Modul K0.002: Fylling i vann
Innledning
Denne modulen er støttemodul til modulene som omhandler kvikkleireskred.
Utfylling i sjø eller vassdrag utføres ofte som et stabiliserende tiltak og samtidig også som erosjonssikring. Forhold knyttet til de stabiliserende effektene av en motfylling dekkes i modul K2.301: Motfylling og terrengavlastning – Prosjektering. Figur 1 viser eksempel på motfylling. Ved utfylling i vann er det flere spesielle aspekter som må ivaretas sammenlignet med fylling på land.
Geoteknikk og stabilitet ved fylling i vann
Erfaringsmessig er det høy risiko forbundet med fyllinger i vann, og det er relativt sett flere utglidninger ved fyllinger i vann sammenlignet med fyllinger på land. Ved prosjektering av fyllinger i vann, er det særskilt viktig å ha et godt grunnlag for løsmassenes lagdeling og beregningsparametere, samt å benytte erfarne geoteknikere. Riktig utførelse i anleggsfasen er avgjørende.
Generelt bør det vurderes å prosjektere motfyllingen bred nok til at den kan benyttes som anleggsvei. Les mer om dette i:
Omfang av geotekniske grunnundersøkelser
Det er viktig å ha geotekniske grunnundersøkelser i tilstrekkelig omfang og av høy kvalitet. Du kan lese mer i Statens vegvesens håndbok R211 – Feltundersøkelser. Det bør gjøres grunnundersøkelser som gir parametergrunnlag for stabilitetsberegning av både områdestabilitetssituasjonen og selve fyllingen. Dette innebærer vanligvis behov for sonderinger der fyllingen starter inne ved land (1), midt under ny fylling (2) og ved foten av ny fylling (3) som illustrert i figur 2. I tillegg kommer grunnundersøkelser for å avklare områdestabilitet fra sjøen og videre innover på land (til venstre for (1) på figur 2). Grunnundersøkelsene vil ofte innebære boring fra flåte eller båt. Det er kostnader forbundet med dette, men det bør utføres for å ha tilstrekkelig datagrunnlag for en trygg prosjektering.
Ved utfylling i vann er det viktig å identifisere eventuelle bløte leirlag. Slike lag kan være potensielle glideflater for en utglidning. Lagene kan være tynne og vanskelige å oppdage med sonderinger, også ved hjelp av trykksondering med poretrykksmåling (CPTU). Å ta kontinuerlige prøver med god visuell klassifisering (med bilder) er dermed viktig for å finne disse lagene.
Grunnundersøkelsene må også avdekke om bunnen har tilstrekkelig bæreevne for selve fyllingen.
Anbefalinger
L’Heureux & Moholdt (Skråningsstabilitet i strandsonen – viktigheten av svake lag, 2019) anbefaler å ta prøver, CPTU (med klassifikasjonsdiagrammer) og refleksjonsseismikk for å detektere lagene. Det anbefales videre å benytte normalkonsolidert DSS-fasthet i udrenerte beregninger av stabilitet i de svake lagene fremfor å se til CPTU-korrelasjoner av udrenert skjærfasthet.
Bunnkotekartlegging
Sammen med geotekniske grunnundersøkelser, anbefales det å utføre en detaljert bunnkotekartlegging i sjø/vassdrag, for å ha samme kvalitet på kartgrunnlaget under vann som over vann. Kartleggingen kan utføres med ekkolodd (multi- eller enkeltstråle), ADCP (acustic doppler current profiler), bathymetrisk lidar (grønn laser) eller eventuelt enklere utstyr for mindre områder. Styrken på retursignalet kan også gi informasjon om bunnhardheten. I tillegg anbefales det å foreta visuell inspeksjon av bunnforholdene og eventuelle objekter på bunnen ved hjelp av fjernstyrt undervannsfarkost (ROV) eller dykker.
Miljøaspekter ved fylling i vann
Fylling i vann vil påvirke miljøet. Derfor er det viktig at miljø blir kartlagt under planlegging av tiltaket. Informasjon om hvilke miljøaspekter det er viktig å ivareta, finnes i modul G1.004: Naturverdier, kulturminner, landskap og friluftsliv. Denne modulen informerer om kartlegging av sårbare naturtyper, inkludert ravinedaler og sårbare arter. Forholdet til andre miljøkonsekvenser som endret kant-/bunnvegetasjon, bunnsubstrat, gyteforhold, utvasking av (skarpkantede) partikler også videre, kan leses mer om i modul F0.101: Miljøtilpassing av sikring i vassdrag.
Eksempler på miljøspesifikke tiltak er bruk av siltskjørt og tilpasset tidsperiode for anleggsfase. Generelt anbefales det å benytte steinmasser med lavt finstoffinnhold og uten forurensninger (for eksempel sprengstoffrester). Stenglige eller syredannende mineraler bør unngås.
Mulige metoder for å følge opp tiltakets påvirkning på miljøet i anleggsfasen, kan være turbiditetsmålinger, filming og vannprøvetaking (se figur 3)
Vurder behovet for erosjonssikring
Prosjekter fyllingen slik at forhold knyttet til erosjon blir ivaretatt. Massene i fyllingen må som et minimum dimensjoneres for å tåle vannhastigheter tilsvarende dimensjonerende flom. Fyllingsfot må utformes slik at fyllingen ikke undergraves. Opp- og nedstrøms avslutning av fyllingen bør utformes på en god hydraulisk måte, slik at det ikke oppstår bakevjer eller annet som kan føre til erosjon.
Fylling i vann vil som regel påvirke strømningsforholdene, for eksempel ved endret vannhastighet eller endret strømningsmønster. Disse endringene kan strekke seg langt utenfor selve fyllingsområdet og må kartlegges med tilstrekkelig detaljeringsgrad. Eventuelle avbøtende tiltak langs påvirket strekning må gjennomføres. Dette kan for eksempel være å sikre motsatt elvekant, elvebunn, eller sjøbunn mot erosjon, eller å utvide elveløpet. Mer informasjon om disse forholdene finner du under hovedtema Flom og erosjon.
Ved fylling i sjø må det i prosjekteringen tas høyde for stormflo og bølgevirkninger. Dette blir ikke videre omtalt i sikringshåndboka. Du kan finne relevant informasjon i Statens vegvesen håndbok N200 – Vegbygging, kapittel 1.7.2 og i Molohåndboka utgitt av Kystverket.
Fylling i sjø og stabilitet av marbakke
Generelt bør det unngås å legge fyllinger i sjø helt fram på kant av marbakken. Marbakken vil vanligvis stå i en labil situasjon og være svært følsom for tilleggsbelastninger, se figur 4 og figur 5. Tilstrekkelig avstand fra fylling til marbakke bestemmes ved stabilitetsberegninger og skredfarevurderinger som en del av den geotekniske prosjekteringen.
Anleggsfasen er avgjørende
Utglidninger skjer relativt sett oftere ved fylling i vann sammenlignet med på land. Riktig prosjektering er en komponent for å unngå utglidninger. En annen komponent er riktig anleggsutførelse samt god oppfølging og kontroll av arbeidene. Se figur 6 for illustrasjon av utlegging av erosjonssikring og motfylling. Generelt anbefales utlegging av masser med maskin fremfor endetipp. Ved endetipp er det fare for lokale overheng. Det er gunstig å planlegge arbeidene slik at man unngår perioder med stor vannføring.
Videre er det viktig å fokusere på:
- at utførelseshastigheten ikke er for høy,
- vibrasjoner fra sprengning og komprimering.
Utfyllingshastighet må ikke være for hurtig
Ved utfylling på leirige masser vil stabiliteten være mest kritisk rett etter utfylling, og de i påfølgende dagene/ukene. Over tid vil stabiliteten forbedres. På grunn av dette vil det ofte være behov for etappevis utfylling, hvor man legger ut den totale fyllingshøyden lagvis, med en ventetid for hvert lag. Det er viktig at utfyllingshøyden ikke overskrides og at ventetiden opprettholdes. Disse forholdene skal beskrives i geoteknisk prosjekteringsrapport. Videre bør det installeres poretrykksmålere for å kontrollere at poretrykket ikke stiger over grenseverdiene fastsatt i den geotekniske prosjekteringen. Elektriske poretrykksmålere med fjernavlesning anbefales. Ved installasjon av målere i vassdrag legges ledning fra måleren i rør inn til land, der det tilrettelegges for fjernavlesing.
Fylles det for høyt, for bratt og for fort, øker faren for utglidninger. Med økende kapasitet i maskinparken i entreprenørbransjen, er det viktig å ha fokus på å ikke fylle ut for raskt. Dette gjelder også for utfylling fra flåte eller lekter (se eksempel i video 1). Utfylling på grovere løsmasser som sand og grus er ikke i samme grad påvirket av disse forholdene. Dette må beskrives i geoteknisk prosjekteringsrapport.
Video 1: Utfylling med lekter ved Bøle i Skien kommune. (Video: Torsten Starkloff, NVE)
Komprimering og sprengning gir rystelser i bakken
Komprimering og sprengning representerer kilder til vibrasjoner i grunnen. Figur 7 viser eksempel på vibrovals.
Under er det gitt noen gode tips til komprimering:
- I vann er løsmassene ofte bygget opp i en porøs struktur, noe som gjør at de kan kollapse på grunn av belastning. Dette er mest kritisk i sandige, siltige og leirige masser. Vibrasjoner er en slik belastning.
- Hvis strukturen kollapser, kan det oppstå utglidninger i betydelig omfang. For eksempel kan hele fyllingen skli ut sammen med store deler av marbakken under vann. Dette kan igjen utløse en tsunami som kan skade andre områder.
- Føringer for komprimeringsutstyr og fremgangsmåte gis i NS 3458, og skal beskrives i geoteknisk prosjekteringsrapport.
- Der det er antatt eller påvist masser som kan påvirkes negativt av vibrasjoner, skal det benyttes lett utstyr, og det må påses at det er tilstrekkelig tid mellom hver overfart til at stabiliteten av fyllingen ikke utfordres.
- Generelt kan det antas at masser ned til 5 meter under komprimeringsutstyret påvirkes av vibrasjonene, og det anbefales generelt en grenseverdi på 10 mm/s for rystelsesmålere plassert 5–15 meter fra komprimeringsutstyret (NIFS rapport 16/2016).
- Det må ikke utføres sprengningsarbeider nært et utfyllingsområde hvor det er masser som kan påvirkes av vibrasjoner, med mindre dette er vurdert og godkjent i geoteknisk prosjekteringsrapport. Den norske standarden NS 8141–3 setter en grenseverdi for vibrasjoner fra sprengning, på 25 mm/s, målt i kvikkleire.
- Du kan lese mer om dynamiske påkjenninger og skredfare i NIFS rapport 16/2016.
Tsunami etter skred
En tsunami som følge av et skred eller utglidning kan gjøre minst like mye, eller mer, skade enn selve utglidningen. Denne videoen viser en tsunami etter sprengningsarbeid (ikke i et kvikkleireområde).
Kontroll av utførelse
Grad av kontroll i prosjektering og utførelse bestemmes av hvordan utfyllingen plasseres i ulike geotekniske kategorier, pålitelighetsklasser og kontrollklasser etter Eurokode 0 (NS-EN 1990), Eurokode 7 (NS-EN 1997) og tiltaksklasse etter byggesaksforskriften (SAK10). Mer informasjon om dette kan finnes i fase 2: Prosjektering av tiltak mot kvikkleireskred. Oppfølging av miljø skal være beskrevet i ytre miljø plan (YM-plan) eller miljøoppfølgingsplan (MOP).
Geoteknisk kontrollplan for utførelsen bør omfatte:
- Fyllingens geometri, oppbygging og oppfyllingshøyde
- Lagtykkelser
- Utfyllingshastighet og eventuelle ventetider mellom trinn i utfyllingsarbeidet
- Komprimeringsutstyr og prosedyre
- Overvåkning av poretrykk i grunnen under fyllingen for verifikasjon av prosjekteringsforutsetninger og eventuell tilpasning av utfyllingshastighet
- Overvåkning av rystelser under komprimeringsarbeid
Et eksempel på en geoteknisk kontrollplan finner du her: Geoteknisk kontrollplan.
Relaterte moduler
Disse modulene utdyper noen temaer som er realtert til modulen over:
Videre lesning og referanser
Byggesaksforskriften (SAK10). Forskrift 26. mars 2010 nr. 488 om byggesak.
Eurokode 7-1 Geoteknisk prosjektering – Del 1: Allmenne regler. (NS-EN 1997-1:2004+A1:2013+NA:2020)
Kystverket (2018). Molohåndboka. Kystverket.
L’Heureux, J-S. & Moholdt, R. (2019) Skråningsstabilitet i strandsonen – viktigheten av svake lag. Geoteknikkdagen 2019 s. 434, s. 40.1-40.10.
NIFS (2016) Dynamiske påkjenninger og skredfare. Naturfareprosjektet: Delprosjekt 6 Kvikkleire. Rapport nr. 16/2016. Oslo: Norges vassdrags- og energidirektorat.
NS 3458 Komprimering – Krav og utførelse. (NS 3458:2004). Standard Norge.
NS 8141-3 Vibrasjoner og støt - Veiledende grenseverdier for bygge- og anleggsvirksomhet, bergverk og trafikk - Del 3: Virkning av vibrasjoner fra sprengning på utløsning av skred i kvikkleire. (NS 8141-3:2014). Standard Norge.
Statens Vegvesen (2018) Feltundersøkelser – Håndbok R211. Oslo: Vegdirektoratet.
Statens vegvesen (2022) Vegbygging – Håndbok N200. Oslo: Vegdirektoratet.