SCA Östrands Bioraffinaderi Tekniskt underlag till detaljplan. Solna KFS AnläggningsKonstruktörer AB Hans Klingenberg

Transkript

1 SCA Östrands Bioraffinaderi Solna KFS AnläggningsKonstruktörer AB Hans Klingenberg

2 Innehållsförteckning Innehållsförteckning 2 1. Förutsättningar Topografi och bottennivåer Grundförhållanden, hinder, skredrisk Hydrologiska förhållanden 7 2. Stabilitetshöjande åtgärder Syfte Planerade marknivåer Markförstärkning och miljöåtgärder 8 3. Dagvatten, grundvatten och släckvatten Syfte Sedimenteringsbassäng o kontrollbrunnar 11

3 1. Förutsättningar 1.1. Topografi och bottennivåer Stora delar av planområdet har idag för dålig stabilitet för att kunna bebyggas. Mark- och bottennivåer inom planområdet kan sammanfattas enligt följande. Landområdet, västra o norra delen. I den västra delen av detaljplaneområdet mellan Merlobäcken och infarten till massabruket, en sträcka på ca 650 m, begränsas området i väster av järnvägen. Markytan längs järnvägen höjer sig från havsytenivån nere vid Merlobäcken och upp till nivån ca +7 vid korsningen av Torsdalsbäcken, som i landskapet där bildat en ca 4 m djup ravin. Bäcken ligger i trumma under järnvägen. Mellan järnvägen och Torsdalsbäcken finns Skyttbergsdeponin. Norr om Torsdalsbäcken faller marknivån till ca +3 vid kommunens pumpstation, som är belägen vid släntfoten av järnvägsbanken och vid släntfoten av infarten till massabruket. Vid passage av Torsdalsbäcken har järnvägen i dess längdmätning km nivån ca +8 varifrån den succesivt byggs upp på en ca 8 m hög bank i förhållande till omgivande mark i längdmätning Där har järnvägen nivån ca +12,2 och den stöds av en tryckbank med nivåer mellan +4 och +6,5. I längdmätning finns en kulvert under järnvägsbanken för avvattning av området norr om järnvägen. Kulverten mynnar i ett dike ca 20 m norr om kommunens pumpstation. Järnvägen har i längdmätning km nivån ca +13,7, där infarten till massabruket passerar på bro med nivån ca +21,5 över järnvägen. Bron byggdes år Landområdet, norra, östra och centrala delen. Vägen in till massabruket i öster faller på en sträcka av ca 460 m från nivån ca +21,5 vid järnvägskorsningen till ca +5 vid passage över västra process- och kylvattenutloppet. Vägen är där belägen ca 50 m innanför strandlinjen. Släntlutningen in mot planområdet från infartsvägen är närmast järnvägen ca 1:4 ner mot pumpstationen för att längre ner längs vägen plana ut till en väsentligt flackare lutning. Inom de centrala delarna av området varierar marknivåerna mellan +1 och + 4. Bottennivåer i vattenområdet. Viken är tämligen grund inom berört vattenområde. Djupen tilltar i jämn lutning från strandområdet och är ca 5 m mitt i viken och som mest ca 7 m i östra delen av planerad förstärkningslinje för området. Vattendjupet 100 m utanför Merlobäckens mynning är ca 2 m. Beräknad vattenvolym innanför spontlinjen vid medelvatten är drygt m Grundförhållanden, hinder, skredrisk En uttolkning av tidigare utredningar och nyligen utförda undersökningar kan sammanfattas enligt följande. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 3(11)

4 Längs järnvägen. Enligt Trafikverkets utredning , Projekt Ådalsbanan är järnvägsbanken uppbyggd av makadam som underlagras av fyllning bestående av sand och silt. Bankens mäktighet är som störst ca 8 m i längdmätning De naturliga jordlagren under järnvägsbanken i sträckningen mellan rörbron över Merlobäcken, längdmätning ca , och infarten till massafabriken, längdmätning ca , utgörs huvudsakligen av siltig lera och lerig silt med 8 till 15 meters mäktighet. Den oreducerade skjuvhållfastheten bestämd med vingsondering är som regel större än 30 kpa under järnvägen och något lägre, ca 25 kpa, i den obelastade naturliga marken utanför järnvägsbanken. Grundvattenytan uppmätt i borrhål, längdmätning och +400, är 1-2 m under den naturliga markytan och mätt med portrycksspets i underliggande friktionsjordslager i nivå med markytan, längdmätning De utredningar som Trafikverket låtit göra visar att säkerheten mot stabilitetsbrott (=kvoten mellan stabiliserande krafter/moment och pådrivande krafter/moment) är ca 1,3 vid odränerad analys jämfört med kravnivå 1,5 enligt Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner, TK Geo. Regelbundet återkommande säkerhetsbesiktningar utförs av sträckan till Erhållna mätningar och iakttagelser rapporterade i oktober 2012 visar små rörelser och inga kända problem med spårjusteringsbehov har funnits på sträckan. Inom markområdet Inom den centrala och östra delen av nuvarande markområdet sträckte sig Skönviken in drygt 200 m från nuvarande strandlinje och avståndet till järnvägen var fram till i mitten av 1950-talet ca 150 m. Då påbörjades en utfyllnad i viken med industri- och byggnadsavfall. Denna utfyllnad pågick fram till 16 juni 1981 då ett skred inträffade utmed en ca 250 m sträcka av stranden och bakåtgripande ca 80 m från nuvarande strandlinjen. Utredningar som gjordes direkt efter skredet gav direktiv om att spärra av ett m brett område innanför strandlinjen. Detta område får inte belastas ytterligare och försiktighet måste iakttas vid förändring av porvattentrycken i marken. Alla former av aktiviteter såsom uppläggning av lager, pålningar, schaktningar ska kontrolleras av geotekniker. Även området innanför det spärrade området bedömdes år 1982 vara ett riskområde. Baserat på undersökningar utförda kring järnvägen omkring år 2009 samt inom planområdet gjorde Sweco bedömningen att riskområdet måste utökas helt upp mot järnvägen mellan dess längdmätning km ca och km ca samt att belastning av området ej bör ske närmare strandlinjen än 130 m, se figur 1.1 nedan. Mellan gamla och nuvarande strandlinjen har mesa, tegel och trä påträffats på 3-7 m djup under markytan. De naturliga jordlagren utgörs mestadels av kohesionsjord, siltig lera eller lerig silt av sulfidhaltig karaktär. Mäktigheten varierar som regel mellan 10 och 15 m. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 4(11)

5 Den oreducerade skjuvhållfastheten bestämd med konprov på ostörda kolvborrprover och med CPT är som regel ca 20 kpa, men det förekommer lokalt obelastade områden med lägre skjuvhållfasthet i ytliga lager. Kohesionsjorden är flerstädes mycket högsensitiv och är därmed känslig för omrörning. Leran har egenskaper som påminner om kvicklera och det förekommer en kvot mellan ostörd och omrörd hållfasthet på över 100. Gränsen för högsensitiv lera brukar sättas vid 30. I kohesionsjorden finns från issjö utsvallade sammanhängande sandskikt, så kallade tappningsvarv. Dessa finns som regel på 5-10 m djup. Dessa skikt och friktionsjorden under ler- och siltjorden är vattenförande. När den tätare kohesionsjorden genomborrats till fast botten har det visat sig att vatten rinner upp på markytan. Utmed befintlig strandlinje och nära Merlobäcken är grundvattnets trycknivå över markytan, så kallat artesiskt tryck. Detta är ett förhållande som väsentligt försämrar områdets stabilitet. Vattenområdet utanför nuvarande strandlinjen. Förutom att delar av planområdet har för dålig stabilitet behöver större landyta åstadkommas genom utfyllnad i vatten för att få plats med planerat bioraffinaderi. Detta ska ske genom att en förstärkningslinje, stabil och tät barriär, först byggs i viken på betryggande avstånd från den spärrade strandzonen i syfte att successivt inåt mot land säkerställa stabiliteten för hela landområdet ända upp till järnvägen, se vidare avsnitt 2.3 nedan. Förstärkningslinjen ansluter i väster till land ca 30 m norr om Merlobäckens mynning och i öster till land vid tidigare nyttjad kajplats. Grundförhållandena i vattenområdet karakteriseras av lösa jordlager med en mäktighet mellan 12 och 17,5 m. Dessa lager når ner till ett djup mellan 13,5 och 22,5 m under medelvattenytan. De lösa jordlagren utgörs huvudsakligen av silt, siltig lera och lera med sand- och siltskikt. Även inom vattenområdet finns tappningsvarv inlagrade i kohesionsjorden, tydligast på m djup under medelvattenytan. Lerjorden är mestadels sulfidjordshaltig. Lerans odränerade skjuvhållfasthet bestämd med konförsök på laboratoriet visar under det ytliga slamlagret 10 kpa och som regel ca 20 kpa 10 m därunder. Den siltiga leran är flerstädes mycket högsensitiv. Djupet till berg från medelvattenytan varierar som regel mellan 22 och 28 m, men lokalt har djup uppmätts ner till 32,5 m i spontlinjen. Mäktigheten hos friktionsjorden ovan berget i planerad spontlinje varierar mellan 6 och 14 m. I sonderingspunkterna finns genomborrade block närmast berget, men i de översta 5-6 metrarna av friktionsjorden finns inga block noterade. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 5(11)

6 Figur 1.1. Bedömning av området enligt PM GENERALPLAN SCA ÖSTRAND, upprättad av Sweco rev. Inlagda blå pilar i figuren symboliserar hur åtgärder i vattenområdet från den blå heldragna förstärkningslinjen över viken i steg skapar ett mothåll och stabiliserar markområden innanför strandlinjen. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 6(11)

7 1.3. Hydrologiska förhållanden Planområdet är generellt sett ett utströmningsområde för yt- och grundvatten mot Skönviken. De karakteristiska havsvattenstånden styr emellertid grundvattennivåerna i de lägre belägna delarna av området för ett övre grundvattenmagasin (akvifär). Enligt SMHI, Högsta högvattenstånd (HHW Medelhögvattenstånd (MHW) Medelvattenstånd (MW) Medellågvattenstånd (MLW) Lägsta lågvattenstånd (LLW) RH ,34 m +0,74 m +0,05 m -0,51 m -0,82 m Den skenbara landhöjningen för området, ofta benämnd apparent landhöjning (absolut landhöjning havsnivåhöjning), är ca 0,68 cm/år. Klimatscenarier. Med hänvisning till Rapport nr 2014:16 från Länsstyrelsen i Västernorrland Konsekvenser behov och åtgärder, Klimatförändringar i Timrå kommun, bedöms årsmedelnederbörden kunna bli ca 20% högre inom 100 år. Åtgärder för att förhindra erosion och ras kommer med anledning av ökade flöden att beaktas med stabiliseringsåtgärder inom planområdet. Med hänvisning till Översiktlig klimat- och sårbarhetsanalys Naturolyckor över Västernorrlands län (SGI 2010) bedöms en eventuell höjning av havsnivåerna komma att motverkas av landhöjningen. Vid den i rapporten angivna prognosen på en havsvattenhöjning globalt om 100 cm fram till år 2100 skulle nettoförändringen av havsvattennivån i aktuellt område komma att vara i stort sett oförändrad. Övre grundvattenmagasin (akvifär). Generellt utgörs planområdet av naturmark och grusade ytor i form av arbetsplatsparkering och upplagsytor för massafabrikens utbyggnad. Dessa ytor vilar ställvis på lager av uppfyllda massor med varierande grad av genomsläpplighet. Under fyllningen finns förhållandevis täta jordlager av silt och lera till stort djup och som starkt begränsar grundvattenbildningen till djupare jordlager. Grundvattenbildningen i ytliga lager, den övre akvifären, styrs därför primärt av regnvatteninfiltration inom området och tillförsel via kulvert från ett mindre område norr om järnvägen. Grundvattennivån i ytliga lager ligger som regel 0 2 m under marknivån och bedöms följa marknivåerna inom området. Grundvattnets rörelseriktning styrs av marknivåerna, Torsdalsbäckens ravin och de diken som finns inom området. Det förekommer inget uttag av dricksvatten eller processvatten inom området. Med hårdgjorda ytor kommer grundvattenbildningen att minska i de övre jordlagren. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 7(11)

8 Undre grundvattenmagasin (akvifär). Inom området finns även en undre akvifär, där grundvattenströmningen sker i genomsläpplig friktionsjord under de tätare finkorniga jordlagren, som fungerar som ett lock. Det finns även vattenförande lager inlagrade i lerjorden, sk tappningsvarv. Inströmningen till dessa vattenförande lager i och under lerjorden bedöms ske från topografiskt sett högre liggande områden norr och väster om planområdet. Det artesiska trycket i strand- och vattenområdet kommer att jämnas ut till att i stort sett följa havsnivån med de stabilitetshöjande åtgärderna som planeras. Omgivningspåverkan Omgivningspåverkan av förändrade grundvattenförhållanden kommer att utredas närmare. Inom massafabriken finns anläggningar som är grundlagda på träpålar. Järnvägen är grundlagd i naturliga jordlager utan grundförstärkning. Bron över järnvägen vid infarten till massafabriken är grundlagd på betongpålar. Dessutom finns föroreningar i mark och sediment som kommer att beaktas. 2. Stabilitetshöjande åtgärder 2.1. Syfte Åtgärder i vatten- och strandområdet syftar till att säkerställa markens stabilitet, påskynda sättningsförloppet i lösa lerlager samt stabilisera förorenade bottensediment och kapsla in dessa på ett säkert sätt Planerade marknivåer Färdig markyta planeras till ca + 3 m längs nya strandlinjen och upptill ca + 7 m vid järnvägen väster om infarten till massafabriken. Marken kommer således att fyllas upp även mot den tryckbank som stöder järnvägen idag, varvid stabiliteten för järnvägen höjs Markförstärkning och miljöåtgärder Marken förstärks och föroreningar stabiliseras med beprövad teknik och styrd arbetsordning. En stabil och tät förstärkningslinje byggs först i viken på betryggande avstånd från den spärrade strandzonen enligt figur 1.1. Förstärkningslinjen utförs med dubbla spontväggar mellan vilka lös jord urschaktas, varefter stabiliserande bergmassor fylls mellan väggarna. Från denna så kallade dubbelspont förbättras stabiliteten successivt i riktning mot stranden och ända upp mot järnvägen. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 8(11)

9 ackumulationsbotten där det sedan tidigare finns föroreningar att täcka över och kapsla in dessa. Allteftersom muddringsfronten når ner till friktionsjorden inom dubbelsponten fylls utrymmet succesivt med bergmassor. För att klara det inre jordtrycket från bergfyllningen installeras fortlöpande dragstag mellan spontväggarna så att väggarna inte trycks utåt från varandra. Den bergkrossfyllda dubbelsponten kommer att fungera som en stabiliserande monolit. Om dubbelsponten först påförs bergfyllning i den djupare delen av viken kan massor läggas innanför inre spontväggen upp till medelvattenytan redan i detta steg. Figur 2.1. Arbetsordning med en dubbelspont och stegvisa åtgärder enligt nedan. Steg 1 En inre och en yttre spontvägg installeras och väggarna strävas av mot varandra med rörstöttor för att klara yttre jordtrycket vid muddringen ner till friktionsjorden i steg 2. Steg 2 Förorenade massor, med ca 2 m medelmäktighet, muddras först mellan spontväggarna och dessa massor läggs innanför inre spontväggen. Därefter muddras rena lösa massor till kontakt med friktionsjorden. Del av de rena muddermassorna läggs också innanför sponten och resten transporteras till dumpningsplats i havet. Här väljs en Steg 3 Fyllningen som läggs mellan dubbelsponten och land skapar redan i detta skede ett mothåll, som ökar stabiliteten för markområdet innanför strandlinjen. Förorenade och rena lösa massorna som läggs innanför sponten nyttiggörs genom att de stabiliseras med bindemedel, av cement och granulerad masugnsslagg. Bindemedlet, som provats ut i förväg, syftar till att höja hållfastheten i massorna, binda föroreningarna och förhindra urlakning av dessa. Genom att block- eller masstabilisera tillförda muddermassor på platsen kan även förorenade massorna under sjöbotten stabiliseras samtidigt. När blandningen av bindemedel och sediment härdat ökar mothållet och stabiliteten för markområdet ytterligare. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 9(11)

10 Figur 2.2. Sandfyllning utlagd på stabiliserad yta varifrån arbetet utförs i etapper successivt längre och längre utöver det område som ska stabiliseras. Detta visar masstabilisering med ett visplikande blandningsverktyg monterat på en grävmaskinarm och till denna är en bindemedelsbehållare och kompressorstation ansluten för utmatning av bindemedel. Foto KFS. Figur 2.4. Vid blockstabilisering nyttas en bandgående basmaskin med gejderstyrd vridmotor och borrstång med inblandningsverktyg normalt halvcirkelformad bygel och skrängda blad. Från Keller. Steg 4 Allteftersom stabiliseringen fortskrider kan en blandning av aska och grönlutslam komma att nyttiggöras som fyllning på den stabiliserade ytan istället för sand enligt figuren ovan. Steg 5 Vid belastning av lös ler- och siltjord uppkommer sättningar som utvecklas under lång tid. För att påskynda sättningsförloppet installeras vertikaldräner. Det är viktigt att huvuddelen av sättningarna avslutas under byggskedet, innan markområdet tas i bruk. Dränernas inbördes avstånd bestäms av jordens egenskaper och den tid som står till förfogande innan området kan tas i bruk. Figur 2.3. Ur Deep Soil Mixing. Keller. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 10(11)

11 Vertikaldränering kombineras oftast med att marken temporärt fylls upp till en högre nivå än färdig yta. Om 1 m överlast påförs och dränerna sätts med 1,0 m avstånd så bedöms kvarstående sättningar bli ca 10 cm efter 9 månaders liggetid. Detta förutsätter att tung fyllning nyttjas i överbyggnad och som överlast, exempelvis bergkrossmassor. Efter förborrning genom stabiliserat jordskikt installeras banddräner ner till friktionsjorden under den lösa ler- och siltjorden. När vatten av tyngden från påförd överbyggnad och överlast pressas ur de lösa jordlagren ökar hållfastheten i ler- och siltjorden. När dränerna trycks ner genom tappningsvarv och till underliggande vattenförande lager så sänks det artesiska vattentrycket till att utanför befintlig strandlinje ungefär vara i nivå med havsytan. Detta säkerställer markområdets stabilitet. Steg 6 Överlastens mäktighet och liggetid bestäms av sättningsutvecklingen och hur snabbt området måste göras byggbart. Efter erforderlig liggetid schaktas överlasten bort varefter markytan kan beläggas. Huvuddelen av anläggningar och byggnader inom området kommer att grundläggas på pålar. 3. Dagvatten, grundvatten och släckvatten 3.1. Syfte Dagvatten och grundvatten skall kunna kontrolleras och renas innan det släpps ut i recipienten. Släckvatten ska kunna tas omhand och renas från giftiga substanser innan utsläpp till recipient Sedimenteringsbassäng o kontrollbrunnar För kontroll och åtgärder av dagvatten, grundvatten och släckvatten anläggs en dammanläggning nära sponten i den västra delen av området. En damm anläggs för sedimentering av tyngre förorenade partiklar där de kan tas omhand. Flytande förorening, såsom oljespill, ska kunna tas omhand på ytan med absorberande flytläns. Dammanläggningen ansluts till kontrollbrunnar där vattenkvaliteten kan kontrolleras. Det ska finnas möjlighet att stänga av anläggningens utlopp genom dubbelsponten. B e_Tekniskt underlag till planbeskrivning.docx 11(11)