Detaljerad stabilitetsutredning

Transkript

1 Eskilstuna kommun Mesta 6:40 m.fl. Eskilstuna kommun Teknisk PM Geoteknik Uppdragsnummer: Stockholm, Grontmij AB Samhällsbyggnad/Geoteknik Andreas Alpkvist Teknikansvarig eller Handläggare Axel Lehmann Granskare Grontmij AB Besök Mejerivägen 1 E-post andreas.alpkvist@grontmij.com Org nr Direktnr Box Styrelsens säte Stockholm Fax Stockholm

2 Eskilstuna kommun Innehållsförteckning 1.1 Syfte PLANERAD BYGGNATION UNDERLAG GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN Tidigare undersökningar Undersökningar Inmätning Topografi och områdesbeskrivning Hydrologiska förhållanden Geotekniska förhållanden Befintliga hus Föreslagna hus STABILITET FÖR BEFINTLIGA HUS Riktlinjer Erforderliga säkerhetsfaktorer Beräkningsförutsättningar Val av hållfasthet Laster Resultat FÖRESLAGNA HUS Stabilitet Sättningar Rekommendationer för grundläggning Bilaga 1. Stabilitetsberäkningar Grontmij AB Besök Mejerivägen 1 E-post andreas.alpkvist@grontmij.com Org nr Direktnr Box Styrelsens säte Stockholm Fax Stockholm

3 Orientering och bakgrund På uppdrag av Eskilstuna kommun har Grontmij utfört en detaljerad stabilitetsutredning inom fastigheten Mesta 6:40 m.fl, ca 6 km sydväst om Eskilstuna centrum, inför detaljplanering av området. Uppdraget har omfattat utredning av stabilitet för dels sex befintliga byggnader, dels ett område planerat för exploatering av ca 50 bostäder i form av enskilda, par- och radhus. De befintliga husen är markerade i blått i Figur 2. Figur 1 Orienteringskarta med utredningsområdet markerat i rött (karta från Eniro) Figur 2 Karta med utredningsområdet markerat (Eskilstuna kommun) 1.1 Syfte Syftet med utredningen är att undersöka den geotekniska stabiliteten inom området, dels för de sex befintliga husen, dels för området aktuellt för exploatering. Vidare har syftet varit att undersöka de allmänna geotekniska förhållandena och ge synpunkter och rekommendationer för detaljplaneärendet och vidare projektering. U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 3 av 11

4 2 Planerad byggnation Planerad byggnation utgörs av ca 50 bostäder i form av enskilda, par- eller radhus samt vägnät och parkeringsytor inom området, se Figur 3. Figur 3 Skiss på planerade nya hus och vägar (Eskilstuna kommun) 3 Underlag Följande material har utgjort underlag: Grundkarta, tillhandahållen av Beställaren Skiss över planerad byggnation, tillhandahållen av Beställaren Ledningsunderlag via samt Beställaren Översiktlig markundersökning för grundläggning av enbostadshus, ÄC-konsult AB, Utlåtande över grundförhållandena inom område vid Mesta (mellan grusåsen och Västergård) i Eskilstuna, Allmänna Ingenjörsbyrån AB, Geotekniska förhållanden 4.1 Tidigare undersökningar Geotekniska undersökningar har utförts 1968 som del av undersökning av ett större område samt 2007 inför byggnation av de sex befintliga husen inom området (se vidare kapitel 3). U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 4 av 11

5 4.2 Undersökningar Geotekniska undersökningar har utförts i totalt 22 punkter inom området med vikt-, slag- och CPT-sondering samt skruvprovtagning. Undersökningarna utfördes i juni Se vidare MUR-Markteknisk undersökningsrapport-mesta 6:40 m.fl,. 4.3 Inmätning Utsättning och inmätning av borrpunkter samt inmätning av terränglinjer har utförts med RTK-GPS. Koordinatsystem är Sweref och höjdsystem RH Topografi och områdesbeskrivning Området begränsas i väster av en höjdrygg med isälvsmaterial och i öster av en höjd med morän eller berg. Området med de befintliga husen ligger på en höjd på ca +25 vilken sluttar ned mot ett kärr (Figur 4). Övriga delen av området är relativt flack med en nivå mellan ca +21 och +22. Större delen av området utgörs av ängs- och åkermark med några åkerholmar (Figur 4). I det nordvästra området finns ett vattenområde av främst kärrkaraktär. I nordost begränsas området av ett skogsområde med sly och lövskog. Omedelbart söder om området finns ett villaområde. Figur 4 Befintliga hus och slänt ned mot kärr U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 5 av 11

6 Figur 5 Del av område aktuellt för exploatering 4.5 Hydrologiska förhållanden Grundvattenrör installerades i två punkter för att undersöka grundvattennivån. Rör G05 installerades strax norr om de befintliga husen, rör G16 i den södra delen av området. Rören installerades på djup 14 respektive 7 m. Detta för att undersöka eventuell hydraulisk koppling med Borsöknasjön. Nivån var i juli 2014 i rör G05 1,33 m under markytan (nivå +21,75) och i rör G16 2,27 m under markytan (nivå +21,83). Nivån i Borsöknasjön var på undersökningsdagen (juni 2014) +23,74. Det innebär alltså att en stor del av området ligger lägre än sjönivån och artesiskt grundvatten kan förväntas. 4.6 Geotekniska förhållanden Befintliga hus Område gränsar till en höjdrygg av isälvsmaterial i väster. Från denna sluttar marken nedåt mot ett kärr med ca 6 m torv vilken underlagras av siltig sand till mellan 16 och minst 24 m i undersökta punkter. I en punkt har även lera med 3 m mäktighet registrerats. Norr om kärret ligger de befintliga husen på en höjd vilken utgörs av utfyllt material av block och grus mellan 2-6 m mäktighet enligt tidigare undersökning från 1997 (ÄC Konsult AB). Under fyllningen finns enligt samma undersökning lös lera vilken har konsoliderat för belastningen av fyllningen. Ingen lera har konstaterats i nu utförda punkter nära husen. Söder om de befintliga husen sluttar marken uppåt och övergår i sand. Figur 6 visar jordartskartan över området. U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 6 av 11

7 Figur 6 Snitt ur jordartskartan ( Föreslagna hus Området aktuellt för exploatering skiftar i markförhållande. Generellt utgörs jordlagren av 0,5 till 2 m torrskorpelera vilken underlagras av sand eller siltig sand upp till 10 m under markytan, därunder finns sannolikt en fast lagrad morän eller berg. I tre punkter i området har torv med upp till 6 m mäktighet registrerats. 5 Stabilitet för befintliga hus 5.1 Riktlinjer Stabilitetsberäkningar har utförts i enlighet med Skredkommissionens anvisningar i rapport 3:95 samt IEG:s rapport 4:2010-Vägledning för tillämpning av Skredkommissionens rapporter 3:95 och 2:96. Stabilitetsanalyserna har utförts genom traditionell beräkning av totalsäkerhetsfaktorer, dvs. s.k. hävdvunnen metod. 5.2 Erforderliga säkerhetsfaktorer Enligt Skredkommissionens anvisningar kan områden för planläggning och befintlig bebyggelse klassas som tillfredsställande stabilt om F c är större än 1,7-1,5 och F komb större än 1,45-1,35 för en detaljerad utredning. I sand bör F c motsvarande vara lägst 1,3. Erforderlig säkerhetsfaktor inom spannen bedöms med hänsyn till gynsamma och ogynsamma förhållanden. För stabilitetsberäkningarna har samtliga antaganden gjorts konservativt varför erforderliga säkerhetsfaktorer väljs i det lägre spannet för denna utredning. U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 7 av 11

8 5.3 Beräkningsförutsättningar Stabilitetsberäkningar har utförts i tre sektioner för området med de befintliga husen. Beräkningar har utförts som odränerad och kombinerad analys enligt praxis. Markgeometrin har valts utifrån utförda inmätningar samt komplettering med nivåkurvor från grundkartan. Grundvattennivån har valts i nivå underkant av fyllningen samt motsvarande nivån i rör G05 som övre grundvattenyta. Mot bottenmoränen som sannolikt har hydraulisk kontakt med Borsöknasjön har en trycknivå motsvarande sjönivån valts. Det innebär alltså en tryckprofil med större ökning än hydrostatiskt tryck vilket är ett antagande på den säkra sidan. Jordprofilen har valts utifrån utförda sonderingar och vissa antaganden. Beräkningar har utförts i tre sektioner, se Figur 7. S1 S2 S3 Figur 7 Beräkningssektioner 5.4 Val av hållfasthet Karaktäristisk odränerad skjuvhållfasthet för lera har valts utifrån utförda CPT-sonderingar. Lerans karaktäristiska skjuvhållfasthet, Cu, har valts till 15 kpa. Utförda undersökningar indikerar högre värden, med hänsyn till osäkerhet i metod och relativt få undersökningspunkter har ett lägre värde valts. Torvens hållfasthet har uppskattats utifrån empiriska relationer. Torven är högförmultnad med relativt låga vattenkvoter, mellan 300 till 500 % i dels nu utförda prover, dels gamla undersökningen från Torvens odränerade skjuvhållfasthet har utifrån detta valts till 8 kpa med hjälp av empiri. Torvens dränerade hållfasthet har satts till c =2 kpa och Ø =28 enligt Trafikverkets tekniska råd för geokonstruktioner. Lerans dränerade hållfasthet har valts till 10 % av den odränerade enligt praxis. Sandens och siltens friktionsvinkel har valts till 37 utifrån utförda CPT-sonderingar. Valda beräkningsparametrar sammanfattas i Tabell 1 nedan. U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 8 av 11

9 Tabell 1 Beräkningsparametrar Material Odränerad hållfasthet, Cu Dränerad hållfasthet, c Effektiv friktionsvinkel, Ø Tunghet Lera 15 kpa 1,5 kpa kn/m 3 Torv 8 kpa 2 kpa kn/m 3 Sand kn/m 3 Fyllning kn/m Laster Belastningen från husen har i beräkningarna modellerats som en utbredd linjelast på 10 kpa, motsvarande ett våningsplan. 5.6 Resultat Resultatet av stabilitetsberäkningarna redovisas i Tabell 2 nedan. Beräkningarna redovisas i Bilaga 1. Tabell 2 Beräknade säkerhetsfaktorer Sektion F c (odränerad analys) F komb (kombinerad analys) Erforderlig F c S1 1,39 1,21 1,5 1,35 S2 1,63 1,49 1,5 1,35 S3 1,49 1,47 1,5 1,35 Erforderlig F komb Med undantag för sektion S1 uppfyller beräknade säkerhetsfaktorer kraven. Beräknade glidytor i sektion S1 omfattar främst den lösare torven och ett eventuellt skred i den bedöms inte påverka husen. Sammantaget bedöms därför husen ha en tillfredsställande säkerhet mot skred. Däremot är marken nedanför husen känslig och uppfyllnad eller annat som ökar belastningen kan leda till skred där. Det bör däremot inte äventyra husen då ev. lösare jordlager under husen har konsoliderat och därmed uppnått tillräcklig hållfasthet för att motstå stora, djupa glidytor. 6 Föreslagna hus 6.1 Stabilitet Området är relativt flackt med en genomsnittlig lutning på endast några procent. Risk för skred kan allmänt sägas finnas vid slänter med lutning brantare än 1:10 gränsande mot U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 9 av 11

10 partier med förutsättningar för skred. Ras eller skred inom området för föreslagna hus är därför osannolikt. Däremot kan lokala stabilitetsproblem uppkomma vid schakt, se vidare under kapitel 6.3. Skred kan även uppkomma i torven vid uppfyllnader som leder till nivåskillnader. Belastningsökning för uppfyllnad eller annat som kan äventyra stabiliteten bör därför undvikas och geotekniskt sakkunnig ska delta i planering och höjdsättning av området. 6.2 Sättningar Undersökningen visar att området har stora skillnader i markförhållanden. I mitten av området (punkt G12 & G25) har torv hittats ned till ca 6 m djup. Även i punkt G24 längst i nordost har torv påträffats, där till ca 3,5 m djup. Även små belastningar på torv ger upphov till relativt stora sättningar varför förstärkning vid grundläggning av både hus, vägar och planer kommer att krävas. Övriga delar av området utgörs av 0,5 till ca 2 m torrskorpelera vilken underlagras av siltig sand eller sand. Torrskorpeleran och sanden bedöms kunna tåla mindre belastningar utan större sättningar. En belastning om 15 kpa bör på sanden resultera i sättningar på maximalt ca 2 cm. Större sättningar kan dock uppkomma vid en sänkning av grundvattenytan till följd av t.ex. minskad infiltration av ytvatten pga. dränering. 6.3 Rekommendationer för grundläggning Områdets geotekniska egenskaper varierar inom relativt små avstånd. Delar med mäktig torv som betecknades med y2 (Figur 8) är känsligt mot belastning och stora sättningar riskerar att uppstå redan vid små lasttillskott. Pålning av byggnader bör därför utföras inom området med torv; y2 (Figur 8). Området y1, uppvisar ingen torv men uppvisar ett lager torrskorpelera ovan sand och silt. Området bedöms klara laster från 1-1,5-våningshus om förekommande torrskorpelera skiftas ur. Med tanke på de skiftande förhållandena mellan lös och fastare jord bör kompletterande geotekniska undersökningar utföras för fastställande av lämplig grundläggningsmetod för respektive hus. Om kompletterande undersökningar inte utförs med hänsyn till att det är farligt att bygga direkt på lera, bör den här delen, y1, också pålgrundläggas. Sanden innehåller silt och därför kan flytjordsproblematik i schakter uppstå vid nederbörd. Hänsyn till detta samt risk för lokala skred ska tas vid schaktarbete. U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 10 av 11

11 Figur 8 Orienteringskarta för grundläggning U:\SHStoGeo\01_Uppdrag\ Mesta 6-40 Stabilitetsutredning\09_Arbetsmtrl\Dokument\PM Geoteknik Mesta 6-40-slutversion.docx Senast utskrivet :02 Sida 11 av 11

12 Bilaga 1 - Stabilitetsberäkningar Sektion S1 odränerad analys

13 Sektion S1 kombinerad analys

14 Sektion S2 odränerad analys

15 Sektion S2 kombinerad analys

16 Sektion S3 odränerad analys

17 Sektion S3 kombinerad analys