PM GEOTEKNIK (PM/GEO)

Transkript

1 PM GEOTEKNIK (PM/GEO) UPPDRAGSNUMMER ÖSTRA SALTÄNGEN, NORRKÖPING PLANERINGSUNDERLAG VÄSTERÅS REV (10) repo001.docx Sweco Ingenjör Bååths Gata 17 Box 8 SE Västerås, Sverige Telefon +46 (0) Fax +46 (0) Sweco Infrastructure AB Org.nr Styrelsens säte: Stockholm Max Årbrink Geotekniker Västerås Telefon direkt +46 (0) Mobil +46 (0) max.arbrink@sweco.se MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 Objekt 3 2 Utredningens syfte 3 3 Underlag 4 4 Geotekniska förhållanden Topografi Jordlager Grundvatten 5 5 Stabilitetsförhållanden 7 6 Sättningsförhållanden Befintliga förhållanden Konsekvens av markhöjning till +2,5 8 7 Sammanfattning 9 Bilagor Bilaga 1 - Beräkningsbilaga, 4 A4 Bilaga 2 - Tolkad planritning djup till fast mark A1 1: G (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

3 1 Objekt Området Östra saltängen är beläget i centrala delarna av Norrköping. Östra saltängen har historiskt nyttjats som industriområde. Då området utgör en attraktiv del av Norrköping så utreder nu Norrköpings kommun förutsättningarna för att exploatera området med bostäder. Nedanstående figur 1.1 visar aktuellt område och avgränsat undersökningsområde. Figur 1.1: Flygfoto över aktuellt område, Google Earth 2 Utredningens syfte Östra saltängen i Norrköping utgörs idag och har historiskt nyttjats som industriområde p.g.a. sin närhet till Motala ström. Planer finns i dagsläget att uppföra bostadsbebyggelse inom området. Som en del i detta omfattande projekt har de geotekniska aspekterna studerats översiktigt. Syftet med de geotekniska undersökningarna har varit att studera lerans sättningsegenskaper eftersom dessa har avgörande betydelse för kostnaderna för bebyggelse av området. Vid höjdsättning av området skall hänsyn tas till att framtida klimatförändringar förutses gen en höjning av vattenståndet i Östersjön, vilket medför behov av markhöjning till ca +2,5 inom hela området. I utredningen har studerats vad en sådan höjning av marken får för konsekvenser. 3 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

4 3 Underlag - Markteknisk Undersökningsrapport (MUR/Geoteknik), daterad rev Plan- och sektionsritning 11166, Kolvprovtagning vid norra kajen; hamnbron dockan, uppdragsnummer G3Q120, daterad (1) - Kolupplag i kv Spoven Norrköping, Statens Geotekniska Institut, uppdragsnummer K2973, daterad (2) - Upplagsområde i kv Kronomagasinet, Norrköping, Geo-Beräkningar AB, uppdragsnummer 50438, datrerad (3) 4 Geotekniska förhållanden 4.1 Topografi Området utgörs av relativt plan utfylld mark och avgränsas i södra delen av en kajkonstruktion mot Motala ström. 4.2 Jordlager Jorden i området består av befintliga heterogena fyllningsmassor i mäktigheter varierande mellan ca 1 4 m som underlagras av lera och silt på friktionsjord ovan berg. Den befintliga fyllningen är heterogen och bedöms främst bestå av sand, silt och grus men innehåller ställvis även aska, tegel, lera och mull. Den påträffade leran förekommer i mäktigheter varierande med mellan ca 8 26 m och underlagras troligen av lerig silt eller siltig lera. Gränsen mellan lera och silt är utifrån sonderingar svår att utröna. 4 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

5 En sammanställning av korrigerade 1 skjuvhållfasthetsvärden redovisas i nedanstående figur Figur 4.2.1: Sammanställning av lerans korrigerade skjuvhållfasthet i området Borrstopp i fast lagrad friktionsjord, block eller på berg har erhållits ca 13,5-38 m under befintlig markyta. 4.3 Grundvatten Inom Östra Saltängen har fem stycken grundvattenobservationsrör installerats. I nedanstående diagram redovisas uppmätta serier i djup under markyta och i nivå. 1 Korrigerad i enlighet med SGI Information 3. 5 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

6 Figur 4.3.1: Uppmätta grundvattennivåer i djup under markyta. Figur 4.3.2: Uppmätta grundvattennivåer inom området. 6 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

7 5 Stabilitetsförhållanden Markstabiliteten i området närmast kajen mo Motala Ström är beroende av den befintliga kajens kondition, vilken ej har undersökts. En framtida uppfyllnad av marken närmast kajen medför en ökad belastning på kajkonstruktionen, vilket troligen medför behov av en ny kajkonstruktion eller eventuellt en förstärkning av befintlig kaj. 6 Sättningsförhållanden Beräkningar av sättningar redovisas i sin helhet i bifogad beräkningsbilaga. 6.1 Befintliga förhållanden Lerans sättningsegenskaper har undersökts i 9 punkter inom området. Inom området Östra Saltängen har ett flertal provtagningar utförts med mycket varierande resultat. Leran inom området varierar kraftigt mellan normalkonsoliderat- till överkonsoliderat tillstånd. Förklaringen till detta ligger i områdets belastningshistorik, där vissa lokala områden varit belastade av områdets verksamhet under längre tid. Nedan visas resultatet av beräkningar med rådande och uppmätta förhållanden: Borrhål Överkonsolidering OCR 2 13S kpa ca 2,5 13S3 0 kpa 1,0 13S kpa 1,18 13S kpa ca 2,9 13S012 0 kpa 1,0 13S kpa 1,32 13S kpa 1,47 13S kpa 1,37 13S kpa 1,36 I ovanstående tabell kan det lätt utläsas att stor variation i lerans sättningsegenskaper förekommer inom Östra saltängen. 2 Överkonsolideringsgrad (Kvoten av lerans förkonsolideringstryck och jordens effektivspänning). 7 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

8 6.2 Konsekvens av markhöjning till +2,5 Beräkningar har utgått ifrån två grundvattensituationer, +0,0 och +1,0, för samtliga borrpunkter. Trots att en grundvattennivå om +0,0 ej uppmätts i ovanstående, relativt korta, mätserie så är det en högst rimlig framtida nivå och har därför, i nedanstående slutsatser, använts som utgångspunkt. Förutom tillskottslasten som en markhöjning till +2,5 skapar så har även lerans sekundära konsolidering (krypsättning) beaktats. Krypsättningar eller sekundär konsolidering sker parallellt med de primära sättningarna och uppkommer då lerskelettet deformeras. Den sekundära konsoldieringen sker i enlighet med nedanstående figur: Figur 5.2.1: Principiell illustration över krypdeformationsförlopp. Problematiken med ovanstående detaljerade och komplexa beräkningsmetodik är att resultatet inte är applicerbart för hela området för de delar av området som beräknats vara i ett överkonsoliderat tillstånd. Tillskottssättningen av krypdeformationer är endast aktuell i områden med OCR<1,35. Beräkning med krypdeformationer har utförts i en punkt där normalkonsoliderade förhållanden råder med (ett förenklat) syfte att hitta en faktor som sedan multipliceras med den beräknade primära sättningen. 8 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

9 Nedanstående tabell visar beräknade sättningar i området vid en marknivå om +2,5 och en grundvattennivå om +0,0: Borrhål Beräknad sättning (cm) Total sättning med krypsättning (cm) 3 13S S S S S S S S S Antagandet att framtida grundvattenyta ligger på nivån +0 innebär en sänkning av gvy med 0,2 1,1 m jämfört med de nivåer som mätts i undersökningen. Om den förväntade klimatförändringen medför en höjning av havsvattennivån borde detta medföra att även grundvattennivån stiger närmast kajen. Om den framtida grundvattenytan i stället antas ligga på nivån +1,0 blir de beräknade sättningarna endast ca hälften av den storlek som anges i tabellen ovan. De stora lermäktigheterna medför att sättningarna utbildas mycket långsamt. Nedan anges mycket överslagsmässigt beräknat tidsförlopp vid några olika lermäktigheter. I nedanstående tabell redovisas de primära konsolideringsätningarnas bedömda tidsförlopp vid varierande lermäktighet Lermäktighet 5 år 10 år 20 år 10 m 30% 40% 60% 20 m 15% 20% 30% 30 m 10% 15% 20% 7 Sammanfattning Utifrån utförda kompressionsförsök så har det påvisats att mycket varierande sättningsförhållanden råder inom området. Områden som i denna utredning visat på överkonsoliderade förhållanden har med stor sannolikhet varit belastade med upplag, konstruktioner etc. En förutsättning för vidare 3 Där krypsättning motsvarar en tillskottssättning om 40 %. 9 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

10 projektering bör vara att dessa områden endast utgör mindre delar av undersökningsområdet och att större delen av området ska betraktas som sättningskänsligt. Innebörden av ovanstående är att markförstärkning ska förväntas vid projektering av infrastruktur och andra känsliga ytor inom Östra saltängen. Då det med stor sannorlikhet rör sig om omfattande ytor där sättningskänslig lera förekommer så kan kcpelarförstärkning vara ett utgångsalternativ för kalkyl. I senare skede kan en detaljerad sättningsutredning för ett lokalt område visa på mindre eller inga markförstärkningar, sådana slutsatser kan dock ej dras utifrån aktuell utredning. All framtida bebyggelse inom området bör förutsättas grundläggas med stödpålar. Pålarna kan antas nedtränga till m:s djup under nuvarande markyta. Den befintliga kajkonstruktionens kondition bör utredas. Om uppfyllnad av marken utförs ända fram till nuvarande kaj måste troligen kajkonstruktionen förstärkas. Eftersom de geoteknisk förhållandena är komplicerade och det troligen kommer att erfordras omfattande förstärkningsåtgärder för gator, ledningar och övrig yttre mark bör geotekniker medverka vid framtagning av layout för området. SWECO Infrastructure AB Max Årbrink Handläggare Lars Engvall Teknisk granskare 10 (10) repo001.docx PM GEOTEKNIK (PM/GEO) REV MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\pm rev docx

11 BERÄKNINGS-PM Bilaga Bilaga 3 - Effektivspänningsanalys och beräkningar av primära sättningar 5 A3 Primära långtidssättningar Primära konsolideringssättningar har beräknats genom effektivspänningsanalys med fyra lastfall enligt nedan: 1 Marknivå vid undersökningstillfället, grundvattennivå +1,0 2 Marknivå vid undersökningstillfället, grundvattennivå +0,0 3 Marknivå +2,5, grundvattennivå +1,0 4 Marknivå +2,5, grundvattennivå +0,0 1(5) memo03.docx Sweco Ingenjör Bååths Gata 17 Box 8 SE Västerås, Sverige Telefon +46 (0) Fax +46 (0) Sweco Infrastructure AB Org.nr Styrelsens säte: Stockholm MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\beräknings pm docx Max Årbrink Geotekniker Västerås Telefon direkt +46 (0) Mobil +46 (0) max.arbrink@sweco.se

12 Borrhål Lastfall Marknivå Grundvattentryck Beräknad sättning (cm) Total sättning med kryp (cm) 1 13S1 1 +1, S1 2 +1, S1 3 +2, S1 4 +2, S3 1 +1, S3 2 +1, S3 3 +2, S3 4 +2, S , S , S , S , S S S , S , S , S , S , S , S , S , S , S , S , S , S , S , S S S , S , S , S , S , S , Grov approximation utifrån nedanstående antaganden (40 % tillskottssättning). 2 (5) memo03.docx BERÄKNINGS-PM MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\beräknings pm docx

13 Sekundära långtidssättningar (krypdeformationer) Förutsättningar En studie har utförts i borrpunkt 13S10 (+1,8) där normalkonsoliderade förhållanden råder för grundvattennivån +1,0. Den primära sättningsutvecklingen vid en belastning av 14 kpa (+2,5) har beräknats genom effektivspänningsanalys till 24 cm. Sättningar kan alltså förväntas till 20 á 25 cm. Vid krypsättningsanalys har den studerade tiden begränsats till 100 år. Påförd last 14 kpa (motsvarar en höjning av mark från nivå +1,8 till +2,5). Hydrostatiska portryck har nyttjats från nivån +1,0. Val av materialparametrar Lerans densitet och vattenkvot har hämtats från utförda rutinanalyser på ostörda jordrprover. M0 (M 0 ) är empiriskt beräknad som 50 0 ML (M L ), Mmrk (M ), sig_pc (σ c ), sig_l (σ L ), k_init (k permeabilitet in-situ ) och C_eps (β k ) har hämtats från utförda CRS-försök. a 0 har valts till 0,8 och a 1 till 1,0. b 0 har valts till 0,8 och b 1 rill 1,1. n (porositet) har för lera satts till 0,65 r 1 har beräknas genom, r 0 har beräknats genom där, t_ref är en tidskonstant. 3(5) memo03.docx BERÄKNINGS-PM MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\beräknings pm docx

14 Jordprofil och materialparametrar Beräkningar är utförda med programmet GS Sättning med nedanstående jordlagerprofil och val av materialparametrar: 4 (5) memo03.docx BERÄKNINGS-PM MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\beräknings pm docx

15 Beräknade krypsättningar Med ovanstående förutsättningar beräknas en totalsättning om 32 cm över 100 år vilket med en primär sättning om cm ger en värderad tillskottssättning om ca 40 %. Diskussion resultat Resultatet bedöms som rimligt för normalkonsoliderade förhållanden och bedöms kunna nyttjas som en fingervisning vid bedömning av långtidssättningars storlek. Det bedöms som mycket svårt att ytterligare bättra på modellen med mer data då provtagningen lera i området har betydande variation i överkonsolideringsgrad. I ett flertal prover är överkonsolideringsgraden större än 1,35 och krypsättningar kan då bedömas som försumbara. Sweco Infrastructure AB Max Årbrink 5(5) memo03.docx BERÄKNINGS-PM MÅ \\fsnyk002\projekt\2182\ _östra_saltängen_geo\000\10_arbetsmaterial\beräknings pm docx

16

17

18

19

20

21 SWECO INFRASTRUCTURE AB Ingenjör Bååths gata 17, Box 8, Västerås Telefon , Fax