E6 Ornes-Stormyra INGENIØRGEOLOGISKE FORUNDERSØKELSE FOR TUNNEL E6/E10 TRÆLDAL-LEIRVIK TIL REGULERINGSPLAN

Transkript

1 Statens Vegvesen INGENIØRGEOLOGISKE FORUNDERSØKELSE FOR TUNNEL E6/E10 TRÆLDAL-LEIRVIK TIL REGULERINGSPLAN

2

3 Innhold 1 Innledning Utførte undersøkelser Geologiske og fjelltekniske forhold Topografi Bergartstype Foliasjon Sprekkemønster Svakhetssoner Bergtrykksforhold Vannforhold Vurderinger Fjellsikring Influensområder Sprengningsteknikk Supplerende undersøkelser Alternativ trasé Vedleggsliste 1: Bilder 2: Topografisk kart 3: Utsnitt av geologisk kart Narvik 4: Ingeniørgeologisk kart, vestre del av tunnel 5: Ingeniørgeologisk kart, østre del av tunnel Side 3 av 14

4 1 Innledning Statens Vegvesen Region Nord planlegger ny trasé for E6 mellom Bjerkvik og Narvik. Dette inkluderer fire tunnelprosjekter i Narvik kommune: Ca 1 km lang rassikringstunnel E6 Trældal Leirvik (reguleringsplan). Ca 200 m lang tunnel på ny E6 Ornes Stormyra, Øyjord (reguleringsplan). 1,5-2 km tunnel for omlegging E6 Sjømannskirka Ornes. Ca 200 m lang tunnel på ny E6 Karistranda-Ornes (reguleringsplan). Denne rapporten inneholder ingeniørgeologiske forundersøkelsene til reguleringsplanen til 1 km lang rassikringstunnel E6 Tunnelen skal drives med tverrsnitt T8,5. For dette arbeidet er benyttet geoteknisk prosjektklasse 2 og 3. Selve tunnelen er klassifisert som geoteknisk prosjektklasse 2 i hht. NS Vanskelighetsgraden er angitt som middels, begrunnet av at tunnelen ligger i forholdsvis fast, noe oppsprukket fjell med enkelte svakhetssoner, oversiktlige forhold i og med at man kan observere fjelloverflaten i lia ovenfor dagens E6, samt liten fare for større innlekkasjer. Skadekonsekvens-klasse er satt til meget alvorlig i og med faren for personskader generelt er meget høy ved tunneldriving. Begge påhuggsområdene er satt i geoteknisk prosjektklasse 3 i hht NS3480. Vanskelighetsgraden er satt til høy, begrunnet med at påhuggene ligger i svært bratt og ulendt terreng, rasfare fra fjellsida ovenfor, bratt helning i sjø utenfor eksisterende veg, nærføring og trafikkavvikling på dagens E6, nærliggende kraftstasjon. Skadekonsekvens-klasse er satt til meget alvorlig i og med faren for personskader generelt er meget høy ved tunneldriving. Kontroll av prosjekteringen for prosjektklasse 2 er Vanlig kontroll, dvs at kontrollen utføres av annen geoteknisk kyndig person enn den som har utført prosjekteringen. Kontroll av prosjekteringen i prosjektklasse 3 er Skjerpet kontroll, dvs i tillegg til vanlig kontroll også kontroll av en person eller organisasjon som er uavhengig av den geoteknisk prosjekterende. Kontroll av utførelsen skal minst være som forutsatt i prosjekteringen. For ansvarlig utførende av kontrollen kreves samme utdanning og praksis som for den prosjekterende. Ansvarlig for kontrollen skal være en geoteknisk kyndig person med teoretisk utdannelse som sivilingeniør eller tilsvarende og minimum ca 5 / ca 10 års praksis for hhv prosjektklasse 2 / 3, eller utdannelse som ingeniør eller tilsvarende med minimum ca 8 / ca 15 års praksis for hhv prosjektklasse 2 / 3. Praksis må være relevant for arbeidet. Side 4 av 14

5 2 Utførte undersøkelser Ingeniørgeologisk feltkartlegging ble utført den med registrering av bergartsfordeling, svakhetssoner, oppsprekningsmønster og vannforhold. Av geologiske kart og datagrunnlag er benyttet: - Kart basert på digitalt kartgrunnlag fra Statens vegvesen. - Ortofoto basert på digitalt kartgrunnlag fra Statens vegvesen. - Geologisk kart Narvik, 1: , NGU, Geologisk kart Narvik Kommune, 1: , NGU Geologisk kart Narvik av Thorolf Vogt, Oslo Flyfoto, Vertikalfoto, 1:6000, datert Bergtrykksproblemer ved Sildvikanlegget. Tor Dahle, Anders M. Heltzen, Fjellsprengningskonferansen 1981 Det er ikke utført undersøkelser ut over feltkartleggingen. 3 Geologiske og fjelltekniske forhold 3.1 Topografi Rassikringstunnelen er planlagt like øst for dagens Leirviktunnel. Trældal og Leirvik ligger i en bratt fjellskråning i et øst vest gående fjellparti. Dagens E6 ligger sprengt inn i fjell ut mot sjøen m.o.h. Herfra stiger fjellsida med helning ca opp mot ca kote Fra dette nivå er det en m høy og bratt skrent med terrenghelning opp mot 60, som flater videre noe ut opp mot Daltinden 634 m.o.h. I Leirvik er det også en bratt stigning mot Storklubben som er 441 m.o.h. Dagens E6 ligger i et rasutsatt parti som fra før av er delvis sikret med bolter og nett. Påhuggsstedene er ikke satt ut i terrenget, men ut fra kart og håndholdt GPS har vi lokalisert områdene forholdsvis nøyaktig. Terrenghelning ovenfor begge påhuggene er noe slakere enn terrenghelningen for øvrig. Nedenfor dagens E6 ved vestre påhugg faller terrenget/sjøbunnen med helning ca 35 ned til kote Her er også registrert sig i eksisterende vegfylling. Vurdering av fyllingen inngår ikke i denne rapporten. Nedenfor dagens E6 ved østre påhugg er det slakere, sjøbunnen faller her med helning ca ned til kote -50, hvorfra sjøbunnen slaker ut. 3.2 Bergartstype Bergartene i området er fra den kaledonske fjellkjedefoldingen, og ligger innenfor Narvik dekkekompleks. Bergartene er skjøvet fra vest mot øst, og har dermed gjennomgått kraftige Side 5 av 14

6 påkjenninger for ca 400 mill. år siden. Grensen mot underliggende Strømsnesdekke ligger ca 0,5-1 km øst for påhugg øst og hele tunnelen vil således ligge over denne skyvesonen. Fra påhugg i vest, ca profil 200, består bergarten hovedsaklig av kvartsitt. Denne er iblandet glimmerskifer, amfibolitt og kalkspatmarmor. Glimmerskiferen er tydelig mest oppknust og bergarten opptrer som svakere lag i kvartsitten. Bilde 1 viser påhuggsområde vest. For østre del av tunnelen består bergarten av glimmerskifer med lag av kvartsitt. Glimmerskiferen har forholdsvis mye kvartslinser, stort sett tynne linser, men også med tykkelse opp mot ca 10 cm. Bilde 2 viser påhuggsområde øst. Bergartsgrensen er lokalisert med utgående i terrenget ca 50 m vest for påhugg øst. Kvartsitten ligger som en skyveforkastning over glimmerskiferen, Skråningen er skogkledt med en god del blotninger av bart fjell i høyden. Løsmassene i området for tunnelen er hovedsaklig urmasser. Tykkelsen av urmassene antas å være størst for østre del av tunnelen. For øvrig mye løse blokker og forvitringsmasser. Ved påhugg i øst (Trældal) er det mosegrodd ur med bart fjell både ovenfor og nedenfor selve påhuggspunktet. Ut fra topografien vil vi anslå urtykkelsen her ikke å være større enn 4-6 m. I påhuggsområdet i vest (mot Leirviktunnelen) er det bart fjell, med enkelte løsblokker på 1-2 m 3 og forvitringsmasser. 3.3 Foliasjon Kvartsitten i vest har foliasjon som skifter fra strøk N 110 o Ø og fall 30 o Ø, til strøk N o Ø og fall o V på grunn av foldning. Den mest tydelig foliasjonen er derimot den som har strøk omtrent N-S og fall mot ca 30 V. Kvartsitten er tildels svært foldet, se bilde 4. Foliasjon til kvartsitten med lag av glimmerskiferen og glimmerskiferen i øst har strøk N o Ø og fall o V. På grunn av variasjonen i foliasjon og sprekkemønster er det laget to sprekkeroser i henholdsvis vest og øst. 3.4 Sprekkemønster Det er registrert 3 sprekkesett: 1. Den mest markerte sprekkeretningen for området er foliasjonssprekkene. De er tydelige og gjennomgående i kvartsitten, og avstanden er cm i lys kvartsitt, mens 0,5-2 m i mer grålig og massiv kvartsitt som ligger under den lysere i vest. I glimmerskiferen er foliasjonssprekkene mindre gjennomgående, men avstanden er tettere, fra cm. Sprekkene er plane og synes ikke å ha sprekkemateriale. Side 6 av 14

7 2. Sprekkesett 2 er den som danner overflaten på mange blotninger av bart fjell.. Strøk N 100 o Ø og fall o V. Sprekkeavstanden antydes til å ligge over 0,5 m. Sprekkene er gjennomgående, foldete og har en bølget overflate. Det er ikke registrert sprekkebelegg. 3. Sprekkesett 3 har strøk ca N o Ø og fall o Ø. Sprekkeavstand varierer, men er stort sett i størrelsen 2-4 m. Det er heller ikke registrert sprekkebelegg her. Sprekkene er ikke gjennomgående. Det ser ut til at bare opptrer i de øvre lagene. 3.5 Svakhetssoner Ca 50 m fra påhugget i øst langs tunnelen er det en skyvesone med utgående strøk N 30 o Ø og fall 24 o V, se bilde 3. I blotningen ligger kvartsitten som en skyveflate over glimmerskiferen. Svakhetssonene i glimmerskiferen består av forskifret og oppsprukket fjell av cm tykkelse, med strøk og fall parallell foliasjonen. Det er i tillegg en skyvesone som kommer ut i overflaten ca 140 m videre vesttover langs tunnelen, med strøk og fall langs foliasjonen. Denne ble observert med utgående nær påhugg i vest, se bilde 4. Tykkelsen på svakhetssonen er her på 2-3 m. 3.6 Bergtrykksforhold Tunnelen vil ha en overdekning opp mot ca 150 m. Spenningsforholdene er antatt å være bestemt av overdekningen, topografien og regionale tektoniske spenninger. I fjord og dalsider kan hovedspenningsretningene (og delvis også størrelsene) relateres til de topografiske forholdene. Nær en dalside vil en av hovedspenningene være steiltstående og parallell overflaten, en hovedspenning vil være nær horisontal og parallell fjellsiden og en hovedspenning vil stå normal overflaten. Største hovedspenningen antas å være vertikal og parallell overflaten, og noenlunde konstant innover fjellet. Mellomste og minste hovedspenning øker innover fjellet, og minste hovedspenning er null eller negativ i overflaten. Man vet at det i regionen står store horisontale spenninger. Topografien tilsier at man også her kan ha bergtrykk som merkes under driving av tunnelen. På Sildvikanlegget like syd for Rombaksfjorden var det til dels meget store tektoniske bergspenninger. Horisontale spenninger ble målt til ganger større enn det som skulle forventes ut fra overlagringstykkelsen og med retning langs bergartsgrensene, dvs hovedsakelig NNV-SSØ. 3.7 Vannforhold Det er forventet en god del innlekkasje langs svakhetssonene, samt en del punktlekkasjer fra sprekker. Pga fjellmassiv over og nord for tunnelen kan vanntrykket forventes å være forholdsvis høyt. Det er ingen overliggende vann så nær tunnelen at det kan forventes noen spesielt store innlekkasjer. Avstanden til tilløpstunnelen på Nygård kraftverk langs svakhetssonen er mer enn ca 500 m, og forventes ikke å kunne gi lekkasjer til tunnelen. Side 7 av 14

8 4 Vurderinger 4.1 Fjellsikring Det er sannsynlig at bergtrykket er så stort at det vil ha betydning for stabiliteten og dette er hensyntatt i sikringsmengden. For begge påhuggene forventes små horisontal spenninger på tvers av tunnelen og følgelig dårlig innspenning. Det forventes at innspenningen bedrer seg innover i tunnelen. Det kan forekomme sprak i vederlaget nærmest fjelloverflata pga bergtrykksspenninger. Hovedsprekkeretningen langs foliasjonen krysser tunnelen i horisontalplanet med ca 65 o. Sprekkesett 2 stryker for store deler av tunnelen på langs tunnelaksen, og med fall noe brattere enn terrengoverflata utenfor. Disse sprekkene kan sammen med bergtrykksspenninger forsterke stabilitetsproblemene i søndre vederlag. Svakhetssonene/skyvesonene vil være markante i tunnelen, og pga forholdsvis flatt fall gi nokså stor utgående areal i heng og vegger. Sonene forventes å kreve omfattende sikring. Det antas behov for sprøytebetongbuer og evt spilingbolter. For kvartsitten antas behov for moderat sikring, mens det for glimmerskiferen antas behov for moderat til mye sikring. Generelt antas at sikringen utføres basert på vurderinger på stuff. Arbeidssikringen vil i størst mulig grad inngå i permanentsikringen. Bolter: Som et generelt prinsipp antas hovedandelen av bolter utført med polyesterforankrede bolter. Som et minimum bør boltene være varmgalvanisert. Vi har ingen indikasjoner på aggressivt miljø som skulle tilsi bedre korrosjonsbeskyttelse. I sprøytebetongbuer benyttes fullt innstøpte bolter. I og med full innstøping kan disse være ugalvanisert. Spilingbolter antas å benytte dimensjon Ø32 mm. I og med at full innstøping av boltene, samt at disse anses som en midlertidig sikring, kan også disse være ugalvanisert. Boltelengden vil variere mellom 3 og 5 m avhengig av plassering, tunnelgeometri og geologiske forhold. Sprøytebetong: Det antas å benytte sprøytebetong med fiberarmering. I sprøytebetongbuene antas å benytte betongmengde ca 0,40 m3/m, ca 6 armeringsjern ø16 mm, og bolter med senteravstand 1 m. I tilfelle av mye sprak antas sprøyting på stuff, og deretter bolting gjennom sprøytebetongen og eventuelt ny sprøyting. Ellesrs prøves boltet ferdig før sprøyting. Vann - og frostsikring/drenering: Det antas å bli en del innlekkasjer i tunnelen. Det må forventes lekkasjer fra svakhetssonene, samt at en del av sprekkene må forventes å føre vann. Tunnelen er på 1 km slik at det vil bli frostsone i nærmest hele tunnelen. Det antas at drensvann kan føres direkte ut i grøftesystem utenfor tunnelen. Forskjæringer og portaler: Side 8 av 14

9 Veglinja skjærer inn i fjellet med en spiss vinkel til fjelloverflata i begge påhugg. Påhuggsflatene antas å kunne etableres med en stuff tilnærmet vinkelrett veglinja. Fjelloverflata er nokså forrevet, slik at bergkliper kan ha nokså mye løsmasser. I så bratt terreng som dette, kan selv kun 1-2 m løsmassetykkelser føre til store skjæringsutslag oppover fjellsida. I forskjæringene bør man derfor forvente omfattende stabiliseringstiltak i anleggsfasen og permanent. Bruk av støttemurer for å holde på eventuelle løsmasser ovenfor må påregnes. Permanente portaler i forskjæringene vil være effektive med tanke på fremtidige ras og blokkfall. Vurdering og detaljering av midlertidig og permanent sikring bør skje under uttak av forskjæringene. Nedenfor er det allikevel antydet et forslag til portallengde og øvrig sikring. Portalene må overfylles med støtabsorberende masser. I forskjæringen for øvrig antas behov for støttemur i topp skjæring fram til eksisterende skjæring og etablering av rassikringsgjerde. Antatte sikringsmengder Vurdering av behov for sikring er basert på overslagsmetoder og på erfaring fra tilsvarende bergarter og tunneler. Tunneldata T8,5 Enhet Mengde Tunnellengde m 1000 Areal heng, ca 1000 x 13 m Areal vegger ca 1000 x 8 m Buelengde: m 21 Sikringsmetode Spilingbolter L=6 m stk 1260 Sikringsbolter heng, L = 3-5 m stk 8000 Sikringsbolter vegger, L=3-5 m 3000 Sprøytebetong heng t=8 cm, hele tunnelen, fjellfaktor 1,5 m Sprøytebetong vegger, t=10 cm, 50% av tunnelen m3 480 Sprøytebetongbuer, 50 stk, betongmengde 0,4m3/m m 630 Vannsikring, 75% av tunnelen m Forskjæring vest: - Støttemur/sikringsgjerde topp skjæring m Sikringsbolter skjæring, L = 3-5 m (1bolt/4 m2) stk Portal vest m 100 Forskjæring øst: - Støttemur/sikringsgjerde topp skjæring m 70 - Sikringsbolter skjæring, L = 3-5 m (1 bolt/4 m2) stk Portal øst m 70 Side 9 av 14

10 Injisering kg Influensområder Tunnelen ligger i et område med bratt og ubenyttet areal. Terrengoverflata kan nok bli noe drenert som følge av lekkasje inn i tunnelen, men dette antas ikke å ha nevneverdig konsekvens for vegetasjon. Det er heller ingen jordbrukseiendommer, eller løsmasseområder der bebyggelse er fundamentert, som vil bli drenert som følge av tunnelen. 4.3 Sprengningsteknikk Borbarhet og sprengbarhet: Det er ikke utført borbarhets- eller sprengbarhetsanalyse på bergartene. Ut fra litteratur samt kjennskap til bergarter i samme område, antas kvartsitten å ha dårlig borbarhet. Glimmerskiferen antas å ha middels borbarhet. Det er ikke utført sprengbarhetsanalyse. Ut fra litteratur samt kjennskap til bergarter i samme område, antas kvartsitten å ha middels til god sprengbarhet, mens glimmerskiferen antas å ha dårlig sprengbarhet. I kontraheringsfasen bør drivetekniske egenskaper ved fjellet tillegges entreprenøren hva angår vurdering og risiko. Krav til sprengning, rystelser: Alt sprengningsarbeidi dagen og i påhuggsområdene skal utføres som forsiktig sprengning og med full dekning. Det må tas spesielt hensyn til eksisterende høyspentlinje som krysser over anleggsområdet, krav til rystelser ved Nygård kraftverk med tilhørende rørgate, trafikk på E6/E10, sjøgående trafikk, samt øvrig bebyggelse i området. Generelt må krav til rystelser settes i forhold til aktuell standard. Bygningsbesiktigelse bør foretas på nærliggende bebyggelse. Videre må rasfarlig fjell i fjellskråningen ovenfor dagens E6/E10 vurderes mhp rystelser. Det må påregnes spesielle hensyn til trafikken, sannsynligvis må trafikken stoppes, også ved sprengning i tunnelen. På grunn av høyspentlinjen kan det kun benyttes ikke-elektriske tennere. Det vil sannsynligvis ikke være tillatt å sprenge mens høyspentlinja er strømførendespesielt for forskjæring og påhugg øst. Dette vil sannsynligvis også gjelde for deler av tunnelen. Det er strenge krav til vibrasjoner ved turbinene på Nygård kraftverk slik at i forskjæring øst må antas slettsprengning med kun små salvelengder. Presplitt bør sannsynligvis frarådes. Side 10 av 14

11 5 Supplerende undersøkelser I den videre planlegging bør følgende undersøkelser utføres: Bergartsklassifisering for bestemmelse av borbarhet, borslitasje og sprengbarhet. Bergartsanalyse for vurdering av eventuell aggressivitet i vannet. Sonderboringer i forskjæringene for å bestemme nøyaktig fjelloverflate, spesielt i øst. Evt bruk av refraksjonsseismikk, slik at man også får opplysninger om fjellets beskaffenhet. 6 Alternativ trasé Foreliggende plan medfører ca 300 m veg i dagen mellom dagens Leirviktunnel og ny rassikringstunnel. Dagens E6 har forholdsvis tung rassikring her allerede, bla med høye rassikringsgjerder. For den nye forskjæringen inn mot rassikringstunnelen vil sikring mot ras fra fjellsida ovenfor fortsatt bli utfordrende i framtida. Når man bygger ny rassikringstunnel burde denne strekningen også blitt rassikret, f.eks ved omlegging av trasé eller ved overbygg for hele strekningen mellom tunnelene. For et område av dagens E6 mellom tunnelen er det sig i vegfyllingen. Dette bør vurderes og tas med i det videre planarbeidet. Side 11 av 14

12 Bilde 1: Påhugg i vest, profil 200. Bildet tatt mot nord. Bilde 2: Påhugg i øst, profil ca Bildet tatt i fjelloverflaten like nedenfor 20 meter til høyre for senterlinja. Vedlegg 1 Side 12 av 14

13 Bilde 3. Bilde tatt ca 50 m vest for påhugg øst. Viser svakhetssone/skyvesone i antatt bergartsgrense. Bilde 4: Ca profil 450 og ca 100 m til høyre for senterlinja. Skyvesone/svakhetssone. Bildet tatt mot nord. Vedlegg 1 Side 13 av 14

14 Bilde 5: Foldet kvartsitt. Profil ca 330 og ca 70 m til høyre for senterlinja. Bildet tatt mot nord. Vedlegg 1 Side 14 av 14