Fv. 715 Melan bru - Byggeplan Geoteknisk prosjekteringsrapport

Transkript

1 Fv. 715 Melan bru - Byggeplan Geoteknisk prosjekteringsrapport R 4. februar 2015

2

3 Prosjekt Prosjekttittel: Fv. 715 Melan bru Byggeplan Dokumenttittel: Geoteknisk prosjekteringsrapport Dokumentnr.: R Dato: 4. februar 2015 Rev. nr./rev. dato: 0 Oppdragsgiver Oppdragsgiver: Statens vegvesen Region midt Kontaktperson: Roar Lindstad Kontraktreferanse: Rammekontrakt , tilleggsavtale nr. NGI-21 For NGI Prosjektleder: Utarbeidet av: Kontrollert av: Magne Mehli Magne Mehli Vidar Gjelsvik p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

4 Sammendrag Dokumentnr.: R Side: 4 Statens vegvesen Region midt (SVRM) planlegger ny Mælan bru over Stordalselva ved Årnes sentrum i Åfjord kommune. I tillegg til selve brua innebærer tiltaket ca. 600 meter ny veg inn mot brua fra sør og et deponiområde vest for veglinjen. Norges Geotekniske Institutt (NGI) er engasjert av SVRM som geoteknisk rådgiver i forbindelse med byggeplanarbeidet. Foreliggende rapport er en prosjekteringsrapport og presenterer geotekniske vurderinger av stabilitetsforhold, fundamentering av ny bru samt andre relevante problemstillinger. Melan bru skal fundamenteres på svevende utstøpte stålrørspeler i fire akser. To peler i hver akse. Det skal benyttes Ø813/18 mm stålrør som rammes til prosjektert dybde. Stabiliteten av skjæringene er vurdert og funnet god nok med skråningshelning 1:2 og med tiltak for å bedre overflatestabiliteten. Tiltakene består av skråningsdren, jordvoll på toppen av skråningen og tilsåing. p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

5 Innhold Dokumentnr.: R Side: 5 1 Innledning 6 2 Grunnlagsmateriale 6 3 Områdebeskrivelse Topografi Geologi Grunnforhold 8 4 Prosjektbeskrivelse Melan bru Øvrig veglinje 10 5 Prosjekteringsforutsetninger Regelverk Prosjektklasser, laster og lastfaktorer Materialparametere 12 6 Geotekniske vurderinger og dokumentasjon Geotekniske problemstillinger Dokumentplan Peler Erosjonssikring Skjæringer Deponiområde Tele Setninger Kontroll 15 7 Referanser 15 Tegninger Tegning 001 Tegning 100 Oversiktskart Situasjonsplan Kontroll- og referanseside p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

6 Dokumentnr.: R Side: 6 1 Innledning Statens vegvesen Region midt (SVRM) planlegger ny Mælan bru over Stordalselva ved Årnes sentrum i Åfjord kommune. Brua, som er en del av Fv. 715, ble tidligere tatt av flom og det ligger i dag en interimsbru på stedet. Brua vil ligge omtrent på samme sted med mindre endringer for å få en bedre linjeføring inn mot brua. I tillegg til selve brua innebærer tiltaket ca. 600 meter ny veg inn mot brua fra sør og et deponiområde vest for veglinjen. Norges Geotekniske Institutt (NGI) er engasjert av SVRM som geoteknisk rådgiver i forbindelse med byggeplanarbeidet. Foreliggende rapport er en prosjekteringsrapport og presenterer geotekniske vurderinger av stabilitetsforhold, fundamentering av ny bru samt andre relevante problemstillinger. 2 Grunnlagsmateriale Mottatt grunnlagsmateriale er oppsummert i tabell 1. Tabell 1: Mottatt grunnlagsmateriale Rapportnr. / filnavn Tittel / beskrivelse Mottatt dato Datarapport Multiconsult R, rev. 1 Datarapport NGI K100.dwg Konstruksjonstegning av bru Vedlegg 10 Fv 715 Melabrubearing_forces.pdf Beregnede pelelaster fra RIB T_kart_3d.dwg 3D-kart Melabro.TMG Terrengmodell T_geom.dwg Veglinje T_geom_fylling.dwg Modell av fylling LAY_F102.pdf Normalprofil skjæring Områdebeskrivelse 3.1 Topografi Langs veglinjen stiger terrenget jevnt fra ca. kote +15 i profil (start for veglinjen) til ca. kote +27 i profil Videre heller terrenget ned mot Stordalselva som krysses ved profil Brua ligger nært utløpet for elven slik at elvenivå ligger noe over kote 0. p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

7 Dokumentnr.: R Side: 7 Figur 1: Flyfoto over byggeplanområdet ( Fra profil til stiger terrenget slakt på begge sider av vegen. Fra profil til stiger terrenget fortsatt på østsiden av vegen, mens det på vestsiden ligger en ravine som har sideskråninger med helning 1:2 1:3 ned fra dagens veg. Helningen på østsiden er noe slakere enn 1:7. Ned mot elven varierer terrenghelningen mellom 1:2 og 1:2,5. Området på nordvestsiden av elven er relativt flatt og ligger på ca. kote For øvrig vises det til tegning Geologi Kvartærgeologisk kart fra NGU, gjengitt i Figur 2, viser at terrengoverflaten oppe ved Mælan gård består av marin strandavsetning (mørk blå). Videre ned mot Stordalselva er det et parti med tykk havavsetning (lys blå / cyan). Langs Stordalselva består løsmassene av elveavsetning (gul). På østsiden av Fv. 715 stiger terrenget og man finner bart fjell med stedvis tynt løsmassedekke. p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

8 Dokumentnr.: R Side: 8 Figur 2: Kvartærgeologisk kart fra NGU ( Marin grense ligger på ca. kote 125 i området. Det er sannsynlig at den tykke havavsetningen strekker seg inn under den marine strandavsetningen. Det er ikke registrert kvikkleiresoner i nærheten av reguleringsområdet. 3.3 Grunnforhold Ved brustedet Det har ikke vært mulig å ta opp prøver nede ved elvebredden eller ute i elva ved brustedet, så beskrivelsen av grunnforholdene er derfor basert på 8 totalsonderinger, 1 dreietrykksondering, 2 CPTu-sonderinger og prøveserier lenger sør. På hver side av elven er det benyttet økt rotasjon og noe spyling og slag ned til ca. kote +1. Materialet antas å være fast sand og grus med noe blokk (trolig oppfylt materiale). Det er forboret gjennom dette laget før utførelse av dreietrykksondering og CPTu-sondering. Under dette nivået er dreietrykksonderingen kjørt uten økt rotasjon ned til ca. kote -22. Bormotstanden varierer mellom 20 og 30 kn og opp mot 35 kn i nedre del. For totalsonderingene øker bortiden noe nedover i dybden, men det er ikke benyttet slag før ca. kote -25 (dette varierer noe). Det er generelt benyttet økt rotasjon fra ca. kote -13. CPTu-sonderingene var mulig å drive ned til kote -13 med spyling bak sonden. Ut fra en vurdering av de utførte sonderingene består grunnen under ca. kote +1 av fast sand med noe silt og grus. Den relative lagringsfastheten av sanden varierer mellom middels tett til tett. Sannsynligheten for å treffe på større blokk vurderes som liten før man kommer ned til kote -25. I elvens sideterreng er massene grovere over kote +1 og det er sannsynlig å treffe på større blokk. Ute i elven ligger det en naturlig erosjonshud som vurderes å være 0,5 1,0 meter tykk. p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

9 Dokumentnr.: R Side: 9 Berg er påvist å ligge på kote -37 i boring 19 på sørsiden av elven (akse 1). I akse 2 er det boret til kote -59 uten å finne berg. I de øvrige aksene er det boret til -30 til - 35 uten å finne berg. Det ble ikke boret dypere fordi boreriggen ikke kunne bruke spylefunksjonen på det tidspunktet boringene ble utført (SVV 2013) Langs veglinjen og under deponiområde Det er utført totalsonderinger for hver 50 meter langs senterlinjen. I profil og er det sondert på hver side av vegen ca meter ut fra senterlinjen. Det er tatt opp prøver i 5 punkter. I tillegg er det supplert med 2 CPTU-sonderinger og 4 dreietrykksonderinger. Undersøkelsene viser at det ligger middels tett til tett sand 4 5 meter under terreng. Over sanden ligger det silt, leirig silt eller siltig, sandig leire. Opp mot terreng er massene noe fastere og tørrskorpeaktig. Vanninnholdet i massene ligger på ca. 20 %, opp mot 30 % der løsmassene består av mer leire. Den udrenerte skjærfastheten som er målt på sylinderprøvene ligger mellom kpa Grunnvann Målinger av grunnvannstanden i borpkt. S18 antyder at GV ligger lavt i området. Nede ved elven viser poretrykksmålinger utført av Multiconsult AS at GV ligger i omtrent samme nivå som Stordalselven. CPTU i borpkt. 11 indikerer at GV ligger ca. 2 meter under terreng. 4 Prosjektbeskrivelse 4.1 Melan bru Melan bru blir en slakkarmert platebru med 3 spenn. Total lengde for brua blir ca. 54 meter. Brua bygges med monolittiske forbindelser i alle fire akser, og i hver akse støttes brua opp av to søyler. Søylene fortsetter som peler ned i grunnen. Akse 2 og 3 er rotert 10 i forhold til vegens tverretning for tilpasning til elvens strømningsretning. Bruas totale bredde blir 14 meter. Det benyttes utstøpte stålrør med Ø813 mm i alle akser. Pelene skal rammes til en gitt dybde og avsluttes i løsmasse. p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

10 Dokumentnr.: R Side: 10 Figur 3: Melan bru i snitt Figur 4: Melan bru i plan 4.2 Øvrig veglinje Veglinjen vil gå ca. 430 meter i skjæring / halvskjæring og ca. 120 meter på fylling. Veglinjen skal på det meste ned ca. 4,5 meter i forhold til dagens terreng noe som gir opp mot 8 meter høye skjæringer. Grunnforholdene består stort sett av sand / siltig sand ved traubunn, men i skjæringene vil løsmassene bestå av en del lagdelt bløt sandig, leirig silt og siltig leire. Figur 5 viser normalprofil skjæring for nye fv I toppen av skjæringen er det lagt inn en ca. 0,7 meter høy jordvoll som skal hindre traktor og andre gårdskjøretøy fra å kjøre utfor skråningen etter ønske fra SVV. Jordvollen vil i tillegg hindre vann fra å renne nedover skjæringen noe som vil redusere erosjonsproblematikk. Erfaring fra denne typen masser tilsier at det er nødvendig med ytterligere tiltak for å kunne ha en skråningshelning på 1:2. p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

11 Dokumentnr.: R Side: 11 Figur 5: Normalsnitt skjæring fv Prosjekteringsforutsetninger 5.1 Regelverk Den geotekniske prosjekteringen er underlagt krav i form av følgende standarder: NS-EN 1990:2002+NA:2008, Eurokode 0 NS-EN :2004+NA:2008, Eurokode 7 NS-EN :2004+NA: 2008, Eurokode 8 I tillegg er følgende av Statens vegvesen sine håndbøker relevante for geoteknikk: V220 Geoteknikk i vegbygging V221 Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger N200 Vegbygging N400 Bruprosjektering Følgende dokumenter er også relevante ved bygging av bru over elv: Vassdragshåndboka NVEs veileder nr. 4/2009: "Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein" For vurderinger i forbindelse med pelefundamentering er Peleveiledningen 2012 lagt til grunn. p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

12 Dokumentnr.: R Side: Prosjektklasser, laster og lastfaktorer Laster og partialfaktorer for laster er gitt i V220, V400 og Peleveiledningen For valg av geoteknisk kategori, samt konsekvens- og pålitelighetsklasse er det valgt å dele opp veglinjen i to: (1) brukonstruksjon med landkar og tilløpsfyllinger og (2) øvrig veglinje med deponiområde. Konsekvens- /pålitelighetsklasse Ut fra figur 0.7 i V220 skal bruer alltid settes i CC/RC 3. Dette gir γm = 1,5 / 1,4 for henholdsvis nøytralt og seigt brudd, se figur 0.3 i V220. Grunnforholdene tilsier at den øvrige veglinjen kan plasseres i kategorien "Grunn- og fundamenteringsarbeider ved enkle og oversiktlige grunnforhold" som gir CC/RC 2. Dette gir γm = 1,4 / 1,3 for henholdsvis nøytralt og seigt brudd (γm = 1,4 / 1,4 for totalspenningsanalyse). Geoteknisk kategori Bruen og øvrig veglinje plasseres henholdsvis i geoteknisk kategori 3 og 2. Prosjekterings- og utførelseskontroll Figur 0.8 i V220 gir krav til Utvidet kontroll for prosjektering og utførelse av brufundamenteringen. Normal kontroll for øvrig veglinje. Seismisk dimensjonering Grunntype C er lagt til grunn for vurdering av seismiske laster. RIB har vurdert seismisk belastning etter Hb. N400 og eurokode 8 og kommet frem til at det ikke er nødvendig med seismisk analyse. Koordinat- og høydesystem Tiltaket prosjekteres i koordinatsystem EUREF89 NTM sone 10 og høydesystem NN2000. Øvrige prosjekteringsforutsetninger presenteres i beregningshefte 1 (ref. /4/) og 2 (ref. /5/). 5.3 Materialparametere Relevante materialparametere for geotekniske beregninger er beskrevet i beregningshefte 1 (ref. /4/) og 2 (ref. /5/). p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

13 Dokumentnr.: R Side: 13 6 Geotekniske vurderinger og dokumentasjon 6.1 Geotekniske problemstillinger Følgende geotekniske problemstillinger er relevant for byggeplanen: Stabilitet av vegskjæringer Stabilitet av utfylt område Erosjonssikring ved brulandkar og ved brusøyler i elva Erosjonssikring langs elvebredden Fundamenteringsløsning for bru Fundamentering av veg Kontroll under utførelse De ulike problemstillingene med løsninger er kort beskrevet i kapittel Dokumentplan Denne prosjekteringsrapporten er et overordnet dokument som gir nødvendig bakgrunnsinformasjon for den geotekniske prosjekteringen, samt nøkkeltall fra geotekniske beregninger og vurderinger. Mer detaljert beskrivelse av løsninger, kontroll og dimensjoner er gitt i tekniske notat som omhandler egne tema. Nødvendige beregninger er gitt i egne beregningshefter. Alle dokumenter er underlag til endelig anbudsbeskrivelse. Følgende dokumenter er gyldige for den geotekniske prosjekteringen i forbindelse med utarbeidelse av byggeplan for Fv. 715 Melan bru: R "Byggeplan Geoteknisk prosjekteringsrapport" (denne rapporten) o o TN "Rammede stålrørspeler" Beregningshefte 1 "Dimensjonering av stålrørspeler" TN "Stabilitet av fylling / skjæring" Beregningshefte 2 "Stabilitet av fylling / skjæring" R "Datarapport" 6.3 Peler Melan bru skal fundamenteres på svevende utstøpte stålrørspeler i fire akser. To peler i hver akse. Direktefundamentering er vurdert, men valgt bort pga. anleggstekniske forhold etter SVRM sitt ønske. Borede peler er også blitt vurdert. Borede peler kan gi større sikkerhet for penetrering av blokkrik jord og man kan gi strengere kriterier for avvik i horisontalplanet og for loddavvik. Ulempen med borede stålrørspeler er at grunnlaget for vurdering av sidefriksjon og spissmotstand er usikkert. Det er derfor valgt rammede stålrørspeler. Selve peletversnittet er dimensjonert av RIB etter opptredende tverrsnittskrefter. Pelene er fast innspent i bruplaten slik at dimensjonerende tverrsnittskrefter vil p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

14 opptre nært toppen av pelen. Reduksjonsfaktoren, fa, er 1,0 i topp pel og reduseres lineært til 0,75 5*diameteren under peletopp. Lengde av pel er vurdert ved hjelp av NGI99-metoden beskrevet i Peleveiledningen Pelene utstyres med hul bergspiss for å gi mulighet til splitting av blokk. Beregninger er dokumentert i beregningshefte 1 og det er gitt en mer detaljert beskrivelse av dimensjoner og utførelse i Teknisk notat TN. Dokumentnr.: R Side: 14 Tabell 2: Stålrørspeler, dimensjoner Bruakse Ytre diameter Minimum ståltykkelse Minimum stålkvalitet Dimensjonert lengde (Pel + søyle) Minimum rammet lengde under terreng* [mm] [mm] [-] [m] [m] 1 og S355J2H 20, og S355J2H 31,0 12 * Gjelder dersom bæreevne påvises før man når beregnet lengde av pel. Lengde av søyle kommer i tillegg. Minimum rammet lengde er gitt for oppnå tilstrekkelig lateral bæreevne. 6.4 Erosjonssikring Erosjonssikring av elvebredden, elvebunn og rundt pelene er beskrevet på konstruksjonstegning K105. Vurderingene er gjort i samråd med NVE. 6.5 Skjæringer Stabiliteten av skjæringene er vurdert og funnet god nok med skråningshelning 1:2 og med tiltak for å bedre overflatestabiliteten og redusere faren for overflateerosjon. Tiltakene består av skråningsdren, jordvoll på toppen av skråningen og tilsåing. Stabilitetsberegningene er beskrevet i beregningshefte 2 og en mer detaljert beskrivelse av tiltak er dokumentert i Teknisk notat TN. 6.6 Deponiområde Undergrunnen er stabil nok til å tåle en utfylling vest for veglinjen. Dette er dokumentert i beregningshefte 2. Prinsipp for oppbygging og andre retningslinjer for utførelse av deponiområdet er beskrevet i Teknisk notat TN. Skråningene for deponiet skal ikke være brattere enn 1: Tele Kornfordelingsanalyser viser at grunnen i nivå med ny veg klassifiseres som meget telefarlig (T4). Dette må tas hensyn til ved dimensjonering av vegen. 6.8 Setninger Differansesetninger for vegstrekningen er vurdert, men ikke dokumentert i eget beregningshefte. Differansesetningene vil bli små og godt innenfor kravene gitt i p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

15 figur i håndbok N200. Utfyllingen i deponiområdet vil ikke gi setninger på bygninger i nærheten pga. av egenvekt. Traubunn for veg vil stedvis bestå av silt / siltig leire. Dersom disse massene trafikkeres og forstyrres av anleggsmateriell kan det oppstå setninger når overskuddsvann dreneres ut. Massene kjennetegnes ved at det oppstår "gyngegrunn". Massene må dekkes med fiberduk og forsterkningslag før de kan trafikkeres av anleggsmaskiner. 6.9 Kontroll Kontrollbehov for geotekniske arbeider er beskrevet i tekniske notat og i anbudsbeskrivelsen. Dokumentnr.: R Side: 15 7 Referanser /1/ NGI, rapport R: "Rv. 715 Melan bru Byggeplan. Grunnundersøkelser Datarapport", Rev. 1 / /2/ NGI, Teknisk notat TN: "Geoteknisk prosjektering Rammede stålrørspeler", Rev. 1 / /3/ NGI, Teknisk notat TN: "Geoteknisk prosjektering Skjæringer og massedeponi", /4/ Beregningshefte 1 "Stålrørspeler", Rev. 1 / /5/ Beregningshefte 2 "Stabilitet av fylling og skjæring", p:\2013\08\ \leveransedokumenter\rapport\ r byggeplan - geoteknisk vurderingsrapport\ r byggeplan - geoteknisk prosjekteringsrapport_med signatur.docx

16

17 T: (+47) F: (+47) NO-0806 Oslo, Norway Sognsveien 72 - PO Box 3930 Ullevål Stadion NGI

18

19

20