Geoteknisk Forundersøgelse

Transkript

1 Entreprise Geoteknisk Forundersøgelse Denne del dækker over de geotekniske forhold ved Kennedy Arkaden. Herunder behandlingen af den geotekniske rapport og den foreliggende geotekniske rapport. I afsnittet er områdets geologiske historie, funderingsforhold og prøvepumpning behandlet. Endvidere er optegnet lagfølgetegninger for samtlige boringer og in-situ spændinger for udvalgte boringer. Der henvises generelt til tegning Indholdsfortegnelse 1 Behandling af den Geoteknisk Rapport Områdets geologiske historie Lagfølgetegninger Vurdering af funderingsforhold Beregning af in-situ spændinger Prøvepumpning Geoteknisk Rapport 271

2

3 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Kapitel 1 Behandling af den Geoteknisk Rapport Der er udleveret en geoteknisk rapport, jf. kapitel 2 : - "Aalborg. Rutebilstation.", udgivet 14. december 2001 Der er under den geotekniske undersøgelse foretaget 8 geotekniske boringer (R100-R103 og B200-B203) og prøvepumpning. Borearbejdet er foretaget før nedrivningen af den eksisterende busstationsbygning. Dette betyder, at der kun er udført boringer i randområdet omkring byggeriet. Boringsdybderne varierer mellem og 20 m. I forbindelse med borearbejdet er der registreret laggrænser og udtaget prøver til geologisk klassifikation. I boringerne er der udført in-situ SPT-forsøg og vingeforsøg til bedømmelse af aflejringernes fasthed. Ud fra Geoteknisk Rapport er fastlagt projektområdets geologiske historie, lagfølgetegninger, in-situ spændinger og nødvendige hydrauliske jordparametre til undersøgelse af omfanget af en grundvandssænkning. 1.1 Områdets geologiske historie Projektområdets terræn er plant mellem kote +4,0 og +4,2, hvilket betyder, at det ikke er nødvendigt med et omfattende jordarbejde i forbindelse med planering af terrænet. Hele arealet er belagt med asfalt, beton eller fliser, der forud for funderingsarbejdet skal fjernes. Herunder forefindes et fyldlag af fin- til mellemkornet sand af vekslende højde med lagunderkant i kote +1,3 til +2,8. Flere steder er der i fyldlaget truffet indhold af grus og muld. Det forventes, at der under busstationens nuværende kælderkonstruktion træffes fyldlag under kote +1,3. Under fyldlaget er truffet postglacialt ler, sand, gytje og tørv. Gytje- og tørveaflejringerne fra Østerådalens oprindelige udløb varierer i højden mellem 0 m og 5,2 m. Det er vurderet, at disse aflejringer er stærkt sætningsgivende, mens sand- og lerlag er mindre sætningsgivende. Undersiden af de postglaciale aflejringer varierer mellem kote -2,5 og +2,3. Sand og lerlaget er aflejringer fra Stenalderhavet. Under de postglaciale jordlag findes senglaciale brakvands- og ferskvandsaflejringer af sand, såkaldt øvre Aalborg sand. Sandet er fin- til mellemkornet med indhold af groft materiale og grus. Under sandlaget findes senglaciale brakvands- og ferskvandsaflejringer af ler, såkaldt Aalborg ler. Her er truffet ret fedt ler højest beliggende i den sydlige del af området med højeste kote i -3,0. Lerlaget er faldende mod nord (mod Jyllandsgade), og er her truffet med højeste kote i -10,5. 25

4 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN 1.2 Lagfølgetegninger Ud fra boreprofilerne er der optegnet lagfølgetegninger i fire snit i randen af det nye byggeri jf. situationsplanen på figur 1.1. Figur 1.1: Situationsplan med angivelse af de fire snit A-A, B-B, C-C og D-D. Lagfølgetegningerne ses på de efterfølgende figurer Jordlag mellem boringer er skitseret med rette linjer. Figur 1.2: Lagfølgetegning i snit A-A. 260

5 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Figur 1.3: Lagfølgetegning i snit B-B. Figur 1.4: Lagfølgetegning i snit C-C. Figur 1.5: Lagfølgetegning i snit D-D. For at skabe et overblik over jordbundsforholdende, er alle fire lagfølgetegninger sammensat, jf. figur

6 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Figur 1.6: De fire lagfølgetegninger samlet. Lagfølgerne er sammensat således, at de ses fra midten af projektområdet og rundt. Heraf fremgår hvorledes mægtigheden af gytjelaget varierer over området. 1.3 Vurdering af funderingsforhold Ud fra lagfølgetegningerne er oversiden af det bæredygtige senglaciale sandlag (OSBL) skitseret for hele området. Endvidere er koterne for GVS angivet, jf. figur 1.7. Figur 1.7: Til venstre: Skitsering af koter af det bæredygtige sandlag (OSBL). Til højre: Beliggenheden af GVS. På baggrund af lagfølgetegningerne og figur 1.7 er følgende vurderet: Det bærende lag for direkte fundering er det senglaciale sandlag. Der er truffet postglacialt materiale i alle boringer, hvilket skal afgraves i forbindelse med en direkte fundering. Dette betyder, at der i den sydlige del af området skal afgraves mellem 2,2 m - 3,3 m. I den nordlige del bør afgraves 4,2 m - 7,8 m ved direkte fundering. Ved anlæggelse af kælder i den sydlige del af området, er det vurderet rentabelt at anvende direkte fundering, idet der forventes afgravning til minimum kote 0,0. Dette er vurderet på baggrund af underkanten af kælderkonstruktionen, som den fremgår i det oprindelige projektoplæg. Her varierer koten mellem - 1,27 og 0,34 m. Den nærmere fastlæggelse af koterne for afgravning er senere undersøgt. Endvidere er der mulighed for direkte fundering i den syd-vestlige del af bygningen grundet beliggenheden af OSBL. Det er med denne beliggenhed af OSBL og dermed mægtigheden af det sætningsgivende lag rentabelt at udskifte ikke-bærende lag [Anlægteknik, s. 26]. Ud fra beliggenheden af GVS i dette område jf. figur 1.7 skal der for enkelte fundamenter regnes for opdrift. I det resterende område vælges pælefundering. 262

7 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Funderingsforholdene fremgår af figur 1.8. Figur 1.8: Funderingsforholdene ved busterminalen. Det anbefales, at der foretages yderligere boringer under det nuværende byggeri efter nedrivning. Disse vil fastslå de præcise jordbundsforhold. 1.4 Beregning af in-situ spændinger In-situ spændingerne er beregnet i følgende tre boringer: boring B200 ved kælderkonstruktionen, boring B201 og R102 ved den del af byggeriet, der i projektet pælefunderes. In-situ spændingerne i boringerne er beregnet efter (1.1). σ = σ u Her er σ : effektive spændinger [ ] kn m. 2 σ : totale spændinger [ ] kn m. 2 u : neutrale spændinger [ ] kn m. 2 De totale og neutrale spændinger er beregnet af (1.2) og (1.3). σ = γ m h u = γ w h (1.1) (1.2) (1.3) Her er γ m : vandmættet jords rumvægt [ ] kn m. 3 γ w : vands rumvægt lig 10 kn m. 3 h : laghøjden [m]. Der er benyttet de i tabel 1.1 opstillede rumvægte til beregning af spændinger. 263

8 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Tabel 1.1: Benyttede rumvægte. Jordart Periode [ γ ] kn m 3 Asfalt Recent. 24 Fyld, sand Recent. 18 Sand Postgl. 18 Ler Postgl. 18 Gytje Postgl. 16 Sten/Grus Postgl. 1 Sand Sengl. 18 Ler Sengl. 18 Sten/Grus Sengl. 1 Skønnede rumvægte. Beregning og skitsering af spændingerne fremgår af tabel og figur Værdien af spændingerne er angivet i underkanten af hvert jordlag. Placeringen af GVS er bestemt på baggrund af pejlingen før prøvepumpningen jf. kapitel 2. Tabel 1.2: Beregning af in-situ spændinger i boring B200. Dybde h Jordart [ γ ] [ σ ] [ u ] [ σ ] kn [m] [m] m 3 kn m 2 kn m 2 kn m 2 0,0-0,0 0,0 JOF ,0-0,1 0,1 Asfalt ,1-0,3 0,2 Sten ,3-1,6 1,3 Fyld, sand ,6-3,1 1,5 Ler, postgl ,1-3,1 0,0 GVS ,1-3,2 0,1 Ler, postgl ,2-4,2 1,0 Sand, postgl ,2-7,2 3,0 Sand, sengl ,2-18,0 10,8 Ler, sengl Figur 1.: Optegning af in-situ spændinger i boring B

9 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Tabel 1.3: Beregning af in-situ spændinger i boring B201. Dybde h Jordart [ γ ] [ σ ] [ u ] [ σ ] kn [m] [m] m 3 kn m 2 kn m 2 kn m 2 0,0-0,0 0,0 JOF ,0-0,1 0,1 Asfalt ,1-3,0 2, Fyld, sand ,0-3,0 0,0 GVS ,0-5,2 2,2 Ler, postgl ,2-5,5 0,3 Gytje ,5-6,2 0,7 Sand, postgl ,2-6,4 0,2 Gytje ,4-7,0 0,6 Sand, postgl ,0-11,5 4,5 Sand, sengl ,5-12,6 1,1 Grus ,6-13,5 0, Sand, sengl ,5-18,0 4,5 Ler, sengl Figur 1.10: Optegning af in-situ spændinger i boring B201. Tabel 1.4: Beregning af in-situ spændinger i boring R102. Dybde h Jordart [ γ ] [ σ ] [ u ] [ σ ] kn [m] [m] m 3 kn m 2 kn m 2 kn m 2 0,0-0,0 0,0 JOF ,0-0,2 0,2 Asfalt ,2-0,4 0,2 Sten 1 0 0,4-0,4 0,0 GVS - 0 0,4-2,0 1,6 Fyld, sand ,0-2,6 0,6 Ler, postgl ,6-3,0 0,4 Gytje ,0-3,3 0,3 Ler, postgl ,3-7,8 4,4 Gytje ,8-13,0 5,2 Sand, sengl

10 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Figur 1.11: Optegning af in-situ spændinger i boring R Prøvepumpning Der er udført en pumpeboring med henblik på en prøvepumpning. Boringen er filtersat med et 10 PVC filter med en slidsebredde på 0,3 mm og med filtersand 0,4-0,8 mm. Stedet for prøvepumpningen fremgår af figur R103 (-) R102 (-) B201 +0,7 R101 +0,2 R100 +1,08 B203 +0,42 Prøvepumpning B200 +0,34 B202 +0,6 B201 +0,7 Boring med nummer og pejlede vandspejlskote efter afsænkning ved prøvepumpning Kælderbegrænsning Figur 1.12: Placering af boring til prøvepumpning samt pejlede vandspejlskote efter prøvepumpning. Der er ikke foretaget pejlinger i boring R102 og R103 pga. defekte pejlerør. Ud fra prøvepumpningens resultater er undersøgt om strømningen i det vandførende lag er åben eller lukket, sandlagets permeabiliteten (hydrauliske ledningsevne) k t, sænkningens rækkevidde R og filtertabet i den anvendte brønd. Prøvepumpningen er udført med en konstant vandføring på 10 m3 h. Ud fra jordbundsforholdende på området er det konkluderet, at prøvepumpningens sænkningstragt ikke er rotationssymmetrisk. Dette 266

11 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN skyldes, at det vandførende sandlag er anisotropt, varierer i tykkelse og optræder både lukket og åben. Sandlagets variation i tykkelse fremgår af figur 1.6. Af resultaterne fremgår det, at der i boring B200 og B203, der begge er beliggende ca. 20 m fra pumpeboringen, er en nogenlunde ensartet sænkning til ca. kote +0,4 m. I retning mod Jyllandsgade er der i boring B201 konstateret en større sænkning end i boring R101. Dette skyldes muligvis en påvirkning fra den eksisterende kælder, der må forventes at have en effekt på prøvepumpningen. I boring B202 er der konstateret en beskeden afsænkning i forhold til borings placering 30 m fra pumpeboringen. Dette skyldes leroverfladen er beliggende 2-3,5 m højere end boring B200 jf. kapitel 2. Prøvepumpningens resultater er undersøgt grafisk. På baggrund af ovenstående er først optegnet i hovedretningen af boring B203 og R100. Punkter svarende til resultater fra de øvrige boringer er indtegnet for at undersøge sammenhængen med hovedretningen. Da GVS ved prøvepumpningens start er beliggende i forskellige koter i de enkelte boringer, er den målte sænkning i hver boring beregnet efter sænkningen er stabil, hvilket er opnået efter dage. Ud fra kendskab til boringernes afstand fra prøvepumpningen, er resultatet optegnet i enkeltlogaritmisk afbildning på figur Figur 1.13: Optegning af prøvepumpningens resultat. Nulpunktet for trykniveauet h 0 er fastsat til GVS før sænkningen (kote +1,20). R er afsænkningens rækkevidde og r w er brøndens effektive radius. Det fremgår, at sænkningen forløber ens i alle retninger undtagen omkring boring B201 og B202. I retning af boring B202 (mod syd) ses af resultatet fra prøvepumpningen, at sænkningen er lille. Dette kan give problemer i forbindelse med et grundvandssænkningsanlæg, da der er mulighed for, at den ønskede sænkning af vandspejlet ikke opnås. I retning af boring B201 er det vurderet, at prøvepumpningens resultater ikke kan fastslå sænkningens forløb med sikkerhed. Dette skyldes den eksisterende kælder, der kan have indflydelse på sænkningens forløb. På baggrund af ovenstående anbefales det derfor, at foretage endnu en prøvepumpning efter opfyldning af den eksisterende kælder. Hermed opnås tilstrækkelig sikkerhed overfor konsekvenserne af en endelig grundvandssænkning i forbindelse med berørte bygninger. Et alternativ hertil er at foretage en skærpet kontrol af GVS ved de bygninger, der er påvirket af grundvandssænkningen. Det er vurderet, at dette alternativ med stor sandsynlighed skal iværksættes under alle omstændigheder. På baggrund af den fundne rækkevidde på 100 m fra prøvepumpningen, jf. figur 1.13, er undersøgt hvilke områder og bygninger, der er berørt af en grundvandssænkning, jf. figur

12 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN Figur 1.14: Udstrækning af grundvandssænkning. Det fremgår af figuren, at flere bygninger er berørt af grundvandssænkningen. Især etagebyggeriet på Jyllandsgade er i farezonen, men også DSB-gods, DSB-stationen og bussernes vaskehal er berørt. I det videre forløb er set bort fra resultaterne fra boring B201 og B202. Af figur 1.13 er trykniveauet aflæst ved brøndens kant h w til 2,8 m. Rækkevidden er aflæst til ca. 100 m. Diameteren af pumperøret er 10 svarende til 254 mm, heraf er r w udregnet til 127 mm. Til bestemmelse af den hydrauliske ledningsevne er (1.4) benyttet for det lukkede tilfælde og (1.5) for det åbne. ( ) Q R Lukket : h 0 h w = 2 π k t t ln (1.4) r w Åbent : h 2 0 h 2 w = Q ( ) R ln (1.5) π k t r w Her er h 0 : vandreservoirets trykniveau [m]. h w : trykniveau ved kant af brønd [ [m]. ] m Q : bortpumpede vandmængde s. k t : det vandførende lags hydrauliske ledningsevne [ ] m s. t : tykkelsen af det vandførende lag [m]. R : rækkevidden [m]. r w : brøndens effektive radius [m]. Tykkelse af sandlaget varierer fra t = 5, 0 m i boring B203 og til t = 7, 8 m i boring R100. Heraf er bestemt en middelhøjde på t = 6, 4 m. Heraf er den hydrauliske ledningsevne beregnet for det lukkede tilfælde. ( ) Q R k t,lukket = ln 2 π t h 0 h w r w 10 m 3 ( ) s 100 m k t,lukket = 2 π 6, 4 m (0 m ( 2, 8 m)) ln 0, 127 m k t,lukket = 1, m s 268

13 KAPITEL 1. BEHANDLING AF DEN For det åbne tilfælde fås: Q k t,åbent = π h 2 0 h2 w ( ) R ln r w m 3 s k t,åbent = π ((0 m) 2 ( 2, 8 m) 2 ) ln k t,åbent = 7, m s ( ) 100 m 0, 127 m Sand har generelt en permeabilitet i området , det ses, at begge værdier er i dette område. Ud fra boreprofilerne fra de to boringer, jf. kapitel 2, fremgår det, at det vandførende sandlag er fint-mellem. Det er på baggrund heraf vurderet, at værdien for det lukkede vandførende lag er mest pålidelig, da denne er mindst. Det er ikke muligt at fastslå pumpebrøndens filtertab ud fra de foreliggende resultater. Dette skyldes, at der ikke er foretaget pejlinger i selve pumpebrønden, samt at prøvepumpningen kun er foretaget med én vandføring. Begge forhold kan anbefales at udføre, da det derigennem er muligt at fastlægge filtertabet som funktion af vandføringen. Dermed kan filtertabet for et grundvandssænkningsanlæg bestemmes for en senere beregnet vandmængde. 26