Utbygging av havne- og industriområde nordover Geoteknisk vurdering

Transkript

1 MEMO Oppdrag Grønøra Vest, Geotekniske vurderinger utvidelse mot Nord Kunde Trondheim Havn Memo nr. Geo-01 Dato Til Trondheim Havn v/svein Kåre Aune Fra Rambøll AS, Divisjon Geo og miljø Kopi Utbygging av havne- og industriområde nordover Geoteknisk vurdering 1. Generelt 1.1 Bakgrunn Trondheim Havn planlegger etablering av kaier og havnearealer på Grønøra Vest. Nåværende planer forutsetter mudring innover fra marbakken, med kaikonstruksjoner ved mudringsavslutningen, og oppfylling av arealer innenfor. Planen har en større utstrekning vestover på den ytre og midtre del enn på den indre, søndre del. Orkdal kommunestyre vil gjerne unngå denne økte utstrekning vestover og har bedt Trondheim Havn om å utrede muligheten for en utvidelse nordover "utover fjorden". 1.2 Oppdrag Rambøll, avdeling Geo og miljø er engasjert for å gi en nærmere vurdering, på det foreliggende grunnlag, av de geotekniske konsekvenser av en slik utvidelse mot nord. Dato 8.mai 2014 Rambøll Mellomila 79 N-7493 Trondheim T F Ref. Dokument ID Memo rev 1 Grønøra.docx Version 1 Utført av : Kontrollert av: Godkjent av: OAR PAW RLG Oppdraget er utført på grunnlag av tidligere mottatt planmateriale i forbindelse med tilbud på geoteknisk prosjektering av havnereguleringen, tidligere grunnundersøkelser og tidligere vurderinger. Vi har ikke hatt arealplaner for en utvidelse nordover. 2. Terreng og grunnforhold Hele Grønøra er et elvedelta, og grunnen domineres av varierende friksjonsmasser, hovedsakelig sand og grus, men med enkelte siltpartier. På grunn av at materialene er avsatt av elva er det store lokale variasjoner i massesammensetningen. I de dypeste grunnboringer som er utført er det boret ned til omkring kote 45. Det er ikke utført undersøkelser nede i marbakkeskråningen. Massene i skråningen i fronten av deltaet er ferske og vil da være meget løst avsatt. Ut mot dalsidene, f.eks. på Thamshavn og i Råbygda, er det leire over berg der fjellet kommer opp. Leira er delvis bløt og kvikk. Partier med bløt og kvikk leire må påregnes flere steder utover langs fjorden. 1/6 M:\2014-Oppdrag\ Geoteknisk vurdering Grønøra Vest, utvidelse mot nord\7-prod\memo Rambøll rev Norge AS 1 Grønøra.docx NO MVA

2 Det er utarbeidet detaljert undervannskart av marbakken ned til ca kote -55. Marbakken har en gjennomsnittshelning på omkring 1 : 3, men med betydelige lokale variasjoner. Under kote -55 har vi ikke annen kjennskap til dybdeforholdene enn det som fremgår av sjøkartet. Dette er for grovt til at foten av marbakken fremgår, men om en helning 1:3 ekstrapoleres sammen med helningen mellom kote -100 og 200 kommer foten mellom kote -80 og -90. I 1930 gikk et enormt undervanns-skred innerst i Orkdalsfjorden. Kl 7.48 den 2. mai forsvant et 500 m bredt strandparti ved "Storaunet" (=Nyanlegget??), der det nylig var utlagt en liten fylling. Ca 3 minutter senere forsvant stranda i området ved nåv. småbåthavn i ca 700 m bredde, og tok med seg den gamle kommunekaia. 4-5 minutter deretter raste "Furenstranden" på Gjølmesida ut. Det ble anslått at disse 3 skredene tilsammen inneholdt omkring m 3 masse. En kabel som krysset fjorden mellom Sandløkken og Ofstad, 3 km utenfor Storaunet ble brutt kl 7.55, og kabelen mellom Vorpeneset og Stadsbygd 18 km lenger ute ble brutt kl Skredet antas hovedsakelig å ha gått i ensgraderte, meget løst lagrede finsand/siltmasser ("flyteskred"), men også i kvikkleire på Thamshavn og Gjølme. Bruddet i telefonkablene viser at også løst lagrede masser på den flate sjøbunnen utover fjorden har kollapset. De foreliggende undersøkelser har ikke avdekket materialer som er disponert for flyteskred under fjæreområdet. Men slike materialer må påregnes i de ferske avsetningene i og utenfor marbakken. 3. Geoteknisk begrunnelse for at havneområdet er trukket innover fra marbakken. Det kreves meget omfattende geotekniske og hydrologiske undersøkelser for å klarlegge om det i det hele tatt er teknisk mulig å oppnå sikre stabilitetsforhold. Og om disse viser at tilfredsstillende stabilitet kan oppnås, så vil stabiliseringsarbeidene uansett bli meget omfattende og kostbare. I en aktiv marbakke er stabilitets- og erosjonsforholdene neppe tilfredsstillende for en utbygging. Havneområdet kan da uansett ikke legges helt ut til, eller utenfor, marbakken uten at marbakkeskråningen stabiliseres med hensyn på sikkerhet i de øvre lag. 3.1 Tidligere anbefaling. I Rambølls notat fra 2010, N01, HAVNEUTBYGGING GEOTEKNISK VURDERING FOR REGULERINGSPLAN er angitt: "Av hensyn til totalstabiliteten må en først og fremst unngå inngrep som medfører risiko for stabilitetsbrudd i skråningen mot fjorden, men også ta i betraktning om arealene kan være sårbare i tilfelle det utløses skred på sjøbunnen utenfor, av andre årsaker. Massene i skråningen i fronten av deltaet er unge, og det vil være naturlig at de er løst avsatt i henimot den helning som styrkeparametre og ytre forhold tillater, det vil si i nesten labil tilstand. Oppfylling helt ut på eller ut over marbakkekanten må derfor unngås. Risikoen for undersjøiske skred utløst utenfra er umulig å vurdere. Det er imidlertid erfaringer fra tidligere skred av denne typen (Orkanger, Brattøra, Ilsvika og flere steder) at slike skred normalt berører bare den helt ytterste sonen av fyllinger eller landområder."... 2/6

3 "Av hensyn til stabiliteten mot marbakkekanten anbefaler vi at fronten på fyllinga langs ledemolo for Orkla trekkes minimum 55 meter lenger bakover slik at denne ligger bak kanten av marbakken." "55 m lenger bakover" refererer til topp fyllingsskråning og tilsvarer at denne kommer minst ca 50 m bak toppen av marbakken. Nåværende plan har fylling noe utenfor denne tilrådde begrensning. Planlagt prosjektering for reguleringsplanen skal avgjøre endelig hvilken avstand som finnes forsvarlig. 3.2 Supplerende vurdering De grunnundersøkelser som er utført senere gir ikke grunn til å endre vurderingene ovenfor. Da det kan være partier med flyteskredmateriale i marbakken, og under sjøbunnen foran marbakken, sammen med at marbakkeskråningen er så høy, vil en stabilisering kreve meget omfattende fyllingsarbeider, og kanskje også mudringsarbeider på stort dyp. På grunn av massetilførselen fra Orkla/Skjennaldelva pågår det stadig endringer i marbakkeskråningen, med mindre utglidninger, nye erosjonsrenner osv. Dette endrer strømnings og erosjonsforholdene som igjen kan forårsake at "eldre" partier raser ut. Som nevnt over må en regne med at marbakkeskråningen er i tilnærmet labil likevekt (sikkerhetsfaktor 1.0), mens det for et utbyggingsprosjekt kreves en sikkerhetsreserve på % (sikkerhetsfaktor ). Geoteknisk vil en umiddelbart konkludere med at et alternativ med utbygging ut mot/ute i marbakken er uaktuelt. Men i samsvar med vårt oppdrag har vi i neste kapittel diskutert nærmere muligheten av å gjennomføre en slik utbygging, når det ikke tas hensyn til hvilke kostnader det medfører. 4. Nærmere vurdering av tekniske muligheter for å kunne legge kai ut mot/ute i marbakken. 4.1 Generelt Dersom det ligger en leiravsetning under fremre del av deltaavsetningen kan det være dårlig sikkerhet mhp store dype glidninger. Denne sikkerheten kan i prinsippet bedres med en motfylling foran skråningen, men med den store skråningshøyden kan en slik motfylling bli så stor at den i praksis ikke er gjennomførbar. Nødvendig tykkelse kan f.eks bli m og nødvendig lengde m. I tillegg kan det være nødvendig med flere trinn med sekundære motfyllinger i fronten, dersom det er bløt leire eller flyteskredmasser under sjøbunnen her. Selv om det skulle være god nok sikkerhet mot dype glidninger kan det ikke fundamenteres kaikonstruksjoner i den ustabile marbakken. En utvidelse nordover krever derfor at hele den kanskje m høye marbakkeskråningen stabiliseres, både mot overflateglidninger i de løse toppmassene og mot eventuell skredforplantning fra nærliggende "flyteskredmasser", eller skredforplantning fra kvikkleire-avsetninger via flyteskredmasser. Vi kjenner ikke til at marbakke-stabilisering i et slikt omfang er utført tidligere her til lands. Nedenfor gis likevel en orientering om hva som kan være nødvendig av undersøkelser, og av tiltak, dersom utvidelse nordover viser seg å være teknisk mulig. 3/6

4 4.2 Aktuelle undersøkelser. Det kreves meget omfattende geotekniske og hydrologiske undersøkelser og utredninger for å undersøke gjennomførbarheten av, og for å dimensjonere disse stabiliserings/utbyggingsarbeider, dersom undersøkelsen viser at en stabilisering er teknisk gjennomførbar. Sjøbunnen må detaljkartlegges til godt foran marbakkeskråningen, dvs kanskje ned til omkring kote Det må utføres hydrologiske undersøkelser og utredninger for å klarlegge hvilken konsekvens en vesentlig endring av topografien i/foran marbakken har på strømnings- og erosjonsforhold, både lokalt ved marbakken og i skråningene utover langs fjorden. Dersom det skjer et kvikkleireskred et sted i Orkdalsfjorden etter utbyggingen, pga et initialskred i sjøen, er det umulig å bevise at initialskredet ikke er utløst av endrete strømforhold pga fyllingene ved marbakken. Det må utføres geotekniske grunnboringer, med sonderinger og prøveopptak i og foran marbakkeskråningen. Dette kan neppe utføres med vanlig geoteknisk boreutstyr pga vanndybden, men kan trolig gjøres ved en rigg for løsmasseundersøkelser offshore. Deretter må stabilitets og setningsforhold utredes. De geotekniske og hydrologiske forhold kan være slik at det ikke er teknisk mulig å oppnå tilstrekkelig sikkerhet. (f.eks for bløt leire foran og inn under skråningen, ustabile kvikkleireeller flyteskredmasser utover langs fjorden). Dersom forholdene gjør utvidelse nordover teknisk mulig kan det deretter utføres en prosjektering av de nødvendige tiltak for å stabilisere skråningen mhp grunne glidninger. Resultatet av denne utredning/prosjektering ventes å bli at tiltakene er så omfattende at alternativet er urealistisk. 4.3 Prinsipp for geotekniske tiltak mhp overflatestabilitet av skråningen For å stabilisere skråningen med hensyn på overflatesikkerhet og erosjon må det legges en flere meter (8-15m?) tykk steinplastring på hele skråningen. Plastringen må (hvile på)/(ha støtte i foten av) faste masser. Dvs at med flyteskredmasser i/foran skråningsfot så må plastringsteppet fortsettes langt framover den flatere sjøbunn ( m?). Dersom det skal opparbeides landareal utenfor nåværende marbakketopp må dette etableres med sprengsteinfylling helt nede fra det flatere parti (kote -85?) foran foten av marbakken. Denne fylling vil da samtidig gi overflatesikring, men også for dette tilfelle kan det bli nødvendig med et stort plastringsteppe for skråningsfoten. Da det trolig er løse, dårlige masser i de øvre lag i marbakken må en foreløpig regne med at gjennomsnittshelningen av den nye skråning ikke kan være brattere enn gjennomsnittshelningen på den nåværende skråning, dvs ca 1:3. En 85 m høy fyllingsskråning får da en lengde på ca 250 m. Utlegging av en slik stabiliserende frontfylling krever at grunnen ved fyllingsfot har tilstrekkelig bæreevne til å tåle belastningen fra fyllingen. 4/6

5 Og anleggsarbeidene må kunne gjennomføres uten at det oppstår fare for lokal rasutløsning pga arbeidene. 4.4 Øvrige momenter De omfattende fyllinger som antas nødvendige for å etablere landareal mot fjorden/stabilisere skråningen vil medføre store setninger. Fundamentering av konstruksjoner kan ikke utføres før det meste av disse setningene er unnagjort. Bare egensetningen i en 85 m tykk fylling ventes å bli mellom 0.5 og 1 m. Setningen i original grunn pga fyllingsbelastningen avhenger av laststørrelsen og grunnforholdene, men kan godt bli større enn egensetningene for en maksimal fylling. Egensetningene i steinfyllingen og konsolideringssetningene, dersom undergrunnen består av grus og sand, vil kanskje i hovedsak være unnagjort etter 1 2 år. Dersom det er finkorning grunn (leire, finsilt) under fylling i nedre del/foran marbakken vil setningene for en høy fylling med stor utstrekning ta mye lenger tid. Utlegging av fyllinger på så stort dyp er vanskelig og meget uvanlig, og det ventes at utleggingskostnaden pr m 3 blir mye større enn for vanlige kaifyllinger. Et ikke-geoteknisk moment er massebalansen mellom fylling og mudring. Denne vil bli helt forskjellig dersom det ikke skal mudres innover fra marbakken, selv om det brukes sprengstein i all fylling i marbakken og utenfor. 5. Konklusjon Den kanskje meter høye marbakkeskråningen er ustabil. Ved å avlaste skråningen med mudring et stykke innover (som tidligere tilrådd), vil en oppnå både en forbedring av skråningsstabiliteten med hensyn på meget store dype utglidninger og en sikkerhetsavstand inn til konstruksjoner og landareal, slik at lokal ustabilitet/erosjon i skråningen ikke vil påvirke havna. Et alternativ med utbygging ut mot/ute i marbakken vil umidellbart bli ansett som geoteknisk uaktuelt. (Med det foreslåtte prinsipp vil en ivareta alle områdemessige stabilitetsproblemer, uten spesielle ekstrakostnader, verken til utredninger eller til utbyggingsarbeidene. Med utbygging ut mot/i marbakken vil en måtte utrede og ta hensyn til alle typer geotekniske usikkerheter både i/under/foran delta-skråningen og i skråningene utover langs fjorden.) Det vil kreve meget omfattende og vanskelige undersøkelses- og utrednings-arbeider for å utrede nærmere et alternativ med utvidelse nordover, ut mot /utover marbakken,. Disse undersøkelsene kan resultere i at slik utvidelse ikke er teknisk mulig. Dersom utvidelse nordover i prinsippet finnes teknisk mulig krever slik utvidelse utvilsomt at den ustabile marbakkeskråningen stabiliseres. Anleggsarbeidene for en slik stabilisering vil bli vanskelige og meget kostbare. Når anleggsarbeidene for stabiliseringen er prosjektert, må det utredes om disse arbeidene i det hele tatt kan utføres uten at en risikerer å utløse større skred. Hvis de ikke kan det, så må alternativet oppgis. Med store fyllingsarbeider kan det dessuten bli flere års ventetid før utbygging pga setningsforholdene. 5/6

6 RAMB LL Dersom skraningen er ustabil pga at det er fare for store dype utglidninger i leire, eller om n11jdvendige fyllinger pavirker str0mningsforholdene slik at det kan utl0ses skred i fjordsidene anses alternativet med utvidelse nordover som teknisk umulig. Utarbeidet av Kontrollert av Odd Arne Rye 6/6