Geoteknikk. Rv 36 Skyggestein - Skjelbredstrand, Geoteknisk vurdering. Veglinjene og Hd-1123A19. Ressursavdelingen

Transkript

1 Region sør Ressursavdelingen Vegteknisk Geoteknikk Rv 36 Skyggestein - Skjelbredstrand, Geoteknisk vurdering. Veglinjene og Ressursavdelingen Hd-1123A19

2 Oppdragsrapport Nr. Hd-1123A19 Geoteknikk Labsysnr Region sør Ressursavdelingen Rv 36 Skyggestein - Skjelbredstrand, Geoteknisk vurdering. Veglinjene og Vegteknisk Postadr. Telefon Postboks 723 Stoa 4808 ARENDAL ( ) UTM-sone 33 Euref89 Ø-N Oppdragsgiver: Antall sider: Plan og prosjektering Telemark 20 Kommune nr. Kommune 0806 SKIEN Oppdragsnummer Hd-1123A19 Dato: Utarbeidet av (navn, sign.) Daniel Nigussie Seksjonsleder (navn, sign.) Geir Steen-Tveit Antall vedlegg: 3 Antall tegninger: 6 Kontrollert Eigil Haugen Sammendrag Rapporten viser geoteknske vurderinger utført for prosjektet Rv 36 Skyggestein - Skjelbredstand, veglinjene og Rapporten inneholder vurdering av løsmasseskjæringer, fyllinger og én kulvertkonstruksjon. Emneord Stabilitet, setning

3 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 GEOTEKNISK KATEGORI/KONSEKVENSKLASSE Geoteknisk kategori Konsekvens-/ pålitelighetsklasse Konsekvensklasse Geoteknisk kategori 1 CC1/RC1 CC1 Geoteknisk kategori 2 CC2/RC2 CC2 Geoteknisk kategori 3 CC3/RC3 ev RC4 CC3 Beskrivelse Iiten konsekvens i form av tap av menneskeliv, og små eller uvesentlige økonomiske, sosiale eller miljømessige konsekvenser Middels stor konsekvens i form av tap av menneskeliv, betydelige økonomiske, sosiale eller miljømessige konsekvenser Stor konsekvens i form av tap av menneskeliv, eller svært store økonomiske, sosiale eller miljømessige konsekvenser Geoteknisk prosjekterende Oppdragsgiver Kategori/konsekvensklasse er fastsatt av Enhet/navn Signatur Dato Daniel Nigussie v/vegteknisk Tommy paulsen v/plan og prosjektering Telemark Digitalt signert av Daniel Nigussie Daniel Nigussie Dato: :34:12 +02'00' Kommentarer til valg av geoteknisk kategori/konsekvensklasse (pålitelighetsklasse) Geoteknisk kategori settes til 2. Konsekvensklasse er satt til CC2 Alvorlig med bakgrunn av jordartene i området. PROSJEKTKONTROLL Grunnleggende kontroll Enhet/Navn Signatur Dato Daniel Nigussie Digitalt signert av Daniel Nigussie Daniel Nigussie Dato: :34:31 +02'00' Kollegakontroll Eigil Haugen Digitalt signert av Eigil Haugen Eigil Haugen Dato: :16:07 +02'00' Utvidet kontroll Uavhengig kontroll Godkjent Kontrollform Prosjektering Utførelse Kontrollklasse Grunnleggende utvidet systematisk Uavh. eller Intern Kollegakontroll Basis Uavhengig kontroll kontroll kontroll kontroll kontroll B (begrenset) kreves kreves ikke kreves ikke kreves kreves ikke kreves ikke N (normal) kreves kreves kreves ikke kreves kreves kreves ikke U (utvidet) kreves kreves kreves kreves kreves kreves Region sør - Ressursavdelingen - Vegteknisk Side 2

4 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 INNHOLDSFORTEGNELSE INNHOLDSFORTEGNELSE... 3 VEDLEGGSOVERSIKT INNLEDNING/ORIENTERING TIDLIGERE UNDERSØKELSER MARK- OG LABORATORIEUNDERSØKELSER GRUNN- OG FUNDAMENTERINGSFORHOLD Geoteknisk prosjektklasse Profil Grunnforhold Stabilitetsforhold Setningsforhold Profil , Geitryggen kulvert Grunnforhold Samvirkeanalyser med Plaxis Stabilitet av forskjæring Krav til bakfyllmasser Profil , skjæring og fylling Grunnforhold Stabilitetsforhold Setningsforhold Profil 0 120, skjæring Grunnforhold Stabilitetsforhold Profil , skjæring/spunt Grunnforhold Dimensjonering av spunt Profil , fylling Grunnforhold Stabilitetsforhold Setningsforhold REFERANSER Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 3 av 20

5 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 VEDLEGGSOVERSIKT Målestokk Format V01 Oversiktstegning 1:1000 A3 V02 Oversiktstegning 1:1000 A3 V03 Oversiktstegning 1:1000 A3 V04 Oversiktstegning 1:1000 A3 V05 Oversiktstegning 1:1000 A3 V06 Oversiktstegning 1:1000 A3 Vedlegg 1: Geitryggen kulvert Vedlegg 2: Analyser resultater fra Plaxis Vedlegg 3: Knuste masser inntil konstruksjoner Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 4 av 20

6 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 1 INNLEDNING/ORIENTERING Etter oppdrag fra Plan og Prosjektering Telemark har Vegteknisk seksjon i Buskerud utført grunnundersøkelser og foretatt geotekniske vurderinger i forbindelse med prosjekt Rv 36 Skyggestein Skjelbredstrand. Denne rapporten omhandler veglinjene og på dagens Voldsvegen. 2 TIDLIGERE UNDERSØKELSER Det er fra tidligere utført noen grunnundersøkelser i området. Det henvises til datarapport Hd-1123A17, utarbeidet av Statens Vegvesen. Norges geologiske undersøkelse (NGU) har utført geofysiske undersøkelser i Geiteryggen i Skien kommune. Undersøkelsene er utført i forbindelse med grusforekomst (NGU rapport ). Figur 1 under viser de forskjellige avsetningene i området. Figur 1 Blokkdiagram (NGU rapport ) Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 5 av 20

7 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 3 MARK- OG LABORATORIEUNDERSØKELSER Grunnundersøkelsene omfatter i alt 16 totalsonderinger og det ble tatt to prøveserie. Nyere utførte undersøkelser omfatter 11 totalsonderinger samt opptak av to prøveserier. Undersøkelsene er utført i perioden mellom og GRUNN- OG FUNDAMENTERINGSFORHOLD 4.1 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 1.4 for både totalspenningsanalyse (s u) og for effektivspenningsanalyse (aφ). Veglinje Profil Oversiktskart: tegn. V Grunnforhold Det er ikke utført grunnundersøkelser på denne strekningen Stabilitetsforhold Vegen vil føre til mindre inngrep i form av ny grøft-/skjæringsutforming. Derfor er det ikke behov for stabiliserende tiltak på denne strekningen. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 6 av 20

8 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A Setningsforhold Det er ikke behov for setningsreduserende tiltak på denne strekningen. 4.3 Profil , Geitryggen kulvert Geitryggen kulvert er en GS veg kulvert som ligger langs veglinje mellom profil 21,7 og 39,3 under veglinje (se tegn V01 og vedlegg 1). Kulverten er 17,6 m lang og den er 4 m bred. Figur 2 viser et tverrsnitt i profil 30 langs veglinje Figur 2 Tverrsnitt - Profil 30 (veglinje 70400) Samvirkeanalyse med Plaxis, forskjæringsstabilitet og krav til fyllmasser er gjennomgått i dette kapitelet. Oversiktskart: tegn. V01 Borprofil Hull 184, 400P Grunnforhold Det er utført én totalsondering og det ble tatt én prøveserie i området. Sonderingen viser i hovedsak fast til meget faste masser. Poseprøven som ble tatt i området viser Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 7 av 20

9 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 sand fra 0 til 5 m dybde (massene er lite telefarlige). Det er boret til ca. 24 m dybde uten å nå berg. Det ble satt grunnvannstandmåler og vannet har ikke kommet i røren Samvirkeanalyser med Plaxis Elementmetode programmet Plaxis med Hardening Soil modell ble brukt i analysene. Det er antatt plantøyningstilstand. I tillegg er det brukt bruddgrensetilstand i beregningene. Resultatene (deformasjoner og snittkrefter) fra analysen er vist i kapittel og vedlegg Antagelser om jordstyrke og jordstivhet Erfaringsverdier fra HB V220 for friksjonsvinkel og erfaringsrelasjoner (Nordal, 2012) for stivhet er brukt i analysene. I avsnittene under er det gitt verdier for de forskjellige parameterne Materialparametere De stedlige massene i området er sand. Tabell 2 under viser antatt representative materialparametere. Tabell 1. Materialparametere for sand Tyngdetetthet, kn/m 3 18 Friksjonsvinkel, φ( ) - fast sand 36 Friksjonsvinkel, φ( ) - løs sand 33 Attraksjon (a), kn/m 2 0 Referansemoduler-nedregrense (Løs sand) E50 ref, MPa 15 Eoed ref (M ref ), MPa 15 Referansemoduler-høyegrense (fast sand) E50 ref, MPa 50 Eoed ref (M ref ), MPa 50 Eu ref =3* E50 ref Tilbakefyllmasser og masser under fundament er antatt komprimert sprengstein med følgende materialparameter. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 8 av 20

10 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 Tabell 2. Materialparametere for sprengstein (Internrapport nr.v308b) Tyngdetetthet, kn/m 3 19 Friksjonsvinkel, φ ( ) 42 Attraksjon (a), kn/m 2 0/10** Referansemoduler-nedregrense E50 ref, MPa 50 Eoed ref (M ref ), MPa 50 Referansemoduler-høyegrense E50 ref, MPa 70 Eoed ref (M ref ), MPa 70 **Det kan brukes høyest verdier for attraksjon for sprengstein av god kvalitet ihh til HB V220 kapittel , men a=0 er brukt. Betongkonstruksjonen er modellert i PLAXIS som bjelkeelementer (Plate elements). Geometrien er i samsvar med konstruksjonens senterlinjer. Egenvekt, bøye-og aksialstivhetene er input for PLAXIS. Følgende parametere er brukt. Tabell 3 Materialparametere for betong Tyngdetetthet, kn/m 3 25 Modul-E, MPa Tverrkontraksjonstall, ν 0,2 EI,vegg, knm 2 /m 8,33e05 EI,tak og fundament,knm 2 /m 1,33e05 EA,kN/m 1,0e Beregningsfaser Deformasjon av tunnelen og snittkreftene er avhengig av oppfyllingssekvensen. Figur 2 og 3 viser beregnings fasene brukt. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 9 av 20

11 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 Figur 2 Beregningsfaser a) Initialfase b) Utgraving til 2 m dybde Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 10 av 20

12 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 c) Utgraving til 5 m dybde c) Bygging av tunnelen d) Oppfylling-1 f) Oppfylling-2 Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 11 av 20

13 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 g) Sluttilstand Figur 3 Beregnings faser - deformert elementnett (deformed mesh) Tabell 4 Maximum deformasjon og snittkrefter fra Plaxis Analyse Deformasjon (cm) Moment (kn/m/m) Aksiakraft (kn/m) Skjærkraft (kn/m) Sluttilstand 1,48 133,8 218,5 190,6 Beregnet maksimum deformasjon er ca. 1,48 cm. Grunnen til dette er at det ble brukt lav stivhet for kulvertkonstruksjonen og det forventes ikke betydelig deformasjoner i kulvertkonstruksjonen. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 12 av 20

14 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A Stabilitet av forskjæring Forskjæringsstabilitet er vurdert med programmet Plaxis ved bruk av Mohr-Coulomb modell. Det ble tatt maks gravedybde på 5 m fra terreng nivå og skjæringsvinkel 1:2. Grunnvannstanden er antatt til å være under maks utgravingsnivå. Resultater fra grunnundersøkelser i området viser fast til meget fast masser og det er utført effektivspenningsanalyse. Styrkeparameterne brukt i analysen er iht. tabell 2 og er for løs sand. Beregnet sikkerhetsfaktor er 1,43. Det er tilfredsstillende stabilitet av forskjæringen med 1:2 skjæringsvinkel. Figur 7 Stabilitetsberegning Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 13 av 20

15 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A Krav til bakfyllmasser Fylling inntil bruer er beskrevet i håndbøker N200, V221 og N400. Massene nærmest konstruksjonene må være telesikre og godt drenerende men de må ikke være større steiner enn 30 cm iht. HB N200. Vedlegg 3 viser typisk snitt, materialkrav (kornfordeling) og utførelseskrav (komprimeringsgrad og komprimeringsmetode). Det må brukes komprimert sprengstein minst 0,5 m under fundamentene. 4.4 Profil , skjæring og fylling Oversiktskart: tegn. V01 & V02 Borprofil: Hull 401, 402, 504, 505, 403, 506, Grunnforhold Det er utført 7 totalsonderinger og det ble tatt én prøveserie i området. Totalsonderingene 401 og 402 viser bløtte øver lag opp til 2 m dybde og fast lagrede masser nedover. Totalsonderingen 504 viser middels fast til fast lagrede masser. Totalsonderingene 505 og 403 viser bløtt til middelsfast lagrede masser opp til 9 m dybde og fast til meget fast lagrede masser nedover. Totalsonderingen 506 viser et tynt (ca. 0,5 m) bløtt øvre lag og faste masser nedover. Prøven i hull 403 viser grusig sandig materiale fra 0 1 m dybde, siltig sand fra 1,2 2 m dybde, siltig leirig sand 2,0 3 m dybde, leirig silt fra 3 5 m dybde, sandig silt fra 5,7 7 m dybde, sandig leirig silt fra 8,1-8,5 m dybde, sandig silt og sandig siltig materiale fra 8,5-9,2 m dybde Stabilitetsforhold Grunnundersøkelsene på dette partiet viser i hovedsak faste masser. På bakgrunn av dette i kombinasjon med flat terreng og små inngrep forventes det ikke å være stabilitetsproblemer for dette området. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 14 av 20

16 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A Setningsforhold Det er utført en overslag setningsberegning for strekningen mellom profil 600 og 800. Beregningen viser generelt at langtidssetningen vil være i opptil 7 cm ved bruk av konvensjonelle masser. Setningen vil bli unnagjort i løpet av anleggsperiode. Fyllingshøyde, h=3,2 m Tilleggsbelastning, ΔP=19*3,2=60,8 kpa Setningsgivende lag, H = 10 m (grunnvannstanden er antatt til å bli på terrengnivå) M i= 30 MPa m=100 Mi og m er tatt for mobiliseringsgrad fra Hb V220, kapittel 2.9 for grøvsilt ε i = ΔP M i = 60,8/ = 0,002 δ i= ε i * H = 0,02 m ε p = 2/m( ((P o'+ P)/P a)- ((P o')/p a)) der P a= 100 kpa ε p = 0,0054 δ p= ε p * H= 0,054 m Totalsetninger, δ t = δ i + δ p = 0,074 m t p=h 2 /C v = 5/30= 0,83 år 10 mnd (tosidig drenering og C v=35 er brukt) Konklusjon: fyllingen på dette partiet bør legges inn tidlig i anlegges periode og det må installeres setningsmåler for å oppfølge setningsutviklingen. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 15 av 20

17 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 Veglinje Profil 0 120, skjæring Oversiktskart: tegn. V04 Borprofil: Hull 183,182, 181, 180, 801, Grunnforhold Det er utført 6 totalsonderinger. Sonderingene viser i hovedsak fast til meget fast lagrede masser Stabilitetsforhold Det vurderes å ikke være stabilitetsproblemer ved planlagt skjæring. 4.6 Profil , skjæring/spunt Oversiktskart: tegn. V Grunnforhold Det er ikke utført grunnundersøkelser på dette partiet på grunn av eksisterende kabler i området Dimensjonering av spunt Det er behov for utkraget spunt på dette partiet (mellom profil ) for å begrense skjæringsutslag som kommer i konflikt med et område med kulturminner (se figur 8 og 9). Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 16 av 20

18 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 Figur 8 Tverrsnitt- profil 140 (veglinje 10400) Kulturminner Plassering av Spunt Figur 9 Kulturminner Det ble utarbeidet en overslagsdimensjonering av spunt ved bruk av programmet Geosuite. Dimensjoneringen må revurderes etter grunnforholdet er kartlagt med grunnundersøkelser. Grunnundersøkelsene er avgjørende for å velge dybde og type av spunten. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 17 av 20

19 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 A. Antagelser om jordstyrke og jordstivhet Siltig sand Lag 1 Lag 2 Tyngdetetthet, kn/m Friksjonsvinkel, φ( ) Attraksjon (a), kn/m E, MPa 6 15 Grunnvannstanden er antatt til å være 2 m under terreng. B. Geosuite spunt - Utvalgt profil er AZ Dimensions Section b (mm) h (mm) t (mm) s (mm) AZ ,2 Resultat- deformasjon og moment i spunten fra Geosuite Figur 9 Deformasjon og moment i spunten Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 18 av 20

20 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 Konklusjon: Det må revurderes dimensjonering av spunten basert på grunnundersøkelser. Valg av spunt profil og lengde av spunt er avhengig av løsmassene i området. 4.7 Profil , fylling Oversiktskart: tegn. V05 og V06 Borprofil: Hull 805, Grunnforhold Det er utført to totalsonderinger. Sonderingene viser fast til meget fast lagrede masser Stabilitetsforhold På bakgrunn av utførte grunnundersøkelser og mindre inngrep forventes det ikke å være stabilitets problem på dette partiet Setningsforhold Det forventes ikke å være setningsproblemer ved planlagt utfylling. Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 19 av 20

21 Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A19 5 REFERANSER Statens vegvesen (2010): Geoteknikk i vegbygging. Håndbok V220, 6 utgave. Statens vegvesen (2014): Laboratorieundersøkelser. Håndbok R210. Statens vegvesen (2014): Feltundersøkelser. Håndbok R211. Statens vegvesen (2014): Geoteknisk opptegning. Håndbok V223. Statens vegvesen (2016): Rv36 Skyggestein Skjelbredstrand. Geoteknisk datarapport Hd-1123A17 Region Sør - Ressursavdelingen Vegteknisk seksjon Side 20 av 20

22

23

24

25

26

27

28

29

30 Vedlegg 2: Analyser resultater fra Plaxis

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40 Statens vegvesen Region sør Ressursavdelingen Postboks 723 Stoa 4808 ARENDAL Tlf: ( ) vegvesen.no Trygt fram sammen