TT- Anlegg AS Kaianlegg Strømsvika Stabilitetsberegninger Mars 2016

TT- Anlegg AS Kaianlegg Strømsvika Stabilitetsberegninger Mars 2016

Innhold 1 Bakgrunn og innledning... 1 2 Grunnforhold... 1 3 Krav til stabilitet... 1 4 Stabilitetsberegninger... 2 4. 1 Beregningsprofiler... 2 4. 2 Grunnlag for styrkeparametere... 2 4. 3 Skredmekanismer... 2 4. 4 Beregningsparametere... 2 4. 5 Beregningsresultater i ulike snitt... 3 4. 6 Vurdering av stabilitetsberegningsresultater... 3 5 Steinplastring (erosjonssikring)... 3 6 Referanser... 4 Vedlegg Vedlegg nr. 1 Borplan fra grunnundersøkelser Vedlegg nr. 2 Situasjonsplan med snitt Vedlegg nr. 3 Lengdeprofil ute i fjorden Vedlegg nr. 4 Resultater fra stabilitetsberegninger Vedlegg nr. 5 Typisk snitt av kai med planlagt fylling rao4n 2008-01-23 06.04.2016 ii Oppdrag 147711 s:\oppdrag\krs\271\18833001 kaianlegg strømsvika\08 rapporter - notater\01 rapporter\geo\stabilitet\1833001- rig-03-stabilitetsberegninger.docx

1 Bakgrunn og innledning Sweco Norge AS har på oppdrag for TT-Anlegg AS gjort stabilitetsberegninger for nytt kaianlegg i Strømsvika i Mandal kommune. Det er utført grunnundersøkelser, ref [1], av Multiconsult ASA i februar 2016 for å kartlegge grunnforholdene på sjøbunnen. Undersøkelsene er utført med en av Multiconsults borebåter. Sjøbunnen i området ligger mellom kote -5,2 og -38,2 m. Området ligger under den marine grense. Utbygging av kaianlegget innebærer at det skal legges en sprengsteinsfylling og en plastringsfront mot sjøen. Fyllingen er lagt med helning 1:1,5. Det er lagt inn seilingsdybde på 10 m ved regulert kaifront på pirene. Forberedende arbeider med utfylling for anleggsvei på kaianlegget er vurdert å ikke være noen fare for utglidning av sjøbunnen, se notat RIG-01 [2]. I dette notatet vises også reguleringsplankart og resultater fra dykkerundersøkelse i området. 2 Grunnforhold Utførte grunnundersøkelser er rapportert i ref [1]. Borplan er vist i vedlegg 1. Løsmassetykkelsen fra sjøbunn til antatt bergdybe varierer fra 0,1 m til 13,1 m i borpunktene. Opptak av prøveserier i borhull 3, 14 og 20 viser sand med innslag av skjellrester og gruskorn. 3 Krav til stabilitet Sikkerhetsfaktor angir hva som er sikkerheten for en valgt skjærflate med en vilkårlig form, og er forholdet mellom drivende og stabiliserende krefter. Etter Eurokode 7 er kravet til sikkerhetsfaktor lik 1,4, se ref [3]. Terskelen på 1,4 er nedre grense for å ha tilfredsstillende sikkerhet i dette tilfelle. Hensikten med stabilitetsberegningene er å vurdere om skråningsstabiliteten mot sjøen tilfredsstiller krav til sikkerhet. rao4n 2008-01-23 1 (4) RAPPORT 06.04.2016 Oppdrag 147711; s:\oppdrag\krs\271\18833001 kaianlegg strømsvika\08 rapporter - notater\01 rapporter\geo\stabilitet\1833001- rig-03-stabilitetsberegninger.docx

4 Stabilitetsberegninger 4. 1 Beregningsprofiler Det er gjort stabilitetsberegninger i to snitt i skråningssiden på østsiden av Strømsvika og i to snitt på vestsiden av Strømsvika. Vedlegg 2 viser snittenes plassering. Profil 110 og 170 strekker seg fra de to på pirene på østsiden av vika og ut i sjøen. Profil 1 og 2 strekker seg fra vestsiden av Strømsvika og over fjorden. Det er også sett på sikkerheten i et lengdeprofil av Strømsvika. Vedlegg 3 viser opptegnet lengdeprofil og dets beliggenhet. Det er utført stabilitetsberegninger basert på effektivspenningsanalyser (a-φ-basis). Grunnundersøkelsene viser at løsmassene består av sand. Materiale som sand og grus har høy permeabilitet og er åpne drenerende masser uten poretrykksoppbygging. I henhold til Statens vegvesen sin Håndbok V220 [4] skal det benyttes effektivspenningsanalyser (a-φ basis) for disse materialene. 4. 2 Grunnlag for styrkeparametere Styrkeparametere og lagdeling er valgt ut ifra utførte undersøkelser i området og fra erfaringsverdier. Det er sett på resultater fra dykkerundersøkelse i området og fra utførte grunnundersøkelser med borebåt. Det er valgt å bruke samme materialparametere i de ulike snittene. 4. 3 Skredmekanismer Rotasjonsskred med glidesirkler ned i sanden vurderes å være aktuell bruddmekanisme. 4. 4 Beregningsparametere Styrkeparametre som er benyttet i beregningen vises i Tabell 2. rao4n 2008-01-23 Tabell 1. Parametervalg i utførte stabilitetsberegninger Vann γ =10 tan φ 0 attraksjon a φ 1 = 0 kn/m 2 Sprengstein γ =19 tan φ = 1 attraksjon a φ=45 Antatt = 0 kn/m 2 (erfaringsverdi) Sand γ =19 tan φ = 0,78 attraksjon a φ=38 Antatt = 6,4 kn/m 2 (erfaringsverdi) 2 (4) RAPPORT 06.04.2016 Oppdrag 147711; s:\oppdrag\krs\271\18833001 kaianlegg strømsvika\08 rapporter - notater\01 rapporter\geo\stabilitet\1833001- rig-03-stabilitetsberegninger.docx

Grunnvannstanden er konservativt lagt lik laveste observerte vannstand for Strømsvika i henhold til tidevannstabell fra kartverket. Det er i beregningene antatt hydrostatisk poretrykk fra grunnvannsnivå. Det er konservativt ikke tatt hensyn til sidefriksjon ved å legge inn 3D faktor i beregningene. 4. 5 Beregningsresultater i ulike snitt Utskrift fra stabilitetsberegningene for de ulike profilene vises i vedlegg 4. Østsiden av Strømsvika Laveste sikkerhet mot utglidning er på 1,50 i skråningssiden ned mot sjøen for profil 170 og på 1,44 for profil 110. I disse stabilitetsberegningene er glidesirkelene ført ned til bunn av i sandlaget. Glidesirkler i overflaten gir noe bedre sikkerhet. Vestsiden av Strømsvika Laveste sikkerhet mot utglidning er på 1,49 i skråningssiden ned mot sjøen for profil 1 og på 1,50 for profil 2. Lengdeprofil i fjorden Laveste sikkerhet mot utglidning er på 2,39 for dyprenne i fjorden mot syd. I disse stabilitetsberegningene er glidesirkelene ført ned til bunn av i sandlaget. Glidesirkler høyere opp gir bedre sikkerhet. 4. 6 Vurdering av stabilitetsberegningsresultater Alle stabilitetsberegningene viser sikkerheter høyere enn 1,4. Skråningsstabiliteten i de ulike snittene tilfredsstiller dermed Eurokode 7 sine krav til sikkerhet. Det er altså funnet tilfredsstillende sikkerhet for fyllingen langs østsiden og vestsiden av Strømsvika. Underliggende masser og sjøbunn er bæredyktig for fyllingen, og det er ikke nødvendig med spesielle tiltak for å ivareta skråningsstabiliteten. Sikkerheten mot et ras langsetter dyprennen mot syd er dokumentert som meget god. 5 Steinplastring (erosjonssikring) For å forhindre skadelig erosjon på grunn av propeller og bølgepåvirkning, skal det legges ut et lag med erosjonssikring utenpå fyllingsskråningen langs kaia. Som vist på typisk snitt i vedlegg 5 gjelder dette et lag på minimum 1,0 m normalt på fyllingsskråningen. Erosjonssikringen avsluttes ca. 10 m utenfor kaifronten. Ved en eventuell utvidelse av kaia, vurderes også plastring lenger ut. Steinstørrelse og mektighet er avhengig av propellpåkjenning. I dimensjoneringen av erosjonssikringen har vi benyttet Anvisninger for Havnebygging Del 2 Havnekonstruksjoner og utstyr ref. [5]. rao4n 2008-01-23 3 (4) RAPPORT 06.04.2016 Oppdrag 147711; s:\oppdrag\krs\271\18833001 kaianlegg strømsvika\08 rapporter - notater\01 rapporter\geo\stabilitet\1833001- rig-03-stabilitetsberegninger.docx

Som kjent er dimensjonering av erosjonssikring mot propellerosjon beheftet med store usikkerheter. På grunnlag av modellforsøk er det utarbeidet diagrammer for fastlegging av steinstørrelse med utgangspunkt i motorytelse og propelldiameter. Vi har gjort følgende forutsetninger: Skip: 30-40.000 dwt Hovedpropell: ca. 10.000 hk Sidepropell: ca. 2.000 hk Propelldiameter: 4,5 m På grunnlag av fig. 4.2.11 i ref. [5] gir dette i område 1 (bak propellen) en steinstørrelse > 0,6 m. I tidevannssonen vil vi anbefale at det benyttes enda større stein (d > 1,0 m) og at denne utføres som ordnet plastringsskråning. Fyllingsarbeider skal bli utført før det er rammet peler for kaia. Dette betyr at erosjonssikringen, og dermed valg av steinstørrelse, også må ses i denne sammenheng. Stor stein i steinplastringen vil kunne gi problemer ved ramming av peler gjennom fyllingen på et senere tidspunkt. Av samme årsak kan det være riktig å begrense steinstørrelsen på erosjonssikringen i tidevannssonen. Det kan være aktuelt å utføre plastringen etter at pelene er rammet. 6 Referanser [1] Multiconsult ASA: Geoteknisk datarapport, Kaianlegg Strømsvika, 04.2016 [2] Sweco Norge AS: Notat RIG-01, Kaianlegg Strømsvika, Adkomstvei, 31.01.2016 [3] Eurokode 7: NS-EN 1997-1:2004 + NA:2008 [4] Statens vegvesen: Håndbok V220 Geoteknikk i vegbygging (2014) [5] Norske Sivilingeniørers forening: Anvisninger for Havnebygging Del 2 Havnekonstruksjoner og utstyr (1988) rao4n 2008-01-23 4 (4) RAPPORT 06.04.2016 Oppdrag 147711; s:\oppdrag\krs\271\18833001 kaianlegg strømsvika\08 rapporter - notater\01 rapporter\geo\stabilitet\1833001- rig-03-stabilitetsberegninger.docx

VEDLEGG 1: Borplan fra grunnundersøkelser

VEDLEGG 2: Situasjonsplan med snitt

VEDLEGG 3: Lengdeprofil i fjorden

VEDLEGG 4: Resultater fra stabilitetsberegninger

f f f

f f

f f

f f

f

VEDLEGG 5: Typisk snitt av kai med planlagt fylling