneliasiantuntijoiden kanssa. Osanottajat laativat yhteisen lausunnon, jossa todettiin, että merenalainen tunneli on teknillisesti mahdollinen rakentaa, kysymys on ensi 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. Helsinki Tallinna tunneliyhdistys ry. (nyt Baltirail yhdistys ry. puh.joht. Martti Asunmaa) laati tunnelihankkeesta selvityksen: Alustava hankesuunnitelma/ Helsinki Tallinna 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 29 June Challenges for 21 st Century Kirjoituksessa on esitetty Suomenlahden 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 myös rautatietunnelin rakentamismahdollisuutta (Fast förbindelse över Kvarken. Oy Talentek Ab & Infraplan AB 2000). Lehtikirjoituksissa todettiin rakentaminen mahdolliseksi, mutta ei vielä taloudellisesti kannattavaksi hankkeeksi. Baltirail yhdistyksen pyynnöstä Usko Anttikoski laati selvityksen Suomenlahden rautatietunnelin rakentamismahdollisuudesta Milanon kansainvälisen tunnelikongressin kokemusten perusteella. Milanon tilaisuudessa selostettiin varsinkin Alppitunnelien ali johtavaa 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 Hankkeita voi seurata tunneleiden kotisivuilta, esimerkiksi Gotthardin tunnelista on kaivettu yli 70 %. Ratahallintokeskus otti Suomenlahden rautatietunnelihankkeen mukaan myös omaan visioonsa vuodelle 2050 (Etelä Suomen rautatieliikenteen visiot 2050, hankekuvaukset /14. Baltirail yhdistyksen hallituksen pyynnöstä Usko Anttikoski tarkisti Suomenlahden rautatietunnelin rakennettavuuden arviota muistiossa 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 Suomen geoteknillinen yhdistys julkaisi yhdistyksen kotisivuilla etusivun kohdassa ajankohtaista kaksi muistiota Kiinteistä liikenneyhteyksistä Ruotsiin ja Viroon. Niistä toinen ( ) käsitteli Ahvenanmaan kiinteää liikenneyhteyttä ja toinen ( ) Suomenlahden rautatietunnelia. Näistä tehtiin yhdistelmämuistio Muistiossa on päivitetty edellinen muistio. Muistiosta on myös englanninkielinen versio. Muistiota päivitetään edelleen tarvittaessa.

5 Kuva 2. Suomen geoteknisen yhdistyksen edustajana Usko Anttikoski esitti pohjoismaisessa geotekniikan konferenssissa (NGM 92) Aalborgissa vuonna 1992 kolmea uutta tunnelia Itämeren poikki: Suomenlahdella, Ahvenanmaalla (Saaristomeri ja Ahvenanmeri) ja Merenkurkulla. Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kallioperäkartta on tunnelilinjausten pohjakarttana. 5

6 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 kalliin maineen varsinkin Keski Euroopassa. Tunneli rakennettiin noin 15 vuotta sitten Englannin ja Ranskan yhteisprojektina. Rakennustyö sujui teknisesti hyvin, vaikka olosuhteet olivat poikkeuksellisen 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 johtava merenalainen jäteveden purkutunneli (8 km) tehtiin myös kustannusarvion mukaan. Tämän vuoksi tunnelirakentamisen kustannuksiin suhtaudutaan Suomessa luottavaisemmin kuin muualla. Tunnelien rakennuskustannusten arviointi meren alla on kuitenkin epävarmempaa, koska olosuhteita ei tunneta riittävästi ja kokemuksia näistä on vähän.

7 7 Oheisessa taulukossa (valmiista ja työn alla olevista rautatietunneleista) käytetään muistion kustannustietoja, joihin on lisätty Pääkaupunkiseudun Kehäradan yleissuunnitelman tietoja: Kustannukset sisältävät tunnelien rakentamisen ja ratarakenteiden ja laitteiden kokonaiskustannukset yleiskustannuksineen ilman arvonlisäveroja vuoden 2001 hintatasossa. Yksikkökustannuksia valmiista ja työn alla olevista rautatietunneleista: Alppitunnelit (2 3 tunnelia) M /km Kanaalitunneli (3 tunnelia) 172 Oslon lentokentän ratatunneli (2 raidetta 1 tunnelissa) 13 Ison Beltin ratatunneli (2 tunnelia) 69 Vuosaaren satamaratatunneli (1 raide) 7 Marja radan yleissuunnitelman ratatunneli (2 tunnelia) 12 Marja radan yleissuunnitelman tunnelit (sisältäen asemat) 23 Lahden oikorata (ei tunnelia) 5 Botniabana (tunneleita 25 km, 1 2 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 (2 3 tunnelia) 20 Pehmeän kallion tunneli (esim. Viron mantereella) 50 Työtunneli 3 Huoltokuilu ja tukikohta saarella ( rautatiemajakka ) 10 M /kpl Pengerrata (2 raidetta, sisältäen sillat) 5 M /km Pengertie (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 ja pohjatutkimukset näissä hankkeissa oli tehty hyvin. Rakentamiskustannusten nousu johtuu rakentamisen suhdanteiden muutoksista pitkäaikaisessa hankkeessa ja muista ennalta arvaamattomista seikoista työn aikana. Esimerkiksi raakaöljyn ja eräiden tärkeiden rakentamisen raaka aineiden hinnat ovat nousseet viime vuosina jopa kaksinkertaisiksi. Tämän vuoksi aikaisempia yksikkökustannuksia (vuodelta 2001) on nostettu %. Tarkennetut yksikkökustannukset ilman arvonlisäveroa ja rakennuttajan kustannuksia ovat alkuvuoden 2007 hintatasolla seuraavat: Käytetyt yksikkökustannukset vuoden 2007 hintatasolla: Kovan kallion tunneli (2 3 tunnelia) 25 M /km Pehmeän kallion tunneli (esim. Viron mantereella) 65 Työtunneli 4 Tekosaari ja tukikohta ( rautatiemajakka ) 15 M /kpl Pengerrata (2 raidetta, sisältäen sillat) 6 M /km Pengertie meripenkereen vierellä (2 kaistaa, sisältäen sillat) 4 Pengerrata ja tie merellä yhdessä 10

8 8 4. Tunnelitekniikkaa merellä Ilmastonmuutoksen ja öljyvarojen niukkuuden vaikutuksesta auto ja lentoliikenne vähenevät. Vastaavasti kuljetukset radoilla ja nopea junaliikenne lisääntyvät. Ratatunnelit tulee tehdä isoiksi (vapaa pinta ala 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, mikäli se 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 maanpinnan taso avomerellä tason 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 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 kallionpinta on 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 joudutaan kymmenien metrien osalla tekemään järeitä teräsbetonikaaria. Tällöin normaali työrytmi häiriintyy ja viivästymistä voi syntyä useiksi kuukausiksi. Suurimmat ongelmat ovat merenalaisissa pitkissä tunneleissa vuotovesien poistamisessa ja ilmanvaihdossa sekä tulipalojen savunpoistossa. Tämän vuoksi meren alla käytetään vähintään kolmea erillistä tunnelia, joista kaksi on liikennöintiä ja varauloskäyntiä varten ja muut huoltoa, ilmanvaihtoa ja savunpoistoa varten. Yhteys ratatunnelien välillä on metrin välein. Meren alla käytetään esimerkiksi Kehäradalle suunniteltua kahta ratatunnelia (2x70 m2), joissa louhitun tunnelin poikkileikkaus on 2x80 m2. Ratatunnelien yläpuolella on erillinen pienempi huoltotunneli (30 40 m2) ilmanvaihtoa ja savun poistoa varten. Tämä tehdään

9 9 ennen ratatunneleita ns. pilottitunnelina. Tämän kautta esi injektoidaan kallioperä mahdollisimman tiiviiksi ennen ratatunnelien louhintaa (kuva 4.) Huoltotunnelia voidaan käyttää myös varapoistumistienä yhdystunneleista. Kuva 4. Kalliotunnelin poikkileikkaus merialueella. Tyyppileikkauspiirros on otettu Kehäradan 2003 yleissuunnitelman kuvasta 19, johon on lisätty huolto ja ilmastointitunneli ( Toinen vaihtoehto on käyttää esimerkiksi Oslon lentokentän isoa ratatunnelia kahdelle raiteelle ( m2). Turvallisuuden ja ilmanvaihdon parantamiseksi sivuille tehdään tällöin kaksi huoltotunnelia. Alempi huoltotunneli on varauloskäyntiä, vuotovesien poistoa ja ylipaineellista ilmastointia varten sekä ylempi huoltotunneli ilman poistoa ja varsinkin savun poistoa varten. Huoltotunnelit tehdään myös ns. pilottitunneleina esi injektointia varten ennen 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 km, jotta ratatunneleiden huolto ja ilmastointi toimisi. Tekosaarilla on rautatiemajakkarakennus, jossa on huoltorakennuksen lisäksi ilmastoinnin ulostuloa varten piippu. Tekosaarelle voidaan rakentaa tarvittaessa tuulivoimaloita energian hankintaa varten. Rakennustyön aikana tunnelien huoltoa ja tuuletusta voidaan auttaa louhinnan aikana käyttämällä porauslauttoja 2 3 km välein. Niiltä porataan isoja huoltoreikiä tunnelien viereen. Ratatunnelien sivuilla ja päällä olevista huoltotunneleista esi injektoidaan tunnelialuetta vesitiiviiksi ennen ratatunnelin louhintaa. Huoltotunnelien louhinta etenee metriä ratatunnelien edellä. Louhintaa tehdään vuorotyönä, jolloin yhden louhintaperän etenemä on noin 50 m/viikko. Vuodessa ratatunnelityö etenee enintään noin 2 km /perä. Viron rannikon pehmeässä kallioperässä tunnelit tehdään täysprofiilimenetelmällä kuten Tanskan Ison Beltin rautatietunnelissa.

10 10 Ratatunneleista syntyy louhetta 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 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 vuotta. Pitkiä merenalaisia rautatietunneleita suunnitellaan parhaillaan eri puolilla maapalloa. Haastavimpia ovat esimerkiksi Beringin salmen alitus Venäjän ja Yhdysvaltojen välillä ja Gibraltarin salmen alitus Espanjan ja Marokon välillä. Suomen merenalaiset ratatunnelit ovat niihin verrattuina helppoja hankkeita. Kallioperä, tunnelitekniikka ja liikennetarpeet ovat Fennoskandiassa samanlaiset. Sen vuoksi pitkien merenalaisten ratatunnelien rakentamistekniikkaa voidaan hyvin kehittää Suomen, Ruotsin ja Norjan yhteistyönä. Kokemuksia on Norjassa pitkistä tietunneleista meren alla jopa 280 metrin syvyydellä. Yhteydenpito kansainvälisen tunneliyhdistyksen, International Tunnelling Association ITA Lausanne / Sveitsi ( aites.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 työ jatkuu. Suomesta ei ole ollut vielä jäsentä työryhmässä. 5. Ahvenanmeren tunneli Merenpohjan syvyys vaihtelee voimakkaasti Ahvenanmerellä ja on syvänteissä tasolla metriä. Ahvenanmeren rautatietunneli voidaan edullisimmin rakentaa Eckeröstä Södra kvarkenin poikki Östhammariin Grundkallen eteläpuolella, missä meren pohja on tasolla metriä. 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 80x x6 = M. Nortäljestä Lemlandiin kulkevaa ratalinjausta ei ole tarkasteltu, koska kova kallioperä on Ahvenanmeren eteläosalla pehmeän sedimenttikallion alla vielä syvemmällä jopa metrin syvyydellä. 6. Ahvenanmeren penger Ahvenanmeren nykyinen laivaväylä (syvyys 18,2 m) edellyttäisi ilmeisesti Ison Beltin sillan vastaavan vapaan aukon korkeuden 65 metriä säilyttämistä avoinna. Tämän vuoksi pin

11 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 rakennettavaksi mereen upotettu kelluva tunneli (floating tunnel). Tekniikkaa on suunnitteilla mm. Norjassa ja Japanissa. Rataväylän pituus Eckeröstä Gimoon on noin 90 km. Liikenneväylän kustannukset saattavat olla yli 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 osana E18 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 Saltvik Kustavi tunnelivaihtoehdossa 80x x6 + 30x6 = M. Enklinge Kustavi vaihtoehdossa rakentamiskustannukset ovat 50x x6 + 30x10 = M. Eckerö Saltvik tunnelin rakentamiskustannukset ovat 30x25 = 750 M. Ahvenanmaan ja Kustavin tien rakentaminen ei ole kustannusarviossa mukana.

12 12 9. Saaristomeren penger Saaristomerellä on merenpohja yleensä 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 saarien kautta, joista on vähiten haittaa Saaristomeren ympäristölle ja vesiliikenteelle. Meren aaltoilun ja mahdollisen merivedenpinnan nousun takia ratapenkereen yläpinta tulisi olla merialueella tasolla 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 yhteys esimerkiksi Mietoisessa. Toinen vaihtoehtoinen ratalinjaus on Eckerö, Maarianhamina, Lemland, Sommarö, Kökar, Korppoo, Nauvo, Parainen. Helsingin rataan tulisi yhteys Kaarinan ja Salon välillä. Tätä vaihtoehtoa 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 alle laivasulku. Tällöin suuret alukset voidaan suluttaa ylikulkusillan ali, eikä sillan korotusta tarvittaisi. Sulku rakennettaan väylälle ennen siltaa paikkaan, jossa kallion pinta on metrin syvyydellä. Sulun ympäri tehdään kallionpintaan ulottuva patoseinä. Sulku (tilavuus noin 1 milj. m3) louhitaan kallioon patoseinän suojassa kuivatyönä. Sulkuportit ulotetaan kallion pintaan tarvittavaan väylän syvyyteen. Sulun mitat ovat: pituus 700 m, leveys m ja syvyys 50 m. Sulun nopeaa tyhjennystä varten kallioon voidaan louhia esim. kaksi kalliosäiliötä (2x m3). Laivasulun rakentamiskustannus on 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 13 Rata ja tiepenkereen poikkipinta ala on merialueella keskimäärin noin 500 m2. Meripenkereeseen tarvitaan louhetta suunnilleen 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 76x x6 = M. 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 on yhteensä 80+80=160 km. Pintarataa on Ruotsissa 20 km ja Ahvenanmaalla 30 km ja Suomessa 30 km. Rakentamiskustannusten arvio on noin M. Ahvenanmeren ja Saaristomeren sekä Ahvenanmaan tiet eivät ole mukana kustannuksissa. Vaihtoehto 2 ( tunneli+penger ). Ahvenanmeren ratatunnelin ja Saaristomeren pintaradan ja tien rakentamiskustannukset ovat M. Ahvenanmeren tieyhteys ei ole mukana kustannuksissa. Se hoidettaisiin lauttayhteydellä Grisslehamniin ja Kapellskäriin. Vaihtoehto 3 ( silta+penger ). Ahvenanmeren pintaradan rakentamiskustannuskustannukset (suuri merisilta) ovat yli M. Saaristomeren pengerradan ja tien rakentamiskustannukset ovat M. Pintayhteyden rakentamiskustannukset ovat yli M. Liikenneyhteys sisältää kiinteän rata ja tieyhteyden Suomen ja Ruotsin välillä. Vaihtoehto 4 ( Yksi yhtenäinen tunneli ). Ahvenanmeren ja Saaristomeren välinen osa Ahvenanmaalla voidaan tehdä myös kalliotunnelina. Tunnelin kokonaispituus on 190 km. Lisäksi tulee pintarataa yhteensä 50 km. Rakentamiskustannukset ovat 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. Junayhteys jatkuu 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 M. 10. Suomenlahden tunneli Suomenlahden rautatietunnelin tärkeimpiä vaihtoehtoja ovat: Muugan satamasta Porkkalaan ja Pasilaan johtavat vaihtoehdot. Suomenlahden rautatietunnelin kaksi vaihtoehtoa esitetään Merenkulkulaitoksen Läntinen Suomenlahti merikartan v pohjalla mittakaavassa 1: sekä kahdessa pituusleikkauksessa. Molemmissa vaihtoehdoissa rata yhtyy Viron Mardussa Muugan satamarataan Narvan maantiellä. Suomessa Porkkalan vaihtoehto liittyy rantarataan Kirkkonummen Jorvaksessa. Pasilan vaihtoehto liittyy päärataan Pasilan varikkoalueen jälkeen.

14 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 metrin syvyydellä. Suomen prekambrinen kova kallioperä laskee loivasti kaltevuudella noin 0,2 % etelään ja sen pinta on ollut Tallinnassa tehdyissä porauksissa tasolla noin 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 räjäytysmenetelmällä kovassa kallioperässä Viron mantereelle asti. Viron puolella rakentaminen tehtäneen täysprofiiliporauksena teräsbetonikaarien suojassa. Harjun läänin kaavassa Viimsin niemen alueella on esitetty ratalinjan paikka ja terminaalialue Äigrumäessä. Porkkalan niemen yleiskaava sallii ilmeisesti ratalinjauksen tulon rantaradalle, vaikka sitä ei ole esitetty kaavoissa. Tunnelin suu on alustavasti sijoitettu Porkkalassa Piispankylän ja Långvikin 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, Tallinnan madal, Gråskärsbådan, Ulkomatala ja Lybeckshällarna. Saarille tehdään rautatiemajakkarakennus, jossa on huoltorakennuksen ja huoltokuilun lisäksi ilmastoinnin ulostuloa varten piippu. Tekosaarille voidaan rakentaa myös tuulivoimaloita energian hankintaa varten. Vaihtoehtojen tunnelipituus on km. Lisäksi tulee nykyiseen rataan liittyvää pintarataa Viron ja Suomen puolella noin 10 km. Ratapituus on km. Porkkalan vaihtoehdon rakentamiskustannukset ovat 58x x65 +10x6 = M ja Pasilan vaihtoehdon 73x x x6 = 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 voidaan murskata tunneleissa rakennusmateriaaliksi ja kuljettaa Viroon meritse esimerkiksi Kantvikin massatavarasataman kautta. Jos murskeen arvo satamassa on 5 /m3, niin sen arvo on yhteensä 70 M eli noin 3 % rakentamiskustannuksista.

15 Merenkurkun tunneli Merenkurkun ratatunnelin linjaus on esitetty Norden kartalla (1: ). Radan pituus uudelta Botniabanalta Holmsundista Vaasaan on noin 100 km. Tunnelin pituus on Holmsundista Raippaluotoon 60 km sekä Raippaluodon ja Vaasan välillä 20 km. Lisäksi tulee pintarataa eri vaihtoehdoissa km. Tunneli on Ahvenanmeren ja Saaristomeren sekä Suomenlahden yhteyttä helpompi rakentaa, koska meren pohja on yleensä vain metrin syvyydellä. Rakentamiskustannukset on arvioitu käyttäen samoja ratatunnelien yksikköhintoja kuin kahdessa muussa arvioidussa hankkeessa. Rakennuskustannukset ovat eri vaihtoehdoissa M. 12. Yhteenveto rakentamiskustannuksista Rakentamiskustannusten vertailua esitetään oheisessa taulukossa (kuva 5). Kiinteiden liikenneyhteyksien kustannusarviot vaihtelevat Suomen ja Ruotsin rantaratojen välillä M ja Suomen ja Viron rantaratojen välillä M. Ympäristövaikutukset ovat pienimmät yhtenäisellä kalliotunnelilla, jonka pituus on Ahvenanmaalla 190 km, Suomenlahdella 70 km ja Merenkurkulla 80 km. Vastaavat rakentamiskustannukset ovat M, M ja M. Liikenneyhteyksien kustannuksia voi verrata esimerkiksi Öresundin tai Ison Beltin liikenneyhteyteen ( M vuoden 2000 hintatasolla) tai suunnitteilla olevaan Tanskan ja Saksan välisen Fehmarnin salmen liikenneyhteyteen (5 000 M ). Kiinteät liikenneyhteydet Itämeren poikki Ruotsiin ja Viroon Yhteys tunneliyhteys pintayhteys korkeustaso rak. kust. km km maksimi +/ M AHVENANMAA Ahvenanmeri Tunneli Penger (suuri merisilta) yli Juna ja autolautta (lautta 45 km) Saaristomeri (ja Ahvenanmaa) Tunneli Penger Tunneli myös Ahvenanmaalla SUOMENLAHTI Porkkala Pasila MERENKURKKU Tunneli ja penger Tunneli (2kpl) ja penger 60+20=

16 16 Kuva 5. Yhteenvetotaulukko on vuoden 2007 hintatasolla. Arvonlisävero ja rakennuttamiskustannukset eivät ole mukana. Yhteenvetotaulukon tärkeimmät käytetyt yksikkökustannukset ovat: Kovan kallion tunneli (2 3 tunnelia) 25 M /km Pehmeän kallion tunneli (esim. Viron mantereella) 65 Pengerrata (2 raidetta, sisältäen sillat) 6 Pengertie ratapenkereen vierellä (2 kaistaa, sisältäen sillat) 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 Ahvenanmeren ja 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 % 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 ja rekkaliikenteestä perittävillä lisämaksuilla. Suomessa rataväylien rakentaminen rahoitettaisiin EU tukien lisäksi valtion takaamalla lainalla. Laina maksettaisiin rataväylien käytöstä kerättävillä maksuilla ja uuden nopean ratayhteyden tuomilla maanarvon noususta perittävillä korvauksilla. 14. Loppupäätelmiä EU:n liikennepolitiikan tavoitteena on siirtää liikennettä teiltä rautateille ja harmonisoida rataverkkoja eri maiden välillä. Tätä tavoitetta kohti Ahvenanmaan, Suomenlahden sekä Merenkurkun 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 EU raiteen rakentamista joko Turusta Helsinkiin (1 200 M / 200 km) tai Vaasasta, Porin ja Turun kautta Helsinkiin (2 700 M / 450 km). Tällöin Suomi olisi kiinteässä 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) Keski Suomessa, Helsinki Turku ratayhteys,

17 17 Kehärata, Metroyhteys Pasilasta lentoasemalle ja Helsinki Vantaa lentoaseman kasvu henkilö ja tavaraliikenteen keskukseksi. 15. Toimenpide ehdotuksia Merenalaisten pitkien rautatietunnelien suunnittelun ja rakentamisen aloittamisesta voidaan tehdä luotettavia päätöksiä vasta laajan perustutkimuksen jälkeen, johon voi kulua jopa 5 vuotta. Tämän takia seuraavat toimenpiteet pitää käynnistää välittömästi: 1. Liikenne ja viestintäministeriö ja ratahallintokeskus ottavat esitetyt rautatietunnelit tutkimusohjelmiinsa, jotta vähän tunnetulle merenalaisen off shore tunneliteknologian kehittämiselle 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 rautatietunnelien erityisasioita. Varsinkin ratatunnelien LVIS tekniikan ja turvallisuuden kehittäminen on tarpeellista. Haastavimmat asiat ovat tunnelien ilmastoinnissa ja savunpoistossa sekä vuotovesien poistossa. Espoo. Helmikuu 2008 Usko Anttikoski dipl.ins., geotekniikan asiantuntija, eläkkeellä us.anttikoski@kolumbus.fi 16. Liitteet: Norden kartta 1: muistion tekstiosan kansisivulla (1 sivu) Pituusleikkaukset (5 sivua) Rakentamisperiaatteita (5 sivua) Saaristomeren ja Läntisen Suomenlahden merikartta 1: ( 6 sivua) eri liite

18 18 Liitteet: Pituusleikkaukset (5 sivua) Ahvenanmeren pituusleikkaus

19 Ahvenanmaan pituusleikkaus 19

20 20 Saaristomeren pituusleikkaus Ahvenanmeri, Ahvenanmaa ja Saaristomeri (yksi pituusleikkaus)

21 Suomenlahden pituusleikkaus 21

22 Rakentamisperiaatteita (5 sivua) 22

23 23

24 24

25 25

26 26