NYTT VILLAOMRÅDE I ÄLVSBYN

Transkript

1 PM Geoteknik NYTT VILLAOMRÅDE I ÄLVSBYN RAPPORT

2 UPPDRAG , Förfrågningsunderlag, Nytt Villaområde i Älvsbyn Titel på rapport: Nytt Villaområde i Älvsbyn Status: Rapport Datum: MEDVERKANDE Beställare: Kontaktperson: Älvsbyns Energi AB Jan Sipola Uppdragsansvarig: Handläggare: Kvalitetsgranskare: Erika Sturk, Tyréns AB Jonas Sjöberg, Magnus Andersson, Tyréns AB Mattias Gustavsson, Tyréns AB REVIDERINGAR Revideringsdatum Version: Initialer: ÅR-MÅN-DAG Namn, Företag Namn, Företag Författare: Jonas Sjöberg och Magnus Andersson, Tyréns AB Datum: Handlingen granskad av: Martin Sundvall, Tyréns AB Datum: Tyréns AB Smedjegatan Luleå Tel: Säte: Stockholm Org.nr:

3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 OBJEKT ÄNDAMÅL UNDERLAG STYRANDE DOKUMENT BEFINTLIGA FÖRHÅLLANDEN TOPOGRAFI OCH YTBESKAFFENHET BEFINTLIGA KONSTRUKTIONER MARKFÖRHÅLLANDEN GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN HYDROGEOLOGISKA FÖRHÅLLANDEN ÖVRIGA EGENSKAPER SAMMANSTÄLLNING AV VALDA VÄRDENA REKOMMENDATIONER INLEDNING SCHAKT OCH FYLLNINGSARBETEN ANLÄGGNING AV VÄGAR OCH HÅRDGJORDA YTOR VA-LEDNINGAR BERÄKNINGAR ALLÄMNT GEOTEKNISK KATEGORI OCH SÄKERHETSKLASS DIMENSIONERANDE VÄRDEN LASTER KRAV OCH RESULTAT SLUTSATS STABILITETSFÖRHÅLLANDEN KONTROLLER UNDER BYGGSKEDET Bilagor Beteckning Datum Rev. datum Bilaga 1: Stabilitetsberäkningar Uppdrag:, Beställare: Koncept 3(12)

4 1 OBJEKT På uppdrag Älvsbyns Energi har Tyréns AB utfört en geoteknisk undersökning av markförhållandena för ny kvartersgata och installationer för el och VA till ett nytt bostadsområde där 22 stycken villatomter planeras i centrala Älvsbyn. Uppdragsanvarig för Tyréns AB är Erika Sturk. Aktuellt undersökningsområde visas i figur 1 nedan. Figur 1 Aktuellt område markerat i rött. 2 ÄNDAMÅL Syftet med den geotekniska undersökningen har varit att utreda de geotekniska förhållandena som underlag inför upprättandet av förfrågningsunderlag för anläggande av gata och VA installationer samt kontrollera totalstabilitet för planerad tomt närmast den erosionskänsliga slänten mot Korsträskbäcken. Förfrågningsunderlaget tas fram för upphandling av entreprenör till en utförandeentreprenad. Undersökningen har utförts genom att gå igenom erhållet arkivmaterial samt utföra kompletterande borrningar. 4(12)

5 3 UNDERLAG - Geoteknisk och miljöteknisk utredning för detaljplan, Västermalm. PM Geoteknik och miljö samt MUR, WSP Sverige AB, daterad Digital grundkarta, erhållen av Älvsbyns Energi AB, daterad STYRANDE DOKUMENT Denna rapport ansluter till SS-EN med tillhörande nationellbilaga. Bedömning har utförts enligt den europeiska standarden SS-EN 1997: Dimensionering av geokonstruktioner (Eurokod 7). Följande styrande och rådgivande dokument gäller: - Eurokod 7, AMA Anläggning 13 - Tillämpningsdokument Slänter och Bankar, EN Kap. 11 och 12 (Rapport 6:2008, Rev 1) - TK Geo 13 - TR Geo 13 5 BEFINTLIGA FÖRHÅLLANDEN 5.1 TOPOGRAFI OCH YTBESKAFFENHET Det undersökta området avgränsas av stationsgatan i nordost och av Korsträskbäcken i väst. Området är relativt plant med marknivåer som varierar mellan +39,2 och +41,5. Korsträskbäcken utgör ett biflöde till Piteå älven och har eroderat sig ner med en skarp bäckfåra. Marken ner mot bäcken i en ungefärlig lutning av ca 1:2-1:3. Nivån vid släntkrönet ligger på ca +40,5. Bäckbotten ligger på nivå ca +33,7 vid undersökningstillfället var vattendjupet i bäcken ca 0,8 m. Slänten ner mot korsträskbäcken är bevuxen av sly och skog. 5.2 BEFINTLIGA KONSTRUKTIONER Nordost om Frejgatan finns i dagsläget förråds- och industribyggnader samt en grusplan som används parkering och som uppställsyta. 5(12)

6 6 MARKFÖRHÅLLANDEN 6.1 GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN Den naturligt lagrade jorden i undersökningsområdet utgörs av siktade sedimentjordar ovan fast lagrad morän på stort djup. Sedimenten utgörs ytligt av mellan 1,0 och 2,8 m silt (Si), där den översta delen är av torrskorpekaraktär. Under siltlagret påträffades mellan 0,5 och 2,8 m mycket löst lagrad lerig silt (clsi) eller något lerig silt ((cl)si), i en av punkterna T2, påträffades även sulfidjordshaltig lerig silt (suclsi). Den leriga silten underlagras av lös till medelfast lagrad silt (Si) som följs av varviga silt- (Si, FsaSi) och sandsediment (FSa) med varierande lagringstäthet. I de djupa sonderingarna som utförts, 16T02, T1, T2 och T3, påträffades ett ca 0,6 m tjockt djup liggande mycket löst lagrat jordskikt mellan ca 6,8 och 8,1 m under markytan. Fast lagrad jord har påträffats ca 8,7 13,4 m under markytan i norra delen av området, ungefär i mitten av undersökningsområdet påträffades fast lagrad jord mellan 4,1 12,0 m under befintlig markyta. I den södra delen av området minskar sediment mäktigheterna något och fast lagrad jord påträffas ca 4,8 5,8 m under markytan. I en av borrpunkterna (T4), i den västra delen ca 10 m från släntkrönet mot Korsträskbäcken, påträffades grusig siltig sandmorän (grsisati) ca 4,1 m under markytan. En viss osäkerhet finns i denna okulärbedömning och jordlagret har endast påträffats i denna punkt och ingen av de övriga närliggande borrpunkterna. I de tidigare utförda undersökningarna påträffades även fyllningsmassor på området, fyllningarna består i områdets norra delar av ca 0,2 m siltig sand (sisa) med ökande mäktighet i riktning mot Korsträskbäcken till ca 1,5-2 m mäktighet. Sydväst om Frejgatan förkommer ojämnt fördelad fyllning i högar med ca 1 m höjd och från ca 1 m till 20 m breda. Sammansättningen på dessa fyllningar varierar mellan grusig sand (grsa), siltig sand (sisa) samt rester från byggnadsmaterial. 6.2 HYDROGEOLOGISKA FÖRHÅLLANDEN Inom området har grundvattenytan observerats i öppna borrhål ca 5,6 m under befintlig markyta på släntkrönet mot Korsträskbäcken, motsvarande ca +34,0 (RH2000). Denna nivå ligger ungefär i höjd med vattenståndet i bäcken vid undersökningstillfället. Vid tidigare utförda undersökningar har grundvattenytans läge observerats mellan ca 2,7 och 3,6 m under befintlig marknivå, vilket motsvarar ca +36,6 till +37,3, i områdets sydvästra delar. Grundvattenytan varierar under året med förväntat årsmaximum strax efter snösmältningsperioden och årsminimum under vinterhalvåret. 6(12)

7 6.3 ÖVRIGA EGENSKAPER Bedömning av materialtyper och tjälfarlighetsklass har gjorts med stöd av AMA Anläggning 13. Aktuella jordarters indelning i materialtyp och tjälfarlighetsklass redovisas i tabell 1. Tabell 1. Sammanställning av materialtyp och tjälfarlighetsklass. Jordmaterial Materialtyp Tjälfarlighetsklass Silt (Si) 5A 4 Lerig silt (clsi, (cl)si, suclsi) 5A 4 Sand (Sa, FSa) 2 1 Grusig sand (grsa) 2 1 Sandig silt (FsaSi, sasi) 5A 4 Grusig siltig sandmorän (grsisati) 3B 2 7 SAMMANSTÄLLNING AV VALDA VÄRDENA Bedömning av valda värden på geotekniska materialparametrar baseras på utförda fältundersökningar, där tillräckligt underlag saknas har karakteristiska värden valts enligt TK Geo 13. Jordens tunghet har utvärderats enligt tabellerade karakteristiska värden i tabell i TK Geo 13. Härledda värden redovisas i tillhörande markteknisk undersökningsrapport, daterad Sammanställning av valda värden för beräkningssektion där stabilitetsberäkningar utförts redovisas i tabell 2 nedan. Tabell 2. Sammanställning av valda värden för beräkningssektion. Jordmaterial Djup, m u my* Tunghet, ɣ/(ɣ )*** (kn/m 3 ) Friktionsvinkel ɸ ( ) Odränerad skjuvhållf c u (kpa) Silt (Sidc) 0 1,3 17(9) 30 - Lerig silt (clsi, (cl)si, suclsi) 1,3 3,0 17(9) 30** 33 Silt (Si) 3,0 4,0 17(9) 30 - Silt (Si) 4,0-4,5 18(10) 28 - Finsand (FSa) 4,5 6,4 17(9) 32 - Lerig silt (clsi) 6,4 7,3 17(9) 30** 33 Silt/Sandig silt (Si, sasi) > 7,3 18(10) 33 - * Avser djup under befintlig markyta. Djupen varierar mellan sektioner och borrhål se aktuell sektionsritning för detaljerade djup. ** Karakteristiska materialparametrar enligt TR Geo 13. *** Avser effektiv tunghet under grundvattenytan. 7(12)

8 8 REKOMMENDATIONER 8.1 INLEDNING Generellt rekommenderas att höjdsättning i området följer befintliga marknivåer och uppfyllnader begränsas. Detta för att minska risken för skadliga sättningar på byggnader och ledningar inom området samt äventyrande av totalstabiliteten för slänten ner mot bäcken. Den ca 0,5-1,0 m tjocka något fastare torrskorpan som överlagrar de mycket löst lagrade siltsedimenten bör i största möjliga mån bevaras och grundläggning ske ovan detta lager. Vid anläggning av VA-ledningar på frostfritt djup och utskiftning av tjälfarligtmaterial inför anläggandet av gatustråk kommer den fastare torrskorpan ej vara möjlig att bevara. 8.2 SCHAKT OCH FYLLNINGSARBETEN Siltjordar i vattenmättat tillstånd är mycket flytbenägna vilket skall beaktas i samband med schaktarbeten. Vid schaktarbeten i siltjord finns risk för uppmjukning och utflytning av schaktslänter i vattenmättad jord på grund av t.ex. nederbörd. För att begränsa risken för uppmjukning och utflytning av schaktslänter bör dessa täckas över vid nederbörd. Vid schaktarbeten skall schaktslänter utföras i en lutning om 1:1,5 eller flackare vid temporära schakter. Vid schakt under grundvattenytan eller under perioder med kraftig nederbörd kan schaktslänterna behövas flackas ut ytterligare. Dock skall schaktansvarig alltid ta ställning till schaktslänternas stabilitet på plats och anpassa dessa efter rådande förhållanden enligt Arbetsmiljöverkets skrift Schakta Säkert. Krävs brantare lutningar kan stödkonstruktioner som t.ex. spontkasseter krävas. Vid djupa schakter för exempelvis VA-ledningar kan schakt under grundvattenytan komma att bli aktuellt, vid schakter under grundvattenytan kan problem med uppluckring av schaktbotten förekomma. Entreprenören ansvarar för att schakt bedrivs på ett sådant sätt att uppluckring av schaktbotten förhindras. Uppluckring kan förhindras exempelvis genom att djupa schakt bedrivs under perioder med låga grundvattennivåer eller att grundvattenytan sänks inför schakt. 8.3 ANLÄGGNING AV VÄGAR OCH HÅRDGJORDA YTOR Gatuöverbyggnad grundläggs på terrass av naturligt lagrade sediment bestående av silt, sand och siltig sand/sandig silt. Där VA-ledningar planeras i läge för väg och gata kan VA-schakten nyttjas för utskiftning av tjälfarligt material inför anläggandet av vägar och gator och på detta sätt uppnå en bärkraftig terrass samtidigt som vägen tjälsäkras. Detta utförs genom att återfyllnaden ovan kringfyllnaden för VA-ledningarna i ledningsgraven utförs med tjälpassivt material av materialtyp 1 eller 2, tillhörande tjälfarlighetsklass 1. Vid gatustråk utan VA-ledningar rekommenderas utskiftning av tjälfarligt material och återfyllning med tjälpassivt material eller att tjälsäkring med t.ex. isolering av cellplast utförs. Infarter bör utföras med utspetsningar mot det tjälsäkrade gatustråket för att minska risken för differentierande tjällyft. Överbyggnader för hårdgjorda ytor ska dimensioneras för materialtyp 5A och tjälfarlighetsklass 4, dvs mycket tjällyftande jordarter. All vegetation och mulljord samt befintliga okontrollerade befintliga fyllnadsmassor i läge för planerade vägar och hårdgjorda ytor ska schaktas bort innan fyllning påförs. 8.4 VA-LEDNINGAR Grundläggning av VA-ledningar och dagvattenledningar ska utföras frostfritt eller isoleras. Frostfritt djup i aktuellt område uppgår till ca 2,3 m. Grundläggning av ledningar på löst lagrad silt ska förläggas på förstärkt ledningsbädd enligt principskiss CBB.311:2 i AMA Anläggning 13. 8(12)

9 9 BERÄKNINGAR 9.1 ALLÄMNT Stabilitetsförhållanden mot Korsträskbäcken har kontrollerats genom beräkningar i en sektion, se figur 2. Beräkningarna är utförda i odränerad och kombinerad analys i programvaran Slope/W (GeoStudio 2012) med beräkningsmetod Morgenstern-Price. Beräkningarna har utförts enligt TK Geo 13 och IEG:s Tillämpningsdokument slänter och bankar (Rapport 6:2008, Rev 1). Jordmodellen är bedömd från närliggande borrhål i sektionen, materialparametrar baseras på valda värden enligt avsnitt 7. Utförda beräkningar redovisas i sin helhet i bilaga I beräkningarna har grundvattenytans läge och vattenståndet i Korsträskbäcken varierats för att kontrollera det värsta beräkningsfallet i en slags känslighetsanalys. Figur 2. Beräkningssektionens läge. 9.2 GEOTEKNISK KATEGORI OCH SÄKERHETSKLASS Dimensionering och beräkningar för stabiliteten längs med slänten har utförts i geoteknisk kategori 2 (GK2) och säkerhetsklass 2 (SK2). 9.3 DIMENSIONERANDE VÄRDEN Dimensionering i brottgränstillstånd har utförts med partialkoefficientmetoden där dimensionerande värden på materialparametrar och laster har utvärderats enligt IEG:s tillämpningsdokument slänter och bankar (Rapport 6:2008, Rev 1). Vid beräkningar med partialkoefficientmetoden ska dimensionerande värden på de geotekniska materialparametrarna användas. Det dimensionerande värdet beräknas enligt följande ekvationer: = = där, när ett högt värde är dimensionerande. när ett lågt värde är dimensionerande. γ m fast partialkoefficient, väljs enligt tabell 3. karakteristiskt värde för aktuell materialparameter. 9(12)

10 Det karakteristiska värdet för en materialparameter beräknas enligt följande samband: = η där, η omräkningsfaktor. valt värde på aktuell materialparameter. Partialkoefficienten ɣ M väljs med hänsyn till aktuell materialparametern enligt tabell 2 nedan. Tabell 3. Partialkoefficient, ɣ m Jordmaterial Symbol Värde Friktionsvinkel (tanɸ ) ɣ ɸ 1,3 Odränerad skjuvhållfasthet ɣ cu 1,5 Effektiv kohesion ɣ c 1,3 Tunghet ɣ ɣ 1,0 Omräkningsfaktorn, η, beräknas enligt IEG:s tillämpningsdokument slänter och bankar (Rapport 6:2008, Rev 1) som: η=η η η η η η η η där, η (, ) beaktar antalet oberoende undersökningar och materialegenskapernas naturliga variation. η ( ) beaktar osäkerheten i bestämning av jordensegenskaper. η (,,, ) beaktar omfattningen av en potentiell glidyta. η ( ) sätts till 1,0 för dimensionering av slänter och bankar enligt IEG Rapport 6:2008. Omräkningsfaktorerna har bedömts enligt IEG:s tillämpningsdokument slänter och bankar (Rapport 6:2008, Rev 1) och redovisas i för de olika materialparametrarna i tabell 4. Tabell 4. Sammanställning av utvärderade omräkningsfaktorer. Materialegenskap η 1,2 η 3 η 4,5,6,7 η tot Friktionsvinkel, φ, Sidc 0,9 1,0 0,9 0,81 Odränerad skjuvhållfasthet, C u, clsi 0,85 0,90 1,0 0,765 Friktionsvinkel*, φ, clsi 1,0 1,0 1,0 1,0 Dränerad skjuvhållfasthet*, c, clsi 1,0 1,0 1,0 1,0 Friktionsvinkel, φ, Si 1,0 1,0 1,0 1,0 Friktionsvinkel, φ, FSa 1,0 1,0 1,0 1,0 Friktionsvinkel, φ, Si, sisa 1,0 1,0 1,0 1,0 * Tabellerade och empiriska värden ger ηtot = 1,0. 10(12)

11 En sammanställning av dimensionerande värden för beräkningssektionen redovisas i tabell 5 nedan. Tabell 5. Sammanställning av dimensionerande värden för beräkningssektion. Jordmaterial Djup, m u my* Tunghet, ɣ/(ɣ )*** (kn/m 3 ) Friktionsvinkel ɸ ( ) Odränerad skjuvhållf c u (kpa) Silt (Sidc) 0 1,3 17(9) 19,8 - Lerig silt (clsi, (cl)si, suclsi) 1,3 3,0 17(9) 23,9** 16,83 Silt (Si) 3,0 4,0 17(9) 23,9 - Silt (Si) 4,0-4,5 18(10) 22,2 - Finsand (FSa) 4,5 6,4 17(9) 25,7 - Lerig silt (clsi) 6,4 7,3 17(9) 23,9** 16,83 Silt/Siltig sand (Si, sisa) > 7,3 18(10) 26,5 - * Avser djup under befintlig markyta. ** Karakteristiska materialparametrar enligt TR Geo 13. *** Avser effektiv tunghet under grundvattenytan. Den dimensionerande grundvattenytan och vattenståndet i Korsträskbäcken har varierats i beräkningarna för att kontrollera säkerheten mot stabilitetsbrott för varierande hydrologiska förhållanden. I bilaga 1.1 har grundvattenytan ansats till den observerade nivån under fältundersökning den 1/ Grundvattenytan låg under undersökningstillfället i höjd med vattenståndet i Korsträskbäcken på nivå ca +34,5 (RH2000). I tidigare utförda undersökningar har grundvattenytan observerats mellan ca 2,7-3,6 m under markytan, vilket motsvarar nivå +36,6 till +37,3. För att kontrollera säkerheten mot stabilitetsbrott vid höga grundvattennivåer har grundvattenytan i bilaga 1.2 och bilaga 1.3 ansats till +37,5 och kontrollerats både för lågt och högt vattenstånd i bäcken. I bilaga 1.2 redovisas beräkningar för hög grundvattenyta och lågt vattenstånd, i nivå med tidigare undersökningar (+34,5), i bäcken vilket kan anses som det värsta fallet beräkningsmässigt. I bilaga 1.3 redovisas beräkningar för en högt stående grundvattenyta med samma vattennivå i Korsträskbäcken. 9.4 LASTER I beräkningarna har lasten valts till 20 kpa vilket ungefär motsvarar ett 2-våningshus, lasten modelleras som en jämt utbredd last 10 m från släntkrön. 9.5 KRAV OCH RESULTAT För säkerhetsklass 2 (SK2) ska den beräknade säkerhetsfaktorn överstiga F EN = 1,0 i enlighet med IEG:s tillämpningsdokument EN Kapitel 11 och 12, slänter och bankar. Områdets totalstabilitet bedöms vara tillfredställande utifrån de krav som ställs, en sammanställning av resultatet redovisas i tabell 6. Stabilitetsberäkningarna har kontrollerats både för den lägst erhållna säkerhetsfaktorn samt för djupa glidytor som påverkar den närmaste tomten ca 10 m från släntkrön. Ytliga glidytor som kan liknas vid erosion i slänten och som inte uppfyller kraven på erforderlig säkerhetsfaktor har påträffats. Dessa uppstår vid beräkningsfallet med hög grundvattenyta och låg vattennivå i bäcken men anses ej dimensionerande då glidytan inte direkt påverkar fastigheten. Om erosionen tillåts fortlöpa kan detta potentiellt bidra till att totalstabiliteten för slänten minskar. Pågående erosion i slänten bör hållas under uppsikt årligen för att kunna vidta åtgärder i tid. 11(12)

12 Tabell 6. Erhållen säkerhetsfaktor vid stabilitetsberäkningar. Beräkningsfall F EN, ytlig glidyta F EN, djup glidyta Bilaga Kombinerad analys, GV +34,5 bäck nivå +34,5 1,12 1, Odränerad analys, GV +34,5 bäck nivå +34,5 1,33 1, Kombinerad analys, GV +37,5 bäck nivå +34,5 0,54 1, Odränerad analys, GV +37,5 bäck nivå +34,5 0,92 1, Kombinerad analys, GV +37,5 bäck nivå +37,5 1,01 1, Odränerad analys, GV +37,5 bäck nivå +37,5 1,30 1, SLUTSATS STABILITETSFÖRHÅLLANDEN Beräkningsmässig uppfylls de krav som ställs för säkerhetsklass 2 (SK2) när en säkerhetsmarginal på 10 m från släntkrönet upprättas, utan att extra förstärkningsåtgärder i slänten krävs. Inom området har dock pågående erosion i slänten observerats, beräkningarna är utförda för befintliga förhållanden och kan försämras över tid på grund av den erosion som sker längs med slänten. Växtligheten i slänten bör behållas då den bidrar till ett yterosionsskydd för slänten. Slänten bör även hållas under uppsikt för att kontrollera framtida erosion. Under byggskedet bör byggtrafik och maskiner hålla sig ifrån säkerhetszonen. Ytan mellan tomten och släntkrönet skall inte heller användas som upplag för varken snö eller byggnadsmassor. 10 KONTROLLER UNDER BYGGSKEDET Vid schaktarbeten skall det kontrolleras att de förutsättningar som angivits överensstämmer med verkliga förhållanden. Avvikelser skall omedelbart meddelas till beställaren. 12(12)