NOTAT nr RIG-01 Gjelder: Statsbygg Oppdragsnr. : 5100966 Revisjon : - Dato : 2013-12-02 Utført av: Kontrollert av: Godkjent av: Sigurd Holo Leikarnes SHLei Lars Olav Grande - LaOGr Tor Bolsø ToBol INNHOLD SIDE 1. BAKGRUNN 2 2. RAMMEMETODER 3 2.1. Spunt, ramming med fallodd 3 2.2. Spunt, vibro lodd (kombinasjon pressing og ramming) 3 2.3. Spunt, pressing 3 2.4. Rørspunt 3 2.5. Borede tangent-/sekant peler 4 2.6. Jetpeler 4 3. KOSTNADER 4 4. MÅLEPROGRAM 5 5. ANBEFALINGER 5 6. REFERANSER 6 Norconsult AS NO 962392687 MVA Vestre Rosten 81, NO-7075 TILLER Hovedkontor: firmapost@norconsult.com Tel: +47 72 89 37 50 Fax: +47 72 89 91 09 Vestfjordgaten 4, NO-1338 Sandvika www.norconsult.no
1. Bakgrunn I forbindelse med utbygging av Høgskolen i Sør-Trøndelag skal det etableres en dyp byggegrop innenfor avstivende spuntvegger. Terrenget ligger i dag på kt +13-13,9. Ferdig gulv på grunn skal ligge ca på kote +5,5. Det forventes å grave ned til kote +4,5. Det ble under ramming på nabotomten (Thora Storm) registrert setninger på 13mm på en konstruksjon 9 meter fra spunten. Disse setningene ble oppdaget under ramming av spunten. Spunten ble rammet med en kombinasjon av vibrering og pressing. Det er ikke oppgitt hvilke lodd som ble brukt eller forsøkt brukt, pga en pågående tvistesak mellom byggherre og entreprenør. Det ble også oppdaget setninger av Retorten, her kom setningene under utgraving mellom stagradene. Ref. 1. Det var under arbeidet på Thora Storm fryktet at de største tilfellen av setninger oppstod under setting av forankringsstag. Dette var ikke tilfellet, og det ble ikke observert setninger under dette arbeidet Ref. 1. Det er i forprosjektet blitt gjort vurdering av spuntkonstruksjonene med en stagrad. For å få kontroll/optimalisere spuntkonstruksjonen og deformasjonsberegningene for grunn under tilstøtende bygg må det gjøres nøyere beregninger i detaljprosjektet. Det er i forprosjekter dimensjonert AZ18 spunt med en stagrad Ref. 2. Det må i detaljprosjekteringen gjøres deformasjonsanalyser for å verifisere om en stagrad er tilfredsstillende. Strenge setningskrav på nabokonstruksjoner krever lite deformasjon av spuntvegger, og dette kan føre til behov for flere stagrader. På Thora Storm var det benyttet 2 og 3 stagrader. Dette notatet skal se på alternative rammemetoder av spunt, samt se på alternative måter å etablere spuntgropen. Det vil bli lagt til grunn at spunten dimensjonert av Rambøll i forprosjekter er tilfredsstillende. Det vil ikke bli vurdert setninger av nabobygg under utgraving. Det vil fokuseres på rammeprosessen. Massenes på tomten består av fyllmasse over lagdelt sand og grus. Fyllmassene består av sand og grus med en del humus og teglrester (ByFyll). Sandmassene under varierer i grovhet og lagdeling, og kan i enkelte lag klassifiseres som grus eller grusig sand. Det er også observert masser av mer siltig karakter. Grunnvannet er registret på kote +3,22 - +3,37 Ref. 3. Dyputgravninger vil generelt gi setninger på omkringliggende terreng (og bygninger). Disse skyldes dels rammingen av spunt og dels deformasjoner av spunten under utgravningen. Mest kjent er erfaringene samlet av professor Ralph Peck Ref. 4 : Dato 2013-12-02 Side 2 av 6
Disse indikerer at man tett ved spunten erfaringsmessig må forvente setninger på omkring 0,5% av gravedybden, dvs 40mm ved 8m utgravning selv ved meget fast sand og meget godt arbeid. 2. Rammemetoder I det neste kapitlet skal vi se på forskjellige metoder å etablere en avstivet byggegrop. Det er i forprosjektet utarbeidet av Rambøll blitt dimensjonert med spunveggt AZ18, 8-13 meters lengder med en stagrad. De videre vurderingene baserer seg på forprosjektet utarbeidet av Rambøll. Rambøls kostnadsoverslag må justeres for endret utgravningsdyp i deler av tomta samt for generell prisstigning over de siste 10 år. Det blir i de neste underkapitlene vurdert positive og negative sider ved hver metode. 2.1. Spunt, ramming med fallodd Ved bruk av fallodd er det en fallende masse som presser spuntnålen ned i bakken. Typisk fallodd har en masse på 4-12 tonn og en fallhøyde opp til 1,4 meter. Dette gir mye støy og antagelig en del vibrasjoner. Metoden vurderes lite egnet i dette tilfellet, men kan bli aktuell dersom spuntnålene ikke lar seg ramme ned på annen måte. 2.2. Spunt, vibro lodd (kombinasjon pressing og ramming) Ved bruk av vibrolodd, er det en kombinasjon av pressing og vibrering som penetrerer spunten ned i bakken. Dette ble valgt ved Thora Storm-utbyggingen der vibro-rammingen er rapportert å ha ført til setninger på 13 mm av en bygning lokalisert 9 m vekk fra spuntlinjen. Vibro-rammingen ble erfart å være vanskelig, man traff på faste lag og brukte opptil 45 min på å installere en nål. Dette førte til sveising i skjøtene pga friksjonsvarmen. Vibro-ramming er følsom på føring av spuntnålene under rammingen, frekvens og kraft, men vi må forutsette at dette ble utprøvd i Thora Storm-prosjektet uten gunstig resultat. Tilsvarende vansker kan derfor påregnes også ved HIST. Dersom man velger å prøve vibro-lodd også ved HIST må det spesifiseres et kraftig høyfrekvent lodd og det bør utføres prøvepeling med rystelses- og ytelsesmålinger. 2.3. Spunt, pressing Et vanlig prinsipp ved pressing av spunt er at 4 spuntnåler tres ferdig i luft og henger i hvert sitt hydrauliske stempel. En og en nål presses så ned i underkant av 0,5 m av gangen mens de øvrige tre nålene danner mothold. Siden det ikke rammes, er dette et meget stille alternativ. Ble brukt blant annet på utbyggelsen av akuttmottaket på Ullevål sykehus pga strenge krav til lyd. Utfordring med metoden er å få nok trykkraft til å presse ned spuntnålen- Grovt overslag av spissmotstand og sidefriksjon gjør at vi frykter det kan bli vanskelig å presse spunt på HIST, det anbefales derfor å prøvepresse. 2.4. Rørspunt Ved denne metoden borres det ned stålrør i løsmassene i størrelsesorden Ø270mm. Disse stålrørene støpes deretter ut, evt med en HEB bjelke inni for å generere nok stivhet. Ved utgraving renskes det mellom stålrørene, og massene innenfor sikres med sprøytebetong. Dette må gjøres hver gang man har gravet ut et passende tykt lag slik at massene holdes tilbake ved buevirkning (arching) mellom pelene. Erfaringsmessig kan man oppnå nødvendig midlertidig buevirkning ved en senteravstand på ca 2 ganger diameteren, dvs her: cc500mm. Dato 2013-12-02 Side 3 av 6
På Gardermoen ble det observert setninger på eksisterende konstruksjoner ved bruk av vibrolodd. Det ble da for et område brukt rørspunt som alternativ B. Resultatet var meget tilfredsstillende med små setninger. Når man hadde passert kritisk område, gikk man i det prosjektet tilbake til tradisjonell ramming. 2.5. Borede tangent-/sekant peler Her bores hull med passende diameter og senteravstand ned til ønsket dybde med «continues flight auger», CFA. Dette er et kontinuerlig bor med hul stamme. Det trekkes langsomt opp mens det roterer og relativt bløt betong presses ned gjennom stammen og stabiliserer hullet som dannes under boret etter hvert som det heves. En armeringskurv vibreres så ned i den ferske betongen dersom man ikke ønsker at nabopelen skal bores inn i denne pelen (sekantpeling). Dersom pelene bare skal stå tett i tett (tangentpeling) kan alle pelene armeres. For å ha god kontroll med arbeidet kan det brukes et gjenvinnbart foringsrør. Metoden krever øvet mannskap. Sekantpelveggen kan være bærevegg i nybygget dersom den avblendes og luftes slik at fuktgjennomgang ikke blir sjenerende. Metoden er lite anvendt i Norge, men er gjennomført tidligere, f.eks på Alnafos Kontorprark. Her var Statsbygg byggherre. Ref. 5. 2.6. Jetpeler Jetpeler installeres ved at et bor spyles ned til ønsket dybde. Jordmotstandsparametre måles under nedpressingen og brukes til å justere spyletrykket under den senere utstøpingen. Utstøpingen gjøres ved at en avpasset sementvelling spyles ut horisontalt gjennom borrøret mens det roterer og langsomt trekkes opp. Sementvellingen blander seg med stedlige masser og danner en sylindrisk pel med en betongkvalitet som avhenger av massen på stedet. I grusig sand kan betongkvaliteten bli meget god. Metoden har hovedsakelig vært brukt som underpinning (og bærer da vertikale laster). Når de skal støtte mot jordtrykk må pelene settes som sekantpeler (dvs skjære inn i hverandre) slik at det dannes en vegg. Det må settes løsmassestag gjennom veggen for å ta nødvendige jordtrykk. Man kan så frese ut spor til nødvendige pilastere i jetpelveggen hvorpå den nye veggen kan støpes opp mot jetpelveggen, ensidig forskalet. Senterlinje for pelene kan settes 350mm fra eksisterende husvegg (f.eks.i Sverresgt 10). Det kan bli aktuelt å skjære vekk deler av peletverrsnittet ved utgravingen. 3. Kostnader Det er gjort et grovt økonomisk estimat på pris for etablering av spunt konstruksjonen- Ramming av hele byggegropen med AZ18 spunt, med bruk av fallodd eller vibrolodd: Estimert 8 700 000 ± 1 000 000 Ramming av hele byggegropen med AZ18 spunt, med bruk av jekk til pressing: Estimert 9 700 000 ± 1 400 000 Boring av rørspunt, pris pr. utspøt pel med HEB innvendig: (Brukes kun ved behov) Estimert 38 000 ± 5 000 (Stykk pris.) Antas rørspunt nødvendig mot Sverresgt 12 & 10 og Rotunden gir det ca 105 periferimetere med rørspunt og 130 periferimetre med AZ18, totalt estimert til 12 900 000 ± 1 700 000 dersom pelene kan settes cc 500mm. Rørspunten må avstives med løsmassestag. Disse er ikke medregnet. Jetpeler: Setter jetpeler som sekantpeler, cc 1500mm. Riggkostnad 600 000. Kostn 11 000 pr løpemeter pel Ø2000mm. 105 periferimetre med jetpeler og 130 periferimetre med AZ18 er estimert til totalt 14 200 000 ± 2 000 000. Jetpeleveggen må avstives med løsmassestag. Disse er ikke medregnet. CFA: Setter de borede pelene Ø 800mm med senteravstand 600mm.(som sekantpeler). Riggkostnad 500 000, kostnad pr løpemeter pel 5 500. 105 periferimetre med CFA og 130 Dato 2013-12-02 Side 4 av 6
periferimetre med AZ18 er estimert til totalt 16 400 000 ± 2 200 000. Peleveggen må avstives med løsmassestag. Disse er ikke medregnet. 4. Måleprogram I tillegg til en omfattende tilstandsregistrering før anleggstart bør det legges opp til et omfattende måleprogram med rystelsesmålere og med setningsmålere på nærliggende konstruksjoner. En plan for dette må utarbeides i detaljprosjektet. 5. Anbefalinger Vi anbefaler ikke at man velger å støtte byggegropa med AZ18-spunt som vurdert i forprosjektet, men anbefaler visse modifikasjoner: Det blir endret spuntlengde pga dypere utgravning mot Sverres gt 10. Det blir endret spuntlinje mot nordsiden av Sverres gt 10. Her blir det for trangt. Dersom nybygget skal utføres som planlagt må det prosjekteres andre løsninger for oppstøtting av byggegruven her. Rørspunt, CFA eller jetpeler er aktuelle, men ikke ferdig utredet. Vi må se nærmere på muligheten til å bruke rørpeler, CFA eller jetpeler også i grensen mot Sverresgt 12 og Retorten. Det kan/bør vurderes å endre til mer rammevennlig spunt, f.eks AU25. dette vil medføre større stålmengde. Vi anbefaler at man undersøker om det loddet som ble brukt ved Thora Storm er et kraftig lodd sammenlignet med hva som er tilgjengelig blant norske entreprenører, og om man under rammingen klarte å utnytte potensialet. Dette synes å være følsomme data i den pågående konflikten mellom byggherre og entreprenør og kan kanskje være vanskelig tilgjengelige. Dersom man etter dette mener vibrolodd fortsatt er gangbart bør man utføre en prøvepeling med instrumentering av terreng og følsomme bygninger. Dette kan kombineres med å prøve spuntpressing. Alternativt kan man kreve begge metoder tilgjengelig i anbudet. Man bør grave bort så mye av fyllmassene som mulig, før man starter spunting. Det bør minimum graves bort øverste meteren. Helst mer om mulig. Vi har vurdert å utrede CFA peler (borede peler). CFA er mye brukt utenlands og regnes som en standard metode f.eks. i Tyskland, men er lite brukt i Norge. Vi kjenner imidlertid til et prosjekt der CFA er brukt (nært 100 peler) ved Alnafoss Industripark der grunnforholdene kan likne på HIST og der Statsbygg var byggherre, Ref.5. Bruk av CFA vil kunne løse plassproblemene rundt Sverresgt 10 (Auditorieveggen). Sekantpelene bør kunne vurderes å danne bærevegg i kjelleretasjene. De kan kanskje gjøres sterke nok til å ta opp jordtrykkene mot auditorieveggen uten å trenge permanente løsmassestag, bare temporære under utgravningen. Vi vurderer også jetpeler å være interessante for utredning. Disse vil også kunne løse plassproblemene rundt Sverresgt 10. Vi må imidlertid vise at de vil ha nok momentkapasitet til å stå i mot jordtrykkene. Jetpelene bør kunne vurderes å inngå i bærende yttervegg, men man må støpe samvirkende vegg for å kunne ta jordtrykkene mot auditorieveggen uten permanente løsmassestag.. Dato 2013-12-02 Side 5 av 6
6. Referanser Ref. 1: Møte med Reinertsen entrepenør om erfaringer Tora Storm. 2013-11-08 Ref. 2: 630166A - Notat nr 04 - P.nr10035 Høgskolen i Sør-Trøndelag - Nybygg Kalvskinnet. Overslag over mengder og kostnader for spuntarbeider - 03.06.2013 Ref. 3: 630166A - Rapportn nr 1 - Høgskolen i Sør-Trøndelag - Nybygg Kalvskinnet, grunnundersøkelse Datarapport - Scandiaconsult - 11.06.03 Ref. 4: Utdrag fra lærebok: http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-9298-83534/unrestricted/chapter2.pdf Ref. 5: Nettside http://jetgrunn.no/index.php?option=com_content&view=article&id=73&itemid=171-2013-12-02 Dato 2013-12-02 Side 6 av 6