M U L T I C O N S U L T

Transkript

1

2 Innhold 1. Innledning Grunnlag Grunnlagsdokumenter Topografi og grunnforhold Kvikkleiresoner Elveforbygning Sikkerhetsprinsipper Generelt Sikkerhetsnivå stabilitetsanalyser Geoteknisk kategori Materialparametre Stabilitet Tidligere beregninger Beregningsverktøy Stabilitetsberegninger Vurdering Stabilitet Fundamentering Referanser Vedlegg /ros 3. februar 2012 Side 2 av 9

3 1. Innledning Statens Vegvesen planlegger ny bru over Øysterelva på Fv 17 ved Årgård i Namdalseid kommune. Den nye brua skal erstatte eksisterende bru på Fv 17 som er for smal for dagens trafikkbelastning. Videre skal også vegen rettes ut noe ved brua. Multiconsult AS er engasjert for å utføre geoteknisk prosjektering i forbindelse med regulerings- og byggeplan. Rapport med vurdering av planlagt veglinje ble oversendt Statens Vegvesen den 29. november Det vises til rapport nr RIG-RAP-002. Den 15. desember 2011 ble det avholdt møte hos Statens Vegvesen på Steinkjer. Den geotekniske rapporten ble gjennomgått. I møtet ble det bestemt å senke veglinja samt å forlenge brua. Dette for å unngå utfylling i elveløpene og dermed innsnevre elveløpene. I møtet ble det også avtalt at Multiconsult skal gi en foreløpig vurdering av den nye veglinja. Foreliggende notat oppsummerer foreløpige stabilitetsberegninger. De foreløpige stabilitetsberegningene er utført for å vurdere gjennomføringsmulighetene av den reviderte veglinja. 2. Grunnlag 2.1 Grunnlagsdokumenter Grunnundersøkelser for prosjektet er utført av Statens Vegvesen i Resultatene fra undersøkelsene er presentert i rapport nr RIG-RAP-001. Statens Vegvesen har tidligere utført grunnundersøkelser ved Årgårdbrua. Det vises til rapport rapport nr. Vd-1150 A. Videre er følgende dokumenter/tegninger benyttet som grunnlag: Nr. Tegning/dokument Tittel/kommentar Mottatt dato 1 C001 Årgårdbrua, Plan og profil: VIPS-prosjekt Horisontal- og vertikaldata for ny veg ved Årgårdbrua T_geom_3D.dwg 3D-modell over planlagt veg T_geom.dwg Plantegning for ny Årgård bru/revidert veglinje Forprosjekt, Årgårdbrua V. 17/7 Årgårdbru A 306 Årgård bru, Ekstraordinær bruforsterkning A 307 Årgård bru, Ekstraordinær bruforsterkning 1943, Forskalingstegning Veglinjer, fyllingsutslag og tverrprofiler er utarbeidet av Statens Vegvesen. Som høydereferanse i beregninger og på tegninger benyttes NGOs høydesystem (NN1954) /ros 3. februar 2012 Side 3 av 9

4 2.2 Topografi og grunnforhold Årgårdbrua krysser Øysterelva rett oppstrøms der elvene Øysterelva og Årgårdselva møtes. På figur 2.1 er det vist flyfoto over det aktuelle området. Årgårdselva Fv 17 Årgårdbrua Årgård Øysterelva Figur 2.1 Flyfoto over Årgård (kilde: Sør for Øysterelva Terrenget sør for Øysterelva kan karakteriseres som en elveterasse beliggende mellom Øysterelva og Årgårdselva. Oppe på terrassen ligger terrenget på ca. kote +18. Ned mot Årgårdselva og Øysterelva er det bratte elveskråninger med helning typisk ca. 1:1,3. Løsmassene på elveterrassen består i hovedsak av sand/silt med mektighet på ca. 10 til 30 m over leire med enkelte innskutte sand-/siltlag. Sondering utført ved søndre landkar er avsluttet mot antatt berg 52 m under terreng. Over berg er det i dette borpunktet registrert et fastere lagret lag på ca. 4 m mektighet. Dette laget er vurdert til å være sand/grus ut fra sonderingsmotstanden. Øvrige sonderinger er avsluttet mellom 30 og 50 m under terreng uten at fast grunn eller berg er påtruffet. Nord for Øysterelva Nord for Øysterelva ligger Fv 17 også på en elveterrasse. Terrenget på elveterassen er relativt flatt og ligger på ca. kote +6 til +8. Elveskråninga er bratt med helning typisk 1:1,5. Øst for vegen er det berg i dagen. Løsmassene består i hovedsak av et topplag av sand/silt på ca. 8 til 14 m mektighet. Derunder er det bløt leire eller kvikkleire. Overdekninga over kvikkleira er ca. 26 m ved Årgårdbrua og minker med avstanden fra Årgårdbrua. Ved PR er overdekninga over kvikkleira ca. 8 m. Det vil si at kvikkleira ligger omtrent i nivå med elvebunn i Årgårdselva. Det er stedvis registrert et fastere lagret lag /ros 3. februar 2012 Side 4 av 9

5 over berg på opptil ca. 13 m mektighet. Dette laget er vurdert til å være sand/grus ut fra sonderingsmotstanden. Grunnvannstanden ble peilet til 5 cm under terreng i BP. 27 i forbindelse med feltarbeidet i april. 2.3 Kvikkleiresoner Iht. NVEs kvikkleirekartlegging er det ikke noen kjent kvikkleiresone ved Årgårdbrua. Det er imidlertid flere kvikkleiresoner oppstrøms Øysterelva, se figur 2.2. Årgårdbrua Figur 2.2 Kvikkleirekart faregrad (kilde: Elveforbygning Det er planlagt elveforbygning langs Øysterelva i regi av NVE. De planlagte tiltakene omfatter full erosjonssikring av hele elveleiet på en delstrekning (sør for Berre) og for øvrig erosjonssikring i elvas yttersvinger, se vedlegg 3. Tiltakene er planlagt ved de kjente kvikkleiresonene og avsluttes ca. 750 m oppstrøms Øysterelva regnet fra Årgårbrua. Oppstart sikringsarbeid er planlagt til høsten inneværende år /ros 3. februar 2012 Side 5 av 9

6 3. Sikkerhetsprinsipper 3.1 Generelt Konsekvensklasse, pålitelighetsklasse, bruddmekanisme, osv. for prosjektet er vist i rapport nr RIG-RAP Sikkerhetsnivå stabilitetsanalyser For stabilitetsberegninger benyttes det følgende krav til partialfaktor: Lokalstabilitet veg/konstruksjoner; γ M 1,6 Områdestabilitet; prinsippet om prosentvis forbedring iht. figur 0.4 i håndbok 016. Nærmere vurdering er gitt i rapport nr RIG-RAP Geoteknisk kategori Prosjektet plasseres i geoteknisk kategori Materialparametre Tolkning av parametre og fastsettelse av materialparametre er vist i rapport nr RIG-RAP-002. Effektivspenningsparametre Følgende materialparametre er benyttet: Tabell 4.1 Materialparametre Tyngdetetthet, γ Friksjon, tan φ k Attraksjon, a Sand/silt 20,0 kn/m 3 0,65 (φ k =33,0º) 0 kn/m 2 Kvikkleire 20,0 kn/m 3 0,50 (φ k =26,6º) 10,0 kn/m 2 Leire 20,0 kn/m 3 0,55 (φ k =28,8º) 10,0 kn/m 2 Overbygning (bæreog forsterkningslag samt dekke) 21,0 kn/m 3 0,84 (φ k =40,0º) 0 kn/m /ros 3. februar 2012 Side 6 av 9

7 5. Stabilitet 5.1 Tidligere beregninger Som innspill til planprosessen ble det sommeren 2011 utført overslagsberegninger for ett utvalgt profil for å vurdere stabilitetsforholdene. Det vises til notat RIG 01, datert 15. juli Overslagsberegningene viste at elveskråningene har lav sikkerhet mot utglidning. Høsten 2011 ble det utført oppdaterte beregninger etter at grunnundersøkelsene var ferdigstilt. Videre var det utført opplodding av elvebunn samt målt poretrykk i grunnen. Resultat fra disse stabilitetsberegningene er presentert i rapport RIG-RAP-002. For å oppnå tilfredsstillende sikkerhet ble det foreslått installert ei sone med KC-peler med bredde min. 17 m mellom vegen og elva. Videre nedslaking av elveskråninga samt etablering av elveforbygning for å sikre mot eventuell erosjon som kan utløse kvikkleireskred. Beregningene viste at de stabiliserende tiltakene må gjennomføres mellom nordre landkar og til parsellslutt. 5.2 Beregningsverktøy Stabilitetsberegningene er utført med beregningsprogrammet "GeoSuite Stability" versjon med beregningsmetode Beast Beregningsmetoden er basert på grenselikevektsmetode, og anvender en versjon av lamellmetoden som tilfredsstiller både kraft- og momentlikevekt. Programmet søker selv etter kritisk sirkulærsylindrisk glideflate for definerte variasjonsområder av sirkelsentrum. Det er også mulig å definere egne glideflater i programmet. 5.3 Stabilitetsberegninger I denne fasen er det utført overslagsberegninger for ett utvalgt profil, PR Plassering av profilet er vist på tegning nr Det er utført beregninger ved udrenert totalspenningsanalyse, ADPanalyse, samt drenert effektivspenningsanalyse, aφ-analyse. Der beregningsmessig sikkerhet er for lav, er det vist tiltak som gir tilfredsstillende prosentvis forbedring av stabiliteten ved vurdering av områdestabilitet (jfr. krav i Hb 016). For lokalstabilitet av veg er tiltakene utformet slik at kravene til absolutte sikkerhetsfaktorer i Hb 016 blir tilfredsstilt. For beregninger på totalspenningsbasis (ADP-analyser) er det benyttet anisotropisk jordmodell. Vannivået i Årgårdselva er satt til kote +0,5 (vannstanden i Årgårdselva er påvirket av tidevannet). Grunnvannstanden ble peilet til 5 cm under terreng i BP. 27 i forbindelse med feltarbeidene i april d. a. Da metoden med peiling av grunnvannstand i borhull er usikker samt at ved det aktuelle tidspunktet kunne være tele i bakken, er det valgt å legge grunnvannstanden til 0,5 m under terreng ved ytterkant vegfylling for Fv 17. Udrenert skjærfasthet er vurdert ut i fra opptatte prøveserie i BP. 27 og 28 samt CPTU-sondering i BP. 28. I detaljprosjektering for byggeplanen må det utføres beregninger for endelig geometri. I tabell 5.1 er beregnet sikkerhetsfaktor mot utglidning for profilet oppsummert. Overslagsberegninger for nødvendige tiltak er utført. Nyttelaster Ved stabilitetsberegningene er det benyttet en jevnt fordelt trafikklast på F rep = 10 kpa for hele vegens planeringsbredde inkludert banketter. Merknad: Fra Håndbok 016 kap : Om ikke andre tungtveiende forhold tilsier annet skal en benytte en trafikklast på 10 kpa for alle midlertidige og permanente veger og plasser som skal trafikkeres. I /ros 3. februar 2012 Side 7 av 9

8 tillegg skal det også benyttes lastkoeffisient på denne lasten. Det anbefales at trafikklastene benyttes for hele vegfyllingen. Ved eventuelle andre laster må last og lastfaktor vurderes særskilt. Tabell 5.1 Vestsida av Namsen - sikkerhetsfaktor for kritisk skjærflate Tegning nr. Beregning Analyse Sikkerhetsfaktor γ M for kritisk skjærfalte Profil 1550, terrengavlastning. ADP-analyse 1,52* 1,65** Profil 1550, terrengavlastning. aφ-analyse 1,86* 2,66** * Lokal stabilitet av elveskråning ned mot Årgårdselva. ** Skjærflate gjennom planlagt veg. For KC-peler er det benyttet s ua =125 kpa i udrenerte beregninger. For drenerte analyser er det benyttet friksjonsvinkel på φ k =42 for KC-stabilisert sone. Med beskrevet/angitt terrengtiltak oppnås en beregningsmessig forbedring av lokalstabiliteten av elveskråninga iht. figur 0.4 i håndbok 016. For skjærflater gjennom vegen oppnås sikkerhetsfaktor på γ M >1,6. 6. Vurdering 6.1 Stabilitet I forbindelse med den reviderte veglinja er det tatt med terrengavlastning mellom vegen og elva på ca. 1,5 m samt nedslaking av elveskråninga til 1:3,5. Stabilitetsberegningene for den nye veglinja viser at dersom de planlagte terrengtiltakene gjennomføres, kan omfanget av KC-peling reduseres noe. Beregningene viser at sona med KC-peler kan reduseres til 13 m. Videre må det etablerers elveforbygning for å sikre mot eventuell erosjon som kan utløse kvikkleireskred. Kritiske skjærflater går langs berg. Ved installasjon av KC-pelene må det derfor sikres god kontakt mellom pelene og berg. Dette kan være en anleggsteknisk utfordring. Under installasjon av KC-peler er det risiko for oppbygning av destabiliserende poreovertrykk. Risikoen for dette kan reduseres ved bruk av vertikale dren eller god plan for installasjon av pelene. Installasjon av pelene bør overvåkes med poretrykksmålere. For å vurdere innblandingsforholdet av kalk/sement i pelene bør det utføres supplerende prøvetaking og spesialforsøk. Omfanget av terrengtiltakene er usikre da kvaliteten av både opptatte prøver og utførte trykksonderinger er noe dårlig. Vi tilrår at det utføres supplerende grunnundersøkelser i forbindelse med detaljprosjektering av vegen (byggeplan). Omfang av supplerende undersøkelser er skissert i rapport nr RIG-RAP Fundamentering Ny Årgårdbru er planlagt fundamentert på peler til berg. Det er registrert berg ved ca. 52 m dybde under terreng på både nordsida og sørsida av Øysterelva. Da landkarene på begge sider av elva skal etableres i elveskråninga samt at det er registrert kvikkleire ved nordre landkar, tilrås det bruk av peler med liten massefortregning. Dette for å redusere destabiliserende poretrykksoppbygning ved ramming av peler /ros 3. februar 2012 Side 8 av 9

9 Aktuelle peletyper kan da være borede stålrørspeler eller H-profil peler. Grunnundersøkelsene indiker at berghorisonten er bratt. Det kan derfor være aktuelt å fordyble pelene for å sikre at de ikke skrenser ved innmeisling i berg. 7. Referanser /1/ Statens Vegvesen (2010). Håndbok 016 Geoteknikk i vegbygging /2/ Statens Vegvesen (2005 med tillegg i 2008 og 2009). Håndbok 018 Vegbygging /3/ Statens Vegvesen (2008). Håndbok 274 Grunnforsterkning, fyllinger og skjæringer /4/ NGF (2005). Peleveiledning /5/ Standard Norge (2002). NS-EN 1990:2002+NA:2008 Eurokode - Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner /6/ Standard Norge (2004). NS-EN :2004+NA:2008 Eurokode 7 - Geoteknisk prosjektering av konstruksjoner /7/ NVE (2011). NVE Retningslinjer 2/2011 Flaum- og skredfare i arealplanar /8/ Karlsrud K. (2003). Tolkning og fastlegging av jordparametere. Karakteristisk jordprofil. NGFkurs. Stabilitetsanalyser av skråninger, skjæringer og fyllinger, innlegg mai 2003, Hell. /9/ Ladd, C.C., and Foott, R. (1974). New design procedure for stability of soft clays. J. of the Geotech. Eng. Div., 100 (GT7), Vedlegg Vedlegg 1 Tegninger Oversiktskart -2, Rev A Situasjonsplan Profil 1550, Stabilitetsberegning, permanenttilstanden med tiltak, ADP-beregning Profil 1550, Stabilitetsberegning, permanenttilstanden med tiltak, aφ-beregning /ros 3. februar 2012 Side 9 av 9

10 VEDLEGG 1 Tegninger Oversiktskart -2, Rev A Situasjonsplan Profil 1550, Stabilitetsberegning, permanenttilstanden med tiltak, ADP-beregning Profil 1550, Stabilitetsberegning, permanenttilstanden med tiltak, aφ-beregning (4 sider)

11

12

13

14