Rapport. E18 Langangen Rugtvedt. Vurdering av traseer gjennom Norcems gruveområde. Forfatter(e) Torun Rise Ida Soon Brøther Bergh

Transkript

1 Åpen Rapport E18 Langangen Rugtvedt Vurdering av traseer gjennom Norcems gruveområde Forfatter(e) Torun Rise Ida Soon Brøther Bergh SINTEF Byggforsk Infrastruktur

2

3 Historikk DATO SBESKRIVELSE Endelig rapport Revidert rapport (gradering endret fra fortrolig til åpen samt mindre språklige korrigeringer) Revidert rapport (basert på tilbakemeldinger fra SVV) 2 av 26

4 Innholdsfortegnelse 1 Bakgrunn Dagens situasjon Geologi Befaring og innhenting av bakgrunnsmateriale Veglinje Beskrivelse av veglinja Tilgjengelig kartmateriale Befaring i terrenget Vurdering Veglinje Beskrivelse av veglinja Tilgjengelig kartmateriale Befaring i terrenget langs vegtraseen Befaring i dagbruddet Kartlegging i gruva (deponi) Vurderinger Vurdering av høydenivå for veglinje HMS Konsekvenser for Norcem Konklusjon Referanser BILAG/VEDLEGG Vedlegg 1: Kart fra Norcem Vedlegg 2: Bilder og beskrivelser fra befaring langs veglinje Vedlegg 3: Bilder og beskrivelser fra befaring i gruva/deponiet 3 av 26

5 1 Bakgrunn SINTEF Byggforsk, faggruppe geologi og bergteknikk (heretter kalt SINTEF) bistår Statens vegvesen Region sør (heretter kalt SVV) med vurdering av ny E18 Langangen - Rugtvedt. Dette er en videreføring av vurderinger som SINTEF har bistått SVV med tidligere, hvor hovedfokus nå legges på vurdering av muligheter og begrensninger knyttet til framføring av veglinjer gjennom Norcems gruveanlegg i Brevik. Dette innebærer i hovedsak og skaffe til veie informasjon om utbredelsen av Norcems nåværende og tidligere gruveaktivitet, for på denne måten og kunne vurdere i hvilken grad framføring av ny veg vil komme i kontakt med, eller nær kontakt med, gruveanlegget. Vurderinger knyttet til veglinjene vil være knyttet til hva som er teknisk mulig. 2 Dagens situasjon SINTEF gjennomførte sommeren 2013 en vurdering av flere alternative vegtraseer gjennom området ved Brevik. Dette er oppsummert i rapporten "E18 Langangen Rugtvedt, Vurdering av framføring av veglinjer" datert I et møte med SVV ble videre arbeid diskutert, og det ble avtalt at SINTEF skulle gå videre med to aktuelle veglinjer; veglinje (veglinje i SINTEFs tidligere rapport) og veglinje Rapporten ser kun på disse to aktuelle vegstrekningene. For vurderinger knyttet til etablering av brufundament vises det til SINTEFs tidligere rapport. I SINTEFs tidligere rapport ble det sett på flere veglinjer, med vurdering av muligheter for plassering av brufundament samt vegtraseer med tunneler og veg i dagen. Her ble det konkludert med, basert på den da tilgjengelige informasjonen om gruveanleggets beliggenhet og antatt stabilitet knyttet til anvendte brytningsmetoder, at det vil være forbundet med stor risiko å etablere tunneler i området rett øst for dagbruddet. Bakgrunnen for dette er i hovedsak liten overdekning samt usikkerhet knyttet til de ulike brytningsmetodene som er benyttet i de eldre områdene av gruva. Tilsvarende vurdering ble gjort for bergskjæringer og veg i dagen. Med bakgrunn i dette ble det lansert et alternativ med å legge vegen i kulvert med gjenfylling. Dette prosjektet ser nærmere på de områdene hvor vertikalavstanden mellom gruverom og veg blir liten, med den hensikt å vurdere mulighetene for en vegløsning med kombinasjon av tunnel og kulvert med gjenfylling. SINTEF ble informert om at SVV i prosjektmøte hadde besluttet at veglinje ikke lenger er aktuell. Veglinja beskrives likevel videre i denne rapporten, da innhenting av kartgrunnlag og vurderinger allerede var utført, men rapporten utelater endelig vurdering av dette alternativet da veglinja ikke lenger er aktuell. 4 av 26

6 3 Geologi Geologien i området er detaljert beskrevet i SINTEFs rapport datert , men en kort oppsummering tas med her da dette anses som nødvendig for og i større grad kunne forstå geologien og utbredelsen av gruvevirksomheten i Brevik. Et geologisk kart over området er vist i figur 1. Larvikitt Fossumformasjonen Steinvikformasjonen Venstøpformasjonen Herøyformasjonen Figur 1 Plantegning geologi i Brevik området (fra Norcem Bergavdelingen, 2004) Norcem driver uttak av kalkstein på "Steinvikformasjonen". I følge NGUs industrimineraldatabase er tykkelsen på formasjonen ca. 40 meter. Strøket på bergarten er NNV som stuper mot øst med fall på 13-20, dvs. at forekomsten ligger med økende dyp fra vest mot øst. De over- og underliggende bergartene er henholdsvis sorte skifre tilhørende Venstøpformasjonen (heng) og hornfels tilhørende Fossumformasjonen (ligg). Det finnes i tillegg flere ulike forkastnings- og bruddsoner i området. Disse vises tydelig i topografien, og har retning Ø-V, SØ-NV eller S-N. 5 av 26

7 4 Befaring og innhenting av bakgrunnsmateriale SINTEF gjennomførte et besøk til Norcems anlegg i Brevik oktober Her ble det gått gjennom tilgjengelig grunnlagsmateriale over aktuelle områder samt utført befaring i dagen i dagbruddet, inne i deponiet i gruva og enkelte steder langs traseene. Befaringen ble utført av Torun Rise og Ida Soon Brøther Bergh. Norcem har tilgjengelig kartmateriale datert helt tilbake til Dette omfatter både driftskart og oversiktskart basert på innmålinger i gruva. SINTEF valgte i dette prosjektet å ikke studere driftskart, da disse i stor grad kun er plankart som viser planlagt framtidig drift hvor rom og pilarer kun er skjematisk inntegnet. Ved gjennomgang av Norcems kartgrunnlag ble det forsøkt å avklare høydenivåer i de områdene av gruva som vil bli berørt av ny E18. Det tas forbehold om at alle aktuelle kart over øverste nivå i gruva ble funnet. Det ble også gjennomført en befaring i gruva for å se nærmere på områdene samt vurdere gruverommenes og pilarenes størrelse og tilstand der dette var mulig. Dette omfattet kartlegging inne i det gamle deponiet. I tillegg ble det gjennomført befaringer til enkelte steder langs traseene. Dette ble til dels begrenset av at store deler av vegtraseene ligger inne på Norcems område og dermed er gjerdet inn. Prosjektet ble konsentrert rundt arbeidet med å skaffe til veie informasjon fra Norcem da problematikk knyttet til etablering av ny E18 i de aktuelle områdene i hovedsak er knyttet til avstand til gruveanlegg i undergrunnen. Befaring i dagen ble derfor kun utført for å skaffe til veie en oversikt over området, slik som terreng, løsmassetykkelser og omfang av bergblotninger. Det ble funnet flere gruvekart som viser utbredelsen av gruverom i undergrunnen i de områdene hvor ny E18 planlegges. Dette er beskrevet nærmere i det videre. 6 av 26

8 5 Veglinje Beskrivelse av veglinja Veglinje går over Norcems fabrikkområde, som vist i figur 2. Traseen har orientering øst-vest, men dreier mer sørover når vegen kommer inn mot anleggsområdet til Norcem. I dette prosjektet er det valgt å se nærmere på strekningen mellom profil 9700 og profil 10400, dette er markert i figur 2 med rødt. For studier av kartmateriale hos Norcem ble det fokusert på den delen av vegtraseen som er planlagt i fjell, dvs. mellom profil 9900 og N Figur 2 Veglinje (kilde: SVV) Profil av veglinja er vist i figur 3. Vegen kommer inn mot Norcems anleggsområde med en høyde på ca. 45m (ved profil 9700) og synker ned til laveste punkt med høyde ca. 37m ved profil 10150, før vegen fortsetter på stigning. Figur 3 Profil av veglinje (kilde SVV) 7 av 26

9 5.2 Tilgjengelig kartmateriale Vegtraseen har orientering øst-vest og krysser gruveområdene i sør. Gruvenivå har fall mot øst, dvs. at minste vertikalavstand mellom gruverom og vegtrasé ligger langs vestre del av vegtraseen. Det ble funnet flere kart hos Norcem som viser utbredelse av gruveanlegget i området. Disse ble studert, men i det videre er det kun gitt en oppsummering av de kartene som ble ansett som aktuelle. SINTEF har benyttet de kartene som har nyeste dato for nærmere studier, der ulike versjonsnummer fantes. De aktuelle kartene finnes i vedlegg 1. Som vist i figur 3 vil vegen gå i dagen i store deler av strekningen. Unntaket er mellom profil 9900 og SINTEF har derfor valgt å konsentrere arbeidet med å skaffe til veie kartmateriale fra Norcem rundt dette partiet av vegen. Et utsnitt av kartet "Adkomst fra dagen til nytt knuseri i gruva" er vist i figur 4. Her er vegtraseen tegnet inn for å skissere hvor den kommer i berøring med Norcems gruveaktivitet. Figur 4 Utsnitt av kart fra Norcem med angivelse av hvor vegtraseen kommer i berøring med gruveanlegget og sålens kotenivå gitt i parentes. 8 av 26

10 Vegtraseens strekning i fjell, dvs. mellom profil 9900 og 10100, passerer over Norcems gruveområde fra stoll 9 og oppover. Fra ca. stoll 13 vil vegtraseen gå ute i dagen. Basert på kart og profiler fra Norcem er høyeste kjente takhøyde for stollene 9-13 ca. +15m. Der vegen krysser den sørlige enden av stoll 10 ligger det knuser og tilfluktsrom, hvor takhøyde er angitt å være henholdsvis +22m og +16m på det høyeste. Det foreligger et usikkerhetsmoment i "spiralen" som vist i figur 4, da det ikke er funnet informasjon om høydenivå på denne. Nordøst for stoll 13 vil vegtraseen som sagt gå ute i dagen. I tillegg ligger gruverommene på økende dyp i denne retningen, og vil dermed ikke komme i kontakt med eventuell ny E18. Et oversiktskart over området er vist i vedlegg 1. Norcem har også kart for de øvrige stollene, men disse er ansett som uaktuelle da de dekker områder hvor vegtraseen er planlagt i dagen. 5.3 Befaring i terrenget Det ble gjennomført befaring i terrenget på til sammen 5 lokaliteter. Kart med oversikt over lokaliteter og bilder er vist i vedlegg 2. Store deler av traseen ligger innenfor Norcems område og er derfor gjerdet inn. Det var derfor ikke mulig å befare større deler av traseen. Felles for alle lokalitetene er få bergblotninger med generelt homogen bergmasse med lite oppsprekking. Det er mye vegetasjon i området, men en generell observasjon er at det forekommer lite løsmasser. 5.4 Vurdering Som beskrevet i avsnitt 5.2 ligger vegtraseen i nærhet til stoll 9-13, knuser, tilfluktsrom og "spiral", hvor høyeste kjente nivå er +22m. Vegtraseen vil gå i fjell mellom profil 9900 og 10100, og traseens såle er her mellom +37 og +42m (se figur 3). Dette innebærer en vertikal overdekning mellom ny veg og gruverom på 15-20m, noe som anses som for lite (ref. SINTEFs tidligere rapport). I tillegg foreligger det et usikkerhetsmoment i "spiralen", da det ikke er funnet informasjon om høydenivå på denne. SINTEF anser avstand mellom planlagt veglinje og gruveanlegget som for liten i den delen av traseen som går i fjell. Alternativet kan likevel være gjennomførbart, dersom veglinja legges høyere. Bakgrunnen for dette er at man da oppnår større avstand ned til gruverommene. I tillegg kan vegtraseen i dette området forenkles da vegen kan anlegges i dagen med bergskjæringer, i stede for tunnel eller kulvert med gjenfylling. Som nevnt innledningsvis ble det i et prosjektmøte bestemt av SVV at vegalternativ ikke lenger er aktuelt med bakgrunn i at det ikke er mulig å etablere et kryss i området. SINTEF velger med bakgrunn i dette å redusere omfanget på beskrivelsen av dette alternativet noe, deriblant er det ikke brukt tid på nærmere undersøkelser knyttet til høydenivå i "spiralen". 9 av 26

11 6 Veglinje Beskrivelse av veglinja Veglinje passerer gjennom deler av Norcems gruveområde samt over dagbruddet som vist i figur 5. Alternativet omfatter tunnel/kulvert med gjenfylling over gruvene og veg i dagen gjennom dagbruddet. I dette prosjektet er det valgt å se nærmere på strekningen mellom profil 8400 og Dette er markert i figur 5 med rødt. N Figur 5 Veglinje (kilde: arbeidsgrunnlag fra SVV) Profil av veglinja er vist i figur 6, med høyde ca m gjennom det aktuelle området. Figur 6 Profil av veglinje (kilde: arbeidsgrunnlag fra SVV) 10 av 26

12 6.2 Tilgjengelig kartmateriale Ved gjennomgang av kartmateriale hos Norcem ble det kun funnet noen få kart som berører den aktuelle veglinja. Som omtalt over ble det i de tilfellene det var ulike versjoner av kartene alltid benyttet nyeste dato. Figur 7 viser en inndeling av gruva i ulike områder. Det ble funnet kartmateriale for de fleste områdene, noe som er beskrevet i det følgende. Aktuelle kart finnes også i vedlegg 1. Figur 7 Oversikt over aktuell informasjon fra Norcems gruvekart (kartet er et arbeidsgrunnlag fra SVV). Område 1 er gruvenivå på kote -130m. Dette innebærer at avstand mellom gruverom og planlagt ny veg på over 100m. Område 2 er gruvenivå på kote -90. Også her vil avstand mellom planlagt veg og gruverom være over 100m. I område 3 krysser vegtraseen stollene 4-7. I følge kartgrunnlag funnet hos Norcem ligger høyeste taknivå for disse gruverommene på ca. kote +52. Område 4 omfatter ytre del av gruva mot dagbruddet. Høyeste sålenivået ligger her på ca. kote +63m. Her ble det også gjennomført kartlegging av pilarer, se kapittel 6.5. I dette området finnes det også innmålinger av taket i gruverommene, også dette beskrives nærmere i kapittel 6.5. Når det gjelder område 5 har det ikke vært mulig å finne kartgrunnlag som viser utbredelse av rom og pilarer i denne delen av gruva. Her er det tatt utgangspunkt i kalksteinsforekomsten som Norcem driver på. Dette beskrives nærmere i kapittel 6.6. Område 6 omfatter den delen av gruva som ble drevet med magasinbrytning. Som beskrevet i SINTEFs tidligere rapport er det her knyttet stor usikkerhet til gruvas utbredelse og stabilitet. Brytningsmetoden innebærer å ta ut bergmassen i store rom hvor massene brytes men blir liggende og ikke fraktet ut før brytningen er ferdig. Dette vil si at det etableres store bergrom som i avslutningsfasen tømmes. Det er ikke funnet kart som viser nærmere hvordan rom og pilarer er utformet. Videre må det antas at det ikke er utført bergsikring, kartlegging eller innmåling i disse områdene. Slik vegtraseen foreligger i dag vil den ikke komme i kontakt med dette området, og SINTEF har derfor ikke brukt ytterligere tid på å lete etter kartgrunnlag fra dette området. 11 av 26

13 6.3 Befaring i terrenget langs vegtraseen Det ble gjennomført befaring i terrenget langs veglinja mellom profil Dette er et område i øvre del av Norcems dagbrudd, og videre øst/nordøstover langs traseen. Området er generelt flatt med noe vegetasjon, men jevnt over forekommer det lite løsmasser. Dette framgår også av figur 8, som er tatt ved ca. profil Skjæringsveggene vist i figuren er ca. 15m høye og er naturlig nok noe preget av forvitring. Bergmassen framstår likevel som homogen og massiv. Figur 8 Øvre del av Norcems dagbrudd 12 av 26

14 6.4 Befaring i dagbruddet Bunnen av Steinvikformasjonen, dvs. overgangen mellom kalksteinforekomsten Norcem driver på og den underliggende Fossumformasjonen som omtalt i kapittel 3, framstår tydelig i dagbruddet. Dette er vist i figur 9, hvor bergartsskillet er markert med rødt. Bakgrunnen for denne kartleggingen var å avdekke hvilket fall kalksteinsforekomsten har. I tillegg ble det gjort innmålinger av bergartsgrensen med GPS. SINTEF målte fall flere steder langs bergartsgrensen. Det ble gjort til sammen 26 målinger av fallet på Steinvikformasjonen, med variasjon mellom 10 og 26. Gjennomsnittlig verdi ble 16, noe som stemmer godt overens med både tilgjengelig litteratur (Gautneb, 2006) og informasjon fra Norcems gruvesjef Trond Kaasa. Det er derfor lagt inn et fall på 16 mot øst/nordøst for underliggende bergartsgrense som benyttes i det videre. Figur 9 Bergartsskille i nedre del av kalksteinsforekomsten (Steinvikformasjonen/Fossumformasjonen) 13 av 26

15 6.5 Kartlegging i gruva (deponi) Befaringene inne i deponiet var todelt; 1) bestemmelse av fallet på taksleppa som utgjør øvre bergartsgrense på Steinvikformasjonen, og 2) kartlegge pilarenes oppsprekking og tilstand. Som det framgår av figur 10, er taksleppa svært markert og tydelig. Taksleppa Figur 10 Taksleppa framgår tydelig inne i deponiet Det er gjennomført kartlegging av pilarer inne i deponiet. Figur 11 er et utsnitt av kart fra Norcem, som viser innmålinger gjort av pilarer inne i deponiet. Fullstendig kart finnes i vedlegg 1. Ikke alle pilarene er målt inn i sin helhet, derav er det heller ikke fullstendige linjer rundt alle pilarene. Kartutsnittet viser også målte høyder på gulvnivået, markert med grønne tall, inne i deponiet. Høyder angitt i blått er innmålinger av taksleppa, som utgjør øvre bergartsgrense for Steinvikformasjonen. 14 av 26

16 N Innkjøring fra dagbrudd 4 Figur 11 Område 4, deponi (kilde: Norcem) Som det framgår av figur 11 ligger sålenivået ved innkjøring til deponiet på ca. 63m. Ved befaringen utførte SINTEF også målinger av taksleppa ved hjelp av lasermåler. Det ble målt inn flere punkter i taket og ut i fra disse punktene ble taksleppas helning beregnet. Figur 12 viser de innmålte punktene og tilhørende trendlinje beregnet i Microsoft Excel. Linjens stigningstall er 0,2272, og ut i fra dette ble takets helningsvinkel beregnet til 13. Taksleppa har fall mot øst/nordøst. Det ble forsøkt målt fall i fallretningen, men en mulig feilkilde for disse tallene er at målingene er gjort noe skrått i forhold til faktisk fall. 15 av 26

17 6 Innmålte punkt og trendlinje for vurdering av taksleppas fall y = 0,2272x + 10,444 Innmålte punkt Lineær trendlinje Figur 12 SINTEFs beregninger av taksleppas fall Som vist i figur 11 har Norcem utført innmålinger av taksleppa, dette er angitt med blått. Basert på disse innmålingene har SINTEF beregnet fallet på taksleppa. Basert på disse målingene har taksleppa et fall på ca. 11. Som for målingene utført av SINTEF er det et usikkerhetsmoment at de innmålte linjene ikke nødvendigvis er nøyaktige i fallretningen. I følge Norcems gruvesjef Trond Kaasa har taksleppa et fall på Basert på Gautneb (2006) har Steinvikformasjonen en mektighet på ca. 40m, et strøk på NNV og fall på mot øst. Med bakgrunn i Norcems innmålinger, SINTEFs egne målinger og litteratur (Gautneb, 2006) er det i det videre benyttet et fall på 13 mot øst/nordøst for taksleppa. Det ble også utført kartlegging av og vurdering av tilstanden på pilarene. Dette er beskrevet i vedlegg 3 samt oppsummert nedenfor. Generelt framstår pilarene som massive. Det ble observert oppsprekking i form av flere gjennomgående sprekkesett, men ingen åpne sprekker eller sprekkebelegg. Sprekketetthet varierer mellom 10-15cm og 1m. Bergmassen framstår som massiv og det ble ikke observert synlig avskallinger eller utbulinger som kan indikere at pilarene er overbelastet. 16 av 26

18 6.6 Vurderinger Som omtalt tidligere er det basert på innmålinger utført av Norcem, målinger utført av SINTEF samt informasjon fra gruvesjef og litteratur anslått et fall på kalkforekomstens taksleppe på 13, og et fall på 16 for bunnen av forekomsten. Dette er tegnet inn i profilet vist i figur 13. På samme figur er det også, basert på kartgrunnlag funnet hos Norcem, tegnet inn gruverom som finnes i nærheten av denne vegtraseen. Taksleppa Dagens veglinje Figur 13 Profil med inntegnet bergartsgrense og anslått plassering av gruverom. Den røde linjen angir planlagt vegtrasé Gruvenivå -130m og -90m (merket henholdsvis 1 og 2 i figur 13) ligger, til tross for at dette er sålenivå i gruva, med så stor avstand til vegtraseen (anslagsvis > 100m) at det vurderes som uproblematisk. Linjen angitt med 3 i figur 13 viser takhøyden for stollene i område 3 i figur 7. Det ble lagt inn punkter for kjente takhøyder for de aktuelle stollene. Linjen som er angitt er trukket mellom de høyestliggende punktene, og angir dermed et verst tenkelig scenario i forhold til anleggelse av en mulig veg. Som vist på figur 13 kommer veglinjen med planlagt høyde i kontakt med gruverommene. Steinvikformasjonen er angitt på figur 13 slik den ble målt inn i område 4 (figur 7). Figuren viser at planlagt veglinje går gjennom gruverommene i område 4. Som nevnt i kapittel 6.2 er det ikke funnet noen angitte høydenivåer for gruverommene i område 5 (figur 7). Ut i fra informasjon om gruverommene i område 2 og 4 er det antatt at gruverommene i område 5 befinner seg i kalkforekomsten som er angitt basert på data fra område 4, noe som er i god overensstemmelse med hvor gruverommene i område 2 er anlagt. Figur 13 viser at gruverommene i område 3 er anlagt over den angitte kalkforekomsten. Det er derfor en mulighet for at gruverommene i område 5 også er anlagt noe høyere. For den aktuelle vegtraseen vil vegen gå over område 5 mellom profil Figur 14 viser et forstørret utsnitt av området der avstand mellom planlagt veg og gruverom er kortest. I figuren er tverrsnitt angitt som firkanter. Bredden er ikke kjent, så firkantenes bredde må ses på som veiledende. Høyden til firkantene er basert på profiler og plantegninger som er vist i vedlegg 1. Med bakgrunn i diskusjon med Professor Emeritus Arne Myrvang, som har vært involvert i flere prosjekter for Norcem, er trolig det trolig utført palling slik at stollene fremstår som et stort bergrom. Det vil si at det i hver stoll kan være et høyt bergrom, ikke to slik som angitt i figur 14. Taknivået for øverste rad av disse firkanter er det som er angitt som linja nummerert 3 i figur av 26

19 Figur 14 Utsnitt av profil med inntegnede tverrsnitt av stoller. Rød linje angir sålenivå for dagens veglinje. Firkantene lengst til venstre i figuren tilsvarer stoll 9. Videre mot høyre vises tverrsnitt av stoll 8, 5 og 4. Data for stoll 6 og 7 har ikke blitt funnet. For stoll 5 og 9 var det angitt to nivåer som vist i figur 14. Det er ikke angitt to nivåer for stoll 4 og 8, men dette er antatt basert på annet kartmateriale (se vedlegg 1). Videre er det gjort en antagelse om at takhøyde for stoll 6 og 7 ikke ligger høyrere enn linje trukket mellom stoll 5 og 8. Som vist i figur 14 vil dagens veglinje medføre tunnel gjennom stoll 4 samt liten vertikalavstand fra veglinjas såle og ned til stoll 5-9. Det foreligger ikke informasjon om de neste stollene (det vil si stoll 10 og videre), men det er kjent at høyeste takhøyde for stoll 16 er -10m. SINTEF antar derfor at takhøyden på stollene faller jevnt fra stoll 9 til 16, noe som kan medføre for kort vertikalavstand også mellom veglinja og noen av de videre stollene. I SINTEFs tidligere rapport datert ble det beregnet en nødvendig avstand på 20m. Dette innebærer at avstanden mellom dagens veglinje og gruverommene i stoll 5-9 er for kort. Trolig gjelder dette også de første stollene fra stoll 10 og videre, med bakgrunn i antagelsen om at takhøyden på stollene faller jevnt nedover i dypet. På basis av den informasjonen som er skaffet til veie gjennom søk i bakgrunnsmateriale hos Norcem, ser SINTEF for seg to aktuelle løsninger for denne vegtraseen; 1) tunnel eller 2) kombinasjon av tunnel og kulvert med gjenfylling. En løsning med tunnel vil kreve at veglinja heves i forhold til dagens nivå for å oppnå større vertikalavstand mellom veg og gruverom. SINTEF anser avstand mellom planlagt veglinje og gruveanlegget som for liten fra veglinjas profil ca ca Som vist i figur 14 vil det være vanskelig å oppnå 20m vertikalavstand mellom vegen og stollene lengst til høyre i figuren. Det anses ikke som aktuelt å legge tunnelen så høyt at den får vertikalavstand på 20m ned til stoll 4 (dvs. stoll lengst til høyre i figur 14). Ut i fra dette ser SINTEF for seg at tunnelen må komme ut i stoll 4. Dette vil gjøre det utfordrende å oppnå tilstrekkelig vertikalavstand ned til stoll 5. SINTEF anbefaler at det i det videre arbeidet gjennomføres nøyaktig innmåling av de aktuelle stollene for på denne måten å avklare nøyaktig hvor stor vertikalavstand det er mulig å oppnå ned til stoll 5. Alternativt kan det utføres en mer omfattende beregning av hvor stor vertikalavstand som er nødvendig. Driving inn i eksisterende bergrom vil kreve god planlegging for å ivareta sikkerheten. 18 av 26

20 Fra dagbruddet og nordøstover langs veglinja vil man måtte strosse ut deler av taket i område 4 vist i figur 7 og deretter fylle igjen opp til ønsket vegnivå. Her anbefales det å gjøre mer nøyaktig modellering for å avklare akseptabel vertikalavstand mellom veglinje og gruverom. En løsning med kombinasjon av tunnel og kulvert med gjenfylling vil også kreve at veglinja heves. SINTEF ser for seg at veglinja går i tunnel fram til ca. profil Herifra kan veglinja anlegges i kulvert med gjenfylling, for deretter å komme ut i bru over dagbruddet. Dette alternativet er i utgangpunktet mest aktuelt dersom veglinja flyttes i horisontal retning mot vest (anslagsvis 15-20m), slik at man oppnår mindre bergoverdekning. Dette vil føre til lavere skjæringer og mindre masseuttak. Det presiseres at område 6 vist i figur 7 bør unngås, da det er knyttet usikkerhet til stabiliteten i dette området. Som vist i figur 15 vil dagens vegtrasé berøre flere av pilarene i deponiet. Det er opplyst fra SVV at vegen vil være en H9 veg, noe som innebærer en total vegbredde på ca. 25m. De blå linjene i figur 15 angir omtrentlig vegbredde. Det må antas at tunneler på ny E18 vil måtte anlegges med to løp og en vertikalpilar mellom, noe som vil medføre økt vegbredde. En løsning med kulvert med gjenfylling vil sannsynligvis også legges i to løp, og dette vil ikke medføre en vertikalpilar mellom de to løpene. Med bakgrunn i at det foreløpig ikke er tatt stilling til hvilken løsning som er aktuell, er det benyttet en vegbredde på 25m i dette prosjektet. Figur 15 Vegtrasé gjennom deponi (område 4 i figur 7) Som det framgår av figur 15 vil vegtraseen kreve fjerning eller delvis fjerning av flere pilarer. Som følge av dette er det utført enkle analytiske beregninger for å se på hvilke laster pilarene har i dag, og hvordan dette vil endres dersom pilarer fjernes. 19 av 26

21 Beregninger utføres for pilarer i deponiet, hvor vertikal bergoverdekning er antatt å være 45m. I de dypeste områdene av deponiet vil bergoverdekningen kunne være høyrere. Basert på erfaringer fra tidligere prosjekter i området (som beskrevet i SINTEFs tidligere rapport datert ) er det i beregningene benyttet en densitet på 2700kg/m 3, dvs. 2,7tonn/m 3. Med en overdekning på 45m og egenvekt 2.7 tonn/m 3 betyr det at bergsøylen over gruverommene innebærer en gravitativ teoretisk belastning på ca. 1,2 MPa. Innenfor klassisk bergmekanikk benyttes en analytisk modell av gruvegeometrien som kalles tributary area -metoden, på norsk skattepliktig areal -metoden (Myrvang, 2001). Her forutsettes at hver enkelt pilar i et regelmessig mønster med gruverom og pilarer med areal A p bærer et bergprisme med areal A t og høyde lik overdekningen. Spenningen i pilaren, σ p, beregnes så ut fra vertikalspenningen, σ v. σp σv der σ v = ρgh (dvs. bergmassens densitet x gravitative krefter x høyde). Alternativt kan målt vertikalspenning benyttes. Pilarene i deponiet har en gjennomsnittlig lengde på 10m og bredde 12,5m, dvs. A p =125m 2. Avstanden mellom pilarene er 15m. Det antas at A t er arealet til midt mellom hver av pilarene, dvs. en lengde på 25m og bredde 27,5m. Dette gir A t =687,5m 2. Det vil si σp 687, , ,6 125 Dvs. σp= 6,6MPa pr. pilar. Det antas at hver 3.pilar i det aktuelle området må fjernes. Videre antas det at det kun er pilarene på tilstøtende rad som får tilført ekstra last. I etterkant av fjerning av pilarer er dermed σp= 9,9MPa pr. pilar. Sikkerhetsfaktor (f) beregnes ved å vurdere forholdet mellom enakset trykkfasthet, σ c, og pilarspenningen, σ p. σc σp Som beskrevet i SINTEFs rapport datert benyttes en anslått trykkfasthet for bergmassen på 42MPa. Dette gir en sikkerhetsfaktor etter fjerning av pilarer på 4,2, noe som anses som veldig høyt etter at man har røvet pilarene. Som vist i figur 15 kan det bli aktuelt å fjerne mer enn hver 3.pilar. Dette vil gi større last på gjenstående pilarer. Bergoverdekningen vil som nevnt kunne være høyere enn 45m. Dette vil også medføre økt last på pilarene. En nøyaktig beregning av last på gjenstående pilarer bør utføres når endelig utforming (bredde og plassering) av veg er bestemt. Det gjøres oppmerksom på at innmålte nivå inne i deponiet er dagens nivå, og at det er utført omfattende gjenfylling av disse gruverommene. I følge Norcems gruvesjef Trond Kaasa er det benyttet ulike masser for gjenfylling, men disse skal være godt komprimerte. Det foreligger ikke noe kartgrunnlag som sier noe om hvor store disse bergrommene i utgangspunktet var. Rapporten omfatter heller ingen vurdering av de deponerte massene og i hvor stor grad man kan anta at dette er godt komprimert og stabilt. 20 av 26

22 7 Vurdering av høydenivå for veglinje På forespørsel fra SVV har SINTEF sett nærmere på konsekvensene ved å heve veglinja slik som beskrevet i rapportens kapittel 6.6. SVV ønsket i tillegg at SINTEF skulle vurdere mulighetene for å senke veglinja slik at den kan legges i kulvert under eller i bunnen av Norcems dagbrudd. Denne forespørselen kom etter at rapporten var levert, så vurderingene er derfor valgt beskrevet i et eget kapittel. Figur 16 viser opprinnelig veglinje med rødt, høy linjeføring med blått (ca. 7m over opprinnelig veglinje) og lav linjeføring med svart (ca. 7m under opprinnelig veglinje). Figur 16 Skisse av lav og høy linjeføring Norcem har informert om at de vil drive dagbruddet i ytterligere tre nivåer ned, dvs. laveste nivå i "endelig" dagbrudd vil ha sålen på kote +6. Dette innebærer at veglinja må senkes en god del mer, til sålenivå ca. kote -2 dersom vegen skal kunne legges i kulvert under dagbruddet. Det er i utgangspunktet teknisk mulig å legge vegen i kulvert/tunnel gjennom dagbruddet. SINTEF er av den oppfatning at en slik løsning vil være belemret med en rekke svakheter og problemer, slik som sterkt sprengningspåkjent dagbruddsbunn, utfordringer knyttet til tilkobling av vegen i hver ende mm. Dersom vegen skal ligge så lavt vil den måtte gå gjennom mange av Norcems gruverom. I tillegg vil vegen få for kort vertikalavstand til både overliggende og underliggende stoller. En så lav veglinje anses ikke som teknisk gjennomførbar. SINTEF har derfor ikke sett nærmere på mulighetene for å legge vegen så dypt, og som en følge av dette ser SINTEF for seg at veglinje vil måtte gå på bru gjennom dagbruddet. I figur 16 er det skissert inn senket veglinje (angitt som lav linjeføring). Den er her senket 7m. Som det framgår av figuren vil avstand ned til gruverom i stoll 8 og 9 nå være ca. 6,5m. Dette anser SINTEF å være for lite. I tillegg er det, som beskrevet i kapittel 6.6, knyttet usikkerhet til den nøyaktige plasseringen av stoll 6 og 7. En senkning av veglinja medfører også at avstanden ned til videre stoller (stoll 10 og så videre) blir kortere. SINTEF er svært usikre på graden av teknisk gjennomførbart med så lav overdekning. 21 av 26

23 Med de geometriske forholdene som råder vil veglinje etter SINTEFs oppfatning være gjennomførbar dersom den heves i forhold til opprinnelig trasé. I figur 16 er det eksempelvis tegnet inn ei veglinje som er hevet med 7m ("høy linjeføring"). Dette gir en avstand på ca. 20m til tak i stoll 8 og 9. Basert på beregninger gjort i SINTEFs rapport datert skal dette være tilstrekkelig. Når det gjelder avstand til stoll 5 derimot, er denne ca. 14m. Det anses som usikkert om dette er tilstrekkelig vertikalavstand mellom tunnelsåle og hengen i stoll 5 mens den går inn i stoll 4 på nivå med hengen. Det anbefales at det gjennomføres innmåling av stoll 5 for å avklare den nøyaktige avstanden mellom veglinje og heng i stoll 5. Videre bør det gjennomføres detaljerte beregninger for å se om vertikalavstanden mellom veg og gruverom er tilstrekkelig. Det bør i en slik vurdering tas hensyn til at det kan ha forekommet utrasinger fra heng/tak som kan medføre at faktisk taknivå er noe høyere enn det som fremkommer på tegningene. Dersom man i videre fase av prosjektet finner at avstanden ikke blir stor nok, må det sprenges ned til/inn i denne stollen og deretter fylle opp med sprengstein til ønsket nivå. Dette vurderes som teknisk gjennomførbart. SINTEF vurderer derfor veglinje til å være teknisk gjennomførbar kun hvis veglinja heves. Den må da ligge med planlagt tunnelsåle omtrent på kote +55 ved passering stoll 4. Dersom veglinja heves ytterligere til sålenivå ca. kote +70 vil man få vertikalavstand mellom veg og gruverom på omtrent 20m eller mer for alle stoller, også for stoll 4. Det blir med andre ord en avveiing om man skal legge med en "høy linjeføring" eller faktisk enda høyere for å komme over samtlige stoller. Når det gjelder vegtrasé gjennom deponiet (område 4 i figur 7), vil betraktninger i kapittel 6.6 fortsatt være gjeldende. 22 av 26

24 8 HMS Ved etablering av ny E18 gjennom Norcems område vil det være nødvendig å ta ekstra forhåndsregler knyttet til driving nær Norcems gruverom. SINTEF har kun gjort vurderinger knyttet til nærheten til eksisterende gruverom. Det er ikke beskrevet øvrige HMS-aspekter slik som støv, støy etc. da dette ikke er aspekter som anses som spesielle for dette prosjektet. Videre er det ikke gjort vurderinger knyttet til HMS for veglinje 17120, da dette vegalternativet ikke lenger er aktuelt. SINTEF ser tre hovedutfordringer; 1) drive gjennom deponi, 2) drive gjennom en stoll og 3) drive med kort avstand over en stoll. I tillegg vil etablering av veg i tunnel/kulvert gjennom gruveområdet være en type aktivitet der det finnes lite erfaringer hos ordinære tunnelentreprenører. I deponiet er Steinvikformasjonens taksleppe markert. Det er derfor svært viktig med bergsikring for å hindre nedfall i de områdene hvor vertikalavstand mellom heng tunnel og taksleppe er kort. Videre vil det trolig bli utfordringer knyttet til driving ut av deponiet hvor avstand fra tunnelsåle ned til deponi er kort. Taket i deponiet må strosses ut inntil en tilstrekkelig vertikalavstand mellom tunnelsåle og taket i deponiet er oppnådd. Basert på beregninger gjort i SINTEFs rapport datert bør avstanden være minst 20m. I tillegg til grundig innmåling bør det i drivefasen gjennomføres systematisk sonderboring slik at man har full kontroll på avstand til nærliggende gruverom. Ved driving gjennom en stoll er det også viktig og utføre sonderboringer slik at man har kontroll på når man kommer ut i veggen i den aktuelle stollen. I prosjektets videre fase må dette vurderes mer i detalj, men det vurderes som teknisk gjennomførbart. I de områdene hvor det er aktuelt å drive over stoller uten tilstrekkelig vertikalavstand ned til gruverom, må det sprenges på en slik måte at man ikke skaper en horisontalpilar mellom veg og stoll som ikke har tilstrekkelig tykkelse og kapasitet. En slik horisontalpilar vil kunne være for liten til å gi nødvendig sikkerhet under bygging. Der hvor avstanden ned til underliggende stoll er for kort, må man for å ivareta sikkerheten sprenge seg ned i stollen. Deretter må stollen fylles igjen med sprengstein opp til ønsket nivå. Det vil være et behov for at det tidlig etableres en arbeidsprosedyre eller framgangsmåte som sikrer at arbeidene som skal gjøres her planlegges i god tid. Her må HMS knyttet til Norcems arbeidsstokk så vel som tunnelentreprenørens personell få høyeste prioritet. Videre må det kreves at tunnelentreprenøren ferdigstiller sin arbeidsmetode og sender denne til SVV som byggherre for orientering i god tid før oppstart. I tillegg må også kontrollrutiner planlegges og dokumenteres. 23 av 26

25 9 Konsekvenser for Norcem I foreliggende notat har SINTEF vurdert to traséalternativer, veglinje og veglinje Som nevnt tidligere i rapporten er veglinje ikke lenger aktuell, og SINTEF gjør derfor ikke ytterligere vurderinger knyttet til dette alternativet. Veglinje derimot er behørig beskrevet og i det følgende beskrives kort hvordan dette alternativet vil kunne påvirke Norcems aktivitet dersom det materialiseres i framtiden. For det første vil etablering av tunnel/kulvert medføre at deler av deponiet under jord vil bli fylt igjen og avstengt slik at Norcem ikke lenger vil kunne benytte dette på samme måte som i dag. I tillegg vil trolig noen av stollene i området 3 vist i figur 7 bli påvirket, men slik SINTEF har forstått det har ikke Norcem lenger aktivitet her. Videre vil vegalternativ medføre veg på bru gjennom dagbruddet. Planleggingen er foreløpig i en tidlig fase og det vil trolig ta flere år før prosjektet kommer til utførelse. SINTEF antar derfor at Norcem innen den tid vil ha drevet de tre siste nivåene i dagbruddet. Vegen vil trolig derfor ikke påvirke Norcems mulighet til å gjennomføre sine planer for steinbruddsdrift i nær framtid slik SINTEF forstår dette. Imidlertid vil en slik brukonstruksjon gjennom dagbruddet legge føringer for hvilke aktiviteter Norcem senere kan utøve i dagbruddet. I dag drives det i hovedsak på Steinvikformasjonen, men også de omkringliggende formasjonene kan i fremtiden bli vurdert som drivverdige. Mange ytre faktorer, som kan hende ikke er kjent i dag, påvirker dette. For å kartlegge begrensninger og muligheter anbefaler SINTEF at SVV inviterer Norcem til dialog rundt videre aktivitet i deponi og dagbruddsområdet. SINTEF bistår mer enn gjerne i slike diskusjoner. 24 av 26

26 10 Konklusjon Vegtrasé er i hovedsak lagt i dagen med unntak av strekningen mellom profil 9900 og I dette området vil planlagt veg komme nær deler av gruveanlegget, i hovedsak knuser, tilfluktsrom og "spiral" som vist i figur 4. Her vil minste vertikalavstand være kun 15-20m, noe som i SINTEFs tidligere rapport er beskrevet som for lite. Med bakgrunn i dette vurderer SINTEF dette alternativet som ikke teknisk gjennomførbart dersom beskrevet høydenivå på vegen er gjeldende. Det foreligger også et usikkerhetsmoment i "spiralen" med bakgrunn i at det her ikke forekommer informasjon om høydenivå på denne. SINTEF har derfor foreslått at veglinja legges høyere slik at man oppnår større avstand ned til gruverommene. På denne måten vil alternativet likevel være gjennomførbart. Vegtraseen vil trolig også kunne etableres på en enklere anleggsteknisk måte, da vegen kan anlegges i dagen med bergskjæringer, i stede for tunnel eller kulvert med gjenfylling. Med bakgrunn i at det er opplyst fra SVV om at dette vegalternativet ikke lenger er aktuelt, har ikke SINTEF utført nærmere vurderinger knyttet til hvor mye høyere vegen bør anlegges, hvor høye bergskjæringer dette vil medføre, hvordan disse kan etableres eller i hvilken grad etablering av denne vegtraseen vil gi konsekvenser for Norcem. Det er heller ikke gjort nærmere undersøkelse knyttet til usikkerhetene rundt høydenivå i "spiralen". Vegtrasé vil også komme i kontakt med deler av Norcems gruverom, som vist i figur 13. Det foreligger noe usikkerhet knyttet til et område (merket 3 i figur 7) da det her kun er gjort antagelser på nivå i gruverom basert på kalksteinsforekomstens utbredelse og avgrensning i dypet. I SINTEFs tidligere rapport ble det basert på numerisk modellering konkludert med at 20m avstand er tilstrekkelig for å ivareta nødvendig sikkerhet både for vegen og gruva. Med bakgrunn i dette så vil tunnel være teknisk mulig. Fra profil 8600 og sørover ser SINTEF to alternativer. Ved å beholde dagens veglinje er det teknisk gjennomførbart med tunnel langs hele traseen dersom veglinja heves. Dersom dagens veglinje flyttes noe vestover vil det kunne være aktuelt å legge vegen i kulvert med gjenfylling fra ca. profil 8600 og videre sørover. I noen av områdene hvor vertikalavstand mellom veglinje og gruverom er liten, anbefales det å gjennomføre nøyaktig innmåling av gruverommene for å finne ut hvor stor vertikalavstand man faktisk kan oppnå. Dette er viktig informasjon for å kunne planlegge drivingen på en trygg måte. I tillegg bør det utføres detaljert numerisk modellering for å avklare minste akseptable vertikalavstand mellom veg og gruverom. For å ivareta sikkerheten under driving bør det gjennomføres sonderboring slik at man har kontroll på nøyaktig avstand mellom tunnel og gruverom i det aktuelle området. Det er opplyst fra SVV at vegen vil være en H9 veg, noe som innebærer en total vegbredde på ca. 25m. Foreløpig er det ikke tatt stilling til hva slags løsning som vil legges til grunn for tunnel/kulvert med gjenfylling, men med bakgrunn i den aktuelle vegklassen er det naturlig å anta at det vil være snakk om tunnel/kulvert med to separate løp. Etablering av ny E18 i dette området vil kunne få konsekvenser for Norcem i deponiområdet og dagbruddet. SINTEF anbefaler derfor at SVV og Norcem avklarer hvilke begrensninger og muligheter som finnes for en slik løsning som er diskutert i foreliggende rapport. Basert på de vurderinger som er gjort samt vegens geometriske nivå gjennom deponiet, vil det være nødvendig å fjerne/redusere flere av de eksisterende pilarene. SINTEF har sendt SVV tilbud på gjennomføring av numerisk modellering. Resultatene fra dette vil være nødvendig for en endelig konklusjon, men foreliggende oppsummering av faktiske forhold og vurderinger gjort av de aktuelle vegtraseene er antatt riktige basert på den tilgjengelige informasjon som foreligger i dag. 25 av 26

27 11 Referanser Gautneb, Håvard, Oversikt over kalksteinsforekomster i GEOS-området (Geologi i Oslo regionen). NGU rapport nr Lienhard, Rise og Trinh, E18 Langangen-Rugtvedt. Vurdering av framføring av veglinjer. SINTEFrapport nr. SBF2013 F0194. Myrvang, Arne, Bergmekanikk. NTNU, Institutt for geologi og bergmekanikk. 26 av 26

28 Teknologi for et bedre samfunn