Geologi. E39 Harangstunnelen Ingeniørgeologisk rapport for konkurransegrunnlag. Oppdrag OPPDRAG. Teknologiavdelingen.

Transkript

1 Geologi E39 Harangstunnelen Ingeniørgeologisk rapport for konkurransegrunnlag Oppdrag OPPDRAG Teknologiavdelingen Ressursavdelinga Nr Region midt Ressursavdelinga Berg- og geoteknikkseksjonen

2 Oppdragsrapport Nr Labsysnr. Region midt Ressursavdelinga Berg- og geoteknikkseksjonen Geologi E39 Harangstunnelen Ingeniørgeologisk rapport for konkurransegrunnlag E39 Harangstunnelen Ingeniørgeologisk rapport for konkurransegrunnlag UTM-sone Euref89 Ø-N Oppdragsgiver: Antall sider: Prosjektavdelinga v/o.g. Sølberg 25 Dato: Antall vedlegg: Kommune nr Kommune ORKDAL Utarbeidet av (navn, sign.) Berg- og geoteknikkseksjonen v/ine Gressetvold 3 Antall tegninger: Papirarkivnummer Ud743Ar04 Sammendrag Seksjonsleder (navn, sign.) Per Olav Berg Kontrollert StigLi Statens vegvesen arbeider med byggeplan for ny E39 fra Harangen til Høgkjølen. Prosjektet omfatter bygging av ny veg fra dagens fylkesveg 714 ved Gangåsvatnet til eksisterende E39 på Høgkjølen. Vegens lengde blir omtrent 10 km. Harangstunnelen skal bygges gjennom Harangshammeren og blir totalt omtrent 790 meter lang. Tunnelen ligger i tunnelklasse C med profil T10,5. Det er utført ingeniørgeologiske registreringer i flere omganger, og denne rapporten oppsummerer registreringene. Rapporten består av en faktadel og en tolkningsdel med vurderinger, slik at den utførende skal få best mulig informasjon om bergforholdene for egne vurderinger og tolkninger. Emneord: tunnel, ingeniørgeoogi Distribusjonsliste Antall Distribusjonsliste Antall Prosjektavdelinga 1

3 PROSJEKTERINGSKONTROLL Geologisk rapport nr (Ud743A) GEOTEKNISK KATEGORI/KONSEKVENS-/PÅLITELIGHETSKLASSE Geoteknisk kategori Konsekvens-I Konsekvenspa i e ighetsklasse klasse Beskrivelse Liten konsekvens i form av tap av menneskeliv, Geoteknisk kategori I CC1/RC1 CC1 og små eller uvesentlige økonomiske, sosiale eller_mil jømessige_konsekvenser Middels stor konsekvens i form av tap av Geoteknisk kategori 2 + CC2IRC2 CC2 menneskeliv, betydelige økonomiske, sosiale eller miljømessige_konsekvenser Stor konsekvens i form av tap av menneskeliv, Geoteknisk kategori 3 + CC3/RC3 ev RC4 LI CC3 eller svært store økonomiske, sosiale eller miljømessige_konsekvenser Kategori/konsekvensklasse_er fastsatt av Enhet/navn Signatur Dato Geoteknisk Berg- og geoteknikkseksjonen v/ine prosjekterende Gressetvold QJj,rcfrC,ff2,JL.) Prosejktavdelinga v/ole Gunnar Sølberg Oppdragsgiver Kommentarer til valg av geoteknisk kategorilkonsekvensklasse/pålitelighetsklasse Arbeidet klassifiseres i hht. Eurocode 07. Geoteknisk kategori er fastsatt ut fra vanskelighetsgrad og pålitelighetsklasse. For dette prosjekt angis vanskelighetsgraden som middels, begrunnet i kort tunnel og gjennomførte forundersøkelser. Pålitelighetsklassen (CC/RC) settes til 2 i og med at faren for personskader generelt er meget høy ved sprengning. Med denne klassifisering havner prosjektet i kategori 2. Begrunnelse for ikke å plassere prosjektet i kategori 3 er forholdsvis oversiktlige forhold. Grunnleggende kontroll (B) Kollegakontroll (N) Utvidet kollegakontroll (U) Enhet/Navn Signatur Dato Berg- og geoteknikkseksjonen v/stig Lillevik 5k t((& Berg- og geoteknikkseksjonen v/stig Lillevik S-k Berg- og geoteknikkseksjonen v/stig Lillevik SliÇ Ldc &_ I Uavhengig kontroll (U) Kontroliklasse B (begrenset) Grunn leggende kontroll kreves Prosjektering Kollegakontroll kreves ikke Kontrolitorm Uavh. eller utvidet kontroll kreves ikke Basis kontroll kreves Utførelse Intern systematisk kontroll kreves ikke Uavhengig kontroll kreves ikke N (normal) kreves kreves kreves ikke kreves kreves kreves ikke U (utvidet) kreves kreves kreves kreves kreves kreves Region midt - Ressursavdelingen - Side 2 Berg- og geoteknikkseksjonen

4 INNHOLDSFORTEGNELSE GENERELT 1 INNLEDNING Bakgrunn og hensikt Beskrivelse av tunnelgeometrien UTFØRTE UNDERSØKELSER Tidligere undersøkelser Utførte undersøkelser Ingeniørgeologisk kartlegging... 7 FAKTADEL 3 TOPOGRAFISKE OG GEOLOGISKE FORHOLD Topografi og løsmasser Topografi Blotningsgrad Kvartærgeologi og løsmasser Markslag Berggrunnsgeologi Rasfare Snøskred Steinsprang INGENIØRGEOLOGI/STRUKTURGEOLOGI Strukturer og oppsprekking Svakhetssoner Hydrogeologi Bergspenninger Materialkvalitet TOLKNINGSDEL 5 INGENIØRGEOLOGISK VURDERING Konsekvenser av sprekkesystem Bergkvalitet Bergartens innvirkning på bergkvaliteten Bergklassifisering Forskjæringer og påhugg Generelt Østre påhugg Profil (ved Harangen) inkludert skjæring Vestre påhugg Profil (ved Songa) Konsekvenser for driving og bergsikring Bruk av tunnelmassen Grunnvann, sonderboring, injeksjon og krav til tetting REFERANSER Side 3 av 22

5 TEGNINGER Tegning V01: Oversiktskart 1: Tegning V02: Oversiktskart 1:5 000 Tegning V03: Ingeniørgeologisk kart med lengdeprofil VEDLEGG Vedlegg 1: Sprekkeroser og stereoplott Side 4 av 22

6 GENERELL DEL 1 INNLEDNING 1.1 Bakgrunn og hensikt Statens vegvesen skal bygge ny E39 fra Harangen til Høgkjølen i Orkdal kommune. Prosjektet omfatter bygging av ny veg fra dagens fylkesveg 714 ved Gangåsvatnet til eksisterende E39 på Høgkjølen. Vegens lengde blir omtrent 10 km, og prosjektet inneholder blant annet én tunnel og tre mindre bruer. Inkludert i prosjektet er også kryssløsning mellom ny E39 og fv. 714, se vedlagte oversiktskart. Harangstunnelen skal bygges gjennom Harangshammeren og blir totalt omtrent 790 meter lang. Den første reguleringsplanen for vegen ble utarbeida i I 2011 ble det laga ny reguleringsplan, i hovedtrekk lik den gamle når det gjelder tunnelen. På oppdrag fra prosjektavdelinga har berg- og geoteknikkseksjonen utarbeida en ingeniørgeologisk rapport for konkurransegrunnlag for Harangstunnelen. Tunnelnavnet er enda ikke fastsatt, men Harangstunnelen har vært arbeidsnavnet i planfasen. Prosjektet er inndelt i delparsell I og delparsell II. Harangstunnelen er på delparsell I som er den delen som omtales videre i denne rapporten. Rapporten er basert på tidligere ingeniørgeologiske rapporter. Det er foretatt flere befaringer og supplerende ingeniørgeologisk kartlegging. Dette er den ingeniørgeologiske rapporten som kan følge konkurransegrunnlaget. Rapporten består av en faktadel og en tolkningsdel med vurderinger, slik at den utførende skal få best mulig informasjon om bergforholdene for egne vurderinger og tolkninger. 1.2 Beskrivelse av tunnelgeometrien E39 skal bygges som S1- og S4-veg og tunnelen er på strekningen med S4-veg. Tunnelen skal bygges i henhold til tunnelklasse C med profil T10,5 etter håndbok 021, da ÅDT(20) er beregnet til over 4000 kjøretøy/døgn. Side 5 av 22

7 Figur 1: Tunnelprofil T10,5 fra håndbok 021. Tunnelen er omtrent 790 meter lang (ca. 760 m fjelltunnel) og går i hovedsak med svakt fall på 3 %. Det er et lite høybrekk rett innenfor tunnelpåhugget ved Harangen. Tunnelen går i en svak høyrekurve (R=1200 m) med havarilomme i ytterradien. I havarilomma drives ei nisje (T8,5) for plassering av teknisk rom. Teoretisk sprengningsprofil er 78,83 m 2, og buelengde er 22,71 meter. Maksimal høyde for utsprengt tunnel er 7,21 meter over ferdig veg. Det skal bygges tunnelportaler av betong for hvert påhugg, og det er bergskjæringer/ forskjæringer for begge påhuggene. For østre påhugg er det ei lengre ensidig forskjæring. Planen som er benytta er digital av dato 25. mai Tunnelen skal kles med veggelementer av betong og PE-skum med sprøytebetong i hengen. Det etableres luker for inspeksjon. Side 6 av 22

8 2 UTFØRTE UNDERSØKELSER 2.1 Tidligere undersøkelser Det er utarbeidet ingeniørgeologiske rapporter for reguleringsplan og byggeplan. I den forbindelse ble det utført boringer for påhuggene, samt seismikk over et markert myrdrag. Det ble også gjort en sammenstilling av prøveresultatene fra testing av steinmaterialer. To enkle grunnvannsbrønner er satt ned over tunnelen. Det eksisterende grunnlagsmaterialet er: Notat av (Ud743An03) Rapport av (Ud743Ar02) Rapport Ud743A nr. 1 av Rapport Ud743B nr. 1 av Rapport Ud743B nr. 2 av Rapport 94-1 av Notat Ud743A nr. 1 av E39 Harangstunnelen. Grunnvannsbrønner E39 Harangstunnelen. Ingeniørgeologisk rapport for reguleringsplan Rv. 714 Tunnel gjennom Harangshammeren. Ingeniørgeologisk beskrivelse Rv. 714 Harangstunnelen, vurdering av 3 påhogg Rv. 714 Harangstunnelen, detaljundersøkelse av vestre påhogg Rv. 714 vestre påhugg Harangen-tunnelen. Seismiske målinger. (Sverre Myklebust A/S) Steinmaterialer I tillegg er det utført flere geotekniske undersøkelser som er oppgitt i kapittel 7. Det samme gjelder annet benyttet grunnlagsmateriale. For tunnelpåhuggene er det boret i overkant av 30 enkle sonderinger og fjellkontrollboringer, samt prøvegravd noen hull. Det er skutt 230 meter seismikk i to profiler ved vestre påhugg. De relevante resultatene er tatt inn på ingeniørgeologisk kart, tegning V Utførte undersøkelser Ingeniørgeologisk kartlegging Det er utført supplerende ingeniørgeologisk feltkartlegging langs traséen på følgende områder: Langs eksisterende veg. Ved påhugg øst, noen få blotninger ovenfor og nedenfor påhuggsområdet og skjæring. I traséen, svært få blotninger. De øvrige undersøkelsene ble gjort i reguleringsplanfasen. Rapporten gjengir tidligere og nye observasjoner. Side 7 av 22

9 FAKTADEL 3 TOPOGRAFISKE OG GEOLOGISKE FORHOLD 3.1 Topografi og løsmasser Topografi Tunneltraséen går gjennom Harangshammeren, som er en fjellrygg som stikker ut i Gangåsvatnet. Et lengdeprofil langs tunneltraséen er vist i tegning V03. Påhugget i øst ligger på kote 181 (veg)/ kote 200 (terreng), og på denne sida stiger terrenget slakt oppover. Fjellryggens høgeste punkt over tunneltraseen er på kote 296. Fra det vestre påhugget, kote 165 (veg)/ kote 183 (terreng), stiger terrenget brattere. Harangshammeren har et markert myrdrag på toppen, mens terrenget for øvrig er dekket av til dels tett granskog og et tynt vegetasjonslag. Det drives jordbruk ned mot Gangåsvatnet, omtrent 500 meter fra tunneltraseen Blotningsgrad Berget i området er stort sett dekt av løsmasser. Det er kun enkelte få blotninger ved østre påhugg, noen fjellskrenter, samt gode blotninger langs eksisterende veg Kvartærgeologi og løsmasser Løsmassene som dekker berget er av varierende mektighet. På kvartærgeologiske kart er løsmassene angitt som tynn og tykk morene. Isbevegelsen i området har vært mot NNV, dvs. på tvers av fjellryggen. På vestsida av Harangshammeren har løsmassene en mektighet på opptil 10 meter, mens den på østsida varierer fra 0 til 5 meter. Dette er registrert i de boringene som er utført for prosjektet. Figur 2: Kvartærgeologisk kart fra internett, NGU. Marin grense er på omtrent moh, og tunnelen ligger over den marine grensa. Side 8 av 22

10 Figur 3: Løsmasser ved påhugg Harangen (øst) Markslag Et kartutsnitt som viser markslagene i området er vist i figur 4. Figur 4: Markslagskart fra internett, Arealis. Side 9 av 22

11 Området over tunnelen preges av skog av ulike boniteter, fra uproduktiv skog til skog med høg bonitet. Hovedvekta ligger i klassifiseringa lav bonitet. Det er i tillegg ei myr over tunnelen, som ikke er vist på kartet. 3.2 Berggrunnsgeologi Bergartene i Gagnåsvatnområdet tilhører den kaledonske fjellkjeden, og er lavmetamorfe eokambriske avleiringer som er skjøvet mot vest over mer høymetamorfe bergarter. Bergarten i Harangshammeren er en metaarkose som til dels er kvartsittisk. Metaarkose er en sandstein som er svakt metamorfisert. Bergarten har et gneisaktig/skiferaktig utseende på grunn av en utprega foliasjon med strøk i NØ-lig retning og relativt steilt fall mot SØ. Metaarkosen er fin- til middelskornet. Mineralene i bergarten er hovedsakelig kvarts (~50 %) og feltspat (~40 %), i tillegg til mindre mengder glimmer og epidot (Johnsen, 1979). Parallellorientering av mineralene, og da spesielt glimmer, medfører tildels tett oppsprekking langs disse sjiktene (foliasjonen). Figur 5: Berggrunnsgeologisk kart fra internett, NGU. Side 10 av 22

12 Figur 6: Bergskjæring langs eksisterende veg, foliasjon vises godt. Figur 7: Bilde av steinmaterialet etter lab-knusing. 3.3 Rasfare Snøskred Skrednett angir området for begge påhuggene som snøskredområder. Dette registreres ikke ute i felt. Det vokser godt med skog på begge stedene. Side 11 av 22

13 Figur 8: Utsnitt fra skrednett.no, aktsomhetskart for snøskred. Snødrev har vært rapportert som et problem langs vegen i dag ved Harangen gård. Vegen er svært sjelden stengt på grunn av dette fenomenet Steinsprang Skrednett angir at det østre påhugget er utsatt for steinsprang (ved Harangen gård). Det er bratt terreng i området. En lang strekning av dagens veg ligger også innenfor dette skredusatte området. Det er ikke registrert nedfall fra fjellet og ned på dagens veg, men skjæringene har enkelte ganger rast på vegen i området. Det er registrert enkelte blokker i terrenget over påhuggsområdet, de er godt bevokst med mose og lyng. Dette tyder på liten aktivitet. Blokkene er relativt små, og har stoppet i lyngen. For påhugg vest er det ikke registrert noen blokker som tyder på steinsprangaktivitet. Området er heller ikke angitt på skrednett som potensielt utsatt for steinskred. Figur 9: Utsnitt fra skrednett.no, aktsomhetskart for steinsprang. Side 12 av 22

14 4 INGENIØRGEOLOGI/STRUKTURGEOLOGI 4.1 Strukturer og oppsprekking Det er foretatt kartlegging av sprekker i bergskjæringer langs eksisterende fylkesveg. Berget i skjæringene er moderat til sterkt oppsprukket. Det er også gjort sprekkekartlegging i terrenget på enkelte blotninger. I forbindelse med beskrivelse av strukturene i berget er høyrehåndsregelen/høyrearmsregelen benyttet. Det betyr at når man ser i strøkretningen, er fallet ned mot høyre. Ved kartlegging i området er det funnet tre karakteristiske sprekkesystem, som vist i sprekkerose og stereoplott på tegning V03 og i figur 10. Vedlegg 1 inneholder mer detaljerte stereoplott, inndelt i østre, midtre og vestre del, i tillegg til hele tunnelen. Sprekkesett i - foliasjonssprekker Foliasjonssprekker er det mest markerte sprekkesystemet. Strøk og fall varierer i området 25-68º/30-90º og º/68-90º. Hovedvekten av registreringene ligger i området 30-40º/70º. Det er verdt å merke seg at foliasjonssprekkene er steilere på vestsida enn på østsida, så fallet endrer seg noe. Sprekkeavstanden er generelt fra cm, og i sprekkesonene er tettheten størst. Sprekkene er utholdende, plane og ru. De har enkelte steder et grønt belegg (epidot) som er hardt og fastgrodd. For øvrig kan det se ut som det er parallellorientering av glimmer som fører til spalting langs foliasjonen. Epidot er et sekundært mineral, og har sannsynligvis kommet etter sprekkedannelsen. Figur 10: Sprekkerose og stereoplott av hele tunnelen viser tydelig de tre sprekkesettene. De svarte (gule) linjene angir tunnelens retning (varierer noe). For nærmere detaljer se vedlegg 1. Side 13 av 22

15 Sprekkesett ii Dette sprekkesettet har strøk og fall som varierer i området º/70-90º og º/70-90º. Hovedvekt er på º/80º. Sprekkeavstanden er cm, og sprekkene er plane og ru. Enkelte steder er det et rødt, fastgrodd sprekkebelegg av feltspat. Sprekkesett iii Dette sprekkesettet er omtrent parallelt med foliasjonssprekkene, men med steilere fall motsatt veg. Strøk og fall er i området º/80-90º. Dette sprekkesettet er enkelte steder vanskelig å skille fra foliasjonen, dette gjelder der foliasjonen ikke er framtredende. I dagsonen observeres jord et stykke ned i sprekkene (gjelder alle sprekkesettene). Berg som har rast ut i dagens vegskjæring har en tendens til å bli knust til småbiter. Dette kan indikere mikrosprekker som medfører oppknusing. 4.2 Svakhetssoner I ytre deler av Trøndelag er det en generell trend at store svakhetssoner har en NNØ-lig retning, noe som også gjelder de registrerte svakhets- og sprekkesonene i Harangshammeren. Svakhetssonene kan i enkelte tilfeller være knusningssoner som inneholder leirmaterialer med svellende egenskaper. Det er registrert seks svakhets- og sprekkesoner (tegning V03). Sonene er i hovedsak antatt fra kartmateriale og befaringer, men noen er bekrefta av seismikk. Løsmasseoverdekninga i området vanskeliggjør kartlegginga av svakhetssoner og gir et usikkert forløp. På ingeniørgeologisk kart er alle sonene angitt med steilt fall, da dette er såpass usikkert. Sone I Dette er en sprekkesone med bredde 2-3 meter som er observert ved det østre påhugget, profil Strøk og fall vil sannsynligvis følge foliasjonen, og fallet kan dermed være ca. 70 Ø. Sone II Sonen følger en fordypning i terrenget i NNØ-1ig retning. Det er usikkert om dette er en svakhetssone, eller bare en fordypning i terrenget, der det er anlagt en traktorveg. Sonen tas med, og den antas å ha et fall på 80 Ø, en mektighet på 5-10 meter og forventes å krysse tunnelen ved profil Sone III Denne sonen antas å ha en mektighet på 5-10 meter, strøk NNØ og et fall på 80 Ø. Sonen vil sannsynligvis krysse tunnelen ved profil Sonen er registrert ved seismikk, og hastigheten i sonen er målt til 3200 m/s. Sone IV Dette er en ca. 20 meter bred antatt knusningssone, som antas å krysse tunnelen ved profil Strøket er NNØ og fallet er antatt til 80 Ø. Denne knusningssonen vises som et markert søkk i terrenget med ei myr på toppen, og den er i tillegg påvist ved seismikk (2300 m/s). Sonen kan muligens inneholde leirmineraler som kloritt og smektitt (svelleleire). Side 14 av 22

16 Sone V Sonen har en antatt mektighet på 5-10 meter, strøk i NNØ-1ig retning og et antatt fall på 80 Ø. Sonen vil sannsynligvis krysse tunnelen ved profil Sonen er registrert ved seismikk, og hastigheten i sonen er målt til 2500 m/s. Sone VI Sonen har en mektighet på anslagsvis 10 meter, strøkretning NNØ og et antatt fall på 60 Ø. Forskjæringa i påhugg vest vil komme i kontakt med denne sonen, og det antas at den krysser traséen ved profil Sonen er registrert ved seismikk, og hastigheten i sonen er målt til 2400 m/s. Det er ikke registrert soner som skjærer tunnelen med liten vinkel, alle de registrerte sonene krysser tunnelen med middels til stor vinkel. Sonene følger omtrent retningen til sprekkesett i og iii. 4.3 Hydrogeologi Det er ei blaut myr over tunneltraséen, og registreringer i to målebrønner angir at vannstanden står helt oppe ved terreng i det området. Gården Harangen ligger like ved det østre påhugget til tunnelen. Gården Melåsen ligger en del høyere (225 moh). Tunnelen blir liggende omtrent 300 meter fra gården, og omtrent 50 meter lavere enn gården. 4.4 Bergspenninger Relieffet er lavt og det forventes ikke høge bergspenninger i tunnelen. En framstikkende bergnabb som Harangshammeren har ofte lave spenninger. 4.5 Materialkvalitet Det er i reguleringsplanfasen utført en analyse med hensyn til bruk av tunnelmassen til vegbyggingsformål. Resultatene er vist i tabell 1. Tabell 1: Prøveresultater. Kulemølle Deval Angeles het Micro- Los Flisig- Dens. Prøve nr. Hp, km Bergartsbetegnelse (A N ) (MD) (LA) (Fl) 1 Fv714_Hp02_km3,30 Kvartsittisk metaarkose 18,1 13, ,740 Side 15 av 22

17 TOLKNINGSDEL 5 INGENIØRGEOLOGISK VURDERING 5.1 Konsekvenser av sprekkesystem Tunneltraséen er i hovedsak orientert øst-vest. Denne orienteringen er sammenstilt med stereoplott i figur 11, se også figur 10 og vedlegg 1. Figuren viser at vinkelen mellom tunneltraseen og foliasjonssprekkene varierer fra ca. 30 til 70º. Vinkelen er størst ved østre påhugg og minst ved påhugg vest. Foliasjonssprekkene har den tetteste oppsprekkinga, sprekkeavstand cm. De har en relativt gunstig retning i forhold til tunneltraséen, når det gjelder bergsikring, men muligens dårligere i forhold til sprengbarhet. Det er tett oppsprukket langs foliasjonsretningen, og dette vil sannsynligvis bli de mest framtredende sprekkene i tunnelen. Spekkesett iii har samme retning, men har større sprekkeavstand. Det antas at sprekkesett ii, som varierer en del i strøkretning, på strekninger kan gå parallelt med tunnelen. De kan stedvis bidra til spirdannelse i hengen og føre til noe ustabilitet i veggene. Figur 11: Stereoplott sammenholdt med tunnelens orientering. 5.2 Bergkvalitet Bergartens innvirkning på bergkvaliteten Berggrunn med hovedsakelig metaarkose (nesten gneisaktig, men svært skifrig) vil erfaringsmessig generelt gi en middels bergkvalitet. Dette gjelder ikke der det er svakhetssoner. Kartlegging i felt viser sterkt oppsprukket berg langs vegskjæringene, mens seismikken indikerer at det også er bedre bergkvalitet i andre områder, seismiske hastigheter over 5000 m/s. Seismiske hastigheter kan i enkelte skiferbergarter være høy, mens bergkvaliteten i virkeligheten er dårligere. Dette vil avdekkes først ved driving. Side 16 av 22

18 Bergarten er preget av foliasjon, og det kan hende at berget vil sprekke opp mer langs de parallellorienterte glimmerlagene enn førsteinntrykket av upåvirket bergmasse tilsier. Det kan også være tegn på at mikrosprekker i berget kommer fram ved påkjenning (mekanisk, sprenging, el), noe som synes i nedraste masser i skjæringene, og som ofte er ei røys av småstein. For øvrig antas oppsprekkingsmønster og svakhetssoner å ha større betydning for tunneldriving og bergsikring enn bergarten i seg selv. Det er ikke utført noen tester på bergartens mekaniske egenskaper fra dette området i forhold til driving av tunnel. Det høye kvartsinnholdet vil gi borkroneslitasje. Oppsprekkinga kan føre til middels sprengbart berg, men dette er usikkert Bergklassifisering Ved bergklassifisering etter Q-metoden benyttes 6 ulike parametere, som beskriver oppsprekking, sprekkekarakteristikk, vannforhold, spenningsforhold, til å beregne Q-verdi som en tallfesting av bergmassens kvalitet. Formelen for Q-verdi er: Q RQD J r J w, J J SRF n a der RQD = tall for oppsprekking av bergmasse J n = tall for antall sprekkesett J r = tall for sprekkeruhet J a = tall for sprekkeomvandling J w = tall for sprekkevannstrykk SRF = spenningsreduksjonsfaktor Klassifisering etter Q-metoden egner seg best for kartlegging under driving av tunnelen, men det er mulig å gjøre noen antagelser også basert på observasjoner og data fra forundersøkelsene i felt. I de svakeste sonene med tettest oppsprekking vil blokkstørrelsen (RQD/Jn) være minst, og der dette sammenfaller med leirfylte slepper vil også skjærfastheten på sprekkeplanene (J r /J a ) bli liten. Det antas at Q-verdier kan bli så lave som 0,01-0,1 i de fleste svakhetssonene, tilsvarende ekstremt dårlig til svært dårlig, dvs. klasse E-F i henhold til Q-systemet. Det antas ikke klassifisering i klasse G for denne tunnelen. Håndbok 021 fra Statens vegvesen gir føringer for hvordan bergmassen ved driving av vegtunneler skal klassifiseres i ulike bergklasser. Inndelinga er basert på klassifiseringa i Q- systemet, men da disse ofte er usikre på forhånd er det også brukt seismikkresultater som grunnlag for å angi sannsynlige bergklasser ut fra forundersøkelsene. Erfaringsmessige tall for seismiske hastigheter er lagt inn i tabell 2 for bergklasse. Side 17 av 22

19 Ut fra en ingeniørgeologisk tolkning basert på både seismikkresultater, antatte Q-verdier og observasjoner i felt, er det i tabellen nedenfor laget en oversikt over antatte bergklasser for Harangstunnelen. Forundersøkelsene indikerer at sonene har dårlig bergklasse (E og F), mens det også avdekkes godt og middels godt berg mellom sonene (A/B og C). I påhuggsområdene antas berget å være dagfjell og av dårligere kvalitet enn friskt berg, samt at slepper kan være jordfylte. Kombinasjonen av noe dårligere berg, litt mindre overdekning og påhugg, gir lav Q-verdi. Tabell 2: Antatte bergklasser for Harangstunnelen, ut fra kartlegging i dagen og seismiske hastigheter. Typiske egenskaper Bergklasse Q-verdier Seismiske hastigheter (m/s) Antatt % -fordeling i tunnelen A/B God > 4500 ca. 20 % C Middels ca. 40 % D Dårlig ca. 30 % E Svært dårlig 0, ca. 5 % F Ekstremt dårlig 0,01-0,1 < 3000 ca. 5 % G Eksepsjonelt dårlig <0,01 <2000 ca. 0 % Det er viktig å merke seg at ovennevnte klassifisering er en tolkning av de mest sannsynlige forholdene basert på eksisterende grunnlag. Kartlegging under tunneldrivingen er naturligvis nødvendig for å dokumentere hvordan forholdene i tunnelen virkelig er. Sikringsomfanget fastsettes endelig som et resultat av kartlegging på stuff. 5.3 Forskjæringer og påhugg Generelt På grunn av tildels stor løsmasseoverdekning er fjelloverflatas forløp og karakter ved påhuggene bare delvis kjent fra sonderboringer og seismikk Østre påhugg Profil (ved Harangen) inkludert skjæring Østre påhugg går inn fra eksisterende fylkesveg ved Harangen gård, se bildet i figur 12. Terrenget er sidebratt, og er dekket av 2-5 meter løsmasser ved påhugget. Påhugget blir skrått, og forskjæringa fram til påhugget blir høg (opptil 25 meter). Det blir i hovedsak ensidig forskjæring, og bergskjæringa har lengde på omtrent 365 meter langs vegen. Løsmassemektigheten vil variere oppå skjæringa, fra 0 m til omtrent 5-7 meter. Det er viktig å renske av løsmassene tilstrekkelig langt inne på skjæringskanten, og der det er bratt kan kanten stabiliseres med f.eks. sognemur. Påhuggsområdet må detaljeres når løsmassene er fjernet, og fjellkvaliteten vurdert. Side 18 av 22

20 Figur 12: Bilde østre påhugg.. Berget i området er til dels meget oppsprukket og i foliasjonssprekkene er omtrent parallelle med skjæringa ved Harangen Vestre påhugg Profil (ved Songa) Ved vestre påhugg er løsmassemektigheten på det meste omtrent 10 meter, men akkurat på påhuggstedet er det registrert 5,5 meter løsmasser. Påhugg kan sannsynligvis etableres ved profil 6545 ut fra fjellkontrollboringer. De seismiske målingene indikerer oppsprukket berg i starten. Dette gjør at påhuggspunktet er noe usikkert, og det må evt. forskyves lenger inn dersom berget er svært dårlig. Figur 13: Bilde vestre påhugg, påhugget blir oppe til venstre i tett granskog. Det er viktig at plassering av endelig påhugg gjøres i dialog mellom byggherre og entreprenør når løsmassene er avdekt og en får mer kunnskap om bergforholdene. Dette gjelder begge påhuggene. 5.4 Konsekvenser for driving og bergsikring Den planlagte tunnelen vil kunne bygges med et relativt normalt sikringsomfang. Basert på optimalisering i samband med drift og vedlikehold er det krav til minimum 8 cm sprøytebetongtykkelse i heng og øvre deler av vegger gjennom hele tunnelen. Side 19 av 22

21 Tyngre sikring som buer og forbolter vil kunne bli nødvendig spesielt i påhugg og overgangen påhugg og inn berg med god nok overdekning, samt der større svakhetssoner krysser tunnelen eller der slepper/sprekker følger tunnelen over lengre strekninger. Dette er det stor sannsynlighet for mellom profil 6325 og profil 6345 (sone IV), og mulighet for også i de andre svakhetssonene. Håndbok 021 knytter hver bergklasse til en sikringsklasse med typiske sikringsmetoder tilpasset bergforholdene. Tabell 3 viser koblingen mellom berg- og sikringsklasser tilpasset Harangstunnelen. Tabell 3: Antatt fordeling mellom bergklasser med tilhørende sikringsklasser for Harangstunnelen. Bergklasse Sikringsklasse Sikringsmetode og omfang Antatt fordeling i tunnelen A/B C D E F Godt - svært godt Q= Middels Q=4-10 Dårlig Q=1-4 Svært dårlig Q=0,1-1 Ekstremt dårlig Q=0,1-0,01 I II III IV V - Spredt bolting, bolteavst. 2,3-2,5 m - Sprøytebetong B35 E700, tykkelse 80 mm, ned til 2 m over såle - Systematisk bolting (c/c 2 m) - Sprøytebetong B35 E700, tykkelse 80 mm, sprøytes ned til såle - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse 100 mm eller mer - Systematisk bolting (c/c 1,5 m) - Forbolting ved Q < 0,2, ø32 mm, maks c/c 300 mm - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse 150 mm - Systematisk bolting, (c/c 1,5 m), gyste - Armerte sprøytebetongbuer ved Q < 0,2, buedimensjon E30/6 ø20 mm, c/c 2 3 m, buene boltes systematisk c. 1,5 m, lengde 3 4 m - Sålestøp vurderes - Forbolting, c/c mm, ø32 mm eller stag (selvborende). - Sprøytebetong B35 E1000, tykkelse mm - Systematisk bolting, (c/c 1,0 1,5 m), gyste - Armerte sprøytebetongbuer, buedimensjon D60/6+4, ø20 mm, c/c 1,5 2 m, buene boltes systematisk c. 1,0 m, lengde 3 6 m - Armert sålestøp, pilhøyde min. 10 % av tunnelbredden Ca. 20 % Ca. 43 % Ca. 28 % Ca. 5 % Ca. 5 % Det er viktig å påpeke at omfanget av all sikring er basert på en tolkning av forholdene ut fra forundersøkelsene, og at erfaringer, kartlegging og klassifisering undervegs i drivinga er avgjørende for å fastsette endelig sikringsomfang. 5.5 Bruk av tunnelmassen Analyseresultater viser at bergarten i Harangshammeren (metaarkose) er egnet til bruk i bærelag og forsterkningslag, og da også fylling. Det kan være områder med dårligere kvalitet, dette kommer fram av tidligere undersøkelser som er gjort. Testresultatene viser for dårlige egenskaper til bruk i dekke. Analysene utføres på små fraksjoner, slik at bergartens opptreden Side 20 av 22

22 i sprengsteinsstørrelse nok har andre kvaliteter enn i pukkfraksjonen. Dette gjelder da spesielt flisighet, der bergarten i stor skala nok er preget av skifrighet. Konklusjonene baserer seg på få prøver, og må verifiseres i byggefasen. I tillegg til lokale variasjoner, er knusings- og foredlingsprosessen viktig for materialkvaliteten. 5.6 Grunnvann, sonderboring, injeksjon og krav til tetting Tunnelen er planlagt gjennom en markert fjellrygg uten tjern eller bekker over tunnelen, men det er ei myr rett over. På store deler av strekningen vil tunnelen ligge under naturlig grunnvannsspeil. Det må forventes lekkasjer ved tunnelåpninger og i forbindelse med svakhets- og sprekkesoner. Store langvarige vanninnbrudd er imidlertid lite sannsynlig. Berget i skjæringene langs vegen har så å si ikke noe vatn i sprekkene. Likevel vil nok sprekker, sprekkesoner og svakhetssoner føre vatn. Med bakgrunn i moderat overdekning av løsmasser og lite sårbar vegetasjon over tunneltraseen er det lite sannsynlig at eventuelle innlekkasjer vil føre til særlig uheldige konsekvenser i terrenget over tunnelen. Vi forventer ikke at vannlekkasjene blir så store at de vil føre til vesentlige problemer for tunneldrivinga. Men tiltak i form av injeksjon kan likevel bli nødvendig for å redusere sannsynligheten for varige skader på overflata dersom det påtreffes soner med betydelige lekkasjer. Krav til tetting av tunnelen for å unngå skade på naturmiljøet settes til 30 l/min/100 m tunnel. Dersom det påtreffes vannlekkasjer som er større enn tillatt innlekkasje i henhold til dette kravet, må det iverksettes injeksjon for tetting av berget. Under tunneldriving kan det bli nødvendig å utføre sonderboring foran stuff for å avdekke eventuelle store vannlekkasjer. Sonderboring foran stuff kan også bli nødvendig for å undersøke beliggenhet og karakteristikk av svakhetssonene. Basert på foreliggende opplysninger og våre antagelser, estimeres behov for injeksjon av berget på ca. 30 meter lang strekning (P ). Det er da lagt til grunn svakhetssonen under myrområdet. Side 21 av 22

23 6 REFERANSER Tucker, R.D. (1995): Berggrunngeologisk kart Snillfjord 1521IV, M 1:50 000; NGU Grammeltvedt, G. (1995): Berggrunngeologisk kart Løkken, foreløpig utgave, 1521III, M 1:50 000; NGU Kvartærgeologisk kart 1521 IV - Snillfjord, NGU Statens vegvesen (1998): Steinmaterialer, Notat Ud743An01. Statens vegvesen (2005): Håndbok 014 Laboratorieundersøkelser Statens vegvesen (1997): Håndbok 015 Feltundersøkelser Statens vegvesen (2010): Håndbok 0021 Tunneler Statens vegvesen Sør-Trøndelag: "Rv. 714 Harangstunnelen, vurdering av 3 påhugg", Ud 743B. Sverre Myklebust NS (1977): "Rv 714 vestre påhugg Harangen-tunnelen, Seimiske målinger", Rapport 94-0 l. Johnsen, S.O. (1979): "Geology of the Area West and Northwest of Orkdalsfjorden, Sør- Trøndelag", NGU bulletin 49, NGU nr 348. Nor-Fly NS (1973): "Flyfoto Gjølne-Snøsen-Snilldal, M = 1:6 000", Oppgave Wolff, F. Chr. (1976): Trondheim Berggrunnsgeologisk kart M. 1: , NGU. Norges Geologiske Undersøkelse (NGU): Statens vegvesen (2010): Arbeider foran stuff og stabilitetssikring i vegtunneler. Teknolograpport Norges Geotekniske Institutt (1997): Praktisk bruk av Q-metoden. Rapport nr , datert Norsk Standard (2001): NS8141 Vibrasjoner og støt. Måling av svingehastighet og beregning av veiledende grenseverdier for å unngå skade på byggverk. Side 22 av 22

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33 Y Y Y Y X X X X X X Y Y Y Y E39 Harangen - Høgkjølen Harangstunnelen Oversiktskart Målestokk 1:5000 Tegning V02

34