VEJDIREKTORATET STITUNNEL RIBE TOLKNING AF PRØVEPUMPNING OG FORSLAG TIL GRUNDVANDSSÆNKNING ADRESSE COWI A/S Parallelvej 2 2800 Kongens Lyngby Danmark TLF +45 56400000 FAX +45 56409999 WWW cowi.dk INDHOLD 1 Indledning og formål 1 2 Datagrundlag 1 3 Tolkning af prøvepumpning 3 3.1 Afstand-sænknings tolkning 3 3.2 Tid-sænknings tolkning 4 4 Midlertidig grundvandssænkning 6 5 Reinfiltration 7 6 Pejleboringer 7 1 Indledning og formål Nærværende notat beskriver den hydrogeologiske tolkning af pumpeforsøg udført i forbindelse med hydrogeologiske forundersøgelser for anlægning af stitunnel ved Haderslevvej i Ribe. Situationsplan er vedlagt. Pumpeforsøget er udført for at bestemme grundvandsmagasinets hydrauliske parametre. Den viden der er opnået om grundvandsforholdene, danner grundlag for det videre arbejde med at projektere anlægget for den midlertidige grundvandssænkning. 2 Datagrundlag Pumpeforsøget blev udført af entreprenør Bent Lønne Aps i boring PB01 i perio- PROJEKTNR. A036088 DOKUMENTNR. 1.0 VERSION 1.0 UDGIVELSESDATO 11. April 2014 UDARBEJDET HADA KONTROLLERET BBH GODKENDT SPN
2/8 STITUNNEL RIBE den mellem d. 1/04/2014 og 03/04/2014, med registrering af tilbageløbet indtil d. 04/04/2014. I forbindelse med forsøget blev der installeret dataloggere i følgende boringer: B7, B8, B9 og PB01. Boringernes placering fremgår af vedlagte situationsplan. Derudover blev barometertrykket registreret vha. datalogger. Boringerne B1, B3 og B4 er manuelt håndpejlet under pumpeforsøget. Det var dog uheldigvis fejl på dataloggere i B8, B9 og PB01. Disse kan derfor ikke benyttes i den videre tolkning da data var gået tabt. Tabel 1 viser en oversigt over boringer inkluderet i forsøget og stamdata fra disse. Tabel 1: Boringsoversigt, inklusiv observeret rovandspejl målt d. 31/03/2014 Boring Terrænkote (m DVR90) Dybde (m) Casing diameter (mm) Rovandspejl (m DVR90) Afstand til PB01 (m) Sænkning efter 48 t (m) PB01 +3,52 10,5 Ø250 +2,13 0 - B1 +4,74 4 Ø63 +2,03 61 0,6 B3 +4,33 10 Ø25 +2,13 7 1,45 B4 +3,87 5 Ø25 +2,2 36 0,77 B7 +4,08 6 Ø63 +1,90 72 0,4 B8 +2,02 6 Ø63 +1,99 87 - B9 +3,07 6 Ø63 +1,4 96 - Pumpeforsøget blev udført med en varighed på 2 dages konstant pumpning, med efterfølgende tilbagepejling. Ydelsen under forsøget var i gennemsnit på 70 m 3 /t. Under forsøget blev vandet ledt i nærtliggende grøft, denne er vist på situationsplanen. Figur 1 viser den observerede sænkning og stigning i observationsboringerne. Da der kun er meget begrænsede data for stigningsforløbet vil den efterfølgende tolkning være basseret på sænkningsforløbet. Det bemærkes på Figur 1, at vandstanden i boring B7 er registreret i ca. 24 timer, fra d. 31-03-2014 til d. 01-04-2014, dvs. inden pumpeforsøget blev iværksat. I den periode er der ikke registreret udefrakommende påvirkninger af vandstanden i boringen. Dette indikerer kraftigt, at de registrerede vandstandsdata under pumpetesten udelukkende skyldes den udførte pumpetest. Tilsvarende er der ikke registreret abrupte fald/stigninger i vandspejlet i boring B7 under testen, hvilket også indikerer at pumpetesten er udført med en konstant ydelse. Data fra boring B7 vurderes derfor at være af en god kvalitet.
STITUNNEL RIBE 3/8 2.3 2.1 1.9 1.7 Kote (m DVR90) 1.5 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5 31/0312:00 01/0400:00 01/0412:00 02/0400:00 02/0412:00 03/0400:00 03/0412:00 04/0400:00 04/0412:00 Håndpejlinger, B1 Håndpejlinger, B3 Håndpejlinger, B4 Loggerdata, B7 Figur 1: Sænkning/stigningsforløb i inkluderede observationsboringer 3 Tolkning af prøvepumpning Formålet med tolkning af prøvepumpningen er at beregne en transmissivitet, der repræsenterer grundvandsmagasinet i området omkring den kommende stitunnel. Tolkningen vil, som nævnt, blive baseret på sænkningsdata, da disse indeholder det mest komplette datasæt. Det antages, baseret på de udførte geotekniske boringer, at magasinet er et frit magasin (GeoConsult Aps: Geoteknisk rapport 2014).. Det bemærkes at grundvandet i den sydvestlige del af området, ved boring B8, står i terræn. Sænkningsdata er tolket vha. programmet AQTESOLV, hvor der brugt en Theis løsning, egnet til at simulere frit vandspejl. Der er brugt to tolkningsmetoder; afstand-sænknings tolkning og tid-sænknings tolkning. 3.1 Afstand-sænknings tolkning Ved afstand-sænknings tolkning er alle boringer med observationer af vandspejlet inkluderet. Ved tid-sænknings tolkningen er det vurderet, at kun boring B3 og boring B7 har tilstrækkeligt data til at retfærdiggøre at tolke på disse.
4/8 STITUNNEL RIBE Displacement (m) 1.5 1.2 0.9 0.6 Sænkning i observationsboringer ved pumpning i PB01 (172800s) Obs. Wells B7 B1 B3 B4 Aquifer Model Unconfined Solution Theis Parameters T = 0.007522 m 2 /sec S = 0.06523 Kz/Kr = 1. b = 20. m 0.3 0. 1. 10. 100. Radial Distance (m) Figur 2: Afstand-sænknings tolkning efter 48 timers pumpning Figur 2 viser afstand-sænknings tolkning fra AQTESOLV efter 48 timers pumpning i PB01. Som det fremgår af Figur 2 falder afsænkningen som funktion af afstanden fra pumpeboringen på en ret linje. Dette viser, at magasinet kan opfattes som homogent, og at sænkningen fra pumpeboringen har en cirkulær udbredelse.. Der er ligeledes lavet tjek af tolkningen af transmissiviteten efter 1 og 24 timers pumpning. Tabel 2 viser de beregnede transmissiviteter. Tabel 2: Resultater fra afstand-sænkning tolkning ved forskellige tider efter pumpestart Tid efter pumpestart (timer) Transmissivitet (10-3 m 2 /sek) 1 6.9 24 7.5 48 7.5 3.2 Tid-sænknings tolkning De to tolkninger basseret på boringerne B3 og B7, er vist på Figur 3 og Figur 4. Her ses, at løsningerne begge giver en transmissivitet der afrundet ligger på 10 10-3 m 2 /sek. Begge tolkninger er baseret på de første 300-400 sek. af pumpeperioden. Dette skyldes at der efter dette tidspunkt sker en påvirkning i grundvandsmagasinet der afviger fra den Theis løsning der er benyttet. Årsagen til denne afvigelse kan dels skyldes en positiv grænse der begrænser sænkningen, det kan dog også skyldes forsinket vandafgivelse fra magasinet. For
STITUNNEL RIBE 5/8 boring B7, der er placeret ca. 40 m syd for udledningspunktet, kan den manglende sænkning, muligvis skyldes reinfiltration at det oppumpede grundvand. Afvigelsen fra Theis løsningen indtræder dog efter så kort tid, at det ikke vurderes at være påvirkning fra reinfiltration alene, der er årsagen. Derudover ses samme tendens til en vis grad i B3 efter blot 300 sek. Med en afstand på ca. 110 m fra udledningspunkt, kan denne begrænsede sænkning ikke skylde reinfiltration af det udledte vand. Corrected Displacement (m) 10. 1. Sænkning i observationsboring B3 ved pumpning i PB01 Obs. Wells B3 Aquifer Model Unconfined Solution Theis Parameters T = 0.009949 m 2 /sec S = 0.0001695 Kz/Kr = 1. b = 20. m 0.1 10. 100. 1000. 1.0E+4 1.0E+5 1.0E+6 Time (sec) Figur 3: Tid-sænknings tolkning i B3 ved pumpning i PB01
6/8 STITUNNEL RIBE Corrected Displacement (m) 1. 0.1 0.01 Sænkning i observationsboring B7 ved pumpning i PB01 Obs. Wells B7 Aquifer Model Unconfined Solution Theis Parameters T = 0.01005 m 2 /sec S = 0.001667 Kz/Kr = 1. b = 20. m 0.001 10. 100. 1000. 1.0E+4 1.0E+5 1.0E+6 Time (sec) Figur 4: Tid-sænknings tolkning i B7 ved pumpning i PB01 De resulterende transmissiviteter fra de to tolkningsmetoder, giver et interval der går fra 7.5 10 10-3 m 2 /sek. Grundet de vedhæftede usikkerheder ved denne tolkning vil det ikke være muligt at fastsætte et mere præcist interval. Tolkningen baseret på afstand-sænknigsplottet vurderes at være den mest retvisende for områdets transmissivitet. 4 Midlertidig grundvandssænkning På bagrund af observationer fra prøvepumpningen og tolkning af denne, vil en mulig løsning til den midlertidige grundvandssænkning blive præsenteret. Der skal gøres opmærksom på, at det i sidste ende er entreprenørens ansvar at dimensionere og projektere den midlertidige grundvandssænkning. Den observerede rovandstand, målt den 31. marts 2014, i området hvor grundvandssænkningen vil foregå, varierer fra kote +1,9m til +2,2m. For at give et konservativ estimat på en resulterende ydelse, antages det at rovandsstanden for området med midlertidig grundvandssænkning er i kote +2,2m. I byggeperioden skal grundvandet sænkes til kote -0,5m, hvilket giver en samlet sænkning på 2,7m under det antagende rovandspejl. Fra vandstandsobservationerne under pumpetesten og observationerne og den tolkede transmissivitet ses det, at magasinet er meget vandførende. Det estimeres på bagrund af tolkningen af den udførte pumpetest at der under den midlertidige grundvandssænkning, skal pumpes med en samlet ydelse på 180-230 m 3 /t for at opnå den ønskede sænkning i hele tunneltraceet.
STITUNNEL RIBE 7/8 Til sænkning af grundvandet kan blandt andre benyttes følgende to løsninger: Første løsning inkluderer oprettelse af ekstra filterboringer, til at udføre grundvandssænkningen. Anden løsnings inkluderer etablering af sugespidsanlæg. Løsningen med sugespidsanlæg kan ikke anbefales. Med de store vandmængder der skal flyttes, vurderes det ikke rentabelt eller praktisk muligt at etablere det nødvendige antal sugespidser der er krævet til at løse denne opgave. Derimod anses løsningen med etablering af yderligere pumpeboringer, som en bedre løsning. Fordelen ved etablering af yderligere filterboringer er, at den samlede ydelse reduceres, i forhold til at skulle sænke tilsvarende med blot en filterboring. Ydermere bliver anlægget til grundvandssænkning mere robust i forhold til nedbrud af pumper etc. Forslag til placering af 6 ekstra filterboringer, ud over boring PB01 der også benyttes til grundvandssænkningen, kan ses på situationsplanen. Dimensionen af disse boringer forventes at være lignende med PB01, og have en dybde der går til kote - 5m. På situationsplanen kan ligeledes ses en omtrent angivelse af det område, hvori grundvandet skal sænkes til kote -0,5m under anlægsperioden. Da der ved de angivne placeringer, kun kommer tre filterboringer på den nordlige side af Haderslevvej, må det forventes at ydelsen i disse boringer skal være højere end på de resterende fire boringer syd for Haderslevvej. 5 Reinfiltration Som det ses på situationsplanen ligger banen øst for projektområdet, i en afstand på ca. 75 m. Da det ikke er ønsket at der skal forekomme grundvandssænkning under banen, anbefales det at der etableres grøfter til reinfiltration af det oppumpede grundvand. Forslag til placering af grøfterne er vist på situationsplanen. Det anbefales at der, vis muligt, oprettes grøfter på begge sider af Haderslevvej. Det må forventes at grøfterne skal være grus fyldte og have en dimension på ca. 1x1x50m. Der fyldes grus i grøften for at undgå sammenstyrtning under reinfiltration. For at sikre funktionalitet af infiltrationsgrøften, er det vigtigt at denne har god kontakt med det vandførende magasin, og at der vælges en grov ensartet kornstørrelse hvori vandet let kan infiltrere. For at undgå tilstopning af grøfterne grundet okker, skal vandet gennemgå iltning og bundfældning/sandudfældning før udledning. Under grundvandssænkningen vil det være entreprenørens ansvar at sørge for, at den nødvendige mængde vand reinfiltreres, så udgangsvandstand under banen opretholdes. Den resterende mængde vand der ikke føres til reinfiltration, forventes afledt til udledningspunkt angivet på situationsplanen. Ved reinfiltration i en begrænset afstand til grundvandssænkningen, må det forventes, at en del af vandet vil blive recirkuleret. Dette forventes at resultere i en højere ydelse, men dette er indeholdt i den estimerede maksimale vandmængde. 6 Pejleboringer Til dokumentation af opretholdelse af grundvandstand under banen, og kontrol af grundvandssænkning omkring byggegruben, vil der skulle etableres et antal pejleboringer. Det anbefales at der etableres minimum fire yderligere pejleboringer. Fo-
8/8 STITUNNEL RIBE reløbige placeringer for disse kan ses på situationsplanen. Udover de ekstra pejleboringer forventes det at de relevante eksisterende boringer ligeledes benyttes til kontrol af grundvandssænkningen. Det er vigtigt at der etableres pejleboringer mellem banen og reinfiltrationsgrøfterne. Ved at gøre dette kan det vurderes om udgangsvandspejl opretholdes under banen.