NOTAT Geologisk vurdering tunnel Håkvik-Tverrelv og Storvatnet-Nedstevatnet

Transkript

1 NOTAT Notat nr.: revidert Dato Til: Navn Roger Sværd Kopi til: Firma Fork. Anmerkning Nordkraft produksjon AS Fra: Magnus Persson Harald Sverre Arntsen Sweco Norge AS Sweco Norge AS SWECO NORGE Droningensgt. 52/54 Postboks 714, 8509 Narvik Telefon Telefaks

2 Innhold 1 Innledning Geologi Kvartærgeologi Tverrdalen Høydeplatået mellom Tverrdalen og Håkvikdalsbotn Håkvikdalsbotn Fast fjell Tektonikk Bergarter Ingeniørgeologi Permeabilitet Tunneltverrsnitt Drivningsmetoder Anbefalte undersøkelser Alternative traseer Alternativ A Fjellsikring Alternativ A Fjellsikring Alternativ B B B Alternativ C C C2-1 C Vedlegg Bilder Tverrdalen Bilder traseer Tverrdalen- Middagsfjellet Utløp alternativ A Utløp alternativ A Alternativ B Alternativ C Alternativ C (41)

3 5 Tegninger Oversikt anlegg Oversikt geologi. Referansepunkter fra geologisk undersøkelse Alternativ A Profil alternativ A Alternativ A Profil alternativ A Alternativ B Profil alternativ B Alternativ B Profil alternativ B Alternativ C Profil alternativ C Alternativ C Profil alternativ C Profil alternativ C Profil alternativ C (41)

4 1 Innledning Se vedlagt oversiktskart (tegning 000) Storvatnet ble regulert første gang i Anledningen til utbygging ved dette tidspunkt var å gi mer vann til kraftverkene i Høybakkfoss og Silvannfoss. I 1921 bygdes Mølnfoss kraftverk hvilket medførte at reguleringshøyden i Storvann ble hevet med ytterligere 2m till dagens HRV. I 1957 var gjenomslag for en ny tappetunnel mellom Storvatnet og Nedstevatnet på lavere nivå enn tidligere tapeluke. Total regulering blev da 34m hvilket brukes fremdeles. Mølnfoss kraftverk ble nedlagt i 1963 når en ny tunnel mellom Nedstevatnet og Ankenes ble bygget og dagens kraftstasjon ble anlagt ved Beisfjordbrua. Nordkraft Produksjon AS som driver kraftverket i Ankenes vurderer å bygge ut vassdraget for å ivareta energiinnholdet i vannet bedre. Dette skal gjøres ved å føre vann fra Tverrelva, som i dag renner ut i det uregulerte skamdalsvassdraget, til Storvatnet. For overføringen finnes flere forskjellige alternativer. Dels vurderes å ta Tverrelva over til Storvatnets nedslagsområde for derifra å renne fritt ned til Storvatnet. Det finnes også alternativer der Tverrdalselva går til en ny kraftstasjon enten ved Sjurheimsvatnet eller ved Storvatnet. Den eksisterende overføringstunnelen mellom Storvatnet og Nedstevatnet planlegges med kraftstasjon ved utløpet i Nedstevatnet. En anledning til at man ønsker å føre Tverrdalselva til storvatnet er at man vil få en høyere og stabilere nivå i Storvatnet. Flere alternative traseer for tunneler er vurdert. Sweco Norge AS er engasjert for å beskrive geologiske forhold langs traseene. Hovedvekten kommer å ligge på påhuggsområdene. Mens forventet sikringsomfang for de forskjellige alternativene vurderes på et forholdsvis grovt nivå. Grunnlag for Swecos arbeid er befaring av trassene som blev foretatt av Magnus Persson og samt studie av flyfoto og geologisk kart. 2 Geologi Referanse geologisk kart: Bergrunnskart 1: , Narvik, 1974, NGU. Narvik geologisk kart med turstier 1: , 1995, NGU. NGU s hjemmeside, kvartærgeologisk kart. 2.1 Kvartærgeologi Under siste istid var hele området dekket av kilometermektig innlandsis i bevegelse. Denne formet landskapet. Ved nedsmeltning for år siden etterlot t breen store løsmasseavsetninger. 4 (41)

5 2.1.1 Tverrdalen Når breen trakk seg tilbake etterlot den en rekke endemorener i dalføret. En endemorene er en høy voll av morenematerial som blitt avsatt foran breen. Ved det planlagte inntaket finnes en tydelig voll av endemorene som fører elven over dalen før den brøyter seg gjennom vollen og styrter ned i Skamdalen Høydeplatået mellom Tverrdalen og Håkvikdalsbotn På platået neden Vuopmegascohkka mot Skamdalen rundt Einarajávri er grunnfjellet valset av innlandisen. Nærmere fjelltoppen finnes store bruddstykker av fjell med nært kubisk form Håkvikdalsbotn Vest for Tverrdalsryggen har isen skavet av fjellet og dannet en nært sirkulær gryte med kvernet fjell i overflaten. Grovt material er avsatt i en steinur sydøst for gryta. Finere material er tatt t med av elver nedover dalen og store deler av de fineste materialene er sannsynlig transportert hele veien ut til sjøen. I dalen der Storelva flyter er et morenelandskap med myrmark og spredde morenerygger /elveavsetninger. I høyde med Middagskardet er en geologisk grense der kaledonske bergarter overskyver grunnfjellet. Innenfor de kaledonske bergartene er fjellet i overflaten mer letterodert, noe som gjør at vekster har lettere for å vokse. 2.2 Fast fjell Tektonikk Hovedtrekk i tektonikken er at mektige dekker er skjøvet inn over underliggende dekker og massiver. Prosjektert område består i øst av grunnfjellsmassivet Rombaksvinduet, mot vest overskyves Rombaksvinduet av Abisko dekkekompleks. ks. Abiskokomplekset tar ved straks vest om Middagskardet. Middagskardet er trolig betinget av svake fjellmasser i overgangen mellom grunnfjell og skyvedekket. Mellom Sjursheimvatnet og Storvatnet finnes en forkastning som deler Abiskodekket i øst fra Strømsnesdekket i vest. Ved Storvatnets østre ende er en til forkastning som deler Strømsnesdekket fra Narviks dekkekompleks. Skyveprosessen som har foregått i dette område har svekket fjellet med oppknusning. Innen skyvedekkene vil en erfarenhetsmessig finne flere parallelle bruddflater. I grunnfjellsområdet er fjellet oppsprukket i tre systemer. En hovedretning er N330 o Ø, i denne retningen finnes mange tydelige strukturer og knusesoner, fallet varierer fra 60 o NØ till nært vertikalt. Sprekkene er plane og langstrakte med ru overflate. I knusesoner er materialet omdannet og har gneisig struktur med lag av glimmer. Den andre hovedsprekkegruppen er horisontale sprekker, i skrående terreng har den ofte svakt fall parallelt overflaten. Systemet antas å ha sammenheng med avlastningen av isen og 5 (41)

6 intensiteten i oppsprekking forventes å avta med dypet. Denne gruppen er ofte åpen i overflaten. En tredje gruppe har nært vertikalt fall og retning N o Ø. Disse gruppene danner rektangulære blokker med størrelse avhengig intensitet i oppsprekkning Bergarter Grunnfjellområdet Tverrdalsryggen, Middagsfjellet og Vuopmegascohkka ligger innenfor Rombaksvinduet. Vinduet har overveiende tidlig proterozoisk alder dvs. 1,6 1,8 mrd år. Den delen av Rombaksvinduet som dette prosjekt ligger i, består av lys og grovkornet granitt, såkalt Rombaksgranitt. I grunnfjellsområdet finnes en del områder med lettere omdannet granitt som gjennom høyt trykk har fått lett gneisig struktur. Enkelte steder finnes også mer kraftig omdannet grunnfjellsbergarter med høyt glimmerinnhold i forskifringsplan. Kaledonske formasjoner Abiskodekket med metagranitt av prekambrisk alder, fyllit og flere mindre innslag av metamorfe grunnfjellsbergarter ligger på grunnfjellet. Strømsnesdekket, bygget opp av granat-glimmer-skifer, kalkspatmarmor og grafittskifer overskyver Abiskodekket. Narviks dekkekompleks består i stort sett av kvartsrik glimmerskifer, kvartsskifer og omdannet granittoide bergarter. 2.3 Ingeniørgeologi Permeabilitet Permeabiliteten i fjellet minsker mot dypet. Innen grunnfjellsområdet er fjellet oppsprukket i dagsonen og sleppene er ofte gjennomgående og åpne, hvilket gjerne betyr høy permeabilitet. Under dagsonen skjer den største vannstrømningen i knusesoner. I de kaledonske bergartene er permeabiliteten som regel lavere enn i grunnfjell. Dette som følge av at de kaledonske bergartene ofte har høyt innhold av myke mineraler som migrer ut i sleppene og tetter disse Tunneltverrsnitt Maksimal vannføring i overføringstunnelen er anslått til ca 5m 3 /s. Valg av drivningsmetode vil derfor være avgjørende for hvilket tverrsnitt som velges. Ved konvensjonell onell drivning med boring/sprengning er minimum tverrsnitt ca 18m 2. Av stabilitetssynspunkt vil et lite tverrsnitt være gunstig. Fullboret profil vil gi minst vannmotstand og være mest gunstig for stabiliteten Drivningsmetoder For driving ing av tunnelene bør tre forskjellige drivningsmetoder vurderes. Disse er boring/sprengning g med utlastning med konvensjonelle anleggsmaskiner, boring/sprengning med skinnedrift og fullprofilboring. 6 (41)

7 Boring sprengning med konvensjonelle maskiner Fordelene med denne metoden er: Stor erfaring og mange entreprenører Fleksibilitet ved drivning Flerstuffdrift Ulemper er: Relativt stort minste tverrsnitt Mange store nisjer Stort fjelluttak i forhold til vannmengde Boring sprengning med skinnedrift Fordeler: Mulig å drive små tverrsnitt Fleksibilitet ved drivning Færre nisjer Ulemper: Krever spesialutstyr Få entreprenører Fullprofilboring Fordeler: Sirkulert tverrsnitt Mindre forsterkningsbehov Nisjefritt Ulemper: Krever spesialutstyr Få entreprenører Dyr etablering Relativt uprøvd metode Anbefalte undersøkelser Før endelig trase velges anbefales å skyte seismikk i påhuggsområdene og ved bekkeinntaket i Tverrdalselva. Seismikk skytes for å faststille fast fjell og for å finne problemsoner innen arbeid startes slik at disse kan unngås. 7 (41)

8 3 Alternative traseer Se vedlagde tegninger. Referansepunkter og posisjoner for bilder er merket på tegning 100. Felles inntak for alle alternativer i Tverrdalselva Inntaksmrådet i Tverrelva ligger i et endemorenelandskap. Fjellet blottes kun i elveløpet. Bergarten er lys og grovkornet rnet granitt, hellene ser i den omfatning de er isfrie solide ut. I overflaten er en del nært horisontale og åpne sprekker. Mellom punktene 202 og 203 er et område med mulighet til å lage inntakskonstruksjonen. 3.1 Alternativ A1 Jfr. tegning 101 og 201. I alternativ A1 overføres vann fra Tverrelva kortest mulig veg fra Tverrdalen til eksisterende bekkesystem i Håkvikdalsbotn. Derfra løper vannet fritt i bekkesystemet til et kraftverksinntak på ca kote 400. Kraftstasjon bygges like oppstrøms samløpet mellom Storelva og Lasselva. Tunneltraseen ligger innenfor grunnfjellsområdet og bergarten er Rombaksgranitt. Dominerende sprekkesett langs traseen er N o Ø/80 o NV, N340 o Ø /80 o Ø samt en horisontal sprekkegruppe. Disse sprekkesettene danner blokker på cirka 4*4m. Ved Einarajavri er en større svakhetssone med strøk langs bekken som renner ut av vatnet. Strukturen fortsetter tvers av vatnet og langs høyden i en rett linje. På avstand vurderes blokker i søkket være ca 1*1m. Parallelle strukturer gjentas som enkelte sprekker med 50m mellomrom. Strukturen har nært vertikalt fall. Ved planlagt utløp finnes store relativt sprekkefrie flater. Fjell nært høydebrekket sør for utløpet er mer oppsprukket, det vil være gunstig å føre tunnelen på litt større dyp slik at påhugg blir ved punkt Fjellsikring Traseen for alternativ A1 har opp til 150m overdekning. Tunnelaksen er orientert slik at sprekkesett vil krysse tunnelen med liten vinkel. Utfall av blokker er derfor å forvente men det vil sannsynligvis være nok å sikre tunnelen med bolter. Sikringsomfang er avhengig av valgt tunnelprofil. 3.2 Alternativ A2 Jfr. tegning 102 og 202. I alternativ A2 overføres vannet fra Tverrdalselva til Håkvikdalsbotn enten i samme tunneltrase som i alternativ A1 eller i en alternativ trase. Alternativet vurderes fordi det er mulig å fordele tilskuddsvann fra Tverrelva på to forskjellige bekker, og på så vis minke erosjonsproblematikken i elveløpene. I alternativ A2 overføres vannet uten kraftverk til Håkvikdalsbotn. Fjellforholdene er for A2 de samme som for A1. Men med den mer vestlige alternative traseen krysses svakhetssonen ved Einarajavri med betydelig flatere vinkel. Ved utløpet til den alternative traseen er en stor flate med relativt få sprekker. Forekommende 8 (41)

9 sprekkesett er N190 o Ø/90 o, N140 o Ø/30 o SV og et nært horisontalt sprekkesett. Straks vest for bekkekrysset der som utløpet er tenkt finnes en sone med foliert og oppknust fjell Fjellsikring Se A1. Den alternative traseen for alternativ A2 ligger noe dypere og nærmere Vuopmegascohkka. Tunnelaksen er orientert slik at tunnelen sammenfaller eller blir nært parallell med svakhetssonen ved Einarajavri. Tunnelen vil sannsynligvis gå i svakhetssoner der det blir aktuelt med kombinasjon av fiberarmert sprøytebetong og bolter men det vil trolig være tilstrekkelig med bolting i mestedelen av tunnelen. 3.3 Alternativ B I alternativ B overføres tverrelva i tunnel til Håkvikdalsbotn derifra i rør til kraftverk plassert ved Sjurheimsvatnet eller på ca kote 300 lenger opp i vassdraget. Hvis tillatelse gis kan det bli aktuelt å ta inn småbekker fra middagskardet (alternativ B2). Valg av trase for alternativ B er avhengig av om småbekkene i middagskardet tas inn B1 Jfr. tegning 103 og 203. Traseen for alternativ B1 er orientert med liten vinkel til hovedsprekkeretningen. Tunnelen anlegges med jamt fall fra påhugget til inntaket og får dermed stor fjelloverdekning på stort sett hele traseen. Siste del av tunnelen fores med foringsrør for å unngå splitting av fjellet der vanntrykket overstiger bergtrykket. Fjellsikring Traseen for alternativ B2 går under Vuopmegascohkka. Tunnelaksen er orientert slik at tunnelen har liten vinkel til et hovedsprekkesett. Ettersom tunnelen blir ført på relativt stor dybde antas strukturer å spille en mindre rolle for stabiliteten. ten. Det er isteden bergtrykksrelaterte problemer en kan forvente seg. Det vil sannsynligvis bli aktuelt med kombinasjon av fiberarmert sprøytebetong og bolter i store deler av tunnelen B2 Jfr. tegning 104 og 204. Traseen for alternativ B2 er i stort den samme som for alternativ B1. Med forskjellen at traseen er lagt med en vinkel for å komme litt nærmere bekkene i Middagsskardet, påhugg skjer ca 300m vest for påhugget i alternativ B1. Fra ca. 500m oppstrøms tunnelpåhugget drives en stigningssjakt mot bekkene i Middagsskardet. Bekkene kan tas in via borede eller sprengte sjakter alternativt kan bekkene kanaliseres til et felles inntak. Fjellsikring Se B1. 9 (41)

10 3.4 Alternativ C I alternativ C overføres tverrelva i tunnel og rør direkte til Storvatnet der det bygges et kraftverk. Alternativ C har to forskjellige traseer, en nordlig (C1) og en sydlig (C2). I sydlig alternativ finnes mulighet for inntak av bekker fra Middagskardet hvis tillatelse til dette gis. Et av hovedpoengene med å bygge et av C alternativene er at naturen blir helt urørt langs traseen. Dette innebær drivning fra et påhugg ved Storvatnet, uten at dalen innenfor berøres av anleggsarbeider. Hvis tunnelen skal drives fra et påhugg vil det medføre en del drivningstekniske utfordringer med blant annet lang transport av tunnelmasser og ventilasjon av sprenggasser. For et så lite kraftverk som dette betyr drivning fra et påhugg at merkostnadene blir for store for å realisere prosjektet. Av den anledningen beskrives C- alternativene med drift fra et tverrslag omtrent midt på tunnelen. Sydlig alternativ (C2 bedømmes mer gunstig ettersom tunnelen er kortere og fordi eventuelle bekkeinntak kan brukes for lufting. Fjellforholdene i de forskjellige alternativene antas as likverdige ettersom de samme bergartsgrensene krysses i begge alternativene. Den høyere overdekningen i sydlig alternativ kan medføre at det blir en del bergtrykksproblemer i tunnelen men samtidig er det gunstigere å drive på større dyp med hensikt til tetthet C1 Jfr. tegning 105 og 205. Påhugg for traseen for dette alternativ skjer via tverrslag ca midt på tunnelen. Tverrslaget blir drevet i grunnfjell. Fra inntaket og langs Tverrdalsryggen ligger tunnelen i grunnfjell. Syd for Vardefjellet krysses grensen mot de kaledonske bergartene. I overgangsområdet finnes skyveplan med fall omkring o. Traseen krysser to skyvedekkegrenser, dels i overgangen fra grunnfjell til Abisko skyvedekke og i overgangen fra Abisko skyvedekke til Strømsnesdekket. Innen skyvedekkene forventes flere parallelle svakhetssoner med varierende grad av oppknusning. Tunnelen krysser disse sonene med relativt gunstig vinkel. Utløp/overgang til rør for alternativ C1 finnes innen Strømsnesdekket i et område som har hatt sterk innvirkning ning av overskyvning. I området for tenkt utløp finnes flere parallelle skyveplan med fall omkring 30 o V. Bergartene varierer innen området og består av blant annet fyllitt, glimmerskifer og granat-gneis/skifer. Ved punkt 183 kan man se grensesonen mellom Abiskodekket og Strømsnesdekket i vegskjæringen. Fjellet i denne sonen er sterkt forvitret og helt knust. Fine påhuggsplasser finnes mellom punkt 181 og 182, se vedlagd oversiktskart. Fra kraftledningen ned til veg er morenemateriale. Tunnelen drives med jevnt fall i hele strekningen. Dette gir god overdekning langs hele traseen. Traseen er også flyttet litt opp mot Rundvatnet for å få tilstrekkelig overdekning. I lavpartiet nedenfor Vardefjellet er grensesonen mellom grunnfjell og skyvedekkene. Dette gjør at det forventes å bli nødvendig med injisering for å tette mot lekkasje i oppknust og svekket fjell. Fjellsikring Traseen for alternativ C1 ligger nærmest Skamdalen av alle vurderte alternativer. Innen grunnfjellsområdet ligger tunnelen på omkring m dybde og det forventes ingen bergtrykksproblemer i denne delen. I grunnfjell vil det sannsynligvis være tilstrekkelig med 10 (41)

11 bolting. I kontaktsonen mellom skyvedekkene og grunnfjell, vil det sannsynligvis bli nødvendig med fiberarmert sprøytebetong og bolting for å oppnå god sikring av tunnelen C2-1 C2-2 Jfr. tegning 106, 107, 206 og 207. Den sydlige traseen bygges enten uten inntak av småbekker i Middagskardet (C2-2) eller med inntak av bekker hvis tillatelse til dette gis (C2-1). Bekkene tas in via bekkeinntak som beskrevet i alternativ B2. Gunhildelva kan evt. også tas inn via bekkeinntak. Traseen går i grunnfjell fram til Middagskardet der den kommer inn i Abiskodekket og lengre frem også Strømsnesdekket. Gunhildelva markerer en bergartsgrense og svakhetssone der Narvik dekkekompleks overskyver Strømsnesdekket. Tverrslagets ets plassering må vurderes. I Norconsults rapport er tverrslaget inntegnet slik at det blir drivet på langs av et skyveplan, dette er ikke å anbefale. Tunnelen har jevnt fall fra inntak til utløp. Overdekningen varierer mellom 100 og 550m langs traseen. Topografien varierer også hvilket gjør at spenningsbildet endres langs traseen. Fjellsikring Traseen for alternativ CS ligger lengst vest av vurderte alternativer. Innen grunnfjellsområdet ligger tunnelen på omkring m dybde og det kan forventes visse bergtrykksproblemer der tunnelen krysser bratte partier i topografien. I grunnfjell vil det sannsynligvis være tilstrekkelig med bolting for å sikre tunnelen. nelen. Innen skyvedekkene og i grensesonen til grunnfjell, vil det bli nødvendig med fiberarmert sprøytebetong og bolting for å oppnå god sikring av tunnelen. Sweco Norge AS Magnus Persson Sivilingeniør 4 Vedlegg 15 bilder Tegninger: Oversiktstegning over anlegget Oversikt referansepunkter geologisk undersøkelse Plantegning Alternativ A1 Profiltegning Alternativ A1 Plantegning Alternativ A2 Profiltegning Alternativ A2 Plantegning Alternativ B1 11 (41)

12 Profiltegning Alternativ B1 Plantegning Alternativ B2 Profiltegning Alternativ B2 Plantegning Alternativ C1 Profiltegning Alternativ C1 Plantegning Alternativ C2.1 Profiltegning Alternativ C2.1 Plantegning Alternativ C2.2 Profiltegning Alternativ C (41)

13 4.1 Bilder Tverrdalen Figur 1 Morenelandskap ndskap ved Tverrelva. Inntakskonstruksjonens plassering er merket med rødt. 13 (41)

14 Figur 2 Fjellblotning ved inntak i Tverrelva. Damm-akse markert med rødt strek. Figur 3 Fjellblotning ved inntak i Tverrelva. Inntakskonstruksjon skissert i elveløpet. Noter strukturer synlige i Tverrdalsfjellet i bakgrunnen. 14 (41)

15 4.1.2 Bilder traseer Tverrdalen- Middagsfjellet Figur 4 Platået mellom Skamdalen og Voupmegascohkka. Figur 5 Svakhetssone ved utløp fra Einarajavri, noter parallelle strukturer. 15 (41)

16 4.1.3 Utløp alternativ A1 Figur 6 Fjellblotning ved punkt 199. Mer oppsprukket fjell lenger opp mot middagsfjellskammen. 16 (41)

17 4.1.4 Utløp alternativ A2 Figur 7 Oversikt over utløp A2, bekker markert med rødt. Påhugg i granittblotningen ningen til høyre fra krysset. I forgrunnen synes en del av knusesone vest fra påhugget. 17 (41)

18 Figur 8 Granittisk fjellblotning ved utløp for alternativ A2 18 (41)

19 4.1.5 Alternativ B Figur 9 Planert overgang til rørledning markert med rødt. 19 (41)

20 Figur 10 Blokkfjell og forskifring i en bred sone til venstre om fjelltoppen. Tunnelalternativ B1 og B2 krysser denne sonen. Bekken som krysser bildet er orientert i retning med vertikale strukturer som finnes i hele området. Figur 11 Oppsprukket fjell i anslutning til svakhetssone. 20 (41)

21 4.1.6 Alternativ C1 Figur 12 Overgang mellom grunnfjell og Skyvedekken på Tverrdalsryggen. 21 (41)

22 Figur 13 Skyveplan markerte med rødt i overgang mellom grunnfjell og Abiskodekket. 22 (41)

23 4.1.7 Alternativ C2 Figur 14 Middagskardet og Abisko skyvedekke. Figur 15 Strømsnesdekket. 23 (41)

24 Figur 16 Påhugg utløp og overgang til rør markert med rød prikk. 24 (41)

25 Figur 17 Sprekkeros for grunnfjellsområdet Figur 18 Pol plot for sprekker i grunnfjellsområdet 25 (41)

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41