Detaljerad stabilitetsutredning del av Kärna 67:1

Transkript

1 Detaljerad stabilitetsutredning del av Kärna 67:1 Göteborg Rev. 1, Jonas Karlsson Tyréns AB

2 Detaljerad stabilitetsutredning 2 (10) Innehållsförteckning 1 UPPDRAG PLANERAD BYGGNATION GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN Utförda undersökningar Tidigare undersökningar Undersökningar Topografi Jordlagerföljd Odränerad skjuvhållfasthet Geohydrologiska förhållanden Portrycksprognos Sättningsegenskaper STABILITETSBERÄKNINGAR Säkerhetsfaktor Beräkningsförutsättningar Laster Grundvatten Markgeometri Hållfasthetsparametrar Sektioner Beräkningar Sektion A Sektion B Sektion C Sektion E GEOTEKNISKA REKOMMENDATIONER Slänt från platå nordväst ner mot ån (sektion A) Slänt från platå söder ner mot ån (sektion B) Slänt i söder från Stabyvägen ner mot ån (sektion C) Slänt i norr från Stabyvägen ner mot ån (sektion E) BILAGOR A Förslagsskiss B 1-3 CONRAD-redovisning C 1-5 Utvärdering av skjuvhållfasthet D 1-2 Grundvattenmätningar och portrycksprognos E1-E11 Stabilitetsberäkningar F Spänningsdiagram HÄNVISNINGAR Rapport geoteknisk undersökning, Rgeo, daterad

3 Detaljerad stabilitetsutredning 3 (10) 1 Uppdrag Tyréns AB har på uppdrag av Kungälvs kommun utfört en detaljerad stabilitetsutredning för rubricerat projekt. Uppdraget gäller att undersöka stabilitetsförhållandena i Kärna 67:1, Kungälvs kommun. Utredningen avser att utgöra underlag för detaljplan. 2 Planerad byggnation Planerad byggnation utgörs av ca 5 st byggnader med tillhörande parkering. En förslagskiss från kommunen finns i bilaga A. 3 Geotekniska förhållanden 3.1 Utförda undersökningar Tidigare undersökningar Tyréns AB utförde en stabilitetsutredning för området vid årsskiftet Utredningen,, är daterad och har uppdragsnummer [1]. Resultatet från undersökningarna i [1] har använts i föreliggande utredning. Vidare finns Översiktlig skredriskkartering upprättad av Flygfältsbyrån på uppdrag av räddningsverket [2]. Marken närmast ån klassas som område med otillfredsställande stabilitet alternativt otillräckligt utrett Undersökningar Redovisning av resultatet och omfattningen av utförda undersökningar framgår av Rapport geoteknisk undersökning (Rgeo) daterad I rapporten finns även med undersökningar som utfördes i samband med [1]. 3.2 Topografi Aktuellt område utgörs i princip av en slänt som lutar ner mot en å. Alldeles väster om området ligger Stabyvägen och en befintlig parkering. Stabyvägen ligger på ca +16 och åbotten på ca +11. Ån har sitt flöde från norr till söder. Vidare finns en platå som sträcker sig från parkeringen i sydostlig riktning mot ån. Den sydostliga hälften av platån utgörs av berg i dagen med en brant bergslänt ner till ån. Norr och söder om platån finns jordslänter ner mot ån. Nivån på den delen av platån som utgörs av jord ligger på ca +14. Marken används idag som betesmark.

4 Detaljerad stabilitetsutredning 4 (10) 3.3 Jordlagerföljd Jordlagerföljden inom området utgörs av silt, lera, bottenmorän och berg. Siltlagrets mäktighet varierar från några decimeter till drygt 1 m. Vattenkvoten är uppmätt till %. Lermäktigheten i utförda borrhål uppgår till mellan 8-25 m väster om ån. I borrhål 7, belägen öster om ån, är lermäktigheten knappt 5 m. Leran har torrskorpekaraktär till 1-1,5 m djup. Utförda CPTsonderingar tyder på att det inte finns några genomsläppliga skikt i leran. CPT-sonderingarna redovisade i CONRAD finns presenterat i bilaga B. Lerans densitet uppgår till 1,6-1,7 t/m 3. Den naturliga vattenkvoten i leran är uppmätt till % medan konflytgränsen varierar mellan %. Sensitiviteten är uppmätt till vilket innebär att leran klassas som mellansensitiv och därmed inte utgörs av kvicklera i utförda provtagningspunkter. Sonderingarna har stoppat 0-7 m ner i underliggande morän. Berg i dagen finns på den sydostliga halvan av platån. Berget går i slänt ner under ån och finns även på den östra sidan av ån. Berg i dagen finns markerat på ritning G i Rgeo. 3.4 Odränerad skjuvhållfasthet Den okorrigerade skjuvhållfastheten norr om platån (bh 2, 3, 11 och 12) är i princip konstant med djupet på ett värde av 16 kpa. Söder om platån (bh 5, 6, 7 och 9) är skjuvhållfastheten 16 kpa på nivån 12 och ökar sedan med 1,7 kpa till 26 kpa på nivån 3. Konflytgränsen är utvärderad till 90 % på nivån 12 och 60 % från nivån 8 och djupare. Den korrigerade skjuvhållfastheten är utvärderad enligt: norr om platån: 10 kpa (nivån 12) + 0,7 * z, där z är djup under nivån 12, se bilaga C4 söder om platån: 10 kpa (nivån 12) + 1,7 * z, där z är djup under nivån 12, se bilaga C5 Utvärderingarna redovisas i bilaga C. 3.5 Geohydrologiska förhållanden Grundvattentrycket har uppmätts i 2 grundvattenrör installerade i bottenmoränen (GW3 och GW12) och i 2 portrycksspetsar i leran (PP12, 3 respektive 5 m djup). Vidare har mätningarna jämförts med ett referensrör ur SGU s grundvattennät (rör 53:3). Mätningarna redovisas i bilaga D och i Rgeo. I GW12 har mätningar utförts med diver 3 ggr/dygn från tom Med hjälp av denna mätserie och referensrör 53:3 har en portrycksprognos utförts (se nedan).

5 Detaljerad stabilitetsutredning 5 (10) Manuella avläsningar har utförts i GW3, GW12 och PP12 vid 3 tidpunkter; , och I GW3 och GW12 syns att grundvattentrycket i bottenmoränen ligger mellan nivån för markytan och 1 m över markytan. Vidare utfördes mätningar i GW3 i samband med utredning [1]. 2 mätningar utfördes och dessa tyder också på en trycknivå motsvarande nivån för markytan. I leran, på 3 respektive 5 m djup, ligger grundvattentrycket 1 m under markytan Portrycksprognos Portrycksprognosen är utförd med GW12 som observationsrör och rör 53:3 ur SGU s grundvattennät som referensrör. Rör 53:3 är beläget ca 4 km sydväst om aktuellt planområde och har ungefär samma rörlängd och ligger på liknande referensnivå som GW12. Vidare sitter rör 53:3, liksom GW12, i morän under en homogen lera. I bilaga D1 redovisas mätningarna utförda med diver i GW12, de sista mätningarna från referensrör 53:3 samt de manuella mätningarna. Diagrammet visar att trenden på trycknivåerna i de olika rören i princip följer varandra. Portrycksprognosen ger en maximinivå med återkomsttiden 200 år på -88 cm i förhållande till rör överkant, vilket motsvarar trycknivån +2,08 m över markytan i bottenmoränen. Prognosen redovisas i bilaga D Sättningsegenskaper CRS-försök har utförts på 3 nivåer i borrhål 3. Djup, in-situ spänningar, förkonsolideringstryck och överkonsolideringsgrad framgår av nedanstående tabell: Bh 3 Djup σ' 0 (kpa) σ' c (kpa) 0,8*σ' c (kpa) 0,8*σ' c - σ' 0 (kpa) OCR , , ,6 I spänningsanalysen är grundvattenytan satt i underkant torrskorpa (här 1,5 m djup) medan trycket i underkant lera är satt i nivå med markytan. Ett spänningsdiagram finns i bilaga F. Leran har en viss kapacitet, kpa, att tåla laster utan att sättningar uppstår. Med hjälp av förkonsolideringstrycket kan skjuvhållfastheten utvärderas empiriskt. Den empiriska skjuvhållfastheten uppgår då till runt 20 kpa på alla 3 nivåerna vilket är något högre än utvärderad skjuvhållfasthet.

6 Detaljerad stabilitetsutredning 6 (10) 4 Stabilitetsberäkningar Beräkningarna har utförts med programmet GeoSuite Stabilitet version 4. I beräkningar med kombinerad analys markerar programmet den del av glidytan där den odränerade skjuvhållfastheten är dimensionerande med en fetare linje. 4.1 Säkerhetsfaktor Med en detaljerad utredning har följande säkerhetsfaktorer mot stabilitetsbrott valts utifrån Skredkommissionens anvisningar: F c 1,5-1,7 F komb 1,35-1, Beräkningsförutsättningar Laster Utifrån tillhandahållet skissförslag har placering av laster uppskattats. Det är i nuläget oklart hur stora laster de tänkta byggnaderna medför. Trafiklasten från Stabyvägen ansätts till 10 kpa då det är trafiklastens inverkan på totalstabiliteten som kontrolleras Grundvatten Grundvattenytan ansätts i underkant torrskorpeleran. Vidare väljs grundvattennivån i bottenmoränen enligt portryckprognosen dvs en trycknivå motsvarande 2 m över marknivån. I leran varierar trycknivån rätlinjigt mellan nivån i bottenmoränen och grundvattenytan, dvs en hydrodynamiskt portrycksfördelning. Ån antas vara torrlagd i stabilitetsberäkningarna Markgeometri Sektion A och E är inmätt med GPS medan grundkartan med ekvidistans 0,5 m utgör underlag för markgeometrin i sektion B och C Hållfasthetsparametrar Lerans skjuvhållfasthet har valts enligt kapitel 3.4. Övriga beräkningsparametrar framgår av beräkningarna i bilagan Sektioner 4 st sektioner har beräknats utifrån planerad bebyggelse och befintliga släntlutningar.

7 Detaljerad stabilitetsutredning 7 (10) Sektion A, sträcker sig från p-platsen på platån nordväst ner i ån Sektion B, sträcker sig från platån söderut ner i ån Sektion C, sträcker sig från Stabyvägen i söder sydväst ner i ån Sektion E, sträcker sig från Stabyvägen i norr väster ner i ån 4.3 Beräkningar Sektion A Sektion A sträcker sig från platån och befintlig parkeringsplats med nivån runt +14 söderut ner i ån. Bottennivån på ån ligger på ca +10,8. - Odränerad analys, F c = 1,66, ca 10 m från åkanten Bilaga E1 - Kombinerad analys, F komb = 1,44 ca 10 m från åkanten Bilaga E1 Med 10 kpa last 10 m från åkant - Odränerad analys, F c = 1,51, ca 15 m från åkanten Bilaga E2 - Kombinerad analys, F komb = 1,43, ca 15 m från åkanten Bilaga E2 Med 15 kpa last 15 m från åkant - Odränerad analys, F c = 1,49, ca 25 m från åkanten Bilaga E3 - Kombinerad analys, F komb = 1,45, ca 25 m från åkanten Bilaga E3 Med 20 kpa last 25 m från åkant - Odränerad analys, F c = 1,58, ca 35 m från åkanten Bilaga E4 - Kombinerad analys, F komb = 1,58, ca 35 m från åkanten Bilaga E4 Slutsats Enligt utförda stabilitetsberäkningar krävs följande avstånd från åkanten för att klara valda säkerhetsfaktorer vid respektive belastning: 10 kpa kräver 10 m avstånd 15 kpa kräver 15 m avstånd 20 kpa kräver 25 m avstånd Sektion B Sektion B sträcker sig från platån med nivån +14 söderut ner i ån. Åbotten ligger på nivån ca +10,3. Mellan platån och släntkrönet blir marklutningen ca 1:20. Enligt bilaga A är avståndet ca 25 m från åkanten till planerad bebyggelse. - Odränerad analys, F c = 3,73, ca 65 m lång glidyta Bilaga E5

8 Detaljerad stabilitetsutredning 8 (10) - Kombinerad analys, F komb = 3,66, ca 65 m lång glidyta Bilaga E5 Med 45 kpa last 25 m från åkant Totalstabilitet - Odränerad analys, F c = 1,68, ca 55 m lång glidyta Bilaga E6 - Kombinerad analys, F komb = 1,67, ca 55 m lång glidyta Bilaga E6 Lokalstabilitet - Odränerad analys, F c = 1,51, ca 10 m lång glidyta Bilaga E6 - Kombinerad analys, F komb = 1,51, ca 10 m lång glidyta Bilaga E6 Med 45 kpa last 10 m från åkant Totalstabilitet - Odränerad analys, F c = 1,69, ca 25 m lång glidyta Bilaga E11 - Kombinerad analys, F komb = 1,63, ca 25 m lång glidyta Bilaga E11 Slutsats I sektion B är det lokalstabiliteten som är styrande. Med en belastning på 45 kpa klara man kravet F c > 1,5. Totalstabilitetsanalysen ger en säkerhetsfaktor som uppfyller kraven Sektion C Sektion C sträcker sig från Stabyvägen i söder, nivå ca +16, sydväst ner i ån. Åbotten ligger på nivån ca +10. Ingen nybyggnation ska göras i sektionen. Befintlig stabilitet kontrolleras i sektionen. Med trafiklast 10 kpa - Odränerad analys, F c = 1,53, ca 45 m lång glidyta Bilaga E7 - Kombinerad analys, F komb = 1,52, ca 45 m lång glidyta Bilaga E7 Slutsats Befintlig slänt från Stabyvägen ner mot ån uppfyller erforderliga säkerhetskrav med avseende på stabilitetsbrott Sektion E Sektion E sträcker sig från Stabyvägen i norr på nivån runt +15 väster ner i ån med en bottennivå på ca +10,8. Enligt bilaga A planeras en förlängning av p-platsen igenom sektion E. Med trafiklast 10 kpa - Odränerad analys, F c = 1,58, ca 50 m lång glidyta Bilaga E8 - Kombinerad analys, F komb = 1,57, ca 50 m lång glidyta Bilaga E8 Med last 20 kpa mellan 7 m från vägkant och 10 m från åkant - Odränerad analys, F c = 1,60, ca 18 m från åkanten Bilaga E9 - Kombinerad analys, F komb = 1,56, ca 15 m från åkanten Bilaga E9

9 Detaljerad stabilitetsutredning 9 (10) Med last 30 kpa mellan 7 m från vägkant och 20 m från åkant - Odränerad analys, F c = 1,47, ca 45 m från åkanten Bilaga E10 - Kombinerad analys, F komb = 1,45, ca 45 m från åkanten Bilaga E10 Slutsats Befintlig slänt från Stabyvägen ner mot ån uppfyller erforderliga säkerhetskrav med avseende på stabilitetsbrott. Vidare kan slänten belastas med 20 kpa mellan 7 m från vägkant och 10 m från åkant. Däremot kan man inte belasta slänten med 30 kpa då säkerhetsfaktorn blir lägre än kravet. 5 Geotekniska rekommendationer Nedan angivna belastningar är totalbelastningar från både byggnader och eventuella uppfyllningar. I samband med parkeringsplatser måste man räkna med belastningar från parkerade fordon. Denna uppgår till 10 kpa vilket innebär att tillåten totallast från exempelvis uppfyllningar minskar med 10 kpa ifrån nedan angivna laster. Vidare gäller nedanstående laster då marken är oförstärkt. Om man använder sig av förstärkningsåtgärder måste dessa dimensioneras på ett sådant sätt att stabiliteten inte riskeras och så att inte för stora sättningar uppstår. 1 m uppfyllning med sand, sprängsten eller likvärdigt medför en belastning på ca 20 kpa. 5.1 Slänt från platå nordväst ner mot ån (sektion A) I slänten är det stabiliteten snarare än sättningsproblematiken som avgör hur stora belastningarna kan vara. Slänten tål olika mycket belastningar beroende på hur nära ån man belastar, se nedan: 10 kpa kräver 10 m avstånd från åkant 15 kpa kräver 15 m avstånd från åkant 20 kpa kräver 25 m avstånd från åkant 5.2 Slänt från platå söder ner mot ån (sektion B) Stabilitetsmässigt kan laster upp till 45 kpa tolereras 10 m från ån. Dock kommer så stora laster att medföra relativt stora sättningar. Därför bör man vid en vidare projektering begränsa lasterna så att skadliga sättningar inte uppstår. Uppskattningsvis så bör 20 kpa inte ge mer än 10 cm totalsättning. Viktigt är också att bekräfta att lerdjupen under en byggnad är ungefär lika stora i alla fyra hörn. Om lerdjupen skiljer sig kan det uppstå olika stora sättningar vilket kan medför att byggnaden sätter sig snett och därmed får sättningsskador som följd.

10 Detaljerad stabilitetsutredning 10 (10) 5.3 Slänt i söder från Stabyvägen ner mot ån (sektion C) Slänten med befintliga förhållanden uppfyller kraven. Dock får inte nya belastningar påföras slänten. 5.4 Slänt i norr från Stabyvägen ner mot ån (sektion E) Befintlig slänt från Stabyvägen ner mot ån uppfyller erforderliga säkerhetskrav med avseende på stabilitetsbrott. Vidare kan slänten maximalt belastas med 20 kpa på ytan mellan 7 m från vägkant och 10 m från åkant.