Rapport_. Sira-Kvina Kraftselskap AS. OPPDRAG Rafossen Kraftverk. EMNE Ingeniørgeologiske forhold. DOKUMENTKODE RIGberg-RAP001_rev00

Transkript

1 Rapport_ Sira-Kvina Kraftselskap AS OPPDRAG EMNE DOKUMENTKODE RIGberg-RAP001_rev00

2 Med mindre annet er skriftlig avtalt, tilhører alle rettigheter til dette dokument Multiconsult. Innholdet eller deler av det må ikke benyttes til andre formål eller av andre enn det som fremgår av avtalen. Multiconsult har intet ansvar hvis dokumentet benyttes i strid med forutsetningene. Med mindre det er avtalt at dokumentet kan kopieres, kan dokumentet ikke kopieres uten tillatelse fra Multiconsult RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 2 av 16

3 RAPPORT OPPDRAG DOKUMENTKODE EMNE TILGJENGELIGHET Åpen RIGberg- RAP001_rev00 OPPDRAGSGIVER Sira-Kvina Kraftselskap AS ANSVARLIG ENHET 2114 Stavanger Bergteknikk KONTAKTPERSON Kai Ola Urevatn Øyvind Riste SAMMENDRAG Sira-Kvina Kraftselskap AS har søkt om konsesjon på utbygging av Rafossen kraftverk i Kvinesdal kommune. Kraftverket vil utnytte fallet på 45 m mellom eksisterende inntaksbasseng Stegmoen (vannstand ca. kote 125) og Rafossen bassenget (vannstand ca. kote 80). Det planlegges to tunneler - tilløpstunnel for kraftverket og tunnel for laksetrapp. Rapporten inneholder en ingeniørgeologisk beskrivelse av tunneltrasé og området for plassering av kraftstasjon. Kraftstasjonen vurderes plassert både i dagen og i bergrom. I rapporten er de to alternativene vurdert med hensyn til gjennomførbarhet og kostnader. Kostnadene for grunnarbeider ved etablering i kraftstasjon i bergrom er dyrere enn ved etablering i åpen byggegrop, i området kr millioner i henhold til kalkyleoppsettet som er benyttet. Prisforskjellen blir imidlertid mindre når det tas hensyn til at kraftstasjonen i bergrom krever mindre bygningsmessige arbeider og behovet for rassikring av selve stasjonsbygningen utgår, noe som vurderes påkrevd for en kraftstasjon i dagen. Videre undersøkelser er nødvendig i inntaksområdet ved Stegmoenbassenget for å kunne planlegge tunnelutslag og arbeider med midlertidig oppdemming i anleggsfasen. I første omgang kartlegging av dybdeforholdene og grunnforholdene på bassengbunnen Øyvind Riste Ove Færgestad Øyvind Riste REV. DATO BESKRIVELSE UTARBEIDET AV KONTROLLERT AV GODKJENT AV MULTICONSULT Stokkamyrveien 13, Inngang Vest 4313 Sandnes Tlf NO MVA

4 INNHOLDSFORTEGNELSE INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Innledning Topografi og løsmasser Berggrunn Bergart Oppsprekning og svakhetssoner Bergartens materialtekniske egenskaper Inntak Tunneltrasé Plassering av kraftstasjon Kraftstasjon i dagen. Utforming og plassering iht. konsesjon. AKTERNATIV I Kraftstasjon i dagen. Alternativ utforming og plassering. ALTERNATIV II Kraftstasjon i utsprengt bergrom. ALTERNATIV III Rasfarevurdering. Rassikring Kostnadskalkyler sprengnings- og sikringsarbeider Videre undersøkelser inntaksområde RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 4 av 16

5 1 Innledning 1 Innledning Sira-Kvina Kraftselskap AS har søkt om konsesjon på utbygging av Rafossen kraftverk i Kvinesdal kommune. Kraftverket vil utnytte fallet mellom eksisterende inntaksbasseng Stegmoen (vannstand ca. kote 125) og Rafossen bassenget (vannstand ca. kote 80). Det planlegges to tunneler - tilløpstunnel for kraftverket og tunnel for laksetrapp. Rapporten inneholder en ingeniørgeologisk beskrivelse av tunneltrasé og området for plassering av kraftstasjon. Kraftstasjonen vurderes plassert både i dagen og i utsprengt bergrom. I rapporten er de alternativene vurdert med hensyn til gjennomførbarhet og kostnader. Figur 1 viser inntaksområde, tunneltraseer og området for plassering av kraftstasjon. Figur 2 viser et lengdeprofil langs tilløpstunnelen. Figur 1 Inntaksområde, tunneltraseer og området for plassering av kraftstasjon 50 m 50 m Figur 2 Lengdeprofil langs tilløpstunnelen RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 5 av 16

6 2 Topografi og løsmasser 2 Topografi og løsmasser Stegmoenbassenget ligger på kote 125. Området øst og sørøst for inntaksbassenget, i bergmassivet der tunnelene er planlagt, stiger terrenget opp til kote nordøst for tunneltraseene. Rafossen bassenget, der kraftstasjonen er plassert, ligger på ca. kote 80. Det er lite løsmasser i området. Langs tunneltraseen er det blottlagt berg. Det er ikke utført undersøkelser av løsmassemektigheten i området. Løsmasser av større mektighet antas i området ved inntaksbassenget, der skråningen fra strandlinja i dagens inntaksbasseng og noen meter oppover i skråningen består av urblokker i terrengoverflaten. Blottlagt berg er registrert i strandkanten og like i overkant av kjerrevei som vist på foto 1. Foto 1 Inntaksområdet med urblokker i overflaten. Blottlagt berg er registrert i skråningen over kjerreveien I skråningen der kraftstasjon er planlagt, er det en blanding av oppstikkende berg og noen partier med løsmasser av antatt liten mektighet (antatt mindre enn 1-2 m). Tillegg er det spredte urblokker i skråningen (rasblokker fra overliggende fjellvegg). Området vises på foto 2. Foto 3 Skråningen ned mot Rafossenbassenget der kraftstasjonen er planlagt RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 6 av 16

7 3 Berggrunn 3 Berggrunn 3.1 Bergart Berggrunnen i området består av gneis som på berggrunnsgeologisk kart ( er angitt å ha granittisk sammensetning. 3.2 Oppsprekning og svakhetssoner Berggrunnen er lite oppsprukket med typiske sprekkeavstander på 1 m eller mer. Terrengforsenkningen fra Stegmoenbassenget og ned til Rafossenbassenget representerer utgående av en svakhetssone. Anlegget kommer ikke i berøring med denne sona. Forøvrig er det ingen indikasjoner på at berggrunnen gjennomsettes av større svakhetssoner langs tunneltraseene. Noen mindre sleppesoner som ikke er mektige nok til spores i terrengoverflaten, må påregnes. 3.3 Bergartens materialtekniske egenskaper Sprengsteinsmasser av gneis klassifiseres normalt som ikke telefarlige masser (T1 masser) og i bæreevnegruppe 1. De er normalt velegnede masser for bruk i anleggskjørbanen. For videre bruk i forsterkningslag og bærelag må det utføres laboratorietesting. Erfaringsmessig er det gode muligheter for at bergarten vil kunne oppfylle kravene til både forsterkningslag og bærelag RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 7 av 16

8 4 Inntak 4 Inntak Langs strandlinja i inntaksområdet er det noen blotninger av berg, kfr. foto 3. Det er også blottlagt berg ved og like sør for eksisterende dam, kfr. foto 4. Videre oppover skråningen mot øst er det urblokker i terrengoverflaten. Blottlagt berg er registrert i overkant av kjerreveien som vist på foto 5. Foto 3 Antatt blottlagt fast, berg i strandlinja Stegmoenbassenget (vist med blå pil) Foto 4 Blottlagt berg både i kanten av elva nedstrøms eksisterende dam og på innsiden av kjerrevei (vist med blå piler) RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 8 av 16

9 4 Inntak Foto 5 Urblokker i terrengoverflaten mellom Stegmoenbassenget og kjerrevei i området der inntaket er planlagt Løsmasser med urblokker i terrengoverflaten - fra strandlinja i bassenget og opp til i overkant av kjerrevei Stegmoenbassenget Kjerrevei Blottlagt berg Antatt fjelloverflate??? Figur 3 Tverrprofil som viser antatte forhold ved inntaksområdet (ikke målriktig prinsippskisse). Dersom det er 5 m løsmassemektighet i påhugget i inntaksområdet, vil bergoverdekningen i tunnelpåhugget/utslagsområdet bli ca. 5 m RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 9 av 16

10 5 Tunneltrasé 5 Tunneltrasé Tilløpstunnelen er i underkant av 300 m lang. Traseen for tunnel for laksetrapp er ca. 40 m lengre. Tilløpstunnelen er planlagt med helning ca. 1:7 som er bratt, men innenfor maksimal stigning med konvensjonelt laste- og transportutstyr. Tilløpstunnelen er på mottatte tegninger vist med et tverrsnitt på 20 m 2. Tunnel for laksetrapp er vist med et tverrsnitt på ca. 12 m 2. Et tunneltverrsnitt på 12 m 2 er for lite for konvensjonelt laste- og transportutstyr og det må tas høyde for at entreprenøren ønsker å sprenge en tunnel med tverrsnitt m 2. Traseene for tunnelene går gjennom et bergparti uten markerte svakhetssoner, i en bergmasse av god kvalitet. Bergoverdekningen langs tunneltraseene er i området m bortsett fra i området ved inntaket ved Stegmoen der overdekningen i selve inntaksområdet er 10 m eller mindre (avhengig av løsmassemektigheten - kfr. figur 3), raskt økende langs tunneltraseen. Innledende vurderinger av nødvendig bergoverdekning for å unngå hydraulisk jekking/utlekkasjer fra et trykksatt tunnelsystem kan utføres ved å benytte enkle likevektsbetraktninger: γf L cosβ > γw H hvor L > (γw H)/( γf cosβ) L = nødvendig bergoverdekning normalt på fjellsiden H = statisk vanntrykk i sjakt/tunnel der nødvendig bergoverdekning beregnes γ w = spesifikk tyngdetetthet vann; 10 kn/m 3 γ f = spesifikk tyngdetetthet berg; 27 kn/m 3 β = helning fjellside = 25 i et terrengprofil langs tunneltraseen Beregninger ved statisk vanntrykk 55 m (kote ) gir nødvendig minimum bergoverdekning på 23 m i nedre del av tunnelsystemet. Bergoverdekningen i dette området er ca. 35 m i henhold til mottatt lengdeprofil. Langs tunneltraseen ellers er, som nevnt over, bergoverdekningen m RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 10 av 16

11 6 Plassering av kraftstasjon 6 Plassering av kraftstasjon Figur 4 er hentet fra tegning utarbeidet av Sweco Norge AS. Figur 5 og figur 6 er basert på tegninger/skisser utarbeidet av Sira-Kvina Kraftselskap AS. 6.1 Kraftstasjon i dagen. Utforming og plassering iht. konsesjon. AKTERNATIV I Figur 4 viser utforming av kraftstasjon i henhold til konsesjon. Etablering av kraftstasjonen krever utsprengning av en byggegrop med en oppimot 30 m høy bergskjæring i bakkant Figur 4 Layout kraftstasjon vist i konsesjon 6.2 Kraftstasjon i dagen. Alternativ utforming og plassering. ALTERNATIV II Figur 5 viser alternativ utforming av kraftstasjon i dagen og er en omarbeidet utgave av konsesjonssøkt alternativ. Figur 5 Alternativ utforming av kraftstasjonsplassering i dagen Skjæringsveggen i byggegropa blir oppimot 35 m høy i henhold til mottatte tegninger/skisser. I alternativet inngår også en 35 m lang utløpstunnel og det er på de skisserte planene vist en m lang adkomstvei til kraftstasjonen. I anleggsfasen må det bygges rampe ned til bunn stasjon på ca. kote 75. Med helning 1:10 blir den 100 m lang og rampen må starte ca. midt på den skisserte parkeringsplassen. Ved å øke helningen til 1:6 vil lengden reduseres til 60 m RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 11 av 16

12 6 Plassering av kraftstasjon 6.3 Kraftstasjon i utsprengt bergrom. ALTERNATIV III Figur 6 viser alternativ kraftstasjon i bergrom. Alternativet inneholder i henhold til utarbeidete skisser et oppimot 25 m høyt, 12 m bredt og 30 m langt bergrom. I tillegg inngår en 35 m lang utløpstunnel og en 35 m lang adkomsttunnel. Tunnel for laksetrapp og tilløpstunnel er identisk med alternativet kraftstasjon i dagen. Figur 6 Kraftstasjon i bergrom I forhold til de grove skissene av utformingen av kraftstasjonen vist på figur 6, påpekes følgende: Minimum bergoverdekning (vertikalt/på skrått sideveis) må være 10 m Hengen må ha bue med pilhøyde ca % av bredden, dvs. ca m Dette medfører at bergrommet må forskyves m lengre inn i skråningen i forhold til de grove skissene. Dersom bredden på kraftstasjonen/bergrommet øker, må kravet til minimum bergoverdekning vurderes økt RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 12 av 16

13 7 Rasfarevurdering. Rassikring 7 Rasfarevurdering. Rassikring Omfanget av urmasser langs foten av fjellveggen er ikke stort, det vitner om noe rasaktivitet, men hyppigheten av ras/steinsprang har ikke vært veldig stor opp gjennom historisk tid. Foto 6 Fjellveggen i bakkant av kraftstasjonsområdet og området hvor parkeringsplass er planlagt Dersom bygging av en kraftstasjon i dagen og tilhørende uteareal skal legge til grunn de samme kravene til største, tillatte, årlige sannsynlighet for ras/steinsprang som i Plan- og bygningsloven, vil det være påkrevd med rassikring avhengig av hvilken sikkerhetsklasse bygningen plasseres i. Kravene til største, tillatte, årlige, sannsynlighet for ras/steinsprang er nedfelt i Forskrift om tekniske krav til byggverk (TEK10): Oppsummering av bestemmelsene i TEK10: I 7-3 Sikkerhet mot skred heter det under pkt. 2) at For byggverk i skredområde skal sikkerhetsklasse for skred fastsettes. Byggverk og tilhørende uteareal skal plasseres, dimensjoneres eller sikres mot skred, herunder sekundærvirkningen av skred, slik at største, tillatte, årlige sannsynlighet ikke overskrides. Tabell 1 (gjengitt fra 7-3 i Forskrift om tekniske krav til byggverk) Sikkerhetsklasse for skred Konsekvens Største, tillatte, årlige sannsynlighet S1 Liten 1/100 S2 Middels 1/1000 S3 Stor 1/5000 Når det gjelder sikkerhetsklasse, henvises til Temaveiledning Utbygging i fareområder fra Statens bygningstekniske etat (Melding H0-1/2008): Sikkerhetsklasse 1: Omfatter byggverk der et skred vil føre til liten konsekvens, dvs. byggverk med lite personopphold. Eksempler på bygninger er mindre garasjer, båtnaust og lagerskur med lite personopphold. Sikkerhetsklasse 2: Omfatter byggverk der et skred vil føre til middels konsekvenser, for eksempel små hus og tilhørende bygg for næringsdrift, hytter og driftsbygninger Sikkerhetsklasse 3: Omfatter byggverk der konsekvensene av skred er stor, for eksempel sykehus, sykehjem, boligblokker, skoler og barnehager. Kommentar: Bygninger kan plasseres i områder der sannsynligheten for skred er større enn minstekravene som gjengitt over i tabell 1. Forutsetningen er at det gjennomføres sikringstiltak RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 13 av 16

14 7 Rasfarevurdering. Rassikring Som vist over, der bestemmelsene i TEK10 er oppsummert, varierer største, tillatte årlige sannsynlighet for skred fra 1/100 for bygg i sikkerhetsklasse S1, 1/1000 i sikkerhetsklasse S2, til 1/5000 for bygg i sikkerhetsklasse S3. Sannsynlighet 1/100 betyr ett ras pr. 100 år, 1/1000 ett ras pr år og 1/5000 betyr ett ras pr år. Hvilken sikkerhetsklasse forskjellige type bygg skal plasseres i, fremgår av teksten over. I kraftstasjonen vil det kun være personell sporadisk slik at sikkerhetsklasse S1 kunne ha vært vurdert. De økonomiske konsekvensene ved skader på en kraftstasjon som følge av ras, er imidlertid så store at vi antar at en kraftstasjon ville ha blitt plassert i sikkerhetsklasse S2 eller S3. Sannsynligheten for ras fra fjellveggen er ikke overhengende, men etter vår vurdering større enn kravene til største tillatt sannsynlighet for skred for bygg i sikkerhetsklasse S2 og S3. Etter vår vurdering bør det derfor iverksettes tiltak i forhold til rassikring av kraftstasjonen dersom den plasseres i dagen. Vi vurderer imidlertid at risikoen i forhold til parkeringsplassen er mindre slik at rassikring kan vurderes sløyfet så fremt det ikke vil bli ført opp bygg i tilknytning til parkeringsplassen. Bakgrunnen for denne vurderingen er at parkeringsplassen ikke er noe permanent oppholdsplass for mennesker tilsvarende som for bolighus, sykehus, barnehager o.s.v.. Dersom det føres opp permanente bygg, endres forutsetningene. Det mest aktuelle rassikringstiltak i området er et rassikringsgjerde. Sikring mot ras kunne også vært ivaretatt ved fullstendig tilbakefylling rundt og over stasjonsbygningen, men dette antar vi er lite aktuelt på grunn av de store jordtrykket som stasjonsbygningen da må dimensjoneres for. Vi vurderer også at å få tilfredsstillende rassikring ved bygge et tak over stasjonsbygningen kan bli komplisert og sannsynligvis dyrere enn å etablere et rassikringsgjerde. Prisen for et 5 m høyt rassikringsgjerde dimensjonert for kn er ca kr/m eks. mva.. Det må installeres rassikringsgjerde over en lengde på ca. 50 m for å sikre kraftstasjonen slik at kostnadene blir ca. kr 1.5 millioner eks. mva.. Dersom det også skal foretas sikring i forhold til parkeringsplassen, vil kostnadene øker med minimum 2 millioner eks. mva.. En rassikringsvoll bygget opp av stedlige jord- og sprengsteinsmasser er i utgangspunktet det rimeligste alternativet, men på grunn av skrånende terreng (ca. 1:2) er en slik rasvoll vanskelig å etablere. Fyllingsskråningen på nedsiden av vollen vil bli uforholdsmessig lang i skrånende terreng. Skulle dette vært unngått måtte rasvollen ha vært etablert ved at det ble sprengt ut en hylle, men dette vil medføre enda et omfattende terrenginngrep og er lite aktuelt. Eventuell justering av plassering av kraftstasjonen vil ikke medføre endringer av de vurderingene som er foretatt med hensyn til rassikring. Aktuelle områder for plassering av kraftstasjonen vil uansett bli liggende langs foten av en bratt fjellside RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 14 av 16

15 8 Kostnadskalkyler sprengnings- og sikringsarbeider 8 Kostnadskalkyler sprengnings- og sikringsarbeider I det følgende er det foretatt en sammenligning mellom kostnader for sprengnings- og sikringsarbeider alternativ kraftstasjon i åpen byggegrop (ALTERNATIV II) og alternativ kraftstasjon i bergrom (ALTERNATIV III). Kostnadskalkylen er ikke komplett og må betraktes som en relativ kalkyle for å kunne sammenligne de to alternativene. Alternativ II. Kraftstasjon i åpen byggegrop Graving, vegetasjonsfjerning i stasjonsområde: kr ,- Sprengningsarbeider åpen byggegrop: m 3 á kr 100,- kr ,- Sikringsarbeider skjæringsvegger åpen byggegrop: m 2 á kr 700,- kr ,- Sprengnings/sikringsarbeider utløpstunnel: 25 m á kr ,- kr ,- Adkomstvei fra parkeringsplass til stasjon: 100 m (antatt m 3 ) á kr 4.000,- kr ,- Opplasting, transport sprengsteinsmasser : m 3 á kr 50,- kr ,- Sum eks. mva.: kr ,- Kommentar Antar at prosjektet har et betydelig masseoverskudd og at det må skaffes bruksområde/deponeringsplass for sprengsteinsmasser utenfor anleggsområdet, her antatt en pris på 50 kr/m 3. Alternativ III. Kraftstasjon i bergrom Sprengningsarbeider bergrom: m 3 a kr 300,- kr ,- Sikringsarbeider bergrom: m 3 a kr 150,- kr ,- Sprengnings- og sikringsarbeider utløpstunnel: 45 m á kr ,- kr ,- Sprengnings- og sikringsarbeider adkomsttunnel: 40 m á kr ,- kr ,- Adkomstvei fra parkeringsplass til påhugg adkomsttunnel: 15 m á kr 3.000,- kr ,- Opplasting og transport sprengsteinsmasser: m 3 á kr 50,- kr ,- Sum eks. mva.: kr ,- Kommentar Antar at prosjektet har et betydelig masseoverskudd og at det må skaffes bruksområde/deponeringsplass for sprengsteinsmasser utenfor anleggsområdet, her antatt en pris på 50 kr/m 3. Sammenligning og kommentarer Kostnadene for grunnarbeider ved etablering i kraftstasjon i bergrom er som forventet dyrere enn ved etablering i åpen byggegrop, i området kr millioner i henhold til kalkyleoppsettet. Lokalisering av en kraftstasjon i bergrom må forflyttes lengre inn i bergmassivet enn det de foreløpige skissene viser. Dette skyldes at bergoverdekningen over bergrommet må være minimum 10 m. I kalkylen er det lagt til grunn at kraftstasjonen flyttes ca. 10 m lengre inn i bergmassivet i forhold til det de grove skissene viser. Utløpstunnelen blir da 10 m lengre. Adkomsttunnelen blir kun noen få meter lengre med denne flyttingen. Etablering av kraftstasjon i åpen byggegrop forutsetter en kraftstasjon i et betongbygg i byggegropen. For kraftstasjon i bergrom vil omfanget av betongarbeider reduseres. Betong i deler av veggene og i taket utgår. I taket monteres en himling mot drypplekkasjer. Dette vil RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 15 av 16

16 9 Videre undersøkelser inntaksområde medføre at kostnadsforskjellen mellom alternativ kraftstasjon i byggegrop og alternativet kraftstasjon i bergrom vil minke. Ved kraftstasjon i bergrom utgår behovet for rassikring, mens ved kraftstasjon i dagen er rassikringskostnadene estimert til 1.5 millioner eks. mva.. Oppsummert vurderes derfor ikke prisforskjellen mellom kraftstasjon i dagen og kraftstasjon i bergrom å bli særlig stor. Normalt vil kraftstasjon i bergrom være betydelig dyrere enn en kraftstasjon i dagen ved små kraftstasjoner. Årsaken til at prisforskjellen i dette tilfellet vurderes å være relativt liten er de omfattende sprengnings- og sikringsarbeidene for en kraftstasjon i dagen som følge av at den sprenges inn i en skråning, samt kostbare rassikringstiltak. 9 Videre undersøkelser inntaksområde Videre undersøkelser er nødvendig ved inntaksområdet i Stegmoenbassenget. Både grunnforhold og utførelse av arbeidene i inntaksområdet er uavklart. Det må utføres detaljert opplodding av bassenget for å kunne planlegge arbeidene, både tunnelutslaget og arbeider med etablering av en midlertidig dam i anleggsfasen. Dykkere bør i første omgang kartlegge bunnen av bassenget med hensyn til om det er blottlagt berg på bassengbunnen eller ikke RIGberg-RAP001_rev desember 2014 / Revisjon 00 Side 16 av 16