Geotechnical evaluation of the OPS-project E39 Klett-Bårdshaug with focus on settlement of bridge abutments and access fills

På flere norske vegstrekninger er det forsenkninger i overgangen mellom tilløpsfyllingene og bruene. Årsaken til forsenkningen er ofte et resultat av setninger i massene under tilløpsfyllingen. Dette utgjør et geotekniskproblem som medfører store vedlikeholdskostnader, trafikkfarlige situasjoner og ubehag for bilister. Denne oppgaven er en geoteknisk vurdering av 5 bruer på OPS-prosjektet E39 Klett-Bårdshaug med fokus på setninger av bruer og tilstøtende fyllinger. Målet med oppgaven er å undersøke setningsmekanismer i overgangen mellom landkar og tilløpsfylling. Oppgaven består hovedsakelig av to deler, en teoridel og en analysedel av setningsutviklingen på 5 bruer ved Buvika og Børsa. For bruene kan konstruksjonstype, oppbygging av tilløpsfyllingen, fundamenteringsmåte og grunnforhold påvirke størrelsen på setningene. Det er i denne sammenheng utført et litteratursøk om setningsmekanismer. Krav og retningslinjer for setninger etter Statens vegvesen sine håndbøker er også blitt gjennomgått. Disse omhandler tiltak for å minske overgangssetninger, og setter krav til største tillatte differansesetninger på langs og tvers av vegbanen.Det er gjort setningsmålinger på selve brua og på asfaltdekket for alle bruene etter åpning av veien i 2005. Setningsutviklingen på bruene i prosjektet har vist at Overgangsbrua i Børsa har fått størst setninger, de andre bruene har fått relativ beskjedene differansesetninger. De fleste bruene har ikke oversteget kravet til største tillatte setningsforskjeller i 2009. Dette tyder på riktig prosjektering og utførelse av prosjektet. Det geotekniske prosjekteringsgrunnlaget fra NGI har også blitt gjennomgått i oppgaven. Grunnforholdene for alle bruene er ganske like, med store dybder til berg, middels fast leire og noe kvikkleire. For Hammersbrua og Rossvollbrua er berg påvist på 60 m dybde, for de andre bruene er boringene stoppet uten at berg er påtruffet. De tre lengste bruene: Hammersbrua, Saltnesbrua og Rossvollbrua er alle fundamentert på stålrørspeler. Hammersbrua har pelene rammet til berg, mens de to andre har svevende peler. Overgangsbruene i Buvika og Børsa er begge fundamentert på svevende betongpeler. Det er mindre bevegelse for Hammersbrua i forhold til Overgangsbrua i Børsa, dette tyder på at peler til berg holder brua i ro. Setningsårsakene for bruene i prosjektet er trolig: dårlige grunnforhold med store dybder av leire, kvikkleire og høyt vanninnhold, tilleggslaster fra tung overbygging, påhengskrefter på pelene, og fundamentering med svevende peler og lukkede stålrørspeler. For Overgangsbrua i Børsa gir fundamentering med svevende peler, tung tilløpsfylling, og grunnforhold med høyt vanninnhold og mye leire opphav til setninger. Det er nærmest umulig å unngå overgangsetninger helt, men ved å ta dette problemet alvorlig vil omfanget bli redusert. Problemet med overgangssetninger kan reduseres ved fundamentering av tilløpsfyllingen. Peling av tilløpsfyllingen er lite benyttet i Norge, men dette vil kunne minke setningsproblemene i overgangen mellom fylling og bru. På den annen side vil det forflytte problemet til der pelingen stopper. En gradvis overgang fra bru til fylling er det mest ideelle. Dette bør det forskes nærmere på. Overgangsplate, lette masser og gradvis kortere peler kan være løsningen på setningsdifferanser ved bruendene. Det bør tilstrebes å legge ut fyllinger gradvis for å sikre trinnvis oppbygging av poretrykket