PM GEOTEKNIK 20151202 Upprättad av: Sayle Shamun Granskad av: Madelene Markusson Godkänd av: Sayle Shamun
Stabilitetsutredning KUND Halmstad Kommun Laholmsbuktens VA Att. Jonas Bengtsson Box 153 301 05 Halmstad KONSULT WSP Sverige AB Laholmsvägen 10 302 66 Halmstad Tel: +46 10 7225000 Fax: +46 10 7225242 WSP Sverige AB Org nr: 5560574880 Styrelsens säte: Stockholm www.wspgroup.se KONTAKTPERSONER Laholmsbuktens VA: Jonas Bengtsson Jonas.bengtsson@halmstad.se WSP Sverige AB, Halmstad: Sayle Shamun tfn: 010722 52 43 sayle.shamu@wspgroup.se 2 (14)
INNEHÅLL 1 Uppdrag 4 2 Planerad byggnation 5 3 Utredningens och dokumentets syfte 5 4 Befintliga förhållanden 5 5 Beräkningsförutsättningar 6 5.1 Tidigare undersökning 6 5.2 Utförd fältundersökning 6 5.3 Jordlagerföljd 7 5.4 Hydrogeologiska förhållanden 8 6 Dimensioneringsförutsättningar 9 6.1 Förutsättningar inför beräkning 9 6.2 Geoteknisk kategori och säkerhetsklass 10 6.3 Dimensionerande jordegenskaper 10 6.4 Dimensionerande hydrogeologiska egenskaper 13 7 Beräkningar 13 8 Resultat 13 9 Slutsatser 14 10 Kompletterande utredning 14 Bilagor: Bilaga A: Bilaga B: Markteknisk undersökningsrapport (MUR) Geoteknik, Laholm, uppdragsnummer 10221942, daterad 20151202. Valda värden, odränerad skjuvhållfasthet Bilaga C: Stabilitetsberäkningar 3 (14)
1 Uppdrag WSP Sverige AB har på uppdrag av Laholmsbuktens VA, Halmstad kommun, utfört en geoteknisk undersökning inför stabilitetsutredning vid Ängstorps reningsverk i Laholm. Se figur 1 och 2. Figur 1: Röd cirkel visar aktuellt område för stabilitetsutredning (googlemaps, 2015). Figur 2: Planområdet (Laholms Kommun, 2015). 4 (14)
2 Planerad byggnation På aktuell plats planeras att anläggas nya bassänger för sedimentering och biosteg strax väster om Ängstorps reningsverk, där grundläggningsdjup på dessa kan gå upp till 5 m, med ca 2 m vattenpelare. Man planerar även att anlägga bassänger inom områdets sydöstra del med grundläggningsdjup upp till ca 4 m under befintlig markyta. Som översvämningsskydd planeras en vall inom planområdets norra del, där krav på toppnivån är +6. Nu befintlig dagvattendamm planeras att fyllas upp. Se figur 3. Figur 3: Ungefärlig placering av vall samt bassänger (Laholms Kommun, 2015). 3 Utredningens och dokumentets syfte Denna utredning och detta dokument har till syfte att dokumentera de geotekniska och geologiska förutsättningarna som underlag för en stabilitetsutredning. Stabilitetsutredningen behandlar totalstabilitet ner mot Lagan samt lokalstabilitet för den tilltänkta vallen. 4 Befintliga förhållanden Undersökningsområdet ligger ca 2 km väster om centrala Laholm. Strax norr om planområdet angräsar en GCväg samt ån Lagan. I öster angränsar en motorbana, i söder och i väster angränsas området i huvudsak av åkermark. Aktuellt undersökningsområde utgörs av Ängstorps reningsverk, åkermark samt befintliga dammar. Se figur 1. Generellt lutar marken från ca + 6,0 på åkermarken från söder mot norr och ån Lagan ca +2,5. Lagan är som djupast på nivån ca 5,8 mitt i fåran i sektion B och grundast på nivån ca 4,0 i sektion C. Vattenytan låg vid lodningstillfället på nivån +0,16. 5 (14)
Strandkant mot Lagan påvisar tecken på eroderad mark, där denna ej bedöms ge betydande påverkan ut stabilitetssynpunkt. Dock bör en kontoll utföras vid detaljprojektering. Se figur 4. Figur 4: Observerad pågående erosion. 5 Beräkningsförutsättningar 5.1 Tidigare undersökning För planering av fältarbeten inför den geotekniska undersökningen samt utredning har tidigare undersökningar, borrplan och profiler, erhållits från kund: 1968: Sydsvenska ingenjörsbyran AB, Malmö 1976: Orrje & Co, Scandiakonsult 1991: KKonsult, Lund 2014: Tyréns, Helsingborg Tidigare undersökningar har studerats men ej inarbetats i detta uppdrag. 5.2 Utförd fältundersökning Fältundersökningen utfördes i november 2015 och omfattade CPTsondering, provtagningar av störda prover med skruvprovtagare och vattenobservationer i öppna provtagningshål samt installation av 2 stycken grundvattenrör. 6 (14)
SWECO har under november 2015 utfört en geoteknisk undersökning för LBVA. Relevanta ving och CPTsonderingar har inarbetars i detta uppdrag. För redovisning av geoteknisk fältundersökning hänvisas till MUR (Markteknisk undersökningsrapport), daterad 20151202. 5.3 Jordlagerföljd Generellt utgörs jorden överst av jord med organiskt innehåll som underlagras av siltig lera ovan ett gyttjelager, som vilar på fastare material av siltig grusig sand. Lager 1: Mulljord/siltig lera/grusig sand Överst utgörs jorden av sandig eller lerig mulljord, alternativt siltig lera. Närmast Lagan, under ett tunnare lager av mulljord, utgörs jorden av grusig sand med lerinnehåll. Mäktigheten på detta lager bedöms att variera mellan ca 0,4 till 1,0 m. Ställvis förekommer fyllnadsmassor. Lager 2: Siltig lera Under jord med organiskt innehåll vilar ett lager av siltig lera, vars mäktighet bedöms att variera mellan ca 0,9 till 2,0 m. Uppmätta vattenkvoter för den siltiga leran varierar mellan 31 och 56 % och konflytgränsen mellan 36 och 51 %. Enligt SGIs programvara CONRAD är den siltiga leran är överkonsoliderad med mellan ca 30 till 100 kpa och har en odränerad korrigerad skjuvhållfasthet på ca 17 kpa. Lager 3: Gyttja, gyttjig lerig silt, gyttjig finsand Under den siltiga leran utgörs jorden av ett lager gyttja, alternativt gyttjig lerig silt eller gyttjig finsand, vars mäktighet varierar mellan ca 1,0 och 4,0 m. Uppmätta värden på vattenkvoten för detta lager varierar mellan 37 och 87 % och uppmätta värden på konflytgräns varierar mellan 39 och 103%. För leroch silt lagren varierar värden på vattenkvoter mellan ca 20 och 28% och konflytgräns varierar mellan 24 och 32%. Enligt SGIs programvara CONRAD är gyttjelagret överkonsoliderad med ca 3050 kpa och har en skjuvhållfasthet av ca 17 kpa och ökar med djupet med 5 kpa/m. Tunnare lager av sand, alternativt finsand, förekommer i skikt och har varierande mäktighet mellan ca 0,2 till 0,5 m. 7 (14)
Lager 4: Siltig grusig sand Gyttjan underlagras av siltig grusig sand. Mäktigheten på detta lager är större än 1 m och förekommer mellan ca 4 och 6 m under befintlig markyta. Lagringstätheten bedöms att vara fast till mycket fast. Fast botten Djupet till fast botten varierar mellan ca 2,5 till 5,5 m under befintlig markyta. Sonderingar har avbrutits pga. att de ej kan neddrivas enligt för metoden normalt förfarande, vilket innebär stopp i fast lagrad jord och ej pga. block eller berg. Enlig SGU:s Jorddjupskarta, över aktuellt område, varierar uppskattat djup till berg mellan 2050 m. 5.4 Hydrogeologiska förhållanden Två stycken grundvattenrör har installerats, i punkt 15W02 och i punkt 15W03, där uppmätta grundvattenytor avlästes till ca 2,5 m under befintlig markyta vilka motsvarar nivåerna +0,7 närmast Lagan och +3,8 (avläst 20151111). En fri grundvattenyta har observerats i ett öppet skruvprovtagningshål, där djup till vattenyta observerats på ca 2,3 m under befintlig markyta. Dock kan grundvattennivåer variera med årstid och nederbörd. Vid ekolodning av Lagan stod vattennivån på nivån ca +0,16. Nivåer på högsta högvattenstånd (HHW), medelhögvattenstånd (MHW) och lägsta lågvattenstånd (LLW) är +3,2, +0,85 och 1,0. 8 (14)
6 Dimensioneringsförutsättningar 6.1 Förutsättningar inför beräkning Stabilitetseräkningar har utförts i totalt 3 sektioner: Sektion A, Sektion B och Sektion C. Se figur 5 för deras ungefärliga lägen i plan. Figur 5: Ungefärlig placering av beräknade sektioner.svarta prickar är utförda sonderingar av WSP och SWECO under november 2015. Inför beräkningar har en jordmodell tagits fram för varje sektion baserat på utförda sonderingar, laborationsförsökt och utvärdering av data, där de mest ogynsamma förhållandena används. Vallen antas utgöras av friktionsmaterial med högsta punkt på nivån +6 och en släntlutning på 1:2. Beräkningar för vall med nivåer + 7 och +8 samt släntlutning på 1:3 utförs. Se kapitel 2 Planerad byggnation. GCvägen har ansatts med en last av 5 kpa i enlighet med TK Geo 13. Beräkningsmodell för samtliga sektioner visas i figur 68. Figur 6: Beräkningsmodell för Sektion A. 9 (14)
Figur 7: Beräkningsmodell för Sektion B. Figur 8: Beräkningsmodell för Sektion C. 6.2 Geoteknisk kategori och säkerhetsklass Tabell 1: Förutsättningar Typ av geoteknisk konstruktion Vall Säkerhetsklass: SK2, γ d = 0,91 Geoteknisk kategori Laster: GK2 5 kpa, befintlig GCväg Samt 20 kpa, befintlig byggnad i Sektion C 6.3 Dimensionerande jordegenskaper Dimensionerande värden, X d = 1 γ m X k γ m, partialkoefficient, enligt tabell 2. Tabell 2: Partialkoefficienter, γ m Materialegenskap γ m Friktionsvinkel, ø 1,3 Tunghet, γ 1,0 Odränerad skjuvhållfasthet, c u 1,5 Dränerad skjuvhållfasthet, c 1,3 Karakteristiskt värde, X k = η X η, omräkningsfaktor, enligt tabell 3. Värderade medelvärde, X k = η X, enligt tabell 3. 10 (14)
Tabell 3: Valda ηfaktorer Lager η 1 η 2 η 3 η 4 η 5 η 6 η 7 η tot Motiv till valda ηfaktorer enligt EC: 1 Fyllning/ siltig lera 2 Siltig lera 3 Gyttja Värde för u 0,95 0,9 1,0 0,86 Normalsvensk lera 1 metod har används CPT har utförts Stor brottyta, medel Värde för ø / c 1,0 Enligt standard Värde för u 0,95 0,9 1,0 0,86 Normalsvensk lera 1 metod har används CPT har utförts Stor brottyta, medel Värde för ø / c 1,0 Enligt standard Värde för u 0,95 1,0 1,0 0,95 Normalsvensk lera 2 metoder har används CPT har utförts Stor brottyta, medel Värde för ø / c 1,0 Enligt standard 4 Siltig grusig sand Värde för ø / c 1,0 Enligt standard 11 (14)
Tabell 3: Utvärderade geotekniska materialegenskaper, dimensioneringsunderlag Egenskaper Valda värden Dimensionerande värde Vall friktionsmaterial Friktionsvinkel, ø 34 24,5 tunghet, γ Effektiv tunghet, γ 1 Siltig lera Skjuvhållfasthet u c 40 kpa 4 kpa 18 kn/m 3 10 kn/m 3 22,9 kpa 2,6 kpa Friktionsvinkel, ø 30 23,6 tunghet, γ Effektiv tunghet, γ 1 Grusig sand Sektion C 18 kn/m 3 8 kn/m 3 Friktionsvinkel, ø 32 23,2 tunghet, γ Effektiv tunghet, γ 2 Siltig lera Skjuvhållfasthet u c 17 kpa 1,7 kpa 20 kn/m 3 11 kn/m 3 9,7 kpa 1,1 kpa Friktionsvinkel, ø 30 23,6 tunghet, γ Effektiv tunghet, γ 3 Gyttja Skjuvhållfasthet u c 17 kpa + 5 kpa/m 1,7 kpa + 5 kpa/m 17 kn/m 3 7 kn/m 3 10,8 kpa + 3,2 kpa/m 1,1 kpa + 3,7 kpa/m Friktionsvinkel, ø 30 23,6 tunghet, γ Effektiv tunghet, γ 5 Grusig siltig sand 14 kn/m 3 4 kn/m 3 Friktionsvinkel, ø 36 25,9 tunghet, γ Effektiv tunghet, γ 20 kn/m 3 11 kn/m 3 12 (14)
6.4 Dimensionerande hydrogeologiska egenskaper Det dimensionerande värdet för grundvattenytan har satts till att ligga ca 0,5 m under befintlig markyta i stabilitetsberäkningen.portrycket antas öka hydrostatiskt mot djupet. Partialkoefficienten, γ m, sätts till 1,0. Det dimensionerande värdet på vattennivån i Lagan har satts till lägsta lågvattenstånd (LHW), på nivån 1. 7 Beräkningar Stabilitetsanalyserna har utförts i programvaran SLOPE/W om totalt 3 sektioner: Sektion A, Sektion B och Sektion C. Kontroll av stabiliteten har utförts i både odräneradoch kombinerad analys. Flera beräkningar har utförts. För varje sektion har lokalstabilitet av vall, totalstabilitet av hela slänten och lokalstabilitet av släntfot närmast Lagan, utförts. För resultat av erhållna säkerhetsfaktorer för vall på nivå +6 och släntlutning 1:2, se kap. 8 Resultat. För sammanställda resultat av olika nivåer samt släntlutningar se Bilaga C: Stabilitesberäkningar. 8 Resultat Vid beräkning med säkerhetsklass 2 (SK 2) ska resultat av säkerhetsfaktorer från stabilitetsprogrammet överstiga F EN =1,0. Med angivna förutsättningar enligt kapitel 2 Planerad byggnation har följande resultat erhållits. I nedan tabell redovisas beräknade värden på säkerhetsfaktorn för varje typ av kontroll och sektion enligt krav av nivån +6 för vall och lutning 1:2. För kontroll av vall med släntlutning 1:2 samt nivån +7 se Bilaga C Beräkningsanalys. F EN, odränerad F EN, kombinerad Kommentar Sek. A Lokalstabilitet av vall 1,93 1,39 OK! Sek. A Totalstabilitet av hela slänten 1,69 1,42 OK! Sek. A Lokalstabilitet av slänt mot Lagan 1,36 1,05 OK! Sek. B Lokalstabilitet av vall 2,16 1,51 OK! Sek. B Totalstabilitet av hela slänten 1,65 1,45 OK! Sek. B Lokalstabilitet av slänt mot Lagan 1,37 1,11 OK! Sek. C Lokalstabilitet av vall 1,74 1,74 OK! Sek. C Totalstabilitet av hela slänten 1,63 1,44 OK! Sek. C Lokalstabilitet av slänt mot Lagan 1,34 1,12 OK! 13 (14)
9 Slutsatser Stabilitet för tänkt vall enligt angivna förutsättningar i kapitel 2 Planerad byggnation, är tillfredsställande. Totalstabilitet för hela slänten, från tänkt vall på nivån +6 ner mot Lagan är tillfredsställande. Stabilitet av slänt närmast Lagan är tillfredsställande. 10 Kompletterande utredning Kontroll av eroderad mark vid strandkant bör kontrolleras inför detaljprojektering. Geotekniker ska rådfragås vid detaljutformning av vallen om annat material, utformning och placering projekteras än det som är antaget i beräkningarna. 14 (14)