Grap Geoteknisk utredning inför nyetablering av bostäder i Norsborg, Teknisk PM, Geoteknik Geosigma AB Göteborg 2011-11-04 Åsa Bergh Uppdragsnr
SYSTEM FÖR KVALITETSLEDNING Uppdragsledare: Lars Nilsson Uppdragsnr: Grap nr: : 1.0 Antal Sidor: 10 Antal Bilagor: 0 Beställare: Botkyrka kommun Beställares referens: Kristofer Uddén Beställares referensnr: Titel och eventuell undertitel: Geoteknisk utredning inför nyetablering av bostäder i Norsborg, Botkyrka kommun Teknisk PM, Geoteknik Författad av: Åsa Bergh Granskad av: Karin Odén Godkänd av: Karin Odén : 2011-11-03 : 2011-11-04 : 2011-11-04 GEOSIGMA AB www.geosigma.se geosigma@geosigma.se Bankgiro: 5331-7020 PlusGiro: 417 14 72-6 Org.nr: 556412-7735 Huvudkontor Uppsala Postadr: Box 894, 751 08 Uppsala Besöksadr: Vattholmav. 8, Uppsala Tel: 010 482 88 00 Verkstad Uppsala Seminarieg. 33 752 28 Uppsala Tel: 010 482 88 00 Göteborg Stora Badhusgatan 18-20 411 21 Göteborg Tel: 010 482 88 00 Stockholm Vegagatan 4 113 29 Stockholm Tel: 010 482 88 00 Innehåll 1 Allmänt... 3 2 Befintlig och planerad bebyggelse... 3 3 Utförda undersökningar... 5 3.1 Tidigare utförda undersökningar... 5 3.2 Nu utförda undersökningar... 5 4 Topografi och markförhållanden... 5 5 Geotekniska förutsättningar... 6 5.1 Jordlager... 6 5.2 Geotekniska parametrar... 6 5.3 Hydrogeologi... 6 6 Stabilitet... 6 7 Sättningar... 7 8 Rekommendationer... 8 Sidan 2 (10)
1 Allmänt På uppdrag av Botkyrka kommun har Geosigma AB utfört en geoteknisk undersökning inför nyetablering av bostäder på fastigheterna Tornet 1 och Tornet 4 i Norsborg, Botkyrka kommun. Syftet med utredningen är att klargöra de geotekniska förutsättningarna, analysera grundläggningsförhållandena samt ge grundläggningsrekommendationer, vilka skall utgöra underlag inför beslut om detaljplaneändring. I föreliggande PM redovisas en beskrivning av de geotekniska förutsättningarna samt rekommendationer för fortsatt arbete. 2 Befintlig och planerad bebyggelse Aktuella fastigheter (Tornet 1 och Tornet 4) ligger i Norsborg, Botkyrka Kommun, se Figur 1. Fastighet Tornet 1 begränsas i väster av Tomtbergavägen, i söder av en parkeringsplats och i nordost av ett höjdparti. Fastighet Tornet 4 begränsas i väster av Tomtbergavägen, i öster av ett höjdparti, i norr och söder av gångvägar. Tidigare låg ett antal hus, vilka delvis har rivits, på Tornet 1 samt Tornbergsskolan och tillhörande fotbollsplan på Tornet 4. Figur 1. Översikt över de undersökta områdena, källa: Sidan 3 (10)
Inom Tornet 1 planerar Botkyrka kommun att uppföra ett antal mindre villor och på Tornet 4 planeras ett äldreboende inom område 2 och ett antal radhus och några mindre flerfamiljshus inom område 3, se Figur 2 respektive Figur 3. Äldreboendet planeras bli fyra våningar och byggnaderna på område 3 planeras bli två våningar. Figur 2: Borrpunkter för planerad bebyggelse på Tornet 1. Figur 3: Situationsplan med borrpunkter för planerad bebyggelse på Tornet 4. Sidan 4 (10)
3 Utförda undersökningar 3.1 Tidigare utförda undersökningar Uppgifter om tidigare geotekniska undersökningar har inte funnits att tillgå för aktuella fastigheter. 3.2 Nu utförda undersökningar På uppdrag av Geosigma AB har Dala Miljö och Geo AB under oktober 2011 utfört geotekniska undersökningar i fält samt inmätning av borrpunkter och Sweco Geolab har utfört de geotekniska laboratorieundersökningarna. Koordinatsystem SWEREF 99 18 00 samt höjdsystem RH00 har använts. Resultatet av undersökningarna redovisas i tillhörande MUR, se Grap 11201 - Markteknisk undersökningsrapport, daterad 2011-11-04. Underlag till den geotekniska undersökningen har utgjorts av grundkartan som tillhandahölls 2011-10-04 av Undersökningspunkterna är jämt fördelade över området för att få en bild av jorddjup, jordart samt geotekniska egenskaper. 4 Topografi och markförhållanden Tornet 1 Marken på Tornet 1 utgörs av en relativt plan yta, till större delen belagd med grus, hårdgjorda ytor samt ett grönområde längst i norr. Befintlig mark ligger på nivå ca +31,5 - +32,9 enligt inmätning av borrpunkterna. Markytan ligger som högst i anslutning till grönområdet i norra delen av området. Nordost om Tornet 1 stiger ett höjdparti till ca +46 med en lutning på 1:4. Väster om Tornet 1, väster om Tomtbergavägen, finns ett höjdparti som sträcker sig från Tornet 1 i norr till Tornet 4 i söder, där markytan stiger till ca +56 med en lutning på 1:3. Tornet 4 Marken på Tornet 4 utgörs även den av en relativt plan hårdgjord yta. Befintlig mark ligger på nivå ca +27,2 - +29,9 utifrån inmätning av borrpunkterna. Markytan ligger som högst längst till väster och lutar svagt mot öster. Öster om Tornet 4 återfinns ett mindre höjdparti där marknivån stiger till +35 med en lutning på 1:2,5. Väster om Tornet 4 återfinns höjdpartiet beskrivet under Tornet 1 ovan. Sidan 5 (10)
5 Geotekniska förutsättningar 5.1 Jordlager Tornet 1 Inom fastighet, Tornet 1, varierar jorddjupen i de nu undersökta punkterna mellan ca 3,8 och ca 10,5 meter där de mindre djupen är i områdets nordöstra del, mot höjdpartiet. Jordlagren på fastigheten består av ca 0,3 till ca 1,1 meter fyllnadsjord (består av sandigt grus) ovan ca 1,5 2,7 meter torrskorpelera. Torrskorpeleran överlagrar en siltig finsand, som innehåller lerskikt, ovan friktionsjord. Lerskiktens mäktighet är huvudsakligen tunna, men i de djupare partierna i sydväst kan skiktens mäktighet uppgå till ca 2 meter. Tornet 4 Inom fastighet, Tornet 4, varierar jorddjupen i de nu undersökta punkterna mellan ca 2,7 och ca 8 meter där de större jorddjupen återfinns i mitten på fastigheten (borrpunkterna G4, G8 och G12) för att sedan grunda upp både öster och väster ut. Jordlagren på fastigheten består generellt av fyllnadsjord (består av sandigt grus) ovan torrskorpelera. Under torrskorpeleran är jorden mycket skiktad och består till stor del av finsandig silt med tunna lerskikt men även siltig sand och lera förekommer. 5.2 Geotekniska parametrar Enligt nu utförda undersökningar varierar den naturliga vattenkvoten i leran mellan 44 och 58 % och i torrskorpeleran mellan 17 och 42 %. Vattenkvoten i sanden är uppmätt till mellan 22 och 25 % och i de siltiga lagren är vattenkvoten uppmätt till mellan 16 och 38 %. Konflytgränsen i den naturligt lagrade leran varierar mellan 45 och 58 %. Utvärderade parametrar, inklusive härledd skjuvhållfasthet, redovisas i tillhörande MUR, se Grap 11201 - Markteknisk undersökningsrapport, daterad 2011-11-04. Enligt utförda CPT-försök har den korrigerade skjuvhållfastheten i leran utvärderats till mellan 20 och 60 kpa där de lägre värdena är utvärderade från resultat i borrhål 15. Enligt utförda CPT-försök bedöms leran vara normalkonsoliderad. Densiteten i leran har uppskattats till mellan ca 16 kn/m 3 och 18 kn/m 3. 5.3 Hydrogeologi Två grundvattenrör har installerats i samband med fältundersökningarna där avläsning utfördes i samband med installationen 2011-10-11. I G4 (Tornet 4) visar avläsningen på en grundvattenyta som ligger ca 3,4 meter under markytan och i G17 (Tornet 1) visar avläsningen på en grundvattenyta som ligger ca 3,2 meter under markytan. 6 Stabilitet Områdets stabilitet bedöms idag vara tillfredsställande med befintliga jordlager och marklutningar. Enligt utförda överslagsberäkningar bedöms schakt till som mest ca 3 m djup kunna utföras centralt i området utan behov av stödkonstruktioner. Släntlutning anpassas efter lokala förhållanden så som jordlagerföljd, grundvattenförhållanden och belastning intill Sidan 6 (10)
schakt. Schakt till större djup bör, om inte geotekniska beräkningar visar på annat, utföras med spontkonstruktion. Det skall beaktas att jorden inom området delvis består av flytbenägna jordarter, vilket kan innebära problem vid nederbörd och schakt under grundvattenytan. 7 Sättningar Tornet 1 Utifrån utförda CPT-undersökningar är leran normalkonsoliderad, OCR ca 1,0, vilket troligen är ett resultat av ökad belastning till följd av befintliga fyllnadsmassor i området. Lerans sättningsegenskaper har ej undersökts, men då leran bedöms vara normalkonsoliderad innebär lastökningar en risk för att sättningar kommer uppstå. Vid beräkningarna har en last med 10 m bredd ansatts med lastspridning enligt Boussinesq mot djupet men med obegränsad längd, för att simulera intilliggande hus. I nedanstående beräkningar har tre fall studerats: ett fall med utvärderade moduler från programvaran Conrad ett fall med utvärdering av moduler från spetstrycket enligt De Beer ett fall där utvärderade moduler från programvaran Conrad har använts i friktionsmaterialet men där den utvärderade modulen har reducerats till 10 % i leran. Detta för att simulera ett överskridande av förkonsolideringstrycket i leran. Ingen hänsyn har dock kunnat tas till eventuell krypning, då undersökningar för att kunna göra detta ej har utförts. I Tabell 1 redovisas resultatet från överslagsberäkningarna. Tabell 1: Resultat på sättningar från överslagsberäkningen, Tornet 1. Jorddjup Last Sättning med ledning av modul från CPT Sättning med ledning av spetstrycket från CPT* Sättning med ledning av modul från CPT (modul i lera reducerad) 4 m 10 kpa 5 mm 11 mm 5 mm 4 m 20 kpa 10 mm 20 mm 10 mm 10 m 10 kpa 9 mm 29 mm 48 mm 10 m 20 kpa 18 mm 55 mm 97 mm *Sambandet gäller för sättningsberäkning i friktionsjord, främst sand, varför resultaten är osäkra. Vid nybyggnation i området föreslås att byggnader ovan större jorddjup och jordlager innehållande lera stödpålas till fast botten alternativt lastkompenseras. Lastkompensering kan ske genom att gräva ur naturlig jord under huskropparna och återfylla med lättfyllning för att åstadkomma en avlastning av undergrunden lika stor som byggnadens vikt. Vid lastkompensering bör dock husen konstrueras med tanke på att vissa sättningar kan uppkomma. Ytterligare uppfyllnader av området kring husen bör undvikas, då sådana kan orsaka sättningar. Eventuellt kan ett alternativ med förbelastning vara möjligt. Förfarandet kräver dock en längre byggtid, då förbelastningen måste ligga tills dess att eventuella sättningar avstannat. Sidan 7 (10)
Tornet 4 För att göra en överslagsberäkning på sättningar för Tornet 4 har viktsonderingen utvärderats enligt AB Svensk Byggtjänst Plattgrundläggning (1993). Viktsonderingen ger 30 halvvarv och reduceras med 1,3, på grund av mängden silt, till 23. Detta värde klassas som en löst lagrad sandig silt och ger en E-modul på ca 15 MPa och en friktionsvinkel på ca 30 grader. Vid sättningsberäkningarna används en E-modul på ca 7,5 MPa på grund av siltjorden. I Tabell 2 redovisas resultatet från överslagsberäkningarna. Tabell 2. Resultat på sättningar från överslagsberäkningen, Tornet 4. Jorddjup Last Sättning med ledning av modul från Vim 4 m 10 kpa 5 mm 4 m 20 kpa 11 mm 10 m 10 kpa 13 mm 10 m 20 kpa 27 mm Vid nybyggnation i området föreslås att byggnader ovan större jorddjup och jordlager innehållande lera stödpålas till fast botten alternativt lastkompenseras. Lastkompensering kan ske genom att gräva ur naturlig jord under huskropparna och återfylla med lättfyllning för att åstadkomma en avlastning av undergrunden lika stor som byggnadens vikt. Vid lastkompensering bör dock husen konstrueras med tanke på att vissa sättningar kan uppkomma. Ytterligare uppfyllnader av området kring husen bör undvikas, då sådana kan orsaka sättningar. Eventuellt kan ett alternativ med förbelastning vara möjligt. Förfarandet kräver dock en längre byggtid, då förbelastningen måste ligga tills dess att eventuella sättningar avstannat. 8 Rekommendationer Grundläggning Jordlagren på båda fastigheterna är måttligt till mycket tjällyftande (tjälfarlighetsklass 3-4), vilket måste beaktas vid utformning av byggnadernas grundläggning. Källare/garage ska utföras med dränering och ett materialskiljande lager med hänsyn till finjordsinnehållet i de naturliga jordlagren. Tornet 1 På området Tornet 1 rekommenderas att planerade byggnader grundläggs på stödpålar alternativt lastkompenseras på grund av stor variation i jorddjup för de lösa jordlagren. Tornet 4 I Figur 4 visas delområden för olika grundläggningsrekommendationer. Då jorddjupen för äldreboendet och annan planerad byggnad inom den röda, prickade ringen är relativt små och de lösare ler- och siltlagren inte ligger så djupt rekommenderas utskiftning och sedan en grundläggning på packad fyllning på berg/friktionsjord. Med avseende på radonrisk rekommenderas grundläggning med radonskydd. För att verifiera föreslagen grundläggningsmetod rekommenderas kompletteringar av undersökningar i hushörnen. Sidan 8 (10)
De planerade byggnaderna inom de gröna heldragna ringarna rekommenderas att grundläggas på plintar till fast botten. De planerade byggnaderna i mitten av området (blå streckad ring) föreslås grundläggas på stödpålar alternativt lastkompenseras på grund av stor variation i jorddjup för de lösa jordlagren. Figur 4: Grundläggningsrekommendationer på Tornet 4. Allmänna rekommendationer All organisk ytjord skall bortschaktas före grundläggning. Grundläggning skall ske på otjälad mark, vilket gäller såväl naturlig jord som fyllnadsmassor. Materialskiljande lager skall läggas ut mellan naturlig jord och fyllning. Schakt Vid schakt skall man beakta att det finns silt i den naturligt lagrade jorden, vilket kan innebära att jorden får flytegenskaper vid schakt under grundvattenytan och i samband med nederbörd. Med hänsyn tagen till förekomst av silt bör schakter generellt utföras med en släntlutning om 1:2 och schaktbotten hållas torr. Vid en brantare lutning bör schakten utföras med stödkonstruktion, t ex spont. Kontroll att grundvattennivån är avsänkt till minst 0,5 meter under schaktbotten skall utföras innan schakt för att möjliggöra grundläggningsarbeten och förhindra uppluckring. Geotekniskt sakkunnig bör upprätta arbetsordning för utförandet samt beräkna stabilitet inför arbetsskedet. Sidan 9 (10)
Kompletterande geoteknisk utredning Kompletterande geotekniska undersökningar rekommenderas att utföras i hushörnen på det planerade ålderdomshemmet för att verifiera jorddjupen. Kompletterande geotekniska undersökningar såsom hejarsondering rekommenderas för de områden där husen skall pålas för att få fram pålstoppsnivåer. För att kunna utesluta pålning för de djupare områdena krävs en fördjupad analys av sättningsförhållandena liksom en mer detaljerad information om huslägen samt om det skall vara källare på husen eller inte. Pålning Siltjordar kan vid pålslagning orsaka falska pålstopp vilket skall tas med i beaktande vid utförandet. Pålstoppsnivåer har ej undersökts i denna utredning, men pållängder kring 8-10 m torde minst krävas. Sidan 10 (10)