RAPPORT INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG STATENS VEGVESEN REGION SØR E134 GVAMMEN-ÅRHUS BERGSKJÆRING OPPDRAGSNUMMER R41

Transkript

1 RAPPORT STATENS VEGVESEN REGION SØR E134 GVAMMEN-ÅRHUS BERGSKJÆRING OPPDRAGSNUMMER R41 INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG SWECO NORGE AS repo001.docx Sweco

2

3

4

5 Innholdsfortegnelse 1 Innledning Bakgrunn og hensikt Geoteknisk prosjektklasse Utførte undersøkelser 3 2 Faktadel Topografi Kvartærgeologisk beskrivelse Bergartsbeskrivelse Bergmassebeskrivelse Oppsprekking Svakhetssoner Vannforhold Registrerte skredhendelser Omgivelser Eksisterende bergskjæringer 6 3 Tolkningsdel Stabilitet og geometrisk utforming Boring og sprengning Sikringsbehov Vibrasjoner og støt HMS for arbeider med bergskjæringer 9 4 Referanser 9 Vedlegg Vedlegg 1 Kvartærgeologisk kart Vedlegg 2 Berggrunnskart, 1: Vedlegg 3 Skredhendelser fra NVE/NGU Vedlegg 4 Sprekkerose og stereogram Vedlegg 5 Bilder Vedlegg 6 Lengdeprofil og topografisk kart over ny veglinje 1 (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

6 1 INNLEDNING 1.1 BAKGRUNN OG HENSIKT Statens vegvesen Region sør planlegger omlegging av E134 mellom Gvammen i Hjartdal kommune og Århus I Seljord kommune. E134 er en av hovedvegforbindelsene mellom øst og vest i Norge, og prosjektet vil redusere reiseavstanden med 11 km. Et oversiktskart over prosjektet kan sees i figur 1. Vegskjæring Figur 1: Oversiktskart over prosjektområdet Traseen er totalt 11,7 km lang og inkluderer en 9,4 km lang tunnel og henholdsvis 1,1 km ny veg på hver side av tunnelen. Traseen starter ved ca. profilnummer 4700 ved Gvammen og avsluttes ved ca. profilnummer ved Århus. Mellom profilnummer ca og ca vil den nye vegen gå i en tosidig bergskjæring med en maksimal høyde på 20 meter. Det skal også tilrettelegges for ny veg videre sør for skjæringen frem til ca. profilnummer Dette vil resultere i en ensidig bergskjæring med høyde opp mot 13 meter. Denne rapporten tar for seg de ingeniørgeologiske forholdene vedrørende bergskjæringene større enn 10 meter i prosjektet 1.2 GEOTEKNISK PROSJEKTKLASSE Skjema for valg av geoteknisk kategori med kommentar/begrunnelser er vist i begynnelsen av rapporten. 2 (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

7 1.3 UTFØRTE UNDERSØKELSER Følgende grunnlagsdata er benyttet i forberedelse av feltarbeid og som grunnlag til denne rapporten: Kartgrunnlag fra Statens vegvesen Berggrunnskart fra NGU, 1: Kvartærgeologisk kart fra NGU, 1: Skredhendelser fra NGU/NVE Med utgangspunkt i foreliggende grunnalgsdata ble det utført ingeniørgeologiske feltundersøkelser den august 2013 av ingeniørgeologene Mari Nilsen Ervik og Asgeir Samstad Gylland. Det ble kun utført feltbefaring frem til ca. profilnummer , og ikke i områdene for ensidig bergskjæring frem til ca. profilnummer da dette ble inkludert i prosjektet i ettertid. 2 FAKTADEL 2.1 TOPOGRAFI Vegskjæringen ligger i den sørlige enden av prosjektområdet mot Seljord. Vegen og området er relativt flatt ved kote +169 frem til profil hvor vegen er planlagt med - 3,66% helning til profil I dette området vil vegen gå gjennom en fjellknaus hvor terrenget stiger med tilnærmet 30 mot øst. På den vestre siden ligger elven Vallaråi. Figur 2: Oversiktsbilde over traseen med omtrentlige profilnumre Fjellknausen består av to deler da det går et søkk ved ca. profilnummer Den nordlige fjellknausen ligger ved ca. profilnummer og vil få skjæringshøyde opp mot 10 meter. Den sørlige fjellknausen ligger ved ca. profilnummer 3 (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

8 og vil få skjæringshøyde opp mot 20 meter. Se figur 2 for oversiktsbilde med profilnummer. Tabell 1 viser omtrentlige skjæringshøyder for vestlig og østlig side ved ulike profilnummer. Tabell 1: Omtrentlige skjæringshøyder Nordlig fjellknaus Profilnummer Vestre side [m] ,5 7,5 6-5 Østre side [m] 3 3,5 4,5 3,5 3,5-5 Sørlig fjellknaus Profilnummer Vestre side [m] 4,5 6,5 7,5 9 12, Østre side [m] , Ensidig skjæring Profilnummer Østre side [m] ,5 6, ,5 2, KVARTÆRGEOLOGISK BESKRIVELSE Kvartærgeologisk kart fra NGU, se vedlegg 1, angir at det er tynn morene i områdene hvor skjæringen skal ligge. Det er observert bart fjell og lite løsmasser ved den nordlige fjellknausen. I søkket ved ca. profilnummer er det et sammenhengende lag med løsmasser av ukjent dybde som er bevokst med mose og granskog. Ved den sørlige fjellknausen er det observert et tynt løsmassedekke bestående av mose og tett granskog. 2.3 BERGARTSBESKRIVELSE Bergartene i prosjektområdet ligger i et område kalt Seljordsgruppen. Bergartene i denne gruppen består hovedsakelig av kvartsitt, som er en bergart bestående av minst 90 % kvarts. Berggrunnskart fra NGU, se vedlegg 2, angir at det i området er kvartsitt. Det er anvist forekomster av ryolitt i nærheten av skjæringene, men denne bergarten er ikke observert. Ved den nordlige fjellknausen ble det observert en massiv lysgrå kvartsitt. Fjellet var tydelig avrundet og blankskurt, se bilde 1 og 2 i vedlegg 5. 4 (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

9 Ved den sørlige fjellknausen ble det observert ulike kvartsitter. Det ble observert en tilnærmet 3 meter tykk gang med kvartskonglomerat ved ca. profilnummer , se bilde 4 i vedlegg 5. Ved ca. profilnummer ble det observert en mørkere og mer skifrig kvartsitt med tydelige innslag av glimmer. Fra profilnummer varierte bergarten mellom skifrig kvartsitt, mer massiv kvartsitt og linser med kvartskonglomerat, se bilde 3-6 i vedlegg BERGMASSEBESKRIVELSE OPPSPREKKING Basert på sprekkeregistreringer i området er det utarbeidet en sprekkerose og et stereogram, se vedlegg 4. Målingene viser at sprekkeretningene varierer, noe som også ble observert i felt da bergarten stedvis var foldet. Den mest fremtredende sprekkeretningen var langs benkningen i bergarten. Basert på sprekkerosen er det 4 hovedsprekkesett med strøk/fall som følgende: 1. N70-80 V/50-85 NØ 2. N10-20 V/85 SV-85 NØ 3. N30-40 Ø/55-85 NV 4. N40-50 V/50-90 NØ Oppsprekkingen varierte mye i området. Den nordlige fjellknausen var generelt lite oppsprukket, og hadde en massiv og glattskurt overflate. Den mest tydelige sprekkeretningen var langs benkningen i bergarten (1). Det ble observert tre sprekkesett der sprekkene opptrådde som plane og glatte. Den sørlige fjellknausen varierte fra sterkt til moderat oppsprukket. Det ble generelt observert fire sprekkesett, enkelte steder fire sprekkesett + sporadiske sprekker. Sprekkene var enkelte steder påvirket av foldning, og varierte derfor mye i strøk/fall. I konglomeraten ble det observert et rosa og grønt glimmerbelegg langs sprekkeflatene. I den mer skifrige kvartsitten ble det observert en mørkere glimmertype. Generelt kan sprekkene karakteriseres som bølgete og glatte. Sammenliknet med rapporter fra reguleringsplanfasen sammenfaller sprekkemålingene bare delvis. Dette kan tyde på at sprekkeretningene varierer i prosjektområdet SVAKHETSSONER Det er observert et søkke i terrenget ved profilnummer Dette er mest sannsynlig en svakhet i berggrunnen, og den har en mektighet på ca. 10 meter. Skjæringen vil ha en høyde på 1-2 meter der den krysser sonen. Det er også observert et søkke i terrenget ved profilnummer Skjæringen vil her har en høyde på under 1 meter. 5 (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

10 2.4.3 VANNFORHOLD Det er ikke observert bekkeløp eller andre vannkilder ved skjæringen frem til profilnummer Det er ikke utført registreringer og observasjoner for profilnummer REGISTRERTE SKREDHENDELSER Det er ikke registrert hendelser i form av løsmasseskred, snøskred eller steinsprang ved det aktuelle området, se oversikt fra skrednett i vedlegg OMGIVELSER Den planlagte traseen skal tilkobles eksisterende veg både i sør og nord. Traseen går derfor parallelt med eksisterende veg. Øst for traseen ved profilnummer ligger det et bygg omtrent 10 meter fra planlagt veg. Vest for traseen ligger det et bolighus, låve og andre småbygg innenfor en radius på 100 meter. 2.6 EKSISTERENDE BERGSKJÆRINGER Bergskjæringer i forbindelse med eksisterende veg som ligger vest for traseen står uten sikring, se bilde 3 i vedlegg 5. Disse er opptil 3-4 meter høye. Skjæringene varierer fra å være sterkt oppsprukket til lite oppsprukket over små intervall. Det er ikke observert tydelige tegn på nedfall, men overflaten kan karakteriseres som moderat til sterkt oppsprukket med en del løse steiner. Det ble observert et rosa og grønt glimmerbelegg langs sprekkeflatene i den lyse kvartsitten. I den mer skifrige kvartsitten ble det observert en mørkere glimmertype. Lengre nord mot Århus er det flere skjæringer langs eksisterende veg, se bilde 7 og 8 i vedlegg 5. Disse ligger i samme geologiske formasjon som den aktuelle skjæringen, og består av kvartsitt. Samme karakteristikk som nevnt over er også observert her da skjæringene varierer i oppsprekkingsgrad. Det observeres også at det i de deler av skjæringene som ikke er like oppsprukket ofte forekommer gjennomsettende glatte sprekker som kan avløse blokker. 3 TOLKNINGSDEL 3.1 STABILITET OG GEOMETRISK UTFORMING Det vil bli skjæringer både på østlig og vestlig side av den planlagte vegen. For skjæringer i den nordlige fjellknausen mellom profilnummer og vil høyden bli maksimalt 8,5 meter. For østlig skjæring mellom profil og vil høyden bli maksimalt 20 meter. For den ensidige skjæringen fra profilnummer vil den maksimale høyden bli 13 meter. Berget består av en varierende kvartsitt som varierer fra å være lite oppsprukket med tre sprekkesett til sterkt oppsprukket med fire sprekkesett + sporadiske sprekker. Den mest fremtredende sprekkeretningen langs benkningen i berget ligger tilnærmet normalt på 6 (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

11 skjæringsflatene. Dette vil være gunstig med tanke på stabiliteten, men kan avløse blokker i tilfeller med bakenforliggende sprekker som ligger parallelt til skjæringen med fall mot vegen. Det er registrert to mulig sprekkesett som kan virke avløsende for østlig skjæring, se sprekkerose i vedlegg 4. Disse er registrert med sprekkeavstand større enn 1 meter, men kan gi utglidning av blokker. Det er også sannsynlig at det kan forekomme utfall i de områder av skjæringen som er svært oppsprukket og preget av mange sprekkesett. Dette vil mest sannsynlig være mindre nedfall. I henhold til Hb018 bør skjæringene ha helning 10:1. Det anbefales at skjæringen etableres som en skjæringsvegg. Det forventes generelt liten løsmassemektighet på toppen av bergskjæringene. Løsmassene i overkant av skjæringen må fjernes og sikres og eventuelle trær må felles. 3.2 BORING OG SPRENGNING Kvartsitt er av erfaring en hard og sprø bergart. Det er utført borbarhet og sprengbarhets tester i forbindelse med utarbeidelse av konkurransegrunnlag for tunnelen mellom Gvammen og Århus som er en del av det samme prosjektet /3/. Disse er utført på flere varianter av kvartsitt som ligger langs tunneltraseen. Resultatene fra disse prøvene vurderes som representative for skjæringen, da de er av samme geologiske formasjon og samme bergart. Tabell 4 viser resultater og tolkninger av testene. Tabell 2: Vurdering av borbarhets og sprengbarhetsverdier Prøvemerking Sprøhetstall 46,0 49,2 39,1 34,9 37,9 (S20) Middels Middels Lav Meget lav Lav Sievers' J (SJ) Slitasjeverdi hardmetall (AV) Borsynkindeks (DRI ) Borslitasjeindeks (BWI ) Sprengbarhet (SPR) 1,5 Ekstremt høy overflatehardhet 64,0 Ekstremt høy 37 Lav 63 Meget høy 0,39 Middels 1,5 Ekstremt høy overflatehardh et 60,5 Ekstremt høy 40 Lav 57 Meget høy 0,43 Middels 1,6 Ekstremt høy overflatehardh et 38,0 Høy 30 Meget lav 71 Ekstremt høy 0,39 Middels 2,5 Meget høy overflatehardh et 26,0 Middels 28 Meget lav 71 Ekstremt høy 0,39 Middels 2,0 Meget høy overflatehardh et 37,5 Høy 30 Meget lav 72 Ekstremt høy 0,39 Middels Resultatene viser at kvartsitten i prosjektområdet har meget til ekstremt høy borslitasjeindeks. Ekstremt høy borslitasje og meget lav borsynkindeks er målt på 7 (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

12 prøvene hentet ved Gvammen (prøve 3,4 og 5), mens prøvene lengre sør mot Århus viser meget høy borslitasjeindeks og lav borsynkindeks (prøve 1 og 2). Resultatene fra sprengbarhetsstestene viser middels sprengbarhet for alle prøver. Siden testene er utført på bergartsprøver som kan være påvirket av forvitring og sprengningsarbeider, vil det være knyttet en usikkerhet til resultatene. Det er også utført tester av bergmassens egnethet som vegbyggingsmateriale /4/. For å sikre god kontroll med stabiliteten i skjæringen bør følgende punkter følges under sprengningsarbeidene: Kartlegging og registrering av gjennomgående sprekker som kan påvirke totalstabiliteten. Vurdere bruk av vertikale fordyblingsbolter/forbolter. Det må vurderes om det er behov for kontursprengning (kortere enn standard avstand mellom konturhullene). Pallhøyden bør ikke overstige 10 meter. Utføre bergsikring suksessivt og fortløpende. Sikring av skjæringen bør utføres under utlastning av salven, slik at man har nødvendig oversikt over stabiliteten av skjæringen samt rekkevidde til å montere bergsikring. 3.3 SIKRINGSBEHOV Vanlige sikringstiltak i skjæringer er rensk, bolting, steinsprangsnett og isnett. Skjæringen skal sikres slik at det ikke forekommer nedfall på vegbanen. Rensk: Det bør utføres maskinell rensk av samtlige bergskjæringer. Dette arbeidet må utføres uten å rive opp fjellet unødig. Dette vil øke skredfaren og kunne øke sikringsomfanget. Ved rensk av låsblokker kan dette føre til ytterligere nedfall av overliggende bergmasse. Det bør utføres manuell rensk som del av sluttgjennomgang. Bolting: Det bør forventes spredt bolting over hele strekningen. Det vil normalt benyttes fullt innstøpte sikringsbolter med lengde 3,4 og 6 meter. Hvor det er nødvendig med umiddelbar sikring bør kombinasjonsbolter benyttes slik at de kan inngå i den permanente sikringen. Hvis det er fare for større utglidninger kan vertikale fordyblingsbolter/forbolter benyttes som sikring før sprengning. Nett: I områder med moderat til svært oppsprukket berg og fare for mye små nedfall må behovet for nettsikring vurderes. repo001.docx (9) Sikring av skråning over skjæringstopp: Løsmasser og vegetasjon bør fjernes til 2,0 meter utenfor prosjektert skjæringstopp. For å unngå erosjon og utrasning bør det utformes en stabil skråningskant. For den nordlige fjellknausen er det ikke registrert forhold som tilsier at det er fare for steinsprang/skred fra sideterreng, da det er liten løsmassemektighet og sideterrenget er tilnærmet flatt. Dette gjelder også for den sørlige fjellknausen frem til ca. profilnummer Fra profilnummer er det RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

13 ikke utført registreringer og observasjoner av sideterrenget. Basert på vurderinger av kart og bilder er sideterrenget bratt med mye vegetasjon. Det anbefales derfor at det på stedet avgjøres behov for rensk og eventuelt fanggjerde for å hindre nedfall. Det er ikke kjennskap til isproblematikken i nåværende bergskjæringer i området. Det er ikke observert mye vann i eksisterende skjæringer parallelt til traseen. Det er ikke utført registreringer og observasjoner langs profilnummer Det kan derfor ikke utelukkes at det kan forekomme isproblemer i skjæringen og dermed bli behov for issikring. Dette må vurderes underveis i anleggsperioden. For nedføring av smeltevann kan det sprenges ned hakk/nisjer på enkelte plasser i skjæringen for at avrenningen skal foregå mer kontrollert. 3.4 VIBRASJONER OG STØT Grenseverdier for vibrasjoner og støt må under anleggsarbeidene ikke overskride kravene i NS :2012+A1:2013. Det ligger bolighus og andre byggverk innen en radius på 100 meter fra prosjektert vegtrase. Det må monteres rystelsesmålere på utvalgte hus for og kontinuerlig kunne monitorere vibrasjonene. Tiltak for å redusere vibrasjoner kan være å redusere ladninger og salvelengder. 3.5 HMS FOR ARBEIDER MED BERGSKJÆRINGER Arbeid med høye bergskjæringer og arbeid under bratt sideterreng kan medføre uoversiktlige og potensielt farlige situasjoner med tanke på stabiliteten til berg og løsmasser over arbeidstedet. Det er derfor viktig at det utføres sikker jobb analyser (SJA) før arbeidene med bergskjæringene starter. Kvartsitt kan gi HMS problemer ved at det dannes kvartsstøv. Kvartsstøv kan ha skadelig effekt både ved korttidseksponering og langtidseksponering /2/. Dette bør tas hensyn til under byggeperioden, ved at nødvendigheten med å utføre målinger og tiltak for å begrense eksponeringen mot arbeidere og omgivelser vurderes. 4 REFERANSER /1/ Statens vegvesen, Håndbok 018 Vegbygging, 2011 /2/ NFF, Håndbok nr. 3 - Arbeidsmiljø under jord, 2000 /3/ Sintef byggforsk, Prøvingsrapport - Borbarhet og sprengbarhet 13056IG, 2013 /4/ Sintef byggforsk, Prøverapport Materialtesting, (9) repo001.docx RAPPORT R41 SKJÆRING E134 GVAMMEN-ÅRHUS. INGENIØRGEOLOGISK RAPPORT TIL KONKURRANSEGRUNNLAG a z:\141\ e134 gvammen-århus\16 fagområder\geologi\dokumenter\rapport\vegskjæring\rev 3\rapport vegskjæring rev docx

14 Rapport R41 Vedlegg 1 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Kvartærgeologisk kart NGU Sweco

15 Rapport R41 Vedlegg 2 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Berggrunnskart NGU Sweco

16 Rapport R41 Vedlegg 3 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Skredhendelser NVE/NGU Sweco

17 Rapport R41 Vedlegg 4 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Sprekkerose og stereogram Vegskjæring Sweco

18 Rapport R41 Vedlegg 5 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Bilder Bilde 1: Nordlig fjellknaus. ca profilnummer Bilde 2: Nordlig fjellknaus, ca profilnummer , massiv lysgrå kvartsitt Sweco

19 Rapport R41 Vedlegg 5 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Bilder Bilde 3: Sørlig fjellknaus, ca profilnummer sett mot sør Bilde 4: Kvartskonglomerat ca. profilnummer Sweco

20 Rapport R41 Vedlegg 5 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Bilder Bilde 5: Kvartsitt, ca profilnummer Bilde 6: Kvartsitt, ca profilnummer Sweco

21 Rapport R41 Vedlegg 5 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Ingeniørgeologisk rapport til konkurransegrunnlag Statens vegvesen Region sør Bilder Bilde 7: Skjæring nord for Århus Bilde 8: Skjæring i Hjartdal Sweco

22 Rapport R41 Skjæring E134 Gvammen-Århus. Vedlegg Lengdeprofil og topografisk kart over ny veglinje Sweco Norge AS