Rapport. Statens vegvesen Region Sør. OPPDRAG Ingeniørgeologisk rapport. Fv. 42 rassikring Haughomfjellene. EMNE Vedlegg til reguleringsplan

Transkript

1 Rapport Statens vegvesen Region Sør OPPDRAG Ingeniørgeologisk rapport. Fv. 42 rassikring Haughomfjellene EMNE DOKUMENTKODE: RIGberg RAP 001

2 RAPPORT OPPDRAG Ingeniørgeologisk rapport. Fv. 42 rassikring Haughomfjellene DOKUMENTKODE: EMNE GRADERING: Åpen RIGberg RAP 001 OPPDRAGSGIVER Statens vegvesen Region Sør ANSVARLIG ENHET Multiconsult Region Sør KONTAKTPERSON Tormod Engedal SAMMENDRAG Rapporten sammenstiller tidligere ingeniørgeologiske observasjoner, undersøkelser og vurderinger av disse, samt kartlegging og undersøkelser som er utført sommeren 2013 for tunnelalternativ 1. Statens vegvesens Håndbok 021 danner grunnlaget for rapportens oppbygning, med en faktadel og en tolkningsdel. Tunnelen er ca. 1,3 km lang, med søndre påhugg ved pel 171, og nordre påhugg ved pel Tunnelen vil gå i lite til moderat oppsprukne gneiser, i det såkalte Agderkomplekset, med estimerte Q verdier i prosjektområdet på 8, Det presiseres at dette er estimater med den usikkerhet som vil være knyttet til dette. Det er observert 3 sprekkesett samt ulike villsprekker. Det forventes ru og noe bølgete sprekkeoverflater. Det er registrert en svakhetssone som karakteriseres som moderat til stor. Det er også tolket at enkelte andre strukturer langs tunneltraséen kan være mulige mindre sprekke /svakhetssoner. Overdekningen er god for hele tunnelen og det forventes ikke bergspenninger som vil skape større problemer for tunneldrivingen. Sprakefjell er derimot kjent fra regionen selv ved relativt moderat overdekning. Tunnelen er vurdert til å ligge i geoteknisk kategori Ingeniørgeologisk rapport. Fv. 42 rassikring Haughomfjellene ESR PHE/OAR JOU REV. DATO BESKRIVELSE UTARBEIDET AV KONTROLLERT AV GODKJENT AV MULTICONSULT Rigedalen KRISTIANSAND Tlf Org. Nr

3 INNHOLDSFORTEGNELSE INNHOLDSFORTEGNELSE DEL 1: FAKTADEL Innledning Grunnlag Regional geologi Berggrunn Løsmasser Detaljoppsprekking Overdekning, terrengprofil Feltobservasjoner Befaringer Søndre påhugg Hælsknuten Nordre påhugg Over og rundt tunneltraséen Observasjoner i Bjørkåstunnelen Observasjoner i fjellskrent langs nedlagt veg vest for Bjørkåstunnelen Bebyggelse DEL 2: TOLKNINGSDEL Påhuggsområdene Søndre påhugg Nordre påhugg Over og rundt tunneltraséen Fjellskrent langs nedlagt veg ved Bjørkåstunnelen Bergmasseklassifisering Q verdier, berg i dagen Vurdering av utregnede Q verdier Svakhetssoner Overdekning og bergspenninger Hydrogeologiske forhold Grunnvann Sensitive naturområder Innlekkasjer Grunnundersøkelser Bergkontrollboringer Geofysiske undersøkelser Kvalitet på sprengstein Måleusikkerhet, spesiell risiko Geoteknisk kategori og kontrollomfang Definisjoner og prinsipper Vurdering av GK for tunnelen Sikringsoverslag for tunnelen Anbefalinger for neste planfase REFERANSELISTE RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 3 av 30

4 INNHOLDSFORTEGNELSE TEGNINGER V101 Ingeniørgeologisk kart og profil Alternativ 1 (pel 0 725) V102 Ingeniørgeologisk kart og profil Alternativ 1 (pel ) V103 Ingeniørgeologisk kart og profil Alternativ 1 (pel ) RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 4 av 30

5 0 DEL 1: FAKTADEL DEL 1: FAKTADEL RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 5 av 30

6 1 Innledning 1 Innledning Multiconsult er engasjert av Statens vegvesen Region Sør for å utarbeide reguleringsplan for rassikring av fv. 42, Haughomfjellene. Området ligger geografisk like nord for bygda Haughom, langs Sirdalsvatnets østside. Bakgrunnen for tiltaket er at området er svært rasutsatt, og vegvesenet ønsker å sikre fv. 42 mot fremtidige ras. Det er tidligere utarbeidet forprosjekt der det har vært lagt frem tre alternativer. Alternativ 1: Tunnel med dagsone mellom ny Eikeli tunnel og eksisterende Bjørkås tunnel Alternativ 2: Sammenhengende tunnel av ny Eikeli tunnel og eksisterende Bjørkås tunnel Alternativ 3: Rassikring langs eksisterende veg Alternativ 1 og 3 er deretter blitt forkastet av vegvesenet, og det er nå to alternative tunneltraséer som vurderes for rassikringstiltak for området sør for eksisterende Bjørkåstunnelen. Alternativ 1 er helt nytt påhugg i nord og i sør. Alternativ 2 er bruk av eksisterende tunnelmunning i nord og nytt påhugg i sør. Begge alternativene impliserer tunnellengder på om lag 1,3 km (Figur 1). Foreliggende rapport omhandler Alternativ 1 og inneholder beskrivelser av de geologiske forholdene og de ingeniørgeologiske utfordringene i prosjektområdet. Rapporten er utarbeidet i forbindelse med reguleringsplanarbeidet. Statens vegvesens Håndbok 021 /13/danner grunnlaget for rapportens oppbygning, med en faktadel og en tolkningsdel. Figur 1. Alternativ 1 (øverst) og alternativ 2 (nederst) for rassikringstiltak. Utdrag fra tegninger B102 og B202, begge datert foreløpig RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 6 av 30

7 2 Grunnlag 2 Grunnlag Notater, rapporter og bøker Agder bergkonsulent as, mai Fv 42 Eikelitunnelen, Sirdal. Risikovurdering av alternative tunnelløsninger som rassikring. Statens vegvesen, 10. mai Forprosjekt. Fv 42 Eikeli tunnel. Statens vegvesen, Geologisk rapport nr. 2008/ Rv 42/Hp05/km Bjørkåstunnelen i Sirdal, Vest Agder. Tunnelinspeksjon Kartgrunnlag Digitalt kartgrunnlag i koordinatsystem UTM32V har blitt benyttet for kartlegging og opptegning. Fotokilder Ortofoto levert av oppdragsgiver Google Earth, earth.google.com Norge i bilder, Geologiske kart Som grunnlag for geologisk kartlegging og beskrivelse av regional geologi er følgende kart benyttet: MANDAL, 1: , berggrunnskart (NGU; Falkum T., 1982) Temakart Fra NGUs kartdatabaser er det lastet ned følgende temakart for området: Berggrunnskart, og data/berggrunn/ Løsmassekart, Grunnvann/brønner, Mht. ras/skred er NVE og NGU sin fellesdatabase konferert: Skrednett, 3 Regional geologi 3.1 Berggrunn Berggrunnen i prosjektområdet (Figur 2) består av øye, granittisk og båndgneis samt migmatittisk gneis tilhørende Agderkomplekset /5//8/. Disse er generelt lite til moderat oppsprukket og har et grovblokkig oppsprekkingsmønster. Berget er av et «benket» preg i glattskurte sva grunnet RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 7 av 30

8 3 Regional geologi overflateparallelle avlastningssprekker, kalt eksfoliasjonssprekker. Sprekkene er relativt ru og noe bølgete med lite eller ingen fylling. Figur 2. Geologien i prosjektområdet, fra ngu.no /5/. Traséens omtrentlige plassering er markert med blå stiplet linje. 3.2 Løsmasser Kart fra NGU viser at løsmassene i prosjektområdet for det meste består av et tynt morenedekke og blankskurt berg. I området ved Eikeli kan det imidlertid forventes morenedekke med noe større mektighet (Figur 3). Observasjoner gjort under befaringene støtter dette RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 8 av 30

9 4 Detaljoppsprekking Figur 3. Løsmassekart, fra NGU /6/. Traséens omtrentlige plassering er markert med blå stiplet linje. 4 Detaljoppsprekking Registreringer langs vegskjæringer ved søndre og nordre tunnelpåhugg viser at berggrunnen gjennomsettes av følgende tre hovedsprekkesett: 1. Sprekker med strøk N og fall V SV, sprekkeavstander typisk 0,5 4 m 2. Sprekker med strøk N og fall S Ø, sprekkeavstander typisk 0,5 2 m 3. Sprekker med strøk N og fall S SV SØ, sprekkeavstander typisk 2 10 m I tillegg ble det observert enkelte villsprekker som avviker fra de tre hovedsprekkesettene. Figur 4 viser de tre hovedsprekkesettene. Figur 5 viser en sprekkerose over de innmålte sprekkene. På grunn av begrenset tid på befaringsdagen ble det kun målt strøk og fall på tre sprekker i hvert sprekkesett. Vi ser imidlertid at trendene stemmer bra overens med det som er indikert i «Norsk Tunnelgeologi» /4/ som hovedretninger på svakhetssoner og sprekker i dette området RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 9 av 30

10 4 Detaljoppsprekking Villsprekk nær horisontal Sprekkesett 3 Sprekkesett 2 Sprekkesett 1 Figur 4. Bildet viser oppsprekkingsmønsteret med de tre hovedsprekkesettene. Nedfall av blokker fra skrenten nede til høyre i bildet. Figur 5. Sprekkerose RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 10 av 30

11 5 Overdekning, terrengprofil 5 Overdekning, terrengprofil Bergoverdekningen vil bli god i hele tunnelenes lengde (Figur 6). I begge påhuggsområdene øker overdekningen raskt, til maksoverdekning på ca. 196 m ved pel 795. Fra det sørlige påhugget ved Eikeli går tunnelen med en stigning på 0,5 1 % ca m innover til den når et høybrekk. Etter dette faller tunnelen med ca. 2 % fram mot det nordlige påhugget. Figur 6. Bergoverdekning tunnel Alternativ 1. 6 Feltobservasjoner 6.1 Befaringer Multiconsult har i løpet av sommeren 2013 gjennomført to befaringer til prosjektområdet. Første befaring var 13. juni. Dette var en fellesbefaring med alle fagområder involvert samt at prosjektleder for vegvesenet deltok. Fokus var å få en oversikt over prosjektområdet med aktuelle problemstillinger og for geologi var fokus særlig på påhuggsområdene med forskjæringer og tilgrensende terreng. Andre befaring ble foretatt 26. juni Fokusområder var igjen påhuggsområdene med forskjæringer. Også fjellskrenten langs den nedlagte vegen utenfor eksisterende Bjørkåstunnel ble befart med tanke på mulig rasfare ved eventuell benyttelse av denne i en anleggsfase. Det ble også gjort en visuell gjennomgang av berget i eksisterende Bjørkåstunnel. Observasjoner og data fra de to befaringene er tatt inn i foreliggende rapport. 6.2 Søndre påhugg Søndre påhugg er tenkt plassert ved pel 171. Vegen vil fra sør gå inn i fjellet ca. på kote 80. Forskjæringsområdet er vist på Figur 7. Tunnelpåhugget må etableres med en del sprengning. Forskjæringen vil bli ca. 20 m på det høyeste RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 11 av 30

12 6 Feltobservasjoner Figur 7. Planlagt forskjæringsområdet ved Eikeli i sør. Bergarten i området består av granittisk, bånd og øyegneis som generelt er moderat til lite oppsprukket. Bergkvaliteten i området er god med et grovblokkig og kompetent preg. Berget består for en stor del av glattskurte sva, noe som spesielt godt observeres i den bratte skrenten mellom fv. 42 og Sirdalsvatnet. I påhuggsområdet er sideterrenget og terrenget rett over påhugget relativt slakt og bakken er dekket med løsmasser og enkelte steinblokker. Området er bevokst med busker og trær av ulik størrelse. Løsmassekart indikerer at tykkelsen på løsmassene kan være mektigere her enn i tilgrensende områder. Videre nordover i planlagt tunnel stiger terrenget raskt på. I følge aktsomhetskart for skred er det risiko for snøskred i området (Figur 8). Det er imidlertid ikke angitt noen skredhendelser her. Det ble observert en liten en bekk som renner ned rett nord for det sørlige påhugget. Det ble også registrert en bekk som renner ned m sør for påhuggsområdet. Denne bekken vil renne ned og over forskjæringen til planlagt tunnel. I forbindelse med en tidligere utvidelse av fv. 42 ble fundamentet for vegen sikret med stag /2/. Dette ble gjort da man merket bevegelser i underlaget under sprengningsarbeider. Disse stagene kunne sees rett på utsiden av fv. 42 (Figur 9) og består av tre stk. Ø32 kamstålstag som var støpt inn i et grovt borhull. C/c avstand mellom stagene er på ca. 1,5 m over en strekning på m. Lengst mot sør er stagene støpt inn i en jernrørforing RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 12 av 30

13 6 Feltobservasjoner Figur 8. Aktsomhetskart for steinsprang og snøskred /10/ ved sørlig påhugg. Utløsnings og utløpsområder for potensielle steinsprang (svart) og snøskred (rødt). Påhuggsområdet (omtrentlig plassering) er markert med stiplet svart rektangel. Figur 9. Viser noen av stagene som er benyttet til sikring av vegfundamentet på fv. 42 ved Eikeli RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 13 av 30

14 6 Feltobservasjoner 6.3 Hælsknuten Rett sør for det søndre påhuggsområdet ved Eikeli ligger Hælsknuten. I følge rapporten «Forprosjekt. Fv 42 Eikeli tunnel» /2/ utført av Statens vegvesen, 10. mai 2011 er det registrert flere ras av steinblokker, is og snø fra dette skrentområdet de siste årene. Berget i skrenten er av en grovblokkig karakter og er preget av at det dominerende steile sprekkesettet (eksfoliasjonssprekker) har utgående i skrenten og mot vegen. Det er utført en del bergsikring i Hælsknuten i form av fjellbolter, isnett og enkle rasgjerder. I følge overnevnte rapport /2/ er det knyttet usikkerhet til kvaliteten på fjellboltene som er installert. Under befaringen ble det observert flere relativt store avløste steinblokker i Hælsknuten som ligger an mot sprekker som faller steilt ut av skrenten. 6.4 Nordre påhugg Nordre påhugg er tenkt plassert ved pel Vegen vil fra nord gå inn i fjellet ca. på kote 65. Påhuggsområdet er vist på Figur 10. Tunnelpåhugget må etableres med en del sprengning. Det vil etableres en forskjæring nord for påhugget. Forskjæringen vil bli opptil ca. 20 m høy. Figur 10. Planlagt påhuggsområde i nord. Bergarten i området består av granittisk, bånd og øyegneis som generelt er moderat til lite oppsprukket. Bergkvaliteten i området er god med et grovblokkig og kompetent preg. Berget består for en stor del av glattskurte sva, som bl.a. kan observeres rett på oversiden av eksisterende vegskjæring. I påhuggsområdet stiger sideterrenget og terrenget rett over påhugget relativt steilt mot øst. Ca m ovenfor planlagt ny forskjæring ligger det en gjengrodd traktorveg. Denne vegen er bygd opp RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 14 av 30

15 6 Feltobservasjoner på relativt grovblokkig sprengstein som ligger på hellende underlag (Figur 11). På oversiden av vegen blir terrenget brattere og stiger svært steilt på mot et relativt høyt fjellskrentparti. Løsmassekart indikerer en kombinasjon av bart fjell og stedvis tynt løsmassedekke. Dette stemmer bra med våre observasjoner. Området er bevokst med busker og trær av ulik størrelse. Figur 11. Traktorveien som er bygd opp på grovblokkig sprengstein. Fv. 42 ligger nedenfor høyre billedkant. Det renner en bekk rett ned ved det nordlige påhugget for eksisterende Bjørkåstunnel. De siste meterne ovenfor det eksisterende tunnelpåhugget renner bekken gjennom urmasser bestående av store steinblokker. Disse urmassene ser ut til å ligge nede i en terrengforsenkning (Figur 12) RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 15 av 30

16 6 Feltobservasjoner Figur 12. Forsenkning med urmasser indikert med rød sirkel. I følge aktsomhetskart for skred er det risiko for både steinsprang og snøskred i området (Figur 13). Det er imidlertid ikke angitt noen skredhendelser her RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 16 av 30

17 6 Feltobservasjoner Figur 13. Aktsomhetskart for steinsprang og snøskred /10/ ved nordlig påhugg. Utløsnings og utløpsområder for potensielle steinsprang (svart) og snøskred (rødt). Påhuggsområdet (omtrentlig plassering) er markert med stiplet svart rektangel. 6.5 Over og rundt tunneltraséen Området over tunneltraséen er ikke befart på grunn av for knapp tid på befaringen 26. juni. For å vurdere dette området er det benyttet ortofoto, geologiske kart og løsmassekart. Alle blotninger og skjæringer som er observert på de to utførte befaringene består av granittisk gneis og båndgneis. Langs tunneltraséen er det registrert én svakhetssone som kan karakteriseres som relativt stor. Denne svakhetssonen kan sees som et markert søkk som er orientert NØ SV rett sør for den sørlige inngangen til Bjørkåstunnelen. Denne svakhetssonen kan observeres nede fra fv. 42. Kart og ortofotostudier viser at det også går enkelte mindre forsenkninger som krysser tunneltraséen med noe varierende vinkel (tegning V ). Det kvartærgeologiske kartet indikerer at området over og rundt tunneltraséen er dekket av et tynt morenedekke eller består av bart berg. I området ved Eikeli indikerer kartet imidlertid at det kan forventes morenedekke med noe større mektighet. 6.6 Observasjoner i Bjørkåstunnelen Berget i eksisterende Bjørkåstunnel ble inspisert ved befaringen 26. juni Tunnelen er 554 m lang og har for en stor del bart berg. Tunnelen går gjennom granittisk, bånd og øyegneis tilhørende Agderkomplekset. Ca. 85 m er helt eller delvis dekket med PE skum, som ikke er dekket av sprøytebetong. 14 m av tunnelen er dekket av fiberarmert sprøytebetong. Det ble observert samme oppsprekkingsmønster inne i tunnelen som i berget i dagen i prosjektområdet. Det ble også observert enkelte tilnærmet horisontale villsprekker som er orientert ca. N S og som har et svakt fall mot øst. Berget så kompetent ut og det ble ikke observert nedfall av steinblokker inne i tunnelen. Der det var bart berg ble det kun observert små mengder med vann med noe fukt og drypp lokalt. Ellers RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 17 av 30

18 6 Feltobservasjoner ble det observert spredt bolting, enkelte fjellbånd og sprøytebetongbuer i ett område. Observert boltetetthet i hengen var på 0,3 0,6 bolter per meter. 6.7 Observasjoner i fjellskrent langs nedlagt veg vest for Bjørkåstunnelen Den nedlagte vegen utenfor Bjørkåstunnelen er ca. 700 m lang. Fjellskrenten, som ligger helt inntil vegen mot øst, varierer en god del i høyde og er på det høyeste opp mot 150 m. Berget har samme karakter som ellers i prosjektområdet, med grovblokkig, kompetent opptreden. Det ble observert mange avløste steinblokker og partier med steinblokker langs hele fjellskrenten. Mange av disse mangler fot (Figur 14) og ligger an mot sprekker (sprekkesett I) som faller steilt ut av skrenten. Det ble også her observert enkelte tilnærmet horisontale villsprekker som er orientert ca. N S og som er har et svakt fall mot øst, se Figur 4. Størrelsen på blokkene varierer en god del, men mange av blokkene som også mangler fot er på flere m 3. Langs store deler av den gamle vegtraséen lå det steinblokker som har rast ut fra fjellskrenten. Flere av disse var ferske nedfall. Det ble ikke observert noe særlig med vann i berget, men enkelte steder var det vannsig i form av overflatevann. Det var noe mer vannsig i den nordlige delen enn ellers i skrenten. Det ble observert en del fjellbolter i enkelte partier av den undersøkte skrenten. Figur 14. Bergparti med flere avløste blokker som mangler fot. 6.8 Bebyggelse Det er ikke bebyggelse i nærheten av tunnelpåhuggene eller langs tunneltraséen RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 18 av 30

19 0 DEL 2: TOLKNINGSDEL DEL 2: TOLKNINGSDEL RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 19 av 30

20 7 Påhuggsområdene 7 Påhuggsområdene 7.1 Søndre påhugg Rasfaren i terrenget rett over påhugget og over forskjæringen blir vurdert å være svært liten eller fraværende. Det forventes derfor ikke å måtte utføres særlige bergsikringstiltak i disse områdene. Terrenget sørover i tunneltraséen stiger imidlertid raskt på opp i et relativt høyt kolleområde. Det ble ikke registrert rasfarlige områder under befaringen, men det anbefales at det foretas en detaljkartlegging av rasfaren i dette skrentområdet i neste planfase. Da forskjæringen blir opptil 20 m høy, anbefales det at man utformer skjæringene med helning 10:1, fanggrøft etter Handbok 018 /14/ og at det benyttes kontur /slettsprengning for å redusere behovet for bergsikring. For skjæringer med h > 10 m skal /14/ det utarbeides egen rapport etter en detaljkartlegging av forskjæringen med hensyn på rasfare og sikringsopplegg. I forskjæringen for det søndre tunnelpåhugget må det forventes bergsikring i form av rensk, fjellbolter, fjellbånd, sprøytebetong og evt. steinsprangnett. Det må også forventes at issikring må utføres i forskjæringen. Løsmassemektigheten forventes å være relativt liten, men NGU sitt kvartærgeologiske kart /6/ indikerer at mektigheten på løsmassene i området ved Eikeli kan være noe større enn området mot nord. Det blir viktig at løsmassene fjernes og stabiliseres i en avstand på flere meter bakenfor forskjæringstoppen. I forbindelse med en tidligere utvidelse av fv. 42 ble fundamentet for vegen sikret med stag ved Eikeli. Dette ble gjort da man merket bevegelser i underlaget under sprengningsarbeider. Før anleggs og sprengningsarbeider med ny tunnel på stedet kan settes i gang, må det tas hensyn til dette. Det må derfor utføres en detaljkartlegging av sprekkesystemene i området for eventuelt å supplere denne stagsikringen. I følge aktsomhetskart for skred er det risiko for snøskred i området (Figur 8). Det er imidlertid ikke angitt noen skredhendelser her. 7.2 Nordre påhugg I følge aktsomhetskart for skred er det risiko for steinsprang og snøskred i området (Figur 13). Det er imidlertid ikke angitt noen skredhendelser her. Øst for traktorvegen blir terrenget brattere og stiger steilt opp i et relativt høyt skrentområde. Det anbefales at det utføres en detaljkartlegging av rasfaren i dette området i neste planfase. Det må påregnes bruk av klatreutstyr under denne kartleggingen. På grunn av kort avstand mellom sprengsteinsfylling for traktorveg, som ligger på skrått underlag, og forskjæring for ny vegtrasé, så kan det ikke utelukkes at sprengsteinsfyllingen vil kunne bli ustabil under sprengningsarbeider. Vi anbefaler derfor at sprengsteinsfyllingen sikres med en dimensjonert forankret betongmur i forkant. Dersom traktorvegen ikke har noen funksjon kan man eventuelt vurdere å renske ned hele traktorvegen med sprengsteinsfyllingen. Da forskjæringen blir opptil 20 m høy, anbefales det at man utformer skjæringene med helning 10:1, fanggrøft etter Handbok 018 og at det benyttes kontur /slettsprengning for å redusere behovet for bergsikring. For skjæringer med h > 10 m skal /14/ det utarbeides egen rapport etter en detaljkartlegging av forskjæringen med hensyn på rasfare og sikringsopplegg. I forskjæringen for det søndre tunnelpåhugget må det forventes bergsikring i form av rensk, fjellbolter, fjellbånd, sprøytebetong og evt. steinsprangnett. Det må også forventes at issikring må utføres i forskjæringen RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 20 av 30

21 7 Påhuggsområdene Det renner en bekk rett ned ved det nordlige påhugget for eksisterende Bjørkåstunnel. De siste meterne ovenfor det eksisterende tunnelpåhugget renner bekken gjennom urmasser bestående av store steinblokker. Disse urmassene ser ut til å ligge nede i en terrengforsenkning (Figur 12). Ny tunneltrasé vil grense helt inn mot denne forsenkningen. Tverrprofiler fra området indikerer imidlertid ingen forsenkning (Figur 15), men for å få kontroll på terrenggeometrien i området, så anbefaler vi at det utføres enten bergkontrollboringer eller at det skytes refraksjonsseimikk (se kap og 10.2). Løsmassemektigheten forventes å være relativt liten i området. Det blir viktig at eventuelle løsmasser fjernes og stabiliseres i en avstand på flere meter bakenfor forskjæringstoppen. Figur 15. Tverrprofil ved pel Over og rundt tunneltraséen Området over tunneltraseén er ikke befart. Ut i fra geologiske kart og observasjoner gjort under de to utførte befaringene, kan det forventes de samme bergartene som ellers i prosjektområdet. Også oppsprekkingsgrad og andre bergmekaniske egenskaper forventes å være relativt like som ellers i prosjektområdet. Ett unntak her kan være den markerte forsenkningen i terrenget som stryker NØ SV opp fra den sørlige inngangen til eksisterende Bjørkåstunnel. Det må forventes at denne forsenkningen representerer en noe mer oppsprukket sone som vil påtreffes inne i tunnelen. De kvartærgeologiske kartene indikerer at området over og rundt tunneltraséen er dekket av et tynt morenedekke eller består av bart berg RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 21 av 30

22 7 Påhuggsområdene 7.4 Fjellskrent langs nedlagt veg ved Bjørkåstunnelen Under befaringene ble det observert en god del ustabile steinblokker og partier med steinblokker i den undersøkte fjellskrenten langs den nedlagte vegen. Dersom man velger å benytte vegen i anleggsperioden, må man påregne omfattende sikringstiltak i skrenten. Av den ca. 700 m lange strekningen er det anslagsvis 500 m der fjellsiden må kontrolleres/renskes og evt. sikres. Gamlevegen ligger ca. på kote 70 (Sirdalsvatnet på kote 52), og terrenget ovenfor går opp til drøyt 200 m. Ut fra befaringene og som Figur 16 illustrerer ser det ut til at de 500 m som trenger kontroll kan deles opp i delstrekninger fra nord mot sør på hhv m, der terrenget ovenfor som må gås over er hhv. 30, 80 og 150 m høyt. Det gir et totalareal på m 2. Gitt at vegen er bred nok og i god nok forfatning til at mobilkran med støttelabber kan stå der, antas at de nederste ca. 40 høydemeterne kan nås fra korg. Da vil m 2 kunne renskes og sikres fra korg, mens resterende m 2 må tas med taulag. Bergmassen i fjellsiden består av en blanding av store og små blokker og homogen, hel bergmasse. Hvis vi antar at et renskelag kan rekke så mye som 750 m 2 pr dag, dvs. halvannen 100 metersrapell med 5 m rekkevidde i bredden pr rapell, vil det med arbeidsdager á 10 timer gå ca. 50 arbeidsdager (10 uker) med til dette. Med en timepris på 3000 kr blir det totalt 1,5 mill kr. Antar at rensk fra korg går omtrent dobbelt så fort som i tau, dvs m 2 pr dag. Med m 2 å gå over trengs omtrent 13 arbeidsdager. Med 10 timers arbeidsdag og pris 2000 kr/time blir det kr. Totalt gir det en kostnad på 1,76 mill. Med et tillegg på 20% for rigg og drift blir det 2,11 mill. Totalt med moms får vi 2,64 mill kr og 63 arbeidsdager, eller omtrent 13 uker. Det kan meget godt hende at forholdene på gamlevegen ikke tillater bruk av mobilkran, særlig pga. den begrensede bredden. Gitt at all rensk må gjøres av taulag vil det ta omtrent 75 arbeidsdager (15 uker), og inkludert rigg og drift og moms koste kr 3,4 mill kr. Vi anslår meget grovt et behov for inntil 150 bolter i skrenten. Regner stykkpris for ferdig montert Ø20 mm bolt (l = 2 4 m) montert fra tau på kr Det gir totalkostnad inkl. rigg og drift og moms på kr Antar varighet 10 arbeidsdager, eller to uker. For rensk og sikring blir det alt i alt 17 uker og 4,1 mill. Når det gjelder tidsbruken må det påregnes opphold i arbeidet underveis pga. regn /dårlig vær RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 22 av 30

23 8 Bergmasseklassifisering Figur 16. Kartet viser skrentområdet som må sikres langs den nedlagte vegen ved Bjørkåstunnelen. 8 Bergmasseklassifisering Alle observasjoner fra prosjektområdet, også de som er utført for tidligere tunnelalternativer, anses som relevante, da bergarten er den samme og tilhører samme formasjoner/komplekser i hele området. I det følgende gjengis estimater av bergmasseklassifisering i henhold til Q systemet /16/. 8.1 Q verdier, berg i dagen Q verdier (estimerte verdier basert på feltkartlegging): RQD: Jn: Jr: Ja: Jw: 12 (tre sprekkesett + villsprekker) 3 (ru, noe bølgete) 1 2 (uomvandlede sprekker / svakt omvandlede sprekkeflater) 1,0 (det forventes generelt sett ikke stabilitetsproblemer som følge av innlekkasje) SRF: 1,0 (spenningsfaktor ikke benyttet i vurderingen, satt til verdien 1) RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 23 av 30

24 8 Bergmasseklassifisering RQD Q Jn Q min Jr Ja Jw SRF ,0 8, ,0 Q maks ,0 1, Vurdering av utregnede Q verdier Q verdiene som er regnet ut (8,75 25) reflekterer bergmasseklassene A/B og C som er lite til moderat oppsprukket bergmasse. Dette bekreftes også av observasjoner under befaringene. Det er derfor ventet gode tunnelforhold med hensyn på driving og sikring. Q verdiene gir sikringsklasse I og II, ref. tabell 7.1 i HB021. I henhold til denne tabellen tilsvarer dette at stabilitetssikringen består av spredt til systematisk bolting (c/c 2.0 m) og 80 mm sprøytebetong (B35 E700) ned til 2 m over sålen. Det må imidlertid bemerkes at de nær horisontale villsprekkene som ble observert i Bjørkåstunnelen og i fjellskrenten langs den gamle vegen på utsiden av Bjørkåstunnelen, vil kunne skape ekstra fare for utfall av steinblokker fra hengen i en ny tunnel. Siden Q metoden ikke tar høyde for retninger på sprekker, så må det i områder der disse horisontale sprekkene hyppig opptrer, måtte påregnes noe tyngre sikring i hengen enn tabell 7.1 i HB021 angir. 8.3 Svakhetssoner Langs tunneltraseén for Alternativ 1 er det registrert én svakhetssone som kan karakteriseres som moderat til stor (tegning V102). Denne svakhetssonen kan sees som et markert søkk som er orientert NØ SV rett sør for den sørlige inngangen til Bjørkåstunnelen. Det renner en bekk i bunnen av søkket. Bekken renner på fast fjell som er lite oppsprukket /1/. Dette kan tyde på at det i det ikke er særlige mektigheter med løsmasser eller store knusningssoner i dette i søkket. Under driving av tunnelen må det imidlertid tas høyde for at man møter på noe dårligere berg ved kryssing under dette søkket. Figur 17 viser kløften i terrenget rett sør for Bjørkåstunnelen. Tegning V101 og V103 viser også enkelte andre strukturer vi har tolket som mulige sprekke /svakhetssoner langs tunneltraséen RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 24 av 30

25 9 Hydrogeologiske forhold Figur 17. Kløft som stryker NØ SV i terrenget rett sør for Bjørkåstunnelen. 8.4 Overdekning og bergspenninger Det er ikke utført spenningsmålinger. Det kan ikke utelukkes at tektoniske spenninger vil kunne være høyere enn de gravitative. I følge «Norges tunnelgeologi» /4/ kan det stedvis i denne regionen av Norge være betydelige tektoniske spenninger til stede, og sprak kan forekomme selv ved relativt liten overdekning. Vi forventer derimot ikke bergspenninger som vil skape større problemer for tunneldrivingen. 9 Hydrogeologiske forhold 9.1 Grunnvann Det foreligger ikke data på dybden til grunnvannstanden i prosjektområdet, men langs tunneltraséen vil denne styres av topografien. Terrenget langs tunnelen består for det meste av blottlagt berg og berg dekket av relativt tynne moreneavsetninger. Berggrunnen over tunnelen består av gneiser. Norske bergarter har neglisjerbar primær porøsitet, og grunnvann finnes derfor kun i sprekkesystemene. Mulighetene for å finne vann (og evt. drenere områder over tunnelen) er derfor sammenfallende med oppsprekkingen og oppsprekkingsgraden. Den hydrauliske ledningsevnen (permeabiliteten) til fjellet er lav og magasinkapasiteten liten. Tettheten (og magasinkapasiteten i fjell) vil avhenge av oppsprekkingsgraden og karakteristikken til sprekkene, samt sprekkenes orientering i forhold til tunnelen. Ser en bort fra karstfenomen, hvor strømning ofte forekommer som kanalstrømning, ligger den hydrauliske ledningsevnen i oppsprukne norske krystallinske bergarter vanligvis mellom 10 8 og 10 4 m/s, og porøsiteten ligger i området fra under 1 % til 5 %. Tunnelen går i et område hvor det i følge NGU sine geologiske og løsmassekart er et tynt morenedekke stedvis liggende oppå berget. I området ved Eikeli kan det imidlertid forventes RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 25 av 30

26 9 Hydrogeologiske forhold morenedekke med noe større mektighet (Figur 3). Området over tunnelen er vurdert til å være uten grunnvannspotensial i løsmasser. Unntatt fra dette er området ved Eikeli med størst mektighet på moredekket (Figur 18). Det er ingen kjente grunnvannsbrønner i området. Figur 18. Grunnvannspotensial /7/ i prosjektområdet. 9.2 Sensitive naturområder Innerst i Einardal ligger det et myrområde som er 200 m langt og m bredt (tegning V102). Myrområdet ligger ca. på kote 205 og ca. 100 m øst for tunneltraséen. Det bør utredes i neste planfase hvorvidt dette myrområdet vil kunne påvirkes av tunneldriften. Bergets karakter med lite til moderat oppsprekning og et tett preg, tyder imidlertid ikke på at myrområdet vil påvirkes. Ut over dette er det ikke registrert naturområder langs traséen som er spesielt sensitive for grunnvannspåvirkning. 9.3 Innlekkasjer Basert på det vi vet nå, er berget relativt tett, men det må påregnes en del fukt og drypplekkasjer i tunnelen. Dette støttes også av observasjoner gjort under tunnelinspeksjonen gjort i Bjørkåstunnelen i 2008 /3/. Det vurderes som lite sannsynlig at det under driving av tunnelen påtreffes lekkasjesoner som vil kreve injeksjon. Det anbefales likevel at det utføres systematisk sonderboring under driving for å lokalisere eventuelle lekkasjesoner RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 26 av 30

27 10 Grunnundersøkelser 10 Grunnundersøkelser 10.1 Bergkontrollboringer Det er ikke utført bergkontrollboringer til nå. Det kan imidlertid bli aktuelt med noen få boringer langs terrengforsenkning med urmasser rett over nordlig påhugg for Alternativ 1. Dette er kun aktuelt dersom det lar seg gjøre å komme til med en rigg i området Geofysiske undersøkelser Det er ikke utført geofysiske undersøkelser til nå. Det kan imidlertid bli aktuelt å skyte refraksjonsseismikk langs terrengforsenkning med urmasser rett over nordlig påhugg dersom det ikke lar seg gjøre å komme til med en rigg for å utføre bergkontrollboringer. 11 Kvalitet på sprengstein Sprengsteinsmasser er tenkt benyttet som underbygningsmasser i forbindelse med oppgradering av en vegstrekning (pel ) rett sør for Haughom. Sprengsteinsmasser av granittisk gneis og øye /båndgneis må også forventes å kunne benyttes i forsterkningslag og bærelag til vegformål. Sprengsteinsmasser av kvarts og feltspatrike gneiser klassifiseres normalt mht. telefarlighet som T1 (ikke telefarlige), og en sprengsteinsfylling av disse bergartene klassifiseres normalt i bæreevnegruppe 1. Det må imidlertid presiseres at dersom det blir sprengt «tøft» kan innholdet av finstoff bli så høyt at massene kan havne i en annen klasse for telefarlighet. For å få en sikker påvisning av disse forholdene anbefales det at bergmassene testes for motstand mot knusing (Los Angeles metoden). 12 Måleusikkerhet, spesiell risiko Usikkerhet ved feltkartlegging kan knyttes til måleusikkerhet ved strøk og fallmålinger (+/ 5 o ) samt vurdering av oppsprekkingsgrad, sprekkefylling, sprekkeoverflate og andre parametere som inngår i Q systemet. På tross av den usikkerheten som alltid vil finnes ved feltkartlegging og undersøkelser, så vurderes forholdene for tunnelen som rimelig oversiktlige og greie og det forventes at bergarten slik den fremstår i terrenget antas å gi et representativt bilde av de forhold man får i tunnelen. 13 Geoteknisk kategori og kontrollomfang 13.1 Definisjoner og prinsipper Tunnelprosjekter deles inn i geoteknisk kategori (GK) 1, 2 eller 3. GK fremkommer på bakgrunn av pålitelighetsklassen CC/RC (forholdet konsekvensklasse og ønsket sikkerhet) og vanskelighetsgrad, /9/ s. 11. Krav til omfang og nivå av prosjekteringskontroll er definert iht. pålitelighetsklasse, /9/ s. 23. For utførelses /byggeplasskontroll legger Eurokode 7 opp til kontrollplan definert ut fra GK, /12/ s Eurokode 7 omhandler altså ikke krav til kontroll av prosjekteringen i de ulike geotekniske kategoriene (/9/ s. 23), men GK gjenspeiler risikoen ved prosjektet og en foreløpig fastsettelse av GK RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 27 av 30

28 13 Geoteknisk kategori og kontrollomfang bør gjøres tidlig. GK bør kontrolleres og om nødvendig endres etter hvert trinn i prosjekterings og byggefasen, /9/ s. C2. I tillegg sier Håndbok 021 at geologisk rapport for reguleringsplanfasen skal inneholde forslag om bemanning og nødvendig kompetanse til de som skal følge opp i byggefasen, /13/ s. 8. Dette vil være avhengig av nødvendig nivå på kontrollplanen, som altså foreslås definert ut fra GK Vurdering av GK for tunnelen CC/RC finnes fra tabell NA.A1 i NS EN 1990 (/11/). Vegtunneler sorterer under Grunn og fundamenteringsarbeider og undergrunnsanlegg.. De er delt i to for hhv...kompliserte tilfeller og..enkle og oversiktlige grunnforhold. Med dagens oversikt over forholdene langs tunneltraséen legges..enkle og oversiktlige grunnforhold til grunn, dette til tross for at det ikke er utført noen grunnundersøkelser ennå. Det gir pålitelighetsklasse 1 eller 2. Ved vurdering av pålitelighetsklasse skal det også tas hensyn til omkringliggende områder og byggverk (/11/). Det er ikke registrert noen bygg i nærheten av traséen, og det antas pr i dag at ingen sensitive naturområder vil påvirkes (kap 9.2). Dette kan helle i retning av pålitelighetsklasse 1, men pga. den lille usikkerheten rundt grunnforhold som alltid vil ligge der når det ikke er gjort grunnundersøkelser, velges pålitelighetsklasse 2. Nivået for prosjekteringskontrollen blir dermed Normal kontroll, som innebærer egenkontroll og sidemannskontroll/kollegakontroll (/9/ s. 23). Vanskelighetsgraden vurderes til Middels, hvilket innebærer Noe uoversiktlig eller vanskelige grunnforhold (/9/ s. 11). Fra Tabell 1 får vi dermed at tunnelen havner i GK 2. Vanskelighetsgrad Pålitelighetsklasse Lav Middels Høy CC/RC CC/RC /3 CC/RC 3 2 2/3 3 Tabell 1. Definisjon av geoteknisk kategori (fra Eurokode7 veileder) I følge Eurokode 7 skal kontroll i byggefasen innenfor geoteknisk kategori 2 omfatte registrering ved inspeksjon/befaring, samt måling av geotekniske parametere/egenskaper (/9/ s. 25). For dette prosjektet vil det for eksempel omfatte ingeniørgeologisk kartlegging av salvene og punktvis testing av for eksempel leire, og regelmessig rapportering. Det skal allerede på reguleringsplannivå gjøres vurderinger omkring bemanning og nødvendig kompetanse i byggefasen, basert på de forventede geologiske utfordringer (/13/). For dette prosjektet anbefales kontinuerlig kartlegging av salvene, ofte kalt Byggherrens halvtime, der en representant for byggherren får den nødvendige tid til registreringer og sikringsdesign etter hvert som tunnelen sprenges ut. Se /15/ s. 6 for beskrivelse av innholdet i Byggherrens halvtime. Det bør være minst én erfaren ingeniørgeolog i teamet som følger opp drivingen, som skal ha et overordnet ansvar for kartlegging og sikring RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 28 av 30

29 14 Sikringsoverslag for tunnelen 14 Sikringsoverslag for tunnelen Med utgangspunkt i tabell 7.1 i HB021, estimerte Q verdier for tunnelen, tidligere observasjoner og informasjon fra andre tunnelprosjekter i samme bergartskomplekser, antas følgende fordeling: Bergmasse klasse Tunnel lengde Bolter pr. lm. A/B 60% 2 C 40% 4 Tabell 2. Sikringsoverslag for tunnelen. Dette gir totalt ca bolter for hele tunnelen. Med 8 cm (fiberarmert) sprøytebetong i hele tunnelens lengde blir det totalt ca m 3 sprøytebetong. Det antas behov for forbolting i begge påhuggsområdene samt gjennom mulig svakhetssone omkring pel Anslagsvis 110 m tunnellengde. Med forbolting fra vederlag til vederlag med c/c 0,3 m gir dett totalt ca. 660 forbolter. Dersom svakhetssonen omkring pel 1000 går ned til tunnelnivå, så kan det bli behov for armerte sprøytebetongbuer; anslagsvis stk. Med hensyn til omgivelsene forventes ikke behov for injeksjon. 15 Anbefalinger for neste planfase Grunnundersøkelser / ingeniørgeologisk kartlegging Detaljkartlegging (ras) av områder med bergskjæringer h > 10m (begge forskjæringene) Detaljkartlegging (ras) av skrentområdet i tunneltraséen rett sør for sørlig tunnelpåhugg Detaljkartlegging (ras) av skrentområdet rett øst for nordlig tunnelpåhugg Detaljkartlegging av sprekkesystemene ved fv. 42 ved Eikeli for eventuelt å supplere stagsikring av vegen Detaljkartlegging (ras) av fjellskrent langs nedlagt veg ved Bjørkåstunnelen Hydrogeologi Undersøke om myrområde innerst i Einardal vil påvirkes/dreneres av tunneldriften RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 29 av 30

30 0 REFERANSELISTE REFERANSELISTE /1/ Agder bergkonsulent as, mai Fv 42 Eikelitunnelen, Sirdal. Risikovurdering av alternative tunnelløsninger som rassikring /2/ Statens vegvesen. 10. mai Forprosjekt. Fv 42 Eikeli tunnel /3/ Statens vegvesen Geologisk rapport nr. 2008/ Rv 42/Hp05/km Bjørkåstunnelen i Sirdal, Vest-Agder. Tunnelinspeksjon /4/ Løset, F., Norges tunnelgeologi. Norges Geotekniske Institutt. /5/ NGU, berggrunnskart, /6/ NGU, løsmassekart, /7/ NGU, grunnvann/brønndata, geo.ngu.no/kart/granada/ /8/ MANDAL, 1: , berggrunnskart (NGU; Falkum T., 1982). /9/ Norsk Bergmekanikkgruppe, november Veileder for bruk av Eurokode 7 til bergteknisk prosjektering. /10/ NVE/NGU, Skrednett, /11/ Standard Norge, NS-EN 1990, Eurokode: Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner. ( Eurokode 0 ) /12/ Standard Norge, NS-EN 1997, Eurokode 7: Geoteknisk prosjektering. Del 1: Allmenne regler. /13/ Statens vegvesen, Vegdirektoratet, mars Håndbok 021 Vegtunneler. /14/ Statens vegvesen, Vegdirektoratet, desember Håndbok 018 Vegbygging /15/ Statens vegvesen, Teknologiavdelingen, Rapport nr Arbeider foran stuff og stabilitetssikring i vegtunneler. /16/ NGI, Using the Q-system rock mass classification and support design, april RIGberg RAP / Revisjon 00 Side 30 av 30

31

32

33