BegrensSkade - FoU. Begrensning av skader som følge av grunnarbeider Jenny Langford

Transkript

1 BegrensSkade - FoU Begrensning av skader som følge av grunnarbeider Jenny Langford Kjell Karlsrud, Gunvord Baardvik, Einar John Lande, Thomas Sandene, Carsten Hauser, Grete Tvedt (Statens vegvesen), Bjørn Kalsnes, Arne Engen (Norconsult)

2 Innhold BegrensSkade: Bakgrunn og målsetning DP1/2: Setningsproblematikk ved dype utgravinger Resultater fra systematisering av måledata To eksempler (Nytt Nasjonalmuseum, setninger rundt Oslo S) DP 3/4: Negative effekter av boring DP5: Risikovurdering i bygge og anleggsprosjekter DP6: Kontrakter og samhandling Kort oppsummering av hovedkonklusjoner Spørsmål og diskusjon

3 Naboloven 2: Ingen må ha, gjøre eller sette i verk noe som urimelig eller unødvendig er til skade eller ulempe på naboeiendom. Ved vurderingen skal det legges vekt på hva som er teknisk og økonomisk mulig å gjøre for å hindre eller avgrense skaden eller ulempen.

4 Bakgrunn BegrensSkade I Oppstår uønskede (uventede) skader på naboeiendommer som følge av grunn og fundamenteringsarbeider. I Sverige er kostnader knyttet til skader i forbindelse med geotekniske arbeider vurdert til 9 milliarder SEK årlig (SGI, 2012). Forsikringsselskaper, byggherrer, entreprenører, konsulenter og naboer må bære kostnadene.

5 Hovedmålsetning Redusere risiko for skader på naboeiendommer som følge av grunn og fundamenteringsarbeider Betydelig potensiale for kostnadsbesparelse ved knyttet til videreutvikling av utførelsesmetoder og forbedre prosedyrer for å begrense og unngå skader

6 Er FoU nødvendig? Overskrifter fra Byggeindustrien og Aftenposten

7 BegrensSkade I - Oversikt Finansierat av Norges Forskningsråd BIA programmet (FoU og Innovasjon i næringslivet) Norconsult prosjektleder, NGI administrativt og faglig hovedansvarlig 23 partnere ønske om å samle hele brasjen Total budsjett: 9,8 millioner NFR 6,1 millioner Partnere: 3,7 mill. kontant + 15,6 mill. egeninnsats Prosjektperiode: 1. sept des 2015

8 Organisering BegrensSkade 1

9 Delprosjekt 1/2: Årsaker til uventede setninger Hvor store deformasjoner kan forventes? Kan uventet store deformasjoner knyttes til spesifikke utførelsesmetoder? Ref. Per Ivar Nikolaisen, Teknisk ukeblad Ref. Per Ivar Nikolaisen, Teknisk ukeblad

10 Kartlegging av årsaker til skader Kartlegging av skadeårsaker fra ca. 50 innmeldte prosjekter Prosjektet har fokusert på: Effekter av boring Effekter av drenasje enkle årsaker

11 Metode systematisering av data Målsetning: Analysere årsaker til uventet store setninger 17 case histories Dype byggegroper med konvensjonell spunt i NClera Måledata av setning og poretrykk ved berg Fokus på utførelsesmetode Ref. Ivar Brandt Stø, Statens vegvesen

12 Sättningar förorsakade av schakter och grundläggning Huvudorsaker till sättningar: Skjuvdeformationer pga spontrörelse Inläckage och portryckssänkning Installationseffekter för borrade stag och pålar

13 Förväntade sättningar pga skjuvdeformationer Säkerhetsfaktor mot bottenupptryckning Djup til berg / spontlängd Väggens styvhet Kalkcementstabilisering Sektionsvis utgrävning Avstyvningssystem (centrumsavstånd, förspänning) Design enligt EC 1990 ( m 1,4) begränsar sättningen till maximalt 1% av H. Andresen & Karlsrud, 2008

14 Drenasje til byggegrop Bilde fra Jernbaneverket Utette staggjennomføringer (rundt og/eller gjennom foringsrør), utett spunt Glippe mellom spuntfot/berg (gjennom løsmasse) spesielt skrått berg og i grove masser Gjennom avdekket oppsprukket berg Rundt foringsrør for peler eller gjennom berghull

15 Erfaringsdata - drenasje til byggegrop Innlekkasje: Tilsvarende krav som for tunneler 3 8 l/min/100m Mange små lekkasjekilder i byggegrop kan gi vesentlig poretrykksreduksjon Innlekkasje kan gi stor influensavstand Utfordringer: Vanskelig å måle innlekkasje til byggegrop må måle poretrykk ved berg SVV Publ. 103, Karlsrud et al. 2003

16 Negativa effekter av borrning Portrycksförändring Massundanträngning och okontrollerade utblåsningar Dränering Omrörning Erodering pga sug, spolning och kollaps av borrhål

17 Portryckssänkning u = Pore pressure reduction at bedrock level [m] H max = Depth of excavation under groundwater level [m] Braaten et. al (2004), Johansen (1990), Karlsrud (1990)

18 Sättning δ v = settlement [m] H = depth of excavation [m] x = distance behind wall

19 Slutsatser Borrning för stag och pålar kan orsaka större sättningar än förväntat Antal stag/pålar Djup från vilket det borras Förekomst av artesiska grundvattentryck Borrning för pålar med spont som inte går till berg Dränering till schakt är också en huvudorsak till stora sättningar pga borrning för pålar och/eller stag samt blottläggning av berg

20 Prosjekteksempel 1: Nytt Nasjonalmuseum Byggherre: Arkitekt: Kleihues + Schuwerk Rådgiver: Prosjektleder NGI: Thomas Sandene

21 Prinsippsnitt byggegrop Grunnforhold: Bløt, NC leire på berg (stedvis morene) Inntil 20 m dybde til berg Leirskifer med knollekalk Byggegrop: Byggegrop inntil 8,5 m dybde (ca. 6 7 m under grunnvannstand) Inntil 4 stagnivåer (> 400 forankringsstag) Til dels avdekking av berg i traubunnsnivå Stålkjernepeler (500 peler) og berg i traubunn Tetteskjerm i berg til 10 m dybde

22 Planlegging: Kartlegging av dyprenner Pz1002 Pz1001 Naturlig Munkedammsvegen grunnvannsstrømning m E18 rampe Pz m 5 10 m IB3 0 5 m IB7 Poretrykksmåler Infiltrasjonsbrønn IB1 Nobelsentret

23 Planlegging: Infiltrasjonsbrønner Vurdert behov for installasjon av infiltrasjonsbrønner Forsøk til å ta hensyn til sprekkeretninger i berget Vanskelig å finne plassering grunnet konstruksjoner i grunnen (tunneler, peler, stag) Flere av hullene viste seg uegnet for infiltrasjon ved vanntapsmåling, støpt igjen Tre brønner i drift før utgraving startet

24 Planlegging: Tettetiltak Beskrivelse/kontrakt Injeksjonsskjerm i berg Støping av propp i bunn av foringsrør for stålkjernepeler Beskrevet utførelse av «tette staggjennomføringer» Støping av betongdrager langs spuntfot Infiltrasjonsbrønner Oppfølging i anleggsfasen av synlige lekkasjer Bilde fra Geovita

25 Oppfølging i byggefasen - Hvor kommer vannet fra?

26 Dyprenne Pz1001, Pz1002 Munkedammsvegen Pz1002 Pz1001 E18 rampe IB3 Pz1003 IB7 IB1 Nobelsentret

27 Dyprenne 1: Poretrykksoppfølging utgraving

28 Dyprenne 1: Poretrykksoppfølging etter utgraving? Vannstand bak spunt/kjellervegg Redusert vanninngang over tid Ferdig utgravet GV 6,5 Tilbakefylling utført GV 4,7 GV 6 GV 3,9

29 Konklusjoner Nytt Nasjonalmuseum Lekkasje gjennom staggjennomføringer og foringsrør kan kobles direkte til tidspunkter for poretrykksreduksjon. Tilnærmet vertikale sprekker krysses ved skrå boring. Tiltak: fokus på byggeplassoppfølging og tettetiltak. Små/ingen lekkasjer registrert i glippe mellom spuntfot/berg eller boring av stålkjernepeler, kun lokal forekomst av vannførende lag. Lite lekkasje observert gjennom fjellet (leirskifer med spredte kalkknoller) Tilnærmet vertikale sprekker. Tetteskjerm antas også ha hatt effekt. Infiltrasjonsbrønner nødvendige for å begrense poretrykksreduksjon. Oppfølging i anleggsfase viktig, formidle til entreprenør hva som er kritisk.

30 Prosjekteksempel 2: Setninger rundt Oslo S Prosjektleder NGI: Carsten Hauser Kvalitetsansvarlig NGI: Kjell Karlsrud Registrert deformasjoner rundt Oslo S (avvik horisontal >20 cm) Har skapt bekymring hos JBV/Bane NOR Follobanen 26 milliarder kr E18 senketunnel NGI klarlegger årsaksforhold Data fra tidligere og pågående prosjekter er sammenstilt og vurdert

31 Omfattende utbygging Oslo sentrum

32 Flyfoto Oslo S

33 The Oslo skyline Barcode

34 Utvikling av området fra 1700-tallet og frem til i dag 1300 tallet Hele området ved Oslo S / Bjørvika er utfylt grunn

35 Dybder til berg

36 Utbygging i området i dag og fremover Slik skal det se ut (Kilde: Bjørvika Infrastruktur)

37 Deichmanske bibliotek Munchmuseum (Kilde: osloiforandring.no) Barcode (Kilde: Carsten Hauser) (Kilde: Carsten Hauser) (Kilde: Statens Vegvesen)

38 Utfordringer ifm. utbyggingen Kilde: Statens Vegvesen Nye bygg og veger fundamenteres på peler til berg. Alt annet synker Overganger til byggene og sporområdet ved Oslo S vil få problemer

39 Poretrykk ved berg (våren 2015 & 2016), stigehøyde kote [m]

40 InSAR-Setningshastigheter [mm/år] ved Oslo S

41 Poretrykk ved berg (rundt Barcode) Opprinnelig poretrykksnivå?

42 Poretrykk ved berg ved Oslo S ,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5, Poretrykk tilsvarende grunnvannsnivå Oppstart peleboring B3 Oppstart peleboring B7 Peleboring avsluttet B3 Etableringsnivå peler kote 5,0

43 Hovedkonklusjoner setninger rundt Oslo S Område med utfordrende grunnforhold tidligere utfylt område stor dybde til berg artesiske poretrykk i forhold til installasjonsdybde peler Avsenking av poretrykk særlig ved boring av stålkjernepeler Samvirke mellom utbyggingsprosjekter har medført økt omgivelsespåvirkning Områder med setninger >> 1 % av utgravingsdybde (15 20 cm/år) Prosjektene er ikke fulget opp i tilstrekkelig omfang med instrumentering Rettsak utbygger ikke dømt

44 Anbefalinger - drenasje til byggegrop Planlegging Sårbarhetsvurdering Kartlegging av: Dyprenner og forekomst av drenerende lag Fundamenteringsforhold bygg (også evt. trepeler, treflåte) Leirens setningsegenskaper Poretrykksforhold Tidligere byggevirksomhet (oppfylling, byggegroper,.) Prosjektering og tiltak Geotekniske løsninger: f. eks. avstiving spunt, type/installasjon av peler, dybde byggegrop/blottlegging berg mht. risiko for drenasje Tettetiltak injeksjon Infiltrasjon Oppfølging under anleggsfase og tiltak

45 Delprosjekt 3/4: : Effekter av boring Hvilke negative effekter fås ved boring? Hvordan påvirker valgt metode og prosedyre? Anbefaling om forbedrede metoder og prosedyrer. Metode Feltforsøk med boring for stag med 5 ulike metoder Sammenstilling av data fra byggeplasser

46 Valg av forankrings- og fundamenteringsmetode Generell preferanse i bransjen: 1. Stålspunt 2. Borede forankringsstag og borede peler til berg 3. Innvendig avstiving og rammede peler til berg

47 Negativa effekter av borrning Portrycksförändring Massundanträngning och okontrollerade utblåsningar Dränering Omrörning Erodering pga sug, spolning och kollaps av borrhål

48 Poretrykk - boring for stålkjernepeler Reduksjon i poretrykk (maks. ca. 70 kpa) i morene/berg. Økning i poretrykk (maks. ca kpa) i leire. Indikerer massefortrengning i leire og sug rundt borkrone i morene/berg.

49 Sättningar boring stålrørspeler

50 Setninger borede stålkjernepeler

51 Utstyr boresystem og borekrone Odex (eksentrisk) Selvborende Ringborkrone (sentrisk) Senkhammer Vannhammer Topphammer RCboring Robbit Elemex

52 Sammenligning av boremetoder METODE FORDEL ULEMPE TOPPHAMMER Vannspyling Redusert risiko for drenasje og utspyling av masser Maks m dybde. Maks Ø mm. Risiko for skrens, toleranse SELVBORENDE STAG OG PELER SENKHAMMER LUFTDREVET REVERSIBEL SENKHAMMER VANNHAMMER Samme som topphammer. Rask installasjon Redusert lekkasje opp langs stag, pga kontinuerlig injeksjon Store dybder, m. Stor diameter og utvalg. Redusert borhullsavvik. Ringborkrone redusert påvirkning jmf med eksenter Høgt vannivå i rør Uttak av masse ved spyling eller hammer i røret Snur luftstrøm, oppsamling av borekaks Ingen luftspyling. Ingen senkning av vannivå i foringsrør. Redusert risiko for utspyling/ innsuging av masser. Begrenset dybde og diameter. Noe usikker injeksjonskropp. Begrenset erfaring i Norge som bergstag. Økt risiko for utspyling/ utsuging av masser, ukontrollert utblåsning i grunnen. Vannivå senkes til hammer. Tetting av små kanaler i borekronen. Boring i morene over berg tar tid pga redusert slagenergi Krever store vannmengder på byggeplass. Vinterdrift. Tung borstreng.

53 Hva sier standardene for boring mht skader: Fokus er på et teknisk godt produkt Det er lite spesifisert hvordan arbeidene skal utføres for å redusere skader på omkringliggende konstruksjoner Ulike krav i NS3420 og Prosesskoden

54 Forbedringspotensiale Rådgivere må bli bedre på å stille krav til boremetode/boreprosedyre (krever kompetanseoppbygging) Kontrakt må utformes spesifikt slik at entreprenør kan prise utførelsen fremtidig ekvivalenttidsregnskap? Byggherren må sikre at krav overholdes: Alternativ boresystem foreslås ofte av entreprenør Oppfølging og dokumentasjon ved utførelse (automatisk logging boring) Behov for sertifiseringsordning for boreledere

55 Rekommendationer för borrning metoder och procedurer Använda borrsystem med vattenspolning Använda borrkrona speciellt avsedd för att minska risken för «överborrning» RC borrning med uppsamling av borrslam Anpassa neddrivningshastighet till grundförhållanden och borrdimension Bara använda vattenspolning genom lösa jordar Luftspolning genom fasta jordar ska begränsas med minimum tryck Säkerställa konstant uppspolning av material Uppföljning av borrarbetena

56 Rekommendationer för borrning - dränering Injektion av spalt mellan foderrör och jord Installation av temporär packer vid läckage Injektion av berg

57 Delprosjekt 5: Risikovurderinger i BA-prosjekter Risikometodikk ikke vanlig brukt i BA prosjekter Topp 3 risikoer (Deltares, Holland) 1. Størst kontraktuell risiko: Uforutsette grunnforhold 2. Størst geoteknisk risiko: Setninger eller kollaps 3. Størst prosjektrelatert risiko: Manglende kommunikasjon internt og eksternt

58 Metodikk og verktøy Metodikk for risikoanalyser utviklet i BegrensSkade. Implementert i xls regneark: BegrensSkadeRisikohandtering.xlsm 1. Risikoidentifikasjon 2. Semi kvantitativ risikoanalyse: sannsynlighet og konsekvens 3. Risikoevaluering 4. Risikoreduserende tiltak Gjennomgang i workshop med relevante aktører/fag (teknikområder) ISO Risk management principles and guidelines.

59 Risikoidentifikasjon for alle arbeidsprosesser: Usikkerhets- og Konsekvenstyper Hva kan gå galt? Planlagte aktiviteter: 1Prosjektering 2 Forberedende arbeider 3 Forgraving for spunt 4 Spuntarbeider 5Utgraving, byggegrop 6 Avstiving med puter og stivere 7 Installasjon peler

60 Risikoanalyse: Sannsynlighet for uønsket hendelse Hva er sannsynligheten for at det går galt? Sannsynli ghetskategori Betegnelse Eksempel 1: returperiode Eksempel 2: Frekvens S1 Lite sannsynlig >5 år Sjeldnere enn en gang per 10 år S2 Mindre sannsynlig 1 år 5 år 1 gang hvert 5 10 år S3 Sannsynlig 6 1 gang hvert 1 måneder 5 år 1 år S4 Meget sannsynlig 14 dager 6 måneder S5 Svært sannsynlig 0 14 dager 1-10 ganger hvert år Mer enn 10 ganger i året Eksempel 3: Verbal beskrivelse Aldri registrert lignende hendelse Har vært registrert lignende hendelse Har vært registrert i sammenlignbare prosjekter Vil kunne skje i prosjektet Forventes å skje i prosjektet

61 Risikoanalyse: Alvorlighetsklasser for de ulike konsekvenstypene Hva er konsekvensen hvis det går galt? Alvorlighets Konsekvenstype Klasse (NS 5815) Liv og helse Miljø Fremdrift Økonomi 1 (ufarlig) Skader uten Små miljøskader Forsinkelse < 1 < kr fravær uke 2 (farlig) Fravær < 10 Miljøskader. Forsinkelse på kr dager Rest. Tid < 1 år uke til 1 måned 3 (kritisk) Fravær > 10 dager Betydelig. Rest tid 1 3 år Forsinkelse på 1 måned til mill kr måneder 4 (meget kritisk) Alvorlige skader Alvorlig. Rest tid Forsinkelse på mill kr 3 10 år måneder til 1 år 5 (katastrofal) Dødsfall Rest tid > 10 år Forsinkelse > 1 år > 5 mill kr

62 Utfylt risikomatrise Er risikoen akseptabel? Risiko = sannsynlighet konsekvens Hvis nei, hva kan gjøres for å hindre at det går galt? Sannsynlighet Sannsynlighet 5 4 1:3 FØ, 4 FØ 3 2:3 FØ 2 3:1 FØ, 2 FØ 5:4 Ø, 9 HF 2:1 FØ, 2 HM 4:1 Ø, 2 Ø 7:2 MØ 1:1 FØ 5:11 HFØ, 12 FØ 6:1 F, 2 HØ, 3 FØ, 4 FØ, 5 FØ 7:1 MØ Risiko analysert for aktiviteter: 1 Prosjektering 2 Forberedende arbeider 3 Forgraving for spunt 4 Spuntarbeider 5 Utgraving, byggegrop 6 Avstiving med puter og stivere 7 Installasjon peler 1 2:4 MFØ 5:10 FØ 6:7 FØ 1:2 HMFØ 5:2 MFØ, 3 HMFØ, 5 Ø, 7 H, 8 H Konsekvens 1:3 FØ:Forsinket tillatelse (fremdrift/økonomi) 4 FØ: Nåler ute av lås (fremdrift/økonomi)

63 Eksempel feiltreanalyse (kost-nytte-analyse) Hva er mulige årsaker til en topphendelse? Hvilke hendelser har størst betydning? Hvor sannsynlig er det? Kost nytte vurdering (hendelsestreanalyse)

64 Hva kan en risikorelaterad tilnærming bidra til i BA-prosjekter? Systematisk gjennomgang og vurdering av risiko Sette fokus på risikomomenter (involvering planlegging) Bedre kommunikasjon mellom ulike aktører Bedre grunnlag for beslutningstaking Planlegging av risikoreduserende tiltak Dynamisk verktøy (planleggingprosjektering bygging) BS fagdag 64

65 Delprosjekt 6: Samhandling i BA-bransjen Wikipedia: Samhandling er et begrep som benyttes om koordinering og gjennomføring av aktiviteter i en prosess der ingen enkeltperson eller institusjon har totalansvar for prosessen, f.eks å lande et fly. Prosessen må derfor finne sted i forhandlinger mellom aktørene. Grete Tvedt, Statens vegvesen Bilde: Veidekke

66 Hva påvirker samhandlingen? Gjennomført intervjuundersøkelser i tre store BA prosjekter (tre ulike type kontraktsformer) Prosjektdeltagernes økonomiske levedyktighet i kontrakten Personlige relasjoner og tillit Fagkompetanse Entrepriseform Særmøter og samlokalisering Tekniske hjelpemidler BIM/3D modeller

67 Økonomisk levedyktig kontrakt Kontraktsformen mellom partene i seg selv er ikke avgjørende men «den økonomiske levedyktigheten». Dårlig inntjening fører til konflikter, og konflikter fører til dårlig inntjening. Dette blir en evig ond sirkel. Partene får fokus på egen vinning for å redusere tapet i stedet for å løse oppgaven optimalt. 67

68 Tillit og fagkunnskap Det enkeltes firmas fagkunnskap er nøkkelen for god samhandling. Firmaets fagkunnskap er ikke bedre enn hver enkeltes arbeidstakers fagkunnskap. Sentrale fagområder i byggegropa: Geoteknikk/geologi Anleggsteknikk Logistikk Risiko Kontraktsjus Foto: NFTAS 68

69 Kontrakttype Konfliktnivået i byggebransjen er høyt, konfliktene ofte knyttet til beskrivelser i kontrakter. Kontraktstypen ikke avgjørende for samhandlingen Tekniske kvalifikasjoner og gjennomføringsevne, som er helt avgjørende for å påvirke omgivelsene minst mulig, vektes ikke høyt nok til å bli evaluert foran laveste anbud.

70 Underentreprenørens deltakelse Under entreprenørene får ofte ikke fikk tilgang til det totale kontraktsgrunnlaget. Dette kan medføre ubalanserte kontrakter og uavklart risikoplassering mellom partene. Underentrprenøren inviteres ikke alltid til møter hvor løsninger diskuteres

71 Stolthet Alle på en byggeplass behøver å få en stolthet over hva de bygger, bruk litt tid for å skape denne Grete Tvedt, Statens vegvesen Foto: Ivar Stø Statens vegvesen

72 Kort oppsummering BegrensSkade Skadeårsaker: I de prosjekter hvor det er registrert større deformasjoner enn forventet er det i de fleste tilfeller utført boring for stag og/eller peler Grunn og fundamenteringsarbeider følges ikke godt nok opp med instrumentering og overvåking. I sammenstillingen av data er det observert påvirkning av poretrykk på m avstand fra byggegropen. Boring for stag og peler: Valg av boremetoder og utførelse har stor betydning for deformasjoner Det bør stilles krav til maskinfører og boreleder, behov for sertifiseringsordning.

73 Kort oppsummering BegrensSkade (forts.) Risikovurdering: Det gjennomføres ikke noen systematisk risiko eller sårbarhetsanalyse i tidlige faser prosjekter, på samme måte som det utføres for tunneler God planlegging og fokus på risiko har vist å gi vellykkede resultat Kontrakter og samhandling: Tekniske kvalifikasjoner og gjennomføringsevne, som er helt avgjørende for å påvirke omgivelsene minst mulig, vektes ikke høyt nok til å bli evaluert foran laveste anbud. Konfliktnivået i byggebransjen er høyt og konfliktene er ofte knyttet til beskrivelser i kontrakter

74 Resultat av BegrensSkade -Ny NGF-veiledning! Lover Forskrifter Naboloven Vannressursloven Plan og bygningsloven Forskrift om konsekvensutredning Standarder Veiledninger Regelverk hos den enkelte byggherre Eurocode Peleveiledningen KS veiledningen

75 Till alla som är intresserade. Rapporter finns tillgängliga på hemsidan

76 Tack för uppmärksamheten!