Översiktlig geoteknisk utredning för fördjupad översiktsplan

Transkript

1 LAHOLMS KOMMUN SAMHÄLLSBYGGNADSKONTORET Planerat exploateringsområde söder om Lagan mellan Trulstorp och Åmot Översiktlig geoteknisk utredning för fördjupad översiktsplan Delrapport 2, Geoteknisk PM Datum: Diarienr: Uppdragsnr: Uppdragsansvarig: Jan Fallsvik Handläggare: Jan Fallsvik Mattias Andersson Ann-Christine Hågeryd Karin Lundström Granskare: Lars Johansson

2 Innehållsförteckning 1 UPPDRAG 3 2 TOPOGRAFI SAMT GEOLOGISKA OCH GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN 3 3 ÖVERSIKTLIG BEDÖMNING OCH ÖVERSLAGSBERÄKNING AV STABILITETSFÖRHÅLLANDENA LAGANS STRANDZON OCH DESS NÄRHET ÖVRIGA DELAR AV EXPLOATERINGSOMRÅDET REKOMMENDATIONER 7 4 SÄTTNINGS- OCH GRUNDLÄGGNINGSFÖRHÅLLANDEN ALTERNATIVA GRUNDLÄGGNINGSMETODER RISK FÖR OJÄMNA SÄTTNINGAR REKOMMENDATIONER 8 5 FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR ÖVERSVÄMNINGAR RÅDANDE KLIMATFÖRHÅLLANDEN FRAMTIDA KLIMATFÖRHÅLLANDEN SKRED I SAMBAND MED ÖVERSVÄMNINGAR REKOMMENDATIONER 10 6 RADON 12 7 GRANSKNING 12 Översiktlig stabilitetsberäkning, beräkningssektioner Bilaga (12)

3 Laholms kommun Samhällsbyggnadskomtoret Planerat exploateringsområde söder om Lagan mellan Trulstorp och Åmot Översiktlig geoteknisk utredning för fördjupad översiktsplan Delrapport 2, Geoteknisk PM 1 UPPDRAG På uppdrag av Laholms kommun, Samhällsbyggnadskomtoret, har Statens geotekniska institut (SGI) utfört översiktlig geoteknisk utredning för att bilda underlag för fördjupad översiktsplan för ett planerat exploateringsområde beläget väster om Laholms stad och söder om Lagan mellan Trulstorp och Åmot, se kartan, Figur 1-1. Utredningen syftar till att ge en översiktlig bedömning av markområdets geotekniska förutsättningar inklusive risker för skred, ras, erosion och översvämning. Sektion 3 5 m hög slänt Figur 1-1 Det planerade exploateringsområdet begränsat med röd linje är beläget söder om Lagan mellan Trulstorp och Åmot. Överslagsberäkning av stabilitetsförhållandena har utförts längs Sektion 3. (Sektionen har hämtats frå SMHI:s underlag för den tidigare utförda översiktliga översvämningskarteringen längs Lagan.) Dessutom har stabilitetsförhållandena bedömts översiktligt för en ca 5 m hög slänt i områdets mitt. 2 TOPOGRAFI SAMT GEOLOGISKA OCH GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN Det planerade exploateringsområdet, som till största delen utgörs av åkermark ligger söder om Lagan ca 2 km väster om Laholm. Området gränsar i öster till järnvägen mellan Halmstad och Ängelholm och i väster sträcker sig området till Åmot, Figur 1-1. Området är till större delen flackt, och ligger i svag lutning mot Lagan i norr. De lägre norra 3 (12)

4 delarna av området är belägna kring nivån ca +2 m ö h till +5 m ö h medan marknivån i de södra delarna ligger på nivån +15 m ö h. I områdets mitt löper en ca 5 m hög naturlig slänt i östvästlig riktning. Slänten sluttar mot norr. Inom området utgörs jordlagren huvudsakligen av lera och silt överlagrad av sand vars mäktighet varierar mellan 2 och 8 m. I områdets östra delar förekommer mindre partier utan sand där lera går i dagen. I den nordvästra delen av området finns även lager av gyttja under sanden. Märgelgravar förekommer ställvis där den överlagrande sanden är tunnare eller saknas. Märgelgravar är av människan grävda större gropar 1. Ofta är märgelgravarna kvadratiska med en sida på fem till åtta meter. I märgelgravarna har brutits märgel för jordförbättring. Märgelgravar grävdes under 1800-talet. De ligger ofta mitt ute på åkrarna. Många är vattenfyllda och kantade av buskar och högt gräs. Jordlagren av lös gyttja och lera är delvis mäktiga och når ca 25 m djup. I den nordvästra delen av exploateringsområdet finns de mäktigaste jordlagren och främst i detta delområde förekommer lager av gyttja. I den sydöstra delen av området är jordtäcket tunnare. Där finns även delområden där jordlagren består av enbart sand, d.v.s. där saknas underliggande jordlager av gyttja och lera. I norr, i strandzonen utmed Lagan, förekommer svämsediment och lera. Svämsedimentens sammansättning varierar från lera till sand med inblandning av organiskt material. Mindre bergblottningar finns i de östra delarna utmed Lagan. 3 ÖVERSIKTLIG BEDÖMNING OCH ÖVERSLAGSBERÄKNING AV STABILITETSFÖRHÅLLANDENA 3.1 Lagans strandzon och dess närhet Strandzonen inom ett avstånd om 100 m från Lagan skall inte bebyggas. Genom överslagsberäkning har kontroll av stabilitetsförhållandena inom denna strandzon utförts genom översiktlig stabilitetsberäkning i en sektion vinkelrät mot ån kallad Sektion 3. Sektionens topografi har hämtats från underlaget för MSB:s översiktliga översvämningskartering 2 längs Lagan. Sektionens ungefärliga läge framgår av Figur 1-1. Den överslagsmässiga stabilitetsberäkningen vid Sektion 3 har utförts med datorprogrammet SLOPE/W (Geostudio, 2007) enligt Morgenstern-Price metod med antagande om en sinusformad (halv) fördelning mellan de interlaminära krafterna. Vid beräkningarna har strandzonen utmed Lagan antagits obelastat av yttre laster. Baserat på de utförda fältundersökningarna och empiri har bedömning gjorts av troliga jorddjup, densiteter och hållfastheter. Säkerhetsfaktorn mot skred har överslagsmässigt beräknats med såväl odränerad som kombinerad analys. Vid hållfasthetsbedömningen har mycket försiktiga värden använts. 1 Från Wikipedia, den fria encyklopedin, Översiktlig översvämningskartering längs Lagan på sträckan från Karlsfors, vid Lagans och Häråns sammanflöde, till mynningen,, 1999, SRV D-nr , SMHI D-nr /204. Arbetet utfördes av Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut, SMHI, på uppdrag av Statens Räddningsverk som numera utgör en del av Myndigheten för Samhällsskydd och Beredskap, MSB). (Tillstånd att använda underlaget har erhållits muntligt av Britt Hedberg, MSB, ) 4 (12)

5 Vid stabilitetsberäkningarna i strandzonen och dess närhet har jordlagren antagits bestå av överst sand på lera med mycket låg till låg odränerad skjuvhållfasthet. Lerans mäktighet uppgår till m Under leran finns sand eller annan friktionsjord vars egenskaper och mäktighet inte har bestämts. Jordlagrens odränerade skjuvhållfasthet har bestämts med CPT samt med vingförsök. Korrigerad odränerad skjuvhållfasthet framgår av Figur 3-1. I figuren framgår även den hållfasthetsfördelning som använts i stabilitetsberäkningarna. Lerans dränerade skjuvhållfasthet har antagits baserad på erfarenheter och empiri. Därmed har c antagits till 10% av skjuvhållfastheten och friktionsvinkeln till 30 o vid kombinerad analys. I denna översiktliga utredning har inte ostörda prover på lera och gyttja tagits varför värden på konflytgränsen, w L, inte finns tillgängliga som underlag för att utföra korringering av den odränerade skjuvhållfastheten. I stället för korrigerade värden på den odränerade skjuvhållfastheten har ett empiriskt värde använts för stabilitetsberäkningarna enligt Larsson et al 3 : ( 1 b) c = a σ OCR u c där c u = odränerad skjuvhållfasthet [kpa] σ c = förkonsolideringsstryck [kpa] OCR = överkonsolideringsgrad [-] a och b = materialparametrar [-] Härvid ansattes a = 0,21, b = 0,8 samt OCR = 1,15. För bebyggelsen har antagits att enskilda byggnader i anslutning till strandskyddszonens yttre gräns (100 m från åstranden). Bebyggelsen antas belasta marken med 25 kpa, vilket kan motsvara 1,5-plans villor med utfyllningar för trädgårdsplanering, uppfartsvägar etc. Området inom strandzonen skall inte bebyggas, men eftersom bebyggelse eventuellt skall placeras i nära anslutning till strandzonen kommer området sannolikt att användas som strövområde av de boende i området. Därför bör strandzonen hänförs till markanvändningsalternativet annan mark enligt Skredkommissionens anvisningar, Rapport 3:95. Eventuellt kan dock strandzonen hänföras till markanvändningsalternativet naturmark om tillgängligheten är begränsad. Området som skall bebyggas hänförs till markanvändningsalternativet Nyexploatering. Resultaten av beräkningarna vid Sektion 3, se Tabell 2-1 och Bilagorna 1 4, visar att inom strandzonen är den beräknade säkerhetsfaktorn mot såväl kombinerat som odränerat brott lägre än de i Skredkommissionens rekommenderade riktvärdena för annan mark, som anges till F cφ >1,5 för cφ-analys respektive F c > 2 för odränerad analys. De utförda undersökningarnas begränsade omfattning samt osäkerheten beträffande jordlagrens mäktighet och utbredning samt portrycksförhållanden medför att kravet bedöms behöva höjas till F komb > 1,7 för kombinerad analys och F c > 2,2 för odränerad analys. För den planerade bebyggelsen bakom strandzonen krävs minst detaljerad stabilitetsutredning. 3 SGI Information 3, Larsson et al, 2007, Skjuvhållfasthet utvärdering i kohessionsjord 5 (12)

6 Okorrigerad odränerad skjuvhållfasthet, kpa CPT bh 2 Empiri bh 2 CPT bh 6 CPT bh 7 CPT bh 8 2 Vb, bh 8 Empiri bh 8 Vald z kpa Djup (m) Figur 3-1 Ingångsdata för stabilitetsberäkningarna vis Sektion 3. Okorrigerad odränerad hållfasthet samt vald hållfasthetsfördelning mot djupet vid utförda stabilitetsberäkningar. 6 (12)

7 Tabell 2-1 Resultat från utförda överslagsberäkningar av stabilitetsförhållandena vid Sektion 3. Antagna hållfasthetsegenskaper för jordlagren framgår av respektive beräkningssektion, Bilaga 1 4 Stabilitetsberäkningen avser Beräknad säkerhetsfaktor Beräkningssektion, Bilaga nr Odränerad analys Glidytor inom strandzonen F c = 1,48 1 Kombinerad analys Glidytor inom strandzonen Odränerad analys Glidyta som når planerad bebyggelse Kombinerad analys Glidyta som når planerad bebyggelse F komb = 1,46 2 F c = 1,81 3 F komb = 1, Övriga delar av exploateringsområdet Stabiliteten för den ca 5 m höga slänten i områdets mitt, se Figur 1-1, har bedömts överslagsmässigt med hjälp av Janbus diagrammetod 4, som visar att lokalt, där slänten är som brantast, är stabilitetsförhållandena troligen inte tillfredställande. Likaså kan stabiliteten vara otillfredställande lokalt i märgelgravarnas närhet beroende på den lokala topografin och märgelgravarnas djup. 3.3 Rekommendationer I detaljplaneskedet krävs minst detaljerad stabilitetsutredning enligt Skredkommissionens Rapport 3:95 för såväl strandzonen som det område bakom strandzonen som skall bebyggas liksom för områdena lokalt utmed slänten i områdets mitt samt vid märgelgravarna. 4 SÄTTNINGS- OCH GRUNDLÄGGNINGSFÖRHÅLLANDEN Jordlagren av gyttja och lera är sättningskänsliga, men det ytliga sandlagret kan fördela lasten från planerad bebyggelse så att den sprids ut över en större yta. Där sandlagret har tillräcklig tjocklek medför lastspridningen att byggnaderna kan grundläggas med längsgående sulor eller kantförstyvad platta på mark, varvid dock mindre men acceptabla sättningar kan uppstå i underliggande lager av lera och gyttja. Där det ytliga sandlagret saknas eller är tunt blir lastspridningen obefintlig eller begränsad och eventuella byggnader måste därför grundläggas på plintar eller pålar eller genom kompensationsgrundläggning. Mäktigheten för de sättningskänsliga jordlagren, som består av lera och gyttja, påverkar också sättningarnas storlek. Sättningarna utbildas under lång tid (flera decennier) men sker snabbast i början. 4 Janbus diagrammetod för odränerad analys, Janbu, N. (1954). Stability analysis of slopes with dimensionless parameters. Thesis, Harward University, Cambridge, Massachusetts. 7 (12)

8 Bebyggelse med 1,5-plansvillor samt utfyllnader för gator och trädgårdsplanering motsvarar cirka 25 kpa last på marken. Överslagsberäkningar visar att sättningarna vid denna last ger 1-3 cm sättning i den nordöstra delen av exploateringsområdet, medan sättningarna blir cm i den nordvästra delen av exploateringsområdet. 4.1 Alternativa grundläggningsmetoder Kompensationsgrundläggning innebär att de sättningskänsliga jordlagren först avlastas genom avschaktning av det översta jordlagret innan ny last från byggnader, vägar och anläggningar påförs. Exempel på kompensationsgrundläggning är att byggnaderna förses med källare, eller att det översta befintliga jordlagret utväxlas mot lätt fyllning bestående av förslagsvis lättklinker eller cellplast. Pålgrundläggning är kostsam och kan vara svår att finansiera för mindre byggprojekt, exempelvis villor. Grundläggning med plintar kan utföras vid högst ca 2,5 m djup till fasta jordlager eller berg. 4.2 Risk för ojämna sättningar Ojämna sättningar uppstår vid varierande mäktighet för de sättningskänsliga jordlagren samt där de påförda lasterna på markytan av olika anledningar varierar, exempelvis vid utfyllning med tunga jordmassor runt pålgrundlagda byggnader eller där gator passerar över rörledningar. Där ojämna sättningar uppstår kan ledningar, byggnader och konstruktioner skadas exempelvis där servisledningar ansluts till byggnader. Sättningsskillnader kan även ge upphov till sprickor i byggnadernas konstruktionsdelar, lutande och bågnande golv och kärvande dörrar samt bakfall i självfallsledningar. Om risk för ojämna sättningar finns inom byggnader bör grundläggning på sulor eller vanlig kanstförstyvad platta undvikas och grundläggning på hel styv bottenplatta övervägas. 4.3 Rekommendationer Vid kommande detaljplanearbete och bygglovsgivning måste en detaljerad utredning av sättnings- och grundläggningsförhållandena utföras, varvid jordlagrens kompressionsegenskaper klarläggs. Detta baseras på ostörd provtagning och laboratorieundersökningar av de sättningskänsliga jordlagren samt detaljerad undersökning av det övre sandlagrets utbredning och mäktighet. 5 FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR ÖVERSVÄMNINGAR Förutsättningarna för översvämningar bör beaktas inom det planerade exploateringsområdet för hittills rådande klimatförhållanden och även för framtida klimatförhållanden. Översvämningsriskerna behöver utredas detaljerat i planskedet 5.1 Rådande klimatförhållanden På uppdrag av dåvarande Räddningsverket utförde SMHI översiktlig översvämningskartering längs Lagan 5. Enligt denna kartering finns risk för översvämning längs Lagan främst i den östra delen av det planerade exploateringsområdet, Figur 5-1. På kartan är 5 Översiktlig översvämningskartering längs Lagan på sträckan från Karlsfors, vid Lagans och Häråns sammanflöde, till mynningen,, 1999, SRV D-nr , SMHI D-nr /204. Arbetet utfördes av Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut, SMHI, på uppdrag av Statens Räddningsverk som numera utgör en del av Myndigheten för Samhällsskydd och Beredskap, MSB). 8 (12)

9 översvämmade områden vid det så kallade 100-årsflödet markerade med rosa färg samt översvämmade områden vid beräknat högsta flöde med rastrerad rosa färg. Den utförda översiktliga översvämningskarteringen visar vilka områden som riskerar att bli utsatta för översvämning med återkomsttiden 100 år. Detta hundraårsflöde är enligt SMHI det vattenflöde som på en viss plats i vattendraget statistiskt sett inträffar i genomsnitt en gång per hundra år. Men, sannolikheten att 100-årsflödet blir verklighet under en hundraårsperiod är däremot hela 63%, och när detta flöde inträffar inom hundraårsperioden anges inte. I SMHI:s karteringsuppdrag längs Lagan ingick inte att beakta klimatförändringen. Utrett område Figur 5-1 Utdrag ur översiktlig översvämningskartering längs Lagan, 1999, SRV D-nr , SMHI D-nr /204 med det nu utredda området mellan Trulstorp och Åmot inritat. Kartan är uppförstorad från 1: till 1: För kommande detaljplanering av eventuell bebyggelse och anläggningar utmed Lagan krävs bättre och mer detaljerade beräkningar av vattennivåer 6. Som indata behövs då (12)

10 enligt SMHI mer precisa uppgifter om vattendragets profil samt avvägda nivåer på vägbanor, broar, vallar samt beskrivning av eventuella dammar. För det planerade exploateringsområdet måste man också ta hänsyn till havsvattenståndet, vilket kan ha stort inflytande på vattennivåerna uppströms Lagans mynning. 5.2 Framtida klimatförhållanden SMHI:s och Rossby Centre s klimatscenarier fram till år 2100 indikerar att nederbördsmängderna kommer att öka inom större delen av Sverige. Ökad nederbörd medför att erosionen tilltar och att grundvattennivån i jordlagren höjs samt en ökning av såväl frekvens som omfattning av översvämningar längs sjöar och vattendrag 7. Exempelvis kommer detta att medföra att 100-årsflödet enligt SMHI:s översiktliga översvämningskartering kommer att inträffa oftare i framtiden. Vidare kan ökad intensitet för, och frekvens av, västliga stormar antagas leda till höga vattennivåer längs Hallandskusten som kan leda till vatteninträngning och översvämning i Lagans nedre lopp där det aktuella exploateringsområdet är beläget. Var för sig och i samverkan kommer dessa förändrade klimatförhållanden att innebära ökade problem med bland annat översvämningar, erosion, skred och ras. 5.3 Skred i samband med översvämningar Erfarenheter från översvämningar visar, att skred i flankslänterna längs vattendrag främst inträffar i samband med att översvämningarna sjunker undan, Figur 5-2. Medan en översvämning varar, tränger vatten in i jordlagren i det översvämmade området. Grundvattennivån blir förhöjd och därmed även vattentrycket i jordlagrens porer, det så kallade portrycket. När portrycket höjs försämras jordens hållfasthet. Då vattnet sjunker undan, sjunker inte det förhöjda portrycket av i samma takt. Särskilt långsamt sjunker portrycket undan i täta, finkorniga jordar som lera och silt. Om dessutom en tung jordvall har lagts ut för att förhindra översvämningens utbredning, tillkommer vikten av denna som en pådrivande faktor. 5.4 Rekommendationer I detaljplaneskedet bör detaljerad översvämningskartering utföras för exploateringsområdet, som tar hänsyn till klimatförändringsbetingade förändringar när det gäller översvämningar på grund av såväl förändrade nederbördsförhållanden som inträngande vatten i Lagan vid ökad stormfrekvens och stormintensitet. Därmed kan även faran för erosion, skred och ras i samband översvämningar bedömas. Detta kan sedan användas som underlag vid lokaliseringen av bebyggelsen samt dimensionering av eventuella skyddsåtgärder som erosionsskydd, jordvallar etc. Eftersom en eventuell jordvall är tung bör flanksläntens stabilitet klarläggas genom detaljerad stabilitetsutredning i vilken även hänsyn tas till jordvallens last. 7 Fallsvik et al (2007), Klimatförändringens inverkan i Sverige, Översiktlig bedömning av jordrörelser vid förändrat klimat, Underlagsrapport till Klimat- och sårbarhetsutredningen, SGI Varia (12)

11 1. Före en översvämning Bebyggelse finns i närheten av en slänt i lerjord mot en å. Grundvattenytan ligger på normalt djup 2. Under en översvämning En tung jordvall har lagts ut för att skydda bebyggelsen. Vatten läcker in genom jorden under vallen, vilket avsevärt höjer grundvattenytan bakom vallen. Det höga vattentrycket mot slänten på grund av den förhöjda vattennivån i ån agerar som motvikt. Slänten eroderas genom att jordmaterial förs bort av den kraftiga vattenströmningen i ån. 3. Efter en översvämning När vattennivån sjunker tillbaka Den tunga jordvallen ligger kvar. Vattennivån i ån sjunker undan och dess funktion som motvikt blir sämre. Även den borteroderade jorden i slänten innebär förlorad motvikt. Den förhöjda grundvattennivån sjunker undan långsammare och alstrar fortfarande höga portryck som minskar jordens hållfasthet. Skred kan utlösas på grund av de kombinerade effekterna av ökad belastning, minskad motvikt och jordens minskade hållfasthet. Figur 5-2 Skred i samband med översvämningar, efter aspx, (12)

12

13

14

15

16