Region sør Ressursavdelingen Vegteknisk 12.04.2016 Geoteknikk Rv36 Skyggestein - Skjelbredstrand, Geoteknisk vurdering /Profil 3390-3470/ Ressursavdelingen 15/211780-8
Oppdragsrapport Region sør Ressursavdelingen Nr. 15/211780-8 Labsysnr. Geoteknikk Rv36 Skyggestein - Skjelbredstrand, Geoteknisk vurdering /Profil 3390-3470/ Vegteknisk Postadr. Telefon Postboks 723 Stoa 4808 ARENDAL (+47 915) 02030 www.vegvesen.no NTM-sone Euref89 Ø-N 9 100916-1131866 Oppdragsgiver: Tommy Paulsen v/plan og Prosjektering Telemark 10 Antall sider: Kommune nr. Kommune 0806 Skien Oppdragsnummer Hd-1123A-7 Dato: 12.04.2016 Utarbeidet av (navn, sign.) Daniel Nigussie Seksjonsleder (navn, sign.) Geir Steen-Tveit Antall vedlegg: 1 Antall tegninger: Kontrollert Sven-Erik Olsen Sammendrag Rapporten viser geoteknisk vurdering utført for prosjektet Rv 36 Skyggestein - Skjelbredstand mellom profil 3390-3470. Emneord lettklinker, stabilitet,setninger
Geoteknisk rapport nr. Hd-1123A-7/15/211780-8 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@v daniel.nigussie@vegvesen.no DN: cn=daniel.nigussie@vegvesen.no egvesen.no Dato: 2016.04.14 09:30:06 +02'00' 2016-04-14 Kommentarer til valg av geoteknisk kategori/konsekvensklasse (pålitelighetsklasse) Geoteknisk kategori 2 er valgt basert på grunnundersøkelser utført i området og at Rv36 Skyggestein-Skjelbredstrand er en viktig veg. PROSJEKTKONTROLL Grunnleggende kontroll Enhet/Navn Signatur Dato Daniel Nigussie Digitalt signert av daniel.nigussie@v daniel.nigussie@vegvesen.no DN: cn=daniel.nigussie@vegvesen.no egvesen.no Dato: 2016.04.14 09:34:39 +02'00' 2016-04-14 Kollegakontroll Sven-Erik Olsen Digitalt signert av svenerik.olsen@vegvesen.no svenerik.olsen@vegvesen.no DN: cn=sven-erik.olsen@vegvesen.no Dato: 2016.04.14 10:01:15 +02'00' 2016-04-14 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
Innhold 1. Innledning... 4 2. Grunnundersøkelser... 4 3. Grunnforhold... 4 4. Valg av geotekniske parametere... 4 4.1 Styrkeparametere for stabilitetsanalyser... 4 4.2 Deformasjonsparametere for setningsberegninger... 5 5. Stabilitets- og setningsforhold... 5 5.1 Stabilitetsforhold... 5 5.2 Setningsforhold... 5 5.3 Sikkerhet mot oppdrift... 6 5.4 Utlegging av lettklinker... 9 6. Skjelbredstrandkulvert... 9 7. Konklusjon... 9 8.Referanser... 10 3
1. Innledning Etter oppdrag fra plan og prosjektering Telemark har vegteknisk seksjon utført geoteknisk vurdering for prosjektet Rv. 36 Skyggestein-Skjelbredstrand mellom profil 3390-3470. Denne rapporten omhandler geoteknisk vurdering av Skjelbredstrandkulverten og fyllinger mellom profil 3390-3470. 2. Grunnundersøkelser På sørsiden av kulverten er det utført én totalsondering og 4 enkelsonderinger. Sonderingene viser 1,5 2,1 m dybde til fjell. Mot nord er det utført 16 dreietrykksonderinger, to vingeboringer, én totalsondering, én dreiesondering samt opptak av to sylinderprøveserier. 3. Grunnforhold Grunnundersøkelser viser at området på sørsiden består av antatt friksjonsmasser ned til fjell mellom 1,5 2,1 m dybde. Mot nord viser sonderingene 5 6 m ned til fast grunn. Prøven tatt på hull SK3 viser sandig silt fra 1,2-1,9 m dybde, leirig sandig silt fra 1,9 2,3 m dybde og middels sensitiv siltig leire fra 2,3 5 m dybde. Prøven tatt på hull SK6 viser sandig silt fra 0,5 1 m dybde, siltig sand fra 1,5 2 m dybde, sandig silt fra 2,5 4 m dybde og leirig silt fra 4,5 m 6 m dybde. Prøven tatt på hull SK10 viser sandig silt fra 0,5 1 m dybde, sandig siltig grusig materiale 1,5 2 m, sandig silt fra 2,5 3 m dybde, sandig grusig silt 3,5 4 m dybde og leirig sandig silt fra 4,5 6 m dybde. 4. Valg av geotekniske parametere 4.1 Styrkeparametere for stabilitetsanalyser Udrenert skjærfasthet er brukt for udrenerte eller korttidsstabilitetsanalyser. Og Friksjonsvinkel og kohesjon (attraksjon) er brukt for drenerte eller langtidsstabilitetsanalyser. Parameterne brukt i effektivspenningsanalysen er basert 4
på erfaringsverdier fra håndbok V220. Tabell 1 under viser lagdeling og parametrne brukt i stabilitetsanalyse. γ (kn/m3) Cu (kpa) ϕ ( ) a (kpa) Siltig sand 18 -- 31 0 Sandig silt 18 20 20 0 Siltig sand 18 -- 31 0 Leirig silt 18 20 20 0 Tabell 1. Geotekniske parametere for stabilitetsberegning 4.2 Deformasjonsparametere for setningsberegninger Setningsberegning er basert på deformasjonsmodul og spenningsfordeling. Det ble tatt erfaringsverdeier fra HB V220 for bestemmelse av modultall. 5. Stabilitets- og setningsforhold 5.1 Stabilitetsforhold Det er utført stabilitetsberegning i profil 3405. Stabiliteten tilfredsstiller kravet i HB V220 (se vedlegg 01) for både total- og effektivspenningsbasis analyser (γm=1.4) ved bruk av konvensjonelle masser. 5.2 Setningsforhold Det er utført setningsberegninger i profil 3405. Beregningen viser generelt at langtidssetningene vil være i størrelsesordenen 15-20 cm ved bruk av konvesjonellemasser. Profil 3405 Fyllingshøyde, h=4,26 m, Tilleggsbelastning, ΔP=19*4,25=80,75kPa P =18*6,5+3,5*8=145kPa (forutsatt setningsgivende lag = 6,3 m, grunnvannstanden er antatt til å bli på terrengnivå) M i= 20 MPa m=100 Mi og m er tatt for mobiliseringsgrad 0,7 og relativ porøsitet 70% fra Hb V220, kapittel 2.9.6 ε i = ΔP M i = 80,75/20 000 δ i= ε i * h = 2,82 cm 5
ε p = 2/m( ((P o'+ P)/P a)- ((P o')/p a)) der P a= 100 kpa ε p = 0,018 δ p= ε p * h= 12,5 cm Totalsetninger, δ t = δ i + δ p = 15,4 cm t p=h 2 /C v = 39,69/25= 1,6 år (ensidig drenering og C v=25 er brukt) For å redusere setninger av fyllingen er det nødvendig å bruke lette masser rundt kulverten. Figur 3 under viser prinsippskisse for å plassering av lettfyllingen. Lettfyllingen bør legges mellom profil 3400 og 3430. 5.3 Sikkerhet mot oppdrift Det må kontrolleres at sikkerheten mot oppdrift er tilstrekkelig ved bruk av lette masser (HB V221 kapittel 2.4.2.3). Maksimum vannstand i Nordsjøen i dette området er ikke kartlagt men NVE har anbefalt å bruke dataene fra nederste delen av Ulefoss (se figur 1 under). Tabell 2 viser maks. vannstand i Nordsjøen. Figur 1 Flomsonekart (NVE 2006) 6
Tabell 2 Vannstand (m.o.h NN54) for ulike gjentaksinterval (NVE 2006) 200 års flom nivå er på kote 19 (høydedatum NN2000). Det betyr at maks vannstanden vil bli 1m over bunnen av lettklinkerfyllingen. Figur 2 Tverrprofil, profil 3405 Figur 3 Prinssipskisse for omlegging av lettklinker 7
Fyllingshøyde varierer noe og det er brukt 3,35 m fyllingshøyde på ytterkant av fyllingen. Det benyttes en partsialfaktor mot oppdrift på 1,1. Eop (opptredende oppdriftskraft pr. volumenhet) er gitt by formelen under iht HB V221 kapittel 2.4.2.3 E op=(1-n)γ w, hvor n= porøsiteten E op (1-0,4)*10= 6 kn/m 3 (det er anatt n =0,4) Stabiliserende permanente vertikale laster: σ v = γ d1 Z 1 + γ d2 Z 2 σ v = 20 0,6 + 5,5 2,75 =27,12 kn/m3 Destabiliserende permanente laster: U dst;d=e op*z w= 6*1= 6 kn/m 3 Partsialfaktor mot oppdrift blir: γop= γγγγ;ssssss σσ vv;dd γγ GG;dddddddd UU dddddd;dd, γg;stb= 0,9 og γg;dstb= 1,1 0,9 27,12 γop = = 3,69 1,1 6 Kravet γop > 1,1 dvs ok Siden flomnivået ikke er klartlagt på stedet, er det utført beregning med flomvannstand 2 m over fyllingsfoten. Udst;d=Eop*Zw= 6*2= 12 kn/m 3 0,9 27,12 γop = = 1,84 1,1 12 Kravet γop > 1,1 dvs ok 8
5.4 Utlegging av lettklinker Lettklinkerfyllingen må etableres med en støttefylling av stabile masser i fyllingsfoten. Dette er nødvendig for å sikre intern stabilitet av fyllingen samt oppnå tilstrekkelig bareevne i ytterkant veg (HB V221). Figur 4 Oppbygging av lettklinkerfylling (HB V221) Tykkelsen av hvert lettklinkerlag er begrenset til 0,6 meter ved utlegging av lettemasser inn til kulvert. Komprimeringen utføres med minst 3 overfarter med en platevibrator med inntil 5 kn/m 2 grunntrykk (HB V221 kapittel 2.4.2.3). 6. Skjelbredstrand kulvert Skjelbredstrand kulvert er 32 m lang og den er 2,3 m bred. Kulverten er planlagt med rektangulært tverrsnitt. Basert på resultater fra grunnundersøkelser vurderes det som at direktefundamentering er gunstig for kulverten. Kulverten må fundamenters på utskiftede masser til fast grunn. Det bør massutskiftes min 0,5 m under kulverten. Dessuten må det brukes frostisolasjon under kulvertens bunnplate for frostsikring. 7. Konklusjon For å tilfredsstille kravene til setning er det forslått å benytte lette masser rundt og over kulvertkonstruksjonen på nordsiden mellom profil 3400 og 3430 (delen av kulverten hvor GS vegen skal legges inn). Bruk av lettemasser vil også gi økt sikkerhet faktor for stabilitet av fyllingen. 9
8.Referanser NVE (2006): Flomsonekart Delprosjekt Ulefoss. Ingebrigt Bævre og Eli K. Øydvin. Statens vegvesen (2010): Feltundersøkelser. Håndbok V222. Statens vegvesen (2010): Geoteknikk i vegbygging. Håndbok V220, 6 utgave. Statens vegvesen (2014): Rv36 Skyggestein Skjelbredstrand. Geoteknisk datarapport Hd- 1108A1 Statens vegvesen (2014): Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger. Håndbok V221. Statens vegvesen (2014): Rv36 Skyggestein Skjelbredstrand. Geoteknisk datarapport Hd- 1123A-6 10
Statens vegvesen Region sør Ressursavdelingen Postboks 723 Stoa 4808 ARENDAL Tlf: (+47 915) 02030 firmapost-sor@vegvesen.no vegvesen.no Trygt fram sammen