Hydrogeologisk utredning och undersökning vid Bragehallen, Danderyd

Transkript

1 Grap Hydrogeologisk utredning och undersökning vid Bragehallen, Danderyd Geosigma AB

2 SYSTEM FÖR KVALITETSLEDNING Uppdragsledare Uppdragsnr Grap nr Version Antal sidor Frida Hammar Beställare Beställares referens Beställares ref.nr. Antal bilagor ELU konsult AB Johan Olovsson 2 Rapporttitel Hydrogeologisk utredning och undersökning vid Bragehallen, Danderyd Författad av Frida Hammar Datum Granskad av Datum Ellen Walger GEOSIGMA AB geosigma@geosigma.se Bankgiro: PlusGiro: Org.nr: Uppsala Box 894, Uppsala Vattholmavägen 8, Uppsala Tel: Teknik & Innovation Seminariegatan Uppsala Tel: Göteborg St. Badhusg Göteborg Tel: Stockholm S:t Eriksgatan Stockholm Tel: Sidan 2 (24)

3 Innehåll 1 Uppdraget Bakgrund Syfte Områdesbeskrivning Planområdets förutsättningar Bebyggelse och infrastruktur Topografi Jordarter Jorddjup Recipient Fältundersökning Omfattning Grundvattenrör Jord-bergsondering Provpumpning Beräkningar Utvärdering av hydraulisk konduktivitet Bedömning av påverkansområde Inläckage till schakt Riskbedömning avseende schaktning för byggnation Omgivningspåverkan Hydrogeologiskt kontrollprogram Grundvattenrör Rekommendationer Schakt och spont Kontrollprogram Eventuella skyddsåtgärder Bortledning av grundvatten under byggtiden Vattendom Referenser Bilaga 1- Resultat av utvärdering i Aqtesolve Bilaga 2- Borrprotokoll Sidan 3 (24)

4 1 Uppdraget 1.1 Bakgrund Danderyds kommun vill uppföra en idrottshall i Enebyberg i anslutning till Brageskolan. För att få plats med hallen inom fastighetens planbestämmelser behöver hallen grundläggas cirka 4 meter under befintlig marknivå. Grundvattennivån i området är cirka en meter under markytan, vilket medför att grundläggningen i schaktet behöver utföras cirka 3 meter under befintlig grundvattennivå. För att utföra grundläggningen behöver schaktet länshållas. Schaktet kommer att utföras med tätspont, vilket innebär att spont slås ner till fast berg för att minska vattentillrinning till schaktet Byggnaden planeras att utföras med en tät konstruktion, vilket innebär att schaktet bara behöver länshållas temporärt, under byggtiden. Därefter slutar man länshålla schaktet och låter grundvattennivåerna återhämta sig. Sponten kommer dock att lämnas kvar permanent. 1.2 Syfte Syftet med den hydrogeologiska utredningen är huvudsakligen att prediktera storleken på det området som kan tänkas påverkas av schaktet och tätsponten med avseende på förändrade grundvattennivåer. 1.3 Områdesbeskrivning Enebyberg ligger i Danderyds kommun strax söder om Täby, se Figur 1-1. Planområdet ligger i ett villaområde drygt 100 meter öster om Enebybergsvägen. Den placering som är aktuell för idrottshallen kallas i den geotekniska utredningen för läge 3 och ligger i planområdets västra del, se Figur 1-2. Placeringen har valts för att få en överblickbar skolgård och för att öka möjligheten att använda övriga byggnader inom skolområdet under byggtiden. Skolområdet utgörs av två fastigheter, Orren 30 och Orren 31. Läge 3 ligger inom fastigheten Orren 31. Sidan 4 (24)

5 Figur 1-1. Översiktlig karta över planområdet och dess omgivningar. Figur 1-2. Den planerade platsen för idrottshallen i planområdets västra del. Sidan 5 (24)

6 2 Planområdets förutsättningar Den hydrogeologiska utredningen baseras på tidigare rapporter, studier av kart- och arkivmaterial, undersökningar i fält och bygghandlingar. Bakgrundsmaterial som använts är bland annat: Plankarta med planerad bebyggelse Översiktskarta över befintliga förhållanden PM & MUR Geoteknik (ELU konsult AB, 2015) Hydrogeologisk riskanalys Bragehallen (Geosigma AB, 2016) Jordart- och jorddjupskarta (SGU, 2016) 2.1 Bebyggelse och infrastruktur Schaktområdet omges av övriga skolbyggnader och bostadsområde i form av villor, se figur Topografi Skolområdet är ett lågområde i omgivningen med små höjdvariationer där Orren 31 varierar mellan +14,8 och +15,3 meter i höjdsystemet RH2000, se Figur 2-1. I den östra delen av planområdet finns det något högre belägna områden med marknivåer på mellan +16 och +18 meter. Figur 2-1. Topografisk karta över planområdet med omgivningar. Sidan 6 (24)

7 2.3 Jordarter Enligt den tidigare geotekniska utredningen finns fyllnadsjord inom skolområdet ner till maximalt 2 meter under markytan. Under fyllnadsjorden finns lera ovan friktionsjord på berg. Lerlagrens mäktigheter varierar inom skolområdet, men uppgår som mest till cirka 7 meter och friktionsjordens mäktigheter varierar mellan 4 8 meter. Den övre delen av friktionsjorden har tolkats som sand grus medan den undre delen tolkats som morän. Figur 2-2 visar översiktlig jordarterna för planområdet med omgivningar i det översta 0,5 meter av jordlagret enligt SGUs jordartskarta. SGUs översiktliga jordartskarta visar att planområdet ligger i ett lerområde som omges av berg i dagen och sandig morän. Figur 2-2. SGUs jordrtskarta ger en översitklig bild över jordarterna inom och i planområdets omgivning. 2.4 Jorddjup Jord-bergsonderingarna som gjorts inom planområdet visar att jorddjupet uppgår till cirka meter vilket innebär bergnivåer på cirka + 3 meter (ELU konsult, 2015). SGUs översiktliga jorddjupskarta visar på ett jorddjup på mellan 3 och 20 meter inom planområdet, se figur 2-3. Sidan 7 (24)

8 Figur 2-3. SGUs jorddjupskarta visar på jorddjup på mellan 3 och 20 meter inom planområdet. 2.5 Recipient Planområdet ingår i ett avrinningsområde som har Stora Värtan som recipient, se Figur 2-4. Avrinningsområdet visar avrinningen av ytvatten men grundvattenströmningen följer ofta områdets topografi väl vilket medför en flödesriktning mot Näsbyviken i sydost. Sidan 8 (24)

9 Figur 2-4. Planområdet ligger inom ett avrinningsområde som har Stora Värtan som recipient (VISS, 2017). Sidan 9 (24)

10 3 Fältundersökning 3.1 Omfattning Den hydrogeologiska fältundersökningen utfördes under två tillfällen och inleddes med installation av 8 grundvattenrör den november En andra undersökning i fält gjorde den 4 januari 2017 då en provpumpning utfördes. Utöver de två tillfällena har även grundvattennivåerna mätts kontinuerligt sedan grundvattenrören installerades. Tillvägagångsättet för undersökningarna tas upp mer detaljerat i efterföljande kapitel. 3.2 Grundvattenrör I samband med fältundersökningen installerades 8 grundvattenrör i och runt planområdet, se Figur 3-1. Utöver dessa fanns det även tre befintliga grundvattenrör (16G01GV, GV-1 och G15E054). Figur 3-1. I området finns totalt 11 observationspunkter för grundvattennivåer ( Lantmäteriet). Fyra av grundvattenrören utgörs av 2 - stålrör med ett filter på 2 meter i änden av röret. Resterande grundvattenrören består av 1 - stålrör med ett filter på 0,5 meter. Sidan 10 (24)

11 Figur 3-2. Pumpbrunnarna 16G08GV och 16G08GV Jord-bergsondering I samband med installationen av grundvattenrören utfördes jord-bergsondering (jbsondering) för att undersöka jordlagerföljden i de punkter där grundvattenrören sattes. I punkt 16G08GV borrades det ner till berg, där djup till berg detekterade till cirka 12,7 meter under markytan. Se bilaga 2 för borrprotokoll. 3.4 Provpumpning Provpumpning utfördes i de fyra 2 -rören genom att pumpflöde uppmättes kontinuerligt samtidigt som tryckgivare (Solinst Levelogger) i brunnarna uppmätte grundvattenytans avsänkning med 3 sekunders intervall. Efter avslutad pumpning fick loggrarna sitta kvar i pumpbrunnarna tills grundvattenytan återhämtat sig till ostörda nivåer. De uppmätta grundvattennivåerna och flödet användes sedan för att utvärdera friktionsjordens vattenförande egenskaper vilket beskrivs vidare i kapitel 4. I samband med fältundersökningen sattes ett antal grundvattenrör för att undersöka grundvattennivåerna i och runt planområdet. Nivåerna mättes under ett antal tillfällen vilket redovisas i tabell 3-1 och tabell 3-2 och ska även fortsätta mätas kontinuerligt som en del av kontrollprogrammet som berörs mer i kapitel 5. I Figur 3-3 redovisas de uppmätta grundvattennivåerna från den som ett exempel för att ge en uppfattning om grundvattenytans lutning inom och i direkt anslutning till planområdet. Mätningarna visar att grundvattenytan har en gradient som sluttar mot öster. Sidan 11 (24)

12 Figur 3-3. Mätningarna av grundvattennivåer visar att grundvattenytan har gradient som sluttar ner mot planområdets nordöstra hörn ( Lantmäteriet). Sidan 12 (24)

13 Tabell 3-1. Uppmätta grundvattennivåer i meter över havet. Uppmätta grundvattennivåer (m.ö.h. RH2000) RÖR G01GV 14,95 14,99 14,93 14,96 16G02GV 12,62 12,83 12,55 12,68 16G03GV 13,37 13,62 13,22 13,47 16G04GV 14,00 14,09 13,93 14,04 16G05GV 13,13 13,25 13,07 13,17 16G06GV 13,98 14,16 13,95 14,10 16G07GV 13,84 13,97 13,82 13,92 16G08GV2 13,98 14,04 13,95 14,01 16G08GV 14,07 14,17 14,04 14,12 G15E04 14,33 13,98 13,06-13,07 12,91 13,01 GV-1 13,00 13,15 12,37-13,87 13,66 13,77 Tabell 3-2. Uppmätta grundvattennivåer i meter under markytan. Uppmätta grundvattennivåer (meter under markytan) RÖR G01GV 0,95 0,91 0,97 0,94 16G02GV 3,08 2,87 3,15 3,02 16G03GV 2,88 2,63 3,03 2,78 16G04GV 1,05 0,96 1,12 1,01 16G05GV 1,03 0,91 1,09 0,99 16G06GV 1,21 1,03 1,24 1,09 16G07GV 1,07 0,94 1,09 0,99 16G08GV2 1,23 1,17 1,26 1,20 16G08GV 1,23 1,13 1,26 1,18 G15E04-0,03 0,32 1,24-1,23 1,39 1,29 GV-1 1,3 1,15 1,93-0,43 0,64 0,53 Sidan 13 (24)

14 4 Beräkningar 4.1 Utvärdering av hydraulisk konduktivitet Pumptesterna i grundvattenrören utvärderades med programvaran Aqtesolv 4.5 Professional. Aqtesolv ger användaren möjlighet att välja den utvärderingsmodell som passar bäst till de plats- och testspecifika förhållandena. Med hjälp av programvaran skattas ett värde på den hydrauliska konduktiviteten utifrån mätdata och vald modell. Utvärderingen gjordes på provpumpningar från de fyra 2 -rören. Grundvattenrören var placerade i runt schaktet med filtret på olika djup för att kunna få en bild av friktionsjordens genomsnittliga, hydrauliska konduktivitet. Utvärderingen av pumptesterna visar på relativt homogena, låga vattenförande egenskaper för friktionsmaterialet. Dessa värden ska dock ses som ett uppskattat medelvärde för friktionslagret vilket innebär att det kan finnas jordlager som är mer eller mindre vattenförande än vad som uppmätts. Resultatet från utvärderingen och de hydrauliska konduktiviteterna från hydrotesterna redovisas i tabell 4-1 och i bilaga 1. Tabell 4-1. Hydraulisk konduktivitet, transmissivitet och akvifertyp från testutvärderingar i grundvattenrören. Grundvattenrör Hydraulisk transmissivitet m 2 /s Hydraulisk konduktivitet m/s Bedömd akvifertyp 16G04GV 4, , Sluten 16G06GV 2, , Sluten 16G08GV2 2, , Sluten 16G08GV 8, , Sluten 4.2 Bedömning av påverkansområde Påverkansområdet har tagits fram utifrån Thurners empiriskt framtagna formel som beräknar influensradien för stationära förhållanden enligt ekvation 1, där = Influensradien, = planerad avsänkning i punkten och = är den beräknade hydrauliska konduktiviteten. =3000 Ekvation 1 Påverkansområdet har beräknats för en grundvattensänkning i schaktet som motsvarar ungefär en meter under schaktets botten och för en hydraulisk konduktivitet som motsvarar 16G04GV. Beräknat påverkansområde för schakten utan spont innebär en radie på cirka 60 meter runt schaktets kanter vilket presenteras i figur 4-1 där påverkansområdet illustreras i planet. Observera att i beräkningarna har en 0,5 meter högre grundvattennivå, jämfört Sidan 14 (24)

15 med den hittills högsta uppmätta, använts för att ta höjd för att grundvattenytan naturligt kan vara högre jämfört med de hittills uppmätta värdena. Det skattade påverkansområdet som presenteras i figur 4-1 ska ses som en överslagsberäkning av möjligt påverkansområde då formeln är kraftigt förenklad och inte tar hänsyn till alla de naturliga platsspecifika förhållandena. Motsvarande påverkansområde med en tätspont innebär en påverkansradie på cirka 1-2 meter runt schaktets kanter. Figur 4-1. Uppskattat påverkansområde runt schakten utan spont. Tätspont är planerad för schaktet för att stabilisera slänterna runt schaktet och för att hindra ett inläckage av grundvatten från schaktets sidor. Även om sponten drivs ner till berg kommer schaktet att ha ett inläckage av grundvatten från schaktbotten och mellan spont och berg. Vid schaktarbete sänks grundvattenytan av temporärt till cirka 1 meter under schaktbottens nivå för att möjliggöra arbete i schakten. När sedan grunden är lagd kan pumpningen avslutas om grunden byggs vattentätt. Detta innebär alltså endast en tillfällig avsänkning av grundvattenytan så länge som schaktet är öppet. När pumpningen avslutas kan grundvattennivåerna i området återgå till ursprungsnivåerna. Sidan 15 (24)

16 4.3 Inläckage till schakt Inläckage till schaktet kan komma genom schaktväggarna och schaktbotten. I detta fall består schaktväggarna av fyllningsjord, lera och friktionsjord och inflödet sker främst genom friktionsjorden eftersom leran har så låg vattenförande förmåga och fyllningsjorden ligger över grundvattenytan. I schaktbotten är det friktionsjord underlagrad av berg. Den planerade tätsponten kommer att förhindra stor del av vattenföringen från schaktväggarna men det är svårt att få sponten tät så ett läckage är vanligt. Hur mycket som läcker upp genom schaktbotten beror främst av hur vattenförande berget under friktionsjorden är. Bergets vattenförande förmåga i området är okänd men generellt har berg en lägre vattenförande förmåga än friktionsjord. Ett genomsnittligt flöde har beräknats för det vatten som bedöms strömma in i schaktet för att ge en fingervisning om hur mycket grundvatten som kan tänkas behöva pumpas bort. Beräkningarna har gjort i ett intervall mellan den högsta och lägsta uppmätta transmissiviteten och har beräknats utifrån Thiems ekvation: = ( ) Ekvation 2 Där Q = flöde [m 3 /s], T= transmissiviteten [m 2 /s], s w= avsänkning [m], r w= brunnsradie och R= influensområde. Utifrån denna ekvation uppskattas inflödet av grundvattnet till mellan liter/minut utan tätspont. Utifrån ett grovt antagande att sponten tätas till en konduktivitet motsvarande m/s och antaget att även bergets hydrauliska konduktivitet är cirka m/s erhålls ett uppskattat inflöde på knappt 1 liter/minut. Osäkerheten i denna typ av beräkningar är alltid stor. Utöver grundvatten kommer vatten från nederbörd och eventuell ytavrinning att fylla schaktet och därför är det verkliga pumpbehovet ibland större. Beräkningarna avser dessutom stationära förhållanden och i början av pumpningen, innan avsänkningsnivåerna stabiliserats, är ofta pumpflödena större. Sidan 16 (24)

17 5 Riskbedömning avseende schaktning för byggnation 5.1 Omgivningspåverkan En grundvattenavsänkning i området är potentiellt riskabelt, främst ur sättningssynpunkt. Största risken är sättningsskador på objekt som är grundlagda på lera och inte på fast mark. Sättningsskador i marken kan uppkomma vid små avsänkningar av grundvattennivåerna och byggnader, mark, vägar och styva ledningar kan skadas. Även för en byggnad som är grundlagd på fast mark kan grundläggningen utsättas för större laster än dimensionerat om omgivande lera sätter sig. I området finns flera energibrunnar men de bedöms inte påverkas av denna länshållning. Då schaktet länshålls dräneras först friktionsjorden. Det går relativt fort. Därefter dräneras leran över friktionsjorden och det är det som kan orsaka sättningar. Dräneringen av leran tar dock längre tid. Det därför är önskvärt att hålla nere tiden för öppet schakt till cirka 3 4 månader. Detta för att minimera tiden som grundvattenytan behöver hållas avsänkt och minska risken att lerorna dräneras. Genomgång av omgivande byggnaders grundläggning ingår inte i detta projekt. Känsliga ledningar i närheten av schakten bör kontrolleras med så kallade sättningsdubbar för att kunna förekomma att ledningar skadas. Sidan 17 (24)

18 6 Hydrogeologiskt kontrollprogram 6.1 Grundvattenrör Grundvattennivåer varierar naturligt och för att kunna se en påverkan orsakad av länshållningen bör de naturliga variationerna vara kända genom långa mätserier och referensrör. Ett kontrollprogram har därför upprättats i samband med utredningen där grundvattennivåerna mäts kontinuerligt för hand ungefär var 14 dag fram till dess att schaktarbetet ska utföras. I två av rören ska det även installeras så kallade GSM-loggrar närmare byggstart, se Figur 6-1. Detta för att få tätare mätningar och tydligare kunna urskilja avvikelser i grundvattennivåer. Med GSM-loggrar kan larmnivåer läggas in och en varning kan fås direkt via uppkoppling med internet vilket gör att eventuella åtgärder kan sättas in tidigare. Figur 6-1. Grundvattenrör i kontrollprogrammet. GSM- loggrar rekommenderas att installeras i grundvattenrören 16G06GV och 16G08GV. Sidan 18 (24)

19 7 Rekommendationer 7.1 Schakt och spont Schakten bör helst inte länshållas längre än cirka 4 månader för att undvika dränering av leran i omgivningen. Sponten ska slås ner till berg och göras så tät som möjligt. I detta område planeras tätsponten att lämnas kvar permanent. För att förhindra att sponten dämmer inne nederbörd inom sponten (som en damm) kan man efter avslutad grundläggning göra hål i sponten för att möjliggöra att nederbördsvatten kan avbördas. 7.2 Kontrollprogram Ett kontrollprogram bör upprättas för att kunna upptäcka oönskade förändringar av grundvattennivåerna som kan innebära risker för omgivningen. Ett separat PM för kontrollprogrammet bör upprättas med, bland annat, närmare instruktioner för manuell mätning av grundvattennivåerna under schaktarbetet, bestämning av larmnivåer och en beskrivning av de eventuella åtgärder som kan komma att behöva sättas in vid allt för stor påverkan av grundvattennivåerna. 7.3 Eventuella skyddsåtgärder Om inflödet eller kontrollprogrammet indikerar att det finns en risk för en negativ omgivningspåverkan kan skyddsåtgärder sättas in. Exempel på skyddsåtgärder som kan bli aktuella är skyddsinfiltration eller kompletterande tätning av sponten. Skyddsinfiltration innebär att man med hjälp av infiltrationsanläggningar skapar så kallad konstgjord grundvattenbildning som bidrar till att motverka grundvattensänkningen. Detta skulle eventuellt kunna göras i något av de redan installerade grundvattenrören. Om inte sponten blir tät kan den behöva kompletteringstätas. Om inflödet genom berget under schaktet visar sig vara betydande kan även sprickor i berget behöva tätas. 7.4 Bortledning av grundvatten under byggtiden I det fall länshållningsvattnet innehåller suspenderat material bör till exempel en sedimentationscontainer användas för att minska mängden suspenderat material innan tillförsel sker till dagvattensystemet. Om denna åtgärd sätts in vid behov bedöms tillförandet av grundvattnet till dagvattennätet inte ha någon negativ påverkan på recipienten. Flödesmätning av det bortpumpade vattnet bör göras. 7.5 Vattendom Enligt 11:e kapitlet i miljöbalken krävs att tillstånd söks för vattenverksamheten bortledande av grundvatten. I 12 finns ett undantag som säger att Tillstånd enligt denna balk eller anmälan enligt 9 a behövs inte, om det är uppenbart att varken allmänna eller enskilda intressen skadas genom vattenverksamhetens inverkan på vattenförhållandena. Detta betyder att ingen vattendom krävs om det är uppenbart att det inte finns någon risk med en avsänkning av grundvattennivåerna. Sidan 19 (24)

20 Om schaktet omges av en tät spont och avsänkningen av grundvattenytan i schaktet sker temporärt under de ca 4 månader som grundläggning under grundvattenytan sker så bedömer utredningen att påverkan på omgivningen bör bli försumbar. Bedömningen görs efter områdets kända förutsättningar och så länge rekommendationerna i utredningen följs. Det finns dock en risk att sponten inte blir tät eller att berget under schakten har en mer betydande vattenförande förmåga och då kan en större omgivningspåverkan uppstå. Utan vattendom ligger bevisbördan på utföraren om någon hävdar att utförarens vattenverksamhet påverkat dem. För att vara på den säkra sidan och med tanke på att grundläggningsarbeten inom tätspont i tätbebyggt område inte är riskfritt är ändå en vattendom att rekommendera för att undvika problem senare. Önskas schaktet utföras utan tätspont eller med permanent avsänkning (ej tät konstruktion) kan inte en betydande omgivningspåverkan uteslutas. Sidan 20 (24)

21 8 Referenser ELU konsult AB, Bragehallen, Enebyberg. Projekterings PM. Grundläggningsrekommendationer. ELU konsult AB, Bragehallen, Enebyberg. Markteknisk undersökningsrapport/geoteknik. Geosigma AB, Hydrogeologisk riskanalys Bragehallen, Danderyd. SGU, Jordartskarta SGU, Jorddjupskarta. VISS, Vatteninformationssystem Sverige. Vattenkartan Länsstyrelsens WebbGIS Tillgänglig via: Sidan 21 (24)

22 Bilaga 1- Resultat av utvärdering i Aqtesolve Figur 1. Resultatet från utvärderingen av 16G06GV. Figur 2. Resultatet från utvärderingen av 16G04GV. Sidan 22 (24)

23 Figur 3. Resultatet från utvärderingen av 16G08GV2 med ett djup på cirka 4 meter. Figur 4. Resultatet från utvärderingen av 16G08GV2 med ett djup på cirka 12 meter. Sidan 23 (24)

24 Bilaga 2- Borrprotokoll Sidan 24 (24)

25

26

27

28

29

30

31

32