Tre sekel – tre broar – tre tekniker
Firth of Forth kan med sina två befintliga broar visa upp världsledande ingenjörskonst från två sekel. I slutet av 2016 kompletteras överfarten med en tredje bro från ett tredje sekel. Ett bärande moment i arbetet är lyften där Liebherr fått en stor del av kakan.
4
Bilder
150 000 ton betong och 30 000 ton stål används i den nya bron som bland annat inneburit en undervattensgjutning som pågick oavbrutet i 15 dygn.
För närvarande pågår arbetet bland annat från de tre pyloner som står i vatten och utgör fästpunkterna för de kablar som ska bära brons huvudspann. Arbetet vid varje pylon servas av varsin drygt 200 meter hög Liebherrkran som med sina ljussättningar glittrar som tre julgranar – om än möjligen något taniga.
I likhet med Norge är Skottland sönderskuret av ett flertal fjordar där Firth of Forth mellan floden Forth och Nordsjön med sin bredd utgör ett av de besvärligare hindren. Redan på 1920-talet började man diskutera en vägbro över fjorden, men det dröjde till hösten 1958 innan byggnadsarbetet inleddes. 4 september 1964 kunde så Hennes Majestät Drottningen förklara bron öppnad efter en investering på 19,5 miljoner pund.
Bron fick namnet Forth Road Bridge för att inte förväxlas med den intilliggande järnvägsbron Forth Bridge som beskrevs som världens första större stålkonstruktion när den öppnades för trafik 1890. Enligt de skotska vägmyndigheterna var även Forth Road Bridge med på topplistorna. Med ett spann på 1 006 meter beskrevs den som världens på den tiden fjärde längsta hängbro för vägtrafik, enbart slagen av tre amerikanska broar.
Även ett tekniskt mästerverk kommer dock till slut att passera sitt bäst-före-datum. För Forth Road Bridge blev det en omfattande trafikökning som ställde till de stora problemen. Ett flertal genomgripande förstärkningar och renoveringar har genomförts för att den ska kunna stå emot dagens trafikmängder kring 60 000 fordon per dag. Till slut var det dock bara att inse att det var betydligt bättre ekonomi i att bygga en helt ny förbindelse över vattnet än att använda konstgjord andning på den befintliga.
Från början skissades på en bro som kostnadsberäknades till mellan 3,2 och 4,2 miljarder pund. Genom att behålla den befintliga bron och förvandla den till en lokalgata för kollektivtrafik, cyklister och fotgängare kunde dock notan minskas avsevärt och i dag talar man med stolthet om en slutkostnad som stannar på ungefär 1,35 miljarder pund för hela projektet.
Trots att projektet skalats ner avsevärt beskrivs det som det största infrastrukturprojektet i Skottland under den senaste generationen, men då omfattar det sammantaget en kraftfull uppgradering av närmare 20 kilometer anslutande vägar och nybyggnad av ytterligare ungefär fyra kilometer vägar. Allt till en beräknad arbetstid på ungefär tio miljoner mantimmar från byggstarten i början på 2011 till slutförandet i slutet av 2016.
Hjärtat i projektet är den nya snedkabelbro om ska säkra den framtida fordonstrafiken mellan Edinburgh och de nordliga delarna av Skottland. Både konstruktörer och entreprenörer har hämtats i internationella upphandlingar. Konstruktörerna finns i ett joint venture som bildats av Grontmij, Gifford, Ramböll och Leonhardt Andrä and Partners. Även entreprenören är ett joint venture, FCBC, Forth Crossing Bridge Construction, som består av Hochtief, Dragados, American Bridge och skotska Morrison Construction.
Själva bron är 2 633 meter lång , varav snedkabeldelen är 2 020 meter där de två huvudspannen över farleden är vardera 650 meter långa. Sammantaget har bron 14 spann och byggs med hjälp av ett flertal varierande tekniker med avseende på såväl grundläggning som gjutningen av de tretton pelare som bär brons överbyggnad.
För att ge pelarna en stabil grund har byggarna bland annat utnyttjat traditionell pålning, förtillverkade kassetter och undervattensgjutning. Inte minst gör man anspråk på ett världsrekord i undervattensgjutning vid färdigställandet av bottenplattan till den södra av de tre pyloner som bär kablarna.
Gjutningen påbörjades 21 augusti 2013 och pågick oavbrutet till 5 september. Betongen transporterades till arbetsplatsen med hjälp av fyra pråmar och när gjutningsarbetet avslutades efter drygt två veckor hade ungefär 47 kubikmeter betong i timmen runnit ner i den gigantiska stålformen som totalt fick ta emot 16 869 kubikmeter betong innan det 26 meter höga betongfundamentet stod klart. Totalt krävdes 273 turer mellan betongfabriken och gjutplatsen, vilket innebar en sammanlagd resväg motsvarande ungefär 1 800 kilometer.
På land var logistiken väl så krävande. Som mest producerades runt 120 kubikmeter betong varje timme, vilket innebar att en betongbil lämnade produktionsplatsen var fjärde minut för transport till pråmen där sex blandare, var och en rymmande tolv kubikmeter väntade på betongen.
Gjutningen av grundplattorna till de båda övriga pylonerna skäms inte heller för sig , men med 4 400 respektive 7 400 kubikmeter betong ter de sig ändå rätt futtiga i jämförelse.
I princip kan sägas att brons pelare består av betong medan broöverbyggnaden består av stålkassetter i kombination med betong. Stålelementen kommer för övrigt från stora delar av världen. Tillverkningen sker inte bara i Storbritannien utan även i Spanien, Polen och Kina.
Närmast land används V-formade pelare medan broöverbyggnaden lanseras ut mot snedkabeldelen som är den sektion som trots allt ägnas mest intresse. Mittornet är hela 210 meter högt – högst i Storbritannien – medan de båda övriga pylonerna stannar på 202 meter. Tornen har byggts med hjälp av klätterform där det högsta består av 54 sektioner och inrymmer totalt cirka 8 900 kubikmeter betong och 2 500 ton stål för armering. Till det kommer ytterligare 400 ton stål till förankringsboxarna för kablarna.
För att lyfta betongen användes högkapacitetspumpar och något av svårigheten – både med avseende på transportteknik och tornens bärkraft – inses när betongen ska lyftas drygt 200 meter i rör som fästs in på tornets insida och där enbart den betong som pumpas uppåt i röret når en total vikt på cirka sex ton.
Snedkabelsektionens broöverbyggnad består av 110 stålelement, vart och ett 16,2 meter långt, 40 meter brett och med vikter mellan 200 och 350 ton. Stålelementen tillverkas i Kina och transporteras till en ”elementfabrik” i nära anslutning till brons norra landfäste. På en 50 000 meter stor yta har byggarna bland annat försett befintliga byggnader med gigantiska portar, i likhet med hangarer, och inrett ungefär 8 000 kvadratmeter produktionsyta där stålelementen förses med den betong som behövs, något som lyfter vikten till cirka 750 ton för varje element.
Så snart hållfastheten är tillräcklig flyttas elementen med hjälp av lågbyggda transportfordon ut för att lagras på området tills det är dags för pråmtransport ut till rätt pelare. Där lyfts elementen på plats, varannan gång på pelarens sydsida, varannan på den norra. Lyften görs med kraftfulla kranar, en på var sida av varje pelare – och med extrema krav på precision för att säkerställa den framtida trafiken på bron.
Till att börja med krävs att den pråm som transporterar det 750 ton tunga broelementet förankras säkert – toleransen anges till ungefär 200 millimeter. Därefter lyfts elementet upp ungefär 55 meter för att kopplas ihop med de brodelar som tidigare satts på plats. Lyftet tar ungefär två timmar och måste anpassas till faktorer som tidvatten, vind och vågor.
När det nya elementet placerats rätt svetsas det fast, kompletteras med stärkande balkar, färsk betong och bultar för att garantera att det är säkert fixerat. Till det kommer också förankringen av två kablar till varje element. När elementet väl är på plats körs kranen på sin räls 16,2 meter och ställs i position för nästa lyft på den sidan.
Just lyften på arbetsplatsen är något av a och o för såväl tidshållning som kostnadskontroll på bygget. Logistiken på arbetsplatsen måste fungera. Lyften har blivit något av storslam för Liebherr som inte bara levererat de tre 212 meter höga tornkranar som betjänar arbetet vid pylonerna. Den tyska maskinjätten har också två bandgående fackverkskranar på plats liksom drygt tio mobilkranar som så här långt varit i tjänst i sammanlagt mer än 5 500 dagar. I snitt har, enligt företaget, åtta mobilkranar använts varje dag.
Sedan byggstarten i november 2011 har tolv olika typer av mobilkranar levererats av Liebherr till arbetsplatsen via kranuthyraren Ainscough Crane Hire. Däribland finns kranar med kapacitet att lyfta det mesta från 40 till 500 ton. De minsta har använts för hantering av komponenter som armering medan de största kommit till användning vid hantering av exempelvis hela brosektioner.
Mest spektakulära är de tre självklättrande tornkranarna 630 EC-H 40 som har krokhöjden 212 meter och 36 meters arm. Kranarna ska klara lyft på 180 ton vid masten och 40 ton med ett utskjut på 18 meter. Dessutom har speciella åtgärder vidtagits för att kranarna ska stå emot förväntat svåra vindförhållanden. Bland annat används ett mycket stabilt mastsystem som bland annat ska innebära att det räcker med fem infästningsnivåer i pylonerna.
En av de bandgående kranarna står på land och används till stor del vid lastning av de pråmar som kör ut material till tornen. Den andra bandgående kranen har placerats på en pråm och används primärt som support till tornkranarna vid pylonerna.
När den nya bron står klar i slutet av 2016 kommer Firth of Forth att vara hemvist för tre broar, från tre sekler, var och en ett exempel på makalös ingenjörskonst.
1890 öppnades tågtrafiken på Forth Bridge som ofta beskrivs som drottningen bland de viktorianska broarna. Den magnifika stålbron har inte bara blivit något av en internationell symbol för Skottland utan också en symbol för ångans storhetstid. 122 år gammal utsågs den dessutom till ett av Unescos världskulturarv.
1964 var det dags för hängbron Forth Road Bridge som tog över efter de färjor som trafikerat fjorden i mer än 900 år. Med sitt mittspann på 1 006 meter var den längst utanför USA när den byggdes.
2016 öppnar motorvägsbron Queensferry Crossing vars tre pyloner kommer att sträcka sig upp mot 207 meter över vattnet. Lösningen med kablar som till och med korsar varandra i spannens mitt ska ge extra styrka och bidrar i hög grad till brons mycket smäckra konstruktion. Dessutom ska kablarna – sammanlagt 37 000 kilometer – vara mycket lätta att byta ut om så skulle behövas.