Kystfarled Hvaler - Risikovurdering av sprengningsa rbeider over Hvalertunnelen

Transkript

1 Til: Kystverket v/kristine Pedersen-Rise Fra: Norconsult v/anders Kr. Vik Dato: Kystfarled Hvaler - Risikovurdering av sprengningsa rbeider over Hvalertunnelen BAKGRUNN/FORMÅL Norconsult er forespurt om å foreta en risikovurdering i forbindelse med prosjektering av sprengningsarbeider i sjøen over eksisterende vegtunnel (Hvalertunnelen) ved Hvaler i Østfold. Sprengningsarbeidene skal utføres i samband med utvidelse av kystfarled (utdypingsområder) mellom Hvalerøyene (se figur 1). Figur 1: Kart over planlagte kystfarleder ved Hvaler. n:\513\56\ \5 arbeidsdokumenter\52 ingeniørge ologi\notat kystfarled hvaler.docx Side 1 av 5

2 Følgende bakgrunnsmateriale er benyttet for vurderinger: Hvalertunnelen sluttrapport kap. 8 Geologi og sikring, Statens vegvesen Østfold, 1990 Tegning 12, oversiktstegning geologi/sikring, SVV, mai Asbuilt-tegning Hvalertunnelen, Tegning G1 Plan og profil, Statens vegvesen Østfold, Tegning TB002, Kystverket sørøst, Utdypingsområder, ytre Hvaler nasjonalpark, Hvaler kommune, Asplan Viak, Kystverkets nettsider, marint kart ( HVALERTUNNELEN Asmaløy Kirkeøy Hvalertunnelen er en undersjøisk veitunnel på fylkesvei 108 i Hvaler kommune i Østfold. Tunnelen går under sundet Løperen mellom Asmaløy og Kirkøy. Den 3751 meter lange tunnelen ble åpnet 2. oktober Hvalertunnelen når 120 meter under havet, og største stigning er 10 %. Tunnelen går under sjøen fra Vassgaren på Asmaløy og svinger sydover mot Kvernskjær før traseen svinger østover like nord for skjæret og inn mot land på Kirkeøya (se figur 2 og 3). Bergmassene i området består av øyegneis, annen gneis, pegmatitt og granitt, som opptrer i varierende mengder langs hele tunnelen. De dominerende sprekkesettene registrert i tunnelen nærmest Amaløy har retning NNV-SSØ (vertikale) og ØNØ-VSV (vertikale) samt horisontal benkning. Kvernskjær Tunnelen er drevet gjennom 5 større svakhetssoner, hvorav den ene ligger under sundet mellom Asmaløy og Kvernskjær. Ved tunnelens dypeste punkt (ca. profil 3300) ligger pumpesump med trafo/kontrollrom. Figur 2: Utsnitt av flyfoto som viser trasé for Hvalertunnelen. ARBEIDER OVER HVALERTUNNELEN I forbindelse med utvidelse av kystfarled skal det foretas sprengningsarbeider under vann. Ett av sprengningsområdene (Kværnskjærgrunnen) ligger rett over Hvalertunnelen, der tunnelen har sitt dypeste punkt (ca. profil 3300). Vertikal avstand fra sprengningssted ned til tunnelheng er ca. 100 m. Figur 3 og 4 illustrerer situasjonen. Dybde til grunn er på sjøkart angitt til 11,6 m. n:\513\56\ \5 arbeidsdokumenter\52 ingeniørge ologi\notat kystfarled hvaler.docx Side 2 av 5

3 Sprengningssted Hvalertunnelen Kystfarled Figur 3: Kartutsnitt som viser planlagt kystfarled med planlagt sprengningsområde ved kryssing over Hvalertunnelen. Sprengningsområdet er av Kystverket oppgitt til å være ca. 600 m 2. Beregnet volum for uttak er 382 m 3. Det er også oppgitt at det skal sprenges ned til kote Dette gir en maksimal sprengningsdybde på i underkant av 2 m. n:\513\56\ \5 arbeidsdokumenter\52 ingeniørge ologi\notat kystfarled hvaler.docx Side 3 av 5

4 Sprengningssted Figur 4: Snitt som viser avstand mellom Hvalertunnelen og planlagt sprengningssted ved kystfarled. VURDERINGER Seismiske bølger fra sprengning under vil forplante seg nedover i berggrunnen. Sammenhengen mellom ladningsmengde ved sprengning (Q) og svingehastigheten (v) målt i en avstand d fra sprengningsstedet kan utrykkes på flere ulike måter. Den mest vanlige og enkleste formelen for å anslå tillatt sprengstoffmengde pr intervall er: 2 ) Faktoren K er en variabel «fjellkonstant» som kan ha verdier i området på for avstander over 50 m. For avstander nærmere sprengningssted vil faktoren K øke. K er i tillegg avhengig av bergart og oppsprekking av bergmassen. Den vanligste måten å beregne fjellkonstanten på er derfor prøvesprengninger og deretter beregne tillatte ladninger som en funksjon av avstand og for den gitte grenseverdi av svingehastigheten v. I tillegg er det vanlig å introdusere dempningskoeffisient og faktor for sprengstoffutnyttelse i beregningene. Da må man kjenne detaljer om sprengstofftype og sprengningsopplegg. Avhengig av orienteringen av sprekker, svakhetssoner og andre geologiske strukturer vil de seismiske bølgene enten dempes eller forsterkes. Forsterkning av rystelsene kan man blant annet få dersom en steil vertikal sprekkesone går fra sprengningsområdet og ned til måleområdet i tunnelnivå. Dempning kan forårsakes av subhorisontale sprekker (benking), som er beskrevet i geologisk sluttrapport for tunnelen. Ved bølgeforplantning fra sprengingssted ned mot tunnelen vil frekvensene ligge et sted i området Hz, med dominerende frekvenser rundt Hz. Det mest følsomme elementet i tunnelen antas å være trafo og instrumenter i kontrollrom i tunnelen rett under sprengningssted. Frekvensveiet rystelsesmåling bør foregå både på vegger og gulv i kontrollrom/trafo og måle både vertikale og horisontale svingninger. På bakgrunn av tidligere erfaringer med rystelseskrav for slike installasjoner bør grenseverdi for n:\513\56\ \5 arbeidsdokumenter\52 ingeniørge ologi\notat kystfarled hvaler.docx Side 4 av 5

5 sprengningsinduserte rystelser settes til 10 mm/s for frekvens 80 Hz. Ved frekvensveiing gir dette grenseverdier på ned til 5 mm/s for de laveste frekvensene. Endelige grenseverdier for installasjoner samt for konstruksjoner i tunnelen fastsettes endelig på bakgrunn av inspeksjon i tunnelen. TILTAK/KONKLUSJON På bakgrunn av avstanden mellom sprengningssted og tunnelen, samt den relativt beskjedne planlagte pallhøyden for sprengningsarbeidet (anslått ca. 2 m), anses det som lite sannsynlig at rystelser nede ved tunnelen vil bli høyere enn det som kan aksepteres for både trafo, instrumenter i kontrollrom og konstruksjoner i tunnelen. For å ivareta sikkerheten i tunnelen anbefales likevel at følgende tiltak iverksettes: I forkant av arbeidene avholdes møte med Statens vegvesen for avklaringer mht rutiner for stengning av tunnel samt inspeksjon av tunnelen før sprengningsarbeidet starter Tilstandsvurdering av tunnel, profil , inkl. trafo/kontrollrom utføres i god tid før oppstart av sprengningsarbeidene Fastsettelse av endelige grenseverdier for konstruksjoner (sikringsstøp, tunnelelementer, bygninger etc.) og installasjoner (trafo/installasjoner i kontrollrom) utføres på bakgrunn av tilstandsvurdering Prøvesprengninger foretas ved oppstart av sprengningsarbeidene, og fastsettelse av maksimal ladningsmengde pr. intervall beregnes. Ved prøvesprengning stenges tunnelen fram til rystelse er registrert og befaring for kontroll av tunnelen er foretatt Ved ordinære sprengningsarbeider stenges tunnelen før salve og åpnes igjen når rystelser er registrert og tunnelen er inspisert og funnet i orden Resultater fra rystelsesmålingene benyttes kontinuerlig for å justere ladningsmengde og salvestørrelser for sprengningsarbeidet Sandvika, Norconsult v/anders Kr. Vik n:\513\56\ \5 arbeidsdokumenter\52 ingeniørge ologi\notat kystfarled hvaler.docx Side 5 av 5