PM Vår referens/nr 138459 KV BILLDAL 21:1, 22:8 och 28:3 BILLDAL, GÖTEBORGS STAD NYBYGGNATION AV BOSTÄDER Geoteknisk undersökning för detaljplan G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx ProjekteringsPM, Geoteknik Post 405 18 GÖTEBORG Besök Johan på Gårdas gata 5 Telefon 010/4480000 Fax 010/4485610
2 (11) KV BILLDAL 21:1, 22:8 och 28:3 BILLDAL, GÖTEBORGS STAD NYBYGGNATION AV BOSTÄDER ProjekteringsPM, Geoteknik 1 OBJEKT På uppdrag av Skanska Nya Hem AB, region Väst har,, i Göteborg utfört en översiktlig geoteknisk och miljögeoteknisk undersökning för rubricerade fastigheter. Området är beläget strax norr om Billdals kyrka. Området avgränsas i söder och öster av Hulanvägen. I väster avgränsas området av Södra Särövägen och i norr av gamla Säröbanan där banvallen i dagsläget används som cykelväg. Omkring 200 m väster om området ligger havet. Figur 1. Översiktskarta som visar det undersökta området.
3 (11) 2 ÄNDAMÅL Syftet med undersökningen har varit att fastställa jordlagerföljd och jordlagrens tekniska egenskaper vilket skall utgöra projekteringsunderlag för bedömning av planerade byggnaders grundläggning samt rekommendationer och restriktioner avseende uppfyllnader och schakter som utförs i samband med uppförande av planerade byggnader, lokalgator, VA, etc. Vidare har uppdraget omfattat en kontroll av eventuella föroreningar i marken inom det aktuella området. En bedömning av föroreningssituationen inom undersökningsområdet och rekommendationer avseende detta redovisas i en separat handling, se Miljörapport, Översiktlig miljögeoteknisk undersökning för detaljplan, upprättad av, i Malmö. Resultaten av de geotekniska och miljögeotekniska undersökningarna i form av ritningar och bilagor redovisas i en separat handling benämnd Markteknisk undersökningsrapport/geoteknik och Miljögeoteknik, (MUR/Geo,Miljögeo) Geoteknisk och miljögeoteknisk undersökning för detaljplan, upprättad av, i Göteborg och daterad 20120419. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx 3 UNDERLAG FÖR UTREDNINGEN Underlag för undersökningen har utgjorts av: Skiss av planerad byggnation, upprättad av Nordstrand och Rung Arkitektkontor AB, daterad 20020131. Digital grundkarta med infogad samlingskarta, detaljplan för bostäder norr om Bildals kyrka, erhållen från Göteborgs Stad Stadsbyggnadskontoret, upprättad 20120125. Underlag för befintliga el, tele och VAledningar. 4 STYRANDE DOKUMENT Denna PM ansluter till SSEN 19971 med tillhörande nationell bilaga. Tillämpningsdokument enligt IEG ska användas för respektive konstruktionstyp.
4 (11) 5 PLANERAD BYGGNATION Inom aktuellt område planeras nybyggnation av bostadshus. I detta skede är utformning, placering och hustyper ej ännu fastlagt. 6 TOPOGRAFI OCH MARKFÖRHÅLLANDEN Det undersökta området består av en relativt plan yta på ca 18 500 m 2 (ca 170x110 m 2 ) och utgjordes vid undersökningstillfället av ängsmark bevuxen med vass. Rester av en nedlagd väg löper genom den västra delen av fastigheten i nord sydlig riktning, parallellt med Södra Särövägen. I områdets norra del fanns tidigare en handelsträdgård bestående av ett större växthus och odlingar av olika slag. I den västra delen av området fanns även en mindre bensinmack med en pump som dock lades ned omkring 1940 (i samband med andra världskriget). Det skall enligt boende i närområdet fortfarande finnas kvar en nedgrävd tank på platsen som dock troligtvis är tömd sedan länge. Markytans nivåer inom det undersökta området varierar mellan ca +12,1 och +14,8 vilket är ungefär i samma nivå som angränsande gator och omgivande terräng. Markytan lutar svagt nedåt mot väster. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx 7 GEOTEKNISKA FÖRHÅLLANDEN 7.1 Jordlager Resultaten av genomförda undersökningar inom aktuellt område visar att ytskiktet utgörs av ca 0,5 m mulljord ovan ett ca 0,5 1 m mäktigt lager av siltig sand. I borrhål ST14 (nordöstra delen av området) har ca 0,5 m fyllning påträffats ovan den naturligt lagrade jorden. Mulljorden och den siltiga sanden underlagras av lös lera vars mäktighet varierar inom området. Den minsta lermäktigheten registrerades i den östra delen av området och varierar där mellan ca 3 10 m. Mäktigheten på leran ökar sedan i västlig riktning och är som störst ca 25 m i borrhål ST5. I några av lerproverna, främst i den södra och västra delen av området, noterades att leran i den övre delen utgörs av ca 0,5 m torrskorpelera. Leran vilar på friktionsjord, sannolikt morän vars mäktighet ej är bestämd. Jordlagrens totala mäktighet motsvarande sonderingsstopp mot berg, block eller fast lagrad friktionsjord varierar mellan ca 5 27 m i de undersökta punkterna.
5 (11) Lerans tekniska egenskaper har bestämts utifrån upptagna jordprover, vingsondering och utvärderade cptsonderingar. Lerans odränerade skjuvhållfasthet klassificeras som mycket låg i den östra delen av området och som mycket låg till låg i den västra delen av området (för ungefärlig avgränsning av dessa områden se planritning 138459G01). Den odränerade skjuvhållfastheten (reducerad map konflytgränsen) inom den östra och västra delen av området är ca 10 kpa respektive 12 kpa på ca 1 m djup under markytan. Skjuvhållfasthetens tillväxt mot djupet för respektive delområde är enligt nedan: Östra delområdet: c u =10+0,6(z * 1,0), 1,0 z < 7 c u =14+1,6(z * 7), 7 z < 10 Västra delområdet: c u =12+3(z * 1,0), 1,0 z < 3 c u =18+1,25(z * 3), 3 z < 15 c u =33+2,4(z * 15), 15 z < 27 * z=0 är nivå för befintlig markyta. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx Den lösa lerans densitet är ca 1,6 ton/m 3 och ökar mot djupet till 1,7 ton/m 3. Uppmätta värden på den lösa lerans naturliga vattenkvot varierar mellan ca 40% och 80%. Konflytgränsens värden ligger ca 020 %enheter lägre än vattenkvoten där störst skillnad återfinns i det östra delområdet på ca 5 m djup under markytan. Leran är mellansensitiv i det västra delområdet. I det östra delområdet är leran högsensitiv. På större djup än 3 m under markytan är leran dessutom klassad som kvicklera (S t >50). Orsaken till de lägre skjuvållfastheterna samt att leran är mer sensitiv i den östra delen av området kan vara att leran här är instängd i en bassängliknande formation mellan omgivande fastmarksområden. Detta kan ha orsakat artesiska portryck i leran som i sin tur medfört en ökad urlakning (orsaken till förekomsten av kvicklera på 5 och 7 m djup) och lägre effektivspänningar i leran. 7.2 Sättningsegenskaper Lerans sättningsegenskaper har undersökts med CRSförsök. En omfattande analys av resultaten från CRSförsöken har utförts för utvärdering av förkonsolideringstrycket. Det visade sig att förkonsolideringstrycket skiljer sig något åt mellan det västra och östra området.
6 (11) Västra området: Utvärderat förkonsolideringstryck ger en överkonsolideringsgrad, OCR, som är omkring 2 mellan ca 23 m djup under markytan. OCR minskar sedan något till omkring 1,6 på ca 57 m djup under markytan för att sedan öka till omkring 2 på större djup. Antagen grundvattenyta vid denna utvärdering är ca 0,3 m under befintlig markyta. För effektivspänningar över förkonsolideringstrycket är kompressionsmodulen, M L, på 3 m djup utvärderad till ca 970 kpa, på 5 m djup till ca 720, på 7 m djup till ca 560, på 9 m djup till ca 930 kpa, på 12 m djup till ca 920 kpa och till ca 1500 kpa på 15 m djup. Östra området: Utvärderat förkonsolideringstryck ger en överkonsolideringsgrad, OCR, som är omkring 2 mellan ca 23 m djup under markytan. OCR minskar sedan till omkring 1,4 mellan ca 5 7 m djup. Antagen grundvattenyta vid denna utvärdering är ca 0,3 m under befintlig markyta. För effektivspänningar över förkonsolideringstrycket är kompressionsmodulen, M L, på 3 m djup utvärderad till ca 730 kpa, på 5 m djup till ca 420 och ökar sedan till ca 610 kpa på 7 m djup. Den relativa fastheten på friktionsjorden under leran bedöms vara medelhög ned till sonderingsstopp. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx 7.3 Grundvatten= och portrycksförhållanden I samband med undersökningen installerades i den västra delen av området portrycksmätare (ST5) i leran på 3 m och 15 m djup under markytan. Vid avläsningen som utfördes 20120313 registrerades ett porvattentryck på 26,7 kpa (3 m djup) och 149 kpa (15 m djup) vilket motsvarar en fri grundvattenyta på 0,3 m respektive 0,1 m djup under markytan. 8 SÄTTNINGSPROGNOS Den lösa leran inom området är sättningskänslig och tillskottslaster inom området i form av grundvattensänkning, byggnader och exempelvis uppfyllnader medför sättningar. Sättningarna kommer dock bli olika stora (för samma storlek på lasten) inom området beroende på att lerans sättningsegenskaper skiljer sig något åt mellan det västra och östra området, vilket redovisas i tabellerna 1 och 2 nedan.
7 (11) 8.1 Västra området Sättningsberäkningarna är utförda med en grundvattennivå på ca 1 m djup under markytan samt med hänsyn taget till s.k. krypsättningar för olika lastfall. Resultaten redovisas i tabell 1 nedan. Tabell 1. Prognostiserade sättningar (cm) i västra området efter 10 år och 50 år. Lerdjup 5 kpa last (ca 0,25 m fylln.) 10 kpa last (ca 0,5 m fylln. alt 1!vån byggnad) 10 år 50 år 10 år 50 år 5 m 12 cm 13 cm 13 cm 24 cm 25 m 57 cm 610 cm 710 cm 812 cm Sättningsberäkningarna är utförda med grundvattennivån ca 1 m under befintlig markyta, vilket innebär en framtida sänkning av gvytan med ca 0,70,9 m. Detta motsvarar då en tillskottslast med ca 79 kpa. En eventuell större grundvattensänkning i samband med en framtida exploatering kommer dock att öka sättningarnas storlek ytterligare. Detta resonemang innebär inte att det nödvändigtvis kommer att ske en grundvattensänkning utan bara att det har beaktats i sättningsberäkningarna som en eventuell risk. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx 8.2 Östra området Sättningsberäkningarna är utförda med en grundvattennivå på ca 1 m djup samt med hänsyn taget till s.k. krypsättningar för olika lastfall. Resultaten redovisas i tabell 2 nedan. Tabell 2. Prognostiserade sättningar (cm) i östra området efter 10 år och 50 år. Lerdjup 5 kpa last (ca 0,25 m fylln.) 10 kpa last (ca 0,5 m fylln. alt 1!vån byggnad) 10 m 10 år 50 år 10 år 50 år 46 cm 610 cm 710 cm 1015 cm Sättningsberäkningarna är utförda med grundvattennivån ca 1 m under befintlig markyta, vilket innebär en framtida sänkning av gvytan med ca 0,70,9 m. Detta motsvarar en tillskottslast med ca 79 kpa En eventuell större grundvattensänkning i samband med en framtida exploatering kommer dock att öka sättningarnas storlek ytterligare. Detta resonemang innebär inte att det nödvändigtvis kommer att ske en grundvattensänkning utan bara att det har beaktats i sättningsberäkningarna som en eventuell risk.
8 (11) 9 STABILITET Nivåskillnaderna inom det aktuella området är relativt små. Utförda stabilitetsberäkningar visar att totalstabiliteten inom området är tillfredsställande för en utbredd last upp till 60 kpa (motsvarande ca 3 m uppfyllnad med jord). Med hänsyn till de lastrestriktioner som upprättats av sättningsskäl kommer dock lasterna inom området vara mycket mindre än de som använts i stabilitetsberäkningarna. Utförda stabilitetsberäkningar beskrivs utförligare i Beräknings PM * Stabilitet, dat 20121101. 10 RADON Inga mätningar av radon är utförda. Normalt sett är naturligt lagrad lera så tät att radonförekomsten då är låg men radonundersökning av undergrunden bör alltid utföras och då helst i nivå med planerad terrassbotten. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx 11 GEOTEKNISKA ÅTGÄRDER OCH REKOMMENDATIONER 11.1 Grundläggning Tillskottslaster inom området i form av grundvattensänkning, byggnader och exempelvis uppfyllnader som medför att en viss effektivspänningsnivå överskrids kommer orsaka konsolideringssättningar som pågår under lång tid. Generellt sett inom området bedöms planerade byggnader behöva grundläggas med fribärande betongplatta på stödpålar som stoppslås mot berg eller i fast friktionsjord. Tillskottslaster i form av exempelvis uppfyllnader som överstiger 5 kpa skall kompenseras med lättfyllning. Inom den västra delen av området kan ett alternativ till grundläggning på pålar vara styvarmerad platta på mark i kombination med att den tillskottslast som påförs kompenseras med lättfyllning. Den höga grundvattennivån inom området kan dock försvåra användandet av denna metod beroende på hur mycket tillskottslast som måste kompenseras med lättfyllning. Detta måste i så fall studeras mer i detalj.
9 (11) I det västra området där leran understiger ca 5 m eller 10 m kan grundläggning av hus ske med styvarmerad platta direkt på mark utan kompensation om den totala tillskottslasten ej överstiger 10 kpa respektive 5 kpa. Detta måste dock utredas vidare med hänsyn till vilken hustyp och vilket grundläggningssätt som slutligen väljs. Detta förutsätter en grundvattennivå 1 m under befintlig markyta eller högre. För att klara översvämningsrisken i samband med högre havsnivå i framtiden skall nivån för färdigt golv minst ligga på +12,5, vilket medför uppfyllnader i storleksordningen ca 0,4 m i den västligaste delen av området. Vid höjdsättningen av området bör man dock ur sättningssynpunkt minimera eventuella uppfyllnader. De uppfyllnader som erfordras kring och under byggnader samt ledningar inom större delen av området bör kompenseras med lättfyllning för att minska risken för skadliga sättningar eller påhängslaster på pålar. Utförs kompensationen med förslagsvis cellplast innebär det att ca 0,4 m behöver grävas ur av den befintliga jorden och ersättas med cellplast (vars egentyngd är försumbar). Cellplasten kommer då att hamna ca 0,3 m under grundvattenytan vilket innebär en lyftkraft på ca 3 kpa (om grundvattenytan ligger ca 0,1 m under befintlig markyta). Den ovanliggande fyllningen har en last på ca 7 kpa och är då således större än grundvattnets lyftkraft. Cellplasten kommer därför hållas på plats av ovanliggande fyllning och ej flyta upp. Eventuellt kan schaktgropen behöva länshållas så att utläggning kan ske i torrhet. Användandet av lättfyllning måste dock studeras mer i detalj när vi vet mer om uppfyllnader o.s.v. inom området. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx Vid exploatering av området kommer grundvattenytan med stor sannolikhet att sänkas något på grund av ledningsdragningar, vilket måste beaktas vid projektering av grundläggningen. För att minimera en eventuell grundvattensänkning på grund av utdränering via ledningsgravarna skall strömningsavskiljande fyllning utplaceras på strategiska platser i dessa. Risken att en eventuell grundvattensänkning inom området skulle påverka omgivande mark bedöms som minimal eftersom en eventuell grundvattensänkning troligtvis inte skulle bli speciellt stor samt att avsänkningstratten i den täta leran inte blir så bred. Ledningar bör utföras med flexibel ledningsanslutning till byggnaderna. Negativ mantelkohesion skall beaktas ned till ca 10 m djup under markytan i den västra delen av området och ned till underkant lera i den östra delen av området. 11.2 Schakt Schaktarbeten inom området skall utföras enligt anvisningar i Anläggnings AMA 10.
10 (11) All fyllning skall kontrolleras om den inte är dokumenterad och eventuella lösa respektive ytliga organiska jordlager schaktas bort inför iordningställande av terassbotten under byggnader och för lokalgator och andra hårdgjorda ytor etc. Öppen schakt kan utföras med släntlutningen 1:1,5 ner till ca 1,5 m schaktdjup. Högst 15 kpa belastning i form av ex. trafik eller upplag får påföras bakom släntkrön med placeringen minst 1 m bakom denna. 11.3 Uppfyllning och packning Fyllning inom området skall utföras enligt anvisningar i Anläggnings AMA 10. Fyllningsmaterialet skall vara fritt från organiskt innehåll och kontrollerat med hänsyn till eventuella föroreningar och radon. Geotextil skall läggas ut mellan ny fyllning och befintliga jordar. Den naturligt lagrade jorden närmast markytan utgörs av siltig sand och lera. Den siltiga sanden klassificeras enligt Anläggnings AMA Anläggning 10 som materialtyp 3B och därmed också som något tjällyftande, d v s tjälfarlighetsklass 2. Leran klassificeras enligt Anläggnings AMA Anläggning 10 som materialtyp 4B och därmed också som måttligt tjällyftande, d v s tjälfarlighetsklass 3. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx 12 DIMENSIONERING AV GEOKONSTRUKTIONER Dimensionering av geokonstruktioner utförs enligt Eurocode, SSEN 19971, i säkerhetsklass 2 (SK2, γd=0,91) och i geoteknisk kategori 2 (GK2). Dimensionering av pålar med hänsyn till geoteknisk bärförmåga utförs med stötvågsmätning enligt dimensioneringssätt, DA2. Dimensionering utförs med partialkoefficientmetoden. Geokonstruktionens dimensionerande värde beräknas som: X 1 = η d γm X där γ = fast partialkoefficient m η= omräkningsfaktor för aktuell geokonstruktion X= värderat medelvärde baserat på härledda värden Sammanvägda härledda värden för geokonstruktioner framgår av tabell 3 nedan.
11 (11) Tabell 3. Sammanvägda härledda värden för pålar och schaktarbeten. Material Mäktighet Friktions Odränerad Tunghet (m) vinkel skjuvhållfasthet, γ/γ φ c u (kpa) Fyllning ca 0,5 32º 19/12 kn/m 3 (sisa) sisa ca 0,51 32 º 18/10 kn/m 3 Let ca 0,5 30 18/8 kn/m 3 Le ca 325 Östra delområdet: 16/6kN/m 3 c u =10+0,6(z * 1,0), 1,0 z < 7 c u =14+1,6(z * 7), 7 z < 10 Västra delområdet: c u =12+3(z * 1,0), 1,0 z < 3 c u =18+1,25(z * 3), 3 z < 15 c u =33+2,4(z * 15), 15 z < 27 Friktions 40º 21/13 kn/m 3 jord * z=0 är nivå för befintlig markyta. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx För dimensionering av geokonstruktioner i brottgränstillstånd rekommenderas η väljas till 0,95. I tabell 4 anges partialkoefficienter för verifiering av strukturella (STR) och geotekniska (GEO) gränstillstånd. Tabell 4. Partialkoefficienter, γ m för materialparametrar i brottgränstillstånd Jordparametrar Symbol Värde Odränerad γ cu 1,5 skjuvhållfasthet Tunghet γ γ 1,0 Negativ mantelkohesion skall beaktas ned till ca 10 m djup under markytan i den västra delen av området och ned till underkant lera i den östra delen av området.
12 (11) 13 KONTROLL Innan arbeten med schakt och pålning påbörjas skall en riskanalys med avseende på vibrationer och markrörelser upprättas. Detta bör omfatta besiktning av angränsande byggnader och anläggningar som bedöms kunna påverkas av planerade arbeten. I samband med pålningsarbeten finns risk för att viss hävning och förskjutning av omgivande mark kan inträffa. Ett kontrollprogram bör upprättas så att jordrörelser följs upp under pålningsarbetet för att undvika att närliggande byggnader, ledningar och/eller anläggningar skadas. Till kontrollprogrammet skall en pålningsordning upprättas som beskriver vilken ordning pålarna skall slås och omfattningen på ev. lerproppsdragning. Syftet med pålningsordningen är att minska risken för skadliga jordförskjutningar. Lerproppsdragning skall utföras med Augerborr. I den östra delen av området är det viktigt att lerproppsdragning utförs för en påle och att pålen installeras innan lerproppsdragning utförs för nästa påle (där lerproppsdragning erfordras). Detta beror på att lerproppsdragningen kan orsaka en avsevärd försämring av hållfastheten i leran speciellt då leran är kvick. G:\\GoI\Uppdrag Gbg\138459 Billdal 21/1\Text\Geoteknik\Arbetsmaterial\Projekterings PM geo_rev_121130.docx 14 ÖVRIGT För detaljprojektering av grundläggning av hus inom området rekommenderas att kompletterande geotekniska undersökningar utförs för att säkrare kunna bestämma de grundläggningstekniska förhållandena inom varje huskropp och således bättre kunna optimera husets grundläggning samt höjdsättning av hus och omgivande mark. I detta fall handlar det i huvudsak om bestämning av pållängder inom området och avgränsningar mellan ler och fastmarksområden. Speciellt bör lerans sättningsegenskaper i det östra området studeras med hänsyn till eventuellt förekommande höga porvattentryck genom installation av portrycksmätare i leran. och Projekteringsledning Geoteknik och Infra Jonas Hedlund Peter Claesson