4.4 Analys av resultat från LCA
4.5.1 Förändrade geologiska omständigheter
En viktig aspekt att nämna är att sprutbetong innehåller stålfibrer vilket är inkluderat i värdena från Klimatkalkyl. Det gör att den totala mängden stål som används är större än vad som redovisas. Vidare ser det ut som att det inte förbrukas någon el för konventionell drivning, vilket inte är fallet, det är snarare så att flera processer förbrukar el – för båda tunneldrivningsmetoderna - men att dessa inte presenteras som just el utan som till exempel pumpning och borrning. Den enda resursen som ingår i elens andel är TBM:ens energiförbrukning.
4.5 Känslighetsanalys
En känslighetsanalys har genomförts för att undersöka osäkerheter i data eller osäkerheter i antaganden om framtiden. Enligt Sverigeförhandlingsalternativet har sträckan mellan Fridhemsplan och Älvsjö totalt 325 meter vattenpassage och på en del ställen kan det finnas svagare zoner, vilket skulle innebära förändrade geologiska förutsättningar. Det kan även vara så att det behövs mer injektering än vad modellen utgår från på grund av risk för sämre bergkvalitet med mer sprickor än prognosticerat och detta bör prövas. En ytterligare faktor att undersöka är reinvestering, det vill säga utbyte av material som behöver bytas ut på grund av slitage eller att det av någon anledning gått sönder. Känslighetsanalysen genomfördes för tre olika faktorer och resultatet visar således hur modellen påverkas av variationer likt dessa i indata.
4.5.1 Förändrade geologiska omständigheter
Vatten kan påverka bergets egenskaper och tunneldrivning under vatten skiljer sig därför en aning i form av att det behövs mer tätning och förstärkning. Tunneldrivning med TBM påverkas inte i så hög grad av om det är en vattenpassage eftersom liningen är så pass tät mer än att det tillförs spiling, det vill säga långa stålpålar som stabiliserar berget. Vid en svag zon kan det däremot behöva kompletteras med extra förinjektering. För konventionell drivning innebär vattenpassage att betonglining behöver installeras tillsammans med spiling. Betongliningen installeras på den övre halvan av tunneln längs med tunnelns tak och väggar. Notera att i samband med detta försvinner behovet av dräneringsmatta då liningen är tillräckligt tät utan den. Spiling och betongliningen tillkommer för dubbelspårstunneln och servicetunneln, medan schakt, arbetstunnlar och tvärtunnlar placeras utanför svaghetszoner varför detta inte behövs. Vid passage av ett svagare parti kompletteras däremot bergförstärkningen med extra injektering, vilket gäller för alla konventionell drivna tunnlar. (Eriksson, 2021, FUT, personlig kommunikation)
För att bättre förstå hur tunneldrivningsmetoderna presterar om berget är av en annan kvalitet har det genomförts en känslighetsanalys där hela sträckan istället antas vara en vattenpassage med vissa svagare partier. Tabell 16Error! Reference source not found.-Tabell 20 visar vilka resurser som tillkommer i detta steg av känslighetsanalysen. För de svagare partierna har data inhämtats i form av medelvärden från beräkningar i Sverigeförhandlingen och erfarenheter från tidigare projekt, en bestämd sträcka för de svagare partierna är därmed inte satt.
41
Tabell 16. Resurser som adderas till enkelspårstunneln som framdrivs med TBM. Data avser 1 000 meter enkelspårstunnel.
ADDERADE RESURSER – TBM ENKELSPÅRSTUNNEL Enhetsprocess Mängd Enhet Källa Kommentar
Borrning inför förinjektering
6 250 m Eriksson, 2021, FUT Avser borrmeter,
energianvändning el, 3,6 kWh/m. Förinjektering 50 ton Eriksson, 2021, FUT Avser 1 000 m tunnel, 8
kg/borrmeter. Borrning inför
spiling
18 750 m Eriksson, 2021, FUT Avser borrmeter,
energianvändning el, 3,6 kWh/m. Bergförankring
spiling, stål
18 750 m Eriksson, 2021, FUT Antagit stålpålar med vikt 15 kg/m. Antaget för 1 000 m tunnel på övre halvan av tunneln (10,5 m) med c/c 0,7 m (blir 15 st) och 25 % överlapp. Borrning inför injektering av takledningar 81 m TBM Driving Study – Report 2 Avser borrmeter, energianvändning el, 3,6 kWh/m. Injektering av takledningar, cement
3 ton TBM Driving Study – Report 2
Vid tunneldrivning i svaga partier kan det hända att skuminjektering behöver appliceras runt injekteringshuvudet för att täta och förhindra att bergmassa passerar bakåt mot maskinen. Miljöpåverkan från skuminjekteringen anses dock ha en försumbar påverkan eftersom det handlar om ytterst små mängder och det exkluderas därför ur känslighetsanalysen (Eriksson, 2021, FUT, personlig kommunikation).
Tabell 17. Resurser som adderas till dubbelspårstunneln som framdrivs med konventionell drivning.
ADDERADE RESURSER – KONVENTIONELL DRIVNING DUBBELSPÅRSTUNNEL Enhetsprocess Mängd Enhet Källa Kommentar
Borrning inför rörspiling
50 000 m Eriksson, 2021, FUT Avser borrmeter,
energianvändning el, 3,6 kWh/m. Bergförankring
rörspiling, stål
50 000 m Eriksson, 2021, FUT Antagit stålpålar med diam 163 mm och vikt 39 kg/m. Antaget för 1000 m tunnel på övre halvan av tunneln (16 m) med c/c 0,4 m (blir 40 st) och 25 % överlapp. Borrning inför injektering av takledningar 81 m TBM Driving Study – Report 2 Avser borrmeter, energianvändning el, 3,6 kWh/m. Injektering av takledingar, cement
3 ton TBM Driving Study – Report 2
Segmentlining, betong
7 000 m3 Eriksson, 2021, FUT Antag 0,5 m tjock lining hela sträckan. Täcker ca 70 % av ytan av tunneln (som är ca 20 000 m2)
42
Enhetsprocess Mängd Enhet Källa Kommentar
Armering i lining 560 ton Underlag till klimatkalkyl för lokaliseringsutredning tunnelbana till Älvsjö
Avser per m3 betonglining. 120 kg amering per m3 betong antaget.
Bakfyllnad, ärtsingel
2 213 m3 Eriksson, 2021, FUT 3,32 m3 bakfyllnad per m tunnel, ärtsingel 2/3 av bakfyllnaden antaget. Ärtsingel 300 kg/m3
Bakfyllnad, cement
1 107 m3 Eriksson, 2021, FUT 3,32 m3 bakfyllnad per m tunnel, cement 1/3 av bakfyllnaden antaget. Cement 350 kg/m3
Tabell 18. Resurser som adderas till servicetunneln som framdrivs med konventionell drivning.
ADDERADE RESURSER – KONVENTIONELL DRIVNING SERVICETUNNEL Enhetsprocess Mängd Enhet Källa Kommentar
Borrning inför rörspiling
30 000 m Eriksson, 2021, FUT Avser borrmeter,
energianvändning el, 3,6 kWh/m. Bergförankring
rörspiling, stål
30 000 m Eriksson, 2021, FUT Antagit stålpålar med diam 163 mm och vikt 39 kg/m. Antaget för 1000 m tunnel på övre halvan av tunneln (9,6 m) med c/c 0,4 m (blir 24 st) och 25 % överlapp. Borrning inför injektering av takledningar 81 m TBM Driving Study – Report 2 Avser borrmeter, energianvändning el, 3,6 kWh/m. Injektering av takledingar, cement
3 ton TBM Driving Study – Report 2
Segmentlining, betong
4 667 m3 Eriksson, 2021, FUT Antag 0,5 m tjock lining hela sträckan. Täcker ca 70 % av ytan av tunneln (som är ca 13 333 m2) Armering i lining 560 ton Underlag till
klimatkalkyl för lokaliseringsutredning tunnelbana till Älvsjö
Avser per m3 betonglining. 120 kg amering per m3 betong antaget.
Bakfyllnad, ärtsingel
2 213 m3 Eriksson, 2021, FUT 3,32 m3 bakfyllnad per m tunnel, ärtsingel 2/3 av bakfyllnaden antaget. Ärtsingel 300 kg/m3
Bakfyllnad, cement
1 107 m3 Eriksson, 2021, FUT 3,32 m3 bakfyllnad per m tunnel, cement 1/3 av bakfyllnaden antaget. Cement 350 kg/m3
43
Tabell 19. Resurser som adderas till arbetstunneln som framdrivs med konventionell drivning.
ADDERADE RESURSER – KONVENTIONELL DRIVNING ARBETSTUNNEL Enhetsprocess Mängd Enhet Källa Kommentar
Borrning inför injektering av takledningar, cement 41 m TBM Driving Study – Report 2 Avser borrmeter, energianvändning el, 3,6 kWh/m. Injektering av takledingar, cement
1 ton TBM Driving Study – Report 2
Tabell 20. Resurser som adderas till tvärtunneln som framdrivs med konventionell drivning.
ADDERADE RESURSER – KONVENTIONELL DRIVNING TVÄRTUNNEL Enhetsprocess Mängd Enhet Källa Kommentar
Borrning inför injektering av takledningar, cement 6 m TBM Driving Study – Report 2 Avser borrmeter, energianvändning el, 3,6 kWh/m. Injektering av takledingar, cement
0,2 ton TBM Driving Study – Report 2
Figur 22 nedan visar hur klimatpåverkan förändras av att tunnelbanan istället framdrivs i ett område med vattenpassage och vissa svaghetszoner. Värdet för TBM har ökat med 27 procent medan det för konventionell drivning har ökat med 279 procent. Resultaten visar därmed att från ett klimatperspektiv är konventionell drivning mer känsligt för skillnader som innefattar vattenpassage och svagare partier. Schaktet har inte förändrats alls medan arbetstunneln och tvärtunneln har fått små ökningar. Den stora förändringen innefattar enkelspårstunneln, dubbelspårstunneln och servicetunneln som har ökat markant.
44
När klimatpåverkan delas upp i de olika resurserna, se Figur 23, står stålet för en mycket högre andel jämfört med tidigare - för båda metoderna - vilket beror på spilingen som tillkommer. Spilingen står nu för det största bidraget från konventionell drivning med ett bidrag på 50 procent. För konventionell drivning tillkommer även betonglining vilket innebär att betongens andel har ökat och nu står för 23 procent.
Referens TBM,
hårt berg vattenpassageTBM, drivn, hårt bergReferens konv vattenpassageKonv drivn,
Tvärtunnel, 75 m 136 134 136 134 Arbetstunnel, 500 m 0 0 1 130 1 115 Servicetunnel, 1 000 m 0 0 1 905 8 256 Dubbelspårstunnel, 1 000 m 0 0 2 698 12 753 Enkelspårstunnel, 2 000 m 6998 9076 0 0 Schakt, 30x20x30 m 710 739 0 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 To n CO 2-e
Klimatpåverkan för respektive tunneltyp vid vattenpassage
Figur 22. Tunneldrivningmetodernas klimatpåverkan när tunnelbanan framdrivs i en vattenpassage med kortare svaghetszoner.
45
Vidare visar Figur 24 att även energianvändningen påverkas av bergets egenskaper. Energianvändningen har ökat med 42 procent för TBM och 275 procent för konventionell drivning, vilket motsvarar en liknande ökning som för klimatpåverkan.
TBM Konv drivn Ärtsingel 5 0 Underballast 14 33 Borrning 23,2 77,0 Dräneringsmatta 1 13 Diesel 4 84 El 95 0 Pumpning 8 11 Ventilation 35 113 Stål 2026 11133 Armering 684 770 Cement 817 1408 Bergschakt 229 830 Transport bergmassor 793 928 Sprutbetong 242 1850 Betong 4972 5009 0 5000 10000 15000 20000 25000 To n CO 2-e
Klimatpåverkan från respektive resurs
Figur 23. Den totala klimatpåverkan från de två tunneldrivningsmetoderna där beräkningarna utgår från 1 000 meter tunnelbana i en vattenpassage med vissa svagare partier.
46
Figur 25 visar resursernas bidrag där stålet och betongen har fått högre inverkan på resultatet. Armeringen har ökat, men inte i samma grad som stålet och betongen. Trots att två tredjedelar av bakfyllanden består av ärtsingel så har ärtsinglet en minimal inverkan på resultatet, något som beror på dess låga emissionsfaktor.
Referens TBM,
hårt berg vattenpassageTBM, drivn, hårt bergReferens konv vattenpassageKonv drivn,
Tvärtunnel, 75 m 1 432 1 312 1 432 1 312 Arbetstunnel, 500 m 0 0 13 296 12 490 Servicetunnel, 1 000 m 0 0 19 542 88 414 Dubbelspårstunnel, 1 000 m 0 0 31 394 143 834 Enkelspårstunnel, 2 000 m 55138 82260 0 0 Schakt, 30x20x30 m 8390 8782 0 0 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 GJ
Energianvändning för respektive tunneltyp vid
vattenpassage
Figur 24. Energianvändningen för respektive tunneltyp när tunneldrivningen sker i en vattenpassage med vissa svagare partier.
47
Känslighetsanalysen visar därmed att kvaliteten på berget påverkar metodernas prestation. Detta leder vidare till frågan var brytpunkten ligger för respektive metod, det vill säga vilken variant som är mest fördelaktig att använda för en viss andel vattenpassage ur ett klimat- och energiperspektiv. I Figur 26 och Figur 27 visas hur klimatpåverkan och energianvändningen ser ut beroende på hur många procent av tunnelbanesträckan som är vattenpassage. Graferna visar att det i princip är mer fördelaktigt ur ett klimat- och energiperspektiv att välja TBM före konventionell drivning, särskilt om det uppstår mer än 10 procent vattenpassage. TBM Konv drivn Ärtsingel 137 0 Underballast 179 429 Borrning 415,0 1376,7 Dräneringsmatta 22 454 Diesel 57 1094 El 1699 0 Pumpning 441 575 Ventilation 2130 6891 Stål 27137 149116 Armering 13180 14840 Cement 4019 6926 Bergschakt 3180 11531 Transport bergmassor 11698 13690 Sprutbetong 1635 12517 Betong 26413 26609 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 GJ
Energianvändning för respektive resurs
Figur 25. Den totala energiåtgången för de två tunneldrivningsmetoderna där beräkningarna utgår från 1 000 meter tunnelbana i en vattenpassage med vissa svagare partier.