Statens vegvesen. Notat 01, Gang- og sykkelvei langs Fv281 Filtvet - Foreløpig geoteknisk vurdering

Transkript

1 Statens vegvesen Notat Til: Fra: Kopi: Kari Floten Hanne Bratlie Ottesen Saksbehandler/innvalgsnr: Hanne Bratlie Ottesen Vår dato: Vår referanse: 2011/ Notat 01, Gang- og sykkelvei langs Fv281 Filtvet - Foreløpig geoteknisk vurdering Langs Fv281 planlegges en ny gang- og sykkelveg. Hele strekningen fra profil 0 til 1310 skal reguleres, i første omgang skal det byggeplanlegges for profil ca Profil byggeplanlegges ved en senere anledning, ved Husebyveien ved ca. profil 100 skal det i tillegg reguleres inn bussholdeplass på begge sider av veien. Plantegning over tiltaket finnes i vedlegget. Det kvartærgeologiske kartet over området, se figur 1, viser bart fjell og hav- og fjordavsetninger i området. Vi forventet derfor leire i grunnundersøkelsene. Vi har ikke kartlagt kvikkleire i området tidligere. Det ser ut til å være flere gamle rasgroper i området, der det står igjen noen platåer med løsmasser mellom disse og fjellet. Figur 1: Kvartærgeologisk kart over området Postadresse Telefon: Kontoradresse Fakturaadresse Statens vegvesen Telefaks: Tollbugata 2 Statens vegvesen Region sør firmapost-sor@vegvesen.no 3044 DRAMMEN Regnskap Postboks 723 Stoa Båtsfjordveien Arendal Org.nr: VADSØ Telefon: Telefaks:

2 2 På østsiden av eksisterende vei er det mye fjell i dagen og det ble antatt grunt til fjell i sonene mellom fjellutstikkene, og derfor antatt at det ikke ville bli store problemer med fundamenteringen her. Av den grunn ble gang- og sykkelvegen lagt på østsiden av eksisterende veg for å minimere eventuelle geotekniske problemer i prosjektet. Mot Filtvet sentrum krysser gang- og sykkelvegen over til vestsiden av eksisterende veg, der den kobler seg på eksisterende gang- og sykkelvei. Her er løsmassedekket tykkere, men terrenget er flatere. Resultater grunnundersøkelser Grunnundersøkelsene ble gjennomført i perioden oktober 2011 av Statens vegvesen. På grunn av at det var antatt grunt til berg i områdene der gs-vegen skal fundamenteres og at inngrepet er lite ble det antatt å støte på få problemer i forbindelse med fundamenteringen. Grunnundersøkelsene er derfor konsentrert langs den planlagte traseen, der mye fokus har vært rettet mot fundamentering av en del murer i nærføring mot hus i området. Det ble gjort noen boringer ut mot skråningene i tillegg, det skal sprenges en del i området og vi ønsket å avdekke om det eventuelt kunne befinne seg kvikkleire i nærheten av disse områdene. Det ble også gjort undersøkelser i forbindelse med foreslått plassering av riggplass. Kvikkleire defineres som en leire med omrørt skjærstyrke under 0,5 kpa, den blir flytende ved omrøring. I vingeboringen fra borhull 10, der riggplassen var planlagt, er det funnet leire som grenser til kvikkleire. Leira har en omrørt skjærstyrke på 0,8 kpa. Det er altså ikke påvist kvikkleire, men den omrørte skjærstyrken er så lav at det er fare for at det kan være kvikkleire i området. Materialet må derfor behandles som kvikt ut fra det foreløpig begrensede omfanget av grunnundersøkelser. Grunnundersøkelsene er ikke omfattende nok til å gjøre noen gode geotekniske vurderinger, det er derfor nødvendig med supplerende grunnboringer før disse vurderingene kan gjennomføres. Først og fremst er det ønskelig å avgrense kvikkleiresonen, men det er også behov for å utlede parametere for beregninger. Den geotekniske rapporten vil derfor ikke bli skrevet før resultatene fra supplerende grunnboringer foreligger. Resultatene fra grunnundersøkelsene er omtalt nedenfor. I tillegg er behovet for videre undersøkelser beskrevet, resultatene er knyttet opp mot profilnummereringen langs gang- og sykkelvegen. Profil 0-70 Bussholdeplassen på vestsiden av vegen er flyttet i forhold til forutsetningene når borplanen ble laget, det må derfor grunnbores mer i forhold til denne. Det anses likevel ikke som noe problem å få fundamentert denne, da man kan skifte ut til berg og det ikke er påvist kvikkleire her.

3 3 Profil Totalsonderingene ved ca. profil 100, viser dybder til berg på 1,2-3,2 m, massene er bløte til faste. Vingeboringen i hull 2 ved profil 150 viser ikke kvikke masser. Skjærstyrken s u er 54 kpa i toppen og synker til 28 kpa ved 2,5 m, omrørt skjærstyrke s r er lavest ved 2,5 m dybde og er der 4,8 kpa. Det ser ut til å være en rasgrop her, der de dårlige massene forhåpentligvis allerede har rast ut. Men undersøkelsesgrunnlaget er litt for tynt til å utelukke kvikke masser for eksempel langs raskantene eller i bunnen av gropa. Det er tatt opp en prøve i hull 29, denne er til analyse på laboratoriet. Gang- og sykkelvegen skal gå i fjellskjæring hele veien. Det er tynt med grunnundersøkelser her, men det antas ikke noe behov for ytterligere undersøkelser så lenge forutsetningen er at man er forsiktig i forbindelse med sprengingen, der man må forutsette at det kan være kvikkleire i løsmassene man sprenger ut mot. Forhåndsregler i forbindelse med sprengingen i området er omtalt senere i notatet. Profil I dette området ser det ut til at det står igjen et løsmasseplatå med tilgrensende skredgroper. Det vil bli gjennomført en vingeboring her for å få klarhet i om det kan være eventuelle kvikke masser her. Problemet anses likevel som lite da tilgrensende terreng akkurat her er flatere enn i de andre områdene, samt at det stikker opp fjell på andre siden av åkeren så leira fastholdes mer. Men vi ønsker å avvente tilleggsboringene for å klargjøre dette. Profil Her legges gs-vegen i fjellskjæring, det forutsettes forsiktig sprengning ut mot leira. Profil Det er planlagt å benytte en tomt ved borpunkt 10 til riggplass, i vingeboringen her viser det seg at det er masser som er tett opp mot kvikkleire (laveste omrørt styrke på 0,8 kpa). Dette punktet befinner seg på et av platåene med flere rasgroper rundt. I hull 7 og 8, som ligger på østsiden av eksisterende veg, i traseen for gs-vegen, er dybden til berg mer enn andre steder langs vegen (2-4 m). Det kan se ut på totalsonderingene som at det bløte laget også kan forekomme her. Dette må undersøkes nærmere i tilleggsundersøkelsene. Det er dessverre ikke tatt noen prøver i dette området. Det finnes prøver fra to andre steder i området (pkt. 26 og 29), bormannskapene anslår at det er sand, silt, grus og litt leire i disse. Men disse prøvene er langt unna dette området, samtidig er det en viss fare for at disse prøvene inneholder fyllmasser, slik at de kanskje ikke er så representative. Vi avventer resultatene. Det er nødvendig med omfattende tilleggsundersøkelser i dette området. Det vil bli tatt flere vingeboringer for å vurdere omrørt skjærstyrke for å se om materialet kan være kvikt og for å forhåpentligvis kunne avgrense sonen. Det vil bli tatt totalsonderinger i forbindelse med

4 vingeboringene for å finne fjelldybder. Og det vil bli tatt opp to 54 mm prøveserie for å kunne utlede parametere til beregninger og en grundigere analyse av materialtypen. I lys av resultatene fra grunnboringene vil behovet for å sette ned poretrykksmålere bli vurdert. Det kan bli aktuelt med flere tilleggsboringer i lys av resultatene fra grunnundersøkelsene. 4 Profil Fra profil 750 til 910 er det grunt til berg (0-2,2 m). I dette området anses stabiliteten som tilstrekkelig så lenge massene skiftes ut til berg. Utskifting vil også bidra til å unngå setningsproblemer i overgangene mellom berg og leire. Det må også her sprenges forsiktig mot leira. Profil Her er det mye fjell i dagen, men i området ved profil ca. 980 til 1040 er det løsmasser. Det er 4,5 m til berg i borpunkt 24. Totalsonderingen her viser et bløtere lag ved 1,5-4 m, dette området må undersøkes nærmere for å finne ut om det kan være kvikkleire også her. Profil Inngrepet her er langt fra skråningen, det er flatt, inngrepet er lite og utgjør kun en minimal tilleggsbelastning. Det anses derfor ikke å være et stabilitetsproblem her. Det tas et forbehold mhp resultater fra prøven i hull 26, som er til analyse i laboratoriet. Bormannskapet antyder at det kan være fyllmasser i forbindelse med bensinstasjonen, og at prøven herfra muligens ikke er representativ for området. Selv om det ikke er antatt noe stabilitetsproblem her forutsettes det likevel forsiktig sprengning og at det generelt utvises forsiktighet i forbindelse med anleggsarbeidene. Valg av sikkerhetsnivå - Mulige sikringstiltak Plassering av anleggsområdet Anleggsdriften bør unngå å belaste terrenget på vestsiden av vegen. Det vil være restriksjoner mot mellomlagring av masser, maskiner eller andre ting på vestsiden av vegen i området. Dette betyr at riggplassen flyttes, ny plassering må vurderes av geotekniker dersom den ikke plasseres på berg. Ingen mellomlagring må foregå i områder som ikke er avklart med geotekniker. Anleggsdriften må kun foregå på østsiden av vegen fra profil 0 til 1150, der er det mye fjell i dagen og grunt til berg, og dermed mindre sannsynlighet for å utløse et eventuelt skred. Dette krever nøye oppfølging i anleggsfasen. Eventuelle restriksjoner i forhold til bygging av bussholdeplassen på vestsiden av vegen vil bli beskrevet når de supplerende grunnboringene er utført.

5 5 Nærmere Filtvet sentrum, fra der gs-vegen krysser eksisterende veg (profil ), tillates det anleggsdrift på vestsiden av vegen. Her er det flatere terreng og større avstand til skråningskanten, det er også en del fjellblotninger her. I og med at tiltaket ikke representerer en særlig tilleggsbelastning her antas det at dette er trygt. Vi vil verifisere denne beslutningen i lys av resultatene fra prøveserie 26 som er til analyse i laboratoriet. Sikkerhetsnivå krav til områdestabilitet I vingeboring 10 er det avdekket middels til meget sensitivt materiale, med en udrenert skjærstyrke under 2, dette betyr at materialet kommer inn under kategorien sprøbruddmateriale/kvikkleire. Regelverket sier at når man er i et område med kvikkleire/sprøbruddmateriale er utbygger ansvarlig for områdestabiliteten når han skal gjøre et tiltak. Det stilles store krav til økning i sikkerhetsnivået i hele området eller tilstøtende områder selv ved et lite inngrep. Det stilles altså krav til at områdestabiliteten skal ivaretas i prosjektet, det holder ikke bare å se på den lokale stabiliteten ved de ulike tiltakene. Det kreves ofte omfattende sikringstiltak for å oppnå dette kravet. Prosjektet havner i geoteknisk kategori 3, som stiller strenge krav til kontroll i prosjektering og under bygging. Kravet til partialfaktor er γ M = 1,5. Dette medfører også at den geotekniske rapporten må godkjennes av en ekstern tredjepart. Beregninger Det har blitt gjennomført overslagsberegninger i programmet GeoSuite Stabilitet for å se på hvilket sikkerhetsnivå det er sannsynlig at området har. Det har blitt sett på to snitt (profil 590 og 690). Det er benyttet antatte parametere ϕ=28, a=10 kpa og grunnvannstand i terreng. I de udrenerte beregningene er det benyttet s u =36, som er den laveste udrenerte skjærstyrken funnet i vingeboringen i hull 10. Resultatene viser at sikkerheten til de to snittene som er beregnet ikke tilfredsstiller sikkerhetskravet på 1,5. I de drenerte beregningene varierte sikkerhetsfaktoren i området 0,7-1,0, mens de udrenerte resultatene var i området 1,0-2,4. Ved å senke grunnvannstanden fra terreng til et mer realistisk nivå på ca. 1-2 m dybde blir sikkerheten bedre, men er fortsatt ikke god nok (resultat drenert: 1,1-1,5, udrenert: 1,0-2,4). Det er usikkerhet knyttet til hvor fjellet kommer ut i dagen igjen ned mot bekken nedenfor. På flyfotoet kan det tyde på at fjellet kan komme ut litt høyere oppe i lia enn helt i bunnen. Beregningene er utført med ulike antatt fjellforløp. For å kunne lage en modell vi kan stole på er vi nødt til å vite noe mer om fjellforløpet. Det gjenstår å kartlegge dette bedre. Det er uansett gjort for lite grunnundersøkelser i området i forhold til å kunne vurdere situasjonen skikkelig og det er ikke mulig å bygge opp en realistisk modell. Vi har ikke god nok oversikt over utbredelsen av leira og har dårlig oversikt over fjellforløpet. Parameterne som er benyttet i beregningene er dessuten, med unntak av skjærstyrken, antatte størrelser og ikke målt i området.

6 6 Det er derfor stor usikkerhet knyttet til resultatene og beregningene må gjøres om igjen når de supplerende undersøkelsene er utført. Prosentvis forbedring og mulige sikringstiltak Håndbok 016 åpner for at det i enkelte tilfeller kan godtas å ikke tolke regelverket rundt områdestabiliteten like strengt. Det åpnes for at man kan benytte en prosentvis forbedring istedenfor kravet om γ M = 1,5. Kravet til den prosentvise økningen er avhengig av størrelsen på den initielle partialfaktoren. For konstruktive tiltak, som den nye vegfyllingen vil være, kan prosentvis forbedring benyttes der konstruksjonen virker stabiliserende, for tiltak som kun medfører avlasting av eksisterende terreng og løsninger med lette masser som gir full lastkompensasjon eller stabiliserende avlasting. Vi mener at dette kan være tilfelle i dette området, men det er selvfølgelig avhengig av hva de de supplerende undersøkelsene viser. Dette vil bli diskutert med Vegdirektoratet, i tillegg til at både NVE og tredjepartskontrollerende må godkjenne en slik løsning. Det finnes flere aspekter som kan bidra til en begrunnelse for at man kan benytte prosentvis forbedring fremfor å benytte den strengeste fortolkningen av regelen: - Det vil, som tidligere omtalt, bli krevd at anleggsarbeidene kun vil foregå på trygg side av eksisterende veg og riggplassen vil bli flyttet. Så lenge man holder seg på østsiden av eksisterende veg, inn mot berget, anses sannsynligheten for å utløse et skred som liten. Når vi får inn nødvendige data til å bygge opp en realistisk beregningsmodell, vil vi se på stabiliteten for å forsikre oss om at dette faktisk er tilfelle. - Tiltaket vil ligge i omtrent samme høyde som terrenget. Dersom man bestemmer seg for å benytte lette masser i vegkroppen vil man få en avlastende situasjon. Dette er nettopp en type situasjonen der håndbok 016 beskriver at man kan benytte seg av prosentvis forbedring. - Der de dårlige massene er påvist på vestsiden av vegen ligger gang- og sykkelveien helt i toppen av skråningen. Vegen ligger i overgangssonen mellom berg og løsmasser. Den ligger derfor på berg i en del av området med soner med løsmasser imellom, der det er relativt grunt til berg. Vegen ligger derfor i grenseland inn mot gode fundamenteringsforhold på berget, og vi antar at det er mulig å gjennomføre fundamenteringen uten å forringe stabiliteten i skråningen. Men vi må avvente grunnundersøkelsene for å si noe mer sikkert om dette. Vi må vite om det er kvikkleire under selve vegen. - Det er også et spørsmål om de kritiske skjærsirklene i det hele tatt vil gå opp til gang- og sykkelvegen. I noen av overslagsberegningene som ble gjennomført er dette tilfelle, dette betyr at den kritiske skjærsirkelen ved gang- og sykkelveien i disse tilfellene har en sikkerhetsfaktor høyere enn kravet. Mens sikkerheten for sirklene lenger ut mot skråningskanten ikke tilfredsstiller kravet. Når fjellforløpet er mer avklart vil det være mulig å modellere dette. - Prosjektgruppa ser at man kan støte på vanskelige forhold spesielt ved profil ca og at det kan bli aktuelt å sette inn større tiltak her. Dersom de supplerende grunnundersøkelsene viser dårlige masser i dette området, vil det kunne bli vanskelig å forsvare prosentvis forbedring på akkurat denne strekningen. Det kan bli aktuelt med motfyllinger eller andre tiltak. Man risikerer da at man har regulert for lite areal til disse tiltakene, det spørs også om bevilgning holder til dyre tiltak. Prosjektet har kommet fram til

7 7 at i verste fall må utbygd strekning i denne omgang avsluttes noe nærmere Filtvet sentrum enn planlagt, slik at man kan unngå det vanskeligste området nå. Da vil man avvente utbyggingen på denne strekningen til planlegging og gjennomføring av nødvendige sikringstiltak er gjennomført. Når de supplerende undersøkelsene er gjennomført vil valg av nødvendig sikkerhetsnivå bli gjort. Mye tyder på at man kan benytte seg av kravet om prosentvis forbedring i området. Det er ikke planlagt tiltak som forverrer situasjonen i særlig grad, det kan benyttes lette masser, skifte ut dårlige masser, flytte riggplassen og kreve at anleggsarbeidene bare skal foregå på den ene siden av veien. Det vil da være liten sannsynlighet for å utløse et skred. Men selv med slike tiltak sier regelen at når vi er i et område der det kan være kvikkleire skal områdestabiliteten som hovedregel vurderes å forbedres opp til en sikkerhet på 1,5. Andre aktuelle sikringstiltak Det kan bli aktuelt med andre tiltak i området i tillegg til de tidligere omtalt: - Det kan være aktuelt å skifte ut massene ned til berg for å gjøre fundamenteringen sikrere. Da er det vesentlig å se på stabiliteten for anleggsfasen, der et tiltak kan være seksjonsvis utgraving. - Det kan like gjerne vise seg å være tilfelle at man vil begrense gravingen, dersom det viser seg at man kan komme til å punktere kvikkleiresonen og derfor ikke ønsker å risikere å sette i gang mindre utglidninger. I et slikt tilfelle vil man skifte ut minst mulig masse og benytte seg av lette masser i utskiftingen for å begrense dette. Dette er vurderinger som er avhengig av de supplerende grunnundersøkelsene. - Frostsikring i form av utskifting med lette masser, som for eksempel skumglass, vil virke positivt på stabiliteten. - Dersom massene er dårligere enn forutsatt vil det kunne bli aktuelt med større sikringskonstruksjoner i området. Dette kan være motfyllinger, utskifting av masser ned til berg (med evt. seksjonsvis utskifting), omfattende avlasting i form av utskifting med lette masser, kalk-sement stabilisering og muligens også spunt. Det kan også bli aktuelt å erosjonssikre bekken. I et tilfelle der det kan være behov for omfattende sikring, er det en risiko for at et for lite areal har blitt regulert. Vi vil i et slikt tilfelle tilstrebe å holde oss på innsiden av reguleringsgrensene, men dersom det blir behov for motfylliger vil ikke dette gå. - Det skal sprenges en del i området, det forutsettes at dette gjøres forsiktig og at man forholder seg som om det er kvikkleire i hele området.

8 8 Sprengning i kvikkleireområder Ved sprengningsarbeider nær og i kvikkleireområder skal det utvises spesiell forsiktighet. Dette for å forhindre at utsprengte fjellmasser kan falle ut i kvikkleireområdet og røre om massene slik at skred oppstår. Sprengningen må derfor utføres som meget forsiktig sprengning og må utføres slik at salven ikke bryter ut i leirmassene. Det må også påses at utkast av sprengningsmasser over bakkenivå, ikke lander på og belaster terrenget over kvikkleiresonen og på den måten utgjør en tilleggsbelastning. Områdestabiliteten må ligge godt på sikker side. Berget må kartlegges for å sikre at slepper og svakhetssoner ikke fører til at salven bryter direkte ut i kvikkleiresonen. Rystelser fra sprengningene kan føre til større spennings, og tøyningspåkjenninger i leirmassene nær sprengningsstedet. Hvis tøyningene overskrider en viss terskelverdi, kan dette medføre at kornstrukturen i leira bryter sammen, og at kvikkleira dermed blir flytende. Salveopplegget skal derfor tilpasses slik at resulterende rystelser ikke overskrider svingehastigheter av størrelsesorden 25 mm/sek der bølgene når fram til kvikkleiresonen. Målinger av vertikal svingehastighet skal utføres på leiroverflaten nær det stedet der berget antas å overføre de største rystelsene fra sprengningen (< 10 m fra synlig berg). Målte rystelser skal vurderes etter hver salve, og danne grunnlaget for en evt. justering av de påfølgende salvene. For ytterligere detaljer henvises det til Statens vegvesens håndbok 016, Geoteknikk i vegbygging, kap , sprengning i områder med kvikkleire. Videre arbeider De supplerende grunnundersøkelsene er bestilt og vil bli gjennomført snarest mulig. Det er ikke mulig å gjøre noen gode geotekniske vurderinger før disse er gjennomført. Den geotekniske rapporten vil derfor ikke bli skrevet før resultatene fra disse foreligger. På basis av tiltaket og resultater av grunnundersøkelsene som er gjennomført anser vi det som forsvarlig å gjennomføre dette parallelt med Byggeplanen.

9 9 2 vedlegg: Plantegninger (A3) Tverrprofiler (A3)

10

11

12

13

14

15

16

17