Vodosnabdijevanje i odvođenje otpadnih voda na Jadranskoj obali, Faza III – Herceg Novi
Glavni projekat proširenja kanalizacionog i vodovodnog sistema hercegnovske rivijere
IZVOĐENJA PUMPNIH STANICA PREMA TEHNOLOGIJI TEMELJENJA NA BUNARIMA
Septembar 2013.
SADRŽAJ: I.
TEKSTUALNI DEO
1.
LOKACIJA
2.
1.1.
Lokacije pumpne stanice
1.2.
Podloge za projektovanje
TEHNOLOGIJA IZVODJENJA TEMELJA NA BUNARIMA 2.1.
Uvod
2.2.
Izvođenje temelja na bunarima
2.3.
Specifičnosti konstrukcije bunara koji se izvodi postepenim spuštanjem
2.4.
Nadzor pri građenju, monitoring i održavanje
3.
DETALJAN TEHNOLOŠKI POSTUPAK IZVOĐENJA PUMPNE STANICE PREMA TEHNOLOGIJI TEMELJENJA NA BUNARIMA
II.
GRAFIČKI PRILOZI
TEKSTUALNI DEO
1. LOKACIJE 2.1. LOKACIJE PUMPNIH STANICA Ovom metodologija rada obuhvaćene su pumpne stanice koje se nalaze na potezu Jošica – Meljine, većim dijelom na priobalnoj saobraćajnici, i to: CS BIJELA SHIPYARD, CS BIJELA WEST, CS ĐENOVIĆI, CS KUMBOR, CS ZMIJICE, CS ZELENIKA i CS SAVINA. 2.2. PODLOGE ZA PROJEKTOVANJE Izbor pumpnih stanica na koje će biti primenjena ova tehnologija izvršen je na osnovu rezultata geoloških istraživanja za potrebe projektovanja, preliminarnih rezultata dodatnih geoloških istraživanja koja je izvršio Izvođač, obilaska terena i konsultacija sa geomehničarem. Na svim lokacijama radi se o terenu sa sličnim geomehaničkim karakteristikama. Uglavnom se radi o detritusu, šljunkovitim, peskovitim i prašinastim materijalima sa visokim nivoom podzemnih voda.
2. TEHNOLOGIJA IZVODJENJA TEMELJA NA BUNARIMA 2.1. UVOD Temeljenje na bunarima spada u grupu dubokog temeljenja pošto se iskop vertikalnog šahta izvodi na sličan način kao i kod bunara koji ne služe za temeljenje. Bunar je nosivi element za prenos potpornih sila objekta u nosiva tla kroz manje nosive i nenosive slojeve temeljnog poluprostora. Kao značajni elementi nosive konstrukcije objekta utiču na koncept objekta, troškove i brzinu građenja, stabilnost i trajnost objekta kao i sa stanovišta zaštite okoline. Brza i pouzdana izvedba, koju omogućava savremena mehanizacija, uključuje temeljenje na bunarima u tehnologije koje zadovoljavaju zahtjevima ekonomične gradnje. Isto tako ovo temeljenje omogućava visoke standarde u zaštiti radnika na izvođenju ima male uticaje na okolinu radi čega se može uvrstiti u grupu koja zadovoljava ekološke zahtjeve. Prednosti temeljenja na bunarima su sledeće:
omogućen je direktni prenos opterećenja objekta do nosivog temeljnog tla,
bunar je istovremeno i zaštita građevinske jame i ne prouzrokuje pomjeranje tla,
najčešće je jeftinije,
intervencija u okolinu je minimalna.
Pri izboru koncepta i projektovanju temeljenja na bunarima treba obezbjediti slijedeće osnovne kriterije za sigurnu upotrebu konstrukcije:
odpornost, stabilnost, upotrebljivost i trajnost konstrukcije;
kod projektovanja treba upotrebljavati evropske (EUROCODE) i nacionalne propise i standarde koji se odnose na materijale, temeljenje objekata, određivanje uticaja na konstrukcije, za armirani beton i sigurno projektovanje na potres;
kod analize uticaja potrebno je, upotrebljavati međunarodne važeće računske metode, računske modele ili računske programe.
Kod izvođenja bunara kao temelja treba realizovati više faza radova kao npr.: (i) geotehničko istraživanje tla, kako u fazi izvođenja ne bi bilo iznenađenja i promjene rješenja, kao što je bilo slučajeva; (ii) izrada bunara; (iii) postavljanje, spuštanje i kontrola vertikalnosti; (iv) kopanje i ispumpavanje vode; te (v) ispunjavanje bunara i izrada nadglavne ploče.
Bunari se mogu izvoditi na dva načina: sa postepenim iskopom vertikalnog šahta uz primjenu svih zaštitnih mjera, po etapana sa istovremenim izvođenjem zaštite i sa postepenim podkopavanjem i postepenim spuštanjem prethodno izrađenog segmenta bunara na površini terena. Temeljenje na bunarima je opravdano u relativno kohezivnim materijalima. U prašinastim i peskovito-šljunkovitim materijalima sa veličinom frakcija do 200 mm upotrebljava se metoda izrade bunara sa podkopavanjem i spuštanjem (tonjenjem) prethodno, na površini terena, izbetoniranog šupljeg sanduka. Sanduk se izvodi na licu mjesta iznad radnog platoa u pojedinačnim segmentima, visine 2.0 do 4.0 m, ili u jednom komadu, betoniranjem ili sa montažnim prefabrikovanim elementima. 2.3. SPECIFIČNOSTI KONSTRUKCIJE BUNARA KOJI SE IZVODI POSTEPENIM SPUŠTANJEM Zasnivanje konstrukcije bunara, koji se izvodi postepenim spuštanjem, uslovljena je načinom izrade i osobinama nenosivih slojeva temeljnog tla, kroz koja se izvodi spuštanje bunara. Bunar šupljeg presjeka kvadratnog, pravougaonog, kružnog ili elipsastog oblika sa ili bez unutrašnjih pregrada izvodi se na licu mjesta iznad radnog platoa u pojedinačnim segmentima ili u jednom komadu. Bunar se, u toku spuštanja, izvodi po fazama u slijedećim primjerima:
kod velikih dubina i manjih širina (promjera) bunara kada je H/B > 1.3, kod ograničene visine ruke bagera ili krana: Δh/h' < 2, gde je: Δh = visina etape, h' = visina ručice bagera ili krana, kada se ispod radnog platoa nalazi meka glina.
Bunar se izvodi u punoj visini iznad radnog platoa u slijedećim primjerima:
kod malih dubina i velikih širina (promjera) bunara kada je H /B < 1.3, kod ograničene visine ruke bagera ili krana Δh < 2/3 h' gde je: Δh = visina bunara, h' = visina ručice bagera ili krana, kada se ispod radnog platoa nalazi tvrda glina ili pijesak, kod teških bunara koji se ne mogu umiriti sa mehanizmima zaustavljanja.
Konstrukcija bunara, koji se izvodi sa spuštanjem, sastoji se iz sledećih elemenata: sekačnož, vijenac i zidovi bunara. Nož sa vencem na unutrašnjoj strani bunara omogućava:
neposredni prenos pritiska od težine bunara na tlo u procesu spuštanja, zaštitu bunara kod nesimetričnog opterećenja koja nastaju zbog prepreka pri spuštanju, lakši iskop tla.
Nož je potreban pri spuštanju bunara kroz čvrsta tla i slojeve sa preprekama. Mora imati dovoljnu krutost, u suprotnom može prestavljati prepreku kod spuštanja bunara. Nož se pričvrsti na vijenac u obliku sjekača sa kojim se povećava učinak zasijecanja u tlo. Vijenac mora obezbjediti dobar oslonac za nož, koji se neposredno oslanja na tlo, zbog čega je izložen uticaju lokalnih opterećenja, koja nastaju usled prepreka kod spuštanja bunara, Zidovi bunara prestavljaju zaštitu u toku spuštanja bunara, preuzimaju sva opterećenja, koja se pojavljuju u toku spuštanja ili transporta i sa svojom masom omogućavaju da bunar samostalno prodire savlađujući trenje u tlu ispod noža na donjoj strani bunara. 2.4. IZRADA I POSTAVLJANJE BUNARA Izrada samih bunara ovisi o vrsti materijala od kojeg se gradi, lokaciji i dubini na koju se bunar spušta, mjestu izrade i načinu eventualnog transporta, te metodi spuštanja. Zidani bunari, kao i bunari od nearmiranog betona u klasičnoj iIi kIiznoj oplati, grade se na poravnatom sabijenom tlu na mjestu njegovog spuštanja. Na tačno postavljenom nožu i
prstenu zida se, odnosno betonira u oplati, stijenka – zid bunara. Ako dubina bunara nije velika, ozida se, odnosno betonira, cjelokupna visina bunara prije njegovog spuštanja. Kod većih dubina izvede se jedan dio visine zida, sačeka da vezivo očvrsne, kada se spušta dio bunara i prema potrebi nadoziđuje, odnosno nadobetonira i postepeno spušta do potrebne dubine. Na mjestu prekida obično se izvode armirano-betonski serklaži, koji se po vertikali vezuju za prsten noža bunara. Armirano-betonski bunari rade se obično u kliznoj opiati, u cijeloj svojoj visini, iIi u dijelovima uz postepeno spuštanje, što ovisi o dubini bunara. Kod radova sa prekidima treba obratiti pažnju na spojeve betona i nastavke armature. Betonske, armirano-betonske i prednapregnute bunare izvedene od montažnih prefabrikovanih prstenova treba dobro povezati u jednu cjelinu čeličnim sponama, iii na drugi način, uz dobro zaptivanje međuspojnica. Izrada, podstavljanje i kontrola bunara izvedenog na tIu je lakše u odnosu na ostale načine, ali je neophodna uspostava stalnih tačaka za kontrolu položaja bunara u fazi izrade i njegovog spuštanja. 2.5. KOPANJE I SPUŠTANJE BUNARA Pri kopanju zemljanog materijala unutar zidova, pripremljenih u celosti ili po etapama iznad terena, bunar se spušta (utapa) prema dole. Na taj način se mehanizovani iskop u sanduku i spuštanje sanduka izvode jednovremeno. Kopanje u bunaru može biti u suhom ili pod vodom, što ovisi o vrsti materijala, njegovoj propustljivosti i nivoa podzemne vode. Ovisno o ovim elementima moguće su razne metode i načini rada sa raspoloživom opremom. Ako se želi i postoje uslovi da se kopa u tlu sa podzemnom vodom u suho, onda se moraju koristiti pumpe, čime se omogućuje kopanje i ispod samoga noža bunara. Kada se kopa u suhom, ako nema podzemne vode, ili se ona lahko može ispumpati, moguće su intervencije i sa radnicima u bilo kojoj fazi spuštanja bunara. Rad u ovakvim uslovima je najprikladniji, jer se može kopati običnim sredstvima, ručno iIi mašinski, pomoću raznih vrsta hvatača materijala, a prepreke se u toku spuštanja lako savladavaju. Kod čvršćih materijala koristi se teži hvatač, koji se pušta sa visine da otvoren pada i zabije u tIo, a pri podizanju se stegne i iznosi materijal vani. Često je potrebno potkopavanje ispod ilili izvan noža, često je u ovome slučaju rada u suhom izvodljivo, a moguće je koristiti i vodu pod pritiskom. Faza spuštanja bunara pričinjava najveće poteškoće zbog potrebe savladavanja otpora trenja po obimu bunara. Savladavanje trenja postiže se obično na sIijedeći način: težinom bunara, koja treba biti veća od sila trenja; nanošenjem opterećenja na bunar, koje mora biti centrično; potkopavanjem ispod samoga noža bunara, čime se eliminiše otpor tla odozdo; utiskivanjem vode pod pritiskom ispod noža ili po obodu bunara, sistemom ugrađenih cijevi i mlaznica; korištenjem bentonitske tiksotropne smjese po obodu bunara. Ova mjera se ne primjenjuje u pjeskovitim materijalima, pošto postoji opasnost od samostalnog propadanja bunara radi malog odpora zemlje ispod noževa koji su ugrađeni na vanjskoj strani zidova bunara. U slabo nosivom tIu (mulj, zasićen pijesak) savladavanje trenja je lako, a ponekad nastupa i brzo tonjenje bunara u tlo. U ovome slučaju bunar se obično pridržava sa površine i blagovremeno nadoziđuje, odnosno betonira, kako ne bi tonuo svježe izgrađen dio zida bunara. Kada se bunari spuštaju ispod nivoa podzemne vode, može se voda ispumpavati, kao i u drugim otvorenim građevinskim jamama. Pumpanje vode ne izaziva posebne poteškoće kada se bunar spušta u materijalu sa malim koeficijentom propusnosti, kao sto je glinovito i/ili
prašinasto tlo. Sve dok pritok vode nije veliki nema straha od hidrauličkog loma tla te se iskop obavlja na suhom. Međutim, u pjeskovitom i šljunkovitom materijalu velike vodopropusnosti, priliv vode je znatan i može se savladati jedino jakim pumpama, ali tada postoji opasnost od hidrauličkog sloma. U ovome slučaju nastupa naglo prodiranje materijala u bunar zbog velikog ulaznog gradijenta ispod noža i erozije materijala. Radi ovoga se voda ispumpava samo do izvjesne relativno male dubine iskopanog bunara. Kada, ipak, bunar treba dublje spuštati u sitnozrnom materijalu, radi se iskop pod vodom raznim mehaničkim napravama. U ovome slučaju nivo vode u bunaru održava se u visini podzemne vode iIi nešto iznad ovoga nivoa. Tada voda struji iz bunara u tIo i pozitivnim strujnim pritiskom stabilizira tlo oko dna bunara i sprečava njegovo prodiranje u bunar. U šljunkovitom tIu opasnost od hidrauličkog sloma tla oko noža bunara je manja, ali je veća vodopropusnost, pa su potrebni moćni kapaciteti pumpi za održavanje niskog vodostaja. Zato se u takvim materijalima, također, redovno kopa bagerima ne ispumpavajući vodu. Za kopanje u pjeskovitom i prašinastom tlu koriste se ejektori na zrak iii vodu. Princip rada sastoji se u ubacivanju zraka iIi vode kroz manju cijev pod pritiskom, čime se razara tlo, a kroz drugu cijev većeg prečnika izvlači se zajedno voda i materijal. Kada se materijal kopa pod vodom, moguće su razne prepreke, kao što su panjevi, samci, tvrdi proslojci i sl., kada se mora intervenisati roniocima, mora se vršiti podvodno miniranje i slično, što usporava izgradnju temelja na bunarima. U koherentnom tlu nije preporučljivo prekidati spuštanje bunara na duže vrijeme, jer kada se jednom savlada trenje, poslije proces spuštanja ide Iakše. Ovo i zbog toga što kod dužih prekida doIazi do povećanja normaInih napona, a time i trenja, usljed plastičnog tečenja materijala. Ispunjavanje dna bunara započinje nakon njegovog spuštanja do predviđene kote kako bi se dobio masivan temelj za konstrukciju i vodonepropusni čep. Ugrađivanje podvodnog betona treba izvesti neposredno po završetku iskopa sa čime se sprečava taloženje mulja na temeljno dno. U suprotnom treba natoloženi mulj prije betoniranja čepa odstraniti (usisati). Nakon očvršćenja podvodnog betona (čepa) ispumpa se voda iz bunara uz prethodnu provjeru stabilnosti na uticaj pritiska uzgona. Temeljna ploča pumpne stanice izvodi se u suhom šahtu. 2.4. NADZOR PRI GRAĐENJU, MONITORING I ODRŽAVANJE Kod izrade bunara potrebna je stalna saradnja između izvođača, projektanta, geomehaničara i nadzornog inžinjera. U okviru nadzora na izgradnji bunara izvode se sledeće aktivnosti:
uspostavljanje monitoringa, sa kojim se prate i slijede pomjeranja padine, bunara i podupora,
sa pregledima se odmah određuje stvarna kategorija tla,
u pogledu stvarnih prilika, odmah se određuju dodatni uslovi osiguranja iskopa kao što je dodatno razupiranje, sidranje itd.,
na dnu bunara treba izvesti test penetracije odnosno treba odrediti dubinu na kojoj se počinje izvođenje eventualne zaštite bunara,
određivanje skladnosti sa projektom i evidentiranje odstupanja od izvedbene dokumentacije te promjene i dopune koje nastaju u toku izgradnje.
U toku spuštanja bunara formira se bočni pritisak, koji nije ravnomjeran po površini omotača, što dovodi do naginjanja bunara. Isto tako, neravnomjeran iskop, pojave samaca i različitog
sastava tia, neravnomjerno nalijeganje noža i sl. može izazvati nepravilno tonjenje bunara, naginjanje i pomjeranje u stranu. Ispravljanje se postiže: (i) kopanjem više na jednoj nego na drugoj strani, potkopavanjem ispod noža na strani koju treba spustiti, (ii) podupiranjem sa strane na površini terena, (iii) vezivanjem gornjeg kraja bunara i povIačenjem, (iv) opterećivanjem jedne strane više nego druge, (v) djelovanjem vode pod pritiskom na strani koju treba spustiti, odnosno vratiti. Sa završetkom građevinskih radova potrebno je uspostaviti prvobitno stanje sa planiranjem i asfaltiranjem kolovoza i humuziranjem terena u koliko nisu izvedene dugotrajne zaštitne mjere kod izvođenja početnih zasijecanja za radne platoe bunara.
3.
DETALJAN TEHNOLOŠKI POSTUPAK IZVOĐENJA PUMPNE STANICE PREMA TEHNOLOGIJI TEMELJENJA NA BUNARIMA
FAZA 1. PRIPREMNI RADOVI 1.1. Transport gradjevinskih mašina, opreme i pribora za rad na poziciju, te obavljanje svih pripremnih i raspremnih radova na gradilistu. 1.2. Obezbeđenje privremenog prepumpavanja dotoka otpadnih voda iz postojeće kanalizacije. 1.3. Uklanjanje i odvoz na deponiju postojećeg kolničkog zastora (asfalt i beton, baza puta, tampon), sa privremenim uklanjanjem ili izmještanjem postojećih instalacija. 1.4. Uklanjanje gornjeg sloja zemlje do kote koja se nalazi iznad nivoa podzemnih voda i djelovanja mora. Dubinu iskopa odrediti na licu mesta prema sastavu terena 1.5. Uredjenje radnog platoa za čitavu površinu bunara 1.6. Proračun spuštanja bunara FAZA 2. IZRADA DONJEG SEGMENTA BUNARA SA VENCEM I NOŽEM 2.1. Postavljanje dvostrane oplate za izradu donjeg segmenta bunara sa vencem i nožem. 2.2. Nabavka, rezanje i savijanje armature za izradu donjeg segmenta bunara sa vencem i nožem i postavljanje armature u oplatu 2.3. Nabavka, rezanje i postavljenje čelične ploče 20-3 i ugaonika 100x100x12 mm za nož 2.4. Betoniranje segmenta betonom C35/45 klase izloženosti XC4, XS3, XA2, XM1, WA. FAZA 3. POSTEPENI ISKOP I SPUŠTANJE DONJEG SEGMENTA BUNARA 3.1. Mašinski iskop bagerom sa zahvatnom kašikom (grejfer) u rastresitom zemljištu (detritus, peskoviti, šljunkoviti, prasinasti material) unutar konture sanduka, sa utovarom u transportna sredstva i odvozom na deponiju. Detaljniji opis, količina kao i dubine iskopa biće dati pojedinačno za svaku pumpnu stanicu. 3.2
U slučaju potrebe korigovati vertikalnu poziciju segmenta kranom nosivosti 30 t.
FAZA 4. IZRADA GORNJEG SEGMENTA BUNARA 4.1. Postavljanje dvostrane oplate za izradu gornjeg segmenta bunara.
4.2. Nabavka, rezanje i savijanje armature za izradu gornjeg segmenta bunara i postavljanje armature u oplatu 4.3. Betoniranje segmenta betonom C35/45 klase izloženosti XC4, XS3, XA2, XM1, WA. FAZA 5. POSTEPENI ISKOP I SPUŠTANJE CELOG BUNARA 5.1. Mašinski iskop bagerom sa zahvatnom kašikom (grejfer) u rastresitom zemljištu (detritus, peskoviti, šljunkoviti, prasinasti material) unutar konture sanduka, sa utovarom u transportna sredstva i odvozom na deponiju. Detaljniji opis, količina kao i dubine iskopa biće dati pojedinačno za svaku pumpnu stanicu. 5.2
U slučaju potrebe korigovati vertikalnu poziciju sanduka kranom nosivosti 30 t.
FAZA 6. ZATVARANJE DNA SANDUKA 6.1. Podvodno betoniranje zaptivnog čepa min. 1.0 - 1.2 m. Debljina zaptivnog čepa biće određena za svaku pumpnu stanicu prema nivou podzemne vode i veličini uzgona. 6.2
Posle ugradnje betona montirati potopljene pumpe i izvršiti evakuaciju vode iz sanduka.
FAZA 7. IZRADA GLAVNE DONJE PLOČE PUMPNE STANICE 7.1. Betoniranje sloja od mršavog betona (C20/25) između podvodne betonske ploče i glavne ploče 7.2. Nabavka, rezanje i savijanje armature za izradu glavne donje ploče pumpne stanice 7.3. Postavljanje armature donje ploče 7.4. Betoniranje donje glavne ploče betonom C35/45 klase izloženosti XC4, XS3, XA2, XM1, WA. FAZA 8. IZRADA GORNJE PLOČE PUMPNE STANICE 8.1. Postavljanje oplate za izradu gornje ploče 8.2. Nabavka, rezanje i savijanje armature za izradu gornje ploče pumpne stanice 8.3. Postavljanje armature gornje ploče 8.4. Betoniranje gornje glavne ploče betonom C35/45 klase izloženosti XC4, XS3, XA2, XM1, WA. FAZA 9. IZRADA GORNJE PLOČE PUMPNE STANICE 9.1. Nakon izvršenih građevinskih radova, ispuna radnog prostora oko konstrukcije odgovarajućim materijalom za ispunu koji je potrebno zbijati u slojevima 9.2. Uspostavljanje prvobitnog stanje sa planiranjem i asfaltiranjem kolovoya, betoniranjem staza i humuziranjem terena. NAPOMENA: Izvođenje pumpne stanice prema tehnologiji temeljenja na bunarima je opisana uz pretpostavku da će se spuštanje sanduka vršiti sa dva segmenta. Za svaku pumpnu stanicu pre izvođenja, na osnovu geomehaničkih karakteristika tla na lokaciji, proračunom će biti utvrđeno da li će se sanduk spuštati iscela ili iz više segmenata.
III
DINAMIČKI PLAN IZVODJENJA RADOVA
Prema dinamičkom planu temeljenje na dubokim bunarima biće izvedeno na 7 lokacija, i to redosledom od PS Savina do PS Bijela Brodogradilište. DODATI
Projektant i koordinator projektantskog tima:
Glavni inženjer gradilišta:
Dr. Dragan Milićević, dipl.ing.građ.
Zoran Marasović, dipl.ing.građ. Projekt Menadžer:
Josip Križanac, mag.ing.građ.
Direktor projekta:
Gursel Karadenis, dipl.ing.građ.
GRAFIČKI PRILOZI
