Geoteknisk undersökning Projekteringsunderlag Geoteknik. Helsingborg

Transkript

1 Projekteringsunderlag Geoteknik Helsingborg Sportcenter Höganäs, Höganäs kommun Uppdragsnummer: Upprättad av: Granskad av: Daniel Jönsson/Henrik Möller Henrik Möller

2 Projekteringsunderlag Geoteknik 2 (9) Innehållsförteckning 1 INLEDNING PLANERAD ANLÄGGNING UTFÖRDA UNDERSÖKNINGAR GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN GEOHYDROLOGISKA FÖRHÅLLANDEN GEOTEKNISK KLASS GRUNDLÄGGNING Inledning Planerad bassäng Planerad idrottshall DIMENSIONERING Grundläggning, materialparametrar Partialkoefficienter Dimensionerande grundvattennivåer Hårdgjorda ytor SCHAKTARBETEN GRUNDVATTENSÄNKNING GEOTEKNISK KONTROLL... 9

3 Projekteringsunderlag Geoteknik 3 (9) Detta PM innehåller geotekniska tolkningar, rekommendationer och åtgärder avseende dimensionering mm. Utförda fält- och laboratorieundersökningar redovisas i separat handling Rapport, RGeo, daterad Inledning På uppdrag av W&W Projekt AB har Tyréns AB utfört en geoteknisk undersökning inför utbyggnad av Höganäs sportcenter med en ny idrottshall samt en ny simhall i Höganäs. Syftet med undersökningen är att den ska utgöra underlag för grundläggningsrekommendationer för planerad simhall resp. sporthall. 2 Planerad anläggning Enligt erhållna handlingar från Åkermans Ingenjörsbyrå AB planeras en simhall söder om befintlig simhall och ny sporthall norr om befintlig Bowlinghall. Simhallen skall innehålla en tävlingsbassäng samt en höj- och sänkbar multibassäng. Planmåtten för den nya simhall är ca 45*21 m och för sporthallen ca 45*37 m. Sportshallen har en plan med måtten 22*42 m med tillhörande omklädningsrum och läktare. 3 Utförda undersökningar Resultaten från fält- och laboratorieundersökningarna redovisas i en separat handling Rapport geoteknisk undersökning, RGeo, daterad Där ges också information om använda fält- och laboratoriemetoder och koordinatsystem.

4 Projekteringsunderlag Geoteknik 4 (9) 4 Geotekniska förhållanden Terrängen kring befintlig byggnad är relativt plan med delvis hårdgjord ytor och delvis gräsytor. Strax söder om blivande simhall finns trädbevuxna små kullar. Jordlagren vid befintlig sporthall består överst av fyllning och matjord (1) som följs av sand (2) och organiska material (3) som vilar på en lermorän (4) ca 2,5 till 4 m under markytan. Fyllningen av grus och sand och lokalt av kvarlämnad matjord har en mäktighet mellan ca 0,3-0,8 m. Den underliggande sanden med en mäktighet på mellan ca 0,7-2,0 m har en låg till medelhög relativ fasthet. Lokalt påträffas också tunna torvskikt i sanden. Lager 3 med organisk jord består omväxlande av gyttja och sand med gyttjeskikt. I övergången till den underliggande lermoränen påträffas också en medelfast lera som i den geotekniska tolkningen ingår i lager 3. Odränerad skjuvhållfasthet i gyttjan och leran har utvärderats från CPT-sonderingarna och från utförda laboratorieförsök till mellan kpa. Densitet och vattenkvot har utvärderats på laboratoriet till 1,5-1,8 t/m 3 resp %. Den underliggande lermoränen är fast och överkonsoliderad. Överlag betecknas lermoränen som siltig och genomsätts lokalt av leriga sandsediment. I bh 4 har ingen lermorän påträffats inom undersökta djup utan endast en lerig finsand. Odränerad skjuvhållfasthet i lermoränen har utvärderats från CPT-sonderingarna och från utförda laboratorieförsök till mellan 80 till överstigande 200 kpa. Densitet och vattenkvot har utvärderats på laboratoriet till 2,0-2,3 t/m 3 resp %. Lager My +6,8 +7,3 1 Fyllning grusig sand/mull +6,0- +7,0 2 Sand +4,6- +6,0 3 Organisk jord, Sand med organiska skikt samt lera +3,2- +5,0 4 Siltig Lermorän, med inlagrade skikt av lerig finsand Figur 1 Principiell jordlagerföljd

5 Projekteringsunderlag Geoteknik 5 (9) 5 Geohydrologiska förhållanden Grundvattenytan ligger högt inom området ca 0,5 till 1,5 m under markytan för områdena norr resp. söder om befintlig byggnad, motsvarande nivåerna ca +6,1 resp. +5,4. Anledningen till de lägre nivåerna i söder är en pågående grundvattensänkning. Den befintliga bassängen är utvändigt försedd med dräneringsledningar som är kopplad till en pumpgrop där det kontinuerligt pumpas. Inga uppgifter föreligger om uppumpade mängder mer än att pumpen ständigt är i drift. Att mätningar i borrhåll 1 och 2 enligt RGeo den 20/ visar en tillfälligt lägre vattennivå beror på att vattnet inte hunnit stabilisera sig i grundvattenrören. Grundvattentillrinningen sker huvudsakligen genom sandlagren ovan den underliggande relativt täta lermoränen. Permeabilitet i sandlagren kan uppskattas till ca 1*10-4 m/s baserat på Hazéns formel ur siktkurvorna för sanden (d 10 = 0,1 mm). Grundvattennivåer varierar under året och mellan olika år. Ovanstående mätningar har endast utförts vid ett tillfälle. Se vidare dimensionering. 6 Geoteknisk klass Planerad anläggning hänförs till geoteknisk klass 2 (GK 2). 7 Grundläggning 7.1 Inledning Det föreligger relativt dåliga grundläggningsförhållanden för planerade tillbyggnader p.g.a. förekommande organiska jordar och de höga grundvattennivåerna. 7.2 Planerad bassäng För planerad bassäng i söder ligger grundläggningsdjupet under de organiska jordarna varför grundläggning av bassängen kommer att utföras på den underliggande fasta lermoränen. Inga bärighetsproblem föreligger alltså för denna del, däremot så erfordras grundvattensänkning inför schaktarbetena samt att bassängen utförs vattentät och dimensioneras för upplyft. Alternativt kan bassängen utföras som en dränerad konstruktion liksom befintlig bassäng. Om dräneringen ska styra dimensioneringen föreslås att dubbla dräneringsledningar läggs samt att ett säkerhetssystem installeras, t.ex. pump med nivåvakt. De dubbla ledningarna baseras inte på att grundvatteninflödet bedöms bli extra stort utan läggs som en extra säkerhet för framtida igensättning.

6 Projekteringsunderlag Geoteknik 6 (9) Icke-vävda geotextiler får heller inte användas som materialskiljare mellan jorden och det dränerande materialet p.g.a. risk för igensättning. Det är dock viktigt att inflödet kan bestämmas så att ledningar och pumpstation kan dimensioneras, se vidare grundvattensänkning och kontroll. 7.3 Planerad idrottshall För grundläggningen av idrottshallen samt övriga byggnader i markplan föreslår att lasterna från byggnadernas bärande delar förs ner till den underliggande lermoränen genom grävpålar eller genom urgrävning av de organiska jordarna och återfyllning med packat friktionsmaterial. För urgrävningsalternativet erfordras liksom för bassängen att grundvattensänkningar måste utföras. Då urgrävningar kommer att ske nära befintlig byggnad måste också risker med underminering av befintlig grundläggning beaktas. För alternativ med pålar ska grävpålarna installeras minst en påldiameter ned i den underliggande lermoränen. Installationen måste också ske innanför foderrör p.g.a. förekommande genomsläppliga sandlager och grundvatten. Golv bedöms kunna utföras direkt på mark, även om sättningar med tiden kan utvecklas i de underliggande organiska jordarna. Det är viktigt att golvet skiljs från övrig grundläggning med rörelsefogar. Vi bedömer det också som möjligt men osäkrare att grundlägga byggnadernas bärande delar ytligt i sanden. Byggnaderna får då dimensioneras för att kunna hantera förväntade sättningar och framförallt differanssättningar.

7 Projekteringsunderlag Geoteknik 7 (9) 8 Dimensionering 8.1 Grundläggning, materialparametrar Grundläggningen kan dimensioneras enligt BKR. Beräkningar i brottgräns- och bruksgränstillstånd utförs med nedanstående parametrar och partialkoefficienter. Parametrarna är utvärderade ur undersökningsresultaten med stöd av BKR kap. 4. Material 2. Sand med organiska skikt 3. Organisk jord/lera Tunghet, γ Hållfasthetsegenskaper Deformationsegenskaper (kn/m3) 17 (11) φ k= 34 o E k = 15 MPa 15 (5) τ fuk = 20 kpa σ ck = 40 kpa M ok = 3 MPa M Lk = 1 MPa 4. Lermorän/ fasta sediment 22 (12) τ fuk = 150 kpa c k= 15 kpa φ k= 32 o σ ck = 450 kpa M ok = 40 MPa M Lk = 30 MPa Tabell 1 Karakteristiska parametrar och partialkoefficienter Till parametrarna ovan följer tre dimensioneringsprinciper: För dimensionering med avseende på bärighet i lermorän ska beräkningar utföras för både dränerade och odränerade parametrar. Ogynnsammast fall blir dimensionerande. Vid bruksgränsdimensionering måste hänsyn tas till avlastning p.g.a. urschaktning. Den dimensionerande sättningsskillnaden s d beräknas enligt 3.55 i Plattgrundläggningshandboken. Modulen M ok gäller för spänningar under σ ck i bruksgränstillståndet. För högre effektivspänningsökningar utnyttjas modulen M Lk. 8.2 Partialkoefficienter Materialegenskap γ m Brottgränstillstånd γ m Bruksgränstillstånd Hållfasthetsparameter, tan φ 1,2 1,2 Hållfasthetsparameter τ fu, c 1,7 1,5 Modul M ok, E k 1,5 1,4 Förkonsolideringstryck, σ ck 1,0 1,0 Tabell 2 Partialkoefficienter för materialegenskaper

8 Projekteringsunderlag Geoteknik 8 (9) Beräkningsmodell γ Rd Bärighetsberäkning enl. allmänna bärighetsekvationen (PLATTDIM) 1,0 Sättningsberäkning enl. 2:1-metoden (SATTDIM) där medelvärdet av 1,0 3 metoder utnyttjas Tabell 3 Partialkoefficienter för osäkerhet i beräkningsmodell 8.3 Dimensionerande grundvattennivåer Dimensionerande grundvattennivå ansätts till markytan d.v.s. nivån +6, Hårdgjorda ytor Hårdgjorda ytor dimensioneras för en undergrund av sand, materialtyp 2 och tjälfarlighetsklass 1 enligt AMA 98 förutsatt att mullhaltiga massor grävs bort. 9 Schaktarbeten Planerade schaktarbeten djupare än 0,5 m under markytan måste föregås av en grundvattensänkningar i jordlagren, se vidare grundvattensänkning. Lermoränen och den leriga sanden är känsliga för vattenöverskott framförallt i samband med avlastning. Vid schakt under ogynnsamma förhållanden (kvarvarande portryck, överskottsvatten) kan lermoränens egenskaper förändras drastiskt till det sämre. Lermoränen kan innehålla block och tillhör materialtyp 5A och tjälfarlighetsklass 4. Vid friläggande av schaktbottnar för grundläggning ska följande tillvägagångssätt följas: 1. Portryckssänkning/grundvattensänkning till nivån 0,5 m under lägsta schaktbotten. 2. Avvakta med nedschaktning den sista halvmetern ovan slutlig schaktbotten till grundläggningsarbetena ska påbörjas. 3. Torr väderlek ska råda då slutschakten utförs. Slutschakten utförs med skopa utan tänder. 4. Schaktbottenkontroll av geoteknik sakkunnig. 5. Schaktbotten skyddas direkt efter friläggning med ett lager grus eller grovbetong (0,3 m grus alt. 0,2 m grovbetong) Släntlutningar för temporära schakter kan ställas i lutning 1:1,5 i sanden och i den organiska jorden. Ingen schakt får förekomma innanför en linje med lutning 1:2 räknat från närmast belastad yta. Vid utrymmesbrist, t.ex. längs befintlig byggnad eller gata, måste schaktarbetena utföras innanför en spont/ grundförstärkning. Vid schaktarbetet skall föreskrifter och rekommendationer i Arbetsmiljöverket:s/SGI:s handbok Schakta säkert-en handbok om säkerhet vid schaktning beaktas.

9 Projekteringsunderlag Geoteknik 9 (9) 10 Grundvattensänkning Vid schaktning under grundvattenytan erfordras grundvattensänkning till 0,5 m under blivande schaktbotten. Vattentillrinning förekommer framförallt i sandlagren. Temporär grundvattensänkning kan troligtvis utföras med diken i fall till filterförsedda pumpgropar. Om inte detta fungerar måste sugspetsar kopplade till vakuum aggregat utnyttjas i kombination med dikena och pumpgroparna. Vid eventuella schakter djupare än nivån +4 norr om befintlig byggnad (planerad idrottshall) kan risk föreligga för hydraulisk bottenupptryckning p.g.a. mer genomsläppliga lager i lermoränen. Indikationerna för detta är den leriga sand som påträffats i bh 4 och 5. Risken kan undvikas genom att vertikaldräner installeras i schaktbotten till nivån ca + 0. Blivande entreprenör dimensionerar utförande och kontroll av erforderlig grundvattensänkning. Utrustning för grundvattensänkning skall placeras så att schaktbotten under blivande grundläggning ej blir störd. Grundvattensänkning kan även påverka befintlig byggnad med sättningar beroende på hur den befintliga byggnaden är grundlagd. Bedömt grundvatteninflöde initiellt till schakten för planerad bassäng kan grovt beräknas med hjälp av sambandet (2.42c, Q=S*2π*k*r) enligt fukthandboken, till l/s. Som tidigare nämnts är det viktigt att förväntade flöde uppskattas rätt för dimensionering av permanenta ledningar och pumpgropar. Detta kan göras genom en provpumpning eller genom att nuvarande pumpning dokumenteras eller genom uppgifter från framtida schakt- och grundvattensänkningsarbetena. 11 Geoteknisk kontroll Föreliggande undersökning skall utnyttjas för projekteringen. Vid upprättande av bygghandlingar ska geotekniska uppgifter och rekommendationer, som överensstämmer med planerat grundläggningsarbete, inarbetas i den byggnadstekniska beskrivningen. Uppgifter om grundvatteninflöde till schaktgropen i samband med grundvattensänkningen är viktig att mäta för dimensionering av eventuellt dräneringssystem för planerad bassäng.