DECEMBER 2012 VEJDIREKTORATET. HADERSLEVVEJ GEOTEKNISK UNDERSØGELSE FOR STITUNNEL RAPPORT NR. 1
ADRESSE COWI A/S Vestre Stationsvej 7 5000 Odense C Danmark TLF +45 56 40 00 00 FAX +45 56 40 99 99 WWW cowi.dk DECEMBER 2012 VEJDIREKTORATET. HADERSLEVVEJ GEOTEKNISK UNDERSØGELSE FOR STITUNNEL RAPPORT NR. 1 PROJEKTNR. 24589-41 DOKUMENTNR. 24589-41.1 VERSION 1.0 UDGIVELSESDATO 10. december 2012 UDARBEJDET Mads Pedersen KONTROLLERET SPN GODKENDT NHU
3 INDHOLD 1 Undersøgelsens formål 4 2 Projekt 4 3 Mark- og laboratoriearbejde 4 4 Koter 5 5 Jordbunds- og vandspejlsforhold 5 6 Funderingsforhold 6 6.1 Generelt 6 6.2 Stitunnel under grundvandsspejl 6 6.3 Stitunnel over grundvandsspejl 7 7 Udførelse 8 7.1 Midlertidig grundvandssænkning 8 7.2 Udgravning 8 8 Tilfyldning 9 9 Kontrol 9 10 Jordhåndtering 10 11 Geoteknisk projekteringsrapport 10 12 Afsluttende bemærkninger 10 BILAG Signaturer og definitioner A-1 Boreprofil, boring B1 - B4 1.1-1.4 Situationsplan 1.5
4 1 Undersøgelsens formål I november 2012 er der udført en geoteknisk undersøgelse for etablering af en stitunnel under Haderslevvej ved Damhus, Ribe. Det er undersøgelsens formål at fremskaffe geologiske og geotekniske data i et sådant omfang, at der kan udarbejdes et funderingsprojekt. Der er i forbindelse med den geotekniske undersøgelse udtaget prøver til miljøanalyse. Dette rapporteres særskilt. 2 Projekt Projektet omfatter en stitunnel under Haderslevvej, vest for Damhus og syd for Ribe. Underføringen løber parallelt med og øst for jernbanen. Underside af stitunnel forventes i dybeste niveau at være beliggende 4,0 m u.t. Tunnelens placering kan muligvis ændres. På undersøgelsestidspunktet forelå der ikke yderligere oplysninger. 3 Mark- og laboratoriearbejde Der er den 19. og 20. november 2012 udført 4 forede, Ø 150 mm, geotekniske boringer, benævnt boring B1 - B4. Boringerne er afsluttet 5,0 á 10,0 m u. t. Boringerne er afsat ud fra eksisterende forhold, og de tilhørende terrænkoter er bestemt ved nivellement. Boringernes placering fremgår af situationsplanen, bilag 1.5. I boringerne er der registreret laggrænser og udtaget omrørte jordprøver. Der er installeret Ø 63 mm pejlerør i boring B1 og Ø 25 mm i boring B2 - B4 så vandspejlsniveauet kan holdes under observation. Der er pejlet i de nedsatte pejlerør den 20. og 28. november 2012. Jordprøverne er bedømt i overensstemmelse med Dansk Geoteknisk Forenings "Vejledning i ingeniørgeologisk prøvebeskrivelse"af maj 1995. Jordprøvernes kalkindhold er vurderet med en 10 % saltsyreopløsning. Det naturlige vandindhold, w, er bestemt på udvalgte jordprøver. Resultatet af ovenstående fremgår af boreprofilerne, bilag 1.1-1.4.
5 De i rapporten anvendte symboler, enheder og signaturer er beskrevet i bilag A-1. 4 Koter Alle koter refererer til Dansk Vertikal Reference 1990, DVR90. Som højdefikspunkt for nivellementet er anvendt jernbaneskinne midt for eksisterende cykelsti. Terræn ved højdefikspunktet er aflæst omtrentlig på "Kort fra COWI, DDH (Danmarks Digitale Højdemodel)" til kote +4,9 m. Terrænkote til boringerne fremgår af profilerne. Der må påregnes en usikkerhed på ca. +/- 0,1 m. For placering af højdefikspunkt se situationsplan, bilag 1.5. 5 Jordbunds- og vandspejlsforhold I boringerne B1 - B3 er der under 3,4 á 4,6 m fyld, bestående af sand, truffet postglacialt gytje og gytjeholdigt sand til 3,7 á 5,0 m u. t. Herunder er truffet senglacialt sand til 8,1 à 8,3 m u.t. underlejret af glacialt sand, med indslag af silt og grus til de borede dybder af 10,0 m u.t. I boring B4 er der under 1,8 m fyld, bestående af muld og sand, truffet postglacialt gytje og gytjeholdigt sand til 2,6 m u. t. Herunder er truffet senglacialt sand til den borede dybde af 5,0 m u.t. Der er senest pejlet i de nedsatte pejlerør den 28. november 2012, hvor der blev målt de i tabel 1 anførte vandspejl. Tabel 1: Vandspejlsmålinger den 28. november 2012. Boring Terræn Vandspejlsniveau Nr. Kote (m) Dybde (m u. t.) Kote (m) B1 +4,8 2,4 +2,4 B2 +4,6 2,1 +2,5 B3 +4,4 1,9 +2,5 B4 +3,9 1,6 +2,3 Vandspejlets beliggenhed må forventes at være afhængigt af såvel årstid som nedbør. For en mere detaljeret beskrivelse af jordbunds- og vandspejlsforholdene henvises der til boreprofilerne.
6 6 Funderingsforhold 6.1 Generelt Funderingen af stitunnelen skal dimensioneres og udføres i henhold til DS/EN 1997-1, Eurocode 7: Geoteknik - del 1: Generelle regler (EC 7, del 1), med tilhørende Nationalt anneks - Danmark, EN 1997-1 DK NA (DK-Anneks). Der skal anvendes partialkoefficienter og korrelationsfaktorer, som anført i DK Anneks-A. Den geotekniske undersøgelse viser, at projektet på det foreliggende grundlag kan behandles i Geoteknisk kategori 2, jf. EC 7, del 1, afsnit 2.1 og DK-Anneks K. For det aktuelle projekt er der i tabel 2 angivet det vurderede niveau for overside bæredygtige lag, OSBL og afrømningsniveau, AFRN. Tabel 2: Overside bæredygtige lag, OSBL og afrømningsniveau, AFRN Boring Terræn OSBL AFRN Nr. Kote (m) Dybde (m u. t.) Kote (m) Dybde (m u. t.) Kote (m) B1 +4,8 5,0-0,2 0,2 +4,6 B2 +4,6 4,8-0,2 0,2 +4,4 B3 +4,4 3,7 +0,7 0,3 +4,1 B4 +3,9 2,9 +1,0 1,8 +2,1 Der anbefales udført et maksimaldræn i kote +2,5 m. På dette grundlag kan dimensionsgivende vandspejl regnes at være beliggende i dette niveau. 6.2 Stitunnel under grundvandsspejl Med de konstaterede jordbunds- og vandspejlsforhold vurderes den mest fordelagtige funderingsmetode for stitunnel under grundvandsspejl at være en direkte fundering på gruspude i aflejringerne svarende til de under OSBL trufne. Opbygning af gruspude skal være efter de på bilag B-1 og i kapitel 8 givne retningslinier. Ved fundering i aflejringer svarende til de under OSBL trufne kan der ved dimensionering af fundamenter anvendes de i tabel 3 angivne rumvægte og karakteristiske styrke- og deformationsparametre, som er fastlagt på basis af målinger, erfaringer og skøn. I tabellen er angivet rumvægte over og under vandspejlet (γ/γ'), plan friktionsvinkel (ϕ k ), udrænet forskydningsstyrke (c uk ), effektiv friktionsvinkel og kohæsion (ϕ' k og c' k ) samt konsolideringsmodul (E oed ).
7 Tabel 3: Rumvægte og karakteristiske styrke- og deformationsparametre Jordart γ/γ' (kn/m 3 ) ϕ k ( ) c uk (kn/m 2 ) ϕ' k ( ) c' k (kn/m 2 ) E oed (MN/m 2 ) Over OSBL Fyld (Sand) 18/10 33-33 - 20 Sand, Pg 18/10 33-33 - 20 Gytje, Pg 16/6 0 30 25-3 Under OSBL Sand/Grus Sg/Gc 18/10 36-36 - 30 Dimensioneringen skal udføres i såvel brudgrænsetilstanden (bæreevne) som anvendelsesgrænsetilstanden (sætninger), og den skal omfatte undersøgelse af såvel korttids- som langtidstilstanden, jf. i EC 7, del 1, kapitel 2 og 6 samt DK-Anneks D. I anvendelsestilstanden kan der forudsættes trykspredning 2:1 (lodret:vandret) ned gennem jordlagene. Med de aktuelle jordbunds- og grundvandsforhold bør stitunnelen udføres som en vandtæt konstruktion dimensioneret for opdrift. Stitunnelen skal dimensioneres for jord- og vandtryk som angivet i EC 7, del 1, kapitel 9. Med brug af sand som tilbagefyld ved stitunnelen kan jordtryk på væggene bestemmes som hviletryk fra velkomprimeret sandfyld med en hviletrykskoefficient, K 0 = 0,5. Der skal i beregningerne tages hensyn til forøget jordtryk som følge af komprimering af sandfyld bag tunnelvæggen, overliggende anlæg, trafiklast, last på sporarealet samt eventuelle andre overfladelaster. Tunnelvæggene asfalteres udvendigt for at imødegå indtrængende fugt. 6.3 Stitunnel over grundvandsspejl Med de konstaterede jordbunds- og vandspejlsforhold vurderes den mest fordelagtige funderingsmetode for sti over grundvandsspejl at være en direkte fundering på AFRN, idet konstruktionen ikke forventes at give anledning til ekstra belastninger. Ved fundering i aflejringer svarende til AFRN kan der ved dimensionering af fundamenter anvendes de i tabel 3 angivne rumvægte og karakteristiske styrke- og deformationsparametre, som er fastlagt på basis af målinger, erfaringer og skøn. Funderes der ned til 0,5 m over gytjelag anbefales dog en udgravning til under gytjelag.
8 Dimensioneringen skal udføres i brudgrænsetilstanden (bæreevne) og den skal omfatte undersøgelse af såvel korttids- som langtidstilstanden, jf. i EC 7, del 1, kapitel 2 og 6 samt DK-Anneks D. Stitunnelen skal dimensioneres for jord- og vandtryk som angivet i EC 7, del 1, kapitel 9. Ved dimensioneringen skal der tages hensyn til last fra overliggende anlæg, trafiklast, last på sporarealet samt eventuelle andre overfladelaster. 7 Udførelse 7.1 Midlertidig grundvandssænkning Da der skal graves i sand under grundvandsspejlet, er en midlertidig grundvandssænkning nødvendig for at bevare udgravningsbund og -sider intakte, samt muliggøre en effektiv komprimering af den sandfyld, som skal indbygges. En midlertidig grundvandssænkning vurderes mest hensigtsmæssigt udført med filterkastede sugespidser tilsluttet et effektivt vacuumpumpeanlæg. Behov for filterboringer kan dog ikke udelukkes. Inden udgravningsarbejdet påbegyndes, skal grundvandspejlet være sænket mindst 0,5 m under udgravningsniveauet. En midlertidig grundvandssænkning skal følges nøje, da den kan give sætningsskader på den nærliggende jernbane, der formodes at være funderet over sætningsgivende aflejringer. En nærmere undersøgelse af dette forhold er nødvendig. Som følge heraf bør grundvandssænkningen være så kortvarig som mulig. Afledning af grundvand i forbindelse med byggearbejder kan kræve myndighedsgodkendelse, jf. Vandforsyningslovens 26. 7.2 Udgravning Af hensyn til arbejdssikkerheden bør midlertidige, frie udgravningsskråninger ikke stå med stejlere hældning end 1:1,5 (lodret:vandret). Det skal sikres at udgravningen ikke påvirker stabiliteten af jernbanen. Der kan eventuelt udføres en midlertidig afstivning.
9 Under særlige forhold med vandførende grus- og sandlag, pludseligt tøbrud eller belastning af skråningstoppen skal hældningerne ubetinget reduceres, så farlige skred ikke fremkommer. Eventuel løsnet, opblødt eller frossen jord skal bortgraves, inden der støbes fundamenter og indbygges sandfyld. 8 Tilfyldning Opfyldning under vej, stitunnel og langs konstruktionsvæggene kan foretages med bundsikringssand- og grus, der som minimum opfylder kravene til kvalitet II (BLII). Materialet skal desuden have et uensformighedstal, U = d 60 /d 10, på mindst 2,5, et maksimalt finstofindhold (kornstørrelse < 0,063 mm) på 9 % og ingen korn større end 90 mm. Herudover må sandfylden ikke indeholde klumper af ler, silt eller organisk materiale. Sandfylden indbygges med egnet komprimeringsudstyr i lag af maksimalt 30 cm. Ved komprimeringen er det vigtigt, at sandfylden har det optimale vandindhold. Det anbefales at anvende de i tabel 4 anførte krav til komprimeringsgrader, som forudsætter, at der måles med isotopsonde. Tabel 4: Krav til komprimeringsgrader (isotopsonde) for sandfyld Standard Proctor Vibrationsindstampning Middel Mindste Middel Mindste 98 % 95% 95% 92% Middelværdien bestemmes som gennemsnittet af mindst 5 forsøg, og ingen enkeltværdi må være mindre end mindsteværdien. De trufne sandaflejringer er generelt egnede til indbygning over ledninger under vejarealer. 9 Kontrol I forbindelse med udgravnings- og funderingsarbejdet skal der udføres geotekniske kontrolundersøgelser, jf. EC 7, del 1, kapitel 4. Udgravninger for stitunnelen skal inspiceres til kontrol af, at der overalt støbes i frostsikker dybde på intakte aflejringer svarende til de under OSBL hhv. AFRN trufne, og med de forudsatte styrkeparametre.
10 Det skal ved kontrol sikres, at den indbyggede sandfyld opfylder kravene med hensyn til kvalitet og komprimering. 10 Jordhåndtering I henhold til Jordforureningsloven kan der blive stillet særlige krav til håndtering af jord, som deponeres udenfor matriklen. Disse forhold kan have væsentlig indflydelse på projektets tidsplan og økonomi, hvorfor de anbefales afklaret så hurtigt som muligt, og inden byggeriet påbegyndes. 11 Geoteknisk projekteringsrapport Der skal udarbejdes en geoteknisk projekteringsrapport, som samler den geotekniske projektering - herunder forudsætninger, parametre, beregninger og resultater, jf. EC 7, del 1, afsnit 2.8. Projekteringsrapporten skal endvidere indeholde en plan for kontrol, overvågning og vedligeholdelse. Denne geotekniske undersøgelsesrapport danner grundlag for den geotekniske projekteringsrapport. 12 Afsluttende bemærkninger I det omfang det ønskes, står COWI til rådighed for videre drøftelse af geotekniske og funderingsmæssige spørgsmål i sagen. De udtagne jordprøver opbevares 2 uger fra dags dato, hvorefter de bortkastes, medmindre der forinden foreligger anden aftale.
B4 B2 B1 B3 1:500