(er) Geoteknikk / Artesisk utstrømming forts. Status pr. 9.november 2010 Elisabeth Gundersen & Bjørn Kristoffer Dolva Brukonferansen 2010 Thon hotel Vika Atrium konferansesenter, Oslo
(er) 2
Kort oppsummering Høsten 2009 startet bygging av ny bru over Storelva / Breivikselva i Troms kommune. Den nye brua som ble lagt ca. 10 m oppstrøms gammel bru Ca. 32 m lang, ett spenn og består av to stålbjelker med landkar i hver ende. Landkarene ble direktefundamentert på såle. Det ble etablert en ca. 2,5 m høy fylling av sprengsteinunder hvert landkar for frostisolering. 3
Grunnundersøkelsene var alle nokså grunne. De fleste gikk ned ca. 5 m, kun en boring gikk ned ca. 15 m. Prøver viste et topplag på ca. 2 3 m med leirig silt over masser av sandig silt. Berg var ikke avdekket. Lavt vanninnhold i massene gjorde at sålefundamentering ble vurdert som tilstrekkelig. Vinteren 2009 var kald, helt ned til 47 ºC. Frosten kom vesentlig før snøen. Flere mildværsperioder etter frostperioder førte til at elva forbi brustedet kom i flere nivåer. Dette førte til at fyllingen i akse 2 under bygging ble oversvømt. 4
På vårparten ble registrert over 5 cm setninger i akse 2 etter påføring av bjelker, støping av endetverrbjelke og vinger ble det besluttet å foreta noen dype boringer for å vurdere alternativ fundamentering til berg. Denne beslutningen fikk fatale konsekvenser da man i ca. 32 m dyp treffer et eller flere vannførende lag med høyt trykk. 5
Lukket akvifer med artesisk trykk Trykket i de to brønnene tilsvarer høyden opp til vannspeilet i sandlagene. Dette er høyere enn terrenget der brønnen står og vi får et artesisk trykk. Her er det tette lag (blått) mellom elva over og akviferene under. 6
Har man først punktert en lukket akvifer med et artesisk trykk kan vannet sprute ut av borhullet. Dette kan være svært gunstig hvis man skal etablere en drikkevannsbrønn eller et vannverk, da grunnvann har ofte god kvalitet Det er dårlig nytt for et brufundament! Det største problemet er at vannet på vei oppover kan ta med seg partikler fra lagene over. Jo høyere trykk desto større partikler kan fraktes med vannet opp til overflaten. På Breivikeidet består de tette lagene av ulike siltfraksjoner. 7
8
Dersom en antar: ca. 5 m 3 masser pr. døgn, Fra punkteringen den 8. juni og frem til lunsjen i dag Ca. 770 m 3 utvasking totalt i området. Konsekvenser: Store fundament- og terrengsetninger Redusert bæreevne Liquidfaction / kvikksand -tendenser Stabilitetsproblemer 9
Fv.91 Breivikeidet midlertidig bru Setningsmålinger i punkt 33 og 34 på Bailey bru - akse 2 20,20 20,15 20,10 20,05 Målinger (meter) 20,00 19,95 33 34 19,90 19,85 19,80 20. aug. 30. aug. 9. sep. 19. sep. 29. sep. 9. okt. 19. okt. 29. okt. 8. nov. Dato 10
Er ulykken først ute finnes det som regel - flere mulige tiltak Tetting Rask tetting før utvaskingen har kommet skikkelig i gang. Det er viktig at tettingen starter så dypt som mulig ned mot kilden. Ofte benyttes trestammer eller gjerdestolper. Dette ble prøvd på Breivikeidet i juni, men førte bare til en forverret situasjon. Bentonittstaver - et naturlig leirmineral som sveller ved tilførsel av vann. Det ble også utført betonginjeksjon av ca 45 m 3 fordelt på 3 borhull i begynnelsen av juli, tilsynelatende god effekt umiddelbart - men med forbigående virkning viste det seg. 11
12
Filter Hensikten er å holde massene på plass samtidig som vannet dreneres kontrollert ut. Etablerer en tett ringdam rundt lekkasjepunktene. Området her avlastes, deretter legges det ut grove masser for å begrense vannhastigheten inn mot selve filteret som legges over. Filteret må oppfylle gitte filterkriterier (se bl.a. Hb 018) og består ofte av ulike typer sand. På toppen legges drensrør i masser som holder filteret på plass. Denne løsningen ble utredet, med ikke utprøvd på Breivikeidet. 13
Avlastningsbrønner Hensikten er å senke trykket slik at tetting er mulig og samtidig sikre mot nye oppkom. Brønnene settes ned og utformes slik at de kun trekker rent vann. 2 stk 6 brønner ble installert på Breivikeidet og supplerende grunnundersøkelser ble utført i september. Foringsrør ble satt ned til ca 36 m dybde. Innblanding /transport av finstoff tetter disse brønnene, dvs at en må benytte brønner uten foringsrør, men med filter. Antall brønner vurderes vha. en pumpetest. Basert på at en pumper ut en konstant mengde vann fra en brønn og observerer endring i trykkhøyden i observasjonsbrønner. 14
15
Vi trenger en permanent trykkavlastning. Tetting er vanskelig ettersom tidligere mislykkede tiltak har ført til at lekkasjen har fått mange ulike utløp. Nå skal det etableres tilstrekkelig antall brønner som sørger for en permanent trykkavlastning i et selvdrevet system. Dvs. de har et frostfritt utløp i nivå med elva. Vi håper på at dette systemet er på plass i løpet av året. 16
Kvartærgeologisk kart viser et tykt dekke av hav og fjordavsetninger (lys blå) der vegen krysser elva. Dvs. leire og silt. På begge sider av elva og spesielt vestover mot Stormo og Ramfjordmoen er det avsatt store områder med breelvavsetninger (oransje) og elveavsetninger (gult) fra tiden da breen trakk seg tilbake mot Ramsfjorden. Det er ikke usannsynlig at disse lagene også strekker seg innunder leira. Resistivitetsmålinger kan avdekke både grunnvannsnivå og skiller mellom permeable og tette løsmasser. 17
Kvartærgeologisk kart fra NGU 18
Hvordan unngå fremtidige punkteringer? Ta utgangspunkt i topografi og avsetningsforhold. Vær spesielt oppmerksom hvis brua skal ligge i et lavbrekk / lavtliggende terreng eller i en dal med store løsmasseavsetninger. Finnes det både tette masser (silt og leire) og masser med god permeabilitet som sand og grus? Elveavsetninger, eskere og randmorener er typiske avsetninger med god vannlederevne. Hvis disse avsetningene senere blir dekket av leire er forholdene til stede for å finne lukkede akviferer med høyt trykk. Benytt ikke-destruktive undersøkelser for å kartlegge avsetningene 19
pr. 6/11-2010 20
Mange samarbeidspartnere i dette prosjektet: Prosjekt- og byggeledelse i Region nord, mye interne ressurser er benyttet til oppfølging Vegdirektoratet har bidratt med mange medarbeidere fra ulike seksjoner Region sør Konsulenter Entreprenører Jeg er veldig imponert av kollegaene våre som har ansvaret for og bygger reservebruer! 21