Geoteknik - iCatServer...Underlagsrapport 01303G02-UNRA-Ö01 Geoteknik 2010-12-08 Version: 0.2 Versionsdatum: 2011-05-02 1 (35)Geoteknik Underlagsrapport – Fördjupad analys i fas

Underlagsrapport 01303G02-UNRA-Ö01 Geoteknik2010-12-08 Version: 0.2 Versionsdatum: 2011-05-02

1 (35)

Geoteknik Underlagsrapport– Fördjupad analys i fas 2 inför upprättande av järnvägsplan, systemhandling samt miljötillstånd för Södertunneln i Helsingborg

Aktivitetsansvarig Dokumentnr: 01303G02-UNRA-Ö01 Version: 0.2

Henrik Möller Datum 2010-12-08 Versionsdatum: 2011-05-02

Godkänd Nivå 1 Godkänd Nivå 2 Slutgodkänd för angivet syfte


2 (35)

Denna PM är utarbetad av Tyréns AB i uppdrag för Helsingborgs stad.

Den ingår som ett av flera underlag inför upprättande av järnvägsplan,

systemhandling samt miljötillstånd för Södertunneln.

Projektorganisationen för arbetet har varit följande:

Helsingborgs stad Tyréns AB H+ kontoret Box 27 Bredgatan 11 Östra Boulevarden 56 252 25 HELSINGBORG 291 21 KRISTIANSTAD Tel. 044-689 15 00 Projektledare: Claes Danling Uppdragsledare: Bengt Göransson

Teknikansvarig: Henrik Möller Handläggare: Daniel Jönsson Intern granskning: Mats Svensson


3 (35)

INNEHÅLL 1. INLEDNING ..................................................................................................................................... 5

2. SAMMANFATTNING ....................................................................................................................... 7

3. SYFTE ............................................................................................................................................. 8

4. AVGRÄNSNINGAR ......................................................................................................................... 8

5. STYRANDE DOKUMENT................................................................................................................ 8

6. PLANERAD KONSTRUKTION ........................................................................................................ 8

7. GENERELL BESKRIVNING AV MARKFÖRHÅLLANDEN ........................................................... 10

7.1. Inledning ................................................................................................................................ 10

7.2. Topografi ................................................................................................................................ 10

7.3. Geologi................................................................................................................................... 11

7.4. Jordlager ................................................................................................................................ 11

7.5. Berglager ............................................................................................................................... 11

7.6. Grundvatten ........................................................................................................................... 11

8. JORDLAGER ................................................................................................................................. 12

8.1. Fyllning................................................................................................................................... 12

8.2. Sand....................................................................................................................................... 12

8.3. Övrigt ..................................................................................................................................... 12

8.4. Egenskaper och medelvärden ............................................................................................... 12

9. BERGLAGER ................................................................................................................................ 14

9.1. Bergarter ................................................................................................................................ 14

9.2. Bestämning av bergnivå ........................................................................................................ 16

9.3. Egenskaper och medelvärden ............................................................................................... 17

10. GRUNDVATTEN ....................................................................................................................... 20

11. DIMENSIONERING ................................................................................................................... 21

11.1. Observationsmetoden ........................................................................................................ 21

11.2. Livslängd ............................................................................................................................ 21

11.3. Säkerhetsklass .................................................................................................................. 21

11.4. Geoteknisk kategori ........................................................................................................... 22

11.5. Miljöklass och grundvatten ................................................................................................ 22

11.6. Laster ................................................................................................................................. 23

11.7. Vattentryck ......................................................................................................................... 23

11.8. Dimensionerande värden ................................................................................................... 23

12. GEOTEKNISKA ÅTGÄRDER .................................................................................................... 25

12.1. Inledning ............................................................................................................................ 25

12.2. Schakt ................................................................................................................................ 25

12.3. Stödkonstruktioner ............................................................................................................. 25

12.4. Bergsförstärkningar ........................................................................................................... 29

12.5. Injektering .......................................................................................................................... 30

12.6. Permanenta förankringsstag.............................................................................................. 30

12.7. Grundvattenhantering ........................................................................................................ 31

12.8. Återfyllning mot tunnel ....................................................................................................... 32

12.9. Skydd mot frysning ............................................................................................................ 32

12.10. Grundläggning av tillfälliga broar ....................................................................................... 32

12.11. Korsande ledningar ............................................................................................................ 33

13. KONTROLLER UNDER BYGGSKEDET ................................................................................... 34


4 (35)

14. UNDERSÖKNINGAR UNDER BYGGSKEDET......................................................................... 34

15. REFERENSER .......................................................................................................................... 35


5 (35)

1. INLEDNING Södertunneln utgör ett nyckelprojekt för exploateringen av området H+ i centrala Helsingborg. Södertunnelprojektet innebär nedsänkning av Västkustbanan i tunnel söder om Helsingborg C. H+ är en samlad benämning på de utbyggnadsområden som ingår i den beslutade finansieringsprincipen för Södertunneln.

Bild 1. Södertunnelns utredningsområde för järnväg (röd) och gränsen för H+ (grön).

Södertunneln ska vid Helsingborg C ansluta till befintlig stationstunnel med fyra spår men blir dubbelspårig förbi Söder och Campus. Tunneln kommer att sträcka sig cirka 1,3 kilometer söder om nuvarande tunnel. Med ramper och anslutningar till befintligt spår blir ombyggnaden drygt två kilometer. På Helsingborg C förlängs plattformarna söderut och en ny entré med trappor och hissar anordnas i den södra delen. Uppställningsspår söder om Knutpunkten behöver ersättas i nytt läge.


6 (35)

Denna rapport utgör underlag för framtagande av järnvägsplan, systemhandling samt miljötillstånd för Södertunneln.

Nedanstående figur visar hur den geologiska, geotekniska, hydrogeologiska och markmiljötekniska informationen har hanterats och utvärderats i projektet. Figuren visar samtliga aktiviteter, databaser och dokument.


7 (35)

2. SAMMANFATTNING Planerad Södertunnel grundläggs i berg, förutom i den sydligaste delen som utgörs av tråg för anslutning till markytan. Tunneln grundläggs som djupast ca 17 m under markytan, vilket motsvarar nivån ca -10.

Inom Södertunnelns sträckning består jord- och berglager överst av fyllning och sand som vilar på sedimentärt berg. I princip är all mark väster om nuvarande Drottninggatan utfylld mark. Fyllningen kan vara förorenad.

De underliggande bergarterna består av lerstenar, sandstenar och sand- och lerstenar i växellagring. Begreppet ”Hall” brukar lokalt användas för beskrivning av Helsingborgs berggrund. I föreliggande handling används detta begrepp både för första och sista gången här, men kan nämnas i andra underlagsrapporter och PM.

Det sedimentära berget underlagras av urberg, dock på djup som överstiger 200 m. Bergets bildningsmiljö gör att förekomst av olika bergartstyper varierar kraftigt liksom var bergartstyps egenskaper.

Generellt ligger grundvattnets trycknivåer i jord- och de ytliga berglagren ca 2-5 m under markytan.

För Södertunnelprojektet har majoriteten av allt geologiskt, geotekniskt, hydrogeologiskt och till viss del markmiljötekniskt undersökningsmaterial sammanställts i en 3D-modell, benämnd Geomodellen, för ökad visualisering och analys.

De geotekniska förutsättningarna för Södertunnelprojektet är generellt bra. Svårigheterna ligger i att bedöma var svaghetszoner som ocementerade berglager och sprickor finns. Ur denna aspekt lämpar sig ”Observationsmetoden” som dimensioneringsmetod.

Beroende på närbelägna anläggningar, utrymmesbrist och åtgärder för att minska grundvatteninläckage tas hela Södertunnelns schakt tas ut innanför stödkonstruktioner. I föreliggande handling förutsätts en traditionell metod med vibrerad stålspont och förstärkt bergslänt. I projektet behandlas också alternativ med slitsmurar.

För att kunna bygga i torrhet måste inträngande grundvatten tas omhand kontinuerligt. För att reducera risken för hydraulisk bottenupptryckning föreslås att blödarrör (vertikaldräner) borras. Det kan inte uteslutas att brunnar för grundvattensänkning genom aktiv pumpning också måste borras.

Med hänsyn till rådande vattentryck finns risk för upplyft av tunneln. För att förhindra detta finns två principiellt olika lösningsmetoder; via gravitation eller förankring.

Avslutningsvis diskuteras också kontrollprogram kopplat till miljötillståndet och kopplat till observationsmetoden.


8 (35)

3. SYFTE Föreliggande handling är upprättad i fas 2. Syftet är att beskriva de geologiska och geotekniska förhållandena, samt att ge förutsättningarna för projektering, dimensionering och byggande. För grundvatten och markmiljö har separata underlagsrapporter upprättats, Hydrogeologi och grundvattensänkning [9] och Förorenad mark [10].

4. AVGRÄNSNINGAR Tidigare och nu utförda undersökningar är koncentrerade till planerat tunnelläge. Endast utförda inventeringar ger geologiska och geotekniska uppgifter om omgivningen utanför tunnelområdet.

5. STYRANDE DOKUMENT Tekniska riktlinjer Södertunneln [20]. I den görs övriga hänvisningar till styrande dokument som Eurokoder och TKGeo.

6. PLANERAD KONSTRUKTION Södertunneln ska vid Helsingborg C ansluta till befintlig stationstunnel med fyra spår men blir dubbelspårig förbi Söder och Campus. Tunneln kommer att sträcka sig cirka 1,3 kilometer söder om nuvarande tunnel. Med ramper och anslutningar till befintligt spår blir ombyggnaden drygt två kilometer. På Helsingborg C förlängs plattformarna söderut och en ny entré med trappor och hissar anordnas i den södra delen. Uppställningsspår söder om Knutpunkten behöver ersättas i nytt läge.

Utformning av tunneln framgår av Systemhandlingens kapitel 4 Konstbyggnader/byggnadsverk. Tjocklekar på bottenplatta, väggar och valv är beroende av belastningssituation.

Planerad Södertunnel grundläggs i berg, förutom i den sydligaste delen som utgörs av tråg för anslutning till markytan. Tunneln grundläggs som djupast ca 17 m under markytan, vilket motsvarar nivån ca -10. Föreslagen tunnelprofil är inlagd på en schematisk jord- och bergmodell i bild 2.


9 (35)

Bild 2. Tunnelprofil tillsammans med schematisk jord- och berglagermodell


10 (35)

7. GENERELL BESKRIVNING AV MARKFÖRHÅLLANDEN

7.1. Inledning

För Södertunnelprojektet har majoriteten av allt geologiskt, geotekniskt, hydrogeologiskt och till viss del markmiljötekniskt undersökningsmaterial sammanställts i en 3D-modell, benämnd Geomodellen. Grundtanken är att möjligheter till samtolkningar mellan olika teknikområden därmed skall öka och att visualiseringen av underlagsmaterialet i en gemensam modell ska ge en bättre samsyn för alla parter inför den kommande byggprocessen. Geomodellen är anpassad för användning i 3D-programvaran ArcScene från ESRI.

För en schematisk beskrivning av förhållandena hänvisas till den konceptuella jord- och berglagermodell som redovisas i MUR [6], samt till nedanstående bild som visar en förenklad profil från norr till söder, med överst fyllning och sand som vilar på det sedimentära berget.

Bild 3. Enkel jord- och berglager längs med Södertunneln. Grön linje är nivån för underkant tunnel.

7.2. Topografi

Karakteristiskt för centrala och norra Helsingborg är den brant som skiljer det strandnära området från stadens östra delar och som benämns Landborgen. Landborgen löper i syd-nordlig riktning genom staden och delar nivåmässigt staden i områden nedanför och ovanför Landborgen. Marknivåerna varierar mellan ca +2 till +8 nedanför Landborgen, för att stiga till ca +30 till +45 ovanför.

Norr Söder


11 (35)

7.3. Geologi

Geologin är beskriven i ”Uppdaterad konceptuell geologisk modell för Helsingborg” [3]. Kort beskrivet består berggrunden i det aktuella området av sedimentära bergarter från den avslutande delen av den geologiska perioden Trias (rät) och den inledande delen av perioden Jura (lias), vilket innebär att berget är bildat av material som avsattes i havsmiljö för ca 190-210 miljoner år sedan. Kraftiga rörelser i jordskorpan under yngre krittid för ca 70-80 miljoner ledde till förkastningar inom Helsingborgsområdet.

Det område som berörs av aktuellt tunnelprojekt kan delas in i ett antal delområden (block), D-F vilka är förskjutna i vertikalled [2,3]. Förutom dessa storskaligare vertikalförskjutningar finns mindre förkastningszoner var 100-150 m.

7.4. Jordlager

Jordlagren består huvudsakligen av fyllning och sand. Jordtäckningen på berg är i allmänhet ca 4-8 m, varav ca 1-3 m utgörs av fyllning. I princip är all mark väster om nuvarande Drottninggatan utfylld mark. Tidigare strand-/kustlinjer redovisas i Geomodellen och i bilagor till underlagsrapport Inventering av byggnader [13].

Lermorän förekommer också i mindre omfattning liksom organiska jordar.

7.5. Berglager

De underliggande bergarterna består av lerstenar, sandstenar och sand- och lerstenar i växellagring. Ställvis förekommer även tunna skikt av kol och lera. Det sedimentära berget underlagras av urberg, dock på djup som överstiger 200 m.

Det är känt att bergets konsolideringsgrad kan variera från svagt konsoliderad, närmast jordlik, till betydligt hårdare. P.g.a. de relativt rikligt förekommande lokala förkastningarna är den horisontella utbredningen av respektive bergart oregelbunden.

På upptagna kärnprover har en klassificering utförts av SGU, vilken indelar berggrunden i olika bergartstyper. Klassificeringen beskrivs i MUR [6].

7.6. Grundvatten

Generellt ligger trycknivåer i jord- och de ytliga berglagren ca 2-5 m under markytan. Hydrogeologisk kontakt mellan jord och det ytliga berget föreligger men varierar längs sträckan.

Grundvatten förekommer dels i jordlager och dels i flera magasin i berget. Generellt har både uppåtriktade och nedåtriktade gradienter (trycknivåskillander) mellan de olika magasinen i berget uppmätts inom aktuellt undersökningsdjup. På större djup i berget ligger dock grundvattnets trycknivå betydligt högre än i de ytligare berglagren. Det naturliga grundvattenflödet inom aktuellt arbetsdjup, från Landborgen ut mot havet (tvärs tunnellinjen), bedöms uppgå till, i storleksordningen, 0,5 l/s per 100 m tunnel.


12 (35)

8. JORDLAGER

8.1. Fyllning

Samtliga markområden väster om de gamla kustlinjerna består av utfylld mark. I nu utförda undersökningspunkter nedanför Landborgen varierar fyllnadsmäktigheterna från 1 till 3 m. I undersökta punkter utgörs fyllningen av lermorän, sand, grus, lossbrutet berg och byggrester som tegel m m.

Om fyllningsmaterialet längs Södertunneln bedöms vara av friktionsjordkaraktär har det en låg relativ fasthet baserat på utförda CPT- och hejarsonderingar [8].

Utfyllnadsmassorna är lokalt förorenade, se vidare underlagsrapport Förorenad mark [10].

8.2. Sand

Längs Södertunneln domineras jorden under fyllningen av sand. Mäktigheten i nu utförda undersökningar varierar mellan ca 4 och 8 m.

Sandsedimenten har normalt en hög till mycket hög relativ fasthet baserat på utförda CPT- och hejarsonderingar [8].

8.3. Övrigt

Lermorän förekommer i mindre omfattning längs Södertunneln och då normalt överlagrade av sandsediment. Lermoräner är normalt överkonsoliderade.

I de södra delarna av planerad tunnel påträffas lokalt tunnare, decimetertjocka skikt av organiska jordar i övergången mellan fyllning och naturliga jordar, alternativt inlagrade i sandsedimenten.

8.4. Egenskaper och medelvärden

Nedanstående tabell redovisar bedömda medelvärden av de härledda värdena i MUR [6]. Urval och analys redovisas i PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar [8].

Medelvärdet används vid dimensionering. För vissa parametrar anges också ett intervall inom parentes, som geokonstruktionen ska kunna anpassas till.

Observera att angivna värden ska användas vid dimensionering. För produktionsmässiga bedömningar avseende schakt och installationer representeras jordarna av de härledda värdena som presenteras i MUR [6].


13 (35)

Tabell 1. Medelvärden för egenskaper i jord

Jordlager Hållfasthets- parametrar

Deformations- parametrar (MPa)

Tunghet, γ Över gw (kN/m3)

Tunghet, γm Under gw (kN/m3)

Fyllning φk = 35o E 50= 45 (20-50) 18 (17-19) 10 (9-11)

Övre sand φk = 39o E 50 = 60 (50-70) 18 (17-19) 11 (10-12)

Undre sand φκ = 35ο E 50 = 20 (15-25) 18 (17-19) 11 (10-12)

Lermorän* cuk

= 100 kPa (80-200) φ´k = 32o (30-34o)

c´k = 10 kPa (0-20)

E 50 = 40 (30-50) 20 (19-21) 10 (9-11)

Organisk jord* cuk

= 10 kPa (5-20)

E 50 = 2 (1-3) 14 (12-15) 4 (2-5)

*Endast erfarenhetsmässiga värden. Inga värden erhållna från nu utförda undersökningar

Sonderingarna visar en stor spridning inom området, vilket innebär att vid användning av medelvärden ovan på hållfasthets- och deformationsegenskaperna ska en stor jordvolym vara aktiverad. Vid situationer där en mindre jordvolym aktiveras bör större hänsyn tas till undersökningsresultat i närliggande punkter.


14 (35)

9. BERGLAGER

9.1. Bergarter

På grund av bergets bildningshistoria med rikligt förekommande lokala förkastningar är den horisontella utbredningen av respektive bergart oregelbunden. Undersökningar i berg har givit en god uppfattning om förekommande bergarter, men variationerna innebär att utförda undersökningar, med ett medelavstånd mellan borrpunkter på ca 50 m, inte beskriver lokala variationer.

Storskaligt kan dock berget för planerad Södertunnelsträckning delas in i 3 huvudområden enligt nedanstående utdrag ur Geomodellen.

Bild 4. Utdrag ur geomodell med de 3 storskaliga zonerna

I de norra delarna mellan Knutpunkten och Campus (Kv Hermes) dominerar sandsten i undersökta punkter (sandstenszon), följt av ett parti där lerstenar dominerar (lerstenszon). I de södra delarna dominerar Heteroliter (växellagrade ler- och sandstenar). De grå linjerna/markeringarna som sammanfaller med sandstenszonen visar de förkastningszoner som har utvärderats från de reflektionsseismiska undersökningarna.

På upptagna kärnprover har SGU utfört en klassificering som indelar berggrunden i olika bergarter enligt tidigare. Om analyserade kärnprover är representativa för hela

Sandstenszon

Lerstenszon

Växellagrad zon

södertunneln

Campus

Knutpunkten

ca 244+400

ca 244+700


15 (35)

den undersökta bergvolymen (30-40 m under markytan) utgörs 50 % av bergvolymen av sandstenar (3) och heteroliter (2s) vilka domineras av sandsten. Lerstenar (1) och heteroliter (2c) vilka domineras av lersten utgör ca 45 % av lagerföljden, och resterande av störda berglager och kol (5 %),

Bild 5. Fördelning av bergarter baserat på utförda kärnprovtagningar

Sandstenarna är till varierande grad cementerade och har därför en tryckhållfasthet som varierar stort. De stora skillnaderna kan förklaras med att i de lösa sandstenarna finns oftast ett tunt skikt med utfällt kisel runt kornen vilket skapar svaga bryggor. I de hårda sandstenarna däremot kompletteras kisel med utfälld järnkarbonat, kalciumkarbonat och kaolinit, vilket ger starkare bryggor

Cementeringen i sandstenar hör alltså ihop med förekomst av karbonater och kisel. Under geologisk tid då lerlagren har kompakterats har dessa frigjort karbonater och kisel som sedan transporterats till omgivande sandlager. Detta skulle alltså innebära att sandstenar omgivna av lerstenar normalt har högre tryckhållfasthet på grund av cementering, och mäktigare sandstenar utan omgivande lerstenar har lägre grad av cementering och därmed tryckhållfasthet.

Observera att även beteckningarna Sand och Clay har använts vid klassificering av kärnborrningar i Factual report [4,5] för ocementerade berglager, vilket beror på att de geologiskt (tidsmässigt) tillhör berggrunden, till skillnad mot kvartära bildningar av sand och lera.


16 (35)

9.2. Bestämning av bergnivå

Säkrast bestämning av bergnivå (s.k. geologiskt berg) i aktuell geologisk miljö utförs med provtagningar. I utförd undersökning har kärnprovtagning och även den betydligt enklare skruvprovtagningen givit säkra bergsvar, förutsatt att proverna har klassificerats av erfaren laboratoriepersonal.

Utförd ytvågsseismik har visat ha en god korrelation med skruvborrningarna, varför bergytan har tolkats från ytvågsseismiken så att ett plan har kunnat skapas i Geomodellen och i Civil 3D.

Hejarsondering kan avgöra djupet till hårdare bergarter för att t.ex. bedöma nedrivningsdjupet för pålar och sponter. Resultat av utförda hejarsonderingar tillsammans med bedömd bergnivå från skruvprovtagningarna redovisas i PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar [8]. Skillnader i nivåer mellan bedömd bergnivå och hejarsonderingsstopp representerar det övre, störda och eventuellt vittrade berget. I sammanhanget ska också nämnas att CPT-sonderingarna i vissa punkter också har penetrerat det övre berget.

Bild 6. Jämförelse mellan bergnivå från skruvprovtagningar och stoppnivå för hejarsonderingar

Mäktigheten för den övre bergzonen är 1,7 m, med variation från 0 till över 5 m.

Stoppslagning i jord, hinder


17 (35)

9.3. Egenskaper och medelvärden

9.3.1. Hållfasthets- och deformationsegenskaper

Nedanstående tabell redovisar bedömda medelvärden av de härledda värdena i MUR [6]. Urval och analys redovisas i PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar [8].

Observera att medelvärdena ska används vid dimensionering och representerar inte bergmassans hela variation. För vissa parametrar anges också ett intervall inom parentes, som geokonstruktionen ska kunna anpassas till.

För produktionsmässiga bedömningar avseende schakt och installationer representeras jordarna av de härledda värdena som presenteras i MUR [6].

För produktionsmässiga bedömningar avseende schakt och installationer representeras berget av de härledda värden som presenteras i MUR.

Bedömningen är att det sedimentära berget ska klassificeras och bedömas med klassiska geotekniska parametrar. Motsvarande förhållningssätt har använts för kalkberget i Malmö i samband med Citytunnelprojektet. Till detta ska också läggas bergmekaniska begränsningar i form av svaghetszoner och sprickor.

För att geotekniskt och ingenjörsmässigt kunna använda och bedöma materialet i projekteringen ansätts därför effektiv skjuvhållfasthet med hållfasthetsparametrarna c´och φ´ d.v.s. med klassiska geotekniska parametrar. Dessa redovisas tillsammans med tunghet samt utvärderade drag- och tryckhållfastheter.

Nedanstående tabeller 2 och 3 avser medelvärden för homogent berg. Förekomst av svagare bergzoner behandlas i tabell 4.

Förutom dessa förutsättningar måste olika sprickor och diskontinuiteter i berggrunden beaktas, t.ex. lerlager som kan ge sub-horisontella glidskikt, samt vertikala sprickor/förkastningszoner som kan ge sub-vertikala glidskikt.

I PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar [8] har olika brott i sprickor behandlats. Allvarligast och mest svårbedömt är de plana brotten som kan uppkomma av vertikala sprickor parallellt med tunnelsträckningen. Oavsett antagande om friktionsvinkel i sprickan mellan 30 och 46o föreligger risk för utfall.

Tabell 2. Medelvärden och intervall för tryck- och draghållfasthet i homogent berg

Bergartstyper Enaxlig tryckhållfasthet (MPa) Draghållfasthet (MPa)

1. Claystone 5 (1-8) 0,8 (0,5-1,5)

2c, Heterolit 8 (2-15) 1,0 (0,5-1,5)

2s, Heterolit 8 (3-15) 1,2 (0,5-2,0)

3c, Sandstone 21 (11-31) 1,3 (1,0-2,0)

3s, Sandstone 23 (10-37) 2,5 (0,0-5,0)


18 (35)

Tabell 3. Medelvärden för hållfasthets- och deformationsparametrar i homogent berg

Bergartstyper Hållfasthets- parametrar




1. Claystone φ´k = 46o c´

k = 100 kPa

E 50= 350 (100-800) 24 (23-25) 14 (13-15)

2c, Heterolit φ´k = 46o

c´k = 1500 kPa

E 50 = 1000 (800-2000) 24 (23-25) 14 (13-15)

2s, Heterolit φ´k = 46o

c´k = 1800 kPa

E 50= 1500 (1000-3000)

24 (23-25) 14 (13-15)

3c, Sandstone φ´k = 54o

c´k = 3000 kPa

E 50= 5000 (4000-6000) 23 (22-24) 13 (12-14)

3s, Sandstone φ´k = 54o

c´k = 2500 kPa

E 50= 6000 (4000-8000)

23 (22-24) 13 (12-14)

Tabell 4. Medelvärden för hållfasthets- och deformationsparametrar i svagare bergzoner

Berglager Hållfasthets- parametrar




Övre stört berg φ´k = 41o

c´k = 15 kPa

E 50= 85 (50-100) 22 (21-23) 12 (13-15)

Ocementerad sandsten

φ´k = 37o

c´k = 0 kPa

E 50= 500 (300-1000) 22 (21-23) 12 (13-15)

Avseende bergslänter visas i [8] att slänten är stabil vid förekomst av homogent berg oavsett bergtyp enligt tabell 3. Beräkning med olika kombinationer av neddrivningsdjup och svaghetszoner enligt tabell 4 ger olika förslag till förstärkningar. Till detta ska också behandlas risk för vertikala sprickor.


19 (35)

9.3.2. Övriga egenskaper

Laboratorieförsök har också utförts med inriktning på bergets motståndskraft mot svällning, frysning och mekanisk bearbetning. Prover för dessa försök har valts ut i vart kärnborrhål i nivå för framtida schaktbotten.

Bergartsklassificeringen och tidigare undersökningar för Knutpunkten [21], visat att inga svällande lermineral påträffas i berggrunden. Lerstenar innehåller icke svällande kaolinit och illit som dominerande lermineral.

För svällning beroende på avlastning och vattentillförsel bedöms berget ha en låg svällningsbenägenhet. I permanentskedet av färdig tunnel, då rådande effektivspänningar i princip återskapats, kommer inga svällkrafter att påverka tunneln.

I schaktskedet däremot, när berget avlastas, kommer det att ske en svällning på någon till några centimetrar.

Frysförsök visar att berget generellt har en låg beständighet mot frysning/upptining, varför berget bör klassificeras som tjälfarligt.

Försök med mekanisk bearbetning av prover samt erfarenheter från utförda undersökningar visar att berget generellt är lätteroderat, och har därför en låg beständighet mot mekanisk bearbetning.


20 (35)

10. GRUNDVATTEN För mer utförlig information hänvisas till följande handlingar:

• Underlagsrapport Hydrogeologi och grundvattensänkning [9], som ger den sammanfattande bilden av de hydrogeologiska förhållandena tillsammans med resultat av de grundvattenmodelleringar som utförts.

• Underlagsrapport Grundvattennivåer och analyser [12], sammanfattar de nivåmätningar som utförts inom området sedan 2008.

• Teknisk PM Grundvattenkvalité [14], beskriver grundvattnets kemi

• Teknisk PM Karakteristiska värden för havs- och grundvattennivåer [15], ger bedömningar av framtida havs- och grundvattennivåer som underlag för bland annat dimensionering mot upplyftning.

Generellt kan sägas att tillflöden av grundvatten i berget förekommer i olika ”våningar” i berglagren. Resultaten från flödesloggningarna är tydliga i det avseendet. Generellt kan också sägas att tillflödena är störst i ”sandstenszonen” i de norra delarna av området. Detsamma gäller också den hydrauliska kontakten mellan jord och det övre berget, som är påtaglig i dessa delar jämfört med de mellersta och södra delarna där kontakten är sämre.

Tabell 5. Bedömda hydrauliska konduktiviteter i jord och berg, uppdelade på horisontell (Kh) och vertikal konduktivitet (Kv)

Jord- och berglager Kh (m/s) Kv (m/s)

Sand 1*10-5-1*10-4 1*10-5-1*10-4

Sedimentärt berg 0,6*10-5- 6*10-5 10 till 500 gånger mindre än Kh. Lägst faktor avser sandstenszoner och det högsta lerstenszoner


21 (35)

11. DIMENSIONERING

11.1. Observationsmetoden

De geotekniska förutsättningarna för Södertunnelprojektet är generellt bra med en dominans av fasta sedimentära bergarter. Svårigheterna ligger dock i att bedöma var svaghetszoner finns som ocementerade berglager och sprickor, som är en effekt av bergets bildningshistoria och efterföljande tektonik. Ur denna aspekt lämpar sig ”Observationsmetoden” utmärkt som dimensioneringsmetod.

Alternativet att beräkna temporära konstruktioner och tunnelns grundläggning med ansättande av de lägsta uppmätta värdena och parametrarna skulle ge en mycket konservativ och kostsam grundläggning.

Observationsmetoden kan tillämpas enligt Eurokoderna. Råd som ges enligt SS-EN 1997-1:2005 lyder: ”När förutsägelsen av det geotekniska beteendet är svår kan det

vara lämpligt att tillämpa den metod som benämns ”Observationsmetoden”, där

dimensioneringen följs upp under byggtiden”.

Observationsmetoden ska inte tolkas som att inga beräkningar utförs. Tvärtom krävs långtgående beräkningar för olika scenarios och variationer i egenskaper.

Kortfattat gäller följande steg eller moment. Texten är hämtad från TD Observationsmetoden i Geotekniken [22]:

• Acceptabla gränser för beteende ska bestämmas.

• Gränser för möjliga beteenden ska beräknas.

• Plan för uppföljning så att verkligt beteende ligger inom acceptabla gränser.

• Responstid hos mätinstrument ska vara tillräckligt korta

• Plan för korrigerande åtgärder

Beräkningar görs för möjliga beteenden, samt för olika ogynnsamma förhållanden så att de korrigerande åtgärderna är planerade och beräknade.

11.2. Livslängd

Det är idag praxis att konstruktioner av Södertunnelns dignitet dimensioneras för en livslängd om 120 år (L100).

11.3. Säkerhetsklass

Olika säkerhetsklasser för olika geokonstruktioner har presenterats i Tekniska riktlinjer [20].


22 (35)

Tabell 6. Säkerhetsklasser

Geokonstruktion SK2 SK3

Grundläggning av tunnelkonstruktion X

Grundläggning av vägbroar, permanenta eller tillfälliga X

Grundläggning av järnvägsbroar, permanenta eller tillfälliga

X

Permanenta bottenstag

X

Stödkonstruktioner inkl. stag och stämp som påverkar eller påverkas av järnvägstrafik, kontinuerlig fordonstrafik och byggnader

X

Stödkonstruktioner inkl. stag och stämp som inte påverkar eller påverkas av järnvägstrafik, kontinuerlig fordonstrafik och byggnader

X

Grundförstärkning av byggnader X

11.4. Geoteknisk kategori

Södertunneln hänförs till geoteknisk kategori 3.

11.5. Miljöklass och grundvatten

Miljöklasser för betongdimensionering bör vara XC2/XF1/XA2. Cement för betongtillverkning ska vara sulfatresistent. Se vidare Teknisk PM Grundvattenkvalité [14].

Om ett järnhaltigt vatten från en, i det närmaste, syrefri miljö kommer i kontakt med luftens syre fälls järnet ut i, mer eller mindre, fast form. Normalt bildas bl a järnoxid-hydroxid som binder vatten och ger geléartade utfällningar som har en förmåga att sätta igen ledningar, brunnar mm om kvantiteterna blir stora. Med de relativt höga järnhalter som förekommer i vattnet finns det risk för sådana utfällningar om grundvattnet kommer i kontakt med luft på olämpliga ställen. Denna risk behöver beaktas såväl under byggskedet som vid utformning av de permanenta anordningar som krävs för att leda den naturliga grundvattenströmmen förbi tunneln under driftskedet.

Det ovanstående ger också att bergmaterial inte ska användas som återfyllning mot tunnel, se vidare kapitlet återfyllning mot tunnel.


23 (35)

11.6. Laster

Genomgång av trafiklaster och laster från planerade byggnader har gjorts. Uppdelning av lasterna görs enligt Eurokod i konstruktionslaster och geotekniska laster. Hänvisning till PM Laster på tunnel [16].

11.7. Vattentryck

En viktig faktor för tunnelns dimensionering är framtida grundvattennivåer och havsnivåer. Karakteristiska 100-års värden för framtida grundvattennivåer längs med planerad tunnel redovisas i [15].

För dimensionering av planerad tunnel ska sedan dimensionerande vattennivåer (HHW100D) tas fram. Beräkningar kan t.ex. utföras enligt nedan, där γd är en partialkoefficient för säkerhetsklass enligt Eurokod som är 1,0 i Säkerhetsklass 3.

HHW100k och MW100k är de karakteristiska värdena som utgör underlag för beräkningarna. Detta samband har stöd i EN 1997-7.

11.8. Dimensionerande värden

Medelvärden från de härledda värdena beräknas till dimensionerande värden genom en partialkoefficient och ett η-värde. Partialkoefficienter är fasta i Eurokod så i de svenska anpassningsdokumenten ska en omräkningsfaktor, η, tas fram. Omräkningsfaktorn kan variera från en geokonstruktion till en annan.

Tabellen nedan med η-värden gäller för Dimensioneringsätt 3 (DA3) enligt Eurokoderna. Pålar och stag dimensioneras normalt i DA2 varvid dessa η-värdena då inte är relevanta, se vidare TD Pålgrundläggning [23].

Observera att värdena är framtagna med rådande kunskap om förhållandena och bedömningar av utförda undersökningar. Om kompletterande undersökningar utförs i byggskedet kan η-värdena omvärderas.

HHW100D = 1,0* MW100k +γd*1,5*(HHW100k-MW100k)


24 (35)

Tabell 7. η-värden

Geokonstruktion c´ φ´

Grundläggning av tunnelkonstruktion 1,0 1,1

Grundläggning av vägbroar och järnvägsbroar, tillfälliga. Ska troligtvis grundläggas på pålar.

Ej rel Ej rel.

Permanenta bottenstag Ej rel Ej rel

Stödkonstruktioner inkl. stag och stämp som påverkar eller påverkas av järnvägstrafik, kontinuerlig fordonstrafik och byggnader

0,95-1,05* 0,95-1,05*

Stödkonstruktioner inkl. stag och stämp som inte påverkar eller påverkas av järnvägstrafik, kontinuerlig fordonstrafik och byggnader

0,95-1,05* 0,95-1,05*

*Beroende på jord- och bergmaterial se PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar {x]

Tabell 8. Partialkoefficienter för materialparametrar enligt VVFS 2009:19 [x].

Materialparametrar γΜ

Dränerad skjuvhållfasthet, kohesion och friktionsvinkel 1,3

Odränerad skjuvhållfasthet 1,5

Enaxiell tryck- och draghållfasthet 1,5

Tunghet 1,0

γRd

Moduler* 1,4

*I bruksgränstillstånd sätts alla partialkoefficienter till 1,0 i Eurokod. De svenska tillämpningsdokumenten rekommenderar dock användning av en γRd vid beräkningar av differanssättningar.


25 (35)

12. GEOTEKNISKA ÅTGÄRDER

12.1. Inledning

Nedan ges en kort beskrivning angående förutsättningarna för schaktarbete och grundvattenhantering.

Befintliga jordar som domineras av fyllning och sand är lättschaktade. Jordarna och framförallt fyllningen kan dock vara förorenade. Det sedimentära berget är vid normala ovanjordsarbeten schaktbart med grävmaskin. Horisonter med hård sandsten kan förekomma, vilka då kräver kraftigare metoder för losstagning.

För att kunna bygga i torrhet måste inträngande grundvatten tas omhand kontinuerligt. För att minska grundvatteninträngningen till schaktgropen kan olika temporära stödkonstruktioner utnyttjas.

12.2. Schakt

Det sedimentära berget är vid normala ovanjordsarbeten schaktbart med grävmaskin. Schaktarbeten vertikalt i berget för mindre provgropar eller grävpålar är svårt och kräver ofta spräckning med hydraulhammare eller tjältand. Om däremot schakten har lite större volym och grävmaskiner kan komma åt berget från sidan gör den skiktade bergstrukturen att schaktarbetena går betydligt lättare genom uppbrytning av lager efter lager. Det skiktade berget bryts då oftast ned till bergbitar i storleken 50-500 mm.

Horisonter med hård sandsten kan förekomma, vilka då kräver kraftigare metoder för losstagning. Erfarenheten från tågtunnelprojektet och Knutpunkten är att sprängning aldrig eller endast vid något enstaka tillfälle behövde tillgripas.

Schaktbottnar i det sedimentära berget blir i sin överyta uppmjukade p.g.a. vatten och den avlastning som schakten innebär. Det är därför av stor vikt att färdiga schaktbottnar skyddas mot nederbörd och belastningar från arbetsmaskiner direkt efter friläggning.

12.3. Stödkonstruktioner

12.3.1. Inledning

Beroende på närbelägna anläggningar, utrymmesbrist och åtgärder för att minska grundvatteninläckage från jordakviferen erfordras att hela Södertunnelns schakt tas ut innanför stödkonstruktioner.

För pågående arbeten med Järnvägsplan förutsätts en traditionell metod med vibrerad stålspont som drivs ned i berget, följt av en bergslänt ned till grundläggningsnivån. I projektet behandlas också alternativ med slitsmurar och flera kombinationsmöjligheter. Nedan beskrivs metoderna översiktligt. För mer ingående


26 (35)

information angående slitsmurar hänvisas till underlagsrapport Slitsmur som byggmetod [17].

12.3.2. Konventionell metod

Som huvudmetod bedöms i dagsläget att en kraftig stålspont (1) används. Sponten vibreras ned med tung vibrator. Sponten förankras med dragstag (2) som borras och injekteras i berg. Den kvarvarande schakten utförs med bergslänter i lutning 4:1, vilka schaktas fram etappvis, besiktigas och förstärks beroende på bergart (3). Observera att när bergschakten påbörjas ska spontens stabilitet tryggas av de bakåtförankrade stagen, varför inget mothåll medräknas för den kvarvarande bergkilen.

Bild 7. Konventionell metod med stålspont och bergschakt

Beroende på begränsande mått mellan anläggningsdelar behöver den vibrerade sponten kompletteras med rörspont på vissa delar av sträckan. Denna typ av stödkonstruktion användes vid byggandet av befintlig tågtunnel.

1

3

2

Ev. dubbning


27 (35)

Bild 8. Borrad rörspont (glesspont) i berg. Tågtunneln i Helsingborg, 1988-1992

Med tunga vibratorer och kraftiga spontplank bedöms det generella nedslagnings-djupet i berg kunna uppgå till 2 meter, undantaget där lokala partier av hårda sandstenar påträffas. Erfordras djupare spontslagning får åtgärder vidtas som dubbning av spont, alternativt förborrning innan fortsatt spontdrivning sker.

Beräkningar för olika nedslagningsdjup och egenskaper i berggrunden har gjorts i PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar [8].

Följande arbetsgång gäller för konventionell metod. Grundvattensänkningen pågår parallellt enligt beskrivning nedan.

1. Installation av spont via vibrering

2. Schakt till första stagnivån

3. Installation av bakåtförankrade stag och hammarband

4. Schakt till andra stagnivån i nivå med bergets överyta

5. Installation av bakåtförankrade stag och hammarband/betongbalk

6. Etappvis bergschakt och bergsförstärkning beroende på behov, till grundläggningsnivån. Längs sträckor med begränsat utrymme borras och installeras rörspont från denna nivå.

7. Gjutning av bottenplatta och väggar

8. Borrning och installation av bottenstag

9. Gjutning av valv

10. Återfyllning på sidorna och ovan tunnel


28 (35)

11. Dragning av spont alternativt kapning 1,5 m under markytan för att inte försvåra för framtida markarbeten

12.3.3. Slitsmur

En slitsmur är i princip resultatet av en (undervattens-) gjutning med betong och armering i en djup smal schakt (1). Muren tillverkas elementvis med paneler som binds ihop. En rimlig elementtjocklek varierar mellan 0,8 och 1,2 m och elementlängden mellan 4 och 8 m.

Slitsmur kan åstadkomma en tillräckligt tät vägg för att grundvattenpåverkan ska kunna minskas under byggskedet. Som ett alternativ till slitsmur kan också en sekantpålvägg utnyttjas. Installation av dessa konstruktioner i berget bedöms fungera bra då utvärderade tryckhållfastheter i berget generellt ligger långt under de tryckhållfastheter, som begränsar arbetet med fräsnings- och borraggregaten, vilket normalt är 100-150 MPa.

Slitsmuren förankras liksom för sponter normalt med bakåtförankrade bergstag (2). Framåtförankringar (3) utgörs inledningsvis av mothåll i berg för att sedan överföras till bottenplattan. Framåtförankring (4) som ersätter bakåtförankringen kan också bli effektiv om top-down teknik används, se nedan.

Bild 9. Slitsmur som byggmetod

Följande arbetsgång gäller för slitsmursmetoden. Grundvattensänkningen pågår parallellt enligt beskrivning nedan.

1. Installation och gjutning av slitsmurar

2. Schakt till första stagnivån

3. Installation av bakåtförankrade stag

1

2 3

4

2


29 (35)

4. Schakt till nivå för underkant tunneltak, andra stagnivån

5. Installation av bakåtförankrade stag

6. Schakt till grundläggningsnivå

7. Gjutning av bottenplatta och valv

8. Återfyllning ovan tunneln.

9. Kapning av slitsmur de översta 1-1,5 m för att inte försvåra för framtida markarbeten

Den ovan beskrivna arbetsgången kan ändras om valvet gjuts när schakten nått denna nivå (punkt 5). Takplattan utnyttjas då som framåtförankring och fortsatt schakt utförs under den gjutna takplattan. Tekniken kallas top-down och används ofta inom större innerstadsprojekt utomlands.

Att schakta under tunneltak ger dock en mindre effektiv schakt samt kräver noggrannare planering. Tekniken gör det också svårare att gjuta den eventuella skalväggen. Förberedelser måste då göras med gjutrör genom takplattan om inte en sprutad skalvägg kan accepteras. Vid top-down teknik kan fräsning med Road-header troligtvis vara en framgångsrik metod.

Bergets svaga motstånd mot mekanisk bearbetning gör att överkonsumtion av betong måste förutsättas vid installation av slitsmurar. Med de begränsade erfarenheterna av slitsmursinstallationer i aktuell berggrund kan bara en grov bedömning göras på en överkonsumtion av 10-15 %.

12.3.4. Bakåtförankringar

Bakåtförankringar installeras genom foderrörsborrning. Fri längd på stagen ansätts till en nivå 2 m under bergytan där förankringskroppen tar vid. Förankringslängd är beroende på bergart och lastsituation men bör hamna i intervallet 4-6 m. Staglutningar rekommenderas till 30o för att reducera vertikallasterna i spontfot. Brantare lutningar till 45o kan behövas i anslutning till byggnader.

Vid borrning finns det en risk att sanden eroderas bort med sättningar som följd. Vid borrning i anslutning till byggnader kan därför åtgärder som borrning med slurry eller kvarlämnade foderrör behöva vidtas.

Samtliga stag ska provas enligt SS-EN 1537.

12.4. Bergsförstärkningar

Avser bergsförstärkning för bergslänter under de vibrerade sponterna. I PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar [8] har olika förstärkningsklasser tagits fram. I princip bygger förstärkningen på borrade och injekterade stag/spikar på olika nivåer och c/c avstånd. Förutom stag/spikar måste ytorna erosionsskyddas. Det troligaste scenariot är ett bergslänterna måste förstärkas generellt på grund av förekomst av svaga berglager och sprickzoner.


30 (35)

12.5. Injektering

I projektet har bedömts att inga generella injekteringar ska utföras kopplat till någon byggmetod för att reducera vatteninflödet. Aktuell berggrund av lersten och sandsten är relativt tät och därmed också svårinjekterad. För vattenförande sprickzoner kan cementinjektering dock tillgripas lokalt.

12.6. Permanenta förankringsstag

Med hänsyn till vattentryck finns risk för upplyft av tunneln. För att säkerställa att så inte sker finns två principiellt olika lösningsmetoder via gravitation eller förankring. Projektet har beslutat att aktiva förankringsstag ska användas om inte mothållet via gravitation är tillräcklig. Omfattningen är inte utredd då det beror på belastningssituationen.

Översiktliga beräkningar har dock utförts i PM Tolknings- och beräkningsförutsättningar [x] med olika krav på hur stor del av fyllningen ovanför tunneln som kan medräknas, d.v.s. som ska ingår i det framtida tunnelservitutet. I dagsläget förutsätts att all fyllning som finns 1 m under framtida markytor får medräknas.

För slitsmursalternativet kan stagen eventuellt ersättas om friktion mellan slitsmur och berg utnyttjas i den nedre delen av slitsmuren (drygt 2-3 meter). Detta måste dock utredas vidare om det blir aktuellt med slitsmurar

Permanenta förankringsstag har använts i Helsingborg för tågtunnelprojektet 1988-1992, för Sundstorgsgaraget 2002, samt för nya polishuset 2005. Den dimensionerande vidhäftningskapaciteten mot berget för stagen vid Knutpunkten [21] varierade mellan 150-450 kN per m förankringskropp, beroende på bergart. Sandsten uppvisade generellt sämst vidhäftningsförmåga. Bergarterna som beskrivs i [21] har översatts till nuvarande bergartsindelning.

Tabell 9. Sammanställning av dimensionerande vidhäftning från Knutpunkten

Bergarter Bergart enligt [21]

Dimensionerande vidhäftningskapacitet mellan

bruk och berg (kN/m förankringskropp)

1 Claystone Homogen skiffer (lersten) 350

2 Heterolit Bandad skiffer (lersten/siltsten) 450

3 Sandstone Sandsten 150

Stagen installerades med foderrör med diameter 100 mm. Tillåten last på stagen var normalt 600 kN.


31 (35)

Förutom vidhäftningen mellan bruk och berg måste stagen dimensioneras för vidhäftning mellan stag och bruk, samt för att tillräckliga bergkoner kan etableras under tunneln, se vidare PM Användning av stag.

Vid installation av stag är det viktigt med renspolning och snabba installationer så att borrhålsväggarna inte mjukas upp. Foderrörsborrning med en viss underborrning förutsätts vid installation.

Troligtvis planeras och utförs provförsök under hösten 2011 (Suitabillity tests enligt SS-EN 1537.

12.7. Grundvattenhantering

12.7.5. Temporärt skede

Med den konventionella metoden skärs jordakvifären av med den täta stålsponten. Grundvatten via berget hanteras med längs- och tvärgående makadamfyllda diken som är anslutna till pumpstationer.

För att reducera risken för hydraulisk bottenupptryckning samt för att underlätta arbeten med borrning av de permanenta bottenstag föreslås att vertikaldräner (blödarrör) borras. Djupen på blödarrören påverkar influensområdet. Med borrdjup på ca 10-12 m kan upptryckningsproblematiken hanteras. Borrdjup till ca 15 m under schaktbotten krävs om de ska utnyttjas för säkrare staginstallationer. Vertikaldränerna borras i samma linje som de längsgående dikena så att vattnet kan omhändertas i samma uppsamlingssystem.

Det kan inte uteslutas att brunnar också måste borras med aktiv pumpning om mer genomsläppliga berglager påträffas eller sprickzoner. Behovet av aktiva pumpningar föreligger troligtvis mest i ”sandstenszonen” i de norra delarna. Här kan också en aktiv sänkning vara nödvändig för minskad erosion och ökad släntstabilitet.

Grundvattenhantering i temporärt skede för slitsmursalternativet redovisas i underlagsrapport Slitsmur som byggmetod [17].

12.7.6. Permanent skede

När tunneln är klar finns risker för att den förhärskande naturliga grundvatten-strömningen från öster till väster påverkas. Beräkningar har utförts och redovisas i underlagsrapport Hydrogeologi och grundvattensänkning [9].

Riskerna för dämning är små men bättre förbiledningen av grundvatten kan ordnas genom makadamstråk tvärs tunneln på erforderliga intervall (antag c/c 50 m). Grundvattnet öster ifrån leds via återfyllningen kring tunneln till dessa stråk under bottenplattan och kan sedan leta sig upp längs återfyllningen på tunnelns västra sidan. Anläggs dessa stråk bör de också kompletteras med dräneringsrör och spolbrunnar för framtida underhåll. Behov av dessa dränerande stråk beslutas i samband med miljöprövningen.

Att kringfylla hela tunneln med genomsläppligt material i hela dess längd är inte lämpligt eftersom det skulle medge icke önskad grundvattentransport i tunnelns längdriktning med en omfördelning av grundvattentrycken som följd. Täta skott av


32 (35)

lera eller annat låggenomsläppligt material måste därför utföras, uppskattningsvis var 100 meter.

Grundvattenhantering i permanent skede för slitsmursalternativet redovisas i underlagsrapport Slitsmur som byggmetod [17].

12.8. Återfyllning mot tunnel

Som nämnts tidigare avråds för återfyllning med bergmaterial runt tunneln under grundvattenytan på grund av risker med utfällningar. Återfyllning bör istället utföras med friktionsmaterial, typ den sand som påträffas inom undersökningsområdet.

Packning av återfyllning utförs enligt TKGeo och anläggningsAMA.

Högre krav än för den övriga sträckan, både vad gäller utförande och kontroll, måste ställas på återfyllningen i de norra delarna av tunneln där de tillfälliga spåren passerar, för att undvika differenssättningar.

12.9. Skydd mot frysning

Enligt ovan förutsätts att icke tjälfarligt material används vid återfyllning.

Ur produktionssynpunkt ska också schaktbottnar skyddas med grovbetong direkt efter friläggning. Grundläggning på icke tjälfarligt material får dock utredas för den södra delen och ca 100 meter från tunnelmynningen. Det sedimentära berget är svårbedömt avseende sin tjälfarlighet, men får anses som tjälfarligt. Sanden ovan berg bedöms dock som icke tjälfarlig.

12.10. Grundläggning av tillfälliga broar

För projektet planeras tillfälliga järnvägs-, väg- och ledningsbroar. Järnvägsbroarna krävs för passage av bygg- och transportväg inom etapp norr, vägbroar planeras vid Oljehamnsledens korsning av Södertunnelschaktet och slutligen erfordras ett flertal ledningsbroar över tunnelschaktet.

För konventionell byggmetod med sponter föreslås att väg- och järnvägsbroar grundläggs på borrade injekterade stålpålar som förankras i berget. Detta för att inte ytterligare belasta spontkonstruktionerna. Ledningsbroar kan eventuellt grundläggas på sponterna.

Om slitsmurar blir aktuella är bedömningen att de tillfälliga broarna kan grundläggas på dessa.


33 (35)

12.11. Korsande ledningar

Korsande ledningar behandlas i systemhandlings del Gata och ledningar. Vid flera platser kommer ledningar för vatten, dag- och spillvatten, fjärrvärme, fjärrkyla och naturgas att passera över framtida tunnel. Olika sätt finns för hantera omläggningarna med ledningsbroar, omläggning direkt på tunneltak etc. Alla ledningar kommer att gå över den framtida tunneln förutom en gasledning i de södra delarna i anslutning till Sandgatan.

Gasledningen kommer att läggas om innan tunnelarbetena påbörjas av annan entreprenör. Vid spontning i anslutning till denna gasledning måste nedslagningsdjupen begränsas och mothåll för sponten anordnas på annat sätt.


34 (35)

13. KONTROLLER UNDER BYGGSKEDET Inom projektet pågår arbeten med framtagning av kontrollprogram och hur mätdata ska hanteras. Två huvudspår kan urskiljas:

• Kontrollprogram kopplat till miljötillståndet, med mätningar av grundvattennivåer, naturliga och avsänkta, sättnings- samt buller- och vibrationsmätningar, analyser av avloppsvatten och jord.

• Kontrollprogram kopplats till observationsmetoden, med mätningar av deformationer och rörelser på stödkonstruktioner, krafter i stag, kartering och klassificering av berg.

Det sistnämnda kontrollprogrammet bör behandlas i en grupp med företrädare från beställare och entreprenör både vad gäller produktionsansvar och ansvar för dimensionering av geokonstruktioner. För var uppföljning/mätning ska följande frågeställningar vara behandlade.

• Syfte med observationer och mätningar

• Vilka delar av geokonstruktionen som ska följas upp

• Frekvens av uppföljning

• Tidperiod för uppföljning

• Metod för utvärdering av resultat

• Redovisningsform av utförd kontroll

• Förväntade mätresultat vid normalt utförande

• Tillåtna larm- och gränsvärden

• Ansvarsfördelning av observationer, tolkningar, redovisning och åtgärd

14. UNDERSÖKNINGAR UNDER BYGGSKEDET Förslag till kompletterande miljötekniska undersökningar lämnas i underlagsrapport Förorenad mark [10]. Dessa kan påbörjas först när befintligt spårområde har frigjorts och då tågtrafiken har flyttats till tillfälliga spår.

Detta gäller också för eventuellt kompletterande undersökningar i berg. Utförd undersökning, med ett medelavstånd mellan borrpunkter på ca 50 m, beskriver inte de lokala variationerna. För att bättre fånga de lokala variationerna krävs förtätningar av undersökningarna.

I samband med upphandling av entreprenör för samverkansentreprenaden tas beslut om eventuellt kompletterande undersökningar för den inledande byggfasen.

Som tidigare har nämnts kommer troligtvis provförsök med stag att utföras under hösten 2011.


35 (35)

15. REFERENSER [1] Projekt Järnvägstunnlar i Helsingborg, Geoteknisk inventering, 2005-03-06

[2] Konceptuell geologisk modell för Helsingborg, M. Erlström, SGU, 2005-04-14”

[3] Uppdaterad konceptuell geologisk modell för Helsingborg, M. Erlström, SGU, 2007-09-28

[4] Projekt Järnvägstunnlar Helsingborg, Factual Report, RGeo,

Report 1-7, Malmberg Borrning AB, 2007-07-13

[5] Södertunneln Helsingborg, Factual Report, RGeo,

Report 1-8, Malmberg Borrning AB 2010-11-19

[6] MUR, Tyréns AB 2011-05-02

[7] Geoteknik, Tyréns AB 2011-05-02

[8] Tolknings- och beräkningsförutsättningar, Tyréns AB 2011-05-02.

[9] Hydrogeologi och grundvattensänkning, Tyréns AB 2011-05-02

[10] Förorenad mark, Tyréns AB 2011-05-02

[11] Utvärdering av provpumpning, Tyréns AB 2011-05-02

[12] Grundvattennivåer och analyser, Tyréns AB 2011-05-02.

[13] Inventering av byggnader, Tyréns AB 2011-05-02

[14] Teknisk PM Grundvattenkvalite, Tyréns AB 2011-05-02

[15] Teknisk PM karakteristiska värden på havs- och grundvattennivåer, Tyréns AB 2011-05-02

[16] Laster på tunnel, Reinertsen AB, 2011-05-02

[17] Slitsmur som byggmetod, Tyréns AB 2011-02-04

[18] TK Geo, BVS 1585.001- VV Publ. 2009:46.

[19] Vägverkets författningssamling VVFS 2009:19

[20] Tekniska riktlinjer, 01303P02-TERI-Ö01

[21] Nya Knutpunkten Helsingborg, Bottenförankringar för stationstunnel,

Provning för fastställande av dragstagens erforderliga längd.

[22] Tillämpningsdokument Observationsmetoden i Geotekniken, IEG Rapport 9:2010.

[23] Tillämpningsdokument Pålgrundläggning, IEG rapport 8:2008.

Documents

Geoteknik - iCatServer...Underlagsrapport 01303G02-UNRA-Ö01 Geoteknik 2010-12-08 Version: 0.2 Versionsdatum: 2011-05-02 1 (35)Geoteknik Underlagsrapport – Fördjupad analys i fas