Fv. 17 Høknes - Urda. Geotekniske vurderinger vedrørende ny gang-/sykkelveg

Transkript

1 Fv. 17 Høknes - Urda Geotekniske vurderinger vedrørende ny gang-/sykkelveg R 13. januar 2012

2

3 Prosjekt Prosjekt: Fv. 17 Høknes - Urda Dokumentnr.: R Dokumenttittel: Geotekniske vurderinger vedrørende ny gang-/sykkelveg Dato: 13. januar 2012 Oppdragsgiver Oppdragsgiver: Statens vegvesen Region midt, avd. Nord- Trøndelag Oppdragsgivers kontaktperson: Kjell Eriksen Kontraktreferanse: E-post fra Kjell Eriksen den For NGI Prosjektleder: Utarbeidet av: Kontrollert av: Ragnar Moholdt Magne Mehli Ragnar Moholdt / Kyrre Emaus

4 Dokumentnr.: R Side: 4 Sammendrag I forbindelse med reguleringsplan for fv. 17 Høknes Urda, gang-/sykkelveg er NGI engasjert av Statens vegvesen som geoteknisk rådgiver. Strekningen Høknes Urda ligger i Namsos kommune like i nærheten av Namsos flyplass. Ny gang- /sykkelveg skal blant annet gi tilfredsstillende skoleveg for boligene i Urda. Foreliggende rapport innbefatter en vurdering av grunnforholdene langs parsellen samt en gjennomgang av geotekniske utfordringer og foreslåtte løsninger. På bakgrunn av disse vurderingene er veglinjens geotekniske gjennomførbarhet vurdert. Det er gitt noen anbefalinger for supplerende grunnundersøkelser som vil gi et mer fullstendig grunnlag for vurdering av tiltak. Grunnen i området domineres av elveavsetninger på en elveslette langs Namsen. Den første delen av parsellen går gjennom et parti med marine avsetninger bestående av lagdelt sand/silt og noe leire. Det er ikke utført poretrykksmålinger i området. Kornfordelingsanalyser viser at jordartene i området havner i telefarlighetsgruppe T4. Det vil derfor være potensial for teleskader og det anbefales at dette tas høyde for ved dimensjonering av gang-/sykkelvegens overbygning slik at skader kan unngås. Det anbefales at skråningene utformes med en helning 1:3 på grunn av jordartstypen. I tillegg kan det være behov for masseutskifting i skråningsfot og/eller skråningsdren normalt på veggrøft. Valgt løsning er avhengig av grunnvannsnivå og eventuell vanntransport i de øvre sand-/siltlag. Poretrykksforhold og vanntransport langs parsellen bør undersøkes nærmere. Ved kryssing av Høykneselva ses det som mest hensiktsmessig å utvide eksisterende betongkulvert. Kulverten kan fundamenteres på en såle direkte på grunn. Det vil bli behov for støttemurer/vingemurer som må dimensjoneres når det foreligger tilstrekkelig geoteknisk grunnlag. Videre må det erosjonssikres oppstrøms kulverten. Veglinjen ses på som geoteknisk gjennomførbar med de løsninger som er foreslått. Det anbefales ytterligere grunnundersøkelser ved Høknesbrua samt poretrykksmålinger langs parsellen. Dette vil gi et mer fullstendig grunnlag for å vurdere løsninger på de geotekniske utfordringene som prosjektet innebærer.

5 Innhold Dokumentnr.: R Side: 5 1 Innledning 6 2 Grunnlagsmateriale og forutsetninger Prosjektforutsetninger Geometri Felt- og laboratorieundersøkelser 7 3 Grunnforhold og topografi Kvartærgeologi Kvikkleiresoner Topografi Fjell 9 4 Tolkning av grunnundersøkelser Feltsonderinger Laboratorieundersøkelser Poretrykksforhold 11 5 Geotekniske utfordringer og løsninger Områdestabilitet Skråningshelning i løsmasseskjæring Teleproblematikk Setninger Anleggsforhold Kvikkleire Myr og torv 14 6 Konklusjon 15 7 Referanser 15 Bilag Bilag 1 Tegnforklaring plan- og profiltegninger Tegninger Tegning 001 Oversiktskart M = 1: Tegning 100 Plantegning, vest M = 1:2000 Tegning 101 Plantegning, øst M = 1:2000 Tegning 200 Profil 170, stabilitet av skråning M = 1:200 Kontroll- og referanseside

6 Dokumentnr.: R Side: 6 1 Innledning I forbindelse med reguleringsplan for fv. 17 Høknes Urda, gang-/sykkelveg er NGI engasjert av Statens vegvesen som geoteknisk rådgiver. Strekningen Høknes Urda ligger i Namsos kommune like i nærheten av Namsos flyplass. Ny gang- /sykkelveg skal blant annet gi tilfredsstillende skoleveg for boligene i Urda. Gang-/sykkelvegen skal ligge parallelt med dagens fy. 17 helt til den tar av fra vegen ved boligfeltet Urda. Her vil vegen også fungere som ny adkomst til boligene langs fylkesvegen. Foreliggende rapport innbefatter en vurdering av grunnforholdene langs parsellen samt en gjennomgang av geotekniske utfordringer og foreslåtte løsninger. På bakgrunn av disse vurderingene er veglinjens geotekniske gjennomførbarhet vurdert. Det er gitt noen anbefalinger for supplerende grunnundersøkelser som vil gi et mer fullstendig grunnlag for å vurdere løsninger på de geotekniske utfordringene. 2 Grunnlagsmateriale og forutsetninger 2.1 Prosjektforutsetninger De geotekniske vurderingene er utført med grunnlag i de krav som stilles i Håndbok 016: Geoteknikk i vegbygging (juni 2010) utarbeidet av Statens vegvesen som er i tråd med gjeldende standarder: 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 basert på grunnundersøkelser og laboratorieprøver Spesielle krav i standardene er sjekket ved bruk av NGF sine sjekklister. For valg av partialfaktor γ M legges generelt Håndbok 016, kapittel til grunn. I tillegg til materialegenskapene, skal partialfaktoren γ M dekke usikkerhet i beregningsmodellen som benyttes. Valg av partialfaktor γ M avhenger av konsekvensklasse (CC) og bruddmekanisme og er gitt i Håndbok 016, Figur 0.3. Figurens krav til minimum partialfaktor gjelder både ved effektivspennings- og totalspenningsanalyser Den delen av området som berøres av byggingen av ny g-/s-bru over Høykneselva vurderes å ligge i geoteknisk kategori 2, mens resten av g-/s-vegen ligger i

7 Dokumentnr.: R Side: 7 geoteknisk kategori 1. Dette gir henholdsvis CC2 og CC1 for de ulike delene av prosjektet. Figur 1 Partialfaktorer for γ M ved effektivspennings- og totalspenningsanalyser (Hb. 016, figur 0.3) 2.2 Geometri En CD med kartgrunnlag og vegmodeller ble mottatt i oktober Denne inneholdt følgende geometrigrunnlag: HKNES.TMG (datert ) GEN (datert ) GEN (datert ) GEN (datert ) I tillegg har vi mottatt følgende tegninger per e-post: e-post fra Ruth Anne Harbækvold ( ): T-kart_2D.dwg e-post fra Roy Erik Kvalø ( ): T_GEOM.dwg 2.3 Felt- og laboratorieundersøkelser Geotekniske parametre er så langt det er mulig tolket på grunnlag av felt- og laboratorieundersøkelser. Det ble gjennomført et grunnundersøkelsesprogram av Statens vegvesen i juli Rådata fra felt- og laboratorieundersøkelser og innmåling ble mottatt i oktober Grunnlaget ble overlevert i PDF-format per e-post: e-post fra Kjell Eriksen ( ): SKMBT_C pdf e-post fra Kjell Eriksen ( ): SKMBT_C pdf

8 Dokumentnr.: R Side: 8 3 Grunnforhold og topografi 3.1 Kvartærgeologi Kvartærgeologisk kart viser at løsmassene i området ned mot Namsen, mellom Høknes og Urda i domineres av elveavsetninger (gult), se figur 2. Elveavsetninger (gult) Fra profil 400 helt til enden av gang-/sykkelvegen viser det kvartærgeologiske kartet at området er dekket av elveavsatte masser. Dette bekreftes av grunnundersøkelsene. Dekket antas ut fra laboratorieundersøkelser å være minst 3 meter tykt, men med stor variasjon i tykkelse. Under de elveavsatte materialene består grunnen av marine avsetninger bestående av silt, noe sand og økende leirinnhold med dybden. Sonderingene viser at massene er svært lagdelt. Marine avsetninger (nyanser av blått) Frem til profil 400 viser figur 2 at grunnen består av et tykt til tynt dekke med hav-/strandavsetning. Grunnundersøkelsene langs eksisterende veg viser at løsmassene over fjell er svært lagdelt og i hovedsak består av leirig, siltig sand. I et område noe nord for veglinjen ved profil 1450 er det markert et dekke med torv og myr (brunt). Dette er ikke registrert på noen av sonderingene. Figur 2 Kvartærgeologisk kart (NGU)

9 Dokumentnr.: R Side: Kvikkleiresoner Det er to kvikkleiresoner i nærheten av vegprosjektet, 1125 Husmyra og 1126 Urda. De to sonene er plassert i henholdsvis i risikoklasse 3 og 2. Figur 3 Kvikkleiresoner ved Fv. 17 Høknes Urda 3.3 Topografi Frem til profil 400 ligger vegen i en skråning med gjennomsnittelig helning på 1:10. Helningen øker på ned mot Namsen og lenger nord mot Husmyra. Terrenget åpner seg etter kryssing av Høykneselva og vegen ligger her på en elveterrasse på ca. kote Fjell Kvartærgeologisk kart viser fjell i dagen (rosa) flere steder nord for veglinjen. Man kan også tydelig se fjellrygger dekket med et tynt humus-/torvdekke (lysebrunt) som strekker seg nordover. Frem til profil 400 er det registrert antatt fjell fra 0,2 til 9,3 meter under terreng. På elvesletten er boringene avsluttet før antatt fjellkontakt. Det er på det dypeste boret 27,8 meter i løsmasse.

10 Dokumentnr.: R Side: 10 4 Tolkning av grunnundersøkelser 4.1 Feltsonderinger Det er utført 21 totalsonderinger langs parsellen for ny gang-/sykkelveg. Profil (linje 71000) Totalsonderingene i dette området (pkt. 1-12) viser svært varierende boremotstand med fra 1 til 30kN. Materialene tolkes som lagdelte, inhomogene masser av grus, sand, silt og leire. Det er vanskelig å se sammenhengende laggrenser mellom boringene. Dybde til antatt fjell varierer fra 0,2m ved fjellskjæringen til 9,3m lenger vest. Profil (linje 71000) I området ved kryssing av Høykneselva er dybden til fjell betydelig. Totalsondering 13 og 14 er begge boret til 27,8m uten at fjell er påtruffet. Borpunkt 13 viser en svakere økning i boremotstand enn borpunkt 14. Det ser ut til at massene i de 10 øverste meterne har en løsere lagring på vestsiden av elven enn på østsiden. Profil (linje 71000), 0-80 (linje 61000) og (linje 62000) Langs denne strekningen viser sonderingene (pkt ) en høyere boremotstand i minimum de 3 øverste meterne. Under dette nivået er motstanden i enkelte punkter til dels svært lav uten særlig økning i motstand. Laboratorieundersøkelser viser at dette er silt, antageligvis løst lagret. De fleste boringene er kun 10 meter. Ingen av sonderingene er boret til antatt fjell. 4.2 Laboratorieundersøkelser Det er tatt opp i alt 29 prøver fordelt på 5 borpunkter langs parsellen. På disse prøvene er det foretatt en generell beskrivelse, vanninnhold samt tyngdetetthet og enaksialforsøk på utvalgte prøver. I tillegg er det gjort kornfordelingsanalyser på 15 av prøvesylinderne. Ut fra laboratorieundersøkelsene er det valgt å beskrive 3 ulike jordartstyper med materialparametre. Disse er i hovedsak basert på Hb. 016, figur 2.39 og målinger gjort i laboratoriet. Siltig sand: Friksjonsvinkel: 33 Attraksjon: 0 Tyngdetetthet: 20

11 Dokumentnr.: R Side: 11 Silt: Friksjonsvinkel: 31 Attraksjon: 0 Tyngdetetthet: 19,7 Leirig Silt: Friksjonsvinkel: 26 Attraksjon: 0 Tyngdetetthet: 19,6 Der det er svært inhomogene masser med ujevn lagdeling (f.eks. profil og ved bru) anbefales det å bruke følgende jordartsparametre: Sandig, siltig, leirig materiale: Friksjonsvinkel: 32 Attraksjon: 0 5 under fundament Tyngdetetthet: Poretrykksforhold Det er ikke gjennomført poretrykksmålinger i området og grunnvannstand er derfor ukjent. Fra profil 450 er området flatt og massene kan antas å være drenerende. Det er derfor sannsynlig at grunnvannstanden ligger i nivå med Høykneselva og Namsen (ca. kote +0) eller noe høyere. 5 Geotekniske utfordringer og løsninger 5.1 Områdestabilitet Den globale stabiliteten i området er vurdert til ikke å være et problem. 5.2 Skråningshelning i løsmasseskjæring Det er utført stabilitetsberegninger i et antatt kritisk snitt vist på tegning 200. Skråningshelning 1:3 er valgt som utgangspunkt da dette er i tråd med fig i Hb På grunn av usikkerhet i strømningsforholdene er det utført flere beregninger med forskjellig poretrykksnivå. Hvis grunnvannstanden ligger noe opp i skråningen vil ikke skråningshelning 1:3 gi tilstrekkelig sikkerhet. Det er derfor nødvendig med ytterligere tiltak for å oppnå stabil skråning. Det anbefales en løsning der det masseutskiftes med drenerende masser i nedre del av skråningen slik at grunnvannet føres kontrollert ned til drensgrøft, se eksempel på

12 Dokumentnr.: R Side: 12 figur 4. Hvis vannsiget i skråningen er betydelig kan det være nødvendig med skråningsdren normalt på veggrøft som når helt opp til skråningstopp, se figur 5. Figur 4 Eksempler på skråningsbeskyttelse ved masseutskifting (Hb. 018, figur 245.5) Figur 5 Skråningsdren normalt på veggrøft

13 Dokumentnr.: R Side: 13 På grunn av topografien i området forventes et visst vannsig i massene fra profil 0 fram til fjellskjæringen. Det er ikke utført poretrykksmålinger på strekningen og det anbefales derfor at vanntilførselen undersøkes nærmere. Hvis det viser seg at grunnvannet ligger under vegnivå, dvs. tørr skråning, vil det ikke være nødvendig med ekstra drenerende tiltak i skråningene utover en normal drensgrøft. Pga. telefaren i området er det viktig å få kontroll på vannsiget mot vegen. Det anbefales å sette ned piezometer i 2 nivåer ved borpunkt 7 samt en prøvegraving for å kartlegge eventuelt hengende grunnvann eller vannstrømning i de øvre jordlagene før man velger endelig utforming av skråningsprofil. 5.3 Teleproblematikk Det er utført 15 kornfordelingsanalyser i 5 borpunkter langs parsellen. To kornkurver kommer i telefarlighetsgruppe T2. De resterende 13 kornkurvene havner i gruppe T4. Sonderingene langs parsellen indikerer lagdelte masser noe som i sammenheng med telefarlighetsgruppe T4 kan gi fare for telehiv. Dette vil være mest kritisk ved overgang fra løsmasse- til fjellskjæring og ved brukar. Vanntilgang til telefarlige lag er ikke kartlagt. Poretrykksmåling i pkt. 7 vil gi nyttig informasjon vedrørende vanntilgang. Det henvises til Hb. 018 for utforming av overbygning for tilstrekkelig sikring mot tele. 5.4 Setninger Fyllingshøyden for den planlagte gang-/sykkelvegen er liten og det forventes derfor små setninger. Massene nærmest overflaten består av sand og silt og eventuelle setninger vil derfor være unnagjort i løpet av anleggsperioden. Området ved ny kryssing av Høykneselva må vurderes spesielt. 5.5 Anleggsforhold Generelt Anleggsfasen kan være kritisk med tanke på vegens bæreevne. Hvis man ved graving i siltige masser påtreffer grunnvann kan traubunn bli meget oppbløt og lite egnet for anleggstrafikk. Omrøring av slike masser kan gi uforutsette setninger av ferdig veg. I slike tilfeller bør man vurdere oppbygning av et bærelag over fiberduk før trafikkering med anleggsmaskiner Kryssing av Høykneselva Det ses som mest hensiktsmessig å utvide eksisterende betongkulvert ved kryssing av Høykneselva. Utvidelsen kan fundamenteres på en såle direkte på grunn på tilsvarende måte som dagens kulvert.

14 Dokumentnr.: R Side: 14 Som et grunnlag for innledende dimensjonering av fundamenter kan man forvente en bærevene med følgende forutsetninger: Friksjonsvinkel, 32 Attraksjon, 5 Effektiv tyngdetetthet, 10 Ruhetsforhold, 0,3 Materialfaktor, 1,4 Effektiv motlast, 0 Bæreevnefaktorer, 7,4, 5 Bæreevne, Fundamentets effektive bredde Beregningen forutsetter plant terreng foran fundamentet. Hvis terrenget er hellede foran fundamentet vil bæreevnen reduseres. Bæreevneberegningen må revideres når endelig bruløsning er valgt. Når det fundamenteres tett inntil en eksisterende konstruksjon vil det i tillegg til setninger på ny konstruksjon, også påløpe tilleggssetninger på eksisterende konstruksjon. Her må det vurderes tiltak når endelig konstruksjonstype er valgt slik at differensialsetninger og skjevsetninger blir minimert. Det anbefales å gjøre den nye konstruksjonen så lett som mulig. Når bruen utvides i bredden vil det bli behov for en ny støttemur/vingemur ut fra bruen og et stykke langs gang-/sykkelvegen for å ta opp høydeforskjellen mellom vegen og elven. Dette gjelder på begge sider av elven. Støttemuren/vingemuren vil også fungere som erosjonssikring. Erosjonssikring kan også være nødvendig utover det området hvor det er behov for støttemur/vingemur. 5.6 Kvikkleire Sone 1126 Urda ligger ca. 200 meter unna gang-/sykkelvegen. Det vurderes slik at en eventuell utløpssone ikke vil berøre vegen. Sonen ser ut til å være delvis oppdemt av fjell som skjermer det aktuelle området. 5.7 Myr og torv Nord for den aller siste delen av gang-/sykkelvegen (profil 0 til 250) er det markert et område med myr og torv på kvartærgeologisk kart. Dette er ikke påvist i noen av grunnundersøkelsene. I dette området kan det bli behov for masseutskifting av myr/torv for mindre deler av strekningen for å unngå ukontrollerte/store setninger. Andre tiltak kan også vurderes.

15 Dokumentnr.: R Side: 15 6 Konklusjon Valgte veglinjeføring for gang-/sykkelveg lang fv. 17 Høknes Urda er gjennomførbar vurdert ut fra de geotekniske forholdene. Den største utfordringen er knyttet til breddeutvidelse av bru over Høykneselva. Det anbefales at kulverten forlenges, fundamentert på en såle direkte på grunn. Løsningen krever en ny støttemur/vingemur og erosjonssikring oppstrøms bruen. Løsmassetypen (silt/sand) langs parsellen tilsier at det er nødvendig med en skråningshelning på 1:3 i løsmasseskjæringene. Avhengig av poretrykksforholdene og tilsiget av vann vil det være nødvendig med masseutskifting i nedre del av skjæringen for å sikre en stabil skråning over tid. Ved store vannmengder vil det evt. også være behov for skråningsdren normalt på veggrøft. Hvis det dokumenteres at skråningen står tørr vil det ikke være behov for tiltak utover en skråningshelning på 1:3. Kornfordelingsanalyser viser at løsmassene langs parsellen ligger i telefarlighets- -gruppe T4 og består hovedsakelig av lagdelt sand/silt. Ved god tilgang på vann vil disse materialene gi fare for teleskader. Det anbefales at dette tas hensyn til ved dimensjonering av gang-/sykkelvegens overbygning. Anleggsfasen kan være kritisk med tanke på vegens bæreevne. Hvis man ved graving i siltige masser påtreffer grunnvann kan traubunn bli meget oppbløt og lite egnet for anleggstrafikk. I slike tilfeller bør man vurdere oppbygning av et bærelag over fiberduk før trafikkering med anleggsmaskiner. Anbefalinger Poretrykksmålinger i 2 nivåer ved punkt 7, samt prøvegraving for å kartlegge grunnvannsforholdene ved løsmasseskjæringen. Kartlegge bunngeometrien oppstrøms eksisterende bru over Høkneselva Nye grunnundersøkelser ved kryssing av Høykneselva, tilpasset valgt løsning for utvidelse av kulvert. 7 Referanser /1/ Statens vegvesen Håndbok 016 Geoteknikk i vegbygging Nettutgave (Juni 2010) /2/ Statens vegvesen Håndbok 018 Vegbygging Nettutgave (Januar 2011)

16 Grunnundersøkelser Tegnforklaring plan- og profiltegninger Bilag 1 Plantegninger Symbol Metode Symbol Metode Enkel sondering Dreiesondering Dreietrykksondering Ramsondering Fjellkontrollboring Totalsondering Vingeboring Trykksondering (CPTU) Poretrykksmåling Setningsmåling Helningsmåling In situ permeabilitetsmåling Prøveserie Prøvegrop Nivåer og dybder (m) Profiltegninger Konturlinjer Foran symbol: Punkt nr. (118) Over linjen: Kote terreng (12,8) eller elvebunn, sjøbunn ved boring i vann Ut for linjen: Boret dybde i løsmasser (18,5) + boret dybde i fjell (+3,0). Under linjen: Kote antatt fjell (-5, 7). Antas at fjell ikke er påtruffet angis ~. Terreng Berg Vannstand Grunnvannsspeil Forboring Forboret Forboret med grovere utstyr Avslutning av boring Boring avsluttet (årsak ikke angitt) Antatt stein, blokk eller fast grunn Antatt berg Boret i berg , rev. 00 Side 1 av 1 p:\styringssystem\skjema\gjeldende word\norsk\standardbilag grunnundersøkelser land.docx Skj. 022

17

18

19

20

21 Kontroll- og referanseside/ Review and reference page Dokumentinformasjon/Document information Dokumenttittel/Document title Fv. 17 Høknes Urda Geotekniske utfordringer vedrørende ny gang-/sykkelveg Dokumenttype/Type of document Distribusjon/Distribution Rapport/Report Teknisk notat/technical Note Fri/Unlimited Begrenset/Limited Dokument nr/document No R Dato/Date 13. januar 2012 Rev.nr./Rev.No. Ingen/None Oppdragsgiver/Client Statens vegvesen Region midt, avd. Nord-Trøndelag Emneord/Keywords Samferdsel, skråningsstabilitet, gang-/sykkelveg Stedfesting/Geographical information Land, fylke/country, County Norge, Nord-Trøndelag Kommune/Municipality Namsos Sted/Location Høknes - Urda Kartblad/Map 1723 IV Namsos UTM-koordinater/UTM-coordinates Sone 32 N E Dokumentkontroll/Document control Kvalitetssikring i henhold til/quality assurance according to NS-EN ISO9001 Rev./ Rev. Revisjonsgrunnlag/Reason for revision Egenkontroll/ Self review av/by: 0 Originaldokument MMe RMo Havområde/Offshore area Feltnavn/Field name Sted/Location Felt, blokknr./field, Block No. Sidemannskontroll/ Colleague review av/by: Uavhengig kontroll/ Independent review av/by: Tverrfaglig kontroll/ Interdisciplinary review av/by: Dokument godkjent for utsendelse/ Document approved for release Dato/Date Sign. Prosjektleder/Project Manager Ragnar Moholdt Skj.nr. 043

22

23