TEKNISK PM BERGTEKNIK VÄG Väg 161 Ulseröd E6/Torpmotet, delen Bäcken Rotviksbro Uddevalla kommun, Västra Götalands län Vägplan, 2015-12-14 Projektnummer: 102225
Dokumenttitel: Teknisk PM Bergteknik Väg, Väg 161 Ulseröd E6/Torpmotet, delen Bäcken Rotviksbro Skapat av: Structor Mark Göteborg AB Dokumentdatum: 2015-12-14 Dokumenttyp: Rapport Ärendenummer: TRV 2013/40926 Projektnummer: 102225 Version: 1.0 Utgivare: Trafikverket Kontaktperson: Magnus Enhörning Uppdragsansvarig: Magnus Enhörning Tryck: Majornas Grafiska AB Fotograf: Structor Mark Göteborg AB Distributör: Trafikverket, Box 1170, 462 28 Vänersborg, telefon: 0771-921 921
Innehåll 1 Inledning... 4 1.1 Metod... 4 1.2 Underlagsmaterial... 5 2 Utförda undersökningar... 5 2.1 Kartering av berg i dagen... 5 2.2 Blockkartering i branter på södra sidan vägen... 5 2.3 Resistivitetsmätning... 5 2.4 Stuffprovtagning... 5 2.5 Kärnborrning... 5 2.5.1 Kärnkartering... 6 2.6 Laboratorieundersökningar... 6 3 Ingenjörsgeologi... 6 3.1 Berggrund... 6 3.1.1 Km 0/800 0/900... 6 3.1.2 Km 1/300 1/400... 7 3.1.3 Km 2/200 2/350... 8 3.2 Bergschaktning... 9 3.3 Stabilitet/Förstärkning... 9 3.4 Bergmaterial... 10 3.5 Miljöpåverkan på grund av svavelhaltigt berg... 10
1 Inledning På uppdrag av Trafikverket genom Structor Mark Göteborg AB, har Petro Team Engineering AB under våren och vintern 2013 samt våren 2014, utfört bergtekniska undersökningar för upprättande av vägplan för nysträckning av Väg 161 vid sträckan Bäcken-Rotviksbro, Uddevalla kommun i Västra Götaland. Terrängen i vägsträckningen är relativt flack vilket medför lite skärningar i jord och berg. Områdets topografi är mycket varierande med flacka bergslänter lutande mot syd som möter rasbranter som är upp till 40 m höga. Bergmassan är söndersprucken på så sätt att stora block har fallit ner från rasbranterna vilket skapat blockig terräng i släntfoten. Den planerade vägsträckningen innebär att tre delar av sträckan kommer utgöras av bergskärningar med höjd upp till ca 12 m. Höjden avser synliga bergskärningar. Följande tabell redovisar sektioner där bergschakt skall utföras baserat på redovisade profil och sektionsritningar. Tabell 1-1 Sektioner med bergschakt Km 0/800 0/900 1/300 1/380 2/210 2/350 Målet med de bergtekniska undersökningarna har varit att göra dels bestämning av stabiliteten i bergskärningar och dels bestämning av bergets kvalitet för användning till vägbyggnadsmaterial. Vidare har det undersökts om berggrunden innehåller svavel som kan påverka miljön genom urlakning från bergupplag. 1.1 Metod De bergtekniska undersökningarna har utgjorts av följande moment redovisade i kronologisk ordning. Kartering av berg i dagen Blockkartering Resistivitetsmätning Stuffprovtagning Kärnborrning Kärnkartering Laboratorieundersökningar 4
1.2 Underlagsmaterial Följande material har erhållits för undersökningarna: Plankarta med terrängmodell och väglinje Profiler Tvärsektioner Utöver detta material har även SGU:s berggrundskarta använts som underlagsmaterial. 2 Utförda undersökningar Nedan redovisas en sammanfattning av utförda undersökningar. Resultaten från utförda undersökningar redovisas i MUR Bergteknik. 2.1 Kartering av berg i dagen Kartering av berg i dagen har utförts i en 100 m bred korridor längs väglinjen. Karteringen omfattade bergarter, sprickorienteringar, sprickegenskaper och svaghetszoner. 2.2 Blockkartering i branter på södra sidan vägen Blockkartering har utförts i slänter och rasbranter som ligger i anslutning till väglinjen. Karteringen gjordes med syfte att utvärdera risken för att instabila block faller ut i vägområdet. 2.3 Resistivitetsmätning För att bestämma djup till berg har resistivitetsmätningar utförts längs tre profiler vid planerade bergskärningar vid km 0/762 0/922 och 1/355 1/525. Instrumentet som använts vid resistivitetsmätningarna är en ABEM Terrameter LS med 64 kanaler. Profilerna är 160 m långa och elektrodavståndet är 2 m. Mätprotokollet för båda profilerna är Gradient Plus. För modellering i 2D har programmet RES2DINV använts. 2.4 Stuffprovtagning Stuffprovtagning har utförts i planerad bergskärning vid 2/200 2/350. Syftet var att analysera bergets användbarhet till vägbyggnadsmaterial. Proverna benämns Bergprov 1 och Bergprov 2. 2.5 Kärnborrning Kärnborrning har utförts för planerad bergskärning vid 0/800 0/900. Kärnborrhålen är vinklade för att fånga in så mycket som möjligt av berggrunden och strukturerna i den. Kärnborrhålen är mellan 22 30 m djupa. Kärnborrningens syfte var att provta berggrunden på djupet där den högsta skärningen planeras. Kärnan har även använts för att bedöma bergkvaliteten med avseende på ballastanvändning. Kärnborrningen utfördes på grund av att större delen av ytan där bergskärning ska utföras är jordtäckt samt att resistivitetsmätningen indikerade en svaghetszon. Borrkärnorna är orienterade. Strukturernas orientering har störst påverkan på stabiliteten i bergskärningarna. 5
2.5.1 Kärnkartering Karteringen har utförts med avseende på bergarter, sprickor och strukturers orientering, egenskaper och frekvens, och har karaktäriserats enligt Q systemet. RQD har mätts i hela borrkärnan per intervall där sprickfrekvensen är likartad. Sprickfyllnad och sprickråhet har mätts i de sprickor vars riktning är ogynnsam för stabiliteten i skärningarna. I de delar av kärnan som ej är orienterade, är sprickfyllnad och sprickråhet uppmätt i de sprickor där dessa parametrar är mest kritiska, d.v.s. har sämst Ja och Jr för stabiliteten i skärningarna. Bestämning av spricktal Jn, har gjorts utifrån en sammanläggning av sprickdata från KBH 1 och KBH 2 samt från ytkarteringen för att få ett så representativt tal som möjligt. 2.6 Laboratorieundersökningar Dessa undersökningar innefattar: Bergkvalitetstester för ballast; Micro Deval, Los Angeles, Glimmerhaltbestämning. Man har också analyserat Svavelhalten och gjort Petrografisk analys. Testerna har utförts på provbitar från stuffprovtagningen. Petrografisk analys har även utförts på borrkärnorna. Bergkvalitetstester och glimmerhalt har utförts av Svevia i Kungälv. Svavelhaltsanalyser har utförts av ALS Scandinavia. Petrografisk analys har utförts av SGU. 3 Ingenjörsgeologi 3.1 Berggrund Nedan redovisas berggrunden vid de tre delsträckorna där bergschakt kommer utföras. Till varje sektion redovisas de dominerande sprickriktningarna i stereogram. KBH 1 och KBH 2 ingår i sektion km 0/820 0/900, sprickriktningarna från kärnkarteringen redovisas därav i samma avsnitt. Berggrunden består av en grå sedimentär gnejs av granodioritisk sammansättning. Berggrunden är medelkornig och har mindre inslag av pegmatitgångar. Glimmerhalten i gnejsen är generellt låg. Foliationen varierar mellan 340/20 till 45/15. I hela området har den en flack stupning. I väst stryker foliationen nord-syd och stupar mot öst. I öst stryker den nordöst-sydväst och stupar mot sydöst. Berggrunden är söndersprucken huvudsakligen längs med foliationen och längs två branta sprickriktningar. Där foliationen är mer framträdande är berget skivigt söndersprucket. De branta sprickorna följer dalgångarnas riktning i öst-väst (260 /70 ) och nord-syd (170 /80 ). Bergmassans Q-bas värde är generellt 10-20. 3.1.1 Km 0/800 0/900 Berggrunden i området består av en medelkornig sedimentär gnejs med varierande glimmerhalt. Sprickytor är plana till undulerande. Foliationen är framträdande i delar av området och stryker nord-syd och stupar flackt mot öster. 6
Figur 3.1 Km 0/800 900. Sammanlagd data från kärnkartering och ytkartering. Stereogrammet visar berggrundens dominerande sprickriktningar i förhållande till väglinjen. Sammanläggning av ytkartering och kärnkartering visar tre dominerande sprickriktningar dessa är 265 /80, 170 /80 samt 10 /25 som följer foliationens riktning (Figur 3.1). Den öst-västliga riktningen varierar 10-20 i strykning och 10-20 i stupning. 3.1.2 Km 1/300 1/400 Berggrunden i området består av en medelkornig sedimentär gnejs med. Sprickytor är plana till undulerande. Dominerande sprickriktningar är 160 /70, 80 /80 samt 330 /70 (Figur 3.2). 7
Figur 3.2 Km 1/300 1/400. Stereogrammet visar berggrundens dominerande sprickriktningar i förhållande till väglinjen 3.1.3 Km 2/200 2/350 Berggrunden i området består av en medelkornigsedimentärgnejs. Sprickytor är plana till undulerande. Inga sprickfyllnader eller vattenförande sprickor har observerats. Foliationen stupar flackt mot öster. Dominerande sprickriktningar är 275 /80, 160 /80 och 40 /20 parallellt med foliationen (Figur 3.3). Den öst-västliga sprickriktningen 275 /80 varierar ca 10 i strykning och upp till 30 i stupning vilket innebär att den både förekommer både som vertikal och medelbrant med stupning mot norr. Figur 3.3 Km 2/200 2/350. Stereogrammet visar berggrundens dominerande sprickriktningar i förhållande till väglinjen. 8
3.2 Bergschaktning Slänternas kontur bör anpassas så långt som möjligt till rådanade geologiska förhållanden. Detta innebär att konturen sprängs med lutning 5:1 och sedan skrotas till naturliga sprickor för at utnyttja bergmassans naturliga stabilitet. Planerad väglinje löper nordöst-sydväst längs samtliga delsträckor med bergschakt. Km 0/800 0/900: Vägen går genom ett parti av mer eller mindre sankt mark med höga berghällar på höger sida och ett skogsbeklätt bergsparti på vänster sida. Bergschakt utförs dubbelsidigt med en maximal höjd på 9 m på höger sida och 7 m på vänster sida. Höjderna avser synlig skärning. Km 1/300 1/400: Vägen går genom ett parti med betesmark omgiven av berg på båda sidor. Bergschakt utförs dubbelsidigt med en maximal höjd på 12 m på vänster sida och 3,5 m på höger sida. Höjderna avser synlig skärning. Km 2/200 2/350: Vägen går genom ett höglänt bergparti med skog Bergschakt utförs med skärning på höger sida med en maximal höjd på 7 m. Höjderna avser synlig skärning. På vänster sida skall berget plansprängas. Härigenom fås både ett öppet väglandskap samt tillräckligt med bergmassor för projektet. 3.3 Stabilitet/Förstärkning Bergskärningarna är designade för att utföras med lutning 5:1. Stabilitetsanalyser har utförts i stereogram för de dominerande sprickriktningarna vid varje sektion med bergsschakt, friktionsvinkeln är uppskattad till 30. I höger bergskärning vid sektion 0/800-900, finns risk för kilbrott av sprickriktningarna: 240 /60-260 /70, 90 /90 och 170 /80. Sprickriktningen 265 /80 ger även risk för överstjälpningsbrott i höger skärning och plant brott i vänster skärning. Tre stycken svaghetszoner är identifierade genom resistivitetsmätning och kärnborrning. Mäktigheten på zonerna bedöms variera mellan 20 cm till 1,5 m. Zonernas orientering bedöms följa foliationens vilket medför att de påverkar stabiliteten i skärningen under lång sträcka. De förväntas de påverka stabiliteten i både höger och vänster skärning mellan km 0/850 till 0/900. Påverkan bedöms ske genom urvittring av ytligt berg i zonen. I sektion 1/300 1/400 finns risk för kilbrott i höger skärning av sprickriktningarna: 80/80 och 330 /80. I höger bergskärning vid sektion 2/200 2/350 finns risk för kilbrott mellan sprickriktningarna 275 /80, 160 /80 och 20 /40. I denna skärning finns även risk för plana brott av sprickriktningen 265 /50. Bergskärningarna är till största del låga och bedöms därför erhålla tillfredställande stabilitet vid förstärkning med 25 mm helingjutna kamstålbult selektivt enligt bergsakkunnigs utsättning. 9
3.4 Bergmaterial Analysresultatet från Micro Deval-, Los Angeles- och glimmerhalttester visar på bra bergkvalitet. Berget i bergskärningen vid 2/200-2/350 går att använda till förstärkningslager och bärlager. Petrografisk analys bekräftar att bergkvaliteten är god med välutvecklad kornfogning, låg grad av vittring, omvandling och mikrosprickor. Yt- och kärnkartering visar att berget utgörs av samma formation vid övriga delsträckor där bergschakt och uttag till ballast ska utföras. Bergets mineralogiska sammansättning och textur varierar i viss mån, variationen bedöms ej påverka de tekniska egenskaperna för berget. Resultaten från analyserade prover, med avseende på bergkvalitet bedöms kunna appliceras på bergmaterialet från samtliga blivande bergskärningar. Det rekommenderas att utföra tester på sorterat material i början av entreprenaden för att bekräfta att användning till bärlager är möjlig. 3.5 Miljöpåverkan på grund av svavelhaltigt berg Av ytkarteringen finns inga indikationer på att berget innehåller svavel. Kärnkarteringen visar att gnejsen innehåller mycket små halter av pyritkristaller, FeS 2, kornen är mindre än 1 mm. Petrografisk analys bekräftar att halten av pyritbundet svavel sannolikt är låg i och med att opaka mineral förekommer i låga halter. Resultatet från svavelanalys från Bergprov 1 och Bergprov 2 visar på låga halter av svavel vilket innebär låg risk för urlakning av svavel från bergmaterialet. Sammantaget bedöms risken för urlakning av svavel som låg i samtliga delsträckor för vägen som omfattas av bergschaktning. 10
Trafikverket, Box 1170, 462 28 Vänersborg. Besöksadress: Vassbottengatan 14. Telefon: 0771-921 921, Texttelefon: 010-123 50 00 www.trafikverket.se