E6 Helgeland nord Korgen-Bolna

Transkript

1 E6 Helgeland nord Korgen-Bolna Reguleringsplan Hæhre prosj.nr: Prosj.nr: Dok.nr: Tittel: TEKNISK NOTAT Utarbeidet av: Parsell 5 Strandjord Meisingslett Ingeniørgeologiske vurderinger av bergskjæringer Dato: Fra: Til: Knut Boge Arve Krogseth Rev. Dato Beskrivelse Utført: Kontrollert: utgave KBO AEB Sluppenvegen 17 b, Trondheim, I samarbeid med: ViaNova Trondheim AS, Selberg Arkitekter AS, GeoVita AS, NGI, ECT AS, Brekke og Strand AS

2 2 Innhold 1 Innledning Stabilitetsvurderinger Beregningsmetode Jordskjelvvurderinger Resultater Grunnlag for sikringsomfang Uttak av skjæringer og sikring Konklusjon Referanser O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

3 3 1 Innledning I forbindelse med omregulering av E6 fra dimensjonerende hastighet på 80 km/t til 90 km/t vil ny E6 få høye bergskjæringer på inn til 17 meters høyde på parsell 5 Strandjord Meisingslett. Det er tre områder med skjæringer med høyde over 10 meter. Mellom profil og vil bergskjæring ha en maks høyde på 13 m, mellom profil og vil maks høyde på skjæring være 17 m, mens skjæring mellom profil og vil ha en maks høyde på 15 m. Bergskjæringer med høyde over 10 m kategoriseres i prosjektklasse 3 iht. HB fra Vegdirektoratet og krever i den forbindelse ingeniørgeologisk prosjektering for uttak og sikring. Dette notatet beskriver ingeniørgeologiske vurderinger for uttak og sikring av høye bergskjæringer på strekningen. Skjæringene er planlagt utført med helning 10:1, maks pallhøyde på 12 meter og 5,0 m bred hylle mellom pallene, se fig Stabilitetsvurderinger Skjæringen for ny E6 er orientert NØ-SV i dette området. Hovedsprekkeretningene er orientert N o Ø med fall o mot nordvest. I tillegg opptrer det flere sprekkesett med varierende orientering og fall, se fig 1. sprekkerose. Fig.1. Sprekkerose. Skravert område angir orientering av bergskjæringen. Feltkartlegging er utført i eksisterende skjæring og det er derfor ikke mulig å si noe detaljert om hvordan bergmassens oppsprekking er lengere inn i bergmassen. O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

4 4 Ved profil hvor bergskjæringen har en høyde på 13 m, har prosjektert bergskjæring en orientering på N 40 o. Generelt er fall på sprekkeplanene inn i skjæringen, men det er registrert enkelte, markerte sprekker med fall på ca. 45 o ut av skjæringen her. Sprekkeflaten er ru og ujevn og det ble ikke registrert materiale på sprekkene. Det er også usikkert hvor gjennomsettende dette sprekkeplanet er. I kapittel 3 er det utført en stabilitetsanalyse for denne skjæringen med utgangspunkt i en gjennomsettende sprekk med fall 45 o ut av skjæringen. Typisk utseende på eksisterende skjæring er vist på bilde 1. Bilde 1. Eksisterende skjæring langs E6 ved profil Ved profil , hvor bergskjæringen har en høyde på 17 m, har prosjektert bergskjæring en orientering på N Lagdelingssprekkene og de andre dominerende sprekkesettene har fall inn i skjæringen. Ett sekundært sprekkesett har imidlertid fall mot øst, men med en horisontalvinkel på ca. 40 o til framtidig skjæring. Det vil derfor ikke være fare for utglidning langs sprekkeplan i denne skjæringen. Det vil imidlertid kunne oppstå topling, dvs. overheng i skjæringen på grunn av sprekkeplanenes orientering. Bergarten i området er relativt svak og i den eksisterende skjæringen er sprekkeplanene som gir topling avkuttet. Typisk utseende på eksisterende skjæring er vist på bilde 2. Tverrsnitt av ferdig utsprengt skjæring er vist på figur 2. O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

5 5 Bilde 2. Eksisterende skjæring langs E6 ved profil Ved profil , hvor bergskjæringen har en høyde på 15 m, har prosjektert bergskjæring en orientering på N Lagdelingssprekkene og de andre dominerende sprekkesettene har fall inn i skjæringen. Ett sekundært sprekkesett har imidlertid fall mot syd-øst, men med en horisontalvinkel på ca. 35 o til framtidig skjæring. Det vil derfor ikke være fare for utglidning langs sprekkeplan i denne skjæringen. Det vil imidlertid kunne oppstå topling, dvs. overheng i skjæringen på grunn av sprekkeplanenes orientering. Bergarten i området er relativt svak og i den eksisterende skjæringen er sprekkeplanene som gir topling avkuttet. Typisk utseende på eksisterende skjæring er vist på bilde 3. Bilde 3. Eksisterende skjæring langs E6 ved profil O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

6 6 Fig.2. Tverrprofil for høy skjæring ved profil Pallhøyde 10 m, helning 10:1 med 5 m bred hylle mellom pallene. 3 Beregningsmetode For beregning av stabilitet av skjæring ved profil er grenselikevektsberegninger utført for seksjonsvis uttak av 2 paller med inntil 10 meters høyde. Det er benyttet Mohr-Coulombs bruddkriterium for å beregne skjærmotstand langs sprekkeplan: τ = c+ σ n tan ϕ hvor τ er skjærmotstand c er kohesjon σ n er normalspenning ϕ er friksjonsvinkel Inngangsdata er geometri, kohesjon og friksjonsvinkel på sprekkeplan. Det antas for dette formålet at friksjonsvinkelen ligger på 50 o, noe som tilsvarer ru og ujevn sprekkeflate uten materiale på sprekkene. Kohesjon er satt lik 0. Det er antatt hydrostatisk vanntrykk i skjæringene der maks. vanntrykk opptrer ved halve høyden, hvor høyden er definert som vertikalavstanden fra skjæringsfot til utgående sprekkeplan i topp skråning. Det antas at utgående sprekker er drenert. 4 Jordskjelvvurderinger Jordskjelvsfaktor er vurdert i henhold til Eurokode 8 fra: A gs=g 1(0,8 a g40hz) S Hvor g 1 er seismisk faktor, hentet fra tabell NA.4(901) og tabell NA.4(902). a g40hz er spissverdi for berggrunnens akselerasjon, hentet fra figur NA.3(902) O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

7 7 For en veg i seismisk klasse II plassert i Rana kommune gir dette seismisk faktor på 1,4 og en spissverdi for berggrunnens akselerasjon på 0,55. Dette gir en A gs på 0,44 m/s 2 eller 0,044g. I henhold til NS-EN 1998 kreves det ikke påvisning av tilstrekkelig sikkerhet ved dette nivået. 5 Resultater Beregningene er utført med RocPlane, som er et program for beregning av stabilitet av plane utglidninger og dimensjonering av sikringstiltak. For dimensjonering av nødvendig sikringsomfang er kamstålbolter Ø 25 mm lagt til grunn for skjæringen. Den valgte kamstålbolten har kapasitet ved flytespenning på 220 kn. Et eksempel fra beregningene for en 13 m høy skjæring med lav og høy friksjonsvinkel er vist i figur 3 a og b. I beregningene er bolter satt horisontalt. Boltegeometri kan imidlertid optimaliseres. Sikringsbolter som monteres må ha tilstrekkelig lengde slik at de forankres innenfor potensielt glideplan. Fig 3a.Resultat av stabilitetsberegning for 13 m skjæring med lav friksjonsvinkel ϕ=45 o O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

8 8 Fig.3b. Resultat av stabilitetsberegning for 13 m skjæring med høy friksjonsvinkel ϕ=55 o Tabell 1 viser sikringsbehov for en 13 m høy skjæring i form av boltekraft pr. løpemeter skjæring og antall bolter pr. meter dersom en antar geometri som representerer «worst case» scenario og en minimum forankringslengde på 3 meter innenfor potensielt glideplan. Sikkerhetsfaktor for permanent skjæring er satt til 1,4. Alternativ Nødvendig boltekraft pr. m (kn/m) Antall bolter pr. m (stk.) Skjæring 13 m, ϕ= 45 o Skjæring 13 m, ϕ= 55 o 500 2,5 Tabell 1. Boltesikring av skjæring, pr. løpemeter O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

9 9 6 Grunnlag for sikringsomfang På grunnlag av stabilitetsberegningene kan sikringsomfanget estimeres for skjæring mellom profil og Ved en antatt gjennomsnittlig skjæringshøyde på 10 m og total skjæringslengde på 100 m, vil nødvendig sikringsomfang for friksjonsvinkel ϕ=45 o og 55 o bli som vist i tabell 3. Alternativ Antall bolter pr.lm skjæring Antall bolter totalt for skjæring, stk. Gjennomsnittlig høyde 10 m ϕ= 45 o Gjennomsnittlig høyde 10 m ϕ= 55 o 2,5 250 Tabell 3.Sikring med bolter av skjæring med gjennomsnittlig høyde 10 m ved lav og høy friksjonsvinkel. Sikring med Ø 25 mm bolter. De to øvrige skjæringene med høyde over 10 meter vil kreve sikring av enkeltblokker og ev. stabilisering av topling. 7 Uttak av skjæringer og sikring Det anbefales at det utføres kontursprengning inn mot endelig skjæring for å oppnå en jevn skjæringsvegg. Ved uttak av skjæringer hvor bergmassekvaliteten er så dårlig at den gir stabilitetsmessige problemer, bør sømboring benyttes, ev. sammen med bruk av presplitt. Det anbefales seksjonsvis uttak av skjæringene hvor hver pall sikres før uttak av neste pall. Maks høyde på pall skal være 12 meter. Det kan bli nødvendig med vertikal forbolting dersom sprekkegeometrien er ugunstig. Omfanget av forbolting må vurderes på stedet. Det benyttes fullt innstøpte Ø32 mm bolter med lengde 6 8 m som forbolter. Omfanget av systematisk sikring for å hindre utglidning av bergmasse må vurderes etter hvert som skjæringene tas ut. Valg av sikringsmiddel og nødvendig lengde på sikringsmidlene må tilpasses forholdene. Det bemerkes spesielt at sikringsmidlene skal ha en forankringslengde på minimum 3 m innenfor potensielt glideplan. Dette kan medføre bruk av lange stag i øvre del av de høye skjæringene. I tillegg til den systematiske sikringen, må det påregnes spredt bolting for å sikre enkeltblokker. Sikring med steinsprangnett vil også være aktuelt i områder med småfallent berg. Ved større vanntilsig i skjæringene, vil det også være nødvendig med nett for å armere is for å hindre nedfall. Ved skjæringstopp skal bergoverflaten renskes min. 2 meter innenfor utført skjæring. Dersom det er behov for mur for å sikre løsmasser over skjæring, bør det renskes min. 5 meter innenfor skjæring. O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

10 10 8 Konklusjon Strekningen mellom profil , profil og på parsell 5 Strandjord Meisingslett har til sammen ca. 450 m med bergskjæringer på mellom 10 og 17 meter. Disse skjæringene krever ingeniørgeologisk prosjektering. De to høyeste skjæringene har ikke utgående sprekkesett som kan medføre utglidning, og vil kun kreve sikring av enkeltblokker og ev stabilisering av topling. Den laveste skjæringen ved profil har et sporadisk sprekkesett med fall på 45 o ut av skjæringen. Stabilitetsberegningene viser at den minst gunstige geometrien med et sprekkesett som faller 45 o ut mot vegen medfører at skjæringen i snitt må sikres med 2,5-3 bolter pr. meter avhengig av høy/lav friksjonsvinkel på potensielt glideplan. Endelig sikringsomfang må imidlertid bestemmes på stedet etter hvert som skjæringene tas ut. O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00

11 11 9 Referanser NBG (2000): Engineering geology and rock engineering. Handbok no.2. Norwegian Group for Rock Mechanics. Norsk Standard (2014): NS-EN : A1: NA:2014: Eurokode 8 Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning, del1; Allmenne regler, seismiske laster og regler for bygging. Statens vegvesen (2014): Håndbok N200 Vegbygging, juni Wyllie, D.C &Math, C.W (2004): Rock slope engineering. Civil and Mining. Spoon Press. Statens vegvesen ( ): Rapport nr E6 Dunderlandsdalen I Rana kommune. Ingeniørgeologisk rapport til reguleringsplan. O:\Data\Arkiv\2096 E6 Helgeland\Tekst\Notat Ingeniørgeologiske vurderinger av skjæringer.docx :56:00