Projekterings PM, Geoteknik Granskningsstatus/Syfte: Förfrågningsunderlag Handlingstyp:

(1)

Ändringslogg

Version Datum Ändring Godkänt av

Projektnamn

E6.21, Lundbyleden, Brunnsbo Station

Dokumenttyp Ärendenummer

PM 160629

Skapad av Godkänt datum Rev datum

C. Edström / F. Carlsson 2018-10-31

Godkänt av Filnamn Version

J. Karlsson 0967_14-G-UTR-105 1.0

Dokumenttitel

Projekterings PM, Geoteknik

Granskningsstatus/Syfte: Förfrågningsunderlag Handlingstyp:

(2)

Projekterings PM, Geoteknik, 0967_14-G-UTR-105 Version: 1.0

Sida 2 av 18

Innehållsförteckning

1 Objekt ... 3

2 Underlag för projekteringen ... 4

3 Styrande dokument ... 4

4 Projekteringsanvisningar ... 4

4.1 Stabilitetsanalys ... 4

4.1.1 Beräkningsprogram ... 5

4.2 Sättningsanalys ... 6

4.2.1 Beräkningsmetodik pågående sättningar ... 6

4.2.2 Beräkningsprogram ... 7

5 Brunnsbo station, Bohusbanan km 5+202 – 5+426 ... 8

5.1 Topografi ... 8

5.2 Befintliga konstruktioner och anläggningar ... 8

5.3 Blivande konstruktioner och anläggningar ... 9

5.4 Utförda geotekniska undersökningar ... 9

5.5 Geotekniska förhållanden ... 9

5.6 Hydrogeologiska förhållanden ... 10

5.7 Geotekniska parametrar ... 11

5.7.1 Stabilitetsanalys ... 11

5.7.2 Sättningsanalys... 13

5.8 Beräkningsresultat ... 14

5.8.1 Stabilitetsanalys ... 14

5.8.2 Sättningsanalys... 16

5.9 Förstärkningsåtgärder ... 18

5.9.1 Bortvalda alternativ ... 18

6 Bilagor ... 18

(3)

Sida 3 av 18

1 Objekt

På uppdrag av Trafikverket har COWI AB, upprättat föreliggande Projekterings PM, Geoteknik i samband med framtagande av systemhandling för nybyggnad av Brunnsbo Station vid Bohusbanan. Stationens placering framgår av Figur 1.1 nedan.

Figur 1.1 Översiktskarta över aktuellt område med planerad utformning för Bohusbanan, Lundbyleden och delar av Backaplan.

Markerat område visar placering av Brunnsbo station.

Brunnsbo Station är en kompletterande del till projektet E6.21, Lundbyleden, delen Brantingsmotet- Ringömotet och gator i Backaplan. Projektering av övriga delar inom projektet E6.21 redovisas i respektive projekterings PM, se kapitel 2 för hänvisning.

I samband med framtagande av systemhandling har COWI AB, utfört sättnings- och stabilitetsberäkningar i syfte att säkerställa att gällande krav och normer uppfylls för permanentskedet.

(4)

Sida 4 av 18

2 Underlag för projekteringen

Underlag för den geotekniska utredningen har utgjorts av:

o Digital Grundkarta, tillhandahållen av beställaren.

o Ledningsunderlag, tillhandahållet av berörda ledningsägare genom www.ledningskollen.se kompletterat med uppgifter från enstaka ledningsägare.

o Nu och tidigare utförda geotekniska undersökningar, se MUR Geoteknik område 1 och 2.

o Utförda hydrogeologiska undersökningar, se MUR Hydrogeologi område 1 och 2.

o Utförda miljötekniska markundersökningar, se MUR Markmiljö område 1 och 2.

o Projekterings PM för E6.21, Lundbyleden, Gator i Backaplan

o Projekterings PM geoteknik område 1 E6.21 Lundbyleden, delen Brantingsmotet-Ringömotet.

3 Styrande dokument

Projekteringen har utförts enligt Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner,

o Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner TK Geo 13, TDOK 2013:0667, version 1.0, daterad 2014-05-01

4 Projekteringsanvisningar

4.1 Stabilitetsanalys

Stabilitetsanalysen har utförts enligt partialkoefficientmetoden med valda värden för geotekniska materialparametrar och yttre last. Dimensionerande värden för geotekniska materialparametrar har beräknats enligt TK Geo 13, kapitel 2.3.1 och ekvationen nedan,

𝑋_𝑑𝑖𝑚= ^𝑋^𝑘

𝛾_𝑀 där,

Xk = valt karaktäristiskt värde

γM = partialkoefficient (enligt tabellvärden VVFS 2004:43)

Det karaktäristiska värdet (Xk) har bestämts genom en ingenjörsmässig bedömning i enlighet med TK Geo 13, kapitel 5.2.4.

Säkerhetsklass 3 har tillämpats med avseende på stabilitetsbrott för järnvägsbankar i bantyp klass 1 och 2.

Säkerhetsklass 2 har tillämpats för övriga stabilitetsbrott då det inte förekommer kvicklera i området.

I enlighet med TR Geo 13, kapitel 2.3 innebär SK3 att beräknad säkerhetsfaktor (FEN) mot stabilitetsbrott ska vara större än 1,1 för odränerad respektive kombinerad analys. För SK2 skall beräknad säkerhetsfaktor (FEN) mot stabilitetsbrott vara större än 1,0 för odränerad respektive kombinerad analys.

(5)

Sida 5 av 18 Geoteknisk kategori 2 (GK2) har även förutsatts gälla förutom då bankhöjden är högre än

4 m, där ska i enlighet med TR Geo 13, kapitel 13.1.1.2 Geoteknisk kategori 3 (GK3) gälla.

Stabilitetsberäkningar har utförts med sammansatta cirkulärcylindriska glidytor med odränerad analys och med kombinerad analys i respektive beräkningssektion. Ingen hänsyn har tagits till 3D-effekter.

Karakteristisk ytlast för trafik på vägar har valts enligt TK Geo 13, kapitel 4.3.1 och har i beräkningarna placerats över hela vägytan.

Karakteristisk ytlast för trafik på järnväg har valts enligt TK Geo 13, kapitel 4.3.2, tabell 4.3-1. Högsta trafiklast för aktuell järnvägssträcka, uttryckt som stax/stvm (största axellast/största vikt per meter), och som kan förväntas under geokonstruktionens tekniska livslängd är 30/10. Då aktuell järnvägssträcka ska byggas ut till dubbelspår har det i beräkningarna antagits att ett av spåren belastas med full trafiklast samtidigt som lasten på det andra spåret har reducerats med 25 %.

Dimensionerande värden för trafiklaster har beräknats enligt TK Geo 13, kapitel 2.3.2.1 och ekvation 4.1.1 nedan:

1,1 ∙ γd ∙ 𝐺𝑘𝑗 + 1,4 ∙ γd ∙ Qk där,

Gkj = permanent ogynnsam last Qk = variabel ogynnsam last

γd = partialkoefficient för säkerhetsklass

Vid beräkning av dimensionerande trafiklaster för SK2 har γd = 0,91 använts.

Även vid beräkning av dimensionerande trafiklaster för SK3 har, i enlighet med TR Geo 13, kapitel 2.3, partialkoefficienten för SK2 (γd =0,91) använts i ekvation 4.1.1 ovan.

För ytlaster på vägar innebär det att:

- dimensionerande trafiklast = 12,8 kN/m² för långa glidytor.

- dimensionerande trafiklast = 19,1 kN/m² för korta glidytor.

- dimensionerande trafiklast = 6,4 kN/m² på GC-väg

För ytlaster på järnväg innebär det att:

-dimensionerande trafiklast = 51,0 kN/m² för ena spåret -dimensionerande trafiklast = 38,2 kN/m² för andra spåret

I kombinerad analys har trafiklasten försummats enligt TR Geo 13, kapitel 4.3.

I de sektioner där skärningsslänter grundförstärkts med kalkcementpelare har beräkningar med kombinerad analys även utförts för den oförstärkta, utbyggda sektionen för att kontrollera att kraven enligt TK Geo 13, kapitel 13.2.1, uppfylls för valt pelarmönster dvs. säkerhetsfaktorn Fkomb, ostab ska vara större än 0,6 för att kalkcementpelare installerade i skivmönster ska vara acceptabelt.

4.1.1 Beräkningsprogram

Stabilitetsberäkningarna har utförts med beräkningsprogrammet Geostudio 2016, version 8.16.1.13452, Slope/W.

(6)

Sida 6 av 18 4.2 Sättningsanalys

Sättningsanalys har utförts med valda karakteristiska värden för lerans sättningsegenskaper som utvärderats från CRS- och stegvisa ödometerförsök i respektive undersökningspunkt. Karaktäristiska värden för

jordparametrar har valts utifrån en ingenjörsmässig värdering och lerans krypparametrar har valts enligt

"Tekniskt PM, Val av kryptal för lösa plastiska leror", Chalmers, Bygg- och miljöteknik, daterat 2009-02-13.

Då sättningsegenskaperna varierar inom aktuellt område har ingen medelvärdesbildning eller sammanvägning av parametrar utförts mellan olika punkter.

Sättningsberäkningar har utförts i två fall, med respektive utan hänsyn till eventuella krypsättningar.

Dimensioneringsperiod för beräknade sättningar har enligt TK Geo 13, kapitel 3.1 valts till 40 år.

4.2.1 Beräkningsmetodik pågående sättningar

Inom området för den tidigare utfyllda Brunnsbodeponin finns idag pågående sättningar. Sättningsanalyser har utförts i syfte att bedöma pågående sättningars hastighet och storlek för att utgöra beslutsunderlag för val av förstärkningsåtgärd för nybyggnaden av Brunnsbo Station.

Enligt historiskt kartmaterial från 1923 utgjordes området vid denna tidpunkt av jordbruksmark och maktytan söder om Bohusbanan låg på nivå ca +2 (dåvarande nivå ca +12), se figur 4.2.1 nedan.

Figur 4.2.1 Utdrag ur karta över Göteborg upprättad år 1923 (Källa: Göteborgs Stad)

(7)

Sida 7 av 18 Flygfoto taget någon gång mellan 1955-1967 visar att det under denna period pågick fyllnadsarbeten sydost om dagens Backavägen, se figur 4.2.3 nedan.

Figur 4.2.3 Flygfoto över området taget mellan 1955-1967 (Källa: www.eniro.se)

Bohusbanan som kan ses i figur 4.2.3. Invigdes i början av 1900-talet.

Genom att jämföra markytans nivåer vid olika historiska tidpunkter med markytans nuvarande nivåer tillsammans med undersökningsresultat för befintlig fyllnings tjocklek, har tillskottlasten på grund av utfyllnaden uppskattats. Jordmodellen för sättningsberäkningarna har kalibrerats mot information om historiska nivåer på markytan samt fyllnadstjocklekar i aktuella beräkningspunkter. På så sätt har en grov uppskattning erhållits av storleken på sättningar som har utbildats sedan utfyllnaden vid Brunnsbodeponin påbörjades samt hastigheten på pågående sättningar. Med utgångspunkt från denna beräkningsmodell har sättningsutvecklingen efter planerad utbyggnad av området beräknats.

Beräkningsmetodiken innehåller dock en rad osäkerheter vad gäller till exempel tidpunkter för när utläggning av fyllningen och järnvägsbanken påbörjades eller avslutades, fyllningens och järnvägsbankens tjocklek och tunghet, lerans sättningsegenskaper vid tidpunkten för utfyllningens start och rådande portryck vid olika tidpunkter. Utförda beräkningar för pågående sättningar skall därför betraktas som överslag.

4.2.2 Beräkningsprogram

Sättningsberäkningarna har utförts i beräkningsprogrammet GeoSuite Settlement version 15.3.0.0.

(8)

Sida 8 av 18

5 Brunnsbo station, Bohusbanan km 5+202 – 5+426

För översiktsbild av områdets geografiska utbredning, se figur 5.1 nedan.

Figur 5.1 Översiktskarta över aktuellt område med planerad utformning.

5.1 Topografi

Aktuellt delområde utgörs till huvudsaklig del av lokalgator, befintlig järnvägsbank, grönytor med gräs, enstaka träd och buskage.

Området är i huvudsak flackt och markytans nivå varierar mellan ca +1,5 och +5 enligt avvägning av utförda undersökningspunkter. Ovankant befintlig järnvägsbank varierar inom delområdet mellan nivå ca +3,4 och +4,5. Nivån för järnvägsbankens överyta är som störst i sydost och minskar i allmänhet mot nordväst.

5.2 Befintliga konstruktioner och anläggningar

Inom området finns markförlagda ledningar, för el, tele, fjärrvärme, vatten och avlopp mm. Ledningarna är främst förlagda i anslutning till gator.

Sydväst om delområdet ligger befintliga byggnader för handel med tillhörande parkeringsytor som är belagda med asfalt. Norr om delområdet finns bostadshus i form av flerfamiljshus och studentlägenheter med tillhörande garage samt ett enfamiljshus som ligger i anslutning till höjdpartiet.

(9)

Sida 9 av 18 5.3 Blivande konstruktioner och anläggningar

Bohusbanan planeras att byggas ut från enkelspår till dubbelspår. Utbyggd dubbelspårsjärnväg kommer att gå på en ca 2,5-4,5 m hög bank genom delområdet. Bankhöjden är som störst i sydost och minskar i

allmänhet mot nordväst. Det planeras att bygga en ny station längs med järnvägen, sydost om den planerade Backavägen och nordväst om den planerade Lundbyleden. Stationen har en längd på ca 250 m där

plattformarnas bredd är 8 m. I anslutning till plattformarna kommer det även att byggas ramper, trappor och hissar.

Inom projektet E6.21, Lundbyleden, delen Brantingsmotet-Ringömotet och gator i Backaplan

rekommenderas att utbyggd dubbelspårsjärnväg, i anslutning till nu planerad station, grundläggs med stödpålar. I skärningsslänter mot Backavägen rekommenderas att kalkcementpelare i skivor installeras.

5.4 Utförda geotekniska undersökningar

I samband med framtagande av väg- och järnvägsplanen har geotekniska undersökningar utförts. En sammanställning av nu och tidigare utförda undersökningar inom aktuellt delområde redovisas i Markteknisk undersökningsrapport, MUR-Geoteknik, för hänvisning se kapitel 2.

5.5 Geotekniska förhållanden

Jordlagren i delområdet består överst av fyllning. Under fyllningen utgörs jordlagren av lera. Leran är avsatt på friktionsjord på berg alternativt direkt på berg. Enligt utförda jord-bergsonderingar varierar djup till berg mellan ca 35 och 70 m. De största jorddjupen har uppmätts i delområdets västra del. Jorddjupet minskar mot Lundbyleden i öst.

Fyllnadsmaterialet har påträffats med en varierande sammansättning av mulljord, sten, grus, sand, silt och lera men även trä- och tegelrester har påträffats. Fyllningens tjocklek har vid skruvprovtagning uppmätts till 0,5-5 m.

Leran förekommer med innehåll av skal, silt, grus, sand och växtdelar. Lokalt i undersökningspunkt CW228 har leran påträffats med innehåll av gyttja. Ställvis har leran påträffats med utbildad torrskorpa i det övre skiktet. Torrskorpelerans tjocklek har uppmätts till 0,3-1,5 m. Lerans mäktighet, tolkad utifrån utförda tryck- CPT- respektive jord-bergsonderingar, varierar inom aktuellt delområde från ca 30 m i öst mot Lundbyleden, till ca 60 m i väst.

Lerans densitet varierar i allmänhet mellan ca 1,45 och 1,65 ton/m³ i lerprofilens övre del och ner till nivå -7.

Densiteten ökar mot djupet till ca 1,65-1,75 t/m³ på nivå -25 till -40. I upptagna prover på större djup, med inslag av sand, kan uppmätt densitet öka till 1,9 ton/m³.

Uppmätt naturlig vattenkvot i lerprofilens övre del varierar mellan 30 % och 110 %. Därunder, i den homogena leran, varierar den naturliga vattenkvoten mellan ca 100 och 50 %, med avtagande trend mot djupet. Lerans uppmätta konflytgräns varierar i lerprofilens översta del mellan ca 40 0ch 80 %. I den homogena leran därunder varierar uppmätt konflytgräns mellan ca 50 och 80 %, med avtagande trend mot djupet.

Lerans skjuvhållfasthet har bestämts utifrån direkta skjuvförsök, konförsök, vingförsök och utvärderade CPT-sonderingar. Den korrigerade odränerade skjuvhållfastheten, cu, varierar i huvudsak från ca 7-20 kPa i lerprofilens övre del, till ca 35-60 kPa på nivå -30 till -40. Lerans hållfasthet klassificeras som extremt låg till medelhög. Lerans sensitivitet dvs känslighet för störning, varierar mellan ca 5 och 35 vilket innebär att leran är låg- till högsensitiv men inte kvick.

(10)

Sida 10 av 18 CRS-försök har utförts på ostörda lerprover från 4 provtagningspunkter, CW228, CW243, AFX0512V och AFG0607V. I punkterna CW228 och CW243 visar resultaten från CRS-försök och stegvisa ödometerförsök att överkonsolideringsgraden, OCR, i huvudsak varierar mellan 1,1 och 1,7. I I punkterna AFX0512V och AFG0607V visar CRS-resultaten att leran är överkonsoliderad med OCR över 1,5 till ca 40 m djup där överkonsolideringsgraden avtar mot djupet. Vid spänningsanalyserna har antagits en portycksfördelning motsvande en grundvattenyta som ligger ca 1,0 m under markytan samt att en hydrostatisk

portrycksfördelning (10 kPa/m) råder ner till 7 m djup. Portrycksfördelningen från 7 m ner till 15 m djup har antagits vara 11,6 kPa/m och från 15 m djup och ner till 24 m under markytan har portrycksökningen antagits vara 10,5 kPa/m. Från 24 m djup ökar portrycket med 9,2 kPa/m.

I punkt CW228 visar CRS-resultaten att överkonsolideringsgraden i flera av försöken ligger under eller omkring 1,0, framförallt i lerprofilens övre del. Detta bedöms bero på att tidigare utförd uppfyllnad av delområdet skapat effektivspänningsförändringar och gett upphov till pågående sättningar. Dessutom kan lerprovernas innehåll av skal respektive silt ha försämrat försökens kvalitet.

Friktionsjordens ovankant har påträffats mellan ca 25 m under markytan, i öst, och ca 63 m under markytan i den västra delen av området. Vid övergången från lera till friktionsjord, återfinns i delområdets centrala, ställvis växellagrade skikt av friktionsjord och lera. Friktionsjordens mäktighet är ca 0,3-7 m utifrån tolkningar av genomförda jord-bergsonderingar. Friktionsjordens hållfasthetsegenskaper har ej undersökts.

5.6 Hydrogeologiska förhållanden

Inom aktuellt delområde har geohydrologiska undersökningar utförts i två undersökningspunkter, CW210 och AFX0512V.

I punkt CW210 visar portrycksmätningar på 7 m djup en portrycksnivå i leran motsvarande en fri grundvattenyta ca 0,5-1,4 m under befintlig markyta. Mätningar på 16 m djup visar på en portrycksnivå i leran motsvarande en fri grundvattenyta ca 0,4-1,4 m över befintlig markyta och mätningar på 38 m djup visar på en trycknivå i friktionsjorden motsvarande en fri grundvattenyta ca 0,1-0,5 m under befintlig markyta.

I punkt AFXo512V visar portrycksmätningar en profil motsvarande ett hydrostatiskt tryck från ca 0,5 – 1 m under befintligmarkyta. Portrycksprofilen visar en tendens till ett svagt övertryck på ca 10 m djup, vilket kan bero på återfunna skalrester i beskrivet djup.

(11)

Sida 11 av 18 5.7 Geotekniska parametrar

5.7.1 Stabilitetsanalys

Valda beräkningsparametrar för jordens hållfasthet och förstärkningsåtgärder framgår av tabell 5.1-1 respektive tabell 5.1-2 nedan.

Tabell 5.1-1 Valda värden hållfasthet

Nivå Jordlager Vald karakteristisk parameter

Dimensionerande parameter

- Bankmaterial γ = 22 kN/m³

γ' = 12 kN/m³ φ' = 38 °

γd = 22 kN/m³ γ'd = 12 kN/m³ φ'd = 29,2 °

- Befintligt

bankmaterial

γ = 22 kN/m³ γ' = 12 kN/m³ φ' = 36 °

γd = 22 kN/m³ γ'd = 12 kN/m³ φ'd = 27,7 ° Varierar Befintlig

fyllning

γ = 18 kN/m³ γ' = 8 kN/m³ cu = 10 kPa c' = 1 kPa φ' = 30 kPa

γd = 18 kN/m³ γ'd = 8 kN/m³ cud = 6,67 kPa c'd = 0,77 kPa φ'd = 23,9 °

+1 till -3 Lera γ = 15,5kN/m³

γ' = 5,5 kN/m³ cu = 12 kPa c' = 1,2 kPa φ' = 30 kPa

γd = 15,5 kN/m³ γ'd = 5,5 kN/m³ cud = 8 kPa c'd = 0,92 kPa φ'd = 23,9 °

-3 till -12 Lera γ = 15,5 kN/m³

γ' = 5,5 kN/m³ cu = 12+1,44*z kPa c' = 1,2+0,144*z kPa φ' = 30 °

γd = 15,5 kN/m³ γ'd = 5,5 kN/m³ cud = 8+0,96*z kPa c'd = 0,92+0,11*z kPa φ'd = 23,9 °

Från -12 Lera γ = 16,2 kN/m³

γ' = 6,2 kN/m³ cu = 25+1,13*z kPa c' = 2,5+0,113*z kPa φ' = 30 °

γd = 16,2 kN/m³ γ'd = 6,2 kN/m³

cud = 16,67+0,75*z kPa c'd = 1,92+0,087*z kPa φ'd = 23,9 °

Varierar Friktionsjord γ = 18 kN/m³ γ' = 11 kN/m³ φ' = 37 °

γd = 21 kN/m³ γ'd = 11 kN/m³ φ'd = 28,5 °

*⁾z anger djup från aktuella lagrets ovankant

Lerans valda skjuvhållfasthet, redovisad i diagramform, finns bilagd denna handling, se bilageförteckningen.

(12)

Sida 12 av 18 Materialparametrar för förstärkningsåtgärder som redovisas i Tabell 5.1-2 nedan.

Tabell 5.1-2 Materialparametrar, förstärkningsåtgärder Nivå Material,

förstärknings- åtgärd

Vald karakteristisk parameter

Dimensionerande parameter

- Lättklinker γ = 4,5 kN/m³

γ' = 1,0 kN/m³ φ' = 35 °

γd = 4,5 kN/m³ γ'd = 1,0 kN/m³ φ'd = 28,3 ° +1 till -3 KC-pelare,

skivor c/c 1,4 m, aktivzonen

- γd = 15,5 kN/m³

γ'd = 5,5 kN/m³ c'd = 12 kPa φ'1d = 24,6 ° φ'2d = 10,1 ° Normal =15 kPa -3 till -12 KC-pelare,

- γd = 15,5 kN/m³

γ'd = 5,5 kN/m³ c'd =19,2 kPa φ'1d = 10,1 ° φ'2d = 0 ° Normal =75 kPa Från -12 KC-pelare,

- γd = 16,2 kN/m³

γ'd = 6,2 kN/m³ c'd = 22,4 kPa φ'1d = 10,1 ° φ'2d = 0 ° Normal =75 kPa +1 till -3 KC-pelare,

skivor c/c 1,4 m, direkta

skjuvzonen

- γd = 15,5 kN/m³

γ'd = 5,5 kN/m³ c'd = 4,9 kPa φ'1d = 24,6 ° φ'2d = 10,1 ° Normal =15 kPa -3 till -12 KC-pelare,

skjuvzonen

- γd = 15,5 kN/m³

γ'd = 5,5 kN/m³ c'd = 12 kPa φ'1d = 10,1 ° φ'2d = 0 °

Normal =112,5 kPa Från -12 KC-pelare,

skjuvzonen

- γd = 16,2 kN/m³

γ'd = 6,2 kN/m³ c'd = 15,2 kPa φ'1d = 10,1 ° φ'2d = 0 °

Normal =112,5 kPa

Vald portrycksfördelning mot djupet har vid stabilitetsberäkningarna valts utifrån resultaten av utförda mätningar i undersökningspunkterna CW128 och framgår av tabell 5.1-3 nedan. Vald portryckfördelning finns även bilagd denna PM, se bilageförteckningen.

(13)

Sida 13 av 18 Tabell 5.1-3 Valda värden, portryck

Djup under markytan [m]*

Portryck [mvp]

Portryck [kPa]

1 0 0

7 6 60

15 15,3 153

24 24,7 247

39 38,5 385

*⁾För mellanliggande djup har portrycket interpolerats linjärt.

5.7.2 Sättningsanalys

Sättningsanalys har utförts med materialparametrar från punkt CW228, CW243, AFX0512V och AFG0607V i syfte att bedöma pågående sättningars hastighet och förväntade sättningars storlek över tid för att utgöra underlag för val av förstärkningsåtgärd för utbyggnaden av Brunnsbo Station. För beräkningsmetodik se kapitel 4.2.1.

Under slutet av 1990-talet och början av 2000-talet, i samband med nybyggnation av varuhuset beläget mellan Bohusbanan, Backavägen och Lundbyleden, utfördes avvägning av markytan inom den blivande byggnadsytan och inom området som idag är parkeringsytor strax norr om varuhuset. Enligt utförd

avvägning låg marknivån på ca +3 till +3,5 (dåvarande nivå ca +13 till +13,5). Enligt uppgift ska åtminstone delar av överskottsmassorna i samband med byggnationen ha lagts upp i form av en vall inom ytan mellan Bohusbanan och dagens Östra Magårdsvägen. I aktuell beräkningssektion ligger markytans nivå idag på som mest ca +5,9.

Enligt tolkningar av sonderingar och utförda skruvprovtagningar inom området ligger fyllningens underkant, i dagsläget, på nivå ca ±0. Fyllningens totala mäktighet har tolkats till som mest ca 5,9 m.

Beräkningar för att grovt uppskatta pågående sättningars hastighet inom aktuellt delområde har utförts med följande antaganden:

1. Bohusbanan invigdes 1907. Järnvägsbanken varier i höjd över sträckan mellan 2,3 och 4,5 m.

Järnvägsbanken utgörs av krossmaterial med en tunghet på 22 kN/m³. Järnvägsbanken har modellerats som en oändligt lång last med en bredd på 10 m.

2. 1960 lades ca 2,9 m fyllning ut med en tunghet av 18kN/m³ motsvarande en tillskottslast på ca 52,5 kPa. Denna fyllning har antagits ha en utbredning i plan motsvarande 100 x 100 m.

Lastspridningen mot djupet har vid sättningsberäkningen modellerats med Boussinesq.

3. 1999 lades ca 3 m fyllning ut med en tunghet 18 kN/m³ i form av en vall motsvarande en tillskottslast på ca 54 kPa. Vallens utbredning i breddled uppgår till 41 m och i längdled har den modellerats som oändligt lång. Lastspridningen mot djupet har vid sättningsberäkningen modellerats med Boussinesq.

I punkt CW228 har de lastberoende krypparametrarna (r0) beräknats för tre fall, dels för Bohusbanan ca 1907, dels för totalspänningen efter utlagd fyllning 1960, dels för totalspänningen efter utlagd fyllning 1999.

För övriga punkter har krypparmeterar utvärderats efter den totalspänning som finns idag.

(14)

Sida 14 av 18 Framtagen jordmodell för pågående sättningar har sedan använts vid sättningsberäkningar för

plattformarna. Plattformarna är uppdelade i fyra sektioner där varje undersökningspunkt representerar en sektion. Därefter är plattformarna uppdelade i en nordlig och en sydlig del. Sättningsberäkningar är gjorda i ytterkant av plattformen i förhållande till innerkant av plattformen som förutsätts har en noll-sättning då den inre delen av plattformen planeras grundläggas på stödpålar. En lastökning är gjord tills det att en lutning på maximalt 1% är uppnått.

Vid sättningsberäkningarna har ingen hänsyn tagits till de avlastningseffekter som planerad skärning för Backavägen kommer att ge upphov till genom schaktning av jordmassor.

5.8 Beräkningsresultat

5.8.1 Stabilitetsanalys

Säkerheten mot stabilitetsbrott har inom delområdet har kontrollerats i 3 sektioner.

Resultaten för utförda beräkningar i permanentskedet redovisas i nedanstående tabell 5.1-4 och i bilagor, se bilageförteckning. I enlighet med TR Geo 13, kapitel 2.3 innebär SK3 och SK2 att beräknad säkerhetsfaktor (FEN) mot stabilitetsbrott ska vara större än 1,1 respektive 1,0 för odränerad respektive kombinerad analys.

Av tabellen framgår även beräkningsresultaten för oförstärkta sektioner som kontroll att kraven enligt TK Geo 13 uppfylls för valt pelarmönster.

Tabell 5.1-4 Beräkningsresultat stabilitetsanalys delområde Bohusbanan km 5+300 – 5+560 och skärning vid Backavägen Beskrivning beräkningssektion Säkerhetsklass Förstärknings-

metod Odränerad

analys (FEN) Kombinerad

analys (FEN) Bilaga Backavägen km 0/400

Glidyta från höger till vänster, från järnväg till Backavägen.

SK3 Oförstärkt 0,75 0,69 4:1-2

SK3 KC-pelare

1,4cc

1,21 1,12 4:3-4

Glidyta från vänster till höger, från infartsväg till Backavägen, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Oförstärkt 0,91 0,82 4:5-6

Glidyta från vänster till höger, från infartsväg till Backavägen, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 KC-pelare

1,4cc

1,22 1,17 4:7-8

Glidyta från höger till vänster, från Kvilleleden till infart, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Lättklinker 2,35 5,92 4:9-10

Glidyta från vänster till höger, från Kvilleleden till angränsande fastighet, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Lättklinker 1,75 1,94 4:11-12

Glidyta från höger till vänster, från Kvilleleden till järnväg, trafiklast 12,8 kPa.

SK3 Lättklinker 1,12 1,32 4:13-14

Glidyta från höger till vänster, från Infart till Backavägen, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Lättklinker 1,27 1,31 4:15-16

(15)

Sida 15 av 18 Beskrivning beräkningssektion Säkerhetsklass Förstärknings-

metod

Odränerad analys (FEN)

Kombinerad analys (FEN)

Bilaga

Glidyta från höger till vänster, från Infart till järnväg, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Lättklinker 1,04 1,29 4:17-18

Glidyta från höger till vänster, från Kvilleleden till Backavägen, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Lättklinker 1,27 1,35 4:19-20

Backavägen km 0/440 Glidyta från höger till vänster, från järnväg till Backavägen.

SK3 Oförstärkt 1,03 0,96 4:21-22

SK3 KC-pelare

1,4cc

1,50 1,38 4:23-24

Glidyta från vänster till höger, från p-yta till Backavägen, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Oförstärkt 2,05 3,21 4:25-26

Glidyta från höger till vänster, från Kvilleleden till bef. fyllning.

trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Lättklinker 1,08 1,09 4:27-28

Glidyta från vänster till höger, från Kvilleleden till angränsande fastighet, trafiklast 12,8 kPa.

SK2 Lättklinker 1,39 1,26 4:29-30

Backavägen mellan broarna Glidyta från höger till vänster, från cykelparkering till Backavägen, trafiklast 6,4 kPa.

SK2 Oförstärkt 0,93 0,69 4:31-32

Glidyta från höger till vänster, från cykelparkering till Backavägen, trafiklast 6,4 kPa.

SK2 KC-pelare

1,4cc

1,17 1,21 4:33-34

Glidyta från höger till vänster, från befintlig fyllning till Backavägen.

SK2 Oförstärkt 0,87 0,86 4:35-36

Glidyta från höger till vänster, från befintlig fyllning till Backavägen.

SK2 KC-pelare

1,4cc

1,23 1,23 4:37-38

Glidyta från vänster till höger, från område mellan broarna till Backavägen.

SK2 Oförstärkt 0,71 0,71 4:39-40

Glidyta från vänster till höger, från område mellan broarna till Backavägen.

SK2 KC-pelare

1,4cc

1,16 1,12 4:41-42

Glidyta från höger till vänster, från befintlig fyllning till cykelparkering.

SK2 Oförstärkt 1,02 0,98 4:43-44

Glidyta från höger till vänster, från befintlig fyllning till cykelparkering.

SK2 KC-pelare

1,4cc

1,29 1,21 4:45-46

(16)

Sida 16 av 18 Utförd stabilitetsanalys visar att förstärkningsåtgärder i form av påldäck, kalkcementpelare och lättklinker erfordras för att krav enligt TK Geo 13 ska uppfyllas.

5.8.2 Sättningsanalys

Sättningar är beräknade efter påstående 1-3, som beskrivits i kapitel 5.7.2. I tabell 5.1-5 nämns vilka påståenden som använts för beräkning av varje sektion.

Resultaten för utförda beräkningar redovisas i nedanstående tabell 5.1-5 och i bilagor, se bilageförteckning.

Tabell 5.1-5 Beräkningsresultat sättningsanalys delområde Bohusbanan km 5+300 – 5+560 och skärning vid Backavägen Beräkningssektion Förväntade sättningar

kommande 40 år [cm]

Bilaga

AFG0607,

Södra plattformen, tillskottlast om 0 kPa, med krypsättningar,

Påstående 2.

0-5 5:1

AFG0607,

Södra plattformen, tillskottlast om 0 kPa, utan krypsättningar,

Påstående 2.

0-5 5:1

AFG0607,

Norra plattformen, tillskottlast om 0 kPa, med krypsättningar,

Påstående 1.

10-15 5:2

AFG0607,

Norra plattformen, tillskottlast om 0 kPa, utan krypsättningar,

Påstående 1.

5-10 5:2

AFX0512V,

Påstående 2.

0-5 5:3

AFX0512V,

Påstående 2.

0-5 5:3

AFX0512V,

Påstående 2.

0-5 5:4

AFX0512V,

Påstående 2.

0-5 5:4

AFX0512V,

Påstående 1.

5-10 5:5

(17)

Sida 17 av 18 Beräkningssektion Förväntade sättningar

kommande 40 år [cm]

Bilaga

AFX0512V,

Påstående 1.

0-5 5:5

CW243,

Påstående 2.

0-5 5:6

CW243,

Påstående 2.

0-5 5:6

CW243,

Påstående 2.

5-10 5:7

CW243,

Påstående 2.

0-5 5:7

CW243,

Påstående 1.

5-10 5:8

CW243,

Påstående 1.

0-5 5:8

CW228,

Påstående 2 och 3.

55-60 5:9

CW228,

Påstående 2 och 3.

10-15 5:9

CW228,

Påstående 1.

20-25 5:10

CW228,

Påstående 1.

0-5 5:10

(18)

Sida 18 av 18 I punkt AFX0512V visar beräkningar att den södra plattformen kan belastas med en last om 15 kPa utan att en större lutning än 1% uppstår. Även i punkt CW243 kan området för den södra plattformen belastas med 10 kPa utan att lutning överstiger 1%. För de andra sträckorna rekommenderas att ingen yttligare last påförs.

5.9 Förstärkningsåtgärder

Utbyggd dubbelspårsjärnväg kommer att gå på en ca 2,5-4,5 m hög bank genom delområdet. Inom området öster om järnvägsbron och fram till skärningen vid Backavägen uppgår lermäktigheten till ca 35-70 m. Inom detta delområde bedöms sättningar att pågå på grund av tidigare utförd uppfyllnad strax söder om befintlig järnväg. Mot bakgrund av detta föreslås, i tidigare projektering, att utbyggd dubbelspårsjärnväg grundläggas på påldäck, med stödpålar, från Lundbyleden och fram till bron över Backavägen. I skärningsslänter mot Backavägen rekommenderas att kalkcementpelare i skivor installeras.

Brunnsbo stations plattformar planeras längs utbyggd dubbelspårsjärnväg, som är grundlagd med stödpålar, inom ett område med pågående sättningar. Det föreslås att plattformarna kompensationsgrundläggs med lättfyllnad och att differenssättningar över tiden mellan plattformar och dubbelspårsjärnvägen justeras.

Planerad lättfyllnad placeras i nivå eller strax under nivå för befintlig markyta.

5.9.1 Bortvalda alternativ

Inom denna projektering har två alternativa lösningar för grundläggning av plattformarna diskuteras, en lösning att plattformarna grundläggs på påldäck/bankpålar med stödpålar och en lösning att plattformarna kompensationsgrundläggs med lättfyllnad.

Kostnaden där plattformarna grundläggs med pålar bedöms dyrare än kostnaden där plattformarna kompensationsgrundläggs med lättfyllnad och att differenssättningar över tiden mellan plattformar och dubbelspårsjärnvägen justeras.

Inom området för Brunnsbo station planeras installation av kalkcementpelare och pålar i stor omfattning. I samband med pålningsarbeten och installation av kalkcementpelare finns risk för att viss hävning och förskjutning av omgivande mark och jordlager sker. Vid grundläggning av plattformarna med pålar ökar antalet pålar i området och därmed ökar risken för förskjutning av omgivande mark.

Med hänsyn till främst kostnader rekommenderas att plattformarna kompensationsgrundläggs med lättfyllnad och att differenssättningar över tiden mellan plattformar och dubbelspårsjärnvägen justeras.

6 Bilagor

Bilaga 1 (1-5) Skjuvhållfasthet

Bilaga 2 (1-9) Spänningsdiagram

Bilaga 3 (1-18) Hydrogeologiska mätningar

Bilaga 4 (1-46) Stabilitetsberäkningar

Bilaga 5 (1-10) Sättningsberäkningar

(19)

Bilaga 1

MUR Geoteknik, område 2Projekterings PM

(20)

Uppdragsnummer:

Projekt: Östra Backaplan - Kvilleleden

Delsträcka: Bohusbanan, km 5+300 - 5+700

Startvärde: 12 kPa

K1: 0,00 kPa/m

K2: 1,44 kPa/m

K3: 1,13 kPa/m

SKJUVHÅLLFASTHETSDIAGRAM

A056358

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

0 10 20 30 40 50 60 70

Nivå (m)

Skjuvhållfasthet, korrigerad (kPa)

CW113 [CPT]

CW115 [CPT]

CW116 [CPT]

CW119 [CPT]

CW125 [CPT]

CW126 [Vb]

CW126 [Kv]

CW127 [CPT]

CW129 [CPT]

CW148 [Vb]

CW148 [CPT]

CW202 [CPT]

CW204 [CPT]

CW207 [CPT]

CW209 [Vb]

CW210 [Vb]

CW210 [Kv]

CW210 [DS]

CW210 [CPT]

CW212 [Vb]

CW212 [Kv]

CW212 [CPT]

CW214 [CPT]

CW215 [Vb]

CW215 [CPT]

CW218 [CPT]

CW228 [Vb]

CW228 [Kv]

CW228 [DS]

CW228 [CPT]

CW230 [Vb]

CW230 [Kv]

CW232 [CPT]

CW237 [CPT]

CW243 [Vb]

CW243 [Kv]

CW243 [CPT]

CW244 [CPT]

GK78_1 [Vb]

GK90_3 [Vb]

GK90_3 [Kv]

GK90_8 [Vb]

Vald Tau Område 1

Projekterings PM Bilaga 1 1(2)

(21)

(22)

(23)

Bilaga 2

(24)

Uppdragsnummer:

Undersökningspunkt: AFG0607V

SPÄNNINGSDIAGRAM

A056538

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400

Djup (m)

Spänning (kPa)

Sigma'c [CRS-försök] 0,8*Sigma'c [CRS-försök]

Sigma'c [Hansbo kv] Sigma'0

Underkant Lera = 37,5 m u my

Projekterings PM Bilaga 2 1 (4)

(25)

Uppdragsnummer:

Undersökningspunkt: AFX0512V

SPÄNNINGSDIAGRAM

A056538

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400

Djup (m)

Spänning (kPa)

Sigma'c [CRS-försök] Sigma'c AFX0512V[CPT] Sigma'c [Hansbo kv]

Sigma'c [Hansbo vb] Sigma'0 0,8*Sigma'c [CRS-försök]

(26)

Uppdragsnummer:

Undersökningspunkt: CW228

SPÄNNINGSDIAGRAM

A056538

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400

Djup (m)

Spänning (kPa)

Sigma'c CW228 [CPT] Sigma'c [Hansbo kv]

Sigma'c [Hansbo vb] Sigma'0

Sigma'c [Stegvis ödometer] Sigma'c [Hansbo DS]

(27)

Uppdragsnummer:

Undersökningspunkt: CW243

SPÄNNINGSDIAGRAM

A056538

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400

Djup (m)

Spänning (kPa)

Sigma'c CW243 [CPT] Sigma'c [Hansbo kv]

Sigma'c [Hansbo vb] Sigma'0

(28)

(29)

Bilaga 3

(30)

(31)

(32)

(33)

Bilaga 4

(34)

0,757

Distance

-55 -45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125

Elevation

-75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

Name: Bankfyllning P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 22 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 29,2 °

Constant Unit Wt. Above Water Table : 2 0 kN/m³

Name: Lera OP-1 Model: Undrained (Phi=0) Unit Weight: 15,5 kN/m³ Cohesion: 8 kPa

Name: Lera OP-2 Model: S=f(datum) Unit Weight: 15,5 kN/m³ C-Datum: 8 kPa C-Rate of Change: 0,96 (kN/m²)/m Datum (Elevation): -3 m

Name: Lera OP-3 Model: S=f(datum) Unit Weight: 16,2 kN/m³ C-Datum: 16,67 kPa C-Rate of Change: 0,75 (kN/m²)/m Datum (Elevation): -12 m

Name: Bef Fyllning OP Model: Undrained (Phi=0) Unit Weight: 18 kN/m³ Cohesion: 6,67 kPa

Name: Lättklinker P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 11 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 28,3 °

Constant Unit Wt. Above Water Table : 4 ,5 kN/m³

Name: KCP Skivor 1, 4 AZ P-1 Model: Bilinear Unit Weight: 15,5 kN/m³ Cohesion': 12 kPa Phi 1: 24,6 ° Phi 2: 10,1 ° Bilinear Normal: 15 kPa

Name: KCP Skivor 1, 4 AZ P-2 Model: Bilinear Unit Weight: 15,5 kN/m³ Cohesion': 19,2 kPa Phi 1: 10,1 ° Phi 2: 0 ° Bilinear Normal: 75 kPa

Name: KCP Skivor 1, 4 AZ P-3 Model: Bilinear Unit Weight: 16,2 kN/m³ Cohesion': 22,4 kPa Phi 1: 10,1 ° Phi 2: 0 ° Bilinear Normal: 75 kPa

Name: Friktionsjord P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 21 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 28,5 °

Name: KCP Skivor 1, 4 DZ P-1 Model: Bilinear Unit Weight: 15,5 kN/m³ Cohesion': 4,9 kPa Phi 1: 24,6 ° Phi 2: 10,1 ° Bilinear Normal: 15 kPa

Name: KCP Skivor 1, 4 DZ P-2 Model: Bilinear Unit Weight: 15,5 kN/m³ Cohesion': 12 kPa Phi 1: 10,1 ° Phi 2: 0 ° Bilinear Normal: 112,5 kPa

Name: KCP Skivor 1, 4 DZ P-3 Model: Bilinear Unit Weight: 16,2 kN/m³ Cohesion': 15,2 kPa Phi 1: 10,1 ° Phi 2: 0 ° Bilinear Normal: 112,5 kPa

Name: Bef bankfyllning P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 22 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 27,7 °

Kvilleleden - Östra Backaplan Unr: A056538

Sektion: Backavägen KM 0/400 Partialkoefficientanalys

Odränerad analys

Glidyta från höger till vänster, från järnväg till Backavägen Utbyggd sektion med avschaktning av bef fyllning.

Last från järnväg tas upp av påldäck.

Trafiklast om 12,8 kPa på Kvilleleden.

File Name: Backav 0_400.gsz Date: 2018-01-25

Directory: O:\A055000\A056538\4-Projektering\02-Utredningar\G\Beräkningar\Stabilitetsberäkningar\Område 1\Brunnsbo\

Method: Morgenstern-Price

PWP Conditions Source: Piezometric Line

Last från cellplast och plattform

Trafiklast =12,8 kPa

Projekterings PM Bilaga 4 1/47

(35)

0,695

Distance

-55 -45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125

Elevation

-75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

Name: Bankfyllning P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 22 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 29,2 °

Name: Lera KP-1 Model: Combined, S=f(datum) Unit Weight: 15,5 kN/m³ Phi': 23,9 ° C-Datum: 0,92 kPa C-Rate of Change: 0 (kN/m²)/ m Cu-Dat um: 8 kPa Cu-Rat e of Change: 0 (kN/ m²)/m C/Cu Ratio: 0 Datum (Elevation): 2 m

Name: Lera KP-2 Model: Combined, S=f(datum) Unit Weight: 15,5 kN/m³ Phi': 23,9 ° C-Datum: 0,92 kPa C-Rate of Change: 0,11 (kN/m²)/m Cu-Dat um: 8 kPa Cu-Rat e of Change: 0,96 (kN/m²)/m C/Cu Ratio: 0 Datum (Elevation): -3 m

Name: Lera KP-3 Model: Combined, S=f(datum) Unit Weight: 16,2 kN/m³ Phi': 23,9 ° C-Datum: 1,92 kPa C-Rate of Change: 0,087 (kN/m²)/m Cu-Dat um: 16,67 kPa Cu-Rat e of Change: 0,75 (kN/m²)/m C/Cu Ratio: 0 Datum (Elevation): -12 m

Name: Lättklinker P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 11 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 28,3 °

Constant Unit Wt. Above Water Table : 4 ,5 kN/m³

Name: Bef Fyllning KP Model: Combined, S=f(datum) Unit Weight: 18 kN/m³ Phi': 23,9 ° C-Datum: 0,77 kPa C-Rate of Change: 0 (kN/m²)/ m Cu-Dat um: 6,67 kPa Cu-Rat e of Change: 0 (kN/ m²)/m C/Cu Ratio: 0 Datum (Elevation): 0 m

Name: Friktionsjord P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 21 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 28,5 °

Name: Bef bankfyllning P Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 22 kN/m³ Cohesion': 0 kPa Phi': 27,7 °

Kvilleleden - Östra Backaplan Unr: A056538

Sektion: Backavägen KM 0/400 Partialkoefficientanalys

Kombinerad analys

Glidyta från höger till vänster, från järnväg till Backavägen Utbyggd sektion, oförstärkt

Last från järnväg tas upp av påldäck.

File Name: Backav 0_400.gsz Date: 2018-01-25

Directory: O:\A055000\A056538\4-Projektering\02-Utredningar\G\Beräkningar\Stabilitetsberäkningar\Område 1\Brunnsbo\

Method: Morgenstern-Price

PWP Conditions Source: Pressure Head Spatial Function

Last från cellplast och plattform

Projekterings PM Bilaga 4 2/47