Flora kommune. Gang- og sykkelveg langs fv. 542 i Eikefjord. Forprosjekt bruer

Transkript

1 Gang- og sykkelveg langs fv. 542 i Eikefjord Forprosjekt bruer Utgave: 1 Dato:

2 1 DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Rapporttittel: Gang- og sykkelveg langs fv. 542 i Eikefjord Utgave/dato: 1 / Filnavn: Forprosjekt bruer Eikefjord.docx Arkiv ID Oppdrag: Gang og sykkelveg Hovland - Nesjane Oppdragsleder: Alf Idar Småge Avdeling: Bygg Fag Samferdselskonstruksjoner Skrevet av: Stine Liberg Sannes / Silje Borge Hovi / Ingrid Alne Kvalitetskontroll: Trausti Hannesson Første utgave SLS / SBH/ IA TH Til intern kontroll SLS / SBH / IA - Rev. Dato Status Utarbeidet Kontroll

3 2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Innledning Rapportens hensikt og omfang Grunnlagsmateriale Grunnforhold Eksisterende bruer Konstruksjonsløsninger Generelt Fundamentering Overbygning Utstyr og slitelag Beskrivelse av de enkelte bruene Tørrmurer Flomvurdering Oppsummert Flomberegning Vannlinjeberegning Resultater og anbefaling Kostnadsoverslag Referanser Vedlegg...18

4 3 1 INNLEDNING 1.1 Rapportens hensikt og omfang Asplan Viak har vært engasjert av for å lage geometriplan for gang- og sykkelveg langs fv. 542 mellom Eikefjord sentrum og kryss med rv. 5 ved Kvalvik. Arbeidet skal være en del av grunnlaget for ny reguleringsplan for strekningen. Fylkesvegen krysser på strekningen Kleiva- og Hamnaelva med tre bruer. Det er bestemt at bruene skal skiftes ut som en del av tiltaket. Denne rapporten omfatter forprosjekt for de tre nye planlagte bruene og beskriver valgt bruløsning og forutsetninger som er lagt til grunn. Det har blitt utarbeidet oversiktstegninger for bruene samt et kostnadsoverslag. Langs strekningen er det behov for en del støttemurer som også beskrives i denne rapporten. For å bestemme nødvendig lysåpning på bruene er det utført flom- og vannlinjeberegninger. Disse er utført av Asplan Viak ved Ingrid Alne og omtalt i kapittel 3 i denne rapporten. Philip Dixon Sandberg har vært kontaktperson i og Alf Idar Småge har vært oppdragsleder for Asplan Viak. Trausti Hannesson har vært fagansvarlig konstruksjoner for Asplan Viak. 1.2 Grunnlagsmateriale Følgende materiale er benyttet som grunnlag: Digitalt kartgrunnlag Geoteknisk rapport - Geoteknisk forundersøking langs trasé for planlagd gang- og sykkelsti mellom Eikefjorden sentrum og fv 5 mot vest, [Sunnfjord Geo Center, ] Veggeometri for veg utarbeidet av Asplan Viak Vurdering av tørrmurte landkar Hovland Indre og Hovland Ytre [Statens vegvesen GEOT-1, foreløpig utgave] Ferdigbrutegninger av eksisterende bruer hentet fra Brutus 1.3 Grunnforhold Det er utført geotekniske undersøkelser av Sunnfjord Geo Center langs traseen for planlagt gang- og sykkelsti mellom Eikefjord sentrum og rv. 5 i vest. Her kommer det frem at både Kleivaelva og Hamnaelva renner på fast fjell. Det foreslås å fundamentere nye bruer på berg og forankre disse med bergbolter. Maksimalt fundamenttrykk er gitt til 20 MPa.

5 4 1.4 Eksisterende bruer Fylkesvegen krysser på strekningen Kleiva- og Hamnaelva med tre bruer, se Figur 1. Bruene er betongplatebruer på tørrmurte landkar og er alle bygd år Hovland I Indre Hovland II Indre Hovland Ytre Figur 1: Oversikt over eksisterende bruer langs strekningen Geo- og skredseksjonen i vegvesenet v/jan Helge Aalbu har gjort en vurdering av de tørrmurte landkarene på eksisterende bruer. Her kommer det frem at alle murene er i en tilstand som gjør at de bør byttes ut ved bygging av ny bruplate. Alle murer er fundamentert på fjell. Det vises til rapport GEOT-1 for ytterligere detaljer. Figur 2: Eksempel på dårlig tilstand på eksisterende tørrmurte landkar, Hovland Ytre [figur SVV GEOT-1]

6 5 Alle bruene er bygd etter samme prinsipp, har spennlengder på omtrent 5 meter og fri bredde på 5,2 meter. Figur 3: Oppriss av Hovland II Indre (fra Brutus /14/) Figur 4: Tverrsnitt i Hovland II Indre (fra Brutus /14/) Figur 5: Hovland II Indre

7 6 2 KONSTRUKSJONSLØSNINGER 2.1 Generelt De tre bruene er planlagt som ett-spenns plasstøpte rammekonstruksjoner i betong og utføres med normalbetong B45 og slakkarmering B500NC. Vingemurer bygges med naturstein og legges parallelt med overliggende veg. I år 2002 ble det utført arbeid på nærliggende rv. 5 og bygd 3 nye bruer over de samme elvene som fv. 542 krysser. Vi har valgt å benytte et tilsvarende konstruksjonsprinsipp for bruene på fv. 542, se Figur 6. Figur 6: Bru Hamnaelva II på rv. 5, sett fra fv Vegklasse på overliggende veg er Sa2. Generelt har vegen 0,5 meter brede skuldre, to kjørefelt med bredde 2,75 meter, 1,5 meter bred rabatt og 3 meter bred g/s-veg. Vegprofilets totalbredde er 11 meter. Det har vært vurdert å snevre inn midtrabatten over bruene for å redusere brubredden. Det førte imidlertid med seg krav til innerrekkverk på bru samt utfordringer med å oppfylle krav i håndbok N100 angående fri bredde på bru. Denne bredden skal på bruer med 2-felts veg ikke være mindre enn 7,5 meter, uavhengig av vegklasse. På bruene er det valgt å utvide skulderen på nordsiden med 0,5 meter. Dette er gjort for å senere ha mulighet til å utvide vegbanen sentrisk til 7,5 meter ved å redusere midtrabatten og etablere et innerrekkverk på bruene. Føringsbredde mellom rekkverk er lik for alle bruene og blir 11,5 meter. Bruene har alle en fri bredde på 6 meter. Se avsnitt til for en kort beskrivelse av hver enkelt bru. 2.2 Fundamentering Alle bruene sålefundamenteres på fast berg og forankres med bergbolter.

8 7 2.3 Overbygning Bruoverbygningene utføres med platetverrsnitt i slakkarmert betong. Bruplaten har en horisontal underkant. Tverrsnittet bygges med takfall på 3% på kjørebanen, og 2% ensidig fall på gangveien. Minste tykkelse er anslått til 0,58 meter, se Figur 7. Bredden inklusiv kantbjelker er 12,5 meter og føringsbredden er 11,5 meter. Figur 7: Tverrsnitt i ny bru, Nye Hovland Ytre, tegning TK Utstyr og slitelag Bruene utføres uten fuger eller lagre og belegges med fuktisoleringstype A3-4 av kleber PmBE60 og Topeka S iht. håndbok R762 /3/. Slitelag er asfalt og bruene bygges med kantdrager som slitelaget avsluttes mot. Bruene utstyres med brurekkverk med styrkeklasse H2 iht. håndbok N101 og V161. På nordsiden av vegen benyttes standard rekkverkshøyde på 1,2 meter fra topp slitelag. Langs g/s-vegen, på sørsiden av vegen, blir rekkverkshøyden 1,4 meter fordi rekkverket må være ikke-klatrevennlig med brystningshøyde 0,65 meter. 2.5 Beskrivelse av de enkelte bruene De nye konstruksjonene har ikke fått brunummer ennå og navngiving har ikke vært et tema. Det er valgt å henvises til de ved å legge til «Nye» foran navnene på de eksisterende bruene Nye Hovland I Indre Brua får en rettlinjet horisontal- og vertikalkurvatur og stiger 4,06% mot akse 2. Terrenget er bratt og stuper ned mot fjorden hvilket gjør at bruas høyde over terreng varierer stort mellom hver side. Det vil være behov for høye murer, opptil 9,0 meter, langs vegen på nedsiden av brua. Figur 8 viser et bilde av eksisterende bru og terrenget på sørsiden av brua.

9 8 Figur 8 - Eksisterende bru Hovland I Indre lengst til høyre Fri bredde og høyde under brua er 6,0 x 1,8 meter på det minste. I henhold til utført flomvurdering er det denne brua som er mest kritisk med tanke på frihøyde under bru. Se kapittel 3 for flere detaljer. Figur 9 viser tverrsnitt i Nye Hovland I Indre. Figur 9: Tverrsnitt Nye Hovland I Indre. Se tegning TK001. Rekkverksavslutning på nordsiden av brua er utfordrende på grunn av avkjørsel til eiendom ved bruas avslutning, se Figur 10. Her kan ikke rekkverket utformes etter kravene fordi det svinger krapt rett etter brua, konsekvensen av dette er at det enten må søkes fravik eller utvide brua. Det er etter vår vurdering grunnlag for en fravikssøknad på grunn av lav hastighet. Vi anbefaler at det også etableres vegrekkverk langs vegen på den andre siden av avkjørselen for å redusere faren for direkte påkjøring av rekkverksavslutningen.

10 9 Figur 10: Rekkverksavslutning ved avkjørsel på nordsiden av Nye Hovland I Indre Nye Hovland II Indre Brua får en rettlinjet horisontal- og vertikalkurvatur og stiger 4,06% mot akse 2. Brua er tegnet inn vinkelrett på vegbanen, en eventuelt vinkling av landkarene må vurderes i detaljprosjekteringen når innmålinger av eksisterende bruer og bedre kartgrunnlag foreligger. Det er dårlig sammenheng mellom foreliggende kartgrunnlag og registreringer ved befaring. Terrenget er tilsvarende som for Nye Hovland I Indre, bratt og stuper ned mot fjorden. Det vil være behov for høye murer, opptil 9,0 meter, langs vegen på nedsiden av brua. Figur 11 viser et bilde av eksisterende bru tatt fra sørsiden. Fri bredde og høyde under bru er 6,0 x 2,8 meter på det minste. Vegen stiger med omtrent 4% mellom de to bruene på Hovland og det er derfor noe mer klaring mot 200-års flom på denne brua. Figur 11 - Eksisterende bru Hovland II Indre

11 10 På nordvestre side av brua er det en utfordring med fri sikt på grunn av brurekkverket ved avkjørsel til en eiendom, se Figur 12. I videre planfase bør det vurderes å svinge brurekkverket fra omtrent profil 400 for å unngå konflikt med frisiktlinja. Figur 12: Avkjørsel på nordvest side av Nye Hovland II Indre Nye Hovland Ytre Ny bru får en rettlinjet horisontalkurvatur og vertikalkurvaturen har en radius på R=1000. Terrenget rundt brua er noenlunde likt på begge sider av vegen og det er relativt stor høydeforskjell mellom vegbanen og elvebunn. Figur 13 viser et bilde av eksisterende bru tatt fra sørsiden. Det må bygges tørrmurer langs vegbanen på begge sider av elven. Tørrmuren på sørvestsiden blir omtrent 85 meter lang og opptil 8,5 meter høy. Se kapittel 2.6 for beskrivelse av tørrmurene. Fri bredde og høyde under bru blir 6,0 x 3,9 meter på det minste. Figur 13 - Eksisterende bru Hovland Ytre

12 Tørrmurer Støttemurene skal utføres som tørrmurer med en murkrone i betong hvor rekkverket festes, se Figur 14. Steintypen skal tilsvare andre tørrmurer i området. Den høyeste tørrmuren blir ca. 9,0 meter og vil få en bredde på opptil 2,4 meter iht. våre overslagsberegninger. Det kan også vurderes å benytte jordarmering for å redusere murtykkelsen. Gjenbruk av stein fra eksisterende murer kan være mulig, avhengig av kvaliteten på disse. Murfronten oppføres med en helning på 4:1 i hele murens lengde og vil antakelig etableres på berg langs hele lengden. Tilbakefyllingsmasser må være av sprengstein, knust fjell. Figur 14: Typisk tverrsnitt i mur ved Hovland Ytre For murer med høyde over 4 meter må det være rekkverk med styrkeklasse H2. Rekkverket må være ikke-klatrevennlig og med en brystningshøyde på 0,65 meter, total rekkverkshøyde 1,4 meter. For murhøyder under 4 meter er det ikke krav til vegrekkverk på g/s-siden da det er utenfor sikkerhetssonen, men det vil være behov for g/s-rekkverk. Vi anbefaler at det kun benyttes én type rekkverk på murene. Det gjøres oppmerksom på at murer over 5 meters høyde skal godkjennes av Vegdirektoratet på lik linje med bruene på strekningen. Anslått omfang av murer langs strekningen: Total lengde: 330 m Murareal: 1580 m 2

13 12 3 FLOMVURDERING 3.1 Oppsummert Det er foretatt flomvurdering av eksisterende bruer for å fastslå om de har tilstrekkelig lysåpning for å tåle en 200-årsflom med 0,5 m fribord i henhold til håndbok N400. Det er gjennomført flomberegning for de to vassdragene for å anslå dimensjonerende vannmengder med 200-års gjentaksintervall. For å beregne vannstand under bruene ved dimensjonerende flom er det foretatt en endimensjonal vannlinjeberegning i modelleringsprogrammet Hec-Ras. Vannlinjemodellen viser at eksisterende bruer har tilstrekkelig kapasitet for en 200-årsflom. For å oppnå 0,5 m fribord ved Hovland I Indre er det nødvendig å øke bredden til minimum 6 m. De to andre bruene, Hovland II Indre og Hovland Ytre, oppfyller krav til 0,5 m fribord basert på eksisterende lysåpning. Figur 15. Nedbørsfelt fra Nevina for Hovlandselva til venstre og Kleivaelva til høyre. 3.2 Flomberegning Det er beregnet dimensjonerende vannføring med gjentaksintervall på 200 år, ved hjelp av Formelverk for små nedbørfelt fra NVE /13/, ettersom det ikke foreligger vannføringsmålinger for de to vassdragene. Feltstørrelse, normalavrenning og andre data for vassdragene er hentet fra NVEs tjeneste Nevina.no. Det er hentet inn historiske vannføringsmålinger fra nærliggende vassdrag for å vurdere normalavrenning, samt middelflommen beregnet med formelverket. Det er i tillegg beregnet flomverdier med den rasjonale formel for å sammenligne flere metoder. Estimatet for middelflommen basert på formelverket, vist i Tabell 1, samsvarer godt med det som er beregnet for de nærliggende vassdragene. Normalavrenning fra Nevina ser også ut til å samsvare med de målte stasjonene. Det er vurdert å benytte vekstkurvene fra

14 13 referansevassdragene, men på grunn av sammenlignbarhet eller korte dataserier, er vekstkurven fra formelverket benyttet for å beregne vannføring med 200-års gjentaksintervall. Vekstkurven fra NIFS-formelverket anses som robust ettersom den er basert på en sammenligning av rundt 50 vassdrag og derfor mindre utsatt for lokale variasjoner. Tabell 1. Nærliggende vassdrag med målt middelvannføring og beregnet middelflom (kulminasjon) sammenlignet med de to elvene i Eikefjord. Middelflommen beregnet for de to vassdragene Hovlandselva og Kleivaelva er hentet fra NIFS-formelverket. Målestasjon Navn A (km 2 ) qn (l/s km 2 ) ASE (%) Antall år Qm, kulm (l/s km 2 ) 80.4 Ullebøelv Sygnesandelva Svartebotten Bortne Skjerdalselv Hovlandselva Kleivaelva Beregnet vannføring med 200-års gjentaksintervall fra NIFS-formelverket og rasjonale formel er vist i Tabell 2. Verdien fra formelverket er den høyeste og er benyttet i videre beregning. NVE /12/ anbefaler et klimapåslag på minimum 20 % for regionen. I en del mindre vassdrag med kort responstid (< 3 timer) bør det tas høyde for økning opp mot 40 %. For å ta høyde for forventet økning i nedbør/vannføring som følge av klimaendringer er det derfor lagt til en klimafaktor på 40 %. Tabell 2. Beregnet vannføring for 200-års gjentaksintervall med rasjonale formel og NIFS-formelverket, med 40 % klimapåslag. Metode Vannføring med 200-års gjentaksintervall (m 3 /s) Hovlandselva Kleivaelva NIFS-formelverk 38,2 33,8 Rasjonale formel 22,4 20,3 3.3 Vannlinjeberegning Det er foretatt en vannlinjeberegning i Hec-Ras for de tre bruene. Det er satt opp terrengmodeller for elvene basert på laserdata med oppløsning 0,5 m x 0,5 m hentet fra Høydedata.no. Tverrsnitt av bruene er basert på brutegning av eksisterende bruer. Det foreligger ikke kalibreringsdata og øvre og nedre grensebetingelser for Hovlandselva er derfor satt til normalstrømning. Kleivaelva har utløp i fjorden og nedre grensebetingelse er satt til 1-års stormflo inkludert forventet havnivåstigning som klimapåslag, hentet fra sehavnivå.no. Beregnet stormflonivå er hentet fra Florø og er på 1,95 moh (inkludert 74 cm forventet havnivåstigning). Forutsetninger og beregnet vannlinje ved 200-års flom er vist i Tabell 3. Bredden på fremtidig bru ved Hovland I Indre er økt til 6 m for å oppnå krav til 0,5 m fribord.

15 14 Tabell 3. Benyttede tverrsnitt og lysåpning benyttet i beregningene med resulterende vannstand ved innløpet. Bredden på brua ved Hovland I Indre er økt fra 4,9 m til 6 m for å oppnå krav til fribord. Bru Bredde (m) Høyde (m) Lysåpning (m 2 ) Hovland I Indre Hovland II Indre Hovland ytre Høyde kanalbunn (moh) Vannstand innløp ved 200-årsflom (moh) 6,0 1,8 10,7 7,0 8,15 4,9 3,3 14,4 6,1 8,15 3,7 4 15,7 16,6 20,03 For å kvantifisere usikkerheten i estimert vannstand, ble det foretatt en følsomhetsanalyse ved å variere ruhetsverdien med 25 % med resultater som vist i Tabell 4. Benyttede ruhetsverdier er basert på erfaringstall og litteraturen. Tabell 4. Følsomhetsanalysen er utført ved å endre ruhetsverdiene med 25 % for å kvantifisere usikkerheten i beregningene. Det er liten påvirkning på vannstand ved innløpet med endring av ruhetsverdiene. Beregnet vannstand ved innløp (moh) n-verdi kanalbunn = 0,05 n-verdi sideterreng = 0,12 Hovland indre Hovland ytre 8,15 20,03 n + 25 % 8,18 20,03 n 25 % 8,13 20,02 Figur 16: Modellert vannlinje og energilinje for Hovland Indre I og II ved 200-årsflom på 33,8 m 3 /s inkludert 40 % klimapåslag.

16 15 Figur 17. Modellert vannlinje og energilinje for Hovland Ytre ved 200-årsflom på 38,2 m 3 /s inkludert 40 % klimapåslag. 3.4 Resultater og anbefaling Tabell 5 viser beregnet vannstand ved 200-årsflom og anbefalte minimumshøyder for underkant av bru. Lysåpning som ligger til grunn for beregningen er gitt i Tabell 5 og reell lysåpning for planlagte bruer må ikke være mindre enn denne. Dersom det er liten margin fra beregnet vannstand til underkant bru kan man øke lysåpning ved å øke bredden eller høyden for å gjøre vannstanden lavere. Følsomhetsanalysen viser at økning/senking i ruhetsverdier med 25 % ikke påvirker vannstanden mer enn noen få cm. Det anbefales derfor å sette minimumshøyde på underkant bru til høyeste beregnede vannstand (n + 25%) med 0,5 m fribord, som gitt i Tabell 4. Lysåpning benyttet i beregningene for Hovland Ytre er konservativt estimert ved å bruke konstant bredde, selv om bredden øker med 1:6 på høyden. Denne brua vil derfor sannsynligvis ha noe bedre kapasitet enn det som er beregnet. Tabell 5. Anbefalt minimumshøyde på underkant av bru for nye bruer som inkluderer 0,5 m fribord og påslag for usikkerhet i vannlinjeberegning. Bru Hovland I Indre 0463 Minimum lysåpning (m 2 ) Vannstand innløp ved 200-årsflom (moh) Minimumshøyde underkant bru (moh) 14,4 8,15 8,68 Hovland II Indre 0466 Hovland ytre ,7 8,15 8,68 15,7 20,03 20,53

17 16 4 KOSTNADSOVERSLAG I Tabell 6 gis en samlet oversikt over kostnadene for de tre bruene samt et overslag for alle murene på strekningen. I vedlegg C gis mer detaljerte kostnader på hovedprosessnivå etter håndbok R762 for bruene. For å estimere kostnaden av murene er det benyttet en erfaringsmessig kvadratmeterpris. For bruene er det benyttet et påslag på 10% for uspesifisert arbeid og et påslag på 10% for usikkerhet. Felleskostnader antas å utgjøre 15% av øvrige kostnader. Følgende kostnader er ikke medtatt i kostnadsvurderingene: - Riving av eksisterende konstruksjoner - Grunnerverv og erstatninger - Finansiering og merverdiavgift - Prosjektering og byggherrekostnader - Drift og vedlikehold Kun grunnarbeider utover det som er nødvendig for etablering av vegtraseen er medtatt. Tabell 6: Oversikt over estimerte entreprisekostnader Konstruksjon Profilnr. Entreprisekostnad Nye Indre I Hovland 360 kr Nye Indre II Hovland 380 kr Nye Hovland Ytre 1225 kr Tørrmurer, L tot = 330 m - kr Sum kr

18 17 5 REFERANSER Følgende standarder, anvisninger og publikasjoner (alle gjeldende for respektive siste utgave) legges til grunn for prosjekteringen: /1/ Håndbok N400 Bruprosjektering (2015), Statens vegvesen /2/ Håndbok V220 Geoteknikk i vegbygging (2010), Statens vegvesen /3/ Håndbok R762 Prosesskode 2 (2015), Statens vegvesen /4/ NS-EN 1990 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner /5/ NS-EN Laster på konstruksjoner /6/ NS-EN Trafikklaster på bruer /7/ NS-EN Prosjektering av betongkonstruksjoner /8/ NS-EN Prosjektering av betongkonstruksjoner - Bruer /9/ NS-EN Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning /10/ NS-EN Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning - Bruer /11/ NS-EN Utførelse av betongkonstruksjoner. Allmenne regler. /12/ NVE Rapport 81/ Klimaendring og framtidige flommer i Norge (2016) /13/ NVE Veileder 7/2015 Veileder for flomberegninger i små uregulerte felt (2015) /14/ Statens vegvesens bruarkiv - BRUTUS

19 18 6 VEDLEGG A. Oversiktstegninger TK001 og TK002 B. Kostnadsoverslag