MULIGHETSVURDERING FOR KRYSSING AV NY E18 I KULVERT FORBI FARRISEIDET

Transkript

1 Statens Vegvesen, Region Sør MULIGHETSVURDERING FOR KRYSSING AV NY E18 I KULVERT FORBI FARRISEIDET VURDERING AV MULIG E18- LØSNING MED SAMTIDIG OPPRETTHOLDELSE AV VANNVEI TIL KRAFTVERKENE VED LARVIKSFJORDEN (TRESCHOW-FRITZØE) EN GUNSTIG PLASSERING KAN OPPNÅS VED AT E18- KULVERT INNGÅR DELVIS SOM NYTT DAM-SEGMENT OVER UTLØPET AV FARRIS. DETTE GIR MULIGHET FOR HEVING AV KULVERTEN OPP OVER DAGENS ELVELEIE FORSLAGET ER GITT GROVT KOSTNADSANSLAG. UTFORMINGEN ANTAS Å GI MILJØMESSIGE OG ESTETISKE FORTRINN Vestfold, september, 2006

2 INNHOLD 1 OPPDRAGET Orientering Underlag KONKLUSJONER - MULIGHETSVURDERINGEN Hovedkonklusjoner Andre momenter Høyder Miljø Retningslinjer for dammer ARGUMENTER OG VURDERINGER Gjennomføring av E18-kulverten Konstruksjonsløsninger Forutsetninger i forhold til nåværende brukere KOSTNADER E18-kulvert Farris kraftverk. Inntak og vannvei VANNFØRINGER - AVLEDNINGSKAPASITETER Dimensjonerende vannføring Avledningskapasiteter Avledningskapasiteter. Overløp > 50m, overløp på HRV=23, Avledningskapasiteter. Overløp 30m, overløpterskel på 20,50. Gummiluke IDÉSKISSER Dagens situasjon(skjematisk, med tenkt E18-kulverttrasé) Mulige planløsninger, bredt overløp og bunnløp Mulige planløsninger, smalt overløp uten bunnløp

3 MULIGHETSVURDERING E18 KRYSSING VED FARRISEIDET OG FORHOLD TIL EKSISTERENDE DAMKONSTRUKSJONER 1 OPPDRAGET Mulighetsvurderingen gjelder kryssing av nye E18 nedstrøms Farris dam ved utløpet av Farris. Oppgaven er en mulighetsvurdering for å avklare om forslaget om bygging av E18 kulvert nedstrøms Farris dam lar seg forene med de eksisterende brukerinteresser og konstruksjoner. 1.1 Orientering Kontakt med Statens Vegvesen ble tatt av Treschow-Fritzøe/ Hernes Prosjektering i august 2006, med tanke på å få ta del i resultater vedrørende grunnforhold fra de grunnboringer som er utført av Statens Vegvesen i området omkring dammen. Statens Vegvesens grunnundersøkelser i området er gjort i samråd med Treschow-Fritzøe på bedriftens områder, og dameier kan ha nytte av slike data i forbindelse med pågående revurdering av Farris dam. Statens Vegvesen har interesse av informasjon om damkonstruksjonene og bruksfunksjonene ved Farriseidet, for å kunne se disse i sammenheng med en eventuell løsning med kryssing av E18 nedstrøms damstedet. Hernes Prosjektering har vært involvert som rådgiver for Treschow-Fritzøe ved tidligere anledninger, ved vurdering av kraftverksbygginger, og som rådgivende ingeniør ved installering av klappeluke i dammen i Hernes Prosjektering er for tiden engasjert av Treschow-Fritzøe med revurdering av Farris dam, pålagt av myndighetene (NVE). De eksisterende konstruksjoner påvirkes av den tenkte E18-kulvert, og kulvertens plassering påvirkes av de eksisterende konstruksjoner. Det er mulig at synergieffekter kan være tilstede ved å se på E18-kulverten, Farris dam og Farris kraftverks vannveier i et helhetsbilde. Det ble foretatt felles befaring på Farris dam 30. august Deltagere fra SVV: Eva Preede, Arild Vestbø, Morten Klokkersveen, Bjørn Kristoffer Dolve. Fra Treschow-Fritzøe møtte Knut Malmquist og Sten Hernes (Møtememo ) Det ble orientert om mulige planer, utvekslet opplysninger og ideer, og det fremkom at mulige felles interesser mellom Statens Vegvesen og Treschow-Fritzøe kunne være tilstede. Det ble konkludert med at en grov mulighetsvurdering burde gjøres for å verifisere holdbarheten i de ideer og tanker som fremkom.. Hernes ble oppfordret om å gi et kostnadsanslag og program for en slik initial vurdering og en kort rapport. Hernes har tidligere erfaring fra vegprosjekter, bl.a. fra Vardø tunnel og Holmestrand tunnel, og delvis overlappende kunnskap innen de aktuelle prosjektområder. Oppdraget ble deretter gitt til Hernes Prosjektering i e-post av Underlag Statens Vegvesen har pr. e-post oversendt skisse av en tenkt trase for E18 nedstrøms Farris dam, samt en skisse av et sannsynlig tverrsnitt på kulverten på dette parti. Hernes Prosjektering har utarbeidet underlag i forbindelse med andre arbeider for Treschow- Fritzøe, og noe av dette benyttes ved mulighetsvurderingen. 3

4 2 KONKLUSJONER - MULIGHETSVURDERINGEN Kryssing med ny E18 i kulvert nedstrøms for Farris dam kan gi synergieffekter for nye og eksisterende konstruksjoner og for miljø i området. 2.1 Hovedkonklusjoner Ny E18 i nedgravd kulvert nedstrøms Farris dam er fullt mulig å gjennomføre. Kulvertens høyde må tilpasses avrenningsforholdene fra Farris dam slik at disse ikke reduseres. E18-kulverten vil skjære gjennom eksisterende vannvei (kulvert/rør) til Farris kraftverk, og denne må bygges om. En linjeføring av ny E18 i kulvert like nedstrøms eksisterende Farris dam kan med fordel kombineres med et nytt inntak og damoverløp i utløpet av Farris. Gammel dam kan da avlastes og overbygningen fjernes. Dette kan tillate heving av den tenkte E18-trasé og likevel bedre dagens avledningskapasitet i Farris, og dermed redusere fare for oversvømmelser i Farris. En kombinasjon av funksjoner og konstruksjoner kan medføre miljømessige gevinster da det blir mulig å fjerne deler av gammel dam og sidepartier, og dermed oppnå større bredde i utløpet av Farris. Bygging av separat bunntappeløp vil føre til økt flomkapasitet, og kan gi mulighet for å heve E18 kulvertene ytterligere. Eksisterende dam, inntak, rør og kraftverk og eventuelt bunntappeløp, kan med fordel benyttes i byggefasen til forbiledning av avrenningen fra Farris. Flere magasiner oppover i vassdraget kan dessuten kjøres slik at maksimal magasineringseffekt oppnås, for derved å redusere vannføring og risiko for flom over det sentrale kulvertparti i byggefasen. 2.2 Andre momenter Høyder Ny E18 kulvert i separat konstruksjon nedstrøms eksisterende dam må legges så lavt at flomavledningskapasitet fra Farris beholdes. - Overkant kulvert legges i utgangspunktet i nivå med eksisterende bunn av elveleie - Høyden kan tilpasses avledningskapasiteten etter mer detaljerte beregninger - E18 kulverten kutter eksisterende vannvei som derfor må bygges om. Ny vannvei må krysse under kulverten, og kommer forholdsvis dypt. Det gis flere muligheter for å heve (høyde)-plassering av E18 kulvert ved å kombinere ny E18 kulvert med damfunksjonene og fjerne eksisterende dam. - Heving av E18 kulverten kan bedre linjerføringen, og vil også medføre heving av ny (gjenopprettet) vannvei til Farris kraftverk og medfører dermed grunnere byggegrop. - Ny damlengde kan uten videre økes til minst 30 m. Nytt reguleringsanlegg (dam) kan etableres i forbindelse med E18 kulverten, ved å sette inn lave, moderne luker på toppen av kulverten. Kulverten kan således danne et utmerket fundament for en eller to klappeluker i stål, eller for en lang gummiluke. 4

5 - E18-kulverten kan heves ytterligere slik at det etableres lukefritt overløp nær HRV (+23,25). Fri bredde på damoverløpet må da økes til ca. 50 m for å kunne ivareta flommer uten at flomstigning overskrider dagens situasjon. Denne hevingen letter underføringen av kraftverkskulvert (vannvei) fra inntaket under E18 kulvert. - Det kan installeres flomluker med løp under E18 kulvert for å begrense nødvendig overløpsbredde, eller som ytterligere flomsikring. Under visse forutsetninger kan det tenkes at ytterligere heving av E18- kulvert over HRV da kan være mulig. Flomlukene må da avlede tilsvarende vannmengder. Dette må eventuelt avklares som egen sak Miljø Det kan oppnås miljømessige gevinster - Støyproblematikken omkring Farriseidet reduseres betydelig med E18 i kulvert. - Gangbane på ny eller eksisterende dam kan etableres/ beholdes og forbindes forbi nytt inntak, slik at det kan etableres/ opprettholdes en kyststi. - Det visuelle inntrykket ved Farriseidet kan bli betydelig oppgardert ved at enkelte gamle bruer fjernes. Vannspeilet kan gjøres bredere i utløpet av Farris, og føres helt frem til damoverløpet dersom det kombineres med E18 kulverten, eller til damluke plassert på taket av kulverten. Fri dam/kulvertlengde kan bli fra 30m til vel 50 m, eller så bredt som plassen tillater. - Tersklene oppover i elva kan utvides og bunnen kan heves til å dekke nedstrøms side av kulverten, slik at hele Farriselva fremstår med vannspeil eller som steinsatt elveleie. - Det blir da enkelt mulig å etablere fisketrapper slik at laks kan gå opp i Farris Retningslinjer for dammer Det aktuelle parti av E18 kulverten må også bygges i henhold til Norges vassdragsog energidirektorat (NVE) s damforskrifter, med ivaretakelse av stabilitet og sikkerhet. 3 ARGUMENTER OG VURDERINGER 3.1 Gjennomføring av E18-kulverten E18- kulverten vil i byggefasen snu opp og ned på terrenget på begge sider av Farriseidet. Det vil da være mulig å etablere nytt inntak, med varegrind og luke, osv. i området innenfor (på landsiden av) de gamle steinmurene vest for nåværende inntak. Ny kulvert kan etableres ved siden av den eksisterende mens denne er i drift, slik at påkobling kan skje utenfor og på nedstrøms side av E18-kulverten til slutt. Det vil være nødvendig å gjøre forberedende arbeider på begge sider først, og bygge den sentrale kulvertbiten i Farriselva ved lav vannstand i Farris. Dette gjelder spesielt i områder der E18 kulvert kommer like nedstrøms damkonstruksjonen, da utgraving vil påvirke dennes stabilitet. Byggefasen bør starte med tomme magasiner oppover i vassdraget. Eksisterende vannvei må være i drift lengst mulig. Dermed bygges ny vannvei med inntak og E18-kulvertseksjon først, før man tar seksjonen over elva. 5

6 3.2 Konstruksjonsløsninger Eksisterende dam, inklusive tappeluke, har samlet lengde på ca. 20 m og har begrensninger mht. ytterligere flomavledningskapasitet. Dammen er stabil og tilstrekkelig, og godkjent for formålet, men er ikke lenger helt oppdatert vedrørende dagens praksis for manøvrering (nålestengsel). Ny dam kan gjøres bedre, og kan med letthet få bredde på over 30 m. Dermed kan terskelen heves noe høyere enn antydet på fellesbefaringen i august. Det ble under befaringen presisert at kulverten burde komme høyest mulig for å spare kostnader i tilstøtende kulvert- og tunnel traséer. Dersom ny dam gis en samlet fri lengde på ca. 50 m vil det være mulig å heve overkant av E18-kulverten helt opp til høyeste regulerte vannstand, +23,25. Dersom mulig overløpslengde ikke er tilstrekkelig på grunn av plass, kan det i tillegg etableres et lukestyrt flomløp under kulverten, parallelt med Treschow-Fritzøes vannvei. En god løsning ville være å etablere et separat tappeløp på østsiden, med bunnluke og tappekulvert under E18-kulverten. Tappeløpet kan med fordel føres helt opp til Farris, noe til side for utløpsområdet. Ved bygging og installasjon av separat lukestyrt bunntappeløp kan kulverten muligens heves ytterligere dersom tappeløpet dimensjoneres tilsvarende. Lukene må da godkjennes for flomavledning. Det kan eventuelt være mulig å etablere tappeluke på siden av ny/eksisterende vannvei til Farris kraftverk nedstrøms for E18-kulverten for å sikre forbitapping under bygging, og i fremtiden dersom kraftverket skulle stoppes, men en slik løsning har dårligere avledningskapasitet og klare funksjonsbegrensninger. 3.3 Forutsetninger i forhold til nåværende brukere For å kunne tenke seg ovenstående løsninger er det en del enkle forhold som må verifiseres. Det ligger utenfor denne grovvurderingen å gjøre dette. Både dameier, Treschow-Fritzøe og NVE, og likeledes NSB, må få uttale seg om forholdene og mulighetene og eventuelle begrensninger. 1. Kan man overhodet akseptere flomstigning (ved Qdim= 386 m3/s) opp mot 25,93 moh? Hva er evt. høyeste akseptable flomstigning? 2. Da blir kanskje Jernbaneverket (eller NSB) det svakeste (laveste) punkt? Skal/ kan jernbanen legges om? 3. Er man med dagens drift i kraftverket avhengig av klappeluken for å holde inntaket rent for is og rask ved vannstander nesten ned til LRV? 4. Kan man tenke seg å unnvære klappeluken, eventuelt bare en klappeluke med bunnterskel litt under HRV? (f.eks 1 m.) 5. Bunnluke i kulvert under E18 kulverten kan være gunstig for å kunne justere vannstander, og for å dempe småflommer. Plassering av bunnluke bør være på motsatt side i forhold til inntaket til Farris kraftverk, for ikke å forstyrre dette under drift. 6

7 Dersom svarene på ovenstående spørsmål i hovedsak er positive vil E18 kulverten kunne heves betydelig, med toppkant for eksempel like under HRV (med avrundet overløpsterskel nær HRV). Konstruksjonen må være slik at man klarer dagens maksimale flomvannstand (+25,93). Maksimalt mulig overløpslengde bestemmer dermed hvor høyt kulverten kan heves uten å introdusere bunnluker, og design av bunntappeløp og luker bestemmer eventuell ytterligere heving, eller sikrer usikkerhetsmarginer. Et overløp uten luker eller hindringer av noe slag vil sannsynligvis bli positivt imøtesett av NVE. (damtilsynet). 4 KOSTNADER 4.1 E18-kulvert Kostnader for E18 kulverten er ikke vurdert og ligger utenfor denne vurderingen. Det antas at kulverten etableres i åpen byggegrop under kontrollerte forhold. Ved å etablere gjennomløp for vann, enten via Farris kraftverk, eller gjennom separat bunnløp med oppstrøms luke, kan byggetiden gjøres nesten ubegrenset, beroende på bunnløpets tappekapasitet. Ved å trekke buntappeløpet oppstrøms eksisterende dam på østsiden av nåværende bygning oppnås ytterligere uavhengighet, både i byggetiden og senere i alle driftssituasjoner. 4.2 Farris kraftverk. Inntak og vannvei Kostnadsberegninger for inntak og vannvei er foreløpig gjort svært grovt da det gjenstår alt for mange ukjente faktorer. Både NVE og Treschow-Fritzøe må kunne uttale seg om løsningsforslagene. Det angis bare ca. tall basert på statistisk grunnlag. Statistisk kostnadsnivå for inntakskonstruksjoner tilsier et kostnadsnivå for bygningsmessige arbeider på ca. 1,5-2 mill kr. I tillegg kommer betydelige gravemasser, skjønt mye av disse vil åpnes i byggegropen for E18-kulverten. Vannvei-kulverter i betong for tilsvarende vannføringer kan forekomme fra tid til annen og blir da alltid spesielt behandliet. Det vil være innenfor målområdet å anta ca kr pr m for kulverter av de dimensjoner vi her drøfter. Dessuten kommer utløp, inntak, mv. Antas ca. 50 m total kulvertlengde vil hver seksjon koste i størrelsesorden 1,5-2 mill kr. Svært overslagsmessige ekstra kostnader (ut over E18 kulvert) kan dermed ligge i området: Inntak Farris krv, bygningsmessig 2 mill Inntak, luker, varegrind, etc. 2 Kulvert (vannvei) under E18 (vest) 2 Kulvert (bunnlukeløp) under E18 (øst) 2 Bunnluke, (øst), 1 Grunnarbeider for inntak og kulverter, 5 Adm. Prosj. Diverse og uforutsett 6 SUM 20 mill. Fordelt på E18 kulvert med 50 m overløp vil dette tilsi ekstra kulvertkostnad på dette parti på ca kr/m. Kostnader på inntak og tappeløp kan muligens bli gjenstand for fordeling på eiere og brukere i forhold til nytteverdi og eierskap. 7

8 5 VANNFØRINGER - AVLEDNINGSKAPASITETER Dimensjonerende vannføring Dimensjonerende vannføring for Farrisvatn Q 1000 = 184 m 3 /s gir flomstigning med dagens dam til kote 25,18. Kontrollflom ved damberegninger er 1,5x Q 1000 = 386 m 3 /s, og vannstand 25,93. Flomberegningene er godkjent av NVE Avledningskapasiteter Den grafiske fremstilling av avledningskapasiteter over Farris dam er generert fra kapasitetsberegninger utført på regneark. Det benyttes kjente parametere og konstanter, vurdert ut fra hva som vanligvis benyttes for tilsvarende konstruksjoner. Utforming av overløp, bunnløp, og eventuelle luker vil påvirke avledningskapasitetene. Det vises to sett kurver, for hhv. 50 m og 30 m overløpslengde (øvre kurver) De nedre kurver angir mulig avledningskapasitet ved kombinasjon overløp og bunnlukeløp. Bunnlukeløpet kan dimensjoneres for ulike avledningskapasiteter Avledningskapasiteter. Overløp > 50m, overløp på HRV=23,25 Vannstand, stigning over HRV, m 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 FARRIS dam. Mulige forbislippningskapasiteter, m 3 /s Dimensjonerende flom =386 m3/s. Gir maks vannstand i dagens situasjon ca.+25,93. (gammel dam) NSB vil være laveste faste terskel. Ny E18-terskel, L=53m, kan med samme flomvstand ha overløp =HRV Vannføring, m 3 /s Nedre kurve angir avledningskapasitet dersom det settes inn en bunnluke med tappeløp under E18- kulverten til Farriselva. E18 kan da heves ytterligere x,x m. (beroende på tappeløpets og lukens dimensjoner) Kurvene er basert på overløpslengde 53 m og bunnlukeløp 4x4,7= 18,8 m 2 8

9 5.1.4 Avledningskapasiteter. Overløp 30m, overløpterskel på 20,50. Gummiluke. Vannstand, stigning over HRV, m 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 FARRIS dam. Mulige forbislippningskapasiteter, m 3 /s Dimensjonerende flom =386 m3/s. Gir maks vannstand i dagens situasjon ca.+25,93. (gammel dam) NSB vil være laveste faste terskel. Ny E18-terskel, L=30m, kan med samme flomvannstand ha overløp =HRV Vannføring, m 3 /s Nedre kurve angir avledningskapasitet dersom det settes inn en bunnluke med tappeløp under E18- kulverten til Farriselva. E18 kan da heves ytterligere x,x m. (beroende på tappeløpets dimensjoner) Kurvene er basert på overløpslengde 30 m og bunnlukeløp 4x4,7= 18,8 m 2 9

10 6 IDÉSKISSER Under følger typiske skisser som viser mulige løsninger. Idéskisser og overslagsberegninger viser at flere løsninger kan være mulige. Tidlige utgaver av forslagene er oversendt Treschow-Fritzøe for å få kommentarer, og positive signaler er foreløpig gitt. Treschow-Fritzøe ønsker likevel en grundigere gjennomgang av mulighetene og konsekvensene dersom disse planer videreføres. Likeledes må NVE og Jernbaneverket/ NSB må få uttale seg om de forutsetninger som er lagt til grunn, samt de forslag som fremmes. 6.1 Dagens situasjon(skjematisk, med tenkt E18-kulverttrasé) 10

11 6.2 Mulige planløsninger, bredt overløp og bunnløp Plan og snitt viser kombinasjonsløsning for dam og E18-kulvert, samt vannvei til Farris kraftverk, og bunntappeløp. 11

12 6.3 Mulige planløsninger, smalt overløp uten bunnløp Plan og snitt viser kombinasjonsløsning for dam og E18-kulvert, samt vannvei til Farris kraftverk. Gummiluke antydet i topp kulvert/dam. Nedstrøms innfylling og plastring. 12