TEKNISK BESKRIVNING FÖR: Samrådshandling vattenverksamhet Väg 622 Landafors Bollnäs kommun, Gävleborgs län. Ansökan

Transkript

1 TEKNISK BESKRIVNING FÖR: Samrådshandling vattenverksamhet Väg 622 Landafors Bollnäs kommun, Gävleborgs län Ansökan

2 Dokumenttitel: Teknisk beskrivning för: Samrådshandling vattenverksamhet Väg 622 Landafors, Bollnäs kommun, Gävleborgs län Skapat av: Tyréns AB, Johanna Thurdin Dokumentdatum: Dokumenttyp: Rapport DokumentID: Ärendenummer: 2015/52884 Projektnummer: Version: 0.5 Publiceringsdatum: Utgivare: Trafikverket Kontaktperson: Malena Backhans Uppdragsansvarig: Magnus Gilljam Distributör: Trafikverket, Adress, Post nr Ort, telefon:

3 Innehållsförteckning 1 Syfte 4 2 Höjdsystem och fixpunkt 4 3 Geologiska förutsättningar Jordarter Berggrund 5 4 Hydrogeologiska förutsättningar Provpumpning Metodbeskrivning Resultat och verifiering av provpumpning Provgropsgrävning 9 5 Beskrivning av planerad vattenverksamhet Utformning av vägport samt anläggningar för bortledning av grundvatten Ny vägport längs väg Pumpstation Bortledning av vatten via diken Påverkan vid avsänkning av grundvatten Beräkning av influensområde Sättningsberäkningar Åtgärder och påverkan i byggskedet 11 6 Källor 12 Bilagor 1. Plankarta 2. Jordartskarta SGU, skala 1: Plankarta Geoteknik 4. Profil Geoteknik samt enstaka borrhål 5. Siktanalyser provgropsgrävning 6. Beräkningar hydrogeologi 7. Påverkan på grundvattnet, utbredningsområde

4 1 Syfte Väg 622 byggs om i Segersta, Bollnäs kommun i samband med upprustningen av järnvägen mellan Kilafors och Söderhamn. Syftet med projektet är att väg 622 i Landafors ska få en mer trafiksäker passage av järnvägen. Målet är att vägens passage av järnvägen ska uppfylla trafiksäkerhetsbehovet för såväl gående, cyklister, bilister som tung trafik. Vägbredden vid den befintliga plankorsningen, som sker i en horisontalkurva, är ur trafiksäkerhetssynpunkt för liten för tunga fordon som har en stor sveparea när de svänger. En korsning med en ny vägport under järnvägen är det förslag till lösning på problemet som behandlas i vägplanen för projektet, vilken Trafikverket arbetar med under år Den slutliga vägsträckningen är ännu inte fastställd. Vägportens läge i plan och profil är dock bestämd och kommer inte att påverkas av de förändringar av vägsträckningen som nu diskuteras. Vägporten kommer att grundläggas under grundvattennivån i området och för att portens funktion ska upprätthållas krävs en permanent grundvattensänkning i området. I bifogad plankarta, bilaga 1, redovisas planerad vägdragning. 2 Höjdsystem och fixpunkt Mätning har skett med GPS-system och ritningar, inmätning och utsättning av sonderingspunkter utgår från följande koordinatsystem: Plan: RT90 2,5 gon V 0:-15 Höjd: RHB Geologiska förutsättningar Landafors ligger i ett område med dalar med finkorniga jordarter omgivna av höjdpartier bestående av morän och berg. Längs Ljusnan löper en isälvsavlagring. Beskrivning nedan grundas på SGUs jordartskarta samt utförda geotekniska undersökningar i området. 3.1 Jordarter Enligt SGU:s jordartskarta går väg 622 i planerad vägsträckning i den västra kanten av ett område med silt och lera. Runt området finns höjdpartier bestående av morän. Isälvsavlagringen går i aktuellt område på Ljusnans västra sida, och på den östra sidan finns älvsediment i form av sand. SGUs jordartskarta i skala 1: bifogas, bilaga 2. Geotekniska undersökningar har utförts i flera omgångar för att utreda de geotekniska och hydrogeologiska förutsättningarna. Då osäkerhet funnits kring grundvatteninströmning har också provgropar grävts, se avsnitt 4.2. De geotekniska undersökningarna har koncentrerats till områdena dels i anslutning till läget för aktuell vägdragning och vägport, och dels i anslutning till läget för en tidigare tänkt dragning av väg och placering av vägport längre österut längs järnvägen. Plankarta och profil med geotekniska undersökningar samt enstaka borrhål redovisas i bilaga 3 och 4. Jordlagerföljden i läget för planerad vägport har reviderats efter provgropsgrävning, se siktanalyser i bilaga 5. Överst består jordlagren av mulljord/torrskorpelera ned till ca 1m djup. Därefter följer ett siltigt lerlager med en mäktighet om ca 1-1,5 meter. Därefter följer ett ca 2 meter tjock lager finsandig silt (finjordshalt 76,6%). Under silten finns en grusig sandmorän 4

5 (finjordshalt 12,3%) som utgör ett vattenförande lager. Den ytligast belägna moränen bestod vid provgropsgrävningen nästan uteslutande av sand. Lermäktigheten ökar åt norr och öster från portläget. Vid sonderingar för alternativa portlägen längre åt nordost har lermäktigheten varit i storleksordningen 4 meter, och även innehållit sulfid. Djupet där det sulfidhaltiga lagret har påträffats varierar något men ligger generellt någonstans mellan 2-5 m under markytan. Som närmast har sulfid påträffats ca 40 meter nordost om vägmitt i det nya portläget. De provpunkter där sulfidlera påträffats finns redovisade i bilaga 3. I bilaga 4 där jordlagerföljder finns redovisade går det att utläsa på vilket djup som det sulfidhaltiga lagret har påträffats. 3.2 Berggrund JB-sonderingar har utförts i läget för planerad vägport men inget berg har påträffats vid borrning till 11meters djup. Strax söder om planerad vägport har berg påträffats på ca 10 m djup. Bergytan bedöms befinna sig ytligare längre västerut. 4 Hydrogeologiska förutsättningar Knappt 500 meter åt sydväst finns Ljusnan där en åsformation löper längs den västra strandkanten från sjön Varpen i norr till Bergviken i söder. Åsen består av grovt material (sand och grus) och kan utgöra ett betydande grundvattenmagasin, speciellt som åsen har kontakt med Ljusnan längs i princip hela sin sträckning. Vid Segersta är åsen främst belägen på Ljusnans sydvästra strand. På älvens nordöstra sida, främst norr om väg 621 (Stora vägen) finns omfattande områden med älvsediment bestående av sand. Området i anslutning till det planerade portläget är flackt och omges av mindre höjdpartier med morän. Vid portläget har moränen överlagrats av täta jordlager av silt/lera. Beroende på sammansättning kan moränen vara mer eller mindre vattenförande. I de täta jordlagren är grundvattenflödet nästintill obefintligt. Jordlagrens uppbyggnad med täta lager av silt/lera över morän medför att det finns två grundvattenmagasin i området; ett undre i moränen och ett övre i lerjordarna. Magasinet i moränen är ett slutet magasin, dvs. det har inte direktkontakt med markytan, och i silt/lerlagren finns ett öppet magasin. Det undre, slutna magasinet får sitt vatten från infiltration i de områden där moränen har kontakt med markytan, dvs. i höjdområden runt dalgången. Detta leder till att ett det slutna magasinet har en trycknivå som ligger över den som magasinet i leran har. I det övre, öppna magasinet sker grundvattenbildningen genom infiltration av nederbörd i närområdet. I Figur 1illustreras hur grundvattennivåerna kan se ut i fallet med en högre trycknivå i ett undre liggande grundvattenmagasin. 5

6 Figur 1. Illustration av jordlagerföljd med två grundvattenmagasin samt trycknivå i de två grundvattenmagasinen. Vid geotekniska undersökningar har grundvattenytan (trycknivån) i det slutna magasinet i moränen konstaterats ligga strax under marknivån och grundvattenytan i det övre magasinet ligger ca 1,5 m under marknivån. Grundvattenytorna bedöms följa terrängen som lutar svagt mot nordost. Punkter där grundvattennivåer mätts redovisas i plankarta och profil med geotekniska undersökningar i bilaga 3 och 4. Det är det undre magasinet som bedömts vara vattenförande. 4.1 Provpumpning För att kunna bedöma byggbarhet i portläget samt för att kunna bedöma konsekvenserna av en permanent grundvattensänkning i portläget genomfördes en provpumpning våren Metodbeskrivning Tekniska installationer Pumpbrunnen placerades i punkt T513 och bestod av en 300 mm plasttrumma nersänkt i ytan av grundvattenförande lager, 4,5 m under markytan. Läget i plan framgår i bilaga 3. I denna trumma har två filterspetsförsedda tvåtumsrör foderrörsborrats ner till ett djup av 7,1 respektive 8,4 m under markytan, se Figur 2 och Figur 3. Längden av filterspetsen är ca 1 meter. I brunnen placerades en eldriven dränkpump. Vid utförandet av foderrörsborrningen har brunnen tömts vid två tillfällen. Återhämtningen i brunnen har då mätts under ca 30 minuter. Vid båda tillfällena motsvarade återhämtningen i brunnen ett inflöde om ca 4 liter/minut. Avbördning av pumpat vatten har skett till ett närliggande dike. 6

7 Figur 2. Filterspetsförsett grundvattenrör i dimensionen 2 tum. Längden av filterspetsen är ca 1 m. Figur 3. Nivå för nedsänkt trumma (GW513) samt foderrörsborrade tvåtumsrör med filterspets (GW513A och GW513B). Ett antal grundvattenrör installerades i området för att kunna undersöka påverkan på grundvattennivån i samband med pumpningen (se planritning bilaga 3 samt tabell 1). Grundvattenrören var 1-tums järnrör med filter i moränen, dvs. det är tryckförändringar i det undre grundvattenmagasinet som registreras. Inför provpumpningen funktionstestades rören. I fyra rör (markerade med grönt i tabellen) installerades divers för kontinuerlig mätning av trycknivån. Korrigering för lufttrycksförändringar har utförts. 7

8 Tabell 1. Förteckning över grundvattenrör. Se bilaga 3 för placering. Rör Funktionstest Avstånd till pumpbrunn (m) T309 Ej fungerande 45 T503 Fungerande 70 T203 Fungerande 140 T215 Fungerande (böjt) 115 T601 Fungerande 5 T602 Ej fungerande 10 T506 Ej fungerande 30 T507 Fungerande 43 Provpumpning utfördes mellan och Avsänkningen i pumpbrunnen hölls konstant till 3,3 m under markytan och pumpflödet mättes vid flera tillfällen under provpumpningsperioden för att verifiera att pumpningen var konstant. Ett pumphaveri skedde efter ca 30 minuters pumpning och i utförda beräkningar har korrigering skett för detta. Beräkning av moränens egenskaper Beräkning av transmissivitet och magasinskoefficient har utförts med typkurvsmatchning med Theis type curve för samtliga fyra diverutrustade grundvattenrör, enligt metod i rapport Carlsson/Gustavsson 1984, Provpumpning som geohydrologisk undersökningsmetod. Transmissiviteten är jordens förmåga att leda vatten per breddenhet av tvärsnittet och magasinskoefficienten är förhållandet mellan magasinsändring och vattenståndsändring. Hos ett slutet magasin är magasinskoefficienten liten vilket innebär att även små grundvattenuttag kan ge upphov till stora ändringar av grundvattennivån. Verifiering av beräknade transmissiviteter och magasinskoefficienter har gjorts med en s.k. avstånd-avsänkningsanalys samt med Thiems brunnsekvation för stationärt tillstånd (Carlsson, Gustavsson; 1984). Medelvärden för transmissivitet och magasinskoefficient har utvärderats baserat på en log-normalfördelad population Resultat och verifiering av provpumpning Genom att kontinuerligt mäta grundvattennivåerna i de fyra grundvattenrören T601, T507, T503 och T203 under tiden mellan och som provpumpningen pågick, kunde en avsänkningskurva utläsas. I slutet av perioden, efter ca 7000 min (knappt 5 dygn), bedömdes ett nära stationärt tillstånd inträffa i rören T601 och T507 som ligger närmast pumpbrunnen. Avsänkningskurvorna korrigerades pga pumphaveriet och matchades med Theis type curve för beräkning av transmissivitet och magasinskoefficient. Beräkning av transmissiviteter och magasinskoefficienter med avstånd-avsänkningsanalys samt med Thiems brunnsekvation för stationärt tillstånd visade att de framräknade värdena ligger i samma storleksordning. Samtliga resultat, inklusive resultat av verifiering av beräknade transmissiviteter och magasinskoefficienter, sammanställs i tabell 2. Beräkningar redovisas i bilaga 6. 8

9 Tabell 2. Sammanställning av beräknade värden gällande moränens transmissivitet samt magasinskoefficient. Punkt Beräkningsmetod Transmissivitet (m 2 /s) T601 Theis typkurva 3*10-5 2*10-3 T507 Theis typkurva 1*10-4 2*10-4 T503 Theis typkurva 1*10-4 3*10-3 T203 Theis typkurva 1*10-4 5*10-4 T601,T507 T601,T507, T503, T203 Thiem, stationärt tillstånd Magasinskoefficient Avståndavsänkningsanalys Medelvärde (lognormalfördelat) 3* *10-5 2*10-3 6*10-5 1* Provgropsgrävning Provgropsgrävning utfördes i två punkter, T512 och T513 (se bilaga 3) med syftet att undersöka grundvatteninströmning och jordlagerföljd. Eftersom det vid grävning i den först provgropen T512 strömmade in vatten från befintligt dräneringslager för närliggande parkeringsyta kunde ingen bedömning av grundvatteninströmningen göras i denna punkt. I provgropen T513 inträffade grundvatteninströmning vid ett ungefärligt schaktdjup om 4,0 meter och bedöms ha skett från moränlagret. I en brunn som installerades i provgropen kunde mätning av grundvatteninflödet över tid utföras. Den inflödande mängden vatten i brunnen var under 30 minuter ca 0,05 m 3. Baserat på en hydraulisk gradient om 4m/m, inströmningsarea om 0,07 m 2 och inflödande volym om 2,7*10-5 m 3 /s beräknades den hydrauliska konduktiviteten uppgå till 3*10-5 m/s respektive 9*10-5 m/s, se tabell 3. Tabell 3. Beräkning av hydraulisk konduktivitet i provgrop T513. Beräkningsmetod Hazens formel utifrån siktkurva Beräkning utifrån inströmmande volym i brunn samt bedömd hydraulisk gradient Hydraulisk konduktivitet 3*10-5 m/s 9*10-5 m/s Slutsatser från provgropsgrävningen var att ett betydande grundvatteninflöde kommer att ske i samband med schakt för vägport. En uppluckring av den finsiltiga sanden kommer sannolikt att ske om inte grundvattensänkning utförts innan schaktning påbörjas. 9

10 5 Beskrivning av planerad vattenverksamhet Till vattenverksamhet räknas själva bortledandet av grundvatten, men även utförande av anläggningar för detta. Nedan beskrivs planerade anläggningar samt bedömd påverkan av grundvattensänkningen. 5.1 Utformning av vägport samt anläggningar för bortledning av grundvatten Ny vägport längs väg 622 Vid anläggande av den nya vägporten kommer schaktning att utföras under grundvattennivån. Som tidigare nämnts bedöms det finnas två grundvattenmagasin i området; ett undre i moränen med trycknivå strax ovanför markytan och ett övre i lerjordarna med trycknivå en knapp meter under markytan. Lågpunkten i profil för den utredda vägporten befinner sig på ca 7,5m djup under befintlig markyta, vilket innebär avsänkning av grundvattnet till ungefär lika stort djup under den undre grundvattenytan Pumpstation Med anledning av den relativt höga grundvattennivån i portläget kommer en pumpstation att anläggas. Denna pumpstation kommer att hålla ned grundvattennivån i portläget samt hantera dagvatten från vägytorna vid nederbörd. Kraven på pumpstationens kapacitet kommer att styras av de kortvariga men höga flöden som uppstår vid korta, kraftiga regn. Dessa tillfälliga flöden kommer att vara mycket högre än de grundvattenflöden som måste hanteras. Pumpstationen utformas med en pumpgrop dit vatten transporteras. Pumparna är nivåstyrda vilket innebär att när pumpgropen fyllts till en viss nivå slår pumparna till och vattnet leds undan. Pumpstationen kommer inte att ha någon överbyggnad utan placeras t.ex. under gcvägen vid portläget. Elektronik inklusive larmanordning placeras i ett elskåp på en sådan höjd att det inte riskerar att dränkas vid ett eventuellt pumphaveri Bortledning av vatten via diken Idag finns det längs stora delar av väg 622 inga egentliga diken utan dagvattnet rinner ut i terrängen och infiltrerar troligen där möjlighet finns. Med den föreslagna lösningen kommer uppkommet vägdagvatten från den del av väg 622 som sträcker sig genom vägporten att tillsammans med grundvattnet att avledas till ovan nämnda pumpgrop. Dagvattnet från sektion km till km i vägens längdmätning leds då via öppna diken samt dräneringsrör på bägge sidor om vägen till pumpgropen, se plankarta i bilaga 1. Vattnet som pumpas bort kommer att ledas till det södra av järnvägsdikena som leder mot Ljusnan, se plankarta i bilaga 1. Mängden vatten som leds till Ljusnan kommer att öka något jämfört med i nuläget, men troligen kommer en del av vattnet att infiltrera i järnvägsdiket innan det når Ljusnan. Trafikmängden på sträckan är ca 440 fordon per dygn (årsmedeldygnstrafik, år 2000) varav 6% tung trafik. Denna låga trafikmängd innebär att mängden föroreningar i dagvattnet är liten och det kommer till största delen att fastläggas i det öppna diket ned mot Ljusnan. Grundvattnet förutsätts vara rent. 10

11 5.2 Påverkan vid avsänkning av grundvatten Beräkning av influensområde För att bedöma påverkan till följd av grundvattensänkningen har influensområdet beräknats utifrån tidigare bestämda egenskaper hos jordlagren. Det som beräknas är trycksänkningen i det slutna grundvattenmagasinet i moränen. Beräkning av influensradie har utförts med formeln för beräkning av influensområdet vid pseudostationärt tillstånd (Carlsson, Gustavsson; 1984). Beräkningarna redovisas i bilaga 6. Enligt provpumpningens data inföll pseudostationärt tillstånd efter knappt 5 dygn. Detta ger tillsammans med tidigare beräknad transmissivitet och magasinskoefficient att den teoretiska influensradien är ca 240 m, dvs. trycknivån i det slutna magasinet påverkas upp till 240 m ut från portläget. Bortom denna radie fås ingen påverkan på trycknivån. Detta är dock en teoretiskt beräknad influensradie och verklig radie beror bl.a. på topografi i området och magasinets variationer i utseende. Beräkningarna är dock utförda konservativt, dvs. antaganden har gjorts så att en större utbredning av influensområdet erhållits. Uppskattning av inflödande vattenmängd till vägporten har beräknats med Thiems brunnsekvation. Beräkningarna redovisas i bilaga 6. Under permanentskedet kommer en grundvattensänkning på ca 7,5 m krävas. Enligt beräkningarna med Thiems brunnsekvation kommer inflödet av vatten i porten att uppgå till 0,9 l/s. När flödet har bestämts kan avsänkningens utseende beräknas med Thiems brunnsformel, dvs. det kan bestämmas hur stor avsänkningen blir ett visst antal meter från portens läge. Beräkningen redovisas i tabell i bilaga 6 samt på plankarta i bilaga 7 där varje ring motsvarar en viss avsänkning (sänkning av trycket i det undre magasinet). Exempelvis fås ca 150 m ut från porten en avsänkning på 1m. Slutsatserna av undersökningarna är att en förväntad grundvattensänkning kommer att ske i ett område med en radie på ca 200 m från portläget. Detta avser en beräknad sänkning av trycknivån i det undre grundvattenmagasinet på 0,5 meter eller mer. När beräkningarna visar på en sänkning på mindre än 0,5 m bedöms det inte vara relevant att hantera eftersom detta ryms inom naturliga variationer och felmarginaler i beräkningarna Sättningsberäkningar En permanent grundvattensänkning innebär att lerjordar som i dagsläget befinner sig under grundvattenytan på sikt kommer att dräneras. Lermäktigheterna inom området som påverkas av grundvattensänkningen varierar mellan 2 och 5m, vilket innebär att betydande sättningar kan uppkomma. Lermäktigheten är som minst i läget för vägporten och västerut i järnvägens sträckning. En översiktlig sättningsberäkning baserad på beräkning av ökade effektivspänningar i jorden har utförts. Vid fullständig dränering av de ca 2,0 4,5 m mäktiga lerorna på platsen beräknades sättningarna i lerlagren uppgå till ca 5 15 cm, beroende på lermäktigheten. Sättningarna beräknas bli störst omkring 30 m öster om portläget i järnvägens sträckning där mäktiga lerlager kombineras med stor avsänkning. 5.3 Åtgärder och påverkan i byggskedet Trafikverket har för avsikt att påbörja arbetet under 2016 och byggtiden bedöms bli mellan 1 och 2 år. 11

12 Under byggskedet krävs en något större temporär grundvattensänkning än den permanenta i samband med anläggande av vägportens betongfundament. Den temporära grundvattensänkningen bedöms uppgå till omkring 1,5 m under grundvattennivån vid den permanenta sänkningen. Detta skulle teoretiskt sett innebära att utbredningsområdet blir något större. Den tillfälliga grundvattensänkningen kommer dock inte att hinna uppnå sin maximala utbredning under byggtiden utan den permanenta utbredningen kommer att vara styrande. Skillnaden mellan den tillfälliga och permanenta avsänkningen bedöms även ligga inom felmarginalen för beräkningen av den permanenta sänkningen. Inga ytterligare konsekvenser bedöms därmed uppstå på grund av den temporära sänkningen. Under byggtiden kommer länshållningsvattnet som pumpas upp ur schakten vara grumligt. Den största delen av medföljande sediment kommer att fastläggas i diket ned mot Ljusnan. Om grumlingen blir kraftig kan rening ske med hjälp av att sedimentfällor av olika typer nyttjas. 6 Källor Tyréns AB, PM Provgropsgrävning, Vägport Segersta, Väg 622, Bollnäs-Segersta Tyréns AB, PM Grundvattensänkning, Vägport Segersta, Väg 622, Bollnäs-Segersta Tyréns AB, Rapport Provpumpning, vägport Segersta

13 Trafikverket, Box Gävle Telefon: , Texttelefon: