Rostfria Stålbroar över Söderström

Den här artikeln publicerades först i nummer 3-2017 och har kompletterats med material från nummer 3-2019.

Tunnelbanebron över Söderström uppfördes under mitten på 1950-talet och har år 2017 varit i drift i ca 60 år. Trafikintensiteteten är mycket hög och dagligen färdas ca 340 000 människor över bron vilket medför att det är en av Sveriges hårdast trafikerade broar. Bro över Söderströms överbyggnad utgörs i praktiken av fem enskilda svetsade stålbroar vilka uppbär ett spår vardera. Spår A är beläget österut och spår E är beläget västerut. Spår A och E uppbär gröna linjen och spår B och D uppbär röda linjen. Bro C är avsett för uppställning av tåg och arbetståg. Varje bro utgörs av två svetsade stålbalkar vilka kopplats samman med bromsförband längs hela bron (svetsad i överfläns) och ett antal vindförband (svetsad i överfläns och underfläns). Broarna har tio fack och de är kontinuerliga över de nio skivstöden i Söderström.

Status och åtgärdsbehov

En omfattande statusbedömning av hela bron, inklusive grundläggning, utfördes under 2013. Statusbedömningen påvisade att grundläggningen var i gott skick men överbyggnad uppvisade i huvudsak två problem:
– Omfattande korrosionsangrepp på överflänsarnas ovansidor (aldrig ommålad).
– Överbyggnadens teoretiska livslängd med hänsyn till utmattning var uppnådd.

Orsaken till att överflänsen aldrig målats om var i huvudsak att arbetet medför längre avstängningar av trafiken vilket i praktiken har varit omöjligt utan en större trafikomläggning. I princip fanns två huvudalternativ för att åtgärda bristerna på överbyggnaderna:
1. Blästring, svetsreparationer av korrosionsskador och ommålning.
2. Utbyte av överbyggnaderna.

Vid riskutvärderingar bedömdes att de omfattande arbetena med svetsrepararationer med mera var olämpligt. Vidare bedömdes tidsåtgången för arbetena på plats överstiga tidsåtgången för ett utbyte av överbyggnaderna. Ett beslut togs därefter att utreda ett genomförande av utbyte av överbyggnaderna.

Trafikomläggningar

Under 2013 tog projektet fram ett förslag där i princip en bro i taget frilades från sitt spår genom att flytta trafiken till intilliggande bro. I första etappen flyttades spår B till bro C varvid bro B kunde tas ur drift och bytas ut. Därefter flyttades spår A till bro B (nu utbytt) vilket frilade bro A varvid även bro A kan bytas. Slutligen läggs spår A tillbaka på bro A varefter spår B flyttas från bro C till bro B. Därefter utförs motsvarande spåromläggningar med tillhörande brobyten även för bro D och E.

Val av material

Inledningsvis studerades konventionellt målat stål men då LCC-analys genomförts framstod framtida ommålningsarbeten som kostsamma, kraftigt trafikstörande och medföra hög LCC-belastning och LCA-belastning. Det rostfria materialet LDX2404 (EN 1.4662 men med PRE korrosionsmotstånd som EN 1.4462) studerades som ett alternativ till konventionellt målat stål. Och genom att framtida ommålningsarbeten kunde undvikas, så föll LCC-analys, LCA-analys positivt ut för LDX2404, varför detta material valdes för överbyggnaderna samt nya lager för bron.

Analyserna enligt ovan påvisade således att för hårt trafikerade broar är rostfria material mycket konkurrenskraftiga om LCC-analys, LCA-analys samt riskhantering med hänsyn till BASP och U utförs enligt gällande lagstiftning. I framtiden bedöms att ett antal hårt trafikerade broar eller broar belägna över spår eller motorväg (svårt att måla om) kommer att utföras i rostfritt stål. I det aktuella projektet kommer 48 brospann med en sammanlagd längd på nästan 800 m att utföras i LDX 2404. Bron är troligen världens längsta rostfria järnvägsbro för närvarande.

”Att välja rostfritt stål betalar för sig själv inom en tidsram av cirka 30 år med tanke på målning som behövs för kolstålsbalkar. Detta är mycket positivt både ur kundens samt miljöns perspektiv. Outokumpu har lång erfarenhet att leverera kostnadseffektviva brolösningar med en betydligt längre livslängd jämfört med vanlig kolstål konstruktion”, säger Mladen Perkovic, chef för Outokumpu PSC Nordic i Degerfors.

Brobyte i fyra etapper

Söderströmsbron har fem spår, varav ett uppställningsspår som inte används för trafik. Genom att använda uppställningsspåret för trafik frigörs ett trafikspår för upprustning och byte av de gamla brobalkarna. De fyra tunnelbanebroarna ska under fyra etapper bytas ut mot höghållfasta Forta LDX 2404 rostfritt stål under 2017 – 2018. Den första etappen genomfördes under sex veckor i juli och augusti i år. Nästa etapp genomförs från mitten av oktober till sista november 2017. De sista två etapperna genomförs 2018 under samma period som i år.

Tillverkning i Degerfors och Sölvesborg

Outokumpu PSC Nordic tillverkar stora I-balkar i höghållfast duplex-stål i 550 MPa i sin anläggning i Degerfors där de har en avancerad svetsanläggning för stora konstruktioner i rostfritt stål. I-balkarna är 6-14 meter långa och ca 1000 mm höga. PSC Nordic bockar även u-profiler i samma material som sedan används för att sätta samman fackverkskonstruktionerna i Sölvesborg. I Degerfors tillverkar man alltså färdiga ”materialsatser” i Forta LDX 2404 duplex-stål till alla delarna i fackverken som transporteras ner till Sölvesborg där Stål & Rörmontage svetsar samman delarna till 12 färdiga brosektioner på 16-23 meter och upp till 18 ton. Brosektionerna ställs upp och kontrollmäts i Sölvesborg, så att man vet att den sammansatta bron får rätt mått och geometri. Sektionerna lagras sedan i Sölvesborg innan transport till Stockholm. Man håller redan på och tillverkar brosektioner till nästa års etapper.

Montage

Brosektionerna transporteras med lastbil till Värtahamnen där de omlastas till pråmar som sedan går till Söderström. Broarna transporteras in en vecka innan avstängningsperioden, då man börjar med att preparera brosektionerna inför montage. Trafikomläggningsperioden är ca 12 dagar då Stål & Rörmontage river bort de gamla kolstålsbroarna med hjälp av en 220-tons mobilkran, placerad på en pråm. Varje bro består av 12 sektioner varav två flottbroar ligger i direkt anslutning mot plattformen på Gamla Stans tunnelbanestation. Stål & Rörmontages rivning och montagearbete med mobilkran får endast bedrivas under 3–4 timmar nattetid. Då allt arbete måste göras med stor precision, är denna tid då helt trafikfri. Under dagtid svetsar Stål & Rörmontage ihop brosektioner samt lager till de förberedda upplagen till bron. När trafiken sedan har släppts på, är det bara att förbereda inför bytet av nästa bro senare i höst.

Tunnelbanebroarna i rostfritt stål över Söderström är nu klara

Söderströmsbroarna var efter 60 år i stort behov av upprustning och SL bestämde sig att byta ut de gamla broarna i kolstål, som krävde mycket underhåll. I stället valde man att använda sig utav det rostfria duplexstålet för att det är mer korrosionsbeständigt, minimerar underhåll och framtida trafikstörningar. Under 2016 fick Stål & Rörmontage och Outokumpu uppdraget att tillverka och montera de fyra broarna. Varje bro är 192 meter lång och består av tolv brosektioner. I juni 2017 byttes den första bron ut under delvisa trafikändringar av tunnelbanan. Året efter var det på samma sätt för bron närmast Gamla Stan att bytas ut. Till det tredje året hade en lösning att under en sommar byta ut två broar tagits fram. Nu under sommaren 2019 byttes alltså båda broarna mot Mälaren ut i följd med ett ”kortare stopp” för att leda om tunnelbanetågen till nästa bro.

Nu har alla fyra tunnelbanebroarna över Söderström mellan Gamla Stan och Slussen bytts ut till rostfria stålbroar i Duplexmaterialen 1.4662 och 1.4462. När spåren snart är på plats på den sista bron så är trafiken i full drift och cirka 330 000 passagerare åker på den varje dag.

Beställare: Stockholms läns landsting
Konstruktör: Betong & Stålteknik
Stålleverantör: Outokumpu PSC Nordic
Stålentreprenör: Stål & Rörmontage

Se en film här: www.blt.se/solvesborg/stalmannen-fran-ysane-bygger-bro-i-huvudstaden/

Författare
Jonatan Paulsson-Tralla, Betong & Stålteknik
Ronny Södergren, Stål & Rörmontage
Mladen Perkovic, Outokumpu PSC Nordic