BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK, PM/Geo

Transkript

1 Dokument nr: RMG BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK, PM/Geo BANDELSNUMMER: 233 DELSTRÄCKA: Nacksta Härnösand, KM ENTREPRENAD: HANDLINGSNUMMER: RMG ARBETSNAMN/DELOBJEKT: Stabilitetsutredning Ådalsbanan PROJEKTNUMMER: PROJEKTLEDARE: Jan-Erik Hörnfeldt UTFÖRT AV: Ramböll, Box 454, Sundsvall, HANDLÄGGARE: Carl-Olof Modin UPPRÄTTAT AV: Jonas Edin GODKÄND AV: Anmärkningar: DATUM: BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK

2 Investering Projekt Ådalsbanan Dokumentnummer Sida 2 (7) Upprättad av (konsult) Granskad (konsult) Godkänd (konsult) RMG Datum Ramböll/Jonas Edin Handläggare namn/sign (beställare) Ramböll/Calle Modin Handling förvaltningsgranskad (beställare) Ramböll/Calle Modin Ansvarig f. slutgodkännande (beställare) Senaste revision nr/datum/sign. Stefan Johansson Jan-Erik Hörnfeldt Leif Malm ÅDALSBANAN NACKSTA - HÄRNÖSAND KM Bandel 233 Stabilitetsutredning Ådalsbanan STABILITETSUTREDNING BERÄKNINGS-PM (HANDLING RMG083118) - GEOTEKNIK Kvalitetssäkring Utförare Företag Ramböll Sverige AB Uppdragsansvarig Ort Datum Carl-Olof Modin Sundsvall Projekteringsledare Trafikverket Ort Datum Utgåva Reviderings datum Reviderad av Godkänd av BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK

3 Stabilitetsutredning Ådalsbanan RMG Investering PROJEKT ÅDALSBANAN BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK Sida 3 (7) INNEHÅLLSFÖRTECKNING SIDA 1 UPPDRAG OBJEKTSBESKRIVNING UTFÖRDA UNDERSÖKNINGAR FÖRESKRIFTER, REGLER GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN Geotekniska förhållanden Stabilitetsberäkningar ÅTGÄRDER... 7 Bilaga 1 Stabilitetsberäkning 1 UPPDRAG Ramböll Sverige AB har på uppdrag av Trafikverket Projekt Ådalsbanan utfört geotekniska undersökningar på ett flertal sektioner längs sträckan Nacksta-Härnösand och Veda-Bollstabruk. Undersökningarna är en del i det upprustningsarbete som pågår. Underlag till utförda undersökningar är den inventering av stabiliteten som utförts av Trafikverket: Nacksta-Härnösand: Genomlysning/bedömning av utförd geoteknisk stabilitetsinventering. Daterad , rev Veda-Bollstabruk: Genomlysning/bedömning av utförd geoteknisk stabilitetsinventering. Daterad Syftet med utförda geotekniska undersökningar är således att kontrollera befintlig stabilitet för Ådalsbanan vid sektioner identifierade i inventeringen. Vid behov har även geotekniska förstärkningsåtgärder dimensionerats och förenklade bygghandlingar upprättats. Detta Beräknings-PM behandlar de geotekniska undersökningar som utförts mellan sektionerna , Timråviken, längs sträckan Nacksta- Härnösand. 2 OBJEKTSBESKRIVNING På denna sträcka har Ådalsbanan en bankhöjd på ca 3,0 4,0 m i sektion för att öka till mellan 6,0 7,0 m vid km Järnvägsbanken består av fyllning av sand och silt. Längs Ådalsbanan på höger sida (mot Timråviken) löper SCA:s processvattentub. Denna tub är kritisk för SCA:s verksamhet och illustreras i plan på ritningar tillhörande RGeo, daterad , dokumentnummer RMG BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK

4 Stabilitetsutredning Ådalsbanan RMG Investering PROJEKT ÅDALSBANAN BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK Sida 4 (7) 3 UTFÖRDA UNDERSÖKNINGAR I denna utredning har Ramböll Sverige AB utfört kompletterande undersökningar bestående av viktsondering, CPT-sondering samt provtagning. Provtagning av störda prover har utförts med skruvborr. Ostörda prover har tagits med kolvborr och lerans skjuvhållfasthet har undersökts med vingborr. På laboratorium har det utförts rutinundersökning och CRS-försök på kolvprover för bedömning av skjuvhållfasthet samt jordens deformationsegenskaper. Direkta skjuvförsök har utförts för noggrann bestämning av skjuvhållfastheten. Utförda samt tidigare utförda undersökningar redovisas i Rgeo, Rapport Geotekniska fält- och laboratorieundersökningar, daterad , med tillhörande ritningar och bilagor, dokumentnummer RMG FÖRESKRIFTER, REGLER TK Geo publikation BVS VV Publ 2009:46 Anläggnings AMA 07 BVH Stabilitetsanalyser Handbok BVF Stabilitetsanalyser Föreskrift BVS Trafiklaster vid dimensionering av geokonstruktioner Skredkommissionen IVA`s Rapport 3:95 Anvisningar för släntstabilitetsutredningar Området ligger i klimatzon 4. Nivåer utgår från höjdsystemet RHB70. Koordinatsystem i plan är RT90 0 gon 0:-1. 5 GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN 5.1 Geotekniska förhållanden Den befintliga banken består överst av makadam som underlagras av sandoch siltfyllning. Bankens höjd är ca 3-4 m från rälsöverkant till bankfot i sektion km för att öka till ca 6-7 m i sektion km De naturliga jordlagren består av ett tunt lager mulljord som underlagras av ca 2-5 m silt. Silten underlagras av ett 5-8 m mäktigt lager av sulfidhaltig siltig lera / sulfidhaltig lerig silt. Under dessa sulfidhaltiga finsediment finns ett ca 2-4 m mäktigt lager av siltig finsand / finsandig silt där stopp med CPT och Vim erhållits, sannolikt mot fast friktionsjord av morän. BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK

5 Stabilitetsutredning Ådalsbanan RMG Investering PROJEKT ÅDALSBANAN BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK Sida 5 (7) Finsedimenten är sulfidhaltiga och siltskiktade och tillhör materialtyp 5B och tjälfarlighetsklass 4. Den oreducerade skjuvhållfastheten har med vingborr i fält och konförsök på laboratorium uppmätts till mellan kpa. Lerans sensitivitet har enligt utförda rutinundersökningar värden mellan Vattenkvoten i leran uppgår till mellan % och konflytgränsen mellan 42-59%. CONRAD-utvärderade CPT-sonderingar visar uppmätta oreducerade skjuvhållfastheter mellan kpa. Utförda glödförluster, med kolorimetermetoden, på skruvprov visar att den organiska halten är mellan 0,5-1,9 % för de sulfidhaltiga sedimenten. För att ytterligare utreda de sulfidhaltiga sedimentens skjuvhållfasthet har direkta skjuvförsök utförts på kolvprover från sektion km och km Utförda skjuvförsök visar på skjuvhållfastheter mellan kpa. Grundvattenytan i området varierar mellan 0-2 m under befintlig markyta. I sektion visar en installerad BAT-spets, under sedimenten i friktionsjorden, på ett portryck som motsvarar en grundvattenyta i nivå med markytan. I grundvattenrör samt i skruvprovtagning har en fri grundvattenyta noterats ca 1-2 m under befintlig markyta. 5.2 Stabilitetsberäkningar Stabilitetsberäkningar har utförts i sektion km: , och Beräkningsmodell För stabilitetsberäkningar har Novapoint Geosuite Toolbox Stability v 4.0 (fd Postograf) använts. Beräkningsmodellen är BEAST 2003 för cirkulärcylindriska och plana glidytor. Stabilitetsberäkningarna har genomförts som odränerad och kombinerad analys av totalstabiliteten (karakteristiska värden). Jämförande beräkningar har även utförts i programmet GeoStudio 2007 Slope/W v med beräkningsmodellen Morgenstern-Price. Ändyteeffekter har beaktats enligt TK Geo publ 2009:46 kap Beräkning av ändyteeffekter har utförts enligt Skredkommissionen IVA`s Rapport 3:95 kap Resultat med beaktande av ändyteeffekter benämns nedan i tabell 5.2 som Fc-3D. BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK

6 Stabilitetsutredning Ådalsbanan RMG Investering PROJEKT ÅDALSBANAN BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK Sida 6 (7) Krav på säkerhetsnivå Krav enligt Trafikverket: I tabell 5.1 nedan redovisas de krav på säkerhetsfaktor som finns i TK Geo publ 2009:46. Tabell 5.1 Krav på säkerhetsfaktor enligt TK Geo 2009:46. Säkerhetsklass Analysmetod Odränerad Kombinerad 1 1,35 1,2 2 1,5 1,3 3 1,65 1,4 Vald kravnivå I detta projekt tillämpas en kravnivå för odränerad analys FC > 1,50 och för kombinerad analys FKOMB > 1,30 enligt TK GEO 2009:46 Säkerhetsklass 2. Beräkningsförutsättningar Jordlagren och jordlagerföljden som använts i beräkningarna beskrivs övergripande ovan under kapitel 5.1 och i detalj på bilaga 1. Vald karakteristisk skjuvhållfasthetsprofil (C-profil) illustreras på bilaga 1 och baseras på utförda undersökningar samt på laboratorieresultat. Äldre undersökningar ligger med i utvärderingen. Den odränerade skjuvhållfastheten har reducerats med en faktor på 0,65 där leran är sulfidhaltig enligt TK Geo kap samt SGI Rapport 69. I övriga fall har skjuvhållfastheten reducerats mot konflytgräns. Resultat Resultat från utförda stabilitetsberäkningar enligt tabell 5.2 nedan. Tabell 5.2 Resultat. Resultat Sektion Fc Fkomb Fc -3D* Kommentar ,47* 1,44 - Höger sida, dagens situation ,47* 1,44 - Höger sida, dagens situation ,26/1,30 1,26 1,33/1,37 Höger sida, dagens situation. Postograf/Slope ,49* 1,43 - Tryckbank, ca 6 x 1 m ,47* 1,42 - Tryckbank anpassad till intilliggande väg Grön markering = Godkänd nivå på säkerhetsfaktor Röd markering = Icke godkänd nivå på säkerhetsfaktor *Vid tillgodoräknande av ändyteeffekter uppnås krav på säkerhetsfaktor För detaljerat resultat se bilaga 1. BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK

7 Stabilitetsutredning Ådalsbanan RMG Investering PROJEKT ÅDALSBANAN BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK Sida 7 (7) 6 ÅTGÄRDER Stabiliteten för dagens situation är tillfredsställande i sektion och För att erhålla godkänd stabilitet i sektion krävs en tryckbank på höger sida om järnvägen. Tryckbanken behöver vara ca 1 m hög och ca 6 m bred mellan sektion km till och behöver utgöras av jordmaterial med en tunghet på minst 16 kn/m3. Ett alternativ till tryckbank på denna sträcka är att söka avsteg från stabilitetskravet enligt TK Geo 2009:46 på Fc/Fkomb >1,50/1,30 och därmed acceptera en lägre säkerhetsfaktor. Detta rekommenderas med ledning av utförda undersökningar och stabilitetsberäkningar samt att närheten till SCA:s processvattentub gör utförandet av tryckbanken mycket riskfyllt. Det finns inga kända spårproblem eller andra historiska uppgifter som tyder på geotekniska problem inom området vilket har vägts in i rekommendationen. Kontrollprogram med tillägg utöver de regelbundet återkommande säkerhetsbesiktningarna ska upprättas. Tillägget ska ställa krav på särskild observation på rörelser i spår eller omkringliggande mark. Avsteg enligt ovan är sökt och godkännande av avsteg erhölls den med ärendenummer TRV 2011/65234 A. BERÄKNINGS-PM GEOTEKNIK

8 Bilaga 1 sida 1 of 7 STABILITETSUTREDNING TEKNISKT FAKTABLAD Bilaga 1 KM Stabilitetsberäkning Banverket Investering Projekt Ådalsbanan Omfattning Geotekniska undersökningar Antal sektioner: 3 Fältundersökningar Laboratorieundersökningar Sondering Provtagning Portrycksmätning Utöver rutinundersökningar CPT HfA Jb Vim Vb Sti Kolv Störd Öppet Slutet Ödom Triax Skjuv.f. CRS X 8 8 * Äldre undersökningar som tagits med i bedömning av skjuvhållfasthetsprofil Beräkningar Antal sektioner: 3 Beräkningsmetod Typ av analys Glidytor Anmärkning (programvara etc.) Bishop (B) Odränerad (Od) X Plan (P) PostoGRAF (BEAST 2003) Bishop Mod. (BM) Dränerad (D) Cirkulär (C) X Ändyteeffekter enligt IVA R3:95 Janbu (J) Kombinerad (K) X Sammansatt (S) BEAST 2003 X Tolkningar och antaganden Geometri, lagerföljder, densitet och yttre laster, se: Bilaga 1, sida 2-7 Reduktion av t fu Diagram A Diagram B X x har utförts mot wl samt med 0,65 för sulfidjord har ej utförts Beräkningsförutsättningar enligt diagram A och/eller B Beräkningsförutsättningar enligt bilaga Bilaga 1, sida fu (kpa) fu (kpa) Parametrar givna Relativt markytan X relativt +-höjder Djup (m) -2-4 Djup (m) Portryck Hydrostatiskt, gvy enl bilaga Ej hydrostatiskt, se bilaga Yttre vattenstånd Spricka i torrskorpa Avvikelse från uppmätta portryck, vattenstånd Resultat Sektion Beräkn.met. Analys Glidyta Säkerhetsfaktor Kommentarer BM B J BEAST Od D K P C S F c F cf F komb x x x x 1,47 1,44 Dagens situation x x x x 1,47 1,44 Dagens situation x x x x 1,26/1,33* 1,26 Dagens situation x x x x 1,30/1,37 1,26 Dagens situation x x x x 1,49 1,43 Tryckbank x x x x 1,47 1,42 Tryckbank *= Ändyteeffekt medräknat, se bilaga 1 sida 6

9 Bilaga 1 sida 2 of 7 BB364001, BB364002, H och 64831H8 Odränerad skjuvhållfasthet från CPT och Vb, reducerad mot wl NIVÅ [m] [kpa] 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5-3,0-3,5-4,0-4,5-5,0-5,5-6,0-6,5-7,0-7,5-8,0-8,5-9,0-9,5-10,0-10,5-11,0-11,5 CPT-BB CPT-BB364002(under bank) Vald skjuvhållf. Vb H8 Vb H8 Vb H15 Kv-BB Kv-BB Direkta skjuvförsök

10 Bilaga 1 sida 3 of 7 KM under bank Odränerad skjuvhållfasthet från CPT, Kv och Vb, reducerad mot wl KM Odränerad skjuvhållfasthet från CPT, Kv och Vb, reducerad mot wl 3, [kpa] 3, [kpa] 3,0 3,0 2,5 2,0 2,5 1,5 1,0 2,0 0,5 0,0 1,5-0,5 NIVÅ [m] 1,0 CPT-BB Vald skjuvhållf. NIVÅ [m] -1,0-1,5-2,0 CPT-BB365001, H18 Vb H13 Kv-BB Vald skjuvhållf. 0,5-2,5-3,0 0,0-3,5-4,0-0,5-4,5-5,0-1,0-5,5-6,0-1,5-6,5

11 Bilaga 1 sida 4 of 7

12 Bilaga 1 sida 5 of 7