Geoteknikk. E8 Hp 5 Laksvatnbukt-Fagernes Skredsikringsvoll Skavskogen. Ressursavdelingen. Nr Region nord

Transkript

1 Geoteknikk E8 Hp 5 Laksvatnbukt-Fagernes Skredsikringsvoll Skavskogen O Pp Pp Dd Rr aa gg Te R eks ns uo rl os ag vi ad ve dl ien lgi ne gn e n Nr Region nord Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen

2 Oppdragsrapport Nr Labsysnr. N50514 Region nord Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Geoteknikk E8 Hp 5 Laksvatnbukt-Fagernes Skredsikringsvoll Skavskogen UTM-sone Euref89 Ø-N Skredvurderinger - omfang av tiltak 4 totalsonderinger, 1 prøveserie Stabilitetsberegninger Oppdragsgiver: Svein Arne Myrberg 10 Dato: Antall sider: Antall vedlegg: Kommune nr Kommune TROMSØ Utarbeidet av (navn, sign.) Øyvind Skeie Hellum 8 Antall tegninger: Papirarkivnummer 470 Sammendrag Seksjonsleder (navn, sign.) Leif Jenssen Kontrollert oleanh Rapporten inneholder kart, tegninger og vurderinger av skredrisiko for et skredpunkt på Skavskogen, E8 i Lavangsdalen i Tromsø kommune. Punktet har hatt to kjente skredhendelser på veg siden 80-tallet, og dette gir en skredrisiko i dag rundt 1:10-1:15. Dette er for høyt for en veg med denne standarden og trafikkmengden. Det er utarbeidet et forslag til tiltak som bør få årlig skredrisiko ned på under 1:50. Dette er en skredvoll 7 meter høy med en murt front mot skredet. Prosjektert helling for muren er 2:1. Vi har fått utført grunnboring på stedet. Nederst mot E8 er det i toppen et lag med "sandig, grusig, siltig materiale", 3 meter tykt. Under dette er det stor totalsonderingsmotstand med både slag og spyl. Lenger opp i skråningen og i området muren blir anlagt er det tynnere lang med bløte masser i toppen - ellers svært faste masser, antagelig rasmasser. Det er utført stabilitetsberegning av vollen, laget forslag til krav til masser og bruk av jordarmering i konstruksjonen. Det foreslås tre lag med geotekstiler for å oppnå ekstra sikkerhet mot brudd. Emneord: Skredsikring, voll, tørrmur, jordarmering Distribusjonsliste Antall Distribusjonsliste Antall Rigmor Thorsteinsen Svein Arne Myrberg 1 1 Leif Jenssen Ole-André Helgaas 1 1

3

4 Geoteknisk rapport nr INNHOLDSFORTEGNELSE INNHOLDSFORTEGNELSE... 3 VEDLEGGSOVERSIKT INNLEDNING/ORIENTERING TIDLIGERE UNDERSØKELSER MARK- OG LABORATORIEUNDERSØKELSER SKREDVURDERINGER Fareområde Skredhistorikk Utløpsdistanse Sikringstiltak GRUNN- OG FUNDAMENTERINGSFORHOLD Geoteknisk prosjektklasse Geotekniske vurderinger Grunnforhold Valg av geotekniske parametere Stabilitetsforhold Setningsforhold HMS - FORHOLD REFERANSER VEDLEGGSOVERSIKT Bilag 1A: Tegningsforklaring for geotekniske kart og profiler Bilag 2: Oversiktskart i målestokk 1: Bilag 3: Korngraderingskurver hull 1 Bilag 4: Regneark Dim av tørrmur.xls. Dimensjonering av tørrmur Bilag 5: Borpunktliste Målestokk Format Tegn. V1: Oversiktskart, potensielle løsneområder 1:5000 A3 V2: Skredprofil, αβ-modell 1:3000/1:1000 A1 V3: Kart, skredløp og sikringstiltak 1:2000 A3 V4: Detaljkart voll 1:500/1:250 A3 V5: Tverrprofil, profil 20 1:200 A3 V6: Stabilitetsberegning profil 20 1:200 A3 V7: Tverrprofil, profil 55 1:200 A3 V8: Prinsipp utforming av voll, mur og arm. 1:200 A3 Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 3 av 10

5 Geoteknisk rapport nr INNLEDNING/ORIENTERING Etter oppdrag fra Midtre Troms distrikt har Geo- og laboratorieseksjonen i region Nord gjort vurderinger av skredfare og sikringsbehov på et skredpunkt langs E8, Skavskogen i Lavangsdalen i Tromsø kommune. Vi har også konstruert sikringstiltaket og gjort geotekniske vurderinger og beregninger av vollen som foreslås. Grunnundersøkelser ble utført av Multiconsult AS i Tromsø. Vollen skal ligge på oversiden av Ev8 hp 05, ca meter Bilag 2 viser er oversiktskart i målestokk 1: for området. 2 TIDLIGERE UNDERSØKELSER Det er fra tidligere utført noen grunnundersøkelser i området i forbindelse med utbygginga av E8. Disse grunnundersøkelsene er framlagt i vår rapport Xd-649B E78 Parsell Smalak- Sørbotn Grunnundersøkelse Geoteknisk prosjektering. Det var ett relevant borpunkt i den rapporten med beliggenhet noe lenger nord og på nedsiden av vegen i forhold til dette prosjektet. Jordarten i hullet er klassifisert som silt, sandig i topplaget, og det er kun tatt prøve der. Det tilfører dermed ikke ekstra relevant informasjon i forhold til boringer og prøve utført nå. 3 MARK- OG LABORATORIEUNDERSØKELSER Grunnundersøkelsene omfatter i alt 4 totalsonderinger og opptak av 1 representativ prøveserie. Undersøkelsene ble utført Alle boringer er innmålt med CPOS GPS som normalt gir nøyaktigheter for xyz-koordinatene innenfor ±1 til 5 cm. Plasseringen av alle borpunkt er vist på detaljkartet, tegn. V4 Den opptatte prøveserien er analysert ved Multiconsults laboratorium i Tromsø med hensyn til korngradering og vanninnhold. Resultatene fra totalsonderingene og laboratorieanalysene av prøveseriene framgår av de aktuelle tverrprofilene i tegn. V5 og V7, men korngraderingskurvene ligger i bilag 3 Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 4 av 10

6 Geoteknisk rapport nr SKREDVURDERINGER Oversiktskart, potensielle løsneområder: Skredprofil, αβ-modell Kart, skredløp og sikringstiltak: tegn. V1 tegn. V2 tegn. V3 4.1 Fareområde Tegning V1 viser et kart over fjellsida ovenfor Skavskogen med områder brattere enn 30 markert med gul-oransje farge. Områder brattere enn 45 er markert med brunt. I disse markerte områdene er hellinga stor nok til at snøskred kan utløses. Det er hovedsakleig de guloransje områdene som er relevante for skred med såpass stor utløpsdistanse som vi her snakker om. I tillegg kommer vurderinga av terrengformen. Topografien i Lavangsdalen gjør at det ikke samler seg store snømengder på de glatte hellingene som faller rett mot dalen, men i grytene og forsenkningene kan det akkumuleres gjennom vinteren. V1 viser en slik gryte markert med blå strek. Dette området kanaliseres ned i et bekkefar som ender ved Skavskogen. Det skredfarlige området nede ved E8 vurderes derfor til å være begrenset til området rundt bekken. Befaring og innmåling av tidligere skredløp ble utført i august Det ble observert en voll oppover på venstre side av skredløpet som vi senere fikk fortalt av grunneier at var anlagt for å sikre mot skred som kunnne ta huset på nordsiden. Denne var ikke høy, men så ut til å ha fungert svært godt siden skogen på nordsiden var inntakt. Imidlertid bidrar vollen til å fokusere skredet i ett punkt mot vegen. En liten sving i bekken gjør at skredløpet og bekkeløpet skiller lag ca 170 meter ovenfor vegen. Vi har ingen opplysninger som tilsier at masser som følger eksisterende bekkeløp har ført til problemer på vegen, men potensialet for små sørpe- og løsmasseskred er tilstede. 4.2 Skredhistorikk I NVDB ligger ingen registreringer av skred på vegen på Skavskogen. Imidlertid har vi fått opplyst fra grunneier at det har gått skred på vegen to ganger som han kunne huske. Den første gangen var tidlig på 80-tallet, mens den andre var i 2006/2007. Det er lett å se på vegetasjonen at det betraktelig oftere går skred som nesten når ned til vegen, men stopper få meter ovenfor. Det ene skredet vi har opplysninger om var et løssnøskred der det kun var støvskyen som kom på vegen. Dette ga likevel en god meter med snøavsetning. I skred 2 kom den tyngre delen av skredet på vegen og stoppet noen meter på den andre siden. Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 5 av 10

7 Geoteknisk rapport nr Utløpsdistanse Utløpsdistanse for snøskred er svært vanskelig å beregne. Derfor brukes stort sett en empirisk sammenheng basert på 200 av de største skredhendelsene i Norge i historisk tid. Sammenhengen gir derfor utløp til svært store skred fra svært store løsneområder. I tillegg gir den utløpet for svært sjeldne skredhendelser. Sammenhengen er fin å bruke i arealplanlegging for bebyggelse. For veger har man derimot et mye mindre krav til sikringsnivå, og modellen er derfor mindre egnet her. Modellen kalles αβ-modellen og ble utviklet av NGI på 80-tallet. Den gir i dette tilfellet en beregning og utløp som vist i tegning V2. Vi ser at forventet utløp ut fra denne modellen uten standardavvik blir i størrelsesorden 160 meter nedenfor E8. Dette anses som svært usannsynlig, og legges ikke til grunn i utformingen av sikringstiltaket. 4.4 Sikringstiltak Siden skred her normalt er relativt sjeldne, men hyppigere enn akseptabelt på en såpass trafikkert veg anbefales å bygge en sikringsvoll. Vi bør ikke ha skred på en veg med denne standarden oftere enn hvert 50. år. Det velges å dimensjonere vollhøyden etter det siste skredet vi vet har gått over vegen. Forsøk tilsier at energilinja til et skred i oppbremsingsområdet faller med helling 1:0,4. Dersom man trekker en linje med denne hellinga fra punktet der skredet vi velger å sikre mot stopper, har vi en formening om energien til snømassene der vi skal bygge vollen. Konseptet som her er lagt til grunn tilsier at vi ved vollfronten reduserer skredets energihøyde med samme verdi som vollhøyden. Resterende energilinje treffer terrenget ovenfor vegen når vollhøyden blir 7 meter. Dermed velges vollhøyde 7 meter. Forsøk utført de senere år viser at effekten av en voll er sterkt avhengig av hellinga på fronten mot skredet. Derfor bør voller absolutt bygges med helling større enn rasvinkel av naturlige masser. Det velges å bygge fronten med helling 2:1 for å kunne mure en tørrmur med noe dårligere og mindre stein enn ved enda brattere hellinger. I tillegg jordarmeres vollen lett for å øke sikkerheten ytterligere. Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 6 av 10

8 Geoteknisk rapport nr GRUNN- OG FUNDAMENTERINGSFORHOLD 5.1 Geoteknisk prosjektklasse I henhold til NS3480 og ut fra en vurdering av skadekonsekvens og vanskelighetsgrad er geoteknisk prosjektklasse satt til klasse 2. Skjema for valg av geoteknisk prosjektklasse er vist på side 2 i rapporten. Ut fra prosjektklassen samt en vurdering av skadekonsekvens og bruddmekanismen er nødvendige materialkoeffisienter, γ m satt til 1.3 for effektivspenningsanalyse (aφ). Totalspenningsanalyse (s u ) anses ikke relevant. Omfang av kontroll i byggefasen er i utgangspunktet definert etter valgt prosjektklasse og følgende tabell: Geoteknisk prosjektklasse 1 Kontroll i byggefasen Kontroll av at forutsetningene på byggeplassen stemmer med prosjekteringsforutsetningene. Enkel rapportering. 2 Kontroll av at forholdene på byggeplassen stemmer med prosjekteringsforutsetningene. Tilsyn under viktige faser av arbeidet, og eventuelt instrumentering av særlige viktige konstruksjonsdeler eller operasjoner. Regelmessig rapportering. 3 Kontroll av at forutsetningene på byggeplassen stemmer med prosjekteringsforutsetningene. Kontinuering tilsyn under høyt kvalifisert ledelse i viktige faser av arbeidet, og eventuelt instrumentering og byggeplasslaboratorium. Supplerende undersøkelser og prøving. Regelmessig rapportering. Sluttrapportering. På grunn av at det foreslås en tørrmur med høyde>5 meter skal denne konstruksjonen inn til godkjenning på Bruseksjonen i Vegdirektoratet. Det innebærer at det skal kontrolleres av en tredjepart, men vi definerer likevel prosjektet til å være i prosjektklasse 2. Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 7 av 10

9 Geoteknisk rapport nr Geotekniske vurderinger Oversiktskart: Tverrprofil, profil 20: Stabilitetsberegning profil 20: Tverrprofil, profil 55: Prinsipp utforming av voll, mur og armering: tegn. V4 tegn. V5 tegn. V6 tegn. V7 tegn. V Grunnforhold Kvartærgeologisk kart viser at dalsiden består av skredmateriale og at dalbunnen er en elveavsetning. Det aktuelle området ligger i overgangen mellom disse. Det er tatt prøver ned til dybde 3 meter i hull 1. Jorda er sandig, grusig, siltig materiale med telefaregruppe T2. Topplaget inneholder noe mer finstoff enn i dybde 2-3 meter, og Cu er 17,7 og 80,1 i hhv. 0-1 og 2-3 meter. Dypere enn 3 meter er det i både hull 1 og 2 svært faste masser der det er kjørt med både slag og spyling på totalsonderinga. Dette er trolig skredmateriale med høyt blokkinnhold. Berg er påvist på dybder 11 og 10 meter. Hull 2 har også noe et fastere topplag enn hull 1. I hull 3 og 4 er det påvist berg på dybder 8,1 og 6 meter. Sonderingsmotstanden er generelt høy over hele dybden med utstrakt bruk av slag og spyling. Det kan antas at det her er kun skredmateriale med stort blokkinnhold Valg av geotekniske parametere Kun profil 20 beregnes da dette vil være kritisk profil. Her er det er litt løsere lag med sandig, grusig, siltig materiale i toppen. Som materialparametere for dette laget velges: φ=34 a= 5 kpa For skredmaterialet på større dybde velges: φ=37 a= 5 kpa Fyllmateriale velges ut fra at vi vil ha en helling på vollens nedside 1:1,5. Dette innebærer at vi må ha et materiale med minimum friksjonsvinkel φ=37. Vollens overflate må overfylles med vekstjord slik at den kan sås til og binde overflaten. I beregningene simuleres dette ved å angi en attraksjon a=2kpa Stabilitetsforhold Det er gjort beregninger av stabilitetsforholdene til vollen både på siden mot vegen og på siden mot skredet. Tørrmur, skredsiden av vollen På skredsiden anlegges en tørrmur 7 meter høy. Dimensjonering av denne er utført i regnearket Dim av tørmur.xls versjon 1.3. Borhull 2 ligger nær foten av muren, og her vises høyere motstand enn i vollfoten(hull 1). Muren ligger høyere i terrenget enn vollfoten og også hull 3 og 4 viser høyere motstand og dermed fastere masser. Derfor velges parametere φ=35 Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 8 av 10

10 Geoteknisk rapport nr a= 5 kpa for undergrunnen i dimensjoneringa av tørrmuren. Dette antas å ikke være spesielt dristig. Beregningen tar utgangspunkt i at terrenget både bak og foran mur er flatt. Dette er konservativt i begge ledd og dermed underdrives jordtrykksberegningen. At vi ligger svært nær grenseverdien for når murens stabilitet er innfridd kan derfor trygt forsvares. Vedlegg 4 viser regnearket med valgte parametere og geometri. Foreslått løsning er vist på tegning V8. Det er også utført beregning av stabiliteten med tanke på dypere glidesirkler på mursiden av vollen. Dette ga svært godt sikkerhetsnivå, og beregningene er derfor ikke tatt med her. Stabilitet på nedsiden av vollen Det er utført beregning av stabiliteten i GeoSuite Stabilitet. Som forventet er stabiliteten tilfredsstillende med materialfaktor 1,3 for jord med friksjonsvinkel 37. Det kan benyttes en kjerne av noe dårligere masser i området angitt på tegning V4 og V5. Her vil ikke kritisk glidesirkel for skråningen skjære igjennom, og lavere styrkeverdier kan dermed tillates. For ekstra sikkerhet legges inn tre rader med høystyrke geotekstil. Geotekstilet skal ha en vevd tekstur og en minimum bruddstyrke kn/m. Det er svært viktig at duken spennes opp før det overfylles. Dette kan gjøres ved først å komprimere massene under, deretter legge ut geotekstil. Så legges neste rad med steinblokker. Geotekstilet blir da liggende i klem mellom steinene. Når dette er på plass spennes tekstilet opp ved hjelp av maskiner, men ikke så mye at det glipper ut av muren igjen. Eller blir fare for brudd. Mens det står i spenn fylles området bak muren over og suksessivt mot enden. Når det er fyllt 2 meter fra enden kan oppspenningen slippes. Det legges en liten pølse med jord på punktet der tekstilet avsluttes og det brettes så rundt denne pølsa. Deretter overfylles resten. Ytterkant av jordpølsa må ha minst 0,5 meter overdekning mot endelig fyllingsskråning. Geotekstilene vil gi en sikkerhet for konstruksjonen som er høyere enn det som kommer fram av beregningene Setningsforhold Konstruksjonens funksjon er uavhengig av setninger og dette punktet anses derfor uvesentlig. Friksjonsmassene i grunnen vil uansett ikke gi store setninger eller langvarig setningsforløp. 6 HMS - FORHOLD I henhold til byggeherreforskriftene skal det for dette arbeidet lages byggherrens HMS-plan. Dette kapittelet gjelder risiko i forbindelse geotekniske arbeider ved skredsikringsvollen på Skavskogen. Ved utførelse av arbeidet må en særlig ta hensyn til risikoen det innebærer å stå med anleggsmaskiner oppe på en 7 meter høy og 3 meter bred voll. Det bør ikke benyttes større maskiner enn strengt nødvendig. Om vinteren kan det være skredfare på anleggsplassen, og dersom det bygges vinterstid må det tas hensyn til dette og eventuelt avbryte arbeidet i skredfarlige perioder. I byggefasen skal entreprenøren, for de kritiske arbeidsoperasjonene lage risikovurdering (sikker jobbanalyse). Krav om dette skal fremgå av byggherrens HMS-plan. Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 9 av 10

11 Geoteknisk rapport nr REFERANSER Statens vegvesen (1986): E78 Parsell Smalak-Sørbotn Grunnundersøkelse Geoteknisk prosjektering. Rapportnr. X649B Norsk Standardiseringsforbund (1988): Geoteknisk prosjektering. Fundamentering, grunnarbeider, fjellarbeider, NS3480 Statens vegvesen (1997): Laboratorieundersøkelser. Håndbok 014 Statens vegvesen (1997): Feltundersøkelser. Håndbok 015 Statens vegvesen (2005): Geoteknikk i vegbygging. Håndbok 016, 3. utgave Statens vegvesen (1992): Geoteknisk opptegning. Håndbok 154 Statens vegvesen (1993): Sikring av vegskråninger. Håndbok 165 Statens vegvesen (1993): Oppbygging av fyllinger. Håndbok 176 Statens vegevesen (1993): ARMOD - program for beregning av armert jord. Støttekonstruksjoner. Brukerbeskrivelse for PC-versjon. Intern rapport nr Frimann Clausen, Carl J (1990): Beast. A Computer Program for Limit Equilibrium Analysis by the Metod of Slices. Report , revision 1, 24. April Vianova GeoSuite AB (2007): Manualer for NovaPoint GeoSuite beregningsprogrammer GS Stability og GS Settlement Region Nord - Ressursavdelingen Geo- og laboratorieseksjonen Side 10 av 10

12

13

14

15

16 N N N N N N E E E E Skavskogen, Lavangsdalen N Euref89 sone Målestokk 1:50000 Statens Vegvesen region Nord

17

18 :22 BILAG 4 0PPDRAGSNR.: Dimensjonering PROSJEKT: Skredvoll Skavskogen av tørrmurer PROFIL: 20 i henhold til KOMMENTARER: Muren skal jordarmeres lett, og det er håndbok kap. 9 derfor lagt seg så nær opp til grensa for Versjon januar INNDATA materialfaktor 1,3 som mulig. Geometri av mur og terrengforhold foran og bak mur γ m materialfaktor 1,30 1/tanβ terrenghelning over/bakenfor muren 0,00 p γ last bak muren inkl. lastfaktor 13,0 H murhøyde inkl. fotdybde 8,0 D murens fotdybde 1,0 d murens helning 2,0 b b ekstra bredde av bunnblokk(er) 0,0 b murens bredde ved bunn 1,6 b t murens bredde øverst 1,0 1/tanα terrenghelning foran muren 0,00 r v ruhet bak muren 0,77 γ vegg spes. tyngde for muren 23,0 Masser bak muren (middel av bakfyll og originale løsmasser) for beregning av jordtrykk a/a e attraksjon/ekv. attraksjon bak mur 2,0 γ bak spesifikk tyngde bak muren 19,0 φ bak friksjonsvinkel for matr. bak muren 37,0 Masser under muren for bæreevneberegningene a under attraksjon under mur 5,0 γ under spes tyngde for matr. under mur 19,0 φ under friksjonsvinkel for matr. under muren 35,0 BEREGNING AV JORDTRYKK OG LASTER tanρ bak mob. friksjonsvinkel bak mur 0,58 d b helning av bakkant mur 2,35 tanρ under mob. friksjonsvinkel under mur 0,54 δ murhelning for K δ -beregning 23,0 s hellende terreng bak mur 0,000 t hellende terreng bak mur 1,770 K A ukorr. jordtrykkskoeffisient 0,269 K δ korreksjon for helende vegg 0,617 K A korr korrigert jordtrykkskoeffisient 0,166 Q h samlet jordtrykk på bakkant mur 105,0 c 1 tilhørende momentarm 2,72 G v murens vekt 239,2 c 3 tilhørende momentarm -0,65 T A skjærkraft på bakskråning 54,0 c 2 tilhørende momentarm -1,15 Q v vertikalresultant 293,2 c 4 tilhørende momentarm 0,23 BEREGNING AV BÆREEVNE e vertikalresultantens eksentrisitet -0,57 b 0 effektiv fundamentbredde 1,60 q v vertikalspenning, gjennomsnittlig 183,3 r b RUHET I FUNDAMENTFUGE 0,647 Krav til r b mindre eller lik 0,90 Krav til maksimal ruhet i fundamentfuge innfridd N γ bæreevnefaktor 3,2 N q bæreevnefaktor 6,9 f sq red.faktor for skrånende terreng 1,00 f sa red.faktor for skrånende terreng 1,00 σ v TILLATT OVERFØRT FUNDAMENTTRYKK 184,7 Krav σ v > q v og r b < krav OK Krav til maksimalt tillatt overført fundamenttrykk innfridd P:\Rassikring\E8-Lavangsdalen\Skavskogen\GS-stab\Beregning\Dim av Tørrmur Skavskogen.XLS

19 Side 1 av 1 BORPUNKTER Skredvoll Skavskogen E8 Bilag 5 Euref 89 sone 33 x-koordinat y-koordinat z-koord. Bormetode Løsmasse Fjell Løpenr. Hullnr. Profil Avsett Bordato Merknad Totalsondering+Prøve 11,0 3, Sandig, grusig, siltig mtr øv. 3m Totalsondering 10,0 2, Totalsondering 8,1 2, Totalsondering 6,0 2, TOTALT 35,1 10, Borpunktoversikt.xls

20

21

22

23

24

25