Geoteknisk prosjektering

Transkript

1 Statens vegvesen Geoteknisk prosjektering GSV FV 120 Norbyvegen - Nordby skole

2 Erik Vebner J Geoteknisk prosjekteringsrapport EEVAN AS EV Rev. Dato: Beskrivelse Utarbeidet Fagkontroll Godkjent Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS som del av det oppdraget som dokumentet omhandler. Opphavsretten tilhører Norconsult. Dokumentet må bare benyttes til det formål som oppdragsavtalen beskriver, og må ikke kopieres eller gjøres tilgjengelig på annen måte eller i større utstrekning enn formålet tilsier. Norconsult AS Pb. 626, NO-1303 Sandvika Vestfjordgaten 4, NO-1338 Sandvika Side 2 av 17

3 Innhold 1 Introduksjon 4 2 Geotekniske prosjekteringsforutsetninger Styrende dokumenter Geoteknisk kategori, konsekvens- og pålitelighetsklasse Partialfaktorer 6 3 Topografi og grunnforhold Topografi Kvartærgeologi Skred Grunnforhold Telefarlighets- og bæreevnegruppe 11 4 Geoteknisk prosjektering Geotekniske problemstillinger i prosjektet Inledende geoteknisk vurdering for Gang- og sykkelveg Geoteknisk prosjektering av Murer Mur fra ca. profil 10 til ca. profil 70 VENT Mur fra ca. profil 440 til ca. profil 460 VENT Geoteknsik prosjekteing veifyllinger Områdestabilitetsvurdering - profil 850 til profil Geoteknisk prosjektering rørspunt for bekkekulvert 15 5 Utførelse Side 3 av 17

4 1 Introduksjon På strekningen mellom Norbyveien og Nordby skole i Rælingen kommune planlegger Statens vegvesen Gang- og SykkelVeg (GSV) langs Fylkesveg (FV) 120. Norconsult har fått i oppdrag planlegging av opparbeidelse av denne GSV en, inkludert planlegging av grunnundersøkelser, rapportering av grunnundersøkelser og geoteknisk prosjektering. Denne rapporten oppsummerer geotekniske prosjekteringsforutsetninger (kapittel 2), topografi og grunnforhold (kapittel 3) og geotekniske vurderinger (kapittel 4). Geotekniske vurderinger og prosjektering for de forskjellige tiltakene er rapportert i forskjellige notater som vist i tabellen nedenfor. Denne rapporten G2 oppsummerer kun konklusjoner. Tabell 1 Oversikt over geotekniske rapporter og notater for GSV FV120 Norbyvegen - Nordby skole prosjektet Nummer Tittel Revisjon dato G1 GSV FV120 Nordbyveien - Nordby skole, Grunnundersøkelser, Data rapport G2 Geoteknisk prosjektering, GSV FV 120 Norbyvegen - Nordby skole G3 Områdestabilitetsvurdering - GSV FV 120 profil 850 til profil 1150 G4 Geoteknisk prosjektering veifyllinger - GSV FV 120 G5 Geoteknisk prosjektering murer - GSV FV 120 G6 G7 Innledende geotekniske vurderinger for gang- og sykkelveg 2 - GSV FV 120 Dimensjonering av spunt for bekkekulvert - GSV FV 120 Rev Rev J01 Kommentar Datarapporten fra grunnundersøkelser Denne rapporten Vurdering av områdestabilitet for platå mellom profil 850 og 1150 grunnet påvist sprøbruddmateriale Geoteknisk prosjektering av vegfyllinger Geoteknisk prosjektering av murløsninger Vurdering av geotekniske problemstillinger for GSV 2 (profil 0 til 240 på vestsiden av FV120) Geoteknisk prosjektering av spunt for bekkekulvert (internt beregningsnotat) Side 4 av 17

5 2 Geotekniske prosjekteringsforutsetninger 2.1 STYRENDE DOKUMENTER Relevante styrende dokumenter for geoteknisk prosjektering av GSV en er: NS-EN 1990:2002+NA:2008, «Eurocode: Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner» NS-EN :2004+NA:2008, «Eurocode 7: Geoteknisk prosjektering, Del 1: Allmenne regler» NS-EN :2007+NA:2008, «Eurocode 7: Geoteknisk prosjektering, Del 2: Regler baser på grunnundersøkelser og laboratorieprøver» Statens vegvesen Håndbok N200, «Vegbygging» Statens vegvesen Håndbok V220, «Geoteknikk i vegbygging» Statens vegvesen håndbok V221, «Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger» Statens vegvesen Håndbok V499, «Bruprosjektering Eurokodeutgave» NVE veileder 7/2014, «Sikkerhet mot kvikkleireskred - Vurdering av områdestabilitet ved arealplanlegging og utbygging i områder med kvikkleire og andre jordarter med sprøbruddegenskaper» 2.2 GEOTEKNISK KATEGORI, KONSEKVENS- OG PÅLITELIGHETSKLASSE For dette prosjektet er følgende geoteknisk kategori, konsekvens- og pålitelighetsklasse valgt. Tabell 2 Geotekniske prosjekteringsforutsetninger Prosjekteringsforutsetning I henhold til Kommentar Konsekvens- og pålitelighetsklasse (CC/RC) 2 Eurokode NS-EN 1990:2002 +NA:2008 ref. B3.1 og NA.A1.3.1(901) og Håndbok N200 CC2: «Middels stor konsekvens i form av tap av menneskeliv, betydelige økonomiske, sosiale eller miljømessige konsekvenser» RC2: «Grunn- og fundamenteringsarbeider og undergrunnsanlegg ved enkle og oversiktlige grunnforhold» Kontrollklasse N Eurokode NS-EN 1990:2002 +NA:2008 ref. NA.A1.3.1(903) og Håndbok N200 Prosjektet vurderes inn i CC/RC 2, men for detaljer i prosjektet kan CC/RC 1 vurderes Eurokode pålitelighetsklasse 2 medfører kontrollklasse N (Normal kontroll), dvs. grunnleggende kontroll og kollegakontroll for prosjektering og basis kontroll og intern systematisk kontroll for utførelsen Side 5 av 17

6 Geoteknisk kategori 2 Eurokode 7 NS-EN :2004+NA:2008 ref. 2.1 og Håndbok N200 «Konvensjonelle typer konstruksjoner og fundamenter uten unormale risikoer eller vanskelige grunn- eller belastningsforhold» 2.3 PARTIALFAKTORER I henhold til håndbok V220 kapittel brukes partialfaktorer for laster på γg = 1,0 og γq = 1,3 (eller 0 hvis gunstig) for stabilitets-, jordtrykk-, bæreevne og setningsberegninger i bruddgrensetilstand. For partialfaktorer for materialegenskaper i bruddgrensetilstand (for effektivspennings- og totalspenningsanalyser) brukes partialfaktorer fra figur 0.3 i håndbok V220 eller eventuelt en prosentvis forbedring av partialfaktor i henhold til håndbok V220 figur 0.4. For hvert tiltak vurderes konsekvensklasse (generelt CC2 alvorlig i dette prosjektet) og bruddmekanisme (generelt nøytralt brudd i dette prosjektet) spesifikt for å bestemme relevant partialfaktor. Figur 1 Utsnitt figur 0.3 i håndbok V220 med partialfaktorer for materialegenskaper Ved dimensjonering av støttemurer brukes også krav til fundamentruhet rb i henhold til handbok v220 figur 6.3 som vist i figuren nedenfor. Figur 2 Utsnitt figur 6.3 i håndbok V220 med krav til ruhet Side 6 av 17

7 Områdestabilitet for områder med kvikkleire og andre jordarter med sprøbruddoppførsel vurderes i henhold til kravregimet i NVE veileder 7/2014. Kravet til sikkerhetsnivå og sikkerhetsfaktorer for områdestabilitetsvurderinger i NVE veilederen er relatert til områdets faregradsklasse før utbygging og tiltakskategori. Dette er vurdert spesifikk for relevante områder i eget notat G3 «Områdestabilitetsvurdering - GSV FV 120 profil 850 til profil 1150» Side 7 av 17

8 3 Topografi og grunnforhold 3.1 TOPOGRAFI GSV en starter på ca. kote +171 m i nord, daler til ca. kote +156 m rundt profil 310, stiger igjen til ca. kote +177 rundt profil 770 og slutter på ca. kote 171 m i sør. Hele GSV ligger i skrånende terreng med åser i vest (topper med ca. kote +230 m til +290 m) og Øyeren i øst på ca. kote +101 m. GSV en ligger i skrånende terreng fra profil 0 til profil 190 med spredt bebyggelse på begge sider av fylkesvegen. GSV en krysser flere ravinedaler fra profil 190 til profil 750. Krysninger er øverst i disse ravinedalene og fylkesvegen er bygd på veifyllinger over disse ravinedalene. Rundt profil 300 krysser fylkesvegen en dal med bekk som renner fra Myrdammen ned til Øyeren. Bekken ligger i kulvert under veifyllingen. Fra kote 750 til kote 1200 ligger fylkesvegen på et platå med platåkanten rundt Tomterstien. Lengst sør i parsellen, ved profil 1232, krysser fylkesvegen igjen en ravinedal. Figur 3 Topografi (kilde Skrednett.no) Side 8 av 17

9 3.2 KVARTÆRGEOLOGI NGUs kvartærgeologiske kart viser at området ligger under marin grense og løsmasser i planområdet beskrives som: Tabell 3 Løsmasser i planområdet (kilde NGU) Tegnforklaring Løsmassetype Løsmassetype definisjon Tykk havavsetning Hav- og fjordavsetning, sammenhengende dekke, ofte med stor mektighet Finkornige, marine avsetninger med mektighet fra 0,5 m til flere ti-tall meter. Avsetningstypen omfatter også skredmasser fra kvikkleireskred, ofte angitt med tilleggssymbol. Det er få eller ingen fjellblotninger i området Tynn hav- /strandavsetning Hav- og fjordavsetning og strandavsetning usammenhengende eller tynt dekke over berggrunnen Grunnlendte områder/hyppige fjellblotninger. Tykkelsen på avsetningene er normalt mindre enn 0,5 m, men den kan helt lokalt være noe større. Det er ikke skilt mellom hav-, fjord- og strandavsetning. Kornstørrelser angis normalt ikke, men kan være alt fra leir til blokk. Bart fjell, stedvis tynt dekke Bart fjell Brukes om områder som stort sett mangler løsmasser, mer enn 50 % av arealet er fjell i dagen Side 9 av 17

10 3.3 SKRED Figur 4 Løsmassekart (kilde NGU) Et søk på Skrednett.no viser ingen kjente kvikkleire aktsomhetsområder eller faresoner i planområdet. Det er heller ingen registrerte skredhendelser i planområdet. Rundt profil 230 ligger GSV en i potensielle utløpsområder for steinsprang og snøskred ifølge Skrednett.no. Det anbefales at dette vurderes av en ingeniørgeolog. 3.4 GRUNNFORHOLD I forkant av grunnundersøkelsene gjennomførte Norconsult (Are Wigernes Stuvøy og Eelco van Raaij) en befaring for å detaljplanlegge geoteknisk undersøkelser og geoteknisk Side 10 av 17

11 borplan. Befaringen viste fjell i dagen på flere lokasjoner langs traseen. Grunnundersøkelser ble gjennomført i mai og juni 2014 og er rapportert i rapport G1, «GSV FV120 Nordbyveien - Nordby skole, Grunnundersøkelser, Data rapport». Grunnundersøkelser omfattet 31 totalsonderinger, 10 trykksonderinger, 2 vingeboringer, 4 prøveserier og 2 hydrauliske poretrykksmålere. Gjennomførte grunnundersøkelser vurderes å være tilstrekkelig for å vurdere geoteknisk kategori i henhold til Eurokode 7. Grunnundersøkelsene viste varierende grunnforhold med varierende dybde til berg langs traseen. Grunnforholdene og valgte geotekniske parameterne er spesifikt beskrevet for de forskjellige vurderte geotekniske problemstillingene i de forskjellige notatene. 3.5 TELEFARLIGHETS- OG BÆREEVNEGRUPPE Stedlige masser langs den planlagte GSV en består hovedsakelig av middels til meget telefarlig T3 og T4 materialer og undergrunnen kan plasseres i bæreevnegruppe 6 (telefarlighets- og bæreevneklassifisering i henhold til håndbok N200). Lokalt ved eksisterende veifyllinger til fylkesvegen med sprengstein vil telefarlighets- og bæreevnegruppe være bedre. Ved nye veifyllinger med sprengstein for den planlagte GSV en eller hvor underbygningen til GSV en utbedres vil naturligvis telefarlighets- og bæreevnegruppe også forbedres Side 11 av 17

12 4 Geoteknisk prosjektering 4.1 GEOTEKNISKE PROBLEMSTILLINGER I PROSJEKTET Det er flere geotekniske problemstillinger langs GSV en: Tabell 4 Geotekniske problemstillinger Nr. Problemstilling Fra ca. profil Til ca. profil Lengde (m) Side av GSV Prosjektert geotekniske løsninger 1 Sideskråning Ø VENT Antatt vinkelmur med lette masser 2 Ravinedal med veifylling 3 Ravinedal med veifylling og kulvert 4 Sideskråning i hage og utfylling for parkering Ø Utvidelse veifylling N Utvidelse veifylling og rørspunt i forbindelse med forlengelse kulvert NØ VENT Antatt murløsning 5 Sideskråning NØ Ny fylling 6 Ravinedal med veifylling 7 Ravinedal med veifylling 8 Ravinedal med veifylling 9 Områdestabilitet med sprøbruddmateriale Ø Utvidelse veifylling Ø Utvidelse veifylling Ø Utvidelse veifylling Ø Stabilitetsvurdering Det er valgt å plassere alle geotekniske tiltak i konsekvensklasse «CC2 Alvorlig» og «Nøytralt brudd» og dermed γm = 1,4. Geoteknisk prosjektering for vinkelmur (nr. 1 i tabellen) og sideskråning med utfylling for parkering (nr. 4 i tabellen) er på vent i avventning av ytterlige avklaringer. 4.2 INLEDENDE GEOTEKNISK VURDERING FOR GANG- OG SYKKELVEG 2 Fra ca. profil 0 til ca. profil 150 og fra ca. profil 160 til ca. profil 240 var en nye gang- og sykkelveg 2 (på vestsiden av FV120) opprinnelig planlagt som en skjæring i eksisterende terrengskråning, utført med mur. På grunn av bratt terreng, relativt høye skjæringer og betydelig løsmassemektighet er skråningsstabiliteten en utfordring. I tillegg er det to eiendommer (hus og hage) på toppen av Side 12 av 17

13 skråningen fra ca. profil 0 til ca. profil 150 som begrenser plass og muligheter for stabilitetsforbedrende tiltak. Fra ca. profil 160 til ca. profil 240 er det videre en lang og brått skråning. En innledende vurdering for denne delen av prosjektet ble presentert i notat G6 «Innledende geotekniske vurderinger for gang- og sykkelveg 2 - GSV FV.120» med konklusjonen: «Skråningsstabilitet er en geoteknisk utfordring for gang- og sykkelveg 2 fra ca. profil 0 til ca. profil 150 og fra ca. profil 160 til ca. profil 240 på grunn av skjæring i skråningsfoten kombinert med bratt terreng, relativt høye skjæringer, betydelig løsmassemektighet og eiendommer tett in på vegen (plassbegrensninger). For å forbedre skråningsstabiliteten vil det være nødvendig med omfattende tiltak i form av en permanent spunt for base case veggeometri. En slik løsning vil være en svært kostbar og komplisert løsning for en gang- og sykkelveg med anleggstekniske utfordringer og behov for delvis stenging av FV120 i perioder som beskrevet i dette notatet. For alternativ veggeometri vil fortsatt stabiltetsforbedrende tiltak være nødvendig i form av permanent spunt eller muligens omfattende masseutskiftning langs skråningstoppen. Praktisk gjennomførbarhet og oppnåelig sikkerhetsnivå med slike løsninger må eventuell dokumenteres i en eventuell videre detaljert prosjektering.» Basert på denne innledende geotekniske vurderingen og en totalvurdering av oppdragsgiveren ble denne delen av prosjektet med gang- og sykkelvegen 2 stoppet. 4.3 GEOTEKNISK PROSJEKTERING AV MURER I prosjektet er det to murer. Begge murer er på VENT i avventning av ytterlige avklaringer, prosjekterte løsninger er derfor foreløpig. Geoteknisk prosjektering av murer er oppsummert i notat G5 «Geoteknisk prosjektering murer - GSV FV 120» Mur fra ca. profil 10 til ca. profil 70 VENT Flere forskjellige typer murløsninger er vurdert, inkludert tørrmur og vinkelmur med tilbakefylling av sprengstein og tørrmur med jordarmering. Kombinasjonen av murhøyden, begrenset avstand mellom GSV en og eneboligen (ca. 13 m) og middels fast leire med stor mektighet (udrenert skjærfasthet mellom 30 og 50 kpa på fundamenteringsnivå i borpunkt 2) resulterer i utfordringer med stabiliteten av muren. Valgt løsning er derfor en vinkelmur med tilbakefylling av lette masser. Den valgte murgeometrien har murhøyde 5,7 m, murhelning 1:5, fundamentdybde 0,7 m, sålebredde 4,0 m og tåbredde 1,5 m. Tilbakefylling er med skumglass mm og egenvekt 3,5 kn/m 3. Ruhet under fundamentet er dimensjonerende Side 13 av 17

14 Figur 5 Snitt vinkelmur Mur fra ca. profil 440 til ca. profil 460 VENT Det foreslås en tørrmur med masseutskiftning under og bak muren med gradert sprengstein (drenerende masser og ikke telefarlig) til berg. Massen bak muren skal utskiftes innenfor den sonen som kan gi jordtrykk mot muren, det vil si foran en 45 linje med horisontalen fra bakkant av murfundament. Under muren skal masser normal komprimeres, bak muren skal masse lett komprimeres. Videre utforming og dimensjonering av murløsning avventes til tilgang og parkeringsareal for eiendom er avklart. 4.4 GEOTEKNSIK PROSJEKTEING VEIFYLLINGER Prosjektering av veifyllinger er oppsummert i notat G4 «Geoteknisk prosjektering veifyllinger - GSV FV 120». Stabilitetsanalyser er utført med programmet GeoSuite Stability. Stabilitetsanalyser er utført både som udrenert totalspenningsanalyser og som drenert effektivspenningsanalyser. Beregningene er utført i alle profiler både med sirkulærsylindriske skjærflater og sammensatte skjærflater etter antatt svakeste partiet i hvert profil. Veifyllingene utføres med steinmasser, skråningsvinkel 1:1,5 og stabiliserende tiltak som beskrevet i tabellen nedenfor. Organiske / humusholdig toppmasser, trær, busker og kratt er forutsatt fjernet i områder for de nye veifyllingene. Generelle krav til materialer og utførelse er gitt i NS 3420-G «Beskrivelsestekster for bygg, anlegg og installasjoner - Del G: Grunnarbeider - Del 2» og håndbok V Side 14 av 17

15 Tabell 5 Stabiliserende tiltak veifyllinger Fra ca. profil Til ca. profil Stabiliserende tiltak Å legge ut 6 m bred fra fyllingsfot og 1,5 m høy motfylling Seksjonsvis masseutskiftning av leirelaget med steinunder hele foten av den nye delen av veifyllingen. Omfang av masseutskiftning må vurderes på stedet Skråningen renskes ned til berg eller morene masser under foten til den nye veifyllingen. Omfang av masseutskiftning må vurderes på stedet Å legge ut 7 m bred fra fyllingsfot og 1,5 m høy motfylling Å legge ut 7 m bred fra fyllingsfot og 1,5 m høy motfylling Å legge ut 7 m bred fra fyllingsfot og 1,5 m høy motfylling. Fyllingen fra profil 265 til 370 og fra 460 til 560 krever masseutskiftning som må vurderes og følges opp i utførelsesfasen. Veifyllinger, inkludert motfyllinger, er vist på C og U tegninger. 4.5 OMRÅDESTABILITETSVURDERING - PROFIL 850 TIL PROFIL 1150 Vurdering av områdestabilitet for platået mellom profil 850 og 1150, grunnet påvist sprøbruddmateriale, er oppsummert i notat G3 «Områdestabilitetsvurdering - GSV FV 120 profil 850 til profil 1150». Det konkluderes at: «Planlagt GSV går over et platåterreng mellom profil 850 og Grunnundersøkelsen påviste sprøbruddmateriale og områdestabilitet må derfor vurderes. I henhold til NVE veileder 7/2014 plasseres GSV en i tiltakskategori K1. Lokal stabilitet av planlagt fylling mellom profil 850 til profil 1040 må vurderes. Ellers påvirker tiltaket ikke områdestabiliteten negativt og ytterlige utredning av områdestabilitet anses ikke påkrevet. Det bør imidlertid foretas en befaring for å vurdere om det er pågående erosjon som kan påvirke områdestabiliteten negativt.» På grunn av lave fyllingshøyder for fyllingen mellom profil 850 til profil 1040 vurderes at lokal stabilitet ivaretas med vanlig normal profil. 4.6 GEOTEKNISK PROSJEKTERING RØRSPUNT FOR BEKKEKULVERT Ettersom eksisterende vegfylling må utvides for å gjøre plass til GSV en må eksisterende bekkekulvert forlenges. Det er behov for å rive deler av eksisterende kulvert, og det er ikke plass til utgraving med stabil graveskråning. Det er derfor behov for midlertidig spunt for å bygge kulvertforlengelsen. Planlagt plassering av spunt er vist i figur Side 15 av 17

16 Figur 6 Skisse spuntplan Basert på de utførte totalsonderingene er det svært usikkert om det er mulig å ramme vanlig spunt til berg. Det er derfor forutsatt støttevegg bestående av nedborede stålrør («rørspunt»). Rørene forutsettes boret min. 1,0 m inn i berg, og avstives med skråstag til berg i 1-2 nivåer. Beregninger er gjennomført i Plaxis og oppsummert i intern notat G7 «Dimensjonering av spunt for bekkekulvert - GSV FV 120». Følgende dimensjoner er valgt for spunten: Snitt 1: Rørspunt: Ø273 mm, t=6,3 mm, c/c 0,6 m Stagnivå 1: Pd=676 kn, c/c 2,0 m, 2 x UNP300 Stagnivå 2: Pd=1183 kn, c/c 2,0 m, 2 x UNP300 Snitt 2: Rørspunt: Ø273 mm, t=6,3 mm, c/c 1,0 m. Stagnivå 1: Pd=676 kn, c/c 3,0 m, 2 x UNP300 Spunten er tegnet på V-tegningene Side 16 av 17

17 5 Utførelse Grunnarbeidene for dette prosjektet er plassert i pålitelighetsklasse (CC/RC) 2 og geoteknisk kategori 2, utførelseskontroll skal være N (Normal). Videre krav til kontrolltiltak skal være i henhold til figur 0.12 i håndbok V220. Det er ikke planlagt med spesifikke prosjektspesifikke geotekniske målinger eller overvåkning (for eksempel setningsmålinger eller poretrykksmålinger). Muligens vil det være behov for setningsmålinger når murene er ferdig prosjektert. Figur 7 Utsnitt figur 0.12 i håndbok V220 med krav til kontrolltiltak For geoteknisk utførelse anbefales det videre at: Hvis grunnforholdene er annerledes enn forutsatt i prosjektering, bør arbeidet suspenderes og geotekniker varsles for å vurdere veien videre. Eventuelle fjellskjæringer bør vurderes av ingeniørgeolog. Midlertidig lagring av masser (deponi) må godkjennes på forhånd av byggherre/geoteknisk prosjekterende, og de må plasseres og bygges opp slik at grunnen ikke overbelastes lokalt Side 17 av 17