Teknisk notat

p:\2012\09\20120922\leveransedokumenter\teknisk notat\20120922-01-tn rev1_e18bjørkeneslillevåjesprengningkvikkleire20130201.docx

Til: Statens Vegvesen, Region Sør

v/: Øystein Lien

Dato: 25. januar 2013

Rev. nr./ Rev. dato: 1/ 1. februar 2013

Dokumentnr.: 20120922-01-TN

Prosjekt: E18 Bjørkenes-Lillevåje

Utarbeidet av: Jörgen Johansson

Prosjektleder: Jörgen Johansson

Kontrollert av: Christian Madshus

E-18 – Bjørkenes-Lillevåje G/S-veg

Grenseverdier og vibrasjonsovervåking for sikker sprengning nær kvikkleire og bebyggelse Innhold 1 Innledning 2 2 Grunnforhold og stabilitet 2 3 Virkning av vibrasjoner på kvikkleire 2 4 Grenseverdier for løsmasser og bygginger 3 5 Måleplassering 3 6 Anbefalninger for utførsel sprengningsarbeider 4 7 Referanser 4 Vedlegg A: Figur med forslag til måleplassering Kontroll- og referanseside

p:\2012\09\20120922\leveransedokumenter\teknisk notat\20120922-01-tn rev1_e18bjørkeneslillevåjesprengningkvikkleire20130201.docx

Dokumentnr.: 20120922-01-TN Dato: 2013-02-01 Rev. nr.: 1 Side: 2 1 Innledning

I forbindelse med bygging av G/S-veg parallelt med E18 mellom Bjørkenes i Tvedestrand kommune og Lillevåje i Arendal kommune skal det sprenges flere skjæringer langs en 700m lang strekke ved Jorstadvann nær Haslestad. I området er det kvikkleire og det gikk to ras i 1954 i nordre delen av området. På oppdrag av Statens Vegvesen har NGI vurdert hvilken grenseverdi for vibrasjoner i løsmasser med kvikkleire som bør legges til grunn for sprengningsarbeidene, hvordan vibrasjonene skal måles og hvor målepunktene skal plasseres. 2 Grunnforhold og stabilitet

Ifølge geoteknisk notat /1/ ligger dagens veg i et relativt flatt terreng med oppstikkende bergknauser. Terrenget har en lav helning ned mot Jorstadvann. Bunnkotekart i Jorstadvann viser helning på vannbunn fra ca 1:2 til 1:3 ned til dybde 10-15m på utsiden av strandsona. Lenger ut i vannet er bunnen slak. Det antas at deler av bunnen er gammel rasgrop og at rasmasser ligger på den slake bunnen. Geotekniske undersøkelser oppgitt i /1/ viser at grunnen i området er meget bløt med marine avsetninger av leire og kvikkleire over morene eller berg. Rapporten om rasene i 1954 /2/ beskriver leiren som lagdelt med enkelte lag av sand og silt. Stabilitetsberegninger utført av Statens Vegvesen /1/ viser at det er generelt lav stabilitet i området, med noe høyere stabilitet i nordre del der det tidligere har gått ras (profil 300-400). Fra profil 500 og sørover, hvor det ikke er dokumentert noe tidligere ras, er beregnet stabilitet meget lav. 3 Virkning av vibrasjoner på kvikkleire

Spørsmål om virkning av vibrasjoner på stabilitet av kvikkleireskråninger har vært reist fra tid til annen. Oppfatningen i fagmiljøet vært at kvikkleire ikke er særlig følsom for moderate vibrasjoner, men at det bør utvises forsiktighet ved sprengning nær områder med kvikkleire. Problemstillingen fikk ny aktualitet etter skredet i Kattmarka ved Namsos 13. mars 2009. Der førte sprengning for en vegskjæring til et større skred i et kvikkleireområde. Det viste seg imidlertid at det der ikke var vibrasjonene fra sprengningen som utløste skredet, men at uheldige omstendigheter førte til at selve salven brøt direkte ut i leira. En mindre sone av kvikkleira ble omrørt. Det utløste et initialt skred som så åpnet for at hele området gled ut. Etterfølgende forskning om påvirken av sprengningsvibrasjoner på kvikkleire, utført ved NGI på oppdrag av Statens Vegvesen og Jernbaneverket, har lett til følgende konklusjoner. Vibrasjonshastigheten på overflaten av løsmassene er en god indikator på påkjenningen som løsmassene utsettes for grunnet sprengnings-

p:\2012\09\20120922\leveransedokumenter\teknisk notat\20120922-01-tn rev1_e18bjørkeneslillevåjesprengningkvikkleire20130201.docx

Dokumentnr.: 20120922-01-TN Dato: 2013-02-01 Rev. nr.: 1 Side: 3 vibrasjoner. En grenseverdi på 25 mm/s er fornuftig med hensyn til romslig

variasjon av vibrasjoner og ønskelig sikkerhetsmargin. Målinger bør utføres med triaksiale målere, på løsmassene på to avstander for eksempel 5 m og 10 m fra overgangen mellom berg og løsmasser. Største vibrasjonsverdien i noen av retningene bør brukes for sammenligne med grenseverdien. Størrelsen på vibrasjonene varierer mye fra salve til salve og vibrasjonsovervåking bør brukes aktivt til oppdatere utførelsen av etterfølgende sprengninger for å unngå att grenseverdier overskrides. I tilfeller hvor sprengningsvibrasjoner kan ha vært en medvirkende faktor så har skred utløsts i noen timer i etterkant av sprengningen. Ofte har kvikkleiren vært lagdelt med lag av sand og silt. Det er fortsatt mangel på kunnskap om effekten av sand og siltlag på stabiliteten i kvikkleireløsmasser påvirket av sprengningsvibrasjoner. Med hensyn til at det er rapportert slike lag i området ved Jorstadvann er det meget viktig at grenseverdiene ikke overskrides. 4 Grenseverdier for løsmasser og bygginger

NGI anbefaler at anvisningene i Statens Vegvesens HB016 og HB018, og NS8141:2001 følges. Dette medfør følgende grenseverdier for sprengningsindu-serte rystelser i løsmasser med kvikkleiere.

• Grenseverdien for toppverdi av vibrasjon (ref NS8141:2001) på løsmasser som inneholder lag med kvikkleire settes til: v = 25 mm/s på overflaten av løsmassene. (Se 17.6.4.1 for mer detaljert beskrivelse av hvordan sprengning skal utføres i områder med kvikkleire i HB016)

Grenseverdi for frekvensveid toppverdi av vibrasjon på grunnmur til nærliggende hus skal beregnes i henhold til ny Norsk Standard NS8141-1:2012. Egen grenseverdi beregnes for hver enkelt bolig som beskrevet i standarden. I samråd med Nitroconsult anbefaler vi imidlertid at grenseverdien ikke settes høyere enn at den tilsvarer en uveid toppverdi av vibrasjon på v = 40 mm/s. 5 Måleplassering

Måling skal gjøres med triaksial måler plassert på betongblokk nedgravet slik at blokket står stødig på løsmassene med kvikkleirelag. En betongblokk med størrelse (l x b x h) av ca. 0,3 m x 0,3m x 0,2 m graves ned i bakken slik at overflaten blir horisontal og flukter med overflaten på fast bakkemateriale. (Det er ikke nødvendig å grave helt ned til kvikkleiren.) Underlaget for blokken avrettes og komprimeres før blokken settes ned. Utgravd bakkemateriale, eller sand tilbakefylles og komprimeres langs sidene av blokken. Blokken skal etter installering være fullt i kontakt med bakken. Vibrasjonsmåleren festes på betongblokket med bolt, på lignende måte som når man fester en måler til en grunnmur. Vibrasjoner skal måles

p:\2012\09\20120922\leveransedokumenter\teknisk notat\20120922-01-tn rev1_e18bjørkeneslillevåjesprengningkvikkleire20130201.docx

Dokumentnr.: 20120922-01-TN Dato: 2013-02-01 Rev. nr.: 1 Side: 4 vertikalt og i to retninger horisontalt, 90 ̊ på hverandre. Den ene horisontale

retningen skal peke mot sprengningsstedet. Forslag på målepunktplassering på løsmasser med kvikkleiere er vist i Figur 1 (et kart med høyere oppløsning er vist i vedlegg A). Det er kun nødvendig å utføre vibrasjonsmålinger når det sprenges i nærheten, dvs. antallet sensorer kan reduseres ved at man flytter de med seg etterhånd som sprengningsarbeidet fremskrider. Hvis det skytes på flere steder samtidig må det imidlertid også måles på disse stedene samtidig. Ved de målepunkter som er plassert mellom veien og Jorstadvann bør sensorene plasseres ganske nær veien. Ved målepunkt MP6 og MP8 anbefaler vi å bruke 2 sensorer som beskrevet i seksjon 3. Hvis mulig er det også ønskelig å få plassert målere på berg i nærheten av MP 6 og MP 8 som registrerer hele vibrasjonsforløpet i tid. Slike data vil bidra til å forbedre forståelsen for overforing av vibrasjoner fra berg til løsmasser, noe som kan lede til forbedrede målemetoder og mindre strenge grenseverdier i fremtiden. Anbefalt plassering av målepunkter ved boliger er beskrevet i /3/. 6 Anbefalninger for utførsel sprengningsarbeider

Ved sprengning ut mot områder med dårlige stabilitetsforhold anbefales det at berget kartlegges. Det må også gjøres tiltak for unngå direkte sprengevirkning mot løsmassene eller at blokker kastes frem på løsmassene. Eksempel på slike tiltak er beskrevet i Nitroconsults notat /3/. 7 Referanser

/1/ Statens Vegvesen, E18 GS veg Bjørkenes-Lillevåje, Geoteknisk Notat 01, Vurdering av stabilitet i forbindelse med anleggelse av ny GS veg langs Jorstadvann. Foreløpig. 2012

/2/ Rapport fra veglaboratoriet, Grunnundersøkelse på rasstedet ved Haslestad, Rv. 40 (Nå E18), Vdn 05940, 1954

/3/ Nitroconsult notat, Sprengning E18 Bjørkenes - Lillevåje G/S-veg, 2012.

p:\2012\09\20120922\leveransedokumenter\teknisk notat\20120922-01-tn rev1_e18bjørkeneslillevåjesprengningkvikkleire20130201.docx

Dokumentnr.: 20120922-01-TN Dato: 2013-02-01 Rev. nr.: 1 Side: 5

Figur 1. Plassering av målere

Kontroll- og referanseside/ Review and reference page

Mal rev. dato: 2012-05-30 Skj.nr. 043

Dokumentinformasjon/Document information Dokumenttittel/Document title E-18 – Bjørkenes-Lillevåje G/S-veg, Grenseverdier og vibrasjonsovervåking for sikker sprengning nær kvikkleire og bebyggelse

Dokumentnr./Document No. 20120922-01-TN

Dokumenttype/Type of document

Teknisk notat / Technical Note

Distribusjon/Distribution

Begrenset/Limited

Dato/Date 2013-01-25

Rev.nr.&dato/Rev.No.&date

1/ 2013-02-01

Oppdragsgiver/Client Statens Vegvesen, Region Sør

Emneord/Keywords

Stedfesting/Geographical information Land, fylke/Country, County

Norge, Havområde/Offshore area

Kommune/Municipality

Arendal, Tvedestrand Feltnavn/Field name

Sted/Location

Jorstad vann Sted/Location

Kartblad/Map

Felt, blokknr./Field, Block No.

UTM-koordinater/UTM-coordinates

N6493500, E491600

Dokumentkontroll/Document control

Kvalitetssikring i henhold til/Quality assurance according to NS-EN ISO9001

Rev./ Rev. Revisjonsgrunnlag/Reason for revision

Egen-kontroll/

Self review av/by:

Sidemanns- kontroll/

Colleague review av/by:

Uavhengig kontroll/

Independent review av/by:

Tverrfaglig kontroll/

Inter-disciplinary

review av/by:

0 Originaldokument JJo JJo CM/KMR

CM/KMR

1 Korrigering av tekst i seksjon om måle-plassering

JJo KMR

Dokument godkjent for utsendelse/ Document approved for release

Dato/Date

1. februar 2013

Sign. Prosjektleder/Project Manager

Jörgen Johansson