Transcript Hydrogeologisk utredning

Beställare:
Stockholms stad
Projekt Slussen
Hydrogeologisk utredning
Bergab – Berggeologiska Undersökningar AB
Uppdragsansvarig
Författare
Karl Persson
Linda Flodmark, Karl Persson
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
1 (30)
Innehållsförteckning
1 Inledning ........................................................................... 3 1.1 Planerad verksamhet som kan påverka grundvattnet.............. 4 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 Ny bussterminal i Katarinaberget ..................................................... 4 Nybyggnation av en spillvattentunnel ............................................... 5 Ombyggnation av kajer .................................................................... 5 Ombyggnation av sluss och kanal.................................................... 5 Öppna schakt i jord under byggtiden................................................ 6 1.2 Frågeställningar ....................................................................... 7 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 Grundvattennivåsänkning i berg....................................................... 7 Grundvattennivåsänkning i jord söder om berganläggningen .......... 7 Grundvattennivåsänkning i Slussenområdet .................................... 8 Dämning och höjda grundvattennivåer ............................................. 8 Förändrade kemiska förhållanden .................................................... 8 Risk för erosion i grundvattenmagasinet .......................................... 9 1.3 Utredningsmetodik ................................................................... 9 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.3.7 1.3.8 De geologiska bildningarnas funktion och vattenförande förmåga . 10 Beräkning av inläckage, vattenhastigheter och
grundvattennivåsänkning ............................................................... 10 Influensområde i berg .................................................................... 10 Influensområde i jord ...................................................................... 11 Föroreningar i mark och grundvatten ............................................. 11 Sättningsrisker ............................................................................... 12 Brunnar och befintliga berganläggningar ....................................... 12 Framtagande av erforderliga skyddsåtgärder ................................ 13 2 Underlagsmaterial........................................................... 13 3 Höjdsystem ..................................................................... 14 4 Beskrivning av området .................................................. 14 4.1 4.2 4.3 Topografi ................................................................................ 14 Berggrund .............................................................................. 15 Jordlager ................................................................................ 16 4.3.1 4.3.2 Jordlager vid Slussen ..................................................................... 16 Jordlager söder om planerade berganläggningar........................... 17 4.4 4.5 Ytvatten .................................................................................. 17 Grundvatten ........................................................................... 18 4.5.1 4.5.2 4.5.3 Grundvatten i jord kring Slussen .................................................... 18 Grundvatten i jord söder om berganläggningarna .......................... 20 Grundvatten i berg ......................................................................... 21 4.6 4.7 Föroreningar........................................................................... 22 Inventering av känsliga objekt ................................................ 23 Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
2 (30)
4.7.1 4.7.2 Byggnader, konstruktioner och ledningar ....................................... 23 Bergvärme...................................................................................... 25 5 Beräknat inläckage ......................................................... 25 5.1 5.2 Inläckage till berganläggningar .............................................. 25 Inläckage till temporära schakt .............................................. 26 6 Influensområde ............................................................... 26 6.1 6.2 Influensområde från berganläggningar .................................. 26 Influensområde från temporära schakt .................................. 27 7 Bedömd grundvattenpåverkan och påverkan på känsliga
objekt .............................................................................. 27 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Grundvattennivåsänkning i berg ............................................ 27 Grundvattennivåsänkning i jordlager söder om Katarinaberget27 Grundvattennivåsänkning i jordlagren kring Slussen ............. 28 Risk för erosion ...................................................................... 28 Mobilisering av föroreningar ................................................... 29 8 Skyddsåtgärder............................................................... 29 8.1 8.2 8.3 8.4 Tätning av berganläggningar ................................................. 29 Tätning av temporära schakt ................................................. 29 Infiltration................................................................................ 30 Rening av länshållningsvatten ............................................... 30 Bilagor
1
2
3
4
5
6
7
Översiktskarta
Geologisk karta med karterade sprickzoner
Geohydrologisk karta
Influensområde, samt objekt som är känsliga för grundvattennivåsänkning
Utförda beräkningar
Tabell med grundvattennivåkänsliga objekt
Jordlagerprofiler (3 sidor)
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
3 (30)
1
Inledning
Slussen, en trafikanläggning och viktig knutpunkt i centrala Stockholm, är i dåligt
skick. Slussen måste rivas och byggas om från grunden då anläggningen till stora
delar enligt flera tekniska utredningar har nått sin tekniska livslängd. Problemen
beror på att betongen bryts ner och på att grundläggningen misslyckades när
Slussen byggdes på 1930-talet. På vissa ställen har grundläggningen sjunkit med så
mycket som 25 centimeter. 2010 hittades 178 allvarliga konstruktionsskador. Det
innebär stora påfrestningar för anläggningen och stora kostnader för förstärkningsoch underhållsarbeten. Renoveringsarbeten görs kontinuerligt och
underhållskostnaderna har under de senaste åren kostat mellan 10-15 mkr per år.
Detta avser endast åtgärder för att hålla Slussen säker fram till ombyggnaden.
Slussen inspekteras löpande för att identifiera behov av förstärkningsåtgärder
alternativt avstängningar av trafik.
Figur 1.1.
Bild över Slussen med Gamla stan till vänster och Södermalm till
höger i bilden. Färgade ytor visar teknisk livslängd av
Slussenanläggningen. Gröna ytor har en livslängd på 80 år, gula ytor
har en livslängd på upp till 30 år och röda ytor måste byggas om
snarast. ©: Stockholms stad.
Slussen i Stockholm har byggts om ungefär vart hundrade år, vilket sammanfaller
med vad som är en normal livslängd för denna typ av konstruktion. Slussen har vid
varje ombyggnad anpassats till Stockholms utveckling och de funktioner som
behöver lösas på platsen. Stockholms stad har fattat beslut att Slussen ska byggas
om och anpassas till vår tids behov för tre viktiga funktioner på platsen; trafik,
stadsliv och vatten.
Översvämningsriskerna runt Mälaren är idag oacceptabelt stora. De beror inte på
klimatförändringar utan på att vi idag inte kan tappa ut tillräckligt med vatten från
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
4 (30)
Mälaren till havet vid stora vattenflöden till sjön i samband med exempelvis
snösmältning eller kraftig nederbörd. Möjligheten att tappa ut vatten ur Mälaren till
havet (den så kallade avtappningskapaciteten) är för liten. Översvämningar skulle
drabba bebyggelse och infrastruktur, värdefulla kulturmiljöer och
dricksvattenförsörjningen i Mälarregionen hårt. Enligt SMHI är risken för en
allvarlig översvämningshändelse runt Mälaren cirka 10 % de närmaste 10 åren. För
att minska riskerna och säkra tillgången på dricksvatten för Mälardalens två
miljoner invånare måste Mälarens avtappningskapacitet byggas ut. När
avtappningskapaciteten byggs ut måste Mälarens reglering förändras.
Syftet med denna geohydrologiska PM är att beskriva geohydrologiska och
översiktliga geotekniska förhållanden kring Slussen samt att bedöma i vilken grad
dessa förhållanden förändras av den planerade ombyggnationen. Vidare syftar
promemorian till att beskriva vilka effekter som de förändrade förutsättningarna får
på omgivningen. Promemorian ingår som en underlagsrapport till ansökan till
miljödomstolen för vattenverksamhet.
1.1
Planerad verksamhet som kan påverka grundvattnet
Vid såväl ombyggnationen av nuvarande sluss, kanal och kajer som vid
nybyggnation av en bussterminal i berg riskerar grundvattnet att påverkas. Det
beror på att många arbeten kommer att utföras under rådande grundvattenyta i både
jord och berg. I bilaga 1 redovisas planerande lägen för schakt i jord och berg som
når under grundvattenytan.
1.1.1
Ny bussterminal i Katarinaberget
En ny bussterminal planeras att byggas i berget söder om Slussen. Anläggningen
kommer att bestå av en tillfartsramp från Stadsgårdsleden. Tillfartsrampen utförs
först med stödmur och vid större djup inom betongtråg. Närmast anslutningen till
berganläggningen byggs en betongtunnel.
Berganläggningen består av en oval cirkulationsplats för bussarna, med tillhörande
plattformar för av- och påstigande resenärer. I mitten anläggs en väntsal med
anslutning till bussarna via tvärtunnlar i berget. I västra delen anläggs
rulltrappsschakt upp till tunnelbanan och Saltsjöbanan, uppgångar och ett mindre
bergrum. Det mindre bergrummet benämns inom projektet som Katedralen. Söder
om bussterminalen förläggs teknikutrymmen i ett för ändamålet särskilt utsprängt
bergrum. Dessutom anläggs en utrymningsväg vid Borgmästartrappan, en
arbetstunnel och erforderliga ventilationsschakt.
Hela bussterminalen blir totalt ca 300 meter lång och ca 100 meter bred. Höjden på
anläggningen varierar mellan ca 12 meter där bussarna ska köra, till 9 meter i
teknikutrymmet och 10 meter i väntsalen.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
5 (30)
Berganläggningarna kommer att byggas med konventionell bergschaktning med
borrning och sprängning. Tätning av berganläggningarna kommer att utföras med
förinjektering. Huvuddelen av berget är av god kvalitet och tätningen att anpassas
till geologiska förhållanden. Det innebär att sonderingshål borras i tunnelfronten,
vilka vattenförlustmäts. Vid större vattenförluster görs injektering, sannolikt med
cement.
1.1.2
Nybyggnation av en spillvattentunnel
Den planerade bussterminalen innebär att en befintlig spillvattentunnel måste
flyttas. Den nya spillvattentunneln kommer att lokaliseras söder om bussterminalen
och ha en diameter om ca 3 meter. Exakt läge eller byggmetod för tunneln är ännu
inte beslutat. Det kan bli aktuellt att driva tunneln med s.k. raiseborrning, vilket
innebär att ett mindre borrhål borras längs hela tunnelns sträckning. Därefter ryms
tunneln upp med en större borrkrona. Tätning av berget utförs vid behov inifrån
bussterminalen, vilket innebär att spillvattentunneln byggs efter övriga
berganläggningar.
Ett annat alternativ är att bygga spillvattentunneln med en tunnelborrmaskin (s.k.
TBM-borrning). Tätning av berget utförs i så fall med förinjektering i fronten vid
behov. Ytterligare ett alternativ är att driva tunneln med konventionell
bergschaktning med borrning och sprängning.
Beroende på val av drivningsmetod för spillvattentunneln kommer tunneln få något
annorlunda sträckning. I bilagorna visas det sydligaste alternativet.
1.1.3
Ombyggnation av kajer
Ett flertal av befintliga kajer har vid inventering visat sig vara underminerade och
jordmaterial kring kajkonstruktionerna har eroderats bort. Detta beror sannolikt på
ytvattenströmning kring kajerna, som uppkommit p.g.a. de stora vattenflöden som
uppkommer vid höga nivåer i Mälaren. Kajerna kommer att byggas om. Hur
kajerna kommer att bli utformade är emellertid inte i detalj beslutat. Följande
principiella byggmetoder kan användas:
1.1.4

Spontkaj, dvs. en spont som drivs ner längs kajlinjen och som förankras med
stag och med motfyllning. Om sponten görs tät kan den påverka kontakten
mellan grund- och ytvatten.

Kaj med betongdäck grundlagda på borrade pålar. Sådan kaj kan förankras i
befintlig kaj. Ingen förändring i kontakten mellan yt- och grundvatten sker då.
Ombyggnation av sluss och kanal
Karl Johanslussen
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
6 (30)
Den befintliga Karl Johanslussen kommer att rivas och ersättas med en ny ca 12 m
bred slusskanal strax söder om den nuvarande. Slusskanalen planerar man att utföra
som ett betongtråg grundlagt på pålar. Alternativa byggmetoder finns för
anläggandet; förtillverkning på annan plats och flottat till slutligt läge eller
platstillverkat inom spont.
På norra och södra sidan om slusskanalen kommer två ca 35 m breda
avtappningskanaler att anläggas. Dessa kommer att avgränsas mot Södermalm
respektive Gamla Stan med spontkajer.
Nils Ericssonslussen
Planförslaget innebär att befintlig Nils Ericssonslussen kommer att bevaras men de
anslutande delarna av den nuvarande avtappningskanalen rivs. Nils Ericssonslussen
kommer inte att användas för avbördning utan kommer att kompletteras med en
fiskvandringsväg i den västra delen.
Sjökulvert
En sjökulvert ska anläggas i Söderström mellan Södermalm och Gamla Stan.
Kulverten ska ligga under sjöbotten och ansluta med stigarschakt till markytan vid
kajen vid Munkbron i norr respektive Sjöbergsplan i söder. Tunneln anläggs som en
sänktunnel med förtillverkade element. Stigarschakten planerar man att anlägga
som betongkonstruktioner inom tät spont som kvarlämnas.
Planerad reglering av Mälaren
Den planerade framtida regleringen av Mälaren kommer inte att innebära en större
gradient mellan Mälaren och Saltsjön. Den nya regleringen innebär tvärtom en
minskning av Mälarens nivåamplitud där högsta högvattenstånd sänks och övriga
nivåer ligger ungefär lika eller något högre.
1.1.5
Öppna schakt i jord under byggtiden
Beroende på stora jorddjup och att jorden består av en blandning av lera, åsmaterial
och gamla fyllningsmassor är grundläggningsförhållandena i området kring Slussen
komplexa. Dagens anläggningar sätter sig, troligtvis en konsekvens av att
grundläggningen från 1930-talet är bristfällig. Vid anläggande av de nya
anläggningarna kommer grundläggningen för stora delar av området behöva göras
om. Hur grundläggningen ska gå till kan inte i detalj förutses i detta tidiga
planeringsskede. Det kan förväntas att det blir en kombination av olika typer av
pålar, och där det är möjligt grundläggning direkt på berget. I flera fall kommer det
bli aktuellt att behöva schakta under rådande grundvattenyta.
Under byggtiden kommer öppna schakt att anläggas inom i stort sett hela
Slussenområdet. Grundare schakt utförs med slänt, alternativ med stödmur, medan
djupare schakt anläggs inom spont. I de fall där arbeten i schakten ska utföras i
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
7 (30)
torrhet måste huvuddelen av sponterna göras tillräckligt täta för att möjliggöra
länshållning. Även botten måste vara tillräckligt tät och en trolig byggmetod är att
en s.k. tätplatta gjuts i betong innan länshållning påbörjas. Andra byggmetoder
kommer att behöva tillämpas när schaktbotten når under bergytan, samt där sponten
inte kan drivas ner beroende på att block och befintlig grundläggning utgör hinder
för sponten. I dessa fall kan det bli aktuellt att temporärt sänka grundvattennivån,
om så är möjligt.
1.2
Frågeställningar
Följande frågeställningar har identifierats vara relevanta för påverkan på
grundvattnet:
1.2.1
Grundvattennivåsänkning i berg
Genom bortledningen av inläckande grundvatten från planerade berganläggningar
kommer trycknivån för grundvattnet i omgivande bergmassa att avsänkas. Hur stor
avsänkningen blir beror på mängden inläckande vatten, nuvarande grundvattentryck
i bergets sprickor och hur dessa sprickor kommunicerar hydrauliskt, dels med
berganläggningarna och dels med omgivande jordlager. Inom det aktuella området
bedöms grundvattennivåerna i berg vara kraftigt påverkade av tidigare
byggnadsverksamhet, framförallt befintliga dränerande bergtunnlar.
En grundvattennivåsänkning kan innebära negativ påverkan på brunnar i form av
sänkta nivåer och försämrad vattentillgång. I det aktuella området har vid
inventering hittats bergborrade brunnar för utvinning av bergvärme. Avsänkning av
vattennivå i en energibrunn leder till att möjligt energiuttag minskas. Befintliga
ledningstunnlar, samt tunnelbanan kan vara känsliga för ökade läckage, som skulle
kunna uppkomma om infiltration av vatten utförs. Sådan infiltration är inte aktuell
vid de befintliga anläggningarna och mer troligt är då att inläckaget i dessa kommer
att minskas när bussterminalen och spillvattentunneln byggs.
1.2.2
Grundvattennivåsänkning i jord söder om berganläggningen
Söder om berganläggningen förekommer grundvatten i jord från Katarina kyrka och
ner mot Folkungagatan. Inom delar av detta område finns två skilda
grundvattenmagasin i jord, ett i fyllnadsmaterial utlagt på lera och ett i friktionsjord
under leran. Grundvattnet i det övre magasinet har betydelse för
trägrundläggningar, såsom pålar och rustbäddar. Om grundvattennivåerna sänks i
det övre grundvattenmagasinet kan träkonstruktionerna utsättas för luftens syre och
den biologiska nedbrytningen kan ske snabbare.
En sänkning av grundvattennivån i det undre magasinet kan leda till att sättningar
utbildas i ovanliggande lera. Detta beror på att vattnet i leran utövar ett positivt
tryck på leran som denna anpassats till under lång tid. Sjunker portrycket i leran
ökar belastningen och leran anpassar sig då till de nya förhållandena genom att
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
8 (30)
komprimeras. Detta ger upphov till s.k. konsolideringssättningar. Områdenas
känslighet för en given grundvattennivåsänkning och storleken på eventuella skador
är varierande, beroende på skillnader i jordlagerföljd, lermäktighet, lerans
sättningsegenskaper, belastningshistorik från tidigare uppfyllningar och
grundvattennivåsänkningar, samt grundvattenytans normala fluktuationer.
Om sättningarna blir stora finns det risk att byggnader och ledningar som är
grundlagda på/i lera skadas. Sättningar innebär även att belastningen på byggnaders
pålgrundläggning ökar. Vanligtvis är dock pålarna dimensionerade för dessa s.k.
påhängslaster. Även gatu- och parkmark kan påverkas negativt av sättningar genom
att marken sjunker.
1.2.3
Grundvattennivåsänkning i Slussenområdet
Grundvatten i jord förekommer i Slussenområdet. Jorden består där av åsmaterial
och fyllningsmassor med huvudsakligen hög vattenförande förmåga. Grundvattnet
samverkar med Mälaren och Saltsjön. De byggnationer som planeras riskerar
påverka grundvattennivån ifall kontakten med ytvattenmagasinen minskar till följd
av exempelvis att kajer görs tätare än idag. Sådan påverkan kommer dock att
undvikas genom att i så fall göra kajerna mer genomsläppliga.
Vid anläggande av öppna schakt under rådande grundvattenyta kan
grundvattennivån också temporärt komma att sänkas. Sådana schakt kommer att
anläggas längs hela Slussenområdet. Beroende på den goda kontakten med Mälaren
och Saltsjön blir sådan avsänkning lokal. En temporär avsänkning kommer
sannolikt inte innebära att några betydande negativa konsekvenser på omgivningen
uppkommer eftersom nedbrytning av organiskt material är en långsam process och
att avsänkningen kommer att vara begränsad i tid och rum.
1.2.4
Dämning och höjda grundvattennivåer
Tillfälliga och permanenta konstruktioner kan hindra det naturliga
grundvattenflödet så att grundvattennivån däms upp. Sådan dämning kan
uppkomma då täta konstruktioner når ner till berget. Beroende på de stora jorddjup
som återfinns kring Slussen är risken för dämning liten. Mindre effekter på
grundvattennivån skulle eventuellt kunna uppkomma vid Södermalmstorg vid
anläggande av den s.k. Katedralen och åtgärdas i så fall genom att kringfyllningen
görs vattenförande och på så sätt leder förbi grundvattnet. Frågan behandlas därför
inte vidare i denna PM.
1.2.5
Förändrade kemiska förhållanden
Inom området kring Slussen förekommer normalt, för en stadsmiljö, förhöjda halter
av kolväten, metaller etc. i både jord och grundvatten. Vid en förändring av
grundvattenflödena kan sådana föroreningar mobiliseras så att föroreningarna
sprids enligt ett nytt mönster. Det kan innebära att föroreningar sprids till områden
som tidigare ej varit påverkade. Risken för negativa konsekvenser är emellertid i
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
9 (30)
det aktuella fallet liten beroende på att grundvattnet inte används som dricksvatten.
Inläckande grundvatten till tunnlar och öppna schakt kan komma att innehålla
förhöjda halter av framför allt olika kolväteföroreningar och höga salthalter
beroende på närheten till Saltsjön. Bussterminalen kommer att byggas genom en
nuvarande spillvattentunnel och föroreningar från tunneln kommer att påverka
byggnationen av bussterminalen.
En annan potentiell risk är om vatten med hög salinitet från Saltsjön tränger in i
grundvattenmagasinet. I så fall kan befintlig grundläggning utsättas för en mer
aggressiv miljö än idag.
1.2.6
Risk för erosion i grundvattenmagasinet
Vid höga vattenhastigheter i grundvattenströmning finns risk för erosion av jord.
Det är dock ovanligt att grundvattnets hastighet är så stor att erosion uppkommer.
1.3
Utredningsmetodik
Grundvattnet på Södermalm är sedan mycket lång tid påverkat av olika
verksamheter, framförallt av byggnationer. Området kring Slussen domineras
hydrogeologiskt helt av kontakten med ytvattenmagasinen Mälaren och Saltjön,
medan förhållandena längre söderut upp på Katarinaberget till stor del
karaktäriseras av tidigare byggnationer av tunnlar och bergrum. Samtidigt
föreligger det betydande osäkerheter i hur stora inläckagen är till befintliga
anläggningar. Jordartsgeologin vid Slussen är också komplex beroende på jorden är
heterogen och påverkad av tidigare schaktning, pålning och andra byggnationer.
Beroende på de stora osäkerheter som föreligger om nuvarande vattenverksamheter
och hydrogeologiska förhållanden i den komplexa miljön vid Slussen har
angreppssättet för framtagande av influensområde etc. varit att koncentrera
utredningarna på faktiska observationer i fält, såsom undersökningsborrning och
mätningar av grundvattennivåer. Undersökningar har fokuserats på de
grundvattenmagasin i jord där det finns risk för skador vid en eventuell
grundvattennivåsänkning och de områden där de geohydrologiska förutsättningarna
medför risk för byggnadstekniska problem. Enklare beräkningar har använts som
komplement till observationerna i fält. Strategin för gjorda bedömningar är att de
ska vara konservativa, dvs på säkra sidan.
I utredningens första skede har en inventering av grundvattenförhållandena gjorts
utifrån information från handlingar från olika arkiv, såsom Stockholm Stads
geoarkiv. Inventeringen har lett fram till en preliminär bedömning av hur stort
influensområdet maximalt skulle kunna bli vid de minst gynnsamma
geohydrologiska förutsättningarna.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
10 (30)
1.3.1
De geologiska bildningarnas funktion och vattenförande förmåga
Berggrundens vattenförande egenskaper i kristallint berg styrs av förekomsten av
sprickor och sprickzoner. Översiktlig förekomst av stora sprickzoner finns
redovisad på den Byggnadsgeologiska kartan. Flera av redovisade zoner är
emellertid osäkra vad avser både läge och riktning. Kompletterande geologisk
kartering har utförts i fält på blottat berg och i befintliga tunnlar och bergrum.
Karteringen har omfattat större zoner, dominerande sprickriktningar samt speciellt
vattenförande avsnitt. Karteringen har kompletterats med vattenförlustmätningar i
kärnborrhål och hammarborrhål för att utreda bergets vattenförande förmåga.
Inom inventerat område förekommer grundvattenmagasin i jord vid Slussen och en
lerfylld dalgång söder om Katarinaberget. Magasinet vid Slussen har studerats med
avseende på kommunikation mot Mälaren och Saltsjön. Enklare hydrauliska tester
har också utförts i syfte att kartlägga jordlagrens vattenförande förmåga.
1.3.2
Beräkning av inläckage, vattenhastigheter och
grundvattennivåsänkning
Att utföra beräkningar för inläckage till de planerade anläggningarna med stor
prognossäkerhet är inte möjligt. Bussgaragets infart från Stadsgårdsleden går
genom kraftigt vattenförande fyllningsmassor och ansluter sedan till det relativt sett
täta berget. Större inläckage kan uppkomma i hela den sektion där
betongkonstruktioner ska samverka med berget, eftersom kontaktzonen däremellan
ofta är svår att täta och i hög grad styrs av bergets kvalitet. Beräkningar av
inläckage till denna del av anläggningen är därför inte möjliga att utföra.
Beräkningar har utförts av inläckage till berganläggningen (se bilaga 5). Olika
beräkningssätt har använts, dels har bussterminalen antagits hydrauliskt motsvara
en brunn, dels har den liknats vid en cirkulär öppen schakt. För beräkningarna har
olika värden för bergets vattenförande förmåga satts in.
Med antagande att ingen grundvattennivåsänkning kan uppkomma längs ytvattnet
kan man med en enkel tvådimensionell numerisk modell beräkna inläckaget till en
schakt i jordlagren (se bilaga 5). En kontroll av rimligheten har gjorts genom att
utföra beräkning med Darcys lag för olika avsänkningar vid schakten för olika
värden jordlagrens transmissivitet.
Beräkningar av grundvattenhastigheter i Slussenområdet har utförts med Darcy’s
lag.
1.3.3
Influensområde i berg
Utgångspunkten vid bedömning av inläckage till bergtunnlar och influensområde
kring sådana tunnlar är dels bergets vattenförande förmåga och dels
grundvattenbildningens storlek. Eftersom nästan allt grundvatten i kristallint berg
förekommer i bergets sprickor är egenskaper och riktning hos de dominerande
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
11 (30)
sprickgrupperna av stor vikt för vilken hydraulisk påverkan som erhålls i berget.
Vid större sprickzoner vinkelrätt mot tunneln kan påverkan sträcka sig långt ut ifall
tillfredsställande tätning inte genomförs. Om berget saknar större spricksystem
begränsas däremot influensområdet kraftigt. Kartläggningen av sprickzoner är
därför viktig för att kunna bedöma influensområdets storlek.
Beroende på att det idag finns flera otätade tunnlar inom området är det sannolikt
att en mycket stor del av grundvattenbildningen leds bort från området via
befintliga tunnlar. Sådana tunnlars läge och orientering är därför en central
information för att bedöma influensområdet. Slutligen är närheten till större
vattenmagasin av stor betydelse, då de oftast fungerar som positiva hydrauliska
ränder.
Bedömningen av influensområdets utbredning i berg bygger alltså i allt väsentligt
på praktiska observationer av berggrundens sprickor, befintliga otätade tunnlar,
samt hydrauliska ränder. Influensområdets storlek har i detta fall valts utifrån ett
konservativt angreppssätt. Det innebär att influensområdet i första hand har
avgränsats av positiva hydrauliska ränder och djupare liggande otätade tunnlar. Vid
bedömningen har det antagits att de nya berganläggningarna inte kommer att tätas.
1.3.4
Influensområde i jord
Vid länshållning i öppna schakt i Slussenområdet riskerar grundvattennivån sänkas.
Eftersom grundvattenmagasinet har hög vattenförande förmåga och kontakt med
framför allt Saltsjön kommer influensområdet till följd av länshållningen bli litet.
Om de av bergets sprickor som har kontakt med jordlagren söder om
berganläggningen dräneras kan en grundvattennivåsänkning i jord inträffa.
Teoretiskt kommer influensområdet sträcka sig över hela grundvattenmagasinet. I
praktiken är det emellertid ofta svårt att påvisa en påverkan vid
grundvattenmagasinens ränder beroende på de relativt stora naturliga
årstidsvariationerna. I det aktuella fallet har dock influensområdet antagits omfatta
hela grundvattenmagasinet fram till att det mynnar i Stockholmsåsens mäktiga
grundvattenmagasin vid Fatbursparken.
1.3.5
Föroreningar i mark och grundvatten
Förekomst av markföroreningar kan förväntas inom inventerat område beroende på
att hela området utgörs av stadsmiljö. En översiktlig inventering av tidigare
verksamheter inom området har gjorts. Dessutom har föroreningar i grundvatten
utretts genom att utföra vattenkemisk provtagning på grundvatten från brunnar i
jord. Mätning av saliniteten har dessutom utförts i Mälaren och Saltsjön.
Vid bedömning av risk för en mer korrosiv miljö för byggnaders grundläggning och
andra anläggningar har bedömningsgrunder från Trafikverket använts rörande stål
(aggressivt vatten definieras i BV Tunnel, samt Väg 2004). För
betongkonstruktioner har SS-EN 206-1 använts för att definiera aggressivt vatten.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
12 (30)
Vid bedömning av mobiliteten för föroreningarna har det beaktats var
föroreningarna är belägna, samt nuvarande och framtida grundvattenströmningar.
Den största förändringen av grundvattenströmning som kommer att ske är att ett
grundvattenflöde i berg in mot bussterminalen förväntas uppkomma. Idag sker
grundvattenflödet mot andra dränerande berganläggningar i området eller mot
grundvattenmagasinet i jord vid Stadsgårdsleden.
1.3.6
Sättningsrisker
En inventering av objekt/områden som kan påverkas negativt av en
grundvattennivåsänkning har utförts. Inventeringen har bestått i att identifiera
områden där det förekommer lera och/eller förekomst av organiskt material i
fyllningsmassor, samt att studera husgrundläggningskartan för Stockholms stad.
Generellt betraktas områden med lera som känsliga för grundvattennivåsänkning,
medan områden med berg i dagen, morän och annan friktionsjord betraktas som
okänsliga. Förutom den areella fördelningen av jordarter har områdena även
studerats med avseende på jordlagerföljd med utgångspunkt från utförda
sonderingar. Områden där grundvattenytan ligger ovanför lerans underkant har
klassats som känsliga för grundvattennivåsänkning. Där sättningskänslig lera har
identifierats har provtagning av leran utförts och beräkning av potentiella sättningar
vid grundvattennivåsänkningar utförts.
Inom området kring Slussen förekommer stora mäktigheter med fyllningsmassor
vars innehåll till stor del består av gamla trärester och annat organiskt material.
Nedbrytning av detta material medför risk för sättningar.
Inom ramen för föreliggande utredning har använts den inventering av
husgrundläggningar som utfördes av Stockholm stad i slutet av 1970-talet.
Eftersom huvuddelen av byggnaderna är gamla är inventeringen fortfarande aktuell.
En uppdatering av grundläggningsuppgifterna har gjorts för hus som byggts senare.
Grundläggningsförhållanden för markförlagda ledningar har översiktligt studerats
genom att studera ledningars lägen och jordlagerföljder. Inventeringen har omfattat
förekommande ledningar inom lerområden och koncentrerats till
spillvattenledningar, fjärrvärme/fjärrkyla och gas. Övriga typer av ledningar har
inte inventerats eftersom de bedöms tåla stora sättningar utan att skadas.
1.3.7
Brunnar och befintliga berganläggningar
En inventering av brunnar har utförts genom att studera SGU:s brunnsarkiv. För att
anlägga s k bergvärmeanläggningar krävs anmälan till kommunen, varför även en
inventering av miljöförvaltningens arkiv över värmepumpar utförts.
En inventering av befintliga tunnlar och andra bergförlagda anläggningar har
utförts.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
13 (30)
1.3.8
Framtagande av erforderliga skyddsåtgärder
I utredningens slutskede har erforderlig täthet för temporära konstruktioner och
bergkonstruktionerna bestämts genom en samlad bedömning utifrån känsliga
objekt, prognostiserad grundvattennivåsänkning och risker för skador. Dessutom
har andra skyddsåtgärder bedömts, såsom behov av skyddsinfiltration och rening av
länshållningsvatten.
2
Underlagsmaterial
Vid upprättande av denna PM har bl.a. följande underlagsmaterial använts:

Geohydrologisk karta över Stockholms län, SGU Serie Ah nr. 6

Berggrundskartan 10I Stockholm, SGU Serie Ba nr. 60

Byggnadsgeologiska kartan över Stockholm (Stadsbyggnadskontoret,
Stockholms Stad)

Ansökan till miljödomstolen avseende vattenverksamhet för Citybanan, delen
Södermalm (mål nr. M1761-07 vid Nacka tingsrätt)

Projekteringshandlingar för nya Slussen

Stockholms Gatu- och Fastighetskontors inventering av husgrundläggningar

Stockholm Stads geoarkiv

Miljöförvaltningens arkiv över värmepumpanläggningar

SGU:s brunnsarkiv

Projekt Slussen, underlagsrapport grundvatten (Tyréns 2010)

Projekt Slussen, Grundvattenpåverkan vid anläggande av ny kanal och
slussanläggning (Bergab 2012)

Projekt Slussen, underlagsrapport Grundvatten (Tyréns 2012)

Projekt Slussen, Grundläggningsinventering (Tyréns 2012)

Projekt Slussen, Sättningsutredning (Tyréns 2012)

Projekt Slussen, Riskanalys avseende föroreningsspridning delområde land och
berg (Tyréns 2012)

Projekt Slussen – Förslag till ny reglering av Mälaren (SMHI 2011-12-21)

PM Inläckage till Citybanan, Bergab/Aqualog 2009-09-21
Följande fältundersökningar har utförts:

Fältkartering av området, markslag och ytvattendelare

Fältkartering av området, geologisk kartering av hällar och skärningar
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
14 (30)

Geologisk kartering och i förekommande fall mätning av inläckning i befintliga
tunnlar tillhörande Stockholm Stad, SL, AB Fortum Värme, TeliaSonera AB och
Stockholm Vatten AB.

Sonderingar, provtagning av lera och etablering av grundvattenrör

Hydrauliska pulstester i brunnar

Infiltrationsförsök med observationer i omgivande grundvattenrör, s.k.
interferenstest

Manuella mätningar av grundvattennivåer

Loggermätningar av variationer i grundvattennivåer samt nivå i Mälaren och
Saltsjön

Provtagning och vattenkemisk analys av grundvatten i grundvattenrör, Mälaren
och Saltsjön

Mätningar av grundvattenflödets storlek i samband med provpålning vid Slussen
(Geosigma 2010)

Hydrogeologi för bergbyggare. Gustafson, G, 2009. Formas T2:2009, Värnamo

Simple analytical equations for estimating ground water inflow to a mine pit.
Marinelli, F & Niccoli, W L, 2000. Ground Water, Vol 38, No 2, pp 311-314.
De kompletterande undersökningarna beskrivs i underlagspromemorior till denna
PM (se punktlista ovan).
3
Höjdsystem
I föreliggande utredning används RH00 som höjdsystem.
4
Beskrivning av området
4.1
Topografi
Slussen är belägen mellan Gamla stan och Södermalm i Stockholm. Gamla stan
utgörs huvudsakligen av en åsrygg, vilken är en del av Stockholmsåsen. Markytan
sträcker sig upp till som högst ca +16 på ryggen från Stortorget till Tyska
Brunnsparken och avtar därifrån snabbt ner mot kajerna längs Saltsjön och
Mälaren. Markytan närmast Slussen är flack som ett resultat av tidigare byggnation
av gator, slusskonstruktion och kajer.
Södermalms norra del karaktäriseras av en kraftig bergbrant. Markytan stiger
kraftigt från Stadsgårdsleden, där den ligger strax över Saltsjöns nivå, för att på
Katarinaberget som högst ligga kring +48 vid Katarina kyrka. Ytterligare söderut
avtar markytan igen och Folkungagatan är belägen kring +20.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
15 (30)
4.2
Berggrund
Geologin vid de planerade berganläggningarna karaktäriseras av en bergplint av
huvudsakligen granit. Norr om planerade anläggningar längsmed Stadsgårdsleden,
samt söder om anläggningen längs Folkungagatan, förekommer större krosszoner
enligt den byggnadsgeologiska kartan. Vid de planerade berganläggningarna
bedöms berget generellt vara av god kvalitet ur bergbyggnadssynpunkt. Resultat
från fältkartering av berg redovisas i bilaga 2.
Bergarterna vid de planerade berganläggningarna utgörs huvudsakligen av granit,
pegmatitgångar samt av gnejs med sedimentärt och intrusivt ursprung. Berget är
mestadels massivt och med en medel- till grovkornstorlek. En sammanställning av
karterade sprickor visar en dominerande sprickriktning som följer gnejsens foliation
i ONO-VSV riktning (070/60 +/- 10°). Ett fåtal flacka sprickor med öst-västlig
riktning och en svag sydlig stupning samt två sprickgrupper i graniten med NNVSSO och NO-SV strykningar återfinns också. Flertalet av de tillgängliga hällarna
och bergskärningarna är för låga för att säkert kunna mät sprickriktning varför
dessa inte tagits med i uppskattningen av dominerande sprickriktning.
Två mindre sprickzoner har observerats i höjd med Katarinavägen och har inmätta
riktningar på NV-SO och N-S (060/60, 355/85). Sprickzonerna bedöms vara ca 1050 cm breda. Sådana sprickzoner kan föra mycket vatten och orsaka större
inläckage om de har kontakt med planerad berganläggning. Sprickfyllnad som
noterats är kalcit och klorit. Lera och andra mjuka fyllningar har inte påträffats i
sprickorna, vilket var väntat då dessa lätt spolas bort i ytnära lägen.
Två mindre sprickzoner, <50cm, samt en spricka med uppskattad apertur på 1-3 cm
har också observerats vid kartering av de höga bergskärningarna längsmed
Stadsgårdsleden. Samtliga har en nästan vertikal stupning och korsar hela
bergskärningen. Av de inmätta sprickzonerna bedöms en komma att korsa den
planerade infartstunneln till bussterminalen och den andra korsa bussterminalen.
Vid kartering av Katarinagaragets utrymningstunnlar observerades några potentiellt
vattenförande partier med mycket glimmer och förekomst av grafit i gnejsens
foliationsriktning. Foliationens orientering stämmer med tidigare uppmätt foliation
på befintliga hällar i området. Det flacka spricksystemet som tidigare mätts upp
(50-60/10) återfinns även i utrymningstunnlarna. Dessa sprickor kan vara relativt
vattenförande.
Åtta kärnborrhål är etablerade kring den planerade bussterminalen. Resultaten av
kärnkarteringen visar att bergets kvalitet huvudsakligen kan klassas som bra till
utmärkt. Möjligtvis kan en svaghetszon tolkas sträcka sig i VNV-OSO i höjd med
Katarina kyrkbacke (se bilaga 2). Zonen har en brant stupning mot SSV.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
16 (30)
4.3
Jordlager
Området kring Slussen karaktäriseras centralt av ett höjdparti med berg i dagen,
lägre belägna jord- och vattentäckta områden norr härom samt en jordfylld svacka
söder om bergshöjden. I figur 4.1 visas ett utsnitt från den byggnadsgeologiska
kartan. Centralt genom området i nordsydlig riktning löper även Stockholmsåsen
med mäktiga isälvsavlagringar.
På norra Södermalm i ostvästlig riktning löper en brant förkastningszon i berg.
Denna utgör en mycket markant topografisk gräns i området. I området söder om
förkastningen återfinns en jordfylld sänka. I sänkan består jordlagerföljden av lera,
morän och/eller isälvsmaterial på berg. Norr om förkastningen vid Södermalmstorg,
Stadsgårdskajen och Gamla Stan består jordlagren av isälvsmaterial och
fyllningsjord, vilka ställvis är mycket mäktiga.
4.3.1
Jordlager vid Slussen
Jordmaterialet i Stockholmsåsen har en komplicerad uppbyggnad bestående av
omväxlande avlagringar av block, sten, grus, sand och lera. Fyllningsmaterialet
består av sprängsten, grus och sten men även sop- och byggnadsavfall samt rester
från gamla konstruktioner såsom träbryggor, kajer, stengrunder och murar. I
jordmaterialet återfinns även block. Några större mäktigheter av lera har inte
påträffats, men kan förutsättas förekomma i smalare linser i såväl åsmaterial som
fyllningsmassor.
Idag pågår det sättningar i området kring Slussen. Flera alternativa teorier har
redovisats inom ramen för de utredningar som utförts för nya Slussen. En orsak tros
vara erosion från flöden av ytvatten. Detta är sannolikt fallet för området närmast
kajerna. En annan tänkbar orsak är att grundläggningen för nuvarande
konstruktioner är av otillfredsställande kvalitet. Det kan bero på att stora
grundvattenflöden lakat ur betongen vid gjutning av pålar innan den hunnit härda.
Omfattningen av sådana sättningar går inte att i detalj fastslå. Ytterligare en rimlig
orsak till pågående sättningar är att organiskt material i fyllningsmassorna håller på
att brytas ner. Inte heller detta går att kvantifiera. Landhöjningens effekt på
jordlagren skulle kunna vara en orsak till de pågående sättningarna. Att särskilja
och kvantifiera denna effekt är mycket svårt. Sannolikt är orsaken till pågående
sättningar i området kring Slussen en kombination av ett flertal samverkande
processer.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
17 (30)
Slussen
Figur 4.1.
4.3.2
Byggnadsgeologiska kartan i Slussenområdet. Rött = berg i dagen,
blått = morän, grönt = isälvsmaterial, orange = växellagring, gul =
lera.
Jordlager söder om planerade berganläggningar
Berget går i dagen längs Katarinaberget. Mot söder ökar jorddjupen och består av
åsmaterial vid Katarina kyrka, se jordlagerprofiler i bilaga 7. Ytterligare söderut
består jorden av en växellagring av lera, sand och åsmaterial. Längs Folkungagatan
förekommer en dalgång där jordlagren består av fyllning med en mäktighet mellan
1 och 5 meter. Under fyllningen finns lera med en mäktighet som mest 5 meter och
närmast berget upp till 10 meter friktionsmaterial. Leran utgörs till största delen av
fast torrskorpelera, men lös lera förekommer inom områden där ett övre
grundvattenmagasin observerats.
Provtagning av lera har utförts där dess mäktighet bedömts som störst. Tre ostörda
prover har tagits upp och analyserats på geotekniskt laboratorium. I samband med
provtagningen installerades också grundvattenrör i både övre och undre
grundvattenmagasin. Det kunde konstateras att den undre grundvattennivån i
samtliga provtagna punkter ligger under lerans underkant. En eventuell
grundvattennivåsänkning i det undre magasinet riskerar alltså inte orsaka
konsolideringssättningar i leran.
4.4
Ytvatten
Nivåer i Mälaren och Saltsjön har mätts sedan 1800-talet. Beroende på att
avbördningen av Mälaren påverkades av tidigare byggnationer av Slussen och även
Karl Johanslussen och slussen i Södertälje är emellertid tidigare data än 1960-talet
inte relevanta för Mälaren. Aktuella vattennivåer i Mälaren är:
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
18 (30)

HHW
+0,94

MHW
+0,61

MW
+0,35

MLW
+0,20

LLW
+0,02
Motsvarande siffror för Saltsjön är:

HHW
+0,77

MHW
+0,21

MW
-0,41

MLW
-0,85

LLW
-1,10
Angivna uppgifter är hämtade från SMHI, där mätperioden för Mälaren har varit
1976-2005 och för Saltsjön 1889-2009.
4.5
Grundvatten
4.5.1
Grundvatten i jord kring Slussen
Det förekommer grundvatten i jord i fyllningsmassorna och isälvsmaterialet i
Gamla Stan och i området kring Södermalmstorg och Stadsgårdskajen. Befintlig
reglering vid Karl Johanslussen medför att Mälarens nivå ligger högre än nivån i
Saltsjön, vilket också tydligt avspeglas i grundvattennivåmätningar.
Grundvattenströmningen i området sker österut från Mälaren till Saltsjön, se figur
4.2.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
19 (30)
Figur 4.2.
Grundvattenströmning i området kring Karl Johanslussen samt
isolinjer för grundvattennivåer enligt mätningar utförda 090331
(Tyréns, 2010).
Utförda mätningar har visat att grundvattennivån samvarierar med Saltsjön även
långt in i grundvattenmagasinet på Södermalmssidan. Det beror troligtvis på att
kajerna längs Mälaren är relativt täta, medan grundvattnet har en god
kommunikation med Saltsjön. Situationen är inte likadan i Gamla stan, där
mätningarna snarare visar på en relativt jämn gradient mellan Mälaren och Saltsjön.
Det är sannolikt att grundvattnet har en god kommunikation med både Mälaren och
Saltsjön på denna sida om Slussen.
Tester av jordlagrens vattenförande förmåga har utförts i rör i Gamla Stan och på
Södermalm. Rören hade en begränsad kapacitet och resultaten från testerna måste
därför tolkas med försiktighet. Ett infiltrationsförsök utfördes i Gamla Stan. Ett
flöde på ca 11 l/min lyckades inte ge någon märkbar respons i omgivningen. På
Södermalm utfördes ett test vid Södermalmstorg, i rör TGW0808. Ett flöde på ca
17 l/min under testet gav ingen märkbar respons i grundvattenmagasinet. De sista
fyra timmarna höjdes flödet till 40 l/min, men inte heller det högre flödet gav någon
märkbar respons i grundvattenmagasinet. Baserat på infiltrationstestet kan det
emellertid konstateras att den hydrauliska konduktiviteten uppgår till minst 3x10-4
m/s.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
20 (30)
Utspädningsförsök med spårämnet Uranin har också utförts i grundvattenmagasinet
på Södermalm. Undersökningen utfördes i syfte att kvantifiera
grundvattenströmningen genom att studera avklingningen av spårämnet i ett
grundvattenrör. Beroende på inströmningsmotståndet till röret blir testet ett mått på
den minsta grundvattenströmningen. Resultaten indikerar att den hydrauliska
konduktiviteten uppgår till minst ca 2-5x10-3 m/s.
Resultaten från testerna indikerar att jordlagrens vattenförande förmåga åtminstone
motsvarar en konduktivitet på 10-3 m/s. Det kan förväntas att den vattenförande
förmågan ställvis är betydligt högre.
4.5.2
Grundvatten i jord söder om berganläggningarna
Det förekommer ett grundvattenmagasin i jord söder om den planerade
berganläggningen, se bilaga 3. Magasinet avgränsas i norr av Katarinaberget,
sträcker sig till Nytorgsgatan i öster och till Åsögatan i söder.
Grundvattenmagasinet mynnar i väster i Stockholmsåsen grundvattenmagasin vid
Fatbursparken. Det förekommer en gravitationsvattendelare i östra delen av
området. Grundvattennivån ligger kring +23 i de norra delarna, omkring + 16 i de
centrala delarna och omkring + 14 i de västra delarna. Grundvattenflödet sker alltså
från Katarinaberget ned mot Åsögatan och vidare västerut mot Fatbursparken.
Grundvattennivåerna i området är sedan tidigare påverkade av andra bygg- eller
anläggningsarbeten (se figur 4.3).
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
21 (30)
Figur 4.3.
Grundvattennivåer i undre magasin söder om berganläggningarna. I
grafen syns en grundvattenavsänkning under 1980-talet.
Ställvis förekommer ett övre grundvattenmagasin längs Folkungagatan. Beroende
på att det skiljer åtskilliga meter mellan grundvattennivån i det undre och övre
grundvattenmagasinet bedöms de två magasinen inte samverka.
4.5.3
Grundvatten i berg
Grundvattennivåer
Grundvatten i kristallint berg förekommer i bergets sprickor. Ursprungligen har
grundvattenytan troligen speglat topografin och sannolikt har ytvattendelare och
grundvattendelare då sammanfallit. Beroende på mänsklig verksamhet, såsom
dränering av grundvatten till tunnlar och bortledning av regnvatten via
dagvattensystemen, är grundvattensituationen i berg kraftigt påverkad. Vissa av de
sprickor som har kontakt med befintliga tunnlar bör vara helt dränerade, medan
andra fortfarande är opåverkade.
Sannolikt är grundvattentrycken i bergets spricksystem allmänt kraftigt avsänkta på
grund av det stora antalet befintliga bergtunnlar i området. Väster om den planerade
bussterminalen löper tre ledningstunnlar, den gamla SJ-tunneln mellan
Fatbursparken och Slussen, tunnelbanan och den befintliga spårtunneln för järnväg.
I norra delen av den planerade bussterminalen löper en befintlig spillvattentunnel.
Katarinagaraget korsar dessutom den planerade bussterminalen. De flesta av de
befintliga tunnlarna är inte tätade. För många av tunnlarna finns det ingen realistisk
möjlighet att mäta eller uppskatta bortledningen av grundvatten. Inläckaget i de
delar av befintliga bergtunnlar som är inspekterbara är begränsat till ett antal
kortare avsnitt.
Stockholms stad har etablerat åtta kärnborrhål i berg vid den planerade
bussterminalen. Dessutom har ett hammarborrhål etablerats söder om
bussterminalen, vid Kapellgränd. Vid mätningar av vattennivåer i bergets sprickor
har vattennivån i kärnborrhålen närmast planerad bussterminal varierat mellan +1 i
KBH5 till som mest ca +14 i KBH1 längst söderut. I hammarborrhålet ytterligare
söderut ligger nivån kring +8. Grundvattennivån i berget är här sannolikt påverkad
av en befintlig ledningstunnel, som löper i nordväst-sydostlig riktning intill
borrhålet, samt Katarinagaraget väster om borrhålet.
Bergets vattenförande förmåga
I borrhålen har vattenförlustmätningar genomförts för att utreda bergets
vattenförande förmåga. Mätningar har utförts både längs hela hålen med
enkelmanschett, s.k. helhålsmätning, och i tremeterssektioner längs borrhålen med
hjälp av dubbelmanschett. Helhålsmätningarna har dock utförts med manschetten
monterad ovanför vattenytan i borrhålen, vilket betyder att bergets vattenförande
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
22 (30)
förmåga överskattas vid dessa mätningar. Dessutom råder sannolikt inte s.k.
radiella förhållanden, vilket innebär att utvärderingsmetoderna inte är strikt
tillämpbara. Resultaten från helhålsmätningarna visar att transmissiviteten i
bergmassan har en spridning mellan 8,1x10-7 till 3,5x10-5 m2/s.
Resultaten från mätningarna i tremeterssektioner visar att mätnoggrannhetens nedre
gräns motsvarar en transmissivitet på ca 10-7 m2/s. Ungefär 60% av mätningarna låg
under denna gräns, vilket innebär att medianvärdet ligger strax under 10-7 m2/s.
Omräknat till konduktivitet motsvarar detta ca 4x10-8 m/s. Beräkningar har också
utförts av det geometriska medelvärdet (se bilaga 5). Resultaten visar att
konduktiviteten i bergmassan är ca 5x10-8 m/s, vilket får anses vara normalt för
aktuell bergart i aktuellt område. Resultaten kan exempelvis jämföras med de
omfattande undersökningar som utförts inom projekt Citybanan, där bergets
vattenförande förmåga i medeltal bedömdes vara 1 till 5x10-8 m/s. Det kan dock
förväntas att den vattenförande förmågan i ytberget och längs svaghetszoner i
berget är betydligt högre.
4.6
Föroreningar
Det har förekommit åtskilliga verksamheter på Södermalm som kan ha förorenat
mark och grundvatten. Flera kemtvättar, färgindustri, grafisk verksamhet och
bensinmackar har varit aktiva i området. Alla sådana verksamheter är nu nedlagda
med undantag från OK/Q8-macken i Katarinagaraget. Även om några större
föroreningskällor inte har påträffats i området får det förutsättas att såväl jord, berg
och grundvatten ställvis innehåller föroreningar.
Flera provtagningar har utförts av grundvatten i brunnar och grundvattenrör.
Föroreningshalterna är generellt låga (Tyréns 2012). Kring nuvarande bensinstation
har spår av petroleumprodukter påträffats i grundvattnet. Om förekomsten är
orsakad av spridning från bensinstationen eller om föroreningen kommer från busseller vägtrafiken är inte klarlagd. Halterna tungmetaller har generellt varit låga i
provtagningarna.
Rörande grundvattnets aggressivitet mot stål och betong har grundvattnet i flera
punkter haft en så hög elektrisk ledningsförmåga att den klassas som aggressiv
(ledningsförmåga>100 mS/m). Detta är emellertid vanligt i Stockholms innerstad.
Som jämförelse kan det nämnas att vid planeringen av Citybanan togs åtskilliga
prover av inläckande grundvatten till tunnelbanan och ledningstunnlar. Proverna
visade att elektriska ledningsförmågan generellt ligger högre än 100 mS/m i
grundvattnet i Stockholms innerstad.
Provtagning av ledningsförmåga i Saltsjön visade att det, som väntat, förekommer
en skiktning med ökande salthalt mot större djup. Salthalten i Saltsjön är generellt
3-20 gånger högre än i grundvattnet.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
23 (30)
4.7
Inventering av känsliga objekt
4.7.1
Byggnader, konstruktioner och ledningar
Eftersom Slussen är belägen i centrala Stockholm förekommer det åtskilliga
byggnader och anläggningar i dess närområde. I Gamla Stan förekommer
huvudsakligen bebyggelse från 17- till 1800-talet. Byggnaderna på Södermalm har
anlagts under en längre period, mellan 16- till 1900-talet. Centralt genom området
löper dessutom flertalet broar, vägar och järnvägar.
Vid ombyggnation av Slussen kommer många av befintliga byggnader och
konstruktioner att rivas och byggas om. Dessa har därför inte ingått i bedömningen
av objekt som kan komma att påverkas av en grundvattennivåsänkning.
Inom bedömt influensområde för grundvatten finns konstruktioner och ett stort
antal byggnader som är grundlagda på berg, betong- eller stålpålar, på fast botten
samt objekt som är grundförstäkta. Dessa kommer inte att påverkas av en eventuell
grundvattennivåsänkning och är därmed inte känsliga i det avseendet.
Grundläggningar på lera, träpålar samt direkt på mark där jorden består av
sättningskänslig lera och/eller organiskt material återfinns dock inom
influensområdet och beskrivs översiktligt nedan. En sammanställning av objekt
som är bedömda som känsliga för grundvattennivåsänkning redovisas i bilaga 4 och
6.
4.7.1.1
Söder om berganläggningarna
I de jordfyllda svackorna söder om Katarinaberget förekommer några fastigheter
som är grundlagda på lera. Vid studier av jordlagerföljder och grundvattennivåer
visar det sig att grundvattennivån ligger under lerans underkant vilket betyder att
dessa byggnader inte är känsliga för ytterligare grundvattennivåsänkning.
Inom området söder om Katarinaberget förekommer även byggnader där källargolv
och servisledningar kan vara grundlagda på lera vilka kan komma att påverkas av
en grundvattennivåsänkning. Eftersom studier av jordlagerföljder och
grundvattennivåer visar att leran inom detta område är dränerad är dessa källargolv
och ledningar inte känsliga för ytterligare grundvattennivåsänkning.
4.7.1.2
Området kring Slussen
På norra Södermalm finns byggnader och anläggningar grundlagda direkt på
åsmaterial och/eller fyllning. Vissa av dessa har bedömts som känsliga för
grundvattennivåsänkning på grund av att jordlagren innehåller lera och/eller
organiskt material. Nedan beskrivs grundläggnings- och jordlagerförhållanden
översiktligt för respektive kvarter på Södermalm norr om Katarinaberget.
För byggnaderna kring Slussen har det vid grundläggningsinventering angetts att
många byggnader är grundlagda med murar eller plintar på fast botten, samt
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
24 (30)
betong- eller stålpålar. Flera av dessa uppvisar trots detta pågående sättningar. Vad
det beror på är okänt (se avsnitt 4.3.1).
Stadsgården 1
Den enda byggnaden inom denna fastighet (Stadsmuséet) är enligt utförd
inventering grundlagd på kallmurade grundmurar på åsmaterial. Jordlagerföljden
vid denna byggnad utgörs av fyllningsmaterial som underlagras av åsmaterial på
berg. Fyllningen utgörs av bl.a. av sand, lera, gyttja, växtdelar och trä. Åsmaterialet
består främst av sand men även förekomst av sandig lera har identifierats. Denna
fastighet har bedömts som känslig för grundvattennivåsänkningar eftersom lera
och/eller organiskt material förekommer under grundvattennivån.
Ormen nr. 1 och 2
Inom kvarteret Ormen har byggnaderna på fastighet nr. 1 och 2, enligt inventering
av grundläggningsförhållanden, okänd grundläggning. Eftersom byggnaderna
anlades på 1700-talet är de sannolikt grundlagda med murar och/eller plintar direkt
på mark. Jordlagerföljden vid dessa byggnader består av fyllning och åsmaterial på
berg. Dessa fastigheter har bedömts som känsliga för grundvattennivåsänkningar
eftersom jordlagerföljden bedöms innehålla lera och/eller organiskt material under
grundvattennivån.
Ormsaltaren nr. 1 och 6
Inom kvarteret Ormsaltaren har byggnaderna på fastighet nr. 1 och delar av nr. 6
okänd grundläggning enligt inventering av grundläggningsförhållanden. Vid
bedömning av byggnaderna har antagits att de är grundlagda direkt på mark.
Jordlagerföljden vid dessa byggnader är liknande de för Ormen 1 och 2 ovan. Dessa
fastigheter har bedömts som känsliga för grundvattennivåsänkningar eftersom
jordlagerföljden bedöms innehålla lera och/eller organiskt material under
grundvattennivån.
Södre Torn 1
Den enda byggnaden (”Kolingsborg”) inom denna fastighet är, enligt utförd
inventering, grundlagd på utbredda plattor på åsmaterial. Byggnaden kommer vid
ombyggnation av Slussen att rivas och betraktas därmed inte som känslig för
grundvattennivåsänkning.
Kvarteret Överkikaren
De östra delarna av kvarteret Överkikaren består av fastigheterna nr. 1, 2, 19, 32, 33
och 34. Samtliga dessa är enligt utförd inventering grundlagd på åsmaterial
bestående av sand och grus. Ingen lera eller organiskt material under
grundvattenytan har påträffats vid markundersökningar och därför har byggnaderna
inte bedömts som känsliga för grundvattennivåsänkning.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
25 (30)
Tunnelbanan
På norra Södermalm löper tunnelbanan från bron över Söderström vidare in under
det s.k. Rysstorget till station Slussen. Grundläggningen av tunnelbanans brostöd på
Södermalmssidan har utförts dels med träpålar och dels direkt på mark. Vidare
söderut är spåren grundlagda direkt på mark för att så småningom övergå i berg.
Under 1980-talet grundförstärktes tunnelbanans överbyggnad vid Ryssgården
eftersom stora sättningar utbildats sedan dess anläggning på 1950-talet. Under detta
arbete utfördes dock ingen grundförstärkning av de markförlagda spåren.
Jordlagerföljden i området där tunnelbanespåren ligger på mark består av
fyllningsmaterial med organiskt innehåll och åsmaterial på berg. Spåren har därför
bedömts som känsliga för grundvattennivåsänkning.
4.7.2
Bergvärme
Totalt 7 brunnar för utvinning av bergvärme (energibrunn) har påträffats inom
prognostiserat influensområde vid inventeringen i SGU:s brunnsarkiv och
Stockholms stads arkiv, se bilaga 4. Två brunnar ligger på fastigheten Drottningen
9, båda är 170 m djupa. På fastigheten Södermalm 7:87 vid Stadsgårdsleden ligger
fem brunnar, djupet varierar mellan 150 – 185 m.
5
Beräknat inläckage
5.1
Inläckage till berganläggningar
Det finns flera faktorer som påverkar inläckaget till en berganläggning. De
viktigaste faktorerna är bergets vattenförande förmåga, berganläggningens djup
under grundvattenytan, samt berganläggningens storlek och form. Dessutom
påverkas inläckaget av de tätningsarbeten som utförs. Den planerade
berganläggningen är komplex och de hydrauliska egenskaperna i berget varierar i
hög grad inom området. Att utföra beräkningar av inläckage med god precision är
därför svårt.
I bilaga 5 redovisas enklare analytiska beräkningar av inläckage. Berganläggningen
har approximerats till en ellips med axlar av 300 respektive 100 meters längd.
Beräkning har utförts med Thiem’s brunnsekvation, där berganläggningen antagits
vara en brunn med radien 87 m. Resultatet visar att inläckaget till bussterminalen då
blir ca 4-45 l/min inom rimliga intervall för bergets vattenförande förmåga.
Beräkningar har också utförts där berganläggningen approximerats till en öppen
schakt. Ett sådant antagande är rimligt eftersom berganläggningen är hög och inom
vissa delar når ovanför grundvattenytan. Inom rimliga intervall för den hydrauliska
konduktiviteten blir då inläckaget ca 13-53 l/min.
Till ovan nämnda inläckage tillkommer inläckage till den planerade
spillvattentunneln. Beroende på osäkerheter kring byggteknik och läge för
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
26 (30)
spillvattentunneln är det inte möjligt att utföra beräkningar av inläckage. Ett rimligt
antagande är emellertid att inläckaget kommer att uppgå till ca 3-5 l/min och 100
meter tunnel (baserat på erfarenheter från befintliga berganläggningar,
Bergab/Aqualog 2009-09-21). Totalt motsvarar detta 12-20 l/min.
Grundvattenmagasinet i jord norr om bussterminalen har visat sig samvariera med
Saltsjön, varför det hydrauliskt fungerar som en positiv hydraulisk rand för
grundvattenpåverkan från berganläggningen. I bilaga 5 framgår det att större
inläckage kan förväntas uppkomma längs berganläggningens norra del mot
grundvattenmagasinet, samt vid tillfartstunnelns anslutning till berget vid
Stadsgårdsleden. Storleken på sådana inläckage kan inte kvantifieras.
5.2
Inläckage till temporära schakt
Jordlagren vid de planerade öppna schakterna har visat sig vara kraftigt
vattenförande. Jorden består framför allt av grova fyllnadsmassor och åsmaterial.
Det är troligt att det inte kommer att vara praktiskt möjligt att bygga de schakt som
ligger närmast Mälaren och Saltsjön i torrhet utan att anlägga täta
stödkonstruktioner och tät botten. Emellertid kommer det att vara svårt att erhålla
tillräcklig täthet i konstruktionerna, särskilt inom de områden där jordschakt möter
bergschakt samt där hinder i marken gör att sponten inte kan drivas ner. Det
behöver därför finnas möjlighet att temporärt kunna sänka grundvattennivån i
samband med schakten. Inläckaget kan förväntas bli minst 10 l/s per längdmeter
schakt inom sådana områden (se bilaga 5).
6
Influensområde
6.1
Influensområde från berganläggningar
Inläckaget till berganläggningarna kommer att orsaka grundvattennivåsänkningar i
bergets sprickor. Eftersom jordlagren norr om berganläggningarna är kraftigt
vattenförande och samverkar med Saltsjön kommer påverkan norrut kraftigt
begränsas. Utbredningen av influensområdet har bedömts sträcka sig fram till detta
grundvattenmagasin, se bilaga 4. Mot väster förekommer åtskilliga befintliga
berganläggningar, varav de flesta inte är tätade. Påverkan västerut kommer därför
generellt att begränsas kraftigt och det är troligt att sådan påverkan inte alls
kommer att uppkomma. Vid bedömning av influensområdet har dock gränsen
konservativt dragits ca 100 meter väster om berganläggningarna.
Vid bedömning av influensområdets utbredning österut har påverkan bedömts
sträcka sig fram till ytvattendelaren. Det är troligt att påverkan begränsas av
närheten till Saltsjön och den ansatta gränsen österut torde därför vara tilltagen i
överkant.
Vid bedömning av influensområdets storlek söderut har det antagits att hela
grundvattenmagasinet i jord kan påverkas. Det är dock troligt att påverkansområdet
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
27 (30)
blir betydligt mindre, men då hydrauliska tester inte utförts är
grundvattenmagasinets funktion ej fullständigt klarlagd. Emellertid finns det inga
känsliga objekt inom detta område. Grundvattenmagasinet mynnar österut i
Saltsjön och västerut i Fatbursparkens mäktiga grundvattenmagasin. Någon risk för
att påverkan ska uppkomma utanför influensområdet behöver alltså inte befaras.
6.2
Influensområde från temporära schakt
Influensområdet från bortledning av grundvatten från temporära schakt har antagits
sträcka sig över hela grundvattenmagasinet på Södermalmssidan. Undantag gäller
området i nordväst, där det är fastlagt att det inte kan bli någon
grundvattennivåsänkning eftersom kommunikationen mot Mälaren är så god.
I Gamla stan kommer ingen grundvattenbortledning utföras som riskerar påverka
grundvattennivån. Influensområdet sträcker sig till södra änden av Gamla stan och
utbredningen följer de schakt som planeras för planerade kanaler, ny sluss etc.
Arbetena bedöms inte riskera att grundvattnet sänks utanför schakten i Gamla stan.
7
Bedömd grundvattenpåverkan och påverkan på känsliga
objekt
7.1
Grundvattennivåsänkning i berg
Grundvattennivån kommer att sjunka i berggrundens sprickor till följd av
inläckaget i spillvattentunneln och bussterminalen. Påverkan kommer generellt att
vara störst i anslutning till berganläggningarna och grundvattennivån kan där
sänkas upp till 25 meter. Sådan sänkning kan påverka befintliga bergvärmebrunnar
negativt med sänkt möjligt energiuttag. Detta bedöms påverka anläggningen på
fastigheten Drottningen 9, som har två brunnar. Beroende på närheten till den
planerade bussterminalen är det också osäkert ifall brunnarna kan vara kvar. I
övrigt kan det förväntas att inläckaget till befintliga berganläggningar minskar
något. Detta gäller framför allt Katarinagaraget, men även inläckaget till
tunnelbanan kan förväntas minska något. Avsänkningen av grundvattennivån
bedöms snabbt avta med ökat avstånd från berganläggningarna, för att vara
försumbar maximalt 200 meter söder om berganläggningen.
7.2
Grundvattennivåsänkning i jordlager söder om Katarinaberget
Vid avsänkning av grundvattennivån i berggrunden kan även jordlagren söder om
berganläggningen påverkas. Påverkan uppkommer genom att tillrinningen minskar
från höjden vid Katarina kyrka. Avsänkningen kan generellt sägas bli liten,
sannolikt understiger den generellt 0,3 meter i området. Konsekvenserna av
grundvattennivåsänkningen bedöms bli försumbara. Det beror på att det saknas
objekt som är känsliga för grundvattennivåsänkningar. Grundvattennivån vid
förekommande lera är redan idag avsänkt under lerans underkant, se bilaga 7, och
ytterligare avsänkning kommer alltså inte orsaka sättningar. Förkommande
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
28 (30)
växtlighet är inte beroende av grundvattennivåns läge och kommer således inte
påverkas av eventuella grundvattennivåsänkningar.
7.3
Grundvattennivåsänkning i jordlagren kring Slussen
Vid anläggande av de öppna schakten vid Slussen kan grundvattennivån komma att
avsänkas. Avsänkningen kommer i så fall att vara störst närmast schakten och avta
med ökat avstånd. På Södermalmssidan kommer en lång schakt att anläggas och det
kan antas att grundvattennivån söder om schakten sänks av till schaktbotten. Det
beror på att tillrinningen från söder är liten. Avsänkningen kan alltså uppgå till 2-5
meter söder om schakten. Västerut kan avsänkningen sträcka sig fram till Maria
Magdalena kyrka. Det kan antas att avsänkningen av grundvattennivån erfordras
vid flera tillfällen under hela byggtiden, som förväntas bli 6-7 år.
Grundvattennivåsänkningen på Södermalmssidan bedöms kunna orsaka mindre
sättningar. Även om det inte förekommer några mäktiga lager av lera som kan sätta
sig innehåller marken organiskt material. Sådant material bryts med tiden ned och
om det kommer i kontakt med luftens syre ökar nedbrytningshastigheten. Det går
inte att i detalj förutsäga hur stora sättningar som kan uppkomma, men ett rimligt
antagande är att sättningarna kommer att understiga 2 cm vid en
grundvattennivåsänkning på 5 meter under ca två år.
Objekt som har bedömts som känsliga för grundvattennivåsänkning är byggnaderna
på Ormen 1 och 2, Ormsaltaren 1 och delar av 6, Stadsgården 1 och
tunnelbanespåren. Sättningsmätningar visar att marksättningar i området har pågått
under en längre tid sedan anläggning av Slussen på 1930-talet. Mätningarna visar
även att det fortfarande pågår sättningar i området. För Stadsgården uppgår
sättningarna till mellan ca 0,5-2,5 mm/år. Konsekvenserna av den planerade
vattenverksamheten blir att sättningarna kommer att utbildas snabbare, vilket kan
orsaka tidigareläggning av underhållsbehov och behov av att rikta tunnelbanespåren
mer frekvent än idag.
7.4
Risk för erosion
Vid beräkningar och mätningar av grundvattnets strömningshastighet har
hastigheter på maximalt 0,02 m/s beräknats för nuvarande förhållanden (Bergab
2012). De nya konstruktionerna, samt de förändrade tappningsbestämmelser som
föreslås, kommer inte att öka risken för erosion. Risken för att erosion av jord ska
uppkomma i grundvatten under drifttiden anses därför vara försumbar.
Vid länshållning av öppna schakt i jord finns det risk att grundvattengradienten
lokalt ökas, vilket leder till ökad risk för erosion. Detta gäller framför allt vid schakt
närmast Saltsjön och Mälaren. Risken för erosion föreligger där i området mellan
de öppna jordschakten och Mälaren/Saltsjön, dvs. inom byggområdet.
Konsekvenserna bedöms därför bli försumbara.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
29 (30)
7.5
Mobilisering av föroreningar
Generellt har inga större föroreningskällor påträffats vid provtagning av
grundvatten. Dock kan det inte uteslutas att sådana föroreningar finns. Mest troligt
är att grundvattnets strömningsriktning ändras så att eventuella föroreningar tränger
in i bussterminal, spillvattentunnel eller öppna schakt. Det finns risk att framför allt
inläckande grundvatten till berganläggningarna innehåller spår av avloppsvatten
från den nuvarande spillvattentunneln och/eller mindre mängder
petroleumprodukter från nuvarande och tidigare förekommande verksamheter.
Vid öppna schakt i jord nära Saltsjön finns det också risk att grundvatten med höga
salthalter kan tränga in.
8
Skyddsåtgärder
8.1
Tätning av berganläggningar
De planerade berganläggningarna kommer att tätas mot inträngande grundvatten
där det visar sig förekomma vattenförande zoner i berget. Tätning utförs i första
hand för att minska underhållsbehoven. Det finns ingen egentlig anledning att täta
berganläggningarna ur miljösynpunkt. Eventuell grundvattenpåverkan kommer bli
liten och riskerar inte att orsaka andra skador än att två energibrunnar på fastigheten
Drottningen 9 får sänkt vattennivå, med sänkt möjligt energiuttag som följd.
Beroende på brunnarnas närhet till den planerade bussterminalen går det sannolikt
inte att undvika grundvattenpåverkan även om en omfattande tätning utförs. Risken
är istället att injekteringsmedel tränger upp i brunnarna, vilket riskerar att orsaka
skador på dessa.
Några gräns- eller riktvärden för inläckage till berganläggningarna är vare sig
motiverade eller lämpliga. Mätningar i spillvattentunneln kan visserligen utföras
under byggtiden, men är inte möjliga att utföra under drifttiden beroende på att
avloppsvatten kommer att rinna i tunneln. Mätningar i den planerade
bussterminalen kommer främst att visa hur stora mängder vatten som rinner in från
grundvattenmagasinet i norr, vilket är onödigt eftersom grundvattennivån inte
riskerar avsänkas.
8.2
Tätning av temporära schakt
Flera av de öppna schakten i jord kommer att tätas mot inläckande grundvatten.
Beroende på jordlagrens komplexa uppbyggnad och att berg och jord möts kommer
det sannolikt inte att vara möjligt att erhålla täta schakt inom hela området. På
Södermalmssidan kommer omfattande schaktarbeten behöva utföras och det är
motiverat att temporärt kunna sänka grundvattennivån under byggtiden. Om sådan
sänkning inte utförs riskerar kostnaderna öka kraftigt och byggtiden förlängas med
flera månader.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
30 (30)
8.3
Infiltration
Att utföra infiltration för att motverka grundvattennivåsänkningar är en beprövad
teknik i Stockholmsområdet. I detta fall förekommer de känsliga objekten kring
Slussen och jordlagren är kraftigt vattenförande. Detta innebär att erforderliga
vattenflöden för att motverka grundvattennivåsänkningar kommer att bli så stora att
det inte kommer att vara lämpligt eller ens möjligt att använda vatten från
dricksvattennätet.
Alternativ som kan användas för infiltration är att återinfiltrera länsvatten från
schakten, att använda vatten från Saltsjön eller Mälaren. Eftersom vattnet i Saltsjön
innehåller hög salinitet är detta inget bra alternativ. Av de övriga alternativen
behöver vattnet genomgå försedimentering innan det infiltreras eftersom
infiltrationsanläggningarna annars riskerar sätta igen. Ytterligare undersökningar
kommer att utföras för att klarlägga hur en ev. infiltration ska genomföras.
8.4
Rening av länshållningsvatten
Vid anläggande av bussterminalen och spillvattentunneln bör länshållningsvattnet
passera en försedimentering med oljeavskiljning innan det släpps ut i recipient. Ett
annat alternativ är att leda det till spillvattennätet som mynnar i Henriksdals
reningsverk.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning
US11139
2012-01-20
Beställare:
Stockholms stad
Projekt Slussen
Hydrogeologisk utredning
Bilaga 5. Beräkningar av inläckage
Bergab – Berggeologiska Undersökningar AB
Uppdragsansvarig
Författare
Karl Persson
Thomas Wallroth
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
1 (11)
Innehållsförteckning
1 Inledning ........................................................................... 2 2 Inläckage till berganläggningen ........................................ 2 2.1 Förutsättningar ......................................................................... 2 2.1.1 2.1.2 Bergets vattenförande förmåga ........................................................ 2 Grundvattennivåer ............................................................................ 3 2.2 2.3 2.4 Beräkning som ekvivalent brunn .............................................. 3 Beräkning som öppet schakt .................................................... 4 Bedömning med hänsyn till närheten till Saltsjön .................... 5 3 Inläckage till schakt i jord .................................................. 6 3.1 3.2 Förutsättningar ......................................................................... 6 Inläckageberäkning .................................................................. 8 4 Kommentarer till resultaten ............................................. 10 4.1 4.2 Berganläggningen .................................................................. 11 Temporära schakt i jord ......................................................... 11 Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
2 (11)
1
Inledning
Syftet med föreliggande bilaga är att redovisa beräkningar av hur stora mängder
grundvatten som kan komma att läcka in till/bortledas från planerade
berganläggningar samt att uppskatta mängden inströmmande grundvatten vid
schaktningsarbeten i jord som utförs under grundvattenytan.
2
Inläckage till berganläggningen
Det finns flera faktorer som påverkar inläckaget till en berganläggning. De
viktigaste faktorerna är bergets vattenförande förmåga (som ofta uttrycks som
transmissivitet eller hydraulisk konduktivitet), berganläggningens djup under
grundvattenytan, samt berganläggningens storlek och form. Den planerade
bussterminalen är komplex i sin utformning och även bergets egenskaper är
komplexa. Att utföra beräkningar av inläckage med god precision är därför svårt.
Nedan redovisade beräkningar utgör rimliga scenarier för hur stora inläckage som
kommer att uppkomma.
2.1
Förutsättningar
2.1.1
Bergets vattenförande förmåga
Bergmassans vattenförande förmåga varierar sannolikt kraftigt kring planerad
anläggning. Baserat på utförda manschettester (3 m-sektioner) i kärnborrhål
(Tyrens, 2012) har den hydrauliska konduktiviteten beräknats. Olika
medelvärdesberäkningar kan göras (aritmetiskt, harmoniskt, geometriskt) och
konduktiviteten varierar också med testskalan, vilket gör det svårt att utgående från
ett begränsat antal 3 m-tester uppskatta den effektiva konduktiviteten i
berganläggningens skala. Undersökningar av tester i olika skalor visar att det
aritmetiska medelvärdet minskar och det geometriska medelvärdet ökar med ökad
testskala (Gustafson 2009). Erfarenheter har visat att det faktiska inläckaget till en
berganläggning blir mindre än vad som kan beräknas utgående från det aritmetiska
medelvärdet av testdata i liten skala. Geometriskt medelvärde ger normalt den mest
representativa karakteriseringen av bergmassans vattenförande förmåga när man
ska prognostisera inläckage till tunnlar och berganläggningar.
Det geometriska medelvärdet av data från alla kärnborrhålen blir 5·10-8 m/s. I
denna analys har exkluderats de tester som utförts ovanför grundvattenytan, vilka
inte är representativa. För relativt många testsektioner redovisas 0 liter
vattenförlust, vilket dock inte betyder att den hydrauliska konduktiviteten är 0. För
att kunna analysera data statistiskt har ett antaget mätvärde 0,5 liter ersatt
nollvärdena. Antagandet bör ge en liten överskattning av beräknat medelvärde för
konduktiviteten.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
3 (11)
2.1.2
Grundvattennivåer
Eftersom bergmassan i området är heterogen med en sannolikt dålig konnektivitet
mellan olika sprickor kan det förväntas att grundvattnets trycknivåer skiljer sig åt
markant mellan olika sprickor. Grundvattennivåerna inom området bedöms också
variera beroende på att befintliga undermarksanläggningar leder bort inläckande
grundvatten.
Mätningar av vattennivåer har utförts i kärn- och hammarborrhål. Mätningarna har
huvudsakligen utförts i öppna borrhål och visar på vattennivåer mellan +1 till +14.
Berganläggningens botten kommer att ligga ungefär på nivå -5 till -10. Uppgifterna
skulle innebära att det högsta grundvattentrycket kring berganläggningen kan vara
ca 20 m, men att trycket på den norra sidan mot Saltsjön bör vara betydligt lägre.
2.2
Beräkning som ekvivalent brunn
Den planerade berganläggningen utgörs av flera bergrumsskepp och tunnlar som i
ett plan tillsammans kan approximeras som en ellips med axlar 300 m respektive
100 m längd. Arean är då ungefär 24 000 m2.
Ett sätt att uppskatta inläckaget, Qb, till anläggningen är att ersätta
berganläggningen med en ekvivalent brunn. Brunnens radie, Rb, blir då ca 87 m.
Thiems brunnsekvation ger:
Qb 
2  T  s
ln R0 / Rb
(ekv. 1)
där s= avsänkningen (m), T= bergmassans transmissivitet (m2/s) och R0= radien för
influensområdet (m).
Influensområdets radie har antagits till 200 m (ungefär 2 ggr avståndet till den
positiva hydrauliska gränsen).
Resultat av utförda beräkningar med antagande av en maximal
grundvattensänkning 20 m för olika värden på transmissiviteten redovisas i tabell
2.1. De olika transmissivitetsvärdena har valts för att visa på en variation i flöde
med hänsyn till rumslig variation i vattenförande förmåga. Den mellersta
beräkningen motsvarar det beräknade geometriska medelvärdet enligt avsnitt 2.1.1
och 20 m vattenförande lager.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
4 (11)
Tabell 2.1 Inläckageberäkning med brunnsmodell.
T (m2/s)
s (m)
Qb
(m3/s)
Qb
(l/min)
5·10-6
20
7,5·10-4
45,3
1·10-6
20
1,5·10-4
9,1
5·10-7
20
7,5·10-5
4,5
Som framgår av ekv 1 är flödet direkt proportionellt mot avsänkningen
(grundvattennivån). Från tabellen ovan kan man därmed även prognostisera
inläckaget för andra antaganden om grundvattennivå i berget.
Det är oklart om man kan räkna med någon omfattande grundvattenbildning
ovanför berganläggningen med hänsyn till att det finns befintliga dränerande
anläggningar.
Med antagande om 50 mm grundvattenbildning per år över berganläggningens area
(24 000 m2) tillkommer 2,3 l/min till beräknat inläckage enligt tabell 2.1.
2.3
Beräkning som öppet schakt
Den planerade berganläggningen utgörs av flera bergrumsskepp och tunnlar som
ligger nära grundvattenytan. Inom delar av anläggningarna kan t o m
grundvattennivåerna ligga under nivån för bergrummens hjässa. Inläckaget kommer
då att ske enbart genom schaktbotten och schaktväggar. Med dessa antagna
förutsättningar kan man hydrauliskt betrakta berganläggningen som ett öppet
bergschakt. Analytiska lösningar för att uppskatta inläckaget till ett öppet, cirkulärt
dagbrott har tagits fram av Marinelli & Niccoli (2000).
Följande ekvationer beskriver inläckaget genom väggar (Q1) och botten (Q2):

Q1  W    r02  rp2

 2  r0
r0  ln

 rp
Q2  4rp  K  h0
W
h0  h 
K
2
p

 r02  rp2


2




(ekv. 2 till 4)
Där W= grundvattenbildning (m3/s), r0= influensområdets radie (m), rp= radie på
schaktet (m), hp=grundvattentrycket över schaktbotten vid schaktets kant (m),
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
5 (11)
h0=opåverkat grundvattentryck över schaktbotten (m), K= hydraulisk konduktivitet
(m/s). r0 beräknas först iterativt ur den mellersta ekvationen, varefter Q1 kan
beräknas.
I tabell 2.2 redovisas beräknade inläckage för olika antagna indata. Schaktets radie
har antagits till 87 m (som i avsnitt 2.2). Med hänsyn till skaleffekter för det
geometriska medelvärdet har även en beräkning med en halv tiopotens högre värde
utförts.
Tabell 2.2 Inläckageberäkning med schaktmodell
K (m/s)
h0 (m)
hp (m)
5·10-8
5·10-8
10·10-8
10·10-8
20
10
20
10
10
5
10
5
W
(mm/år)
50
50
50
50
r0 (m)
ΣQ (m3/s)
174
133
206
150
4,6·10-4
2,3·10-4
8,7·10-4
4,2·10-4
ΣQ
(L/min)
27,7
13,5
52,4
25,4
Med dubbla grundvattenbildningen ökar inläckaget med 1-2 l/min med övriga
antaganden oförändrade.
2.4
Bedömning med hänsyn till närheten till Saltsjön
Berganläggningen kommer att byggas i nära anslutning till Saltsjön med
ovanliggande jordarter som har mycket hög vattenförande förmåga. Schaktbotten
kommer att ligga 5-10 m under normala ytvattennivåer. Om det finns öppna
bergsprickor som kommunicerar hydrauliskt via jordlagren med ytvattenmagasinet
finns det en risk att betydande mängder vatten kan komma att läcka in till
berganläggningen längs dess norra rand. Inget av kärnborrhålen som har borrats
kring planerad berganläggning visar på några stora vattenförluster och man kan
därför inte baserat på dessa undersökningar förutse förekomst av sprickor med hög
vattenförande förmåga. Samtidigt är det uppenbart att man med dessa borrhål bara
undersökt en liten del av den berörda bergvolymen. Inget av borrhålen ligger heller
inom området mot Saltsjön.
Man kan förenklat beskriva flödet i en öppen spricka i analogi med flöde i en
planparallell spalt med vidden e.
Spricktransmissivitetetn Tf kan definieras som:
Tf 
g e 3

 12
ekv 5
där ρ och μ är vätskans (i detta fall vatten) densitet respektive dynamiska viskositet.
Eftersom transmissiviteten ökar med kuben på sprickvidden medför även en liten
förändring i vidd en stor förändring i transmissivitet. Figur 1 visar hur flödet genom
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
6 (11)
en spricka, beräknat med Darcys lag, varierar med sprickvidden. En hydraulisk
gradient dh/dx=1 och sprickbredden 10 m har antagits. Ett rimligt antagande är att
sprickor med en hydraulisk sprickvidd på några hundra μm kan förväntas så nära
markytan som i detta fall.
7.00
6.00
Q(l/s)
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
0
200
400
600
800
1000
1200
e (μm)
Figur 1 Sprickflöde beräknat med den ”kubiska lagen” för olika sprickvidd.
Hydraulisk gradient=1, sprickbredd=10 m.
Av diagrammet ovan framgår att flödet genom en enda öppen spricka med stor vidd
kan bli betydande.
3
Inläckage till schakt i jord
3.1
Förutsättningar
Under byggtiden kommer öppna schakt i jord att anläggas inom stora delar av
Slussenområdet. Utförandet kommer att vara olika inom olika delar av området och
beroende av vilken typ av konstruktion som planeras. I vissa fall kommer tätspont
att användas, i andra fall kan det bli aktuellt med undervattensgjutna tätkakor innan
länshållning. Inom de djupaste delarna av schakterna kommer schaktbotten att ligga
på nivå -13,5 m.
Jordlagerföljden vid Slussen är komplex och utgörs av omväxlande lager av block,
grus, sten, sand och lera samt diverse fyllnadsmaterial.
Grundvattennivåerna inom aktuellt område ligger omkring ±0 med generellt sett
små gradienter. Tolkad grundvattenströmning framgår av figur 2.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
7 (11)
Figur 2. Tolkad grundvattenströmning i området kring Karl-Johanslussen baserat på
isolinjer för grundvattennivåer enligt mätningar utförda 090331 (Tyréns, 2012).
Information om jordlagrens vattenförande förmåga finns från undersökningar vid
Sjöbergsplan (Geosigma, 2010) där utspädningsmätningar utförts i grundvattenrör i
samband med provpålning. Resultaten för de rör där jordlagren har högst
genomsläpplighet visar värden på specifikt grundvattenflöde i intervallet 2-5·10-6
m3/m2/s (Geosigma, 2010). Med en av Geosigma antagen hydraulisk gradient på
0,001 motsvarar detta en hydraulisk konduktivitet på 2-5·10-3 m/s. Figuren ovan
indikerar dock generellt högre gradienter, vilket skulle innebära att intervallet ovan
utgör en övre gräns på konduktiviteten. Det finns å andra sidan indikationer på att
utformningen av grundvattenrören kan ha inneburit en flödesbegränsning, vilket i
så fall betyder att det specifika flödet från testerna underskattar den verkliga
hydrauliska genomsläppligheten i jordlagren.
Vid infiltrationsförsök utförda vid Södermalmstorg (Tyréns 2012) erhölls ingen
hydraulisk respons i omgivande rör trots ett infiltrationsflöde av som mest 40 l/min.
Utgående från avsaknaden av respons kan man dock dra en slutsats om ett minsta
värde på den hydrauliska konduktiviteten. Om vi grovt förenklat antar att
infiltrationen kan beskrivas som injektion till en sfärisk punktkälla kan den
hydrauliska konduktiviteten bestämmas från:
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
8 (11)
K
Q
4  r  h
ekv 6
där Q= infiltrationsflödet, r= avstånd till obspunkt och Δh= största
trycknivåhöjning.
Med antagande av att mätgränsen för hydraulisk tryckpåverkan är 0,5 cm och
avståndet till den närmaste observationspunkten under infiltrationsförsöket var 35
m erhålls ett K-värde 3·10-4 m/s. Resultaten visar därmed att den vattenförande
förmågan i jordlagren är stor även i detta område, hur stor går dock inte att bedöma
från befintligt underlag..
3.2
Inläckageberäkning
Mängden tillrinnande grundvatten till schakterna kommer att variera beroende på
valt tekniskt utförande, schaktnivå i relation till omgivande grundvattennivåer samt
jordlagrens vattenförande förmåga. En stor mängd olika beräkningsfall kan
definieras. Av betydelse är även hur stora jordschakter som samtidigt utförs.
Med antagande att ingen grundvattennivåsänkning kan uppkomma längs ytvattnet
kan man med en enkel tvådimensionell numerisk modell beräkna inläckaget till en
schakt i jordlagren. I figur 3 redovisas använd beräkningsmodell för ett snitt
vinkelrätt mot Saltsjön i finita element-programmet Phase2. Beräkningsresultat
visas i figur 4.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
9 (11)
Figur 3 Beräkningsmodell med ansatta värden på hydraulisk konduktivitet samt
randvillkor. Schakten har gjorts 20 m bred och 10 m djup.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
10 (11)
Figur 4. Beräkning av inflöde till schakt. Den nedre figuren är en detalj från den övre.
Siffrorna avser m3/s m.
Resultaten i figur 4 ger med ansatta förutsättningar ett inflöde 10 l/s och längdmeter
schakt.
En kontroll av rimligheten i modellresultat kan göras med Darcys lag för olika
avsänkningar vid schakten och för olika värden på jordlagrens transmissivitet. I
figur 5 visas hur flödet vinkelrätt mot schakten varierar. Eftersom flödet är
proportionellt mot jordlagren vattenförande förmåga kan inläckaget bli mycket
stort.
Flöde som funktion av avsänkning
Q (lit/s m)
10 m avstånd till positiv hydraulisk gräns T= 2*10-2
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
T= 1*10-2
T= 5*10-3
T= 1*10-3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Δh (m)
Figur 5. Beräknade flöden vid olika avsänkning på 10 m avstånd från en fast, opåverkad
grundvattennivå för olika värden på transmissiviteten.
4
Kommentarer till resultaten
I denna bilaga redovisas ett antal beräkningar av inläckage till planerad
berganläggning och till temporära schakter eller brunnar i jord. Många olika
faktorer påverkar resultaten, varav de flesta av faktorerna är behäftade med olika
grad av osäkerheter. Detta innebär att resultaten av beräkningarna bör användas
med viss försiktighet.

Bergmassans och jordlagrens genomsläpplighet varierar inom området
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
11 (11)
4.1

Grundvattennivåer i berg varierar inom området beroende på bergmassans
hydrauliska heterogenitet och sprickornas dåliga konnektivitet

Berganläggningens geometri är komplex

Storleken på dräneringen från befintliga berganläggningar är osäker

Närheten till stora ytvattenmagasin innebär att det potentiellt finns mycket stora
vattenmängder som kan läcka in om hydrauliska kontakter uppkommer

Förutsättningarna för schakterna i jord är också komplexa med varierande nivåer
på schaktbotten och oklara tidssekvenser för hur arbetena ska utföras.
Berganläggningen
Utförda beräkningar med ansatta rimliga data från utförda undersökningar indikerar
att ett inläckage på i storleksordningen 40-50 l/min kommer att uppkomma för
fallet att ingen tätning utförs. Osäkerheterna ligger framför allt i kontakten mot
Saltsjön. Om det finns öppna sprickor varigenom man får hydraulisk
kommunikation via de genomsläppliga jordlagren, kan betydligt högre inläckage
uppkomma. Detta är dock svårt att prognostisera genom beräkningar.
4.2
Temporära schakt i jord
Beräkningar har gjorts med hydrauliska indata från de tester som utförts i området.
Förutsättningarna för schaktningsarbetena är ännu oklara och de tekniska
lösningarna kommer att variera inom området varför endast en enkel ansats gjorts
med beräkning av flöde vinkelrätt mot en avsänkt nivå. Modelleringsresultatet
indikerar ett inflöde i storleksordningen 10 l/s och längdmeter schakt för en
hydraulisk konduktivitet K=1·10-3 m/s vid antagna avsänkningar motsvarande de
djupaste schakterna.
Redovisade värden för inläckage till schakt i jord kan förväntas vara underskattade.
Ställvis kan konduktiviteten vara betydligt högre och där kan det inte förväntas vara
möjligt att sänka grundvattennivån.
Uppdragsnummer
Datum
Revisionsnummer
Projekt Slussen – Hydrogeologisk utredning Bilaga 5
US11139
2012-01-20
Projetk Slussen
Hydrogeologisk utredning
Bilaga 6
Tabell med grundvattennivåkänsliga objekt
Kvarter
Ormen
Ormsaltaren
Stadsgården
Tunnelbanespåren
Fastighetsnr.
1
2
1
6
1
Jordlager
ås (le/org)/fy (le/org)
ås (le/org)/fy (le/org)
ås (le/org)/fy (le/org)
ås (le/org)/fy (le/org)
ås (le)/fy (le/org)
Grundläggning
Okänd
Okänd
Okänd
Okänd
Murar/plintar på ås/fy
ås (le)/fy (le/org)
Direkt på mark