PM GEOTEKNIK 1(11) VÄGVERKET REGION VÄST VÄG 40 BORÅS-ULRICEHAMN DELEN DÅLLEBO HESTER KM 13/450-14/020

Transkript

1 1(11) VÄG 40 BORÅS-ULRICEHAMN DELEN DÅLLEBO HESTER KM 13/450-14/020 Göteborg Jani Nieminen / Kristin Sandberg COWI AB Skärgårdsgatan 1, Göteborg Postadress: Box 12076, GÖTEBORG Telefon: Telefax: Dokumentnr:

2 2(11) INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sid 1 INLEDNING GEOTEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR UTFÖRDA UNDERSÖKNINGAR TOPOGRAFISKA FÖRHÅLLANDEN GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN HYDROGEOLOGISKA FÖRHÅLLANDEN PROVPÅLNING Syfte Utförande Kontrollprogram Resultat GEOTEKNISKA BERÄKNINGAR STABILITET EROSION FÖRESLAGNA GEOTEKNISKA ÅTGÄRDER URGRÄVNING STABILITET OCH EROSIONSSKYDD BROGRUNDLÄGGNING M M UNDER BYGGSKEDET, TEMPORÄRA KONSTRUKTIONER... 10

3 3(11) 1 INLEDNING Riksväg 40 är nationell stamväg och utgör huvudstråk för vägtrafiken mellan Göteborg och Jönköping. Nuvarande väg mellan Dållebo och Hester har låg planoch profilstandard i förhållande till trafikbelastningen. Ombyggnad av vägen görs med syfte att förbättra trafiksäkerheten, öka framkomligheten, förbättra miljön för boende utmed befintlig riksväg 40, bidra till ett långsiktigt uthålligt transportsystem samt bidra till regional utveckling. Ny väg 40 läggs till största delen i helt ny sträckning. Enligt arbetsplanen kommer framtaget alternativ att kräva dels omgrävning av Ätran dels en ny bro över Ätran norr om Ulricehamns samhälle. Även två biflöden till Ätran kommer att behöva grävas om. Området ligger inom skyddsområde för Ulricehamns grundvattentäkt, och inom detta område kommer ett flertal broar att grundläggas. Broarna kommer grundläggas med pålar. I samband med ansökan för omgrävningar i vattendrag kommer även ansökan för pålning att inkluderas, då pålarna kommer nå ner till kommunens grundvattentäkt. I föreliggande sammanfattas resultaten från den geotekniska utredningen som utförts i samband med arbetsplanen och delvis bygghandlingen för nybyggnaden av väg 40 för sträckan utmed Ätran i Ulricehamn. 2 GEOTEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR 2.1 Utförda undersökningar De geotekniska förhållandena baseras på geotekniska undersökningar utförda i aktuellt område. Resultat från dessa undersökningar kommer att redovisas i två rapporter så snart handlingarna är klara. De kommer utgöras av: - Markteknisk undersökningsrapport, Geoteknik (MUR GEO). Bygghandling för väg 40 Borås-Ulricehamn, delen Dållebo-Hester. Etapp 2. - Markteknisk undersökningsrapport, Geoteknik (MUR GEO). Bygghandling för väg 40 Borås-Ulricehamn, delen Dållebo-Hester. Etapp Topografiska förhållanden Mellan km 13/450 och 13/490 korsas en gång och cykelväg samt en enskild väg. Öster om enskilda vägen förekommer ängs- och betesmark som vid ungefär km 13/750 övergår i åkermark mot Ätran som korsar i km 13/930. Ätran sträcker sig parallellt med blivande vägsträckningens norra sida mellan km 13/480 och till ovan beskrivna korsning. Åbrinkarna är trädbevuxna. Öster om Ätran korsas en lokalväg samt väg 46 mellan km 13/980 och 14/020.

4 4(11) Omedelbart söder om blivande vägsträckning mellan km 13/000 och 13/700 är ett industriområde beläget där mellan km 13/000 och 13/200 ett antal byggnader kommer att ligga 20-30m från blivande vägslänter och bro. Gång- och cykelvägen ligger på nivån +172 och enskilda vägen på Fortsättningsvis ligger markytan plant på nivån +167 mot väg 46 som ligger på nivån ca I km 13/930 är dock Ätrans åfåra nedskuren i terrängen. Åbotten ligger här på nivån Samtliga i text och på ritningar angivna höjder och koordinater hänför sig tillhöjdsystem RH70 samt koordinatsystem RT 90 5 gon V 0: Geotekniska förhållanden Djupet till fast botten eller berg uppgår till över 60 m utmed Ätran. Vid km 13/460 uppgår djupet till berg till ca 73 m och i km 13/610 ligger det djupare än 69 m. Vidare överstiger djupet 62 m i km 13/860, vid km 13/900 har det uppmätts till 78 m och i km 13/940 ligger djupet till berg på ca 69 m. Under ett ungefär 0,2 m tjockt lager med mulljord består jordlagren i huvudsak av postglaciala svämsediment ner till mellan 3 och 8 meter under markytan. Svämsedimenten består mestadels av siltig finsand med ställvisa inslag av växtoch trärester samt torv. Ett 0,5-1,5 m tjockt lager med torv förekommer ca 0,5 och 1,6 m under markytan kring km 13/600. På västra sidan av Ätran (undersökningspunkt A37) har växelvis siltig och sandig torv konstaterats mellan 2,3 och 8 m under markytan och på östra sidan (undersökningspunkt A40) mellan 1,5 och 4,2 m under markytan. Svämsedimenten vilar på glaciala finkorniga sediment bestående av växelvisa skikt med siltig varvig lera, silt och finsand till mellan 10 och 35 m djup, minsta djupet vid västra ändpunkten av sträckan. Därunder förekommer glaciala grovkorniga isälvssediment av sand och grus till djup mellan ca 40 och 65 m. Närmast berg finns ett lager med bottenmorän. Inom gång- och cykelvägar och enskilda vägar förekommer fyllning av vägöverbyggnadsmaterial. Även inom andra enstaka partier inom den aktuella sträckan förekommer upp till 1 m mäktigt fyllnadslager bestående av mullhaltig silt eller sand samt växtrester. Den relativa fastheten i silten och sanden i svämsedimenten och i de finkorniga sedimenten är mycket låg till låg ner till m djup varefter den i de grovkorniga sedimenten (sand och grus) övergår till medelhög mellan 12- >40 m och hög till mycket hög mellan 15- >69 m djup.

5 5(11) I km 13/865 (undersökningspunkt A35) har en siltig lera påträffats från ca 6-10 m djup. Leran är halvfast med en odränerad, korrigerad skjuvhållfasthet av ca 40 kpa. Sensitiviteten ligger här mellan 15 och 20. Vattenkvoten varierar mellan 25 och 45 % och konflytgränsen är uppmätt till 50 %. Densiteten varierar mellan 1,8 och 1,9 t/m Hydrogeologiska förhållanden En fri vattenyta har avlästs i öppna skruvprovtagningshål i utfyllda jordlager respektive svämsediment (övre grundvattenmagasinet) enligt nedan: Punkt nr Djup u my (m) Avläsningsdatum A8 A23 A25 A26 A29 A32 A34 A35 A36 A39 A41 1,5 1,2 2,6 0,8 2,3 2,6 4,1 2,1 3,8 2,2 2, Filterspetsar har även installerats i de fastare lagrade friktionsjordslagren (undre grundvattenmagasinet) enligt nedan. Avläsningar har skett ca 5 gånger sen 2005 och fram till Avläsningar kommer även att göras under Punkt nr Installationsnivå Grundvattennivå (max, min) Avläsningsdatum (max, min) A8R A26R A35R A35OLD +134,1 +116,6 +126,1 +133,5 +168,5, +165,5 +166,5, +165,0 +165,8, +158,3 +167, , , , I undersökningspunkt A35 har även portrycksmätare installerats i de löst lagrade jordlagren enligt nedan: Punkt nr Installationsnivå Grundvattennivå (max, min) Avläsningsdatum (max, min) A35B1 A35B2 A35B3 +156,6 +151,6 +145,6 +165,2, +158,1 +166,0, +152,4 +166,6, +165, , , ,

6 6(11) Grundvattenytan inom området närmast Ätran följer i stort åns vattennivå med en viss fördröjning. Ätrans vattennivå sätts till följande (uppgifter från SMHI, ca km 13/950 vid ny bro med omgrävd sektion): - Högsta högvatten med 100 års återkomsttid (HHW-100år): +166,7(+167,0) - Högsta högvatten med 50 års återkomsttid (HHW-50år): +166,5(+166,9) - Medelhögvattennivå (MHW) +165,5 - Medelvattennivå (MW) +164,4 - Medellågvattennivå (MLW) +163,6 - Lägsta lågvattennivå (LLW) +163,1 Värden inom parantes avser förhållanden efter uppräkning för klimatförändringar enligt SMHI-utredning. Beträffande avrinningsområde och grundvattenpåverkan, så finns detta ytterligare beskrivet i MKB (se separat bilaga till ansökan). 2.5 Provpålning Syfte Dalbron mellan km 12/880 13/200, bron över gång- och cykelväg i km 13/465, bron över Ätran samt ny bro för väg 46 vid ca km 14/050 avses grundläggas på spetsburna pålar av betong alternativt spets- och mantelburna pålar. Vilket alternativ som ska väljas har föregåtts av en provpålning i området med dynamisk provbelastning med stötvågsmätning. Provpålningen utfördes i ca km 13/130 samt ca 13/970 under ca 2 veckor under november-december Figur 1 Ny del av väg 40 där provpålning har genomförts, svarta kvadranter visar ungefärliga lägen för provpålning. Blå cirkel visar läge för uttagsbrunn Vistavallen.

7 7(11) Utförande Installationen utfördes av en pålmaskin med 5 tons frifallshejare. Pålarna var av typen SP3 (betong, med måtten 270x270 mm). Pålarna slogs till olika sjunkningar med ca 0,3 m fallhöjd. Pålarna slogs till varierande djup, i km 13/130 slogs 3 pålar till mellan 41 och 43 m djup och i km 13/970 slogs 3 pålar till mellan 49 till 60 m djup (ej till berg) Kontrollprogram Vid pålslagning sker oftast en omlagring (packning) av friktionsmaterial på grund av vibrationer. Pålarna installerades inom ett skyddsområde för kommunal grundvattentäkt, där det ena provpålningsområdet också låg relativt nära, ca 160 m, från uttagsbrunnen. Med anledning av detta iakttogs följande försiktighetsåtgärder: - Miljöskruvprovtagning utfördes i området för att verifiera att fyllnadsmaterialet var rent (om det eventuellt skulle följt med pålen ner till grundvattenförande lager). Provtagningen påvisade inga föroreningar. - Riskanalys avseende spridningsförutsättningar och risker vid eventuella utsläpp. Sammanfattningsvis bedömdes risken som liten, främst genom att sannolikheten för utsläpp vid en pålning är mycket liten och att en eventuell föroreningstransport huvudsakligen sker i det övre grundvattenmagasinet. - Försiktighetsåtgärder för spill eller dylikt vidtogs. - Beräkning för tillåtna vibrationsnivåer utfördes, med konservativt valda värden (med avseende på intagsbrunn/pumphus och råvattenledningar i närområdet). Riktvärden togs fram med anledning att oro fanns för pumputrustning och vattenkvalitet (att eventuella beläggningar kan släppa i ledningar eller läckage kan uppstå). - Besiktning av intilliggande fastigheter inkl pumphus (råvattenintag Vistavallen) före respektive efter utförd provpålning. - Övervakning/mätning av vibrationer i samband med pålslagningen. Övervakningen skedde i punkter för intilliggande fastigheter, på pumphuset samt på marken ovanför råvattenledning utmed väg Kommunen (UEAB) vidtog som extra säkerhet också att leda om vattnet i råvattenledningen genom filter under provpålningens utförande Resultat Besiktning av intilliggande fastigheter före respektive efter påvisade inga förändringar.

8 8(11) Tillåten vibrationsnivå för ledningarna (som låg närmast vid km 13/970) var satt till 4,2 mm/s. Vid slagning av en av pålarna i detta område så överskreds angiven vibrationsnivå, och uppgick till ca 4,7 mm/s som mest. Dialog hölls mellan entreprenör och beställaren. Med anledning av att angiven restriktionsnivå var mycket försiktigt vald (baserad på att ledningarna klassats som speciellt känslig byggnad, som ger riktlinjer för vibrationskänslig utrustning), att överträdelsen var relativt liten och att jämförelsevärdet för en normal bostad annars är 6,4 mm/s, så installerades pålen färdigt. Den överskridna vibrationsnivån orsakade inga kända driftstörningar eller dylikt på råvattenledningen. I övrigt installerades pålarna utan att några riktvärden överskreds. Inget spill eller läckage skedde under arbetsperioden. 3 GEOTEKNISKA BERÄKNINGAR Geotekniska beräkningar avseende stabilitet och erosion har utförts för aktuella omgrävningar av Ätran med biflöden. Beräkningarna har utförts enligt Eurokod och baseras på följande dokument: - IEG Rapport 6:2008, Tillämpningsdokument, EN , kapitel 11 och 12, Slänter och bankar. - IEG Rapport 2:2008, Tillämpningsdokument, Grunder. - Banverket/Vägverket, TK Geo, Juli 2008, BVS VV Publ 2009:46 I aktuell redovisas enbart slutsatser från utförda beräkningar. Beräkningarna har utgjort underlag för de ritningar som presenteras för omgrävningen i ansökan (avseende geometrier/avstånd, släntlutningar, erosionsskyddets utformning etc). 3.1 Stabilitet Stabilitet mot Ätran har beräknats i sammanlagt 5 sektioner (A-E). Sektion A och B är beräknade vid km 13/500, där omgrävning mestadels kommer att ske längs med Ätrans norra sida. Vid Ätrans södra sida kommer återfyllning att ske med sprängsten. Sektion C till D är beräknade vid km 13/900, där omgrävning dels kommer att ske längs med norra, västra och östra sidan av Ätran. Återfyllning med sprängsten kommer att ske vid Ätrans västra och östra sida. Beräkningarna visar att tillfredställande stabilitet (F Ф 1,0) uppnås då Ätrans slänter läggs med släntlutning minst 1:2 från åbotten och upp till erosionsskyddets slut och därefter med släntlutning minst 1:2,5 upp till befintlig markyta. Erosionsskydd placeras längs med åbotten och upp till medelvattennivå (MW). Där återfyllning sker med sprängsten placeras erosionsskydd hela vägen upp till medelhögvattennivå (MHW).

9 9(11) Stabilitet för Ätrans två biflöden har beräknats i sammanlagt 5 sektioner (F-J). Sektion F och G är beräknade för Ätrans norra biflöde, vid km 14/000 vänster 150m, där omgrävning kommer att ske mot norr. Sektion H-J är beräknade för Ätrans södra biflöde, vid km 14/000 höger 150m, där omgrävning vid sektion H och J kommer att ske mot söder. Vid sektion I kommer biflödet att grävas om mot söder med förändring att en ny vägslänt ansluter närmare biflödet. Beräkningarna visar att tillfredställande stabilitet (F Ф 1,0) uppnås då naturliga slänter läggs med släntlutning minst 1:2,5 från ravinens botten och upp till befintlig markyta. Vid terrängmodellering av nya slänter bör dessa också läggas med släntlutning 1:2,5 och för nya vägslänter kan dessa läggas i lutning 1:2. Biflödets slänter läggs i lutning 1:2 och täcks med naturgrus i botten för att uppnå bästa tänkbara miljö för fiskarna. 3.2 Erosion Dimensionering av erosionsskydd i Ätran har utförts enligt Skredkommissionens rapport 1:94 samt Erosionsskydd i vatten vid väg- och brobyggnad (publ 1987:18). Baserat på vattenföringsuppgifter från SMHI ger det ett minimikrav på 0,5 m erosionsskydd i Ätran. Överst läggs 0,2 m med rundat naturgrus/sten (Φ mm), följt av 0,3 m grus/sten (Φ mm) på en geotextil. Erosionsskyddet dras upp till medelvattennivå (invid återfyllning med sprängsten i befintlig åfåra dras dock skyddet upp till medelhögvattennivå för att täta). Erosionsskyddet kombineras efter medelvattennivå med organiskt erosionsskydd i form av plantering av pluggplantor, plantering av träd samt kokosmatta med vegetationsjord som besås och dras upp till befintlig markyta. För Ätrans två biflöden har inga geotekniska krav ställts på erosionsskydd, pga låga hastigheter vid medelvattenföring. Dock ska beaktas att de naturliga jordlagren innehåller silt, vilket påverkar släntlutningar och hur utsläpp av vatten kan ske i slänter eftersom jordarten kan betraktas som flytjord. 4 FÖRESLAGNA GEOTEKNISKA ÅTGÄRDER 4.1 Urgrävning Organiska jordar tex. torv urgräves till fastare jordar och återfylls med sprängsten mellan km 13/570 och 13/670. Urgrävningsdjupet uppgår utefter denna del till ungefär 2 m. 4.2 Stabilitet och erosionsskydd För att stabiliteten mot skred skall bli tillfredsställande sker omgrävning av Ätran för ny sträckning kring km 13/480 om 13/560 samt kring km 13/830 och 13/940.

10 10(11) Erosionskydd utförs i Ätrans slänter inom de omgrävda partierna. Omgrävning av Ätrans två biflöden görs inte på grund av stabilitetsskäl. Stabiliteten för de nya slänterna och närområdena har dock verifierats. Särskilt erosionskydd har p g a låga vattenhastigheter inte föreskrivits. Dock ska beaktas att de naturliga jordlagren innehåller silt, vilket påverkar släntlutningar och hur utsläpp av vatten kan ske i slänter eftersom jordarten kan betraktas som flytjord. 4.3 Brogrundläggning m m Bron över gång- och cykelvägen i km 13/465 grundläggs på spetsburna pålar av betong alternativt eventuellt på spets- och mantelburna pålar där huvuddelen av bärförmågan erhålls i friktionsjord. Bakom landfästena utförs bankpålning som skyddspålning för konstruktionspålarna, ev. 2 rader bakom västra respektive 2 rader bakom östra landfästet. Bron över Ätran mellan km 13/904 och 13/948 grundläggs med samma metod som beskrivits ovan för bron över gång- och cykelvägen. Som skyddspålning för konstruktionspålarna samt som bankpålning över torvpartier utförs påldäck mellan ca km 13/890 och 13/908 samt mellan ca km 13/945 och 13/960. Påldäcket kan eventuellt ersättas av separata bankpålar om det lastfördelande lagret över pålplattorna utförs som armerad jord. Viss urgrävning av de tunnare torvpartierna kan även bli aktuellt. Erosionsskydd utförs kring bron till 50 m norr om och 30 m söder om bromitt. 4.4 Under byggskedet, temporära konstruktioner Omgrävningen av Ätran i km 13/500 måste av stabilitetsskäl grävas om innan ny väg 40 anläggs. För att minimera grävning i strömmande vatten rekommenderas en temporär spont längs den nordöstra åkröken (innerkurvan av Ätran som ska grävas ur). Återfyllning med sprängsten görs för den del av Ätran som läggs igen. För omgrävningen av Ätran i km 13/950 (vid nytt broläge) erfordras sannolikt en tillfällig bro vid sidan om den tilltänkta nya bron. Den temporära bron kan grundläggas på träpålar. Den nya bron grundläggs med betongpålar, pålningen och grundläggningen av brostöden kommer sannolikt beröra vattendraget i och med urschaktning för gjutning m m. För omgrävningen av Ätran rekommenderas att större delen av urgrävningen görs bakom en temporär spont (som för omgrävningen i km 13/500) i Ätrans östra kanter (ytterkurva). Återfyllning med sprängsten görs för den del av Ätran som läggs igen. Inför omgrävningen av det norra biflödet vid km 14/000 erfordras att det befintliga biflödet tillfälligt grävs om under byggtiden för det nya Ulricehamnsmotet. Omgrävningen kommer att ske i syd-nordlig riktning från befintlig trumma under väg 46 till ny trumma under ny väg öster om väg 46, en sträcka på ca 80 m. Brukstid för det tillfälliga biflödet bedöms till ca 6 månader. Naturliga slänter läggs med släntlutning minst 1:2,5 från biflödets botten och upp till befintlig markyta. För nya vägslänter med sprängstensfyllning kan dessa läggas i lutning 1:2.

11 11(11) Under brukstiden (6 månader) ska grundvattenförhållandena bevakas och vid höga grundvattennivåer ska grundvattensänkning lokalt utföras för att säkerställa stabiliteten i slänterna. Inga temporära konstruktioner bedöms erfordras för omgrävningen av det södra biflödet till Ätran. Dock ska arbetsordningen bevakas så att stabiliteten för bäckfårans slänter kan tillgodoses under hela byggtiden.