Građevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu Zavod za organizaciju građenja Katedra za tehnologiju građenja Zdravko Linarić
Tehnologija građenja I. Zemljani radovi
1
Sadržaj: Predgovor 1. Tehnika i tehnologija građenja 1.1. Tehnologija građenja 1.2. Stanje područja suvremene tehnologije građenja 1.3. Građevinska mehanizacija 2. Zemljani radovi pri građenju 2.1. Povijesni značaj zemljanih radova 2.2. Građevinski zemljani radovi 2.3. Zaštita zemljanih radova i građevina 3. Gradiva pri zemljanim radovima 3.1. Tlo i stijena kao predmet zemljanih radova 3.2. Kamen kao gradivo 3.3. Logistika sipkih gradiva 4. Priprema zemljanih radova 4.1. Pripremni radovi pri građenju 4.2. Čišćenje područja građenja i gradilišta 4.3. Izmjera zemljanih radova i građevina 5. Površinski (nadzemni) iskop tla i stijene 5.1. Oblici i načini iskopa tla ili stijene 5.2. Površinski (nadzemni) strojni iskop u tlu 5.3. Strojni iskop stijene bez prethodna miniranja 6. Miniranje stijene 6.1. Minerski radovi 6.2. Eksplozivi, eksplozivna punjenja i sredstva za paljenje eksploziva 6.3. Plan površinskog miniranja stijene 7. Logistika i ugradba sipkih gradiva 7.1. Transport sipkih gradiva 7.2. Odlaganje sipkih gradiva 7.3. Ugradba sipkih gradiva 8. Poboljšanje obilježja zemljanih gradiva i terena građenja 8.1 Stabilizacija tla i slojeva nasipavanja 8.2. Prethodno poboljšanje tla ili stijenskog masiva 8.3. Djelomična konsolidacija prirodnog tla izvedbom pilota 9. Zaštita zemljanih radova i građevina 9.1. Zaštita usjeka i nasipa 9.2. Rovovi vodova 9.3. Građevne jame i zagati 10. Izbor i planiranje tehnologije zemljanih radova 10.1. Izbor i planiranje tehnike i tehnologije zemljanih radova 10.2. Učinak strojeva za zemljne radove 10.3. Kalkulacija troškova strojnog rada pri zemljanim radovima Primjeri izbora planiranja tehnologije zemljanih radova 1. primjer: Predusjek tunela sa dvije tunelske cijevi 2. primjer: Glineni tepih dna hidrotehničkog bazena 3. primjer: Nasuta (“zemljana”) brana 4. primjer: Cjevovod Izvori (web-adrese)
2
Predgovor Sadržaj ove knjige temelji se na predavanjima nastavnog predmeta "Tehnologija građenja" u dijelu "Tehnologija zemljanih radova" studija smjera Organizacija građenja na Građevinskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. U knjizi se građenje ne promišlja kao gospodarska djelatnost ili kao oblik građevinske proizvodnje (odnosno proizvodnje gradiva) ili kao djelatnost održavanja građevinskih objekata ili kao državna struktura koja “nadzire” zakonitost građenja. Promišlja se kao skup proizvodno-tehnoloških aktivnosti organiziranih kroz tehnološke tokove, procese i zahvate onog dijela građenja koji obuhvaća zemljane radove u tlu i stijeni (građenje ” u zemlji”) odnosno izvedbu zemljanih građevina od prirodnih sipkih gradiva (građenje “sa zemljom”). Stoga se u ovoj knjizi sažeto prikazuju, kao neka vrsta potsjetnika na predavanja, temeljne sastavnice ukupnog tehnološkog postupka razmatranih zemljanih radova: iskop tla ili stijene te transport, odlaganje i ugradba iskopom dobivenih sipkih gradiva kao i zaštita (oneprijeporanje) zemljanih radova i građevina tijekom njihova građenja i korištenja. Zemljani radoviu tlu i stijeni neprijeporni su početni dio svake novogradnje a razlikuju se u pogledu organizacije pripadnih proizvodno-tehnoloških procesa pri viskogradnji od onih u niskogradnji. U oba navedena područja suvremena izvedba zemljanih radova pretežito je visoko mehanizirana, a uporaba neposrednog ljudskog rada svedena na najmanju mjeru. Međutim, uvjeti izvedbe te količine radova bitno su u njima različiti. To traži također različiti pristup kako pri planiranju tako i pri izvedbi planiranih zemljanih radova osobito u niskogradnji. Naime, cestogradnja, mostogradnja, tunelogradnja ili hidrogradnje sadrže neke osobitosti i međusobne razlike što se tiče tehnike, tehnologije i organizacije izvođenja zemljanih radova u tlu i stijeni. Međutim, postoji također razlika tehnoloških i organizacijskih obilježja tih radova unutar područja visokogradnje ovisno o tome je li se provode u okviru stanogradnje ili industrogradnje ili u nekom drugom području zgradarstva. U cestogradnji i hidrogradnji zemljani radovi u tlu i stijeni pretežito su masovni građevinski radovi organizirani putem tehnoloških lanaca kao strojnih radnih grupa složenih od snažnih, velikih, visokoučinkovitih te razmjerno brzih građevinskih strojeva i transportnih sredstava. Za razliku od toga u viskogradnji se primjenjuju pojedinačni te manje učinkovitih, ali stanju radova osobito prilagodljivi, razmjerno pokretljivi i svestrani građevinski strojevi. Slično je kod izbora strojeva za iskope u okviru mostogradnje i tunelogradnje. Tu se rabe pojedini standardni građevinski strojevi posebnih radno-tehnoloških te tehničko- konstrukcijskih obilježja s kojima je moguće učinkovito raditi u manje više skučenom prostoru. Pri tomu su najčešće radovi iskopa istovremeno povezani s radovima zaštite odnosno osiguranja tih radova - primjerice izvedba iskopa i osiguranja od urušavanja građevnih jama i rovova ili istovremena izvedba iskopa i podgrađivanja iskopanog obrisa tunela. No, bez obzira na područje građenja, zemljani radovi promišljaju se u ovom udžbeniku na dva osnovna načina: zemljani radovi u širem smislu tj. kao građevinski radovi u tlu i stijeni (prije navedeno građenje ”u zemlji” ), građevinski radovi sa zemljanim materijalima u užem smislu, odnosno s prirodnim koherentnim i nekoherntnim materijalima te na neki način usitnjenim kamenim gradivima, koji se mogu smatrati prilikom njihova transporta i ugradbe kao zemljana gradiva u užem smislu (prije navedeno građenje “sa zemljom”). Osobito se iskop promišlja dvojako - kao iskop zemljanih materijala odnosno iskop u tlu te kao iskop ili u kamenu ili u stijeni ili u stijenskom masivu. Nasuprot tomu, ugradba i transport promišlja se jednako za zemljane kao i usitnjene kamene materijale koji se pojme zajedno kao sipka prirodna gradiva. Naime, masovni zemljani radovi, koji obuhvaćaju transport i ugradbu razmjerno velikih količina sipkih gradiva bilo kojeg porijekla, međusobno se više razlikuju u organizacijskom i logističkom smislu a manje u tehnološkom smislu ili se razlikuju u nekim detaljima tehnoloških zahvata koji su prilagođene neposrednim fizičko-mehaničkim i geotehničkim obilježijima gradiva kojima se bave. Korištenje ovog zapisa podrazumijeva obvezatno predznanje iz drugih područja prirodoslovlja i tehnike, osobito primjereno znanje injžinjerske geologije, petrologije, hidrologije, kao i znanje praktičnih područja projektiranja te izvođenja posebnih vrsta radova u graditeljstvu kao što su geotehnika, građenje prometnica, vodogradnja itd. Ovaj se zapis također svojim promišljanjima i sadržajem nadovezuje na radnu inačicu zapisa istog autora Građevinski strojevi: Leksikon građevinskih strojeva,Učinak građevnih strojeva, Troškovi strojnog rada, Izbor građevinskih strojeva, "Web" stranice (adrese) proizvođača građevnih strojeva, koji se smatra sastavnim dijelom ovog zapisa.
Napomena autora: U crtežima i slikama ovog zapisa zadržani su namjerno originalni nazivi, napisi ili tumačenja, primjerice na engleskom ili njemačkom jeziku, kako bi se čitateljima omogućilo saznanje i korištenje određenih stručnih izraza potrebnih za daljnje olakšano traženje, komuncijranje i sagledavanje ostale, na bilo koji načine dostupne, strane literature a osobiti za pretraživanje stranica Interneta po pojedinim pojmovima iz područja tehnike i tehnologije građenja ili zemljanih radova.
3
1. Tehnika i tehnologija građenja 1.1. Tehnologija građenja Cilj je građenja stvaranje materijalnih dobara više uporabne vrijednosti u obliku građevina i građevinskih konstrukcija određene namjene. Neposredno građenje može se sustavno promišljati kroz tri međusobno uvjetovana te povezana osnovna oblika njegova poimanja: kroz tehniku i tehnologiju građenja, kroz pripadnu organizaciju građenja te kroz ekonomiku građenja koja putem svojih mjerila ocjenjuje tehno-ekonomsku uspješnost organizacije i tehnologije građenja. Na početku promišljanja bilo koje proizvodne (a također i neproizvodne) tehnike i tehnologije (kako općenito tako i pri građenju) potrebno je svakako dati njihovo suvislo određenje jer se ta dva pojma često terminološki izjednačavaju odnosno smatraju sinonimima. Pojam tehnike temelji se na grčkoj riječi techne što doslovno znači umjetnost ili vještina. U Riječniku stranih riječi piše da tehnika podrazumjeva, kao prvo, sva oruđa i znanja proizvodnje koja su se povijesno razvijala i koja čovječanstvu omogućavaju djelovanje na okolnu prirodu u svrhu stjecanja materijalnih dobara te, kao drugo, skup metoda koja se primjenjuju u radu, a također vladanje tim metodama. Proizlazi kako tehnika podrazumijeva sredstva i procese (pa se u proizvodnom smislu izjednačava s tehnologijom) te načine i znanja. Moglo bi se zaključiti kako se pojam tehnike prije svega odnosi na sredstva rada u proizvodnji. Međutim, razna tehnička sredstva koriste se u neproizvodnim djelatnostima pa se taj pojam ne može vezati samo za proizvodnju. Razvoj suvremenih transportnih, komunikacijskih te informatičke neproizvodnih tehnika na neki način uvjetuju također daljnji razvoj suvremenih proizvodnih tehnologija kako općenito tako i građenja. Valja još istaći, kako tehnika nije samo praktična nego je i zananstvena djelatnost zbog svojega odnosa i povezanosti s prirodnim naukama. Pojam tehnologija temelji se na riječima (prije opisane) techne i logos (grč. riječ, govor). U Riječniku stranih riječi piše da tehnologija podrazumjeva nauku o načinima prerade sirovine u gotove produkte. Tehnologija se prvenstveno poistovjećuje s pojmom tehnološki proces1 kojim se neki predmet rada preoblikuje u neki resurs namjenjene daljoj proizvodnji ili potrošnji. "Ako se pod tehnologijom podrazumijeva ukupnost znanja, postupaka i sredstava koja se koriste u nekoj djelatnosti, čija je svrha utjecanje na objekt bilo koje vrste, s ciljem da promjeni ili održi postojeće karakteristike objekta"(Šeparović-Perko, "Tehnologija, moć, upravljanje") i ako se "pojam tehnike prije svega odnosi na sredstva rada "(S.Trbojević-Golac: "Tehnologija proizvodnih procesa" ) tada pojam tehnologije obuhvaća pojam tehnike. Zbog toga se ovdje, kao "dogovor", podrazumijeva tehniku kao tehnička sredstva za rad (alati, strojevi, oprema i uređaji) a tehnologiju kao način i znanja kojima se ta tehnička sredstva primjenjuju pri promjenama predmeta rada. Slično je određenje tehnologije kao skupa znanja i postupaka koji međusobno povezani u nekom sustavu (što znači određenu organiziranost) daju neki proizvod. Tehnološki procesi su pri tomu proizvodni procesi u kojima se po nekom redoslijedu mijenja sastav i oblik materijala (u ovom slučaju gradiva) radi dobivanja dijelova ili konačnog proizvoda (u ovom slučaju građevina). Pri promišljanju tehnologije građenja, uz prethodno navedeno, valja istaći «građevinsku tehnologije kao nauku koja istražuje zakonitosti u građevinskom procesu, a kao praktično područje bavi se pripremanjem i vođenjem procesa građenja, tj. kao praktično-radno područje tehnologija građenja bavi se pripremanjem i vođenjem građevinskog procesa na znanstvenim osnovama» (Rex, "Tehnologija građenja", štampana predavanja, Postdiplomski studij Organizacija građenja, Građevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, 1990). Prethodna promišljanja neprijeporno povezuju tehnologiju građenja uz procese i zahvate neposredna građenja. Stoga određeni procesi građenja u širem smislu obuhvaćaju 1 Prema "Ekonomskom leksikonu" tehnologija je «1. u širem smislu, sustav povezanih postupaka i procesa kojima se povezuju radnici s proizvodnim sredstvima u proizvodnji određenih vrsta proizvoda; 2. znanost ili skup znanja i umijeća o postupcima koji se primjenjuju ili koje treba primijeniti pri obradi ili preradi sirovina pomoću proizvodnih sredstava. Ako se radi o promjeni oblika, govori se o mehaničkoj t., a ako je posrijedi promjena unutrašnjega sastava tvari, govori se o kemijskoj t.. Katkad se tehnika i t. zajednički nazivaju tehnikom proizvodnje, a napredak na tom području je tehnički napredak. Proizvodni proces mijenjanja predmeta rada naziva se tehnološkim procesom. T. se sve brže mijenja usavršavanjem i pronalascima, osobito nakon prijelaza na elektroniku i fotoniku. S razvojem visoke t. (mikroelektronike, robotike, fleksibilne automatizacije, biotehnologije, lasera, optičkih vlakana, umjetnih sirovina, satelita, umjetne inteligencije itd.) korjenito se mijenjaju sustavi proizvodnje i stvaraju materijalne osnove informacijskoga društva. Takav razvitak t. omogućava kompjutorski integriranu proizvodnju. Time se mijenjaju odnosi prema radu te se razvijaju privlačni stvaralački oblici djelovanja koji dobivaju opći naziv high tech/high touch (visoka tehnologija/humano komuniciranje)".
4
-
neposredne radne procese na mjestu građenja ili neposredne procese građenja ili procese neposrednog građenja (tj. pojedine tehnološke procese i zahvate neposredna građenja), - opskrbu energijom i vodom procesa građenja te odvodnju, - unutrašnji (proizvodno-tehnološki) transport pri građenju i proizvodnji gradiva, - vanjski (logistički) transport za potrebe procesa građenja, - logistiku (među)skladištenja ili (među)odlaganja gradiva, elemenata i sklopova te ostalih materijalnih resursa za potrebe procesa građenja, - tekuće održavanje sredstava za rad (strojno-tehnološke opreme i uređaja), - zaštitu (sigurnost, fizičko i materjalni osugranje) građevinskih radnika, procesa građenja (građevinskih radova), građevina i okoliša građenja, - nadozor kvalitete gradiva, građenja (izvedbe građevinskih radova) te izvedenih građevina. Procesi građenja, koji obuhvaćaju pojedine tehnološke procese i zahvate neposrednog građenja, ključni su procesi transformacije i objektivizacije ideje o potrebi građenja u građevinu određene namjene a koja namjena je uvjetovala nastanak ideje o potrebi građenja (slika 1.1.1).
slika 1.1.1 Transformacijski procesi građenja
Tehnološkim procesima i pripadnim zahvatima pretvaraju se predmeti rada ("promjena predmeta rada") putem sredstva rada (i trošenjem neke energije) i ljudskog rada (i kroz znanje) u proizvod više uporabne vrijednost. U tom smislu neki općeniti tehnološki sustav u građenju bio bi strukturiran, kao organizacijska nadogradnja tehnike i tehnologije građenja (slika 1.1.2). Informacije, koje kruže kroz tehnološki sustav i “reguliraju” njegovo djelovanje prema planiranim ciljevima, ujedno određuju njega kao informatički sustav. Kako se vidi, određenje tehnološkog sustava2 pri građenju daje skup subjektnih i objektnih elemenata (ljudski rad i znanje, materijali odnosno gradiva kao predmet rada, sredstava za rad3: alati, građevinski strojevi i uređaji, ostala tehnološka oprema za potrebe građenja) te elemenata izlaznih građevinskih proizvoda s relacijama između tih elemenata (tehnološki postupci ili procesi građenja s tehnološkom zahvatima ili operacijama) kao i njihovi atributi (kakvoća, vrijednost ili cijena itd). Ovi elementi su međosobno povezani dinamičkim vezama a u toj međuzavisnosti elemenata i veza uvijek su prisutni i slučajni čimbenici koji čine tehnološki sustav razmjerno stohastičkim sustavom. Ovu stohastičnost također obilježava upravljanje ili rukovođenje tehnološkim sustavom, svakako s pripadnim informacijskim sustavom, koje svojim djelovanjem transformira poznato stanje sustava u jedno od budućih željenih stanja ali u uvjetima razmjene stohastičnosti okruženja tehnološkog sustava. Osnovni tehnološki zahvati događaju se pri bilo kojem načinu preoblikovanje predmeta rada. Pomoćni tehnološki zahvati omogućavaju tok osnovnog tehnološkog procesa kojemu pripadaju a obuhvaćaju transport materijala te čekanje i skladištenje predmeta rada. U pomoćne zahvate uz ostalo 2 Jedno od određenja utvrđuje proizvodno-tehnološki sustav općenito kao skup materijalnih objekata i različitih promjena koji su projektirani i međusobno povezani tako da omogućavaju izvršenje određenog materjalnog programa. Proizvodno-tehnološki sustavi zajedno s različitim neproizvodim sustavima (ali vezanim uz proizvodnu tehniku i tehnologiju) čineu međusobnom djelovanju cijeline prirodnih bogatstava ljudskih potencijala, tehničkih sredstava i društvenih sadržaja. 3 Sredstva za rad općenito sačinjavaju ukupni resursi koji omugaćavaju odvijanje procesa proizvodnje a to su zemljište i objekti s cjelokupnom opremom za proizvodnju (alati, strojevi, uređaji, ostala proizvodno- tehnološka oprema). Strojevi se dijele na pogonske i radne strojeve.Uređaji obuvaćaju različite naprave staičkog obilježja, mjerene instrumente i sklopove regulacije. Skup složen od strojeva i uređaja sačinjava postrojenje određene proizvodno-tehnološke namjene. Opremu postrojenja i njemu pripadnog proizvodno-tehnoločkog sustava sačinjava, tehnološka, energetska, transportna i ostala (proizvodna i neproizvodna)tehnološka oprema.Tehnološku opremu čine svi strojevi, njihovi alati i uređaji pomuću kojih se (ili u kojima se ) vrši preoblikovanje predmeta rada.
5
pripada nadzor kvalitete proizvoda.
slika 1.1.2 Osnovna struktura tehnološkog sustava pri građenju
Svaki proizvodno-tehnološki proces pri građenju može podijeliti u smislu redoslijeda njihove provedbe na tri grupe ili skupa osnovnih procesa: - pripremne procese u kojima se građevinski materijali odnosno gradiva dovode u najpovoljnije stanje za slijedeće radne procese ili zahvate građenja (priprema proizvodnje odnosno građenja), - glavne radne procese pri građenju u kojima se ostvaruju predviđeni zahvati u svrhu dobivanja osnovnih građevinskih proizvoda i konstrukcija, - završne procese pri građenju u kojima se osnovni građevinski proizvodi i konstrukcije dovode u stanje najpovoljnije za njihovu daljnju korištenje (tj. u gotovu građevinu). Tehnologija građenja ne može se, međutim, jednostrano vezati samo uz procese građenja odnosno tehnološke procese i zahvate pri građenju. Ona obuhvaća također ostale komunikacijske, informatičke i regulacijske procese kao i njima pripadne tehnike i tehnologije. Veže se također uz ostale poslovne procese (navedena priprema i vođenje građenja) te istraživačko-razvojne procese (navedeno istraživanje zakonitosti u građevinskom procesu odnosno pripremanje i vođenje građevinskog procesa na znanstvenim osnovama). Ostali poslovni procesi bili bi primjerice komercijalni procesi nuđenja, nabave i prodaje građevinskih proizvoda i usluga, zatim finacijski, kadrovski te ostali administrativni procesi itd. Osnovni oblici istraživačko-razvojnih procesa u građenju obuhvatili bi razvoj novih gradiva i konstrukcija te novih tehnika i tehnologija građenja kroz razvoj novih radnih koncepcija i konstrukcijia sredstava za rad tj. građevinskih strojeva i tehnološke opreme za potrebe građenju, zatim razvoj organizacije građenja, razvoj informacijskih sustava u građevinarstvu itd.
1.2. Stanje područja suvremene tehnologije građenja Određena tehnologija građenja uvjetuje ili je uvjetovana određenom organizacijom građenja. Vezana je time uz određenu organizacijsku strukturu koja provodi građenje i njezinu poslovnu politiku vezano na to građenje. Stoga je bavljenje bilo kojom tehnologijom građenja vezano je uz upravljanje (ili management) u građenju. Glavni ciljevi svake poslovne politike općenito, osobito u uvjetima tržišno usmjerena gospodarstva, bili bi ekonomičnost odnosno profitabilnost poslovanja. Međutim, uvijek valja imati na umu činjenicu kako neposredno građenje prvenstveno obuhvaća tehnološke tokove i njihovu organizaciju i kako su tehnološki procesi građenja ključni procesi koji materjaliziraju ideju o potrebi građenja u građevinu kao cilj građenja. Tehnološka sastavnica neprijeporno je jedna od ključnih sastavnica svakog građevinskog pothvata odnosno građenja općenito. Stoga je svaki tehnološki razvoj unutar građenja bitna odrednica također razvoja organiziranosti te djelatnosti. Pri tomu se pod razvojem organiziranosti ne podrazumijeva samo razvoj organizacije tehnoloških tokova građenja nego također i razvoj organiziranosti strukture upravljanja, rukovođenja i odlučivanja u građenju.
6
Ključne promjene u razvoju i drugačijem struktuiranju ukupnog okruženja građenja, a osobito okruženja vezanog neposredno na procese građenja, uvjetovene razvojem i promjenama unutar suvremene tehnike, tehnologije te organizacije građenja općenito, bile bi slijedeće: - sve veće širenje društveno-ekonomskog, pravno-regulativnog te socijalnog okruženja, kako gospodarstva općenito tako i građenja, njegovim tehnološkim razvojem odnosno posredno ili neposredno uključivanje sve većeg broja sudionika u području osuvremenjene tehnike, tehnologije i organizacije građenja čime se to građenje usložava na različite načine kao djelatnost, - sve veća neizvjesnost, ali i "neočekivanost", ponašanja navedenog okruženja odnosno "raspršenost" mogućih pravaca "kretanja" okruženja uslijed navedene društvene, socijalne i gospodarske raznovrsnosti, različitosti te složenosti u odnosima sve većeg broja sudionika pri procesima građenja, - sve brži i brži "rast" daljnjeg razvoja organizacijske strukture okruženja uvođenjem, u vrlo kratkom vremenu, raznovrsnih inovacija osobito u području komunikacijske tehnike i tehnologije odnosno u području informatike čiji razvoj svojim mogućinostima u djelovanju još više uzrokuje prethodno navedenu moguću neodređenost budućeg ponašanja okruženja, - sve veće zanimanje bilo kojeg dijela navedene složene strukture okruženja za neposredno građenje kao djelatnost izvršenja ciljeva građenja koja ostvaruje također dio bilo kojih ciljeva te podstrukture unutar ukupnosti ciljeva određenog građevinskog pothvata, - proširenje užeg i šireg okruženja građenja njegovom tehnološkom globalizacijom odnosno neprijeporna globalizacija tehnike i tehnologije građenja kao znastveno-istraživačke i stručne djelatnosti (uz napomenu kako je ta ukupna globalizacija također vezana uz razvoj globalne informatike), - također uz opću globalizaciju sve brža i sve veća globalizacija mjerila uspješnosti razvoja i primjene suvremenih tehnologija kao i razvoja njima primjernih organizacijskih načela; ova globalizacija s jedne strane uvodi "demokratičnost" u ocjenjivanju učinkovitosti odnosno ukupne uspješnosti neke tehnike i tehnologije građenja ali s druge strane uvodi manje ili više jednostrana mjerila razvijena pretežito od onih koji razvijaju tehnologiju i njoj pripadnu organizaciju građenja - neprestano razjedinjavanje ili nestajenje te okrupnjavanje i objedinjavanje dijelova okruženja građenja radi povećanja učinkovitosti njihova djelovanja na samo građenje a koje promjene s jedne strane povljno utječu na građenje jer ne dozvoljavaju njegovu "statičnost" u ponašanju i djelovanju a s druge pak strane uzrokuju teškoće u praćenju budućeg ponašanja tako promjenjivog okruženja. Razvoj organiziranosti strukture uprvaljanja i rukovođenja u građenju uvjetovan je novim smjerovima tržišnog ponašanja i djelovanja od koji valja istaći slijedeće: - neprijeporna "internacionalizaciju ili globalizaciju" tehnike, tehnologije i organizacije građenja odnosno načina suvremenog poslovanja, upravaljanja ili rukovođenja pri građenju, zatim - “demokratizacija ili demokratičnost” pri upravljanju i rukovođenju građenjem koja se temelji na stalnom saznanju inventivnih organizatora građenja o mogućem uvođenja i primjene suvremenih novina u tehnnici i tehnologiji građenja koje donose dobit, - “prisilna” otvorenost organizacijskih i tehnoloških sustava u građenju radi uvođenje učinkovitijih tehnika, tehnologija i organizacija građenja u svrhu ostvarivanja veće dobiti, - “reinžinjering” unutarnjih tehnoloških podcijelna organizacijske strukture tvrtki koje se bave građenjem radi ostvarivanja većeg prihoda smanjivanjem međusobnih troškova putem mogućeg korištenja učinkovitijh i jeftinijih tehnoloških resursa izvan tvrtke. Tehnologija građenja mora se također kretati ili djelovati u okvirima tehničke regulative te ostalih zakonskih propisa vezanih uz projektiranje i samo građenje ali i šire izvan njega. Usklađivanje navedenih područja organizacije, tehnologije, ekonomike i regulative građenja, u suvremenim težnjama uspješnog poslovanja, traži također organizaciju djelotvornog informacijskog sustava koji omogućava primjerenu komunikaciju između i unutar tih područja kao organiziranih (pod)sustava za sebe.
7
1.3. Građevinska mehanizacija Suvremena organizacija građenja, a osobito zemljanih radova, odražava u potpunosti kroz najveću moguću primjenu strojnog rada u svim tehnološkim procesima i zahvatima tih radova. Pri tome se nastoji ostvariti slijedeće težnje i ciljeve: - razvoj automatizacije, robotizacije i informatizacije sustavno organiziranog rada građevinskih strojeva za građevinske odnosno zemljane radove, - globalna informiranost o području tehnike i tehnologije građevinskih odnosno zemljanih radova, - podjela odnosno usmjeravanje uže djelatnosti pojedinih građevinskih tvrtki na pojedine oblike i vrste građevinskih odnosno zemljanih radova, - organizacija održavanja strojeva i tehnološke opreme izvan tvrtke izvoditelja radova korištenjem sevisa i servisnih usluga isporučitelja opreme, - najam i leasing građevinskih strojeva i ostale tehnološke opreme za građenje odnosno zemljane radove, - korištenje usluga prozvođača, ispručitelja ili najmitelja opreme u pogledu izbora i planiranja strojnog rada odnosno građevinskih strojeva, itd. Bavljenje tehnologijom građenja osobito tehnikom i tehnologijom zemljanih radova ustvari je bavljenje odgovarajućim građevinskim strojevima i ostalom viskomehaniziranom tehnološkom opremom za zemljane radove i njihovim radom. U smislu tehnološke koncepcije rada, a tomu primjerene strojne konstrukcije, suvremna građevinska mehanizacija, kao tehnika građenja, razvrstava se u dvije osnovne grupe koje sačinjavaju standardni građevinski strojevi, osobito za zemljane radove, (primjerice: bušilice za kamen, kompresori, dozeri, bageri, utovarivači, skrejperi, grejderi, valjci, itd) i posebna građevinska mehanizacija. Standardni građevinski strojevi su u samohodne ili pokretne strojne jedinice koji rade ciklički a na čiji radni učinak najveći utjecaj ima čovjek koji obvezatno upravlja takvim strojevima. Dio ovih strojeva, primjerice za zemljane radove, izvodi istodobno uz osnovni tehnološki zahvat također neki oblik transporta gradiva kojim se bavi. Tako primjerice dozer gura po njemu iskopani materijal prilikom svoga kretanja. Bager, uz iskop, ujedno tovari i/ili prenosi materijal oko sebe okretanjem. Utovarivač prenosi i tovari materijal stalnim kretanjem. Skrejper izvodi u stalnom “kružnom” kretanju iskop, autoprijevoz i ugradbu materijala (slika 1.3.1). Grejder također prenosi ili preslaže sipke zemljane materijale prilikom svoga kretanja. Navedeni standardni građevinski strojevi za zemljane radove rade pojedinačno ili rade u međusobno povezanim grupama tehnoloških lanaca pa u tome slučaju sačinjavaju složene sustave strojeva za potrebe proizvodnje zemljanih odnosno kamenih gradiva kao i za potrebe samih zemljanih radova.
Slika 1.3.1: Masovni, “kontinuirani” i ”viskoproduktivni” radovi na iskopu, transportu i ugradnji zemljanih materijala pomoću skrejpera
Posebna građevinska mehanizacija obuhvaća dvije osnovne podgrupe. Jednu podgrupu čini, u odnosu na naveden standardne građevinske strojeve, nešto složenija samohodna ili pokretna tehnološka
8
oprema koja se nalazi na jedinstvenom samohodnom ili (polu)pokretnom postolju. Njihova složenost kao strojnih sustava nadilazi uobičajena radna i konstruktivna obilježja standardnih građevinskih strojeva (slika 1.3.2). To su također tipični građevinski strojevi maloserijske izrade koji se isporučuju po narudžbi (primjerice: velike tunelske lafetirane bušilice, razne vrste bagera, zatim veliki samohodni finišeri za sve vrste zemljanih i betonskih radova na prometnicama kao linijskim građevinama, zatim veliki samohodni finišeri za iskop i uređenje podloge te izvedbu nevezanih i vezanih slojeva obloge kanala također kao linijskih građevina, itd). Drugu podgrupu čini ostala tehnološka oprema više razine složenosti koja se rabi za izvedbu nekih oblika građevinskih radova u posebnim uvjetima ili se rabi za proizvodnju nekih vrsta građevinskih materijala kao primjerice drobilane, betonare ili asfaltne baze.
Slika 1.3.2: Iskop prirodno raspucale stijene (lijevo gore), trošne stijene (desno gore) ili stvrdnutog tla (desno u sredini) pomoću osobitog konstruiranog samohodnog stroja s također osobito oblikovanom otkopnom rotirajućom glavom (slika dole:“surface miner” tvrtke Krupp)
Transportna sredstva za potrebe zemljanih radova podvrsta je građevinske mehnizacije za sebe. Naime, transport, kao radni postupak unutar postupka zemljanih radova ili proizvodnje zemljanih gradiva, ključna je tehnološka i logistička sastavnica koja u svakom pogledu značajno utječe na te radova Transport je često čak i osnova određenja tih radova. Stoga su neka transportna sredstva su određenim slučajevima zemljanih radova po svojim obilježjima primjerena samo za građenju pa se sagledavaju kao građevinski strojevi u širem smislu pojma (primjerice utovarivači) ili se sagledavaju kao sastavnice složenih građevinskih postrojenja ili slične proizvodno-tehnološke za potrebe proizvodnje zemljanih odnosno kamenih gradiva. Ciklički transport, koji se najčešće izvodi pri zemljanim radovima kao utovar ili istovar te prijevoz ili prijenos sipkih zemljanih materijala, obavlja se pomoću građevinskih utovarivača te sredstava autoprijevoza ili vozila (kamioni kiperi, damperi, skrejperi) koji su najčešće rabljena transportna sredstva kod masovnih zemljanih radova pri građenju
9
2. Zemljani radovi pri građenju 2.1. Povijesni značaj zemljanih radova Zemljani radovi vjerojatno su jedan od prapočetaka smišljenog djelovanja ili rada čovjeka jednako su stari kao prikupljanje hrane i lov. Bilo koje uređenje spilje kao nastambe (primjerice njezino djelomično proširenje ili zatvaranje slaganjem suhozida od kamena) moglo bi se smatrati počecima djelatnosti građenja po čovjeku. Stoga je povijest ljudskog roda, osobito povijest prvotnih civilizacija, prepoznatljivo u najvećem dijelu materijalnih dokaza kroz građenje odnosno graditeljsku djelatnost pri čemu su bili značajni zemljani radovi. Prve povijesne civilizacije nastaju tamo gdje je čovjek započeo proizvodnu hrane stalnom obradom zemlje uz primjenu određenih agrotehničkih mjera i zahvata (primjerice Mezopotanija, dolina Nila, doline rijeka Ind i Ganges, dolina Žute rijeke itd). Bez obzira na razmjerno nižu “tehničku” razinu tih mjera i zahvata, u njihovom ostvarenju ili primjeni, značajnu ulogu imali su (tomu vremenu primjereni) melioracijski radovi. Oni su obuhvaćali izvedbu određenih hidrotehničkih građevina od prirodnih zemljanih i kamenih gradiva. Valja istaći, kako je veći dio tih građevina još je uvijek uporabi! Stalna proizvodnje hrane na određenom prostoru omogućio je također novi način življenja ili boravka ljudi. Nastali su novi tipovi stalnih naselja, nastao je grad kao skup građevina, a koji je i ime dobio po načinu svoga nastanka. Tako je početak i razvoj djelatnosti građenja općenito, a osobito zemljanih radova, vezan uz početak i razvoj poljoprivrede kao oblika stalne proizvodnje hrane na istom ili stalnom području življenja ili boravka ljudi. Bronowsky u knjizi Uspon čovjeka piše o povijesno (biblilijski) najstarijem gradu Jerihonu: "... J. ima nekoliko karakteristika koje ga čine historijski jedinstvenim i daju mu status simbola. Drukčiji od zabitih sela. J. je moumentalan, stariji od Biblije, izgrađen na slatkoj vodi, oaza je na rubu pustinje; nepresušno vrelo teče još od prethistorijske ravno u današnji moderni grad. Ovdje se žito i voda spominju zajedno, u nekom smislu, ovdje je čovjek započeo civilizaciju. ... Pšenica i voda stvarale su civilizaciju. To je obećavalo da će zemljom poteći med i mlijeko. Pšenica i voda pretvorile su taj suhi obronak u najstariji grad na svijetu ... U to vrijeme J. se naglo preobrazio. Ljudi su dolazili ovamo i gotovo odjednom susjedi im počinju zavidjeti, tako da su J. morali utvrditi, opasati i izgraditi golemu kulu prije devet tisuća godina (vidi sliku 2.1.1). Kula ima devet metara u promjeru temelja i, naravno, više od devet metara u visini, a iznad toga penje se sloj na sloj minula civilizacija: rani predlončarski čovjek, mlađi predlončarski čovjek i dolazak lončarstva prije sedam tisuća godina; rano bakreno doba, rano brončano doba i srednje brončano doba. Svaka od tih civilizacija dolazila je, osvajala J., pokrivala ga i gradila novo; tako kula leži 14,5 metara ispod zemlje, kao da je 14,5 metara iskop minulih civilizacija ... J. je mikrokozmos povijesti. ..."
Slika 2.1.1: Neolitska tvrđava 8000-7000 prije Krista (sličica lijevo) i zid iz razdoblje nešto prije Krista (sličica desno – rekonstrukcija) povijesnog i biblijskog grada Jerihona (sličica u sredini)
U korištenju bilo koje, primitivne ili suvremene, tehnike i tehnologije građenja a također pripadnih zemljanih radova, značajnu ulogu ima također primjerena organizacija građenja kao način pripreme, provedbe i vođenja građenja. Određena načela organizacije građenja, kako danas, tako su i nekad jednako bila važna u ostvarenju tadašnje tehnike i tehnologije građenja. Na neki način unaprijed planirana organizacija građenja (kao svrsihodna organizacija tehničkih i tehnoloških postupaka
10
građenja) oduvijek je bila temeljna sastavnica svakog povijesnog graditeljskog pothvat. Osobito ako se radi o velikim gradnjama koje su podrazumijevale masovne zemljane radove u tlu i stijeni. Mnogo je primjera raznih povijesnih građevina po cijelom svijetu koje potvrđuju povezanost tehnologije i organizacije njihova građenja: najstariji hramovi i svetišta u Indiji; gradovi Maya, Tolteka i Azteka; graditeljski pothvati Sumerana, Elamita i Hetita; mikenske citadele i grobnice; strogrčki i starorimski gradovi itd. U svim tim slučajevima je čitava zajednica odnosno njezin društveni, politički, i gospodraski ustroj bio tako organizirana da omogući ostvarenje tih gradnji. Osobito u tom smislu zadivljuje gradnje egipatskh piramida (arapska poslovica govori "Cijeli svijet se boji vremena, ali vrijeme se boji piramida", slika 2.1.2). Među njima Keopsova piramida. je razmjerno najmasivnija ali i najpostojanija građevinu svih vremena. Zbog toga njezina gradnja, kao i gradnja ostalih manjih piramida, izaziva i danas veliko zanimanje u znanstveno-istraživačkom smislu svih onih koji se bave poviješću civilizacija i organiziranosti civilizacijskih pothvata općenito a osobito poviješću organizacije i tehnologije građenja.
Slika 2.1.2: Keopsova piramida
Mumford u knjizi Mit o mašini piše: "... Između svih građevnih djela kojima se megamašina odlikovala, piramida se izdvaja kao neki arhetipski model. Svojim elementarnim geometrijskim oblikom, izvanrednom točnošću svojih razmjera, organizacijom cjelokupne radne s nage, samom količinom potrebnog građevinskog rada, dovršena p. pokazuje nam do savršenstva jedinstena obilježja tog novog tehničkog kompleksa ... Faraonska organizacija društva iskočila je pet tisuća godina unaprijed da bi stvorila prvu pogonsku mašinu velikih razmjera, stroj čiji je ukupni potecijal iznosio od 25.000 - 100.000 ljudi, što je na samoj doljoj granici bilo jednako 2.500 konjskih sila ... Megamašina je bila sastavljena od mnoštva uniformnih, specijaliziranih, međusobno zamjenjivih ali funkcionalno deferenciranih dijelova koji su bili strogo svrstani i koordinirani u jednom centralno organiziranom i iz centra rukovođenom procesu, a da se pri tom svaki dio ponašao kao mehanička komponenta jedne mehanizirane cjeline ... Ljudska mašina usavršena je za neka tri stoljeća, u Egiptu za pola manje. Tip uma koji je isplanirao p. … bio je predstavnik novog ljudskog tipa, sposobnog da ostvari apstraktnu organizaciju komleksnih funkcija u strukturalnom nacrtu čiji je konačni oblik određivao svaki stupanj izvedbe ....U vrijeme kad je megamašina poprimila svoj oblik, svi njezini prethodni stupnjevi bili su izbrisani: možemo samo pomošljati na koji su način razvrstavani njezini članovi, kako su im dodjeljivana mjesta, kako su uvježbavani za svoje zadatke. Na jednoj točki tog procesa neki je inventivni um, ili vjerojatnije čitav niz umova, slijedeći prve poteze u njenom stvaranju, morao doći u stanje da shvati bitni problem - način mobilizacije velikog broja ljudi i stroge koordinacije njihova rada u vremenu i prostoru, za neku unaprijed određenu, jasno zamišljenu i proračunatu svrhu ... Dvije su uredbe bile od bitne važnosti za rad (mega) mašine: pouzdana organizacija znanja, prirodnog i natprirodnog, te razrađena struktura izdavanja, izvršenja i potpunog sprovođenja naredbi. Prvu je utjelovljavalo svećenstvo, bez čije aktivne pomoći institucija kraljevanja po milosti božjoj nije mogla ni nastati. Druga se uredba konkretizirala u birokraciji. Obje su bile hijerarhijske organizacije na čijem su vrhu stajali Veliki svećenik i Kralj. Bez njihovih udruženih napora kompleks moći nije mogao efikasno djelovati. Taj uvjet ostaje na snazi i danas, iako postojanje automatiziranih tvornica i kompjutorski upravljanih proizvodnih jedinica sakriva u sebi i ljudske komponente i religioznu ideologiju koja je bitna čak i za najsuvremeniju automatizaciju..."
Poljoprivreda i građenje vezano uz poljoprivredu bilo je također u prijašnjim vremenima povezano uz posebnu, uvjetno rečeno, "tehniku" odnosno "tehnologiju" kao način korištenja te tehnike. Prvi oblici te posebne tehnike bili su ručni alati koji su se postepeno tokom milenija "mehanizirali" izumom kotača i korištenjem životinja kao pogonskih strojeva ili «motora» (slika 2.1.3).
11
Slika 2.1.3.: “Dozer” ili “grejder” na “konjski pogon” (konjska vuča a mehanizirano ručno upravljanje položajem “noža” ili daske, kao osnovnog radnog alata, pomoću kolotura i čelične užadi)
Razvoj kovinarstva pridonio je daljnjem razvoju "mehaniziranih" alata i strojeva sa životinjskom vučom (primjerice oračice, sijačice i vršilice na kotačima s vučom konja). Razvoj građevinske mehanizacije u zemljanim radovima nakon stoljetnog korištenja životinja kao "prirodnog" stroja, također je proizašao iz mehanizirane, motorima pogonjene, strojne opreme koja se je prije toga počela rabiti u poljoprivredi. Kako su poljoprivredni zemljani radovi uvijek bili na neki način manje više masovni radovi, oni su prvi omogućili visokoproduktivnu mehanoopremljenost svoje tehnologije rada. I dok je izvedba mnogih građevina, osobito zbog prirode materijala koji su se rabili za građenje, bila donedavno manje više obrtnička djelatnost, zemljani radovi i njima slični ostali masovni građevni radovi temeljili su se na primjeni visokomehaniziranog rada odnosno mogućnosti visokih učinaka pojedinih vrsta građevnih strojeva i ostale tehnološke opreme za građenje.
2.2. Građevinski zemljani radovi Neposredno građenje obuhvaća izvođenje pripremnih i glavnih građevinskih radova te ugradbu ili montažu opreme, gotovih elemenata (sklopova) i drugih građevinskih proizvoda odnosno prerađevina. Građenje obuhvaća također rekonstrukciju odnosno nadogradnju postojećih građevina. Proizvodnja opreme, elemenata i sklopova ne smatra se građenjem u užem smislu nego proizvodnjom. Građevinski radovi su svi neposredni radovi koji se izvode pri građenju te rekonstrukciji, nadogradnji i održavanju ili popravci postojećih građevina. U ove radove pripadaju također radovi uređenja terena na kojem se gradi, zatim razne vrste iskopa (iza kojih ostaje prazan prostor primjerice prostor usjeka, zasjeka ili kanala) te zaštite (osiguranja) stranica iskopa od urušavanja, klizanja itd. Glavne vrste osnovnih građevinskih radova su zemljani radovi, zatim betonski i asfalterski radovi te ostali radovi složeni od navedenih kao primjerice geotehnički radovi, montažerski radovi itd. Osim navedenih u ostale građevinske radove pripadaju primjerice građevinsko-instalaterski radovi (vodovodne i kanalizacijske instalacije, ostala sanitarna oprema, instalacije grijanja, ventilacija i klimatizacija, plinske instalacije, gromobrani, dizala, instalacija antena, telefonske inastalacije itd) i građevinskoobrtnički (završni) radovi (teracerski, fasadreski, kamenorezački, gipsarski, keramičarski, soboslikarski, ličilački, tapetarski, krovopokrivački, podopolagački, parketarski, izolaterski, bravarski, limarski, stolarski, roletarski, staklorezački, antikorozijski itd. Zemljani radovi u tlu i stijeni su osnovni građevinski radovi po kojima je građevinarstvo, uz betonske radove, neprijeporno najprepoznatljivije kao struka. Nema niti jednog područja građenja gdje se ne pojavljuju zemljani radovi bilo kao prethodni bilo kao pripremni bilo kao pomoćni bilo kao završni radovi (ukoliko nisu glavni radovi). Osnovni građevinski zemljani radovi obuhvaćaju - zemljane radove u sraslom tlu ili stijeni (radovi “u zemlji”) koji su neophodni za nastavak izvedbe ostalih građevinskih odnosno zemljanih radova, - zemljane radove u/na sraslom tlu ili stijeni pri izvedbi trajnih građevina od zemljanih i kamenih gradiva (radovi “sa zemljom”), te - radove u sraslom tlu ili stijeni i sa zemljanim i kamenim materijalima (radovi u i s“zemljom”) u svrhu proizvodnje mineralnih sirovina i gradiva. Zemljani radovi bili bi razni iskopi, primjerice, iskopi usjeka, iskop kanala, iskopi rovova, iskop temelja, zatim iskopi u glinokopima, šljunčarama ili kamenolomima. Iskopani usjek, predusjek,
12
zasjek, kanal ili tunel predstvalja na neki načinu većem dijelu “zemljanu” građevnu iako u doslovnom smislu riječi nije ništa sagrađeno (pa i od prirodnih sipkih materijala) nego je samoprostorno uklonjeno tlo ili stijena kako bi tim prostor prošla primjerice bilo kakva prometnica kao složena građevinska konstrukcija. Plovni kanal čak nije ni to. Na njemu se tek naknadno mogu izvoditi neke građevine ili dijelovi građevina koje reguliraju plovljenje takvim kanalom. Stoga su iskopi pretežito početni ili prethodni radovi koji omogućavaju izvedbu ostalih građevinskih radova ili gradnju drugih građevina od zemljanih i kamenih gradiva kao i proizvodnju ostalih prirodnih sipkih gradiva. Zemljane (“nasute”) građevine izvedene u tlu i stijeni ili izvedene od sipkih prirodnih gradiva bile bi, primjerice, neke hidrotehničke građevine (obaloutvrde, pera, prokopi, nasipi, konstrukcije pokosa kanala, kanalske mreže, drenaže, mreže poljskih puteva, podloge i obloge bazena, nasute brane itd.), zatim nasipi i ostali slični objekti od zemljanih i kamenih gradiva kod prometnica (drenaže, zidovi od gabiona, zaloge). U zemljane radove pripadaju također složeni geotehnički radovi, koji uz iskope i nasipavanja obuhvaćaju neke oblike betonskih i montažerskih radova, primjerice - radovi zaštite ili osiguranja zemljanih radova (primjerice zaštite i osiguranja pokosa ili stranica iskopa građevinskih jama i rovova), - radovi zaštite trajnih građevina izvedenih od prirodnih sipkih gradiva (primjerica zaštite pokosa iskopa usjeka i zasjeka, zaštite pokosa nasipa ili zemljanih brana itd), - izvedba geotehničkih nosivh konstrukcije koje u jednom dijelu sačinjava tlo ili stijena kao sastavni (aktivni i nosivi) dio tih konstrukcija, - svi radovi temeljenja u tlu ili stijeni koji uz ostalo obuhvaćaju zemljane radove, - poboljšanja geotehničkih obilježja prirodnog tla na području građenja kao primjerice “stabilizacije” (učvršćenja) temeljnog tla (podtla) ili dubinsko otiješnjenje (“injektiranjem”) tla a osobito dezitegriranih (raspucalih) stijenskih masiva podzemlja. Prozvodnja mineralnih sirovina i gradiva za potrebe građenja obuhvaća preradu zemljanih i kamenih materijala radi dobivanja sekundarnih sirovina (kamene sitneži, glinene sirovine, kaolina, tupine itd.) te ostalih gradiva za proizvodnju gradiva, prerađevina i elemenata (betona, opeke, crijepa, betonskih elemenata, ostalih keramičkih proizvoda, stakla itd). Ova proizvodnja može biti jednostvana i odvijati se na samom gradilištu (primjerice iskop usjeka na trasi neke prometnice te u prostoru toga iskopa proizvodnja kamene sitneži kao gradiva nosivih slojeva te prometnice) ili u privremenim nalazištima prirodnog gradiva ili u stalnim (industrijskim) proizvodnim pogonima (glinokopi, šljunčare i kamenolomi u okviru ciglana ili proizvodnje betonskih prerađevina, elemenata i sklopova). Prethodno navedeni osnovni oblici zemljanih radova, u smislu vremenskog i prostornog redoslijeda njihova izvođenja, provode se kao prethodni, glavni (za sebe izdvojeni), povezani (isprepleteni, zajednički s drugim građevinskim radovima) i pomoćni radovi. U pogledu prostora izvođenja mogu biti provedeni kao nadzemni (površinski), podzemni (tunelski) i podvodni zemljani radovi. Podzemni zemljani radovi su dio građevinskih radova na izvedbi raznih potkopa, tunela, podzemnih prostorija itd. Podvodni zemljani radovi mogu se izvoditi radom ljudi i strojeva ili s kopna ili s plovila (sa površine vode) ili pod samom vodom. Neki organizirani ukupni (ili ukupnost) tehnološki(a) postupak(a) osnovnih (građevinskih) zemljanih radova sastoji se od slijedećih međusobno povezanih te organizacijski i tehnološki uvjetovanih osnovnih aktivnosti kao pojedinih (zasebnih) tehnoloških procesa ili skupova zahvata ili zahvata za sebe (oni se mogu također u organizacijskom, logističkom i tehnološkom smislu razmatrati i kao "faze" i kao "vrste" odnosno oblici zemljanih radova za sebe, slika 2.2.1): iskop tla ili stijene, te zatim transport iskopanog prirodnog sipkog materijala ili na (bilo privremeno bilo stalno) odlaganje (“deponiranje”) ili na preradu ili na ponovnu ugradbu. Iskopu stijene može prethoditi njezino miniranje tj. njezino rastresanje ili lomljenje pomoću neke eksplozivne tvari. Nakon iskopa stijene slijedi u nekim slučajevima prije opisana prerada zemljanih i kamenih prirodnih materijala odnosno prozvodnja mineralnih sirovina i gradiva. Ukupnim zemljanim radovima odnosno iskopu prethode opći i posebni pripremni radovi koji uključuju i stalni nadzor kvalitete i količine izvedenih radova.
13
Slika 2.2.1 Ukupni tehnološki postupak zemljanih radova
Osnovni tehnoloških postupci, odnosno pripadni procesi i zahvati pri zemljanim radovima ili građevinskim radovima u tlu i stijeni, bili bi mehanički postupci (struganje, rijanje ili ripanje, rezanje, drobljenje pritiskom ili udarom, sijanje, suho miješanje, briketiranje, djelomice miniranje ili tla ili stijene ili kamena itd.), hidromehanički postupci (ispiranje, taloženje, hidrauličko razvrstavanje, filtracija, entrifugiranje, miješanje razmuljenih tekućina iskopanog tla ili gline odnosno kamene sitneži itd) i toplinski postupci (sušenje, isparavanje iskopanog zemljanog materijala ili djelomice kod miniranja stijene itd). U tehnologiji zemljanih radova najćešće se koriste mehanički postupci koji obuhvaćaju pretežito fizikalne promjene na prirodnim satojcima tla ili stijene. Možebitni toplinski postupci su pretežito postupci sušenja koji se odvijaju prirodnim putem prilikom odležavanja iskopanih materijala. Brzina i kvaliteta samih promjena ovise o veličini površine terena u makro smislu odnosno o fizičko-mehaničkim obilježjima prirodnog materijala kao predmeta rada u mikro smislu. Samo po sebi je razumljivo da su prirodno tlo ili stijenski masiv, kao osnovni početni materijal odnosno "predmet rada" nekog tehnološkog postupka i pripadnih procesa zemljanih radova, na neki način neograničeni po svojoj površini odnosno prostoru. Pripremni procese u okviru tehnologije zemljanih radova najčešće obuhvaćaju povećanje specifične površine (površine po jedinici količine materijala) a to se postiže njihovim usitnjavanjem (razaranjem, razbijanjem, miniranjem, drobljenjem, mljevanjem ili ustnjavanjem na bilo koji drugi način). Usitnjavanjem se dobivaju komadi različite veličine pa ih je potrebno razdijeliti ili razvrstati po veličini (primjerice rešetati ili prosijati). Da bi se omogućio kontakt nekoliko sirovina i/ili materijala, primjerice kod proizvodnje bilo koje vrste filterskih materijala određenog granulometrijskog sastava, potrebno ih je miješati. Ako se proizvod pojavljuje u obliku sitnijih čestica, često je zbog pogodnosti uporabe i manjenja otpada potrebno izvršiti oblikovanje u manje ili veće komade (primjerice briketiranje kao oblikovanje opeke i sličnih proizvoda iz prethodno prerađene gline prije pečenja). Zaključno valja istaći kako zemljani radovi, promišljani kao organizirani proizvodnotehnološki sustav, obuhvaćaju kao ► predmet rada: tlo i stijena, prirodna sipka gradiva, ► sredstva za rad: građevinske strojevi, tehnološka oprema za zemljane radove, ► postupke: tehnološki procesi i zahvati iskopa, prerade i ugradbe zemljanih i kamenih gradiva s njihovim transportom i (među)odlaganjem, postupci izvedbe privremenih ili trajnih konstrukcija u svrhu zaštite (osiguranja) zemljanih radova i građevina, ► proizvod: zemljane građevine i konstrukcije u okviru ostalih građevinskih konstrukcija; privremene i trajne konstrukcije osiguranja i zaštite zemljanih radova i građevina; sirovine za prizvodnju nekih gradiva (lomljenjak, kamena sitnež, glina), ► otpad: jalovina, za daljnje korištenje nepodobna prirodna sipka gradiva.
14
2.3. Zaštita zemljanih radova i građevina Osnovnim oblicima tehnološkog postupka zemljanih radova (iskop, ugradnja) može prethoditi ili slijediti zaštita (oneprijeporanje) te (u sklopu zaštite ili osiguranja) odvodnja zemljanih radova i građevina. Zaštita (izvedbe) zemljanih radova i zaštita (izvedenih) zemljanih građevina, provodi se - u svrhu očuvanja provedbe zemljanih radova kao i očuvanje izvedenih radova ili građevina od utjecaja prirodne okoline (primjerice od utjecaja vode općenito, zatim od utjecaja valova, atmosferilija, vjetra, od utjecaja ostalih fizičkih djelovanja koja mogu izazvati oštećenja, od klizanja ili urušavanja tla, itd.), - kao i u svrhu očuvanje okoline (okoliša) od nepovoljnih utjecaja izvedbe zemljanih radova te od utjecaja izvedenih građevina prilikom njihova korištenja i održavanja. Zaštita izvedbe zemljanih radova i zemljanih građevina odnosi se - ili na zaštitu prostora (područja) izvedbe zemljanih radova u prirodnom terenu a koja, kao trajna zaštita, podrazumijeva pretežito prethodno poboljšanje geotehničkih obilježja prirodnog tla ili stijenskog masiva pri čemu to poboljšanje može biti djelomično ili može obuhvatiti cijeli prostor izvedbe zemljanih radova i građevina, ili na - zaštitu izvedbe iskopa (zaštita iskopanog dna te pokosa ili stranica usjeka, zasjeka, rovova, kanala, građevnih jama itd) koja može biti privremena i trajna konstruktivna zaštita stranica i dna iskopa (i to najčešće izvedbom privremenih ili trajnih geotehničkih konstrukcija), ili na - zaštitu nasipa (zaštita nasipavanja ili zaštita podloge, trupa i pokosa nasipa) koja je pretežito nosivim konstrukcijama trajnog značenja, jer se radi o zaštiti ukupne konstrukcije izvedene građevine određene namjene u određenom, najčešće dužem, vremenskom razdoblju njezina sigurna korištenja, ili na - zajedničku (složenu) zaštitu područja radova sa zaštitom iskopa odnosno nasipa (nasipavanja). Zaštita zemljanih radova provodi se u smislu vremena organizacije tehnološkog postupka njihove izvedbe u skladu sa zemljanim radovima - ili prije izvedbe zemljanih radova (što u načelu podrazumijeva prethodno navedeno djelomično ili potpuno poboljšanje geotehničkih obilježja tla i/ili stijene), ili - poslije izvedbe zemljanih radova (što u načelu podrazumijeva zaštitu dovršene građevine odnosno zaštitu dna ili podloge te pokosa usjeka ili nasipa pri čemu je konstrukcija zaštite u načelu sastavni dio konstrukcije dovršene građevine), ili - uporedo sa zemljanim radovima (što u načelu podrazumijeva istovremnu izvedbu zaštite s provedbom bilo iskopa bili nasipavanja zemljane građevine pri čemu je konstrukcija zaštite ili zasebna konstrukcija ili je sastavni dio konstrukcije građevine a radi se najčešće o geotehničkim konstrukcijama). Navedene podjele omogućavaju konačnu podjelu zaštite (osiguranja) zemljanih radova i zemljanih građevina u pogledu međusobne ovisnosti radova na zaštiti (i tim radovima pripadnog oblika, postupka odnosno konstrukcije zaštite) i same konstrukcije građevine na - oblik, postupak ili konstrukciju zaštite koja je po načinu provedbe sastavni dio tehnologije zemljanih radova (tzv. "tehnološka zaštita") koja je u načelu privremena, djelomična i pretežito se izvodi prije ili uporedo sa zemljanim radovima; - zaštite koja je po načinu izvedbe sastavni dio konstrukcije građevine (bilo samo zemljane građevine ili neke druge složene građevine kojoj predhode određeni zemljani radovi ili prethodi izvedba dijela njezine konstrukcije u tlu i/ili stijeni ili prethodi izvedba dijela njezine konstrukcije od zemljanih odnosno kamenih materijala). Zaštita kao postupak ili konstrukcija u pogledu načina njezine provedbe ili izvedbe može biti: - privremena zaštita (privremena konstrukcija ili privremeni tehnološki postupak zaštite) i to kao - ponovo uporabljiva privremena zaštita (zaštita se kao konstrukcija ili kao postupak ponovo koristi više puta odnosno koristi se višekratno u ciklusima izvedbe zemljanih radova), ili - trajno izgubljna privremena zaštita (a da pri tomu nije kao konstrukcija sastavni dio konstrukcije izvedene građevine u korištenju) - trajna zaštita (trajna konstrukcija koja može biti zasebna ili sastavni dio konstrukcije izvedene građevine).
15
3. Gradiva pri zemljanim radovima 3.1. Tlo i stijena kao predmet zemljanih radova "Predmet rada" i prostor odvijanja nekog organiziranog tehnološkog postupka zamljanih radova bili bi prirodni “materijali” s površine te (tehnički i tehnološki dostupne) dubine zemljine kore ili litosfere. Ona je istovremeno prostor odvijanja “prirodnih zemljanih radova”. Stoga se neki postupak zemljanih radova unutar građenja, kao oblik civilizacijske djelatnosti4, odvija u prirodnom prostoru gdje se istovremeno odvijaju također prirodni geološki procesi kao oblik "prirodnih zemljanih radova" od kojih valja istaći trošenje, raspadanje ili eroziju (utjecaj sunca, oborina tj. vode, smrzavanja, djelovanje biljaka itd.) materijala od kojih je građena litosfera, zatim transport (prirodno kretanje) tih materijala te njihovo taloženje i ponovno okamenjivanje (slika 3.1.1).
slika 3.1.1: Ukupni procesi zemljanih radova u prirodi
Za djelatnost građenja osobito je značajno područje raspadanja i trošenja litosfere odnosno prelazno područje stijena u tlo ili obrnuto. Naime kora raspadanja često je manje-više nestabilna za građenje te korištenje izvedenih građevina. Međutim, kao takova u tehnološkom smislu pretežito manje ili više olakšava izvođenje tih radova. Promišljanje ovakovih ”problematičnih” terena ili prostora izvođenja zemljanih radova svakako traži građevno-tehničko5 određenje tla i stijene za razliku njihova određenja u inženjersko-geloškom smislu. Stijena (ili “kamen”) u užem smislu utvrđuje se kao prirodni “agregat” sastavljen većim dijelom od, na bilo koji način čvrsto povezanih, silikatnih ili rijeđe karbonatnih minerala. Prirodnim trošenjem odnosno razaranjem čvrste stijene nastaje tlo. Tlo je također prirodni sastav (ili skup) međusobno uvjetno (tj. pod posebnim okolnostima) vezanih ili pretežito nevezanih mineralnih čestica. Stoga stijene u užem smislu razlikuje od tla način, stupanj i veličina povezanosti minerala. Zato inženjerska gelogija sagledava tlo kao podvrstu pretežito sedimentnih stijena u širem smislu koje s ostalim stijenama u užem smislu sačinjavaju litosferu. Postoje različiti pristupi razvrstavanju ili podjeli stijena i tla kao podvrste stijena. Dalje se navode neke podjele i razvrstavanja stijena odnosno tla koja se smatraju kao neophodna za bilo koje promišljanje tehnike i tehnologije zemljanih radova u tlu i stijeni. (A) Podjela stijena po geološkoj genetskoj klasifikaciji u podgrupe sa zajedničkim inženjersko - geološkim obilježjima koja se temelji na općenito poznatoj podjela stijena se u pogledu nastanka 4 5
čovjekove djelatnosti pripadaju u tzv. antropogeno odnosno (užegledano) tehnogeno područje djelovanja u prirodi u smislu ovog izraza pojmi se često građevno-tehnički kamen
16
odnosno načina pojavljivanja u zemljnoj kori ili litosfer na eruptivne stijene (stijenski masivi magmatskog područja nastali kristalizacijom magme odnosno očvršćenjem lave), sedimentne stijene (stijene sedimentnog područja nastale ili taloženjem razorenih površinskih dijelova litosfere ili kemijskom aktivnošću ili organogeno) i metamorfne stijene (stijene nastale metamorfozom eruptivnih, sedimentnih ili prethodno nastalih metmorfnih stijena) uz napomenu kako su u zagradi su navedeni neki predstavnici navedenih vrsta stijena: - efuzivne eruptivne stijene (dijabazi, andeziti, daciti, rioliti, porfiriti, trahiti) koje su općenito vrlo visoke čvrstoće na tlak, gustoće i stabilnosti te pretežito niske poroznosti pa su praktički vodnepropusne; - intruzivne eruptivne stijene (graniti, sijeniti, tonaliti, gabri, dioriti, peridotiti) koje se od efuzivnih stijena razlikuju po nastanku odnosno one su nastale kristalizacijom ispod površine zemljine kore a sličnih su ili istih obilježja kao efuzivne stijene; kod granita se uslijed procesa grusifikacije nailazi na raspadnute površinske slojeve (grus); ovdje pripadaju također tufovi; - kristalasti škriljevci kao metmorfne stijene višeg kristaliniteta (gnajsevi - najbrojnije metamorfne stijene granularne kristaline strukture nastali metamorfozom granita, zatim amfiboliti i amfibolski škriljavci nastali metmorfozom eruptivnih stijena gabra, dijabaza, zatim kvarciti) raznolike čvrstoće na tlak od 50 do 300 mN/m2 ovisno o stanju ispucalosti i zdrobljenosti; amfibolski škriljavci zbog slabo izražene škriljavosti su žilave stijene postojane na utjecaj atmosferilija; - serpentini kao masivne metamorfne stijene građene od (metmorfoziranih) olivina i serpentina različitih obilježja osobito čvrstoće na tlak (od 50 do 250 mN/m2) ovisno o mikropukotinama a pretežito su neotporne na smrzavanje; masivani serpentini otporani su prema djelovanju atmosferilija; - mramori kao metamorfne stijene kompaktene kristalne strukture nastale metamorfozom vapnenaca i dolomita čvrstoće na tlak 40 do 120 mN/m2; - škriljevci nižeg kristaliniteta kao metmorfne stijene škriljave strukture (filiti, argilošisti, tinjčevi škriljci ili mikašisti) manje ili veće izražene škriljavosti koje nastaju dijelom metamorfozom glinenih stijena odnosno glinenih škriljaca (niska čvrstoća na tlak do 30 mN/m2) pa su moguća klizišta redovita pojava u okviru ovih stijenskih masiva, - karbonatne sedimentne stijene (vapnenci - kao kemijske sedimentne stijene kompaktne granularne strukture, zatim dolomiti, zatim zoogeni i fitogeni organogeni vapnenci – kao sedimentne stijene porozne granularne strukture) čvrstoće na tlak 150 –200 mN/m2 čija ukupna raznolika fizičko-mehnaička odnosno geotehnička obilježja ovise o porijeklu, slojevitosti i ispucalosti stijenskog masiva odnosno okršenosti reljefa i podzemlja uslijed erozije i korozije (slika 3.1.2) ; ovdje pripadaju tkođer anhidrit odnosno gips ili sadra kao vrlo meke sedimentne stijene niske čvrstoće na tlak; - vezani (homogeni) klastični sedimenti (pješčenjaci – kao sedimentne stijene granularne kristaline strukture, zatim konglomerati, breče) koje su ovisno od vrste i udjela kako veziva tako i agregata pretežito nejednolikog sastava, stupnja trošnosti i promjenjljivih obilježja (čvrstoća na tlak od 100 do 150 mN/m2), - šljunci (psefitske mehaničke sedimentne stijene) i pjesci (psamitske mehaničke sedimentne stijene) kao nevezani klastični sedimenti čine sitno do krupnozrna nevezana (nekoherentna) tla od zaobljenih ili poluzaobljnih zrna (pijesak je veličine zrna od 0,02 odnosno 0,06 do 2 mm a šljunak od 2 mm nadalje) odnosno oblutaka različitog petrografskog sastava; pijesak sačinjavaju minerali otporni na mehaničko i kemijsko trošenje; - prašinasti i glinoviti sedimenti (pelitske mehaničke sedimentne stijene) čine vezana (koherentna) tla nastala trošenjem i taloženjem glinenaca ili feldpasta iz eruptivnih i metamorfnih stijena a obuhvaćaju prašine ili prašce (čestice 0,002 –0,02 odnosno 0,06 mm) i gline ili glince (čestice manje 0,002 mm); gline ulaze u sastav niza glinovitih stijena (čiste gline; zatim les ili prapor kao eolski sediment; zatim ilovače kao mješavine gline i nešto pijeska; zatim glineni škriljac odnosno argilošist ili brusilovac kao prelazna sedimentna stijene prema škriljevcima niže kristalitata odnosno prema filitima i mikašistima koji su metamorfne stijene, zatim lapori kao sedimenti sastvaljeni od gline i kalcijskog karbonata; zatim laporoviti vapnenci itd); - muljevita tla i živi pijesci kao prašinasti i glinoviti sedimenti zasićeni svodom;
17
-
dijabaz-rožnjačke geloške formacije kao stijene heterogenog litološkog sastava u kojima se smjenjuju kao članovi pješčenjaci, rožnjaci (oblik kvrca), lapora, glinenih škriljaca i vapnenaca čija fizičko-mehnička, inženjersko-geološka i (inače za građenje u svakom slučaju nepovoljna) geotehnička obilježja ovise o obilježjima članova i međusobnom odnosu članova; - fliš i flišolike geloške tvorevine (slika 3.1.3) kao heterogene i anizotropne stijene koje sačinjavaju pješčenjaci, siltiti (slika 3.1.4) ili alevroliti koje sadrže kvarc, feldpast, tinjac, kao i laporovite stijene (slika 3.1.3) čija također za građenje u svakom slučaju nepovoljna ukupna geotehnička obilježja ovise o obilježjima članova koji se slojevito izmjenjuju. Na slijedećim slikama vide se neki primjeri gradnje autocesta u okršenim i trošnim stijenskim masivima vapnenaca i sličnih trošnih sedimentnih stijena hrvatskih Dinarida. Primjeri ujedno pokazuju (ponekad nepotrebno) zadiranje u krajolik kao i narušavanje prirodne strukture terena toga krajolika a što kasnije rezultira velikim poteškoćama pri gradnji te također tomu primjerenim povećanjima troškova te gradnje radi provedbe dodatne sanacije terena kojom prolaze trase autocesta.
Slika 3.1.2: Okršeni krajolici stijenskih masiva vapnenaca, autocesta prema Splitu, iskopi temelja jednog viadukta (na slici se vide pristupne ceste području iskopa temelja, koje su potrebne ali koje ujedno donekle trajno narušavaju “slikovitost” krajolika oko mosta i autoceste)
Slika 3.1.3: Izvedba i sanacija klizišta usjeka jednog izlaznog čvora odmorišta i benzinske crpke na autocesti prema Rijeci u trošnim stijenama laporovitih vapnenaca, lapora te ostalih flišolikih tvorevina (ovo je primjer nepotrebnog zadiranja i narušavanja prirodne strukture trošnih stijena te skupe sanacije time stvorenog velikog klizišta ublažavanjem pokosa odnosno proširenjem iskopa, jer postojala mogućnost izvedbe pristupnih cesta stotinjak metra dalje bez ikakvih iskopa)
18
Slika 3.1.4: Priprema iskopa i početni iskop trase obilaznice Rijeke u razmjerno debelim površinskim naslagama, djelomice vodom erodiranih, siltita i glinovitih siltita (na slijedećoj slici 3.3.2 vidi se detalji obrušavanja neosiguranog, kao i mrežama, sidrima, mlaznim betonom osiguranog, pokosa prilikom daljnje izvedbe ovih iskopa)
Tla se svrstavaju u krupnozrna nekoherentna tla i sitnozrna koherentna tla (vidi detaljnije: Nonveiler: Mehanika tla, temeljenje). Pri tome se razlikuje pet osnovnih grupa tla: šljunak (G, promjer zrna 2 – 60 mm), pijesak (S, promjer zrna 0,06 – 2 mm), prah (M, čestice 0,002 – 0,06 mm), glina (C, čestice manje od 0,002 mm) i organsko tlo (O). Tu je i treset (Pt). Šljunak G i pijesak S dijele se dalje na šest podgrupa u smislu “graduiranost” (povoljnosti granulometrijskog sastava): dobro graduirani šljunci GW ili pijesci SW (well graded - oznaka W) širokog granulometrijskog sastava s zastupljenim svim zrnima, slabo graduiran šljunci GP ili pijesci SP (poorly graded - oznaka P) kojima nedostaje neka zrna unutar granulometrijskog satava, jednolično graduirani tla šljunci GU ili pijesci SU (uniformly graded - oznaka U) koje čine jedna vrsta zrna, slabo graduirani šljunci GFs ili pijesci SFs, s previše prašinastih čestica (silt - oznaka Fs), slabo graduirani šljunci GFc ili pijesci SFc s previše glinovitih čestica (clay - oznaka C ili Fc. Sitnozrna koherentna tla mogu biti grupirana niskog plasticiteta (ML, CL), srednjeg plasticiteta (MI, CI) i visokog plasticiteta (MH, CH). Treset Pt nema podgrupe. (B) Posebna podjela (prema Novosel i dr., 1983) karbonatnih sedimentnih stijena vapnenaca Dinarskog gorja (područja Hrvatske osobito problematična pri građenju) na osnovi njihove okršenosti (slika 3.1.5): (I.) neokršena stijena, blokovi su masivni, učestalost pukotina jer vrlo mala; ako postoje plohe, pukotine su vrlo velike, a širina pukotina vrlo mala, pukotine su bez ispune ili su ispunjene kristaliziranom supstancom, (II.) slabo okršena stijena, blokovi su veliki, učestalost pukotina je mala, pukotine su rijetke i velike, a širina im je mala, pukotine su rijetko po plohama presvučene filmom gline, (III.) srednje okršena stijena, blokovi su srednje veličine, učestalost pukotina je srednja, površina pukotina je srednje veličine, pukotine su srednje širine, pukotine su djelomično ispunjene glinom, (IV.) jako okršena stijena, blokovi su mali, učestalost pukotina velika, površina pukotina je pretežito mala, pojava srednje velikih pukotina je učestala, pukotine su ispunjene mješavinom fragmenata stijene i gline ili poluveznim brečama, (V.) vrlo jako okršena stijena, učestala je pojava vrlo malih blokova, površina pukotina je vrlo mala, uočavaju se milonitizirane zone, pojavljuju se pukotine velike širine ispunjene glinom i fragmentima stijene ili poluvezanim brečama. (VI.) ekstremno okršena stijena, prevladavaju ekstremno mali blokovi i milonitizirane zone, površina pukotina je ekstremno mala, a učestalost pukotina ekstremno velika, uočavaju se pukotine ekstremne širine ispunjene glinom i fragmentima stijena te poluvezanim brečama. (VII). džepovi i vrtače ispunjene su glinom ili mješavinom gline i fragmenata stijena.
19
Slika 3.1.5: Primjer jako do vrlo jako okršeni stijenskih masiv karbonatnih sedimentnih stijena (vapnenaca) ili tzv. «ljuti krš» u području iskopau trase autoceste «Dalmatine» (dionice Dugopolje – Šestanovac)
-
-
-
-
(C) Podjela stijena u inženjersko-geloškom smislu bila bi na vezane (čvrste) stijene (u koje bi primjerice pripadale silikatne-masivno kristalaste eruptivne stijene, silikatne i karbonatne kristalaste, pretežito škriljave metamorfne stijene, nesilikatne kristalasto-zrnate slojevite sedimentne stijene, okamenjene glinene sedimentne stijene, cementirane klastične sedimentne stijene, jako ispucale i raspadnute čvrste stijene odnosno stijene kristalaste, kristalasto stvrdnute, stvrdnute, kompaktne ili cementirane strukture) poluvezane (koherentne) stijene (ili po nekima “vezane glinene stijene”, a u koje bi primjerice pripadale neokamnjene kompaktne gline, sugline i supjesci, zatim srednje i slabo zbijene, malo cemetirane glinene stijene koje nisu bile izložene zbijanju i cementiranju) nevezane (inkoherentne, “nekoherentne”) stijene (u koje bi primjerice pripadale krupnoklastične necementirane stijene kao što su padinske ili glečerske drobine te šljunci, zatim krupnozrni, srednjezrni, sitnozrni i finozrni pijesci). (D) Podjela stijena u građevno-tehničkom smislu težine ili načina njihova iskopa: (1/I.) površinska “meka” tla “vrlo laka” za iskop (primjerice humus, suhi zemljani materijali, “lake” gline; miješana tla pijeska, šljunka i gline s organskim tvarima) koja su prema starijim normama određena kao “I kategorija zemljišta odnosno rastresita zemlja” koja se kopa običnom lopatom, (2) tekuća tla zasićena vodom (primjerice mulj, tekući pjesci i sl.) kod kojih je nemoguće uobičajenim tehnološkim postupcima odstraniti vodu, (3/II.) nevezana i slabovezana pjeskovita, šljunkovita i pjeskovito-šljunkovita tla ili vezana glinena tla razmjerno “laka” za iskop, a koja su prema starijim normama određena kao “II. kategorija zemljišta odnosno obična zemlja” koja se kopa lakom kopačom (lakšom “štihačom”, ašovom)
20
-
-
-
-
(4/III.) vezana i nevezana tla razmjerno “srednje teška” (iz različitih “geoloških” razloga) za iskop, a koja su prema starijim normama određena kao “III. kategorija zemljišta ili čvrsta zemlja” koja se kopa teškom kopačom (težom “štihačom”) ili lakim pijukom (trnokopom, “krampom”), (5/IV:) za iskop “teška” te vrlo “čvrsto” odnosno “tvrdo” do “vrlo tvrdo” srasla tla (u nekim slučajevima pomješana skršjem ili velikom odlomcima stijene odnosno krupnim oblucima šljunka) koja su prema starijim normama određena kao “IV. kategorija zemljišta ili trošna stijena” koja se kopa težim pijukom (“krampom”), (6/V.) za iskop “lake” (“meke”, prirodno “dezinegrirane” razlomljene,) trošne ili polučvrste stijene, zatim razmjerno čvrste ali sitnouslojene, vrlo raspucale stijene ali i neka “vrlo tvrda” tla na prijelazu u stijenu (koja se mogu kopati strojno mehaničkim putem bez njihova prethodna razaranja miniranjem) a koje se također klasificiraju kao “vrlo slabe” rastrošene i slabo-kompaktne sedimentne stijene te “slabe” odnosno slabo cementirane sedimentne stijene i škriljavci), a koje su prema starijim normama određena kao “V. kategorija zemljišta ili meka stijena” koja se kopa osobito oblikovanom motkom (“ćuskijom”) ili se po potrebi ponekad prije iskopa minira slabijim (deflagrantnim) eksplozivom (primjerice barut) (7/VI. i VII.) za iskop “teške” te “vrlo tvrde” stijene (koje se kopaju u tehničko-ekonomskom smislu najisplativije njihovim prethodnim miniranjem) koje se također dalje klasificiraju kao srednje čvrste (kvalitne sedimentne stijene, stijene niske gustoće, grubozrnate eruptivne stijene), čvrste (kvalitetne eruptivne i metamorfne stijene, finozrnati pješčenjaci) i vrlo čvrste stijene (kvarciti, guste finogranulirane eruptivne stijene), a koje su prema starijim normama određena kao “VI. i VII. kategorija zemljišta ili čvrsta odnosno vrlo čvrsta stijena” koja se prije iskopa minira jakim (brizantnim) eksplozivom (primjerice dinamit).
(E) Podjela stijena u ovoj knjizi za potrebe promišljanja (tabela) primjena pojedih vrsta građevinskih strojeva pri iskopu tla ili stijene u pogledu vrste tla odnosno stijene u širem i užem smislu (vidi sliku 3.1.6): humus, zemljano tlo (u koje se svrstavaju primjerice svi površinski humusi i sližni zemljasti materijali, krupnozrni nevezani (nekoherentni) šljunci i pjesci, prašinasti i glinoviti sedimenti odnosno sitnozrna koherentna tla kao što su prašine, prašci, gline ili glinci, zatim les ili prapor, miješane ilovače, kao i ostala posebna tla primjerice muljevita tla i živi pjesci) trošna stijena (u koje se svrstavaju primjerice grusovi, tufovi, neki serpentini, škriljavci, vapnenci, dolomiti, pješčenjaci, anhidrit ili gips, konglomerati i breče, lapori, laporoviti vapnenci, glineni škriljci, dijabaz-rožnjačke geološke formacije, fliš i flišolike tvorevine, siltiti i sl, odnosno to se svrstavaju svi mineraloški vezani materijali koji se zbog njihove makrostrukture u pogledu raspucalosti ili raspadnutosti mogu kopati bez prethodna njihova miniranja), čvrsta stijena (sve vrste čvrstih kamenitih eruptivnih, sedimentnih i metamorfnih stijenskih masiva primjerice dijabazi, andeziti, daciti, rioliti, porfiriti, trahiti, graniti, sijeniti, tonaliti, gabre, dioriti, peridotiti, gnajsevi, amfiboliti, amfibolitski škriljavci, kvarciti, neki serpentini, mramori, vapneci i dolomiti itd.)
Slika 3.1.6: Presjek nekog iskopa na kojem se vide (odozgo prma dole odnosno u dubini iskopa) na istom mjestu stijene razvrstane po prethodno navednim klasifikacijama (E) i (F): površinski, u načelu zemljani materijal kategorije “C”, zatim slijedi trošna stijena odnosno materijal kategorije “B” te ispod toga slijedi čvrsta (u ovom slučaju debelo uslojena bankovita) stijena kao materijal kategorije “A”. (izvor slike: http://www.geodienst.de/fotoalbum.htm)
21
(F) Prethodno pojednostavljeno razvrstavanje temelji se na podjeli tla i stijena prema trenutno važećim hrvatskim “općim uvjetima za radove na cestama” u pogledu vrsti “tla” i primjenjene mehanizacije na iskopu: humus iskop u materijalu kategorije “C” (svi materjali koji se kopaju izravno uporabom pogodnih strojeva - gline, prašine, prašinaste gline, pjeskovite prašine, les, pijesak, šljunak, kamene drobine, siparišta, mješavine navedenih materijala i sl.), materijal kategorije “B” (polučvrsta kamenita tla - flišni materijali, homogeni lapori, trošni pješčenjaci, mješavine lapora i pješčenjaka, većina dolomita osim kompaktnih, raspadnute stijene na površini u debljim slojevima, jako zdrobljeni vapnenci, sve vrste škriljaca, neki konglomerati isl. - gdje je potrebno i/ili djelomično miniranje a ostali veći dio se kopa izravno strojnim radom) materijal kategorije “A” (čvrsti materijali - kompaktne eruptivne, metamorfne ili sedimentne stijene - gdje potrebno prije iskopa provesti miniranje stijenskog masiva). U navedenim razvrstavanjima tla i stijena pod (E) i (F) opisane osnovne vrste tla i stijena koje su predmet rada tehnike i tehnologije zemljanih radova osobito tehnike i tehnologije njihova iskopa. Na prvi pogled čini se kako je tlo općenito lakše kopati - čak lakše nego miniranu stijenu. Međutim strojni iskop tla ili stijene, bilo “srasle” bilo minirane, ipak se mora drugčije stupnjevati po “težini” iskopa odnosno po učinkovitosti strojnog rada na njihovu iskopu. U tome smislu ovdje se navodi jedno praktično stupnjevanje nekih po sebi svojstvenih tla ili stijena u užem smislu kao i njihovo stupnjevanje u pogledu “težine” njihova iskopa u sraslom odnosno – kod miniranja - rastresitom stanju (od “najlakšeg” provedivog iskopa prema “najtežem”): laka pjeskovita ilovača → razmekšana glina → pijesak i šljunak →(obična) zemlja tvrda žilava ilovača → dobro minirana stijena → miješani zemljani i kameni materijal → ljepljiva glina → slabo minirana stijena. (G) Podjela stijena u pogledu bušivosti za potrebe minerskih radova na bušenju (prema Crnković, 1983): magmatske stijene o abarazivne: obsidijan, riolit, aplit, felsit, granit, pegmatit, kvarcit-porfir, silicifirani tuf o manje abrazivne: bazalt, dolerit, dijabaz, gabro, andezit, diorit, sijenit, o rastrošne: raspadnute stijene, kaolitizirani granit, serpentizirani peridotit (u slučajevima kada je potrebno miniranje, inače se mogu kopati strojno), metamorfne stijene o tvrde, abarazivne: kvarcit (vrlo težak za bušenje), kornit (hornfels), gnajs, o srednje abrazivne: gnajs, mramor, o mekane: filit, škriljavci niskog kristaliniteta, mramor, sedimentne stijene o tvrde, abarazivne, silicijske: flint, čert, kvarcni pješčenjak, kvarcni konglomerat, o abrazivne ali manje tvrde: siltiti, piroklastiti, silicifirani vapnenci, mnogi pješenjaci, o razmjerno tvrde, neabrazivne: vapnenci, šejlovi o mekane neabrazivne: lapor, kreda šejl, ugljen, oolitski vapnenac.
3.2. Kamen kao gradivo Koristi li se kamen iz stijenskog masiva kao gradivo tada su u tehničko-tehnološkom pogledu osim petrografije važna njegova strukturna obilježja. Stoga su također značajna teksturno-strukturna obilježavanja ili razvrstavanja stijena i kamena (uz navedene klasifikacije zasnovane na genezi ili postanku stijena) kao primjerice klasifikacija pokojnog prof. Branka Crnkovića (Klasifikacija kamena za potrebe građevinarstva, Građevinar 10(XX)1968, 362-369). Ta klasifikacija razlikuje dvanaest grupa stijena za kamena gradiva: homogene granularne, porfirske, kristalaste, afanitske, klastične i
22
porozne stijene, zatim subhomogene porozne stijene, zatim nehomogene granularne, kristalaste i klastične stijene te zatim škriljave granularne i listićave stijene (vidi slijedeću tablicu 3.2.1 s prikazom grupa i obilježja stijena te njihove uporabe). Kamen se kao gradivo za potrebe zemljanih radova u širem smislu rabi kroz slijedeće osnovne oblike njegove pojavnosti u pogledu veličine i oblika "bloka” ili “komada" ili "zrna" te načina njegova pridobivanja i korištenja: lomljeni kamen ili kamen lomljenjak koji se dobiva ručnim odnosno strojnim cijepanjem stijene ili ostalim načinima mehaničkog razaranja (udarom, ripanjem) stijene po plohama prirodnog kalanja, a može se dobiti također cijepanjem pomoću posebnih eksploziva i njima primjerenim načinima miniranja (ali također i ubičajenim miniranjem stijenskog masiva iz kojeg se za sebe odabire ručno ili strojno kamen lomljenjak), minirani kamen širog sastava koji se dobiva uobičajenim miniranjem stijenskog masiva, nesijana i sijana kamena sitnež aluvijalnog porijekla koji se dobiva iskopom i sijanjem prirodnog pijeska i šljunka (u praksi se to jednostavno pojmi kao pijesak i šljunak), drobljenac (također nazivan tucanik) kao drobljena, te po potrebi predrobljena ili mljevena, nesijana i sijana kamena sitnež koja se dobiva drobljenjem miniranog kamena, drobljnjem sipara (prirodnih drobina) ili drobljenjem krupnih aluvijalnih kamenih materijala tj. drobljenjem krupnog šljunka. Minirani kamen širog sastava koji se dobiva uobičajenim miniranjem stijenskog masiva koristi se, između ostalog, za izradu nasipa od kamenitih materijala. Ovi nasipi se izvode pretežito u slojevima debljine između 0,50 do 1,00 m. Najčešće se zahtijeva da najveći promjer pojedinih miniranih lomljenjaka ne prelazi 1/2 debljine sloja koji se nasipava ali također ne veći od oko 40 cm. Pri tomu se također najčešće dopušta da 15% obujma lomljenjaka ima veći promjer od 40 cm i do (50) 60 cm pri čemu granulacija miniranog materijal mora biti takova da koeficjent nejednolikosti ili odnos lomljenjaka promjera 60 cm /10 cm mora biti veći od 4 (d60 / d10 > 4). Kamena sitnež (tucanik) rabi se kao gradivo u okviru zemljanih radova primjerice za izvedbu filterskih i drenažnih slojeva (podloga, zaloga) i rovova, zatim za izvedbu nosivih nevezanih ili stabiliziranih (vezanih) slijeva kolovoznih konstrukcija prometnica ili sletno-poletnih staza, zatim za tucaničkih zastora donjeg stroja željezničkih pruga, zatim za izvedbu nasutih podloga hidrotehničkih građevina (lukobrana, obaloutvrda itd.). Prozvodnja granulirane kamene sitneži (određenog granulometrijskog sastava u pogledu veličine i količine pojedinih zrna), obuhvaća, nakon prethodnog iskopa stijene ili aluvijalnog šljunkovitog tla, ili samo sijanje s možebitnim predrobljavanjem odnosno mljevenjem krupnozrnate kamene sitneži, ili drobljenje sa sijanjem uz možebitno predrobljavanje odnosno mljevenje krupne kamene sitneži. U suvremenoj visoko-produktivnoj prozvodnji razmatrane kvalitetne kamene sitneži koristi se samo strojni rad odnosno kamena sitnež se drobi i sije u postrojenjima koja se, ukratko, pojme kao drobilane (i “separacije", slika 3.2.1).
Slika 3.2.1: Drobilane, koje se koriste pri građenju (koje pripadaju “zakonski” građevinarstvu odnosno djelatnosti građenja), u načelu su manja prenosiva lako i brzo demontažna postrojenja (drobilana koje se proteže lijevo prema dole na čitavom prostoru kamenoloma) ili pokretna (vučena na kotačima) postrojenja ili samohodna postrojenja na gusjenicama (slika desno gornje desno postrojenje u desnom dijelu ili uglu prikazanog prostora iskopa stijenskog masiva)
23
Tablica 3.2.1 Klasifikacija stijena u pogledu teksturno-strukturnih obilježja (tablica je složena korištenjem teksta članka prof. dr. B. Crnkovića: Klasifikacija kamena za potrebe građevinarstva, Građevinar 10(XX)1968, 362-369 grupa stijena stijene obilježja sipka gradiva ostali oblici uporabe u građenju izrazita homogena tucanik, prvoklasno gradivo za oblaganje homogene granit, sijenit, gabro, tekstura te plemenita fasada (granit, gabro, sijenit) i granularne ili peridotit, mramor, granularna kamena sitneži za interijera (mramor), izrada kocki zrnaste strijene homogeni amfibolit, kolovozne zastore i ivičnjaka za ceste (granit, dijabaz krupnoga zrna i (zrnasta) i granoblastična (dijabaz) tonalit), doleritskoga izgleda struktura krupnoća tucanik, kamena trahit se rabi za izradu stubišta homogene riolit, dacit, andezit, fenokristala sitnež za betone i porfirske kvarcporfir, porfir, smanjuje asfalte (dacit, stijene porfirit, trahit, uporabivost andezit) primjena im zavisi tucanik dekorativno-obloženi kamen za homogene guste kristalasti od obilježja oblaganje interijera i fasada, kristalaste vapnenci (organogeni i stijenske mase u vrste otporne na habanje za stijena minerogeni), kamenolomu izradu kamenog parketa i neporemećeni dolomiti, oblaganja podova, homogeni anhidrit, gips prvoklasna kamena sitnež za izradu teraco homogene bazalt, dijabaz sitnoga kamena sitnež za pločica; oblaganja unutršnjosti; afanitske zrna, tamnosivi do crni betone i asfalte crni vapnenci obojeni stijena kriptokristalasti i habajućih slojeve bituminoznom i ugljevitom tvari pelitomorfni vapnenci na cestama ne rabe se za oblaganje fasada jer intenzivnog i je crna boja nestalna pod teškog prometa djelovanjem atmosferilija i (bazalt, dijabaz), fotosinteze sunca. lomljenak, dekorativno-obložni kamen homogene pješčanjak, silttucanik, kamena (pješčenjak, breče i konglomerat) klastične pješčanjaci, dobro sitnež i kao ukrasni kamen u kiparstvu stijena cementirane breče i (pješčenjak). konglomerati homogena prvenstveno kao dekorativnohomogene oolitični i organogeni tekstura, obložni kamen (oolitični i porozne stijene (litavac) vapnenci, značajnoa organogeni vapnenci, litavac) prapor ili les, poroznost, fina šupljikavost u prostornom dekorativno-obložna gradiva subhomogene lava, plovučac, tufovi, rasporedu šupljina (travertin), podloga za žbuke porozne stijene travertin i pora postoje (plovučac), pucolanski materijali pravci koji (tuf). prevladavaju što daje subhomogeni izgled izraziti paralelno-prugasti gabro u nehomogene gabro i peridotit nehomogenitet kojemu nema bitnih razlika u granularne paralelno-prugaste fizičko-mehaničkih obilježja stijene teksture i zrnaste paralelno s prugama i okomito na strukture , amfibolit, njih može se rabiti u dekorativnoobložne svrhe, kod čega se prvenstveno ili u ploče okomito na protezanje pruga. lomljenjak, ukoliko se stijene odlikuju nehomogene tankoslojeviti vapnenci; tucanik, kamena čvrstoćama uporedo s(mikro) kristalaste proslojci i izdužene leće sitnež za betone slojevitosti mogu se rabiti kao stijene te noduli kalcedonskog dekorativno-obložni kamen. čerta u vapnencu; fino slojeviti anhidrit, gips, uporaba je vrlo ograničena, osobito zbog niskih nehomogene tankoslojeviti čvrstoća uporedo sa slojnim plohama klastične pješčenjaci, grauvake, stijene silt-pješčenjaci, lapori tucanik i kamena kompaktne stijene rabe se kao škriljave gnajs, amfibolski sitnež za betone dekorativno-obložni kamen granularne škriljavac, zeleni (amfibolski (prvenstveno gnajsi-okcasti gnajs) stijene škriljavci škriljevac i te građevni kamen grubo dotjeran amfibolit) (zeleni škriljavac). nemaju uprabu u građevinarstvu jer se lako cijepaju u tanke ploče i listiće; škriljave sericitski, kloritski, talk izuzetak je korištenje ploča za pokrivanje krovova te sirovina za dobivanje listićave stijene i liskunski škriljavci, ekspandirajućih gradiva
24
3.3. Logistika sipkih gradiva Logistika6 sipkih gradiva ključna je sastavnica ukupnosti tehnologije i pripadne organizacije tehnološkoh postupaka osobito masovnih građevinskih odnosno zemljanih radova, pa neposredno utječe na organizaciju ukupnih tehnoloških tokova građenja složenih infastrukturnih građevina. Povezana je također s organizacijom gradilišnog prometa te smogućim načinom korištenja mjesnih i regionalnih prometnica na području građenja. Ona u načelu izbjegava općenitu problematiku i rizike tržišnog poslovanja iako u velikoj mjeri utječe na troškove građenja7 kroz utvrđivanje optimalnih tokova proizvodnje i raspodjele prirodnih sipkih (zemljanih i kamenih) gradiva na području građenja. Također rješava ekološku problematiku trajnog odlaganje viškova materijala u skladu sa zahtjevima očuvanja prirodnog okoliša. Naime, pri gradnji složenih infrastrukturnih sustava građevina, a u okviru masovnih zemljanih radova, nije uvijek moguće provesti potpuni “balans” (izjednačenje) obujma iskopa kao sipkog gradiva s količinama gradiva potrebnog za nasipavanje. Osobito je to izraženo pri gradnji autocesta u planinskim područjima8 jer se njihove trase, zbog uvjetovanih prometno-tehničkih obilježja, ne prilagođavaju nego nameću morfologiji reljefa kroz koji prolaze (naredna slika 3.3.1). Međutim, moguće je kroz unaprijed programiranu logistiku sipkih gradiva, osobito kamenih gradiva, “balansirati” njihovu “proizvodnju” (iskopi) i “potrošnju” (nasipi, kamena sitneži za razne ostale nasute konstrukcije, agregat za betone i asfaltbetone). Programiranje se provodi u prometnoorganizacijskom te organizacijsko-tehnološkom smislu na činjenicama moguće “proizvodnje” i “potrošnje” iskopanih materijala u području građenja. Stoga navedeni “balans” ustvari znači programiranje optimalne logistike sipkih gradiva9. To je ujedno jedan od vidova optimalizacije tehničko-tehnološke sastavnice organizacije građenja. Osnovu ove optimalizacije čini promišljanje optimalnih tehnoloških procesa građenja s njihovim optimalnim inputima i outputima. Slijedi promišljanje optimalne logistike gradiva i ostalih materijalnih resursa kao glavnih inputa kojima se bavi tehnika i tehnologija građenja kroz tehnološke procese građenja. Razmatrana logistika sipkih gradiva razlikuje se od općenite marketiški usmjerene tržišne logistike materijalnih resursa u ostalim oblicima građenja. Neki način je zatvorena unutar sebe ili svojeg prirodnog okruženja iz kojeg prizlazi. Može se optimalizirati u tehnološkom i organizacijskom smislu izvan područja poslovnog interesa osobito izvoditelja. Intenzitet njezine “dinamike” u prostoru i vremenu može se u tehno-ekonomskom smislu optimalizirati bez obzira tko ostvaruje tu logistiku. Prethodno programirana logistika utvrđuje pojedine referentne razine troškova građenja oko kojih kasnije ponuditelji (budući izvoditelji) mogu troškovno optimalizirati svoj pristup građenju putem realizacije svojih resursa (uporaba jeftinijeg produktivnijeg strojnog i voznog parka, posebna organizacija u svakom smislu učinkovitih tehnoloških procesa, učinkovita organizacija građenja, najmanji mogući posredni troškovi pripreme građenja i organizacije gradilišta, itd). Osnovni cilj programiranja logistike sipkih gradiva bila bi također učinkovita organizacija podjele građenja i gradilišta. Složene infrastrkturne projekte ostvaruje pretežito više izvoditelja. Najčešća je raspodjela poslova po jednakovrijednim financijskim cjelinama koja rezultira fizičkom 6 Jedna je od određenja logistike (franc. – loger = nastaniti) kao skupa aktivnosti u oneprijeporanju raspoloživosti svih materijalnih resursa i sredstava koji su pretpostavka tokova (u ovom slučaju tokova građenja) unutar nekog sustava (u ovom slučaju to su razmatrani projekti kao poslovni i organizacijski sustavi). Logistika ustvari obuhvaća nabavu, proizvodnju, skladištenje, promet i raspodjelu materjalnih resursa odnosno sirovina, poluproizvoda i konačnih proizvoda. 7 Trasu autocesta ili položaj građevina hidrelektrana utvrđuje više skupina kriterija kao primjerice prometno-tehnički, prostorno-energetski, društveno-ekonomski, urbanistički, ekološki kriteriji itd. Kriteriji ekonomičnosti primarno su društvenoekonomski (u smislu učinkovite ekonomičnosti korištenja objekta projekta) a zatim tehno-ekonomski (u smislu ekonomičnosti realizacije projekata). Ova ekonomičnost uz ostalo podrazumijeva što manje troškove građenja. Na minimalizaciju troškova građenja može se utjecati na nekoliko načina. Primarni je način odabir takvih konstrukcija koje su vremenski te troškovno optimalne za gradnju i održavanje prilikom korištenja. Međutim, neki tehnički i konstrukcijski parametri razmatranih građevina utvrđen su unaprijed kroz tehničku regulativu te se u tom dijelu ne može utjecati ne troškove odnosno ekonomičnost građenja. 8 Područje Hrvatske između Panonije i Jadrana u geomorfološkom smislu obilježavaju planinski lanci Dinarida. Ove razmjerno visoke planine, kao prirodna prepreka, “traže” pri realizaciji autocesta izvedbu složenih geotehničke zahvata u samom terenu (masovni iskopi velikih usjeka i zasjeka) kao i izvedbu ostalih složenih građevina (visoki nasipi, dugački tuneli, visoki dugački vijadukti itd – slika3.3.1). Slično je pri gradnji složenih hidroenergetskih sustava koji koriste potencijale između razine slivova planinskih rijeka i razine mora. Tu je također potrebno na širem području izvesti razmjerno velike građevine (akomulacijska jezera, brane, nasipi, kanali, ostale vodograđevine) te dovodne tunele do samih hidroelektrana na obali mora. 9 ovdje se pod “optimalnom” logistikom sipkih gradiva ne podrazumijeva samo optimalna “tehničnost” te logistike nego i njezina optimalna ekonomičnost koja je sastavni dio ukupne ekonomičnosti građenja složenih infrastrukturnih projekata
25
podjelom građevinskih radova. Ta podjela pretežito ne vodi računa o optimalnoj logistici zemljanih radova i gradiva. Pri tomu izvoditelji provode svaki svoju logistiku unutar svoga (pod)područja građenja kao tehnoloških i organizacijskih cjelina za sebe. Ne vode računa o potrebama ili viškovima gradiva ostalih (pod)područja građenja drugih izvoditelja kao tehnoloških i organizacijskih cijelina za sebe. Dolazi do nepotrebnih odbacivanja (trajnim odlaganjem) gradiva na jednoj strani ili do otvaranja novih nalazišta materijala izvan područja građenja na drugoj strani. Prethodno programirana optimalna logistika sipkih gradiva to u načelu onemogućava jer su (pod)područja građenja optimalno logistički oblikovane tehnološke i organizacijske (pod)cjeline koje onemogućavaju nepotrebno odlaganje viška nekih gradiva ili otvaranja dodatnih nalazišta. Proizlazi ujedno ekološki vid programiranja optimalne logistike sipkih gradiva. Onemogućava se nepotrebno zadiranje u prirodni okoliš izvan područja građenja otvaranjem nepotrebnih nalazišta nedostatnih gradiva. Time se također onemogućava nepotrebno građenje novih prometnica. Ovo je naročito značajno za planinska područja jer su ona značajna u smislu zaštite prirodnog okoliša ili očuvanja zdravog načina života.
Slika 3.3.1: Autocesta Zagreb – Split kao primjer potrebe izvedbe složenih zemljanih radova u tlu i stijeni zbog prometno-tehničkih obilježja suvremenog vođenja linije njezine trase (izvor: časopis Mineral, Zagreb, br.3/2003)
Također je značajano planiranje optimalne logistike sipkih gradiva u smislu utvrđivanja optimalnog vremena gradnje projekta. Naime, u slučaju korištenja rezultata tako utvrđena logistike mogu se donijeti odluke kao odgovori na neka strateška pitanja - primjerice, je li važnije očuvanje prirodnog okoliša ili kraći rok građenja? je li važniji iz političkih razloga kraći rok građenja koji ne poštuje redoslijed građenja u skladu s optimalnom logistikom sipkih gradiva koja je ujedno ekološki prihvatljiva te troškovno učinkovita? je li povećani trošak građenja vrijedan dnevno-političkih potreba vlasti koja provodi razmatrane infrastrukturne projekte? Elaboriranje logistike prirodnih sipkih gradiva prvodi se kroz određeni redoslijed aktivnosti čiji je cilj “optimalizacija” postupka iskopa, transporta, odlaganja (privremenog ili trajnog), prerade, uskladištenja, raspodjele i ugradbe sipkih gradiva te proizvodnje i ugradbe betona i asfaltbetona. Provodi se u nekoliko razina promišljanja koji uvjetuju i slijede jedan drugoga. Osnovna početna podloga pri tom elaboriranju bili bi rezultati inženjersko-geoloških istraživčkih radova koji daju uvid u tehničko-tehnološku prihvatljivost tla ili stijenskih masiva na području građenja. Slijedi razina promišljanja količina zemljanih radova i potreba gradiva za te radove. Ovo promišljenje daje prostorni i količinski raspored “proizvodnje” i “potrošnje” prirodnih sipkih gradiva u cjelokupnom području građenja. Također daje uvid u potrebe možebitne dobave nedostanih gradiva izvan područja građenja. U tom slučaju bi se na ovoj razini promišljanja utvrdila nalazišta kamenih i
26
zemljanih materijala (kamenolomi, šljunčare, drobilane, glinokopi, itd). Utvrdili bi se također u logističkom smislu optimalni položaji drobilana te njihov potrebni proizvodni program i učinak. Sama “matematika” ovog, neke vrste, “knjigovotstva prirodnih sipkih gradiva” prilagođena je potrebama tog “knjigovotstva”. Primjerice dio metodologije, koji se odnosi na “balans” masa iskopa i nasipavanja u cestogradnji, obuhvaćen je odgovarajućim suvremenim softverima simulacijskog projektiranja cesta pomoću kompjutera. U taj balans potrebno je heurističkim pristupom uklopiti “potrošnju” gradiva za betonske i asfalterske radove. U slučaju hidroelektrana ovo “knjigovotstvo” zasniva se se pretežito na heurističkom pristupu. Radi se o unikatnim projektima s isto takvim građevinskim radovima i građevinama. Rizici vjerodostojnosti navedenog “knjigovotstva” u oba slučaja sadrže u sebi, kao prvo, rizike prethodne procjene podobnosti stijene kao gradiva. Zatim sadrže značajan rizik procjene rastresitosti iskopanih materijala koji daje mjeru vjerojatnosti utvrđivanja balansa razmatranih gradiva. Međutim, navedeni rizici nisu troškovno usmjerini ukoliko su projektirane količine radova točno utvrđene po obujmu i prostoru pružanja. Slijedeća razina obuhvatila bi promišljanje transporta i odlaganja prirodnih sipkih gradiva unutar i oko područja građenja. Time bi se ujedno promišljalo korištenja postojećih prometnica za prijevoz gradiva. Također bi se odredio položaj gradilišnih prometnica koje mogu biti privremene gradilišne prometnice ili nove prometnice trajnih prometnih obilježja. Ovo razina obuhvatila bi također utvrđivanje prostora odnosno položaja i konstrukcije privremenih ili trajnih “deponija” sipkih gradiva. Rezultat ovog promišljanja bilo bi utvrđivanje prijevoznih daljina. Metodologija ove razine bila bi kombinacija nekih oblika opracijskih istraživanja kroz rješavanje “transportnog problema” i heurističkog pristupa. Podloga je detaljna analiza prometne mreže planiranih gradilišnih puteva i postojećih prometnica radi utvrđivanja potreba gradnje novih. Tu bi bila prisutno također promišljanje položaja odlagališta u skladu suvjetima uređenja prirodnog okoliša. Herustički bi pristup između ostalog obuhvatio, kao prvo, ocjenu i procjenu mogućnost i opravdanosti korištenja navednih prometnica. Kao drugo, morao bi također obuhvatiti promišljanje tehnologije zemljanih radova u smislu određenja vrste, načina i duljine transporta materijala (primjerice je li prebacivanje iskopa bagerima i utovarivačima neposredno iz iskopa u nasip ili guranje dozerima iz iskopa u nasip ili utovar i transport vozilima). Kao treće, morao bi obuhvatiti utvrđivanje područja proizvodnje kamene sitneži a što znači utvrđivanje položaja drobilana, njihovo povremeno premještanja kao i utvrđivanje njihovog proizvodnog programa po količini i vrsti. Na taj način bi se “transportni problem” (kao oblik “matematičke metodologije”) sveo na rješavanje minimalnih transportnih duljina po odabranim prometnicama. Sastavni dio metodologije promišljanje transporta i odlaganje prirodnih sipkih gradova bio bi obilazak terena, možebitno snimanje iz zraka i ostali oblici suvremene vizualizacije područja iskorištavanja i transporta zemljanih odnosno kamenih materijala. U ovom promišljanju postoje rizici točnosti utvrđivanja transportnih duljina po pojedinim vrstama zemljanih radova pa se time može utjecati na rizičnost procjene pripadnih troškova. Međutim, transportne duljine se u troškovnicima zaokružuju na cjelovite duljine ili se ne uvode u opis troškovničkih stavki. Tada se podrazumjeva da izvoditelji odabiru transportne duljine s kojima ulaze u kalkulaciju troškova građenja. Dalje bi slijedila razina promišljanja logistike prirodnih sipkih gradiva vezano na vrijeme izvođenja radova. Vrijeme građenja pretežito je iz nekog razloga unaprijed utvrđeno. Osobito je uvjetovan rok što je mogućeg ranijeg početka korištenja objekata projekta10. Stoga bi se ova razina promišljanja, zbog određenosti rokova građenja, svodila na promišljanje potrebnih učinaka građenja. Ovo promišljanje omogućilo bi također utvrđevanja prioriteta u redoslijedu izvebe zemljanih radova obzirom na potrebe nasipavanja i proizvodnje agregata za betone i asfaltbetone. Metodologija promišljanja “dinamike” logistike sipkih gradiva morala bi dati odgovore “kada?” se odvija u prostoru i vremenu ta logistika koja je prethodno utvrđena po pitanjima “što?”, “koliko?”, “gdje?”, “po čemu?” i “kako?”. Heuristički pristupom moralo bi se, kao prvo, utvrditi prioritete u redoslijedu izvebe ukupnih građevinskih radova obzirom na potrebe iskopa, nasipavanja te osobito proizvodnje agregata za betone. To znači ustvari utvrđivanje redoslijeda izvođenja zemljanih, betonskih i asfalterskih radova po pojedinim dijelovima realizacije projekta. Ovime bi se dalje utvrdilo, kao drugo, prioritete u prometovanju po području (ili oko područja) građenja odnosno prioritete u izgradnji novih prometnica. Tu postoji mogućnost optimalizacije u smislu odnosa troškova građenja prometnica i troškova prometovanja gradivima po tim prometnicama (dulje postojeće prometnice - kraće nove prometnice i 10
također su rokovi dovršetka ponekad vezani uz dinamiku strateških ili “taktičkih” dnevno-političkih potreba vlasti koja realizira ove projekte
27
sl.). Rezultat promišljanja “dinamike” logistike sipkih gradiva bio bi intenzitet proizvodnje i transporta pojedinih vrsta gradiva tj. odgovor na pitanje koje se količine i vrste gradiva moraju transportirati u nekom razdoblju između mjesta njihove “proizvodnje” i njihove “potrošnje”. U metodološkom smislu za ovo promišljanje najprihvatljiviji su tehnološki, logistički i vremenski planovi. Ovo znači da se vremenski planovi rade po tehnološkim i logističkim aktivnostima kojima se tada mogu pridružiti vremenski planovi po troškvničkim stavkama. Ovo promišljanje u načelu nije rizično u troškovnom smislu ali je značajno za utvrđivanje redoslijeda građenja pojedinih dijelova projekta Završna razina obuhvatila bi promišljanje organizacijske mogućnosti primjene odabrane tehnike i tehnologije zemljanih radova u skladu srazmatranom logistikom sipkih gradiva. Primjerice, je li su mogući masovni ili na bilo koji način prostorno i vremenski ograničeni zemljani radovi. Prethodne razina promišljanja podloge su ove završne razine promišljanja tehnike, tehnologije i organizacije građenja. Međutim, završna razina također uvjetuje dijelom prethodne razine promišljanja prostora, vremena i načina provedbe zemljanih radova. Stoga je promišljanje logistike sipkih gradiva iterativni postupak11 čiji je cilj navedena tehno-ekonomska optimalizacija “odnosa” količina, prostora i vremena izvedbe onih radova koji ovise o toj logistici. Kao primjer projektanskog elaboriranja logistike sipkih gradiva ovdje se navodi (vidi tablicu 3.3.1.) "Balans” masa iskopa kategorije “A” i njegova nasipavanja po čitovoj trasi dionice za potrebe gradnje Državne ceste D8, dionice Orehovica – Draga - Sveti Kuzam/Bakar, duljine oko 6 km, koja je pripadala Riječkom cestovnom prometnom čvorištu (tzv. obilaznica Rijeke). Tu je bila razmjerno značajna, osobito u pogledu moguće problematike organizacije gradnje razmatrane dionice, izvedba nasipavanja na trasi (nasipi, dodaci za nasipe, nasipi zamjene) u projektiranoj količini od oko 585.000 m3 ugrađeno. Projektirani količina širokog iskopa na trasi i u okviru objekta na trasi (odvodnje ili oborinske kanalizacije, uređenja potoka, zidova, vijadukata, mostova, tunela, itd) bila je bez tunela oko 559.000 m3. Međutim, od toga je procjenjeno ukupno oko 238.000 m3 sraslo iskopa kategorije “A” (prema, prethodno navedenoj kategorizaciji, u okviru tehnički uvjeta Hrvatskih cesta) odnosno onog prirodnog materijala koji je bez ograničenja uporabljiv za ugradnju u buduće nasipe tj. primjenjiv za trajno nasipavanje. Stoga je od strane projektanta, a na traženje investitora, izrađen prikazani balans kako bi se kvalitetni kameni materijali logistički u tehnoekonomskom i transportnom smislu optimalno iskoristili za nasipavanje. Prirodni materijal iz iskopa trase vrste “B” u količini od oko 282.000 m3 sraslo bio je predviđen, pod određenim okolnostima (osobito pod povoljnim vremenskim uvjetima izvedbe radova), kao djelomice uporabljiv za ugradnju. Ipak valja istaći činjenicu da se je radilo pretežito većim djelom o siltitima i glinovitim siltitima djelomice s proslojcima pješčenjaka koji su podložni bujanju i klizanju a što se je desilo prilikom izvođenja razamatrane dionice prilikom iskopa u matrijalima vrste “B” uslijed izvedbe radova u kišnom razdoblju (slika 3.3.2).
Slika 3.3.2: Obrušavanja neoneprijeporanog i (mrežama, sidrima, mlaznim betonom) oneprijeporanog pokosa iskopa dionice Orehovica – Draga - Sveti Kuzam/Bakar na dijelu trase ispod Svetog Kuzma prema Dragi koji prolazi područje terena u siltitima i glinovitim siltitima s proslojcima pješčenjaka
11 U metodološkom smislu elaboriranje logistike kamenih gradiva moguće je na nekoliko načina: putem metoda operacijskih istraživanja (primjerice metode rješavanje transportnih problema linearnim, nelineranim i dinamičkim programiranjem, zatim primjena matematičkih modela upravljanja zalihama itd), zatim simulacijom putem računala kao i heurističkim pristupom. Primjena jedne od navednih metodologije ovisi prvenstveno o prije opisanim razinama promišljanja razmatrane logistike. Ovisi također o traženoj vjerodostojnosti ili točnosti rezultata tih promišljanja.U metodološkom smislu elaboriranje logistike kamenih gradiva moguće je na nekoliko načina: putem metoda operacijskih istraživanja (primjerice metode rješavanje transportnih problema linearnim, nelineranim i dinamičkim programiranjem, zatim primjena matematičkih modela upravljanja zalihama itd), zatim simulacijom putem računala kao i heurističkim pristupom. Primjena jedne od navednih metodologije ovisi prvenstveno o prije opisanim razinama promišljanja razmatrane logistike. Ovisi također o traženoj vjerodostojnosti ili točnosti rezultata tih promišljanja.
28
Tablica 3.3.1. "Balansa” masa iskopa kategorije “A” i njegova nasipavanja po čitovoj trasi dionice Nasipavanje (nasip sa zamjenom materijala) … … iz iskopa kamenog materijala iskopne kategorije “A” na gradilištu … u količini … u količini … s prosječnom … s gradilišta (stacionaža glavne trase) … m3 = = ↓m3 (*1,3*0,95) transportnom ili iz tunela … ugrađeno sraslo … duljinom … Orehovica čvorište i trasa guranje do 150 m 3.968 3.213 Orehovica 0+000 do 1+053 6,5 km 43.323 35.079 Sveti Kuzam 291.583 236.100 1 do 11 km ? ukupno 338.874 (274.392) Vežica Vežica (1+053 - 1+640) trasa guranje do 150 m 5.170 4.186 (Podmarči – Draga) objekti prevoz do 500 m 470 381 ukupno 5.640 (4.567) Draga trasa 1+640 – 2+360 guranje do 150 m Draga trasa 46.017 37.261 trasa 2+360 – 2+558 prevoz do 1,5 km Vežica objekti 16.013 12.966 rampe čvorišta guranje 150 m Draga čvorište 2.812 2.277 rampe čvorišta prevoz do 1,5 km Vežica objekti 6.294 5.096 rampe čvorišta prevoz do 4,5 km Sveti Kuzam 50.149 40.607 iskop sraslo trasa 2+862 – 2+945 prevoz do 3,5 km 2.966 2.401 45.923 m3 spojna cesta D404 / E1 prevoz do 7,5 km 3.600 2.915 ukupno 127.851 (103.523) Tuneli trasa 3+306 – 3+136 i 3+294 – 5+360 guranje do 150 m Tuneli trasa 2.333 1.889 trasa 3+294 – 3+800 prevoz do 500 m 16.401 13.281 tunel “Draga” trasa 3+294 – 3+800 prevoz do 4 km 12.217 9.892 Sveti Kuzam Tuneli trasa trasa 3+800 – 4+190 prevoz do 1 km 3+036 – 29.116 23.575 3+136 trasa 4+190 – 5+360 prevoz do 2,5 km 31.951 25.871 Sveti Kuzam ukupno 92.018 (74.508) guranje do 150 m Sveti Kuzam 11.314 trasa 5+655 – 6+355 20.957 Sveti Kuzam prevoz do 500 m 5.656 ukupno 20.957 (16.970) Cjelokupna trasa - potrebe nasipavanja i mogućnosti iskopa 585.340 473.960 sa iskopom na trasi 293.757 237.860 i iskopom tj. dopremom izvan trase 291.583 236.100
29
4. Priprema zemljanih radova 4.1. Pripremni radovi pri građenju Građenje je sastavni dio investicijskog projekta neke izgradnje koji općenito obuhvaća razdoblja njegova koncipiranja, definiranja i realizacije (gdje pripada samo građenje) te razdoblje eksploatacije objekata toga projekta. Građevinske projekte moglo bi se također podijeliti na razdoblja njihove pripreme (koje obuhvaća koncipiranje i definiranje projekta), neposredna građenja (realizacija objekata projekta) te održavanja građevina u razdoblju njihova korištenja (eksploatacija objekta projekta). Ova podjela promišlja projekt izgradnje kroz osnovne djelatnosti graditeljstva kao struke gdje se građenje razlikuje od održavanja građevina. Stoga se građevinski projekt može promišljati kroz izgradnju (dakle zajdno pripremu gradnje i samo građenje) i korištenje izgrađenog (slika 4.1.1.).
Slika 4.1.1: Model investicijskog projekta izgradnje neke infrastrukture
Razdoblje koncipiranja u okviru pripreme projekta neke izgradnje obuhvaća, uz ostalo, predinvesticijske studije izvodljivosti koje omogućavaju donošenje investicijske odluke o realizaciji projekta koja odluka je ujedno početak razdoblja definiranja projekta. Ovo drugo razdoblje obuhvaća, uz provedbu financijskog inženjeringa, razne (osobito inženjersko-geloške) istraživačke radove, zatim projektiranje odnosno izradu tehničke dokumentacije te postupke oko dobivanja zakonom propisanih suglasnosti i dozvola za građenje. Razdoblje definiranja, nakon nuđenja, završava odlukom o izboru izvoditelja te ugovaranjem izvedbe i uvođenjem izvoditelja u posao. Time započinje razdoblje realizacije projekta ili neposrednog građenja. Realizacija projekta obuhvaća pripremu neposrednog građenja ili građevinske pripremne radove i samo građenje kroz izvedbu građevinskih radova. Realizacija završava primo-predajom dovršene građevine, odnosno dobivanjem uporabne dozvole, čime započinje njezino korištenje. Slijede radovi održavanja te možebitne rekonstrukcije ili nadogradnje građevine u slučaju prenamjene njezina korištenja. Priprema zemljanih radova odvija se u načelu kroz dva dijela. Prvi dio pripreme zemljanih radova započinje posredno nakon donošenja ključne investicijske odluke o građenju i to kroz inženjersko-geloške istraživačke radove odnosno kroz izradu geotehničkih, hidroloških i hidro-
30
meteoroloških podloga. Ove podloge omogućavaju promišljanje osnovnih načela projektantskog (“dizajnerskog”), organizacijskog i tehnološkog pristupa zemljanim radovima kao početnim radovima ukupnog građenja. Ova “istraživačka” priprema proteže se također kroz razdoblje definiranja projekta odnosno izradu projektne dokumentacije kao oblik projektantska pripreme zemljanih radova. Projektna dokumentacija utvrđuju zemljane radove kroz radove iskopa, nasipavanja, temeljenja, zatim kroz izvedbu geotehničkih konstrukcija te zaštitu (osiguranje) zemljanih radova i izvedenih građevina. U razdoblju izrade projektne dokumentacije bilo bi poželjno programirati, prethodno opisanu, logistiku sipkih gradiva a unutar nje osobito logistiku kamenih gradiva. Kamen odnosno kamena sitnež osnovni je građevinski materijal ili gradivo za nasipavanje tj. za izvedbu raznih nasutih konstrukcija (drenažni i filterski slojevi, podloge, zaloge itd) ili “agregat” za betone. Stijenski masivi (u širem smislu) su zbog toga osnovni “predmet rada” pri građenju odnosno zemljnim radovima. One su također jedini prostor u kojem se odvija svako građenje osim nadogradnje i rekonstrukcije postojećih građevina. Stoga je potrebno u razdoblju projektantske pripreme građenja učiniti sve predradnje kako bi se stijena (kao predmet rada i područje građenja) te (iz stijene proizašli) kamen (kao gradivo) međusobno “optimalno” u tehnološkom, logističkom i tehno-ekonomskom pogledu uskladili odnosno u prostornom, vremenskom i troškovnom smislu optimalno iskoristili i raspodjelili. Drugi dio pripreme zemljanih radova započinje nakon uvođenja izvoditelja u posao u okviru ukupne pripreme neposrednog građenja koja između ostalog obuhvaća građevinske pripremne radove. Ovi radovi obuhvaćaju organizaciju postave i izvedbe, a ponekad zasebno građenje, svih privremenih gradilišnih upravnih, sanitarnih i sličnih objekata (slika 4.1.2), zatim proizvodnih pogona i skladišta te privremenih gradilišnih parkirališta i pristupnih prometnica. Nadalje obuhvaćaju izvedbu raznih uređaja i instalacija koje je potrebno ustrojiti (“organizirati”) da bi se glavni građevinski radovi mogli odvijati razmjerno brzo i organizacijski učinkovito12. U pripremne radove pripada također gradnja privremenih stambenih naselja za građevinske radnike i djelatnike ukoliko se radi o potrebi njihova smještaja na nekom većem ili složenom gradilištu udaljenom od ostalih stalnih naselja ili od središnjice izvoditelja radova. Prethodno navedeno bili bi opći (generalni) pripremni radovi kod pripreme ukupnih građevinskih radova koji u sebi uključuju također zemljane radove.
Slika 4.1.2: U suvremenom graditeljstvu koriste se pretežito samo kontejneri kao privremni objekti gradilišne uprave i nadzora radova te kao sanitrani čvorovi i prostori odmora te presvlačenja radnika
Svojevrsni posebni pripremni radovi za potrebe izvedbe zemljanih radova bili bi čišćenje terena područja građenja (kada se provodi prije zemljanih radova) te iskolčenje zemljanih radova i građevina uz napomenu da određeno iskolčenje granica područja građenja ili zemljanih radova slijedi prije čišćenja terena.
4.2. Čišćenje područja građenja i gradilišta “Čišćenje” terena područja građenja, kao jedna od osobitosti pripremnih radova prije početka zemljanih radove u tlu ili stijeni, obuhvaća dve vrste prethodna uređenja terena prije samog građenja te njihovu moguću kombinaciju. 12
u praksi se u tome smislu uobičajeno kaže “da su radovi dobro ili loše organizirani”
31
-
Uređenje prirodnog ili (prethodno korištenog) poljoprivrednog terena obuhvaća – uklanjanje raslinja siječenjem šiblja i stabala svih mjera, odsijecanjem granja, rezanjem stabla i debelih grana na duljine pogodne za prijevoz; iskopom korijenja i panjeva posječenih stabala te transportom šiblja, granja, trupaca i panjeva izvan područja zemljanih radova (slika 4.2.1), uklanjanje suhozidova, gromača i sličnih gomila kamenja (osobito u hrvatskim kraškim terenima),
Slika 4.2.1: Čišćenje terena od raslinja i strojno uklanjanje stabala
Uređenje ili “čišćenje” prethodno (tj. postojećeg) urbaniziranog područja obuhvaća - uklanjanje tj. rušenje starih i dotrajalih zgrada i drugih nepotrebnih građevina, - vađenje ili demontiranje prometnih znakova, reklamnih ploča i ostale opreme, - rušenje poostojećih količkih konstrukcija i postojećih propusta, uklanjanje rubnjaka, - rušenje ili premještanje ograda, - uklanjanje i premještanje postojećih nepotrebnih komunalnih instalacija (zračni i podzemni vodovi, elektrovodovi, plinovodi, naftovodi, telefonvodi, toplovodi, vodovodi, cjevovodi odvodnje i sl). Čišćenje terena često obuhvaća razmjerno složene pripremne radove u organizacijskom i tehnološkom smislu, a što ovisi o stanju postojećih objekata, o planiranom razdoblju čišćenja te mogućnostima i namjerama daljnjeg korištenja čišćenjem dobivenog otpadnog materijala, između ostalog i njegovim recikliranjam. Čišćenje terena može se izvoditi ručno uz uporabu alata, strojno ili uz prethodno rušenje nekih građevinskih konstrukcija miniranjem. Ručno čišćenje terena (uz uporabu ručnog alata) pretežito se primjeuje kod siječenja šiblja i stabala svih mjera (kada se ova kasnije žele iskoristiti za ogrijev), kod rezanja stabala i granja (iz istih razloga kao prije), kod odnošenja šiblja i granja, kod vađenja ili demontiranja prometnih znakova, reklamnih ploča i sl., kod rušenja zidova kada se želi sačuvati opeka za sljedeće zidanje, kod rušenja i premještanja kamenih ograda, djelomično kod uklanjanja i premještanja raznih rodova, kod demontaže metalnih konstrukcija itd. Strojno čišćenje terena primjenjuje se kod rušenja stabala, zatim kod iskopa korjenja, šiblja i panjeva (slika 4.2.2 lijevo), kod rušenja armirano-betonskih, čeličnih i drugih građevnih konstrukcija (slika 4.2.2 desno), kod premještanja raznih vodova.
Slika 4.2.2: Strojno čišćenje iskopa od korijenja osobitom bagerskom zahvatom lopatom (sličica lijevo) i strojno razaranje konstrukcija posebnim hidraličnim kliještima na karaku bagera (sličica desno)
32
Rušenje objekata eksplozovom (miniranje) pri čišćenju, uređenju i prepremi terena za zemljane radove primjenjuje se pri uklanjanju armirano-betonskih konstrukcija visoke čvrstoće kada se materijal sa kojim su ovi objekati izvedeni ne želi dalje koristiti (slika 4.2.3). Eksplozivom odnosno miniranjem također se izvodi iskop i razbijanje velikih panjeva. Čišćenje terena miniranjem složena je tehnologija uporabe eksploziva i posebnih strojeva za rušenje građevinskih konstrukcija mehanačkim razaranjem (strojno bušenje rupa, strojno sječenje armature nakon miniranja, mehaničko razbijanje dijelova konstrukcije koje nisu razoreni eksplozivom bilo udarom, bilo vibracijama, bilo rezanjem, bilo piljenjem itd., strojni utovar izminiranog materijala). Traži pažljivo planiranje i provedbu ovih po sigurnost okoliša opasnih radova.
Slika 4.2.3: Rušenje građevina miniranjem (izvor: http://www.demolitionx.com). Na slici se vidi moguća opasnost minerskih radova po okolinu. Neoprezno postavljena dizalica, kao pripomoć minerskim radovima, stradala je prilikom rušenja izminirane građevine.
Strojno rušenje građevina i građevinskih konstrukcija prilikom čišćenja ili uređenja terena za buduće novo građenje sastavni je dio ukupne logistike zbrinjavanja građevnog otpada. Ruševine i materijali nastali rušenjem glavni su izvori građevnog otpada kao značajnog resursa i područja djelovanja suvremenog građevinarstva općenito jer se najčešće provodi prerada i ponova uporaba takvog otpada kao sekundarnog gradiva. Stoga suvremeno građevinarstvo kao djelatnost osim građenja obuhvaća i rušenje građevina te zbrinjavanje rušenjem nastalog građevnog otpada osobito njegovim recikliranjem. Razmatrani građevni otpad u načelu ne spada u opasni otpad jer pretežito ne sadrži tvari koje imaju, primjerice, obilježja eksplozivnosti, reaktivnosti, nagrizanja, štetnosti, toksičnosti, infektivnosti, kancerogenosti, mutagenosti, teratogenosti i ekotoksičnosti a također ne otpušta otrovne plinove kemijskom reakcijom ili biološkim razrjeđivnjem. Navedeno ne znači da se u takvom otpadu ne bi mogle pojaviti opasne tvari primjerice uslijed rušenje građevina gdje su se proizvodile, skladištile ili koristile takve opasne tvari. Međutim, samo rušenje takvih objekata traži njihovu prethodnu obvezatnu dekontaminaciju ili neki drugi oblik njihova kemijskog odnosno biloškog čišćenja. Postoji također mala vjerojatnost zapaljivosti “drvene” sastavnice građevnog otpada jer je ona pretežito prethodno (kao krupna) osobito razložena ili je vlažna ili je zasićena nekim inertnim građevinskim materijalima. Stoga je općenito građevni otpad materijal koji u većini slučajeva ne podliježe biološkoj razgradnji a fizikalna ili kemijska razgradnja je ustvari beskonačno dugotrajna13. Kao takav pretežito sadrži iskope različitih mješanih, za ponovu ugrdbu neuporabljivi, zemljanih materijala, građevinsku šutu, odnosno razni miješani otpadni materijal od rušenja, osobito starijih građevina i zdanja, koji u većem dijelu sadrži drvo, ciglu, crijep, žbuku, manje betonske elemente, blokove, itd, izdvojeni otpad ruševina betonskih i armirano-betonskih konstrukcija, odnosno izdvojeni betonski lom; otpad asfaltno-betonskih zastora i sličnih asfaltnih materijala odnosno asfaltni lom; 13
inače bi se građevine brzo rušile same po sebi a ipak mnoge još i danas traju od početaka prapovijesnih civilizacija
33
čisti otpad pojedinih vrsta građevnih materijala kao npr. keramike, cigle, crijepa i sl. te miješani otpad od navedenih materijala pomješan sa zemljom iz iskopa i ruševina. Građevni otpad može se zbrinjavati u organizacijskom i tehnološkom smislu na dva osnovna načina te njihovom kombinacijom. Jedan je način potpuno recikliranje građevnog otpada “in situ” tj. na licu mjesta njegova nastanka prilikom uređenja ili čišćenja terena. Također je na taj način moguća ponova ugradnja ili neki drugi oblik ponovog korištenja recikliranih materijala kao gradiva. Drugi je način odvoz ruševina i njihovo potpuno recikliranje “in plant” odnosno u stalnim postrojenjima za zbrinjavanje i recikliranje građevnog otpada te proizvodnju gradiva i prerađevina iz toga otpada. Moguća je, kao kombinacija, početna obrada otpada “in situ” (primarni dio niže opisanog tehnološkog postupka recikliranja građevnog otpada) te nakon njegova prijevoza završno recikliranje “in plant” (sekundarni i tercijarni dio niže opisnog tehnološkog postupka recikliranja građevnog otpada) . Tehnološki postupak početne prerade ili recikliranje (oporabe) neopasnog građevnog otpada “in situ” provodi se strojno rešetanjem, drobljenjem i sijanjem, uz prethodno strojno izdvajanje krupnih komada pretežito “nemineralnog” porijekla (veći komadi metala, drva i sl.). Zbog toga su (pretežito pokretna ili samohodna) postrojenja za početnu obradu građevnog otpada “in situ” najčešće koncipirana na načelu dvostrukog drobljenja (primarno drobljenje i sekundarno predrobljavanje ili mljevenje) uz izvlačenja betonskog željeza elektromagnetskim putem te sijanje drobljenog otpada. Primarni dio tehnološkog postupka i pripadni dio postrojenja obuhvaća prihvat građevnog otpada, rešetanje radi izdvajanja nekvalitetnog zemljanog ili sitnijeg dijela građevnog otpada, primarno ili početno (krupno) drobljenje te izdvajanje željeza (slika 4.2.4). Sekundarni dio postupka i postrojenja obuhvatio bi prihvat krupno drobljenog materijala te njegovo sekundarno drobljenje (predrobljavanje). Tercijarni dio obuhvatio bi prihvat predrobljenog otpada te njegovo sijanje. Opisana osnovna koncepcija tehnike i tehnologije recikliranja građevnog otpada “in situ” može imati neke inačice u smislu konstrukcije postrojenja odnosno najćešće su sekundarni i tercijarni dio objedinjeni u jednu strojno-tehnološku cjelinu.
Slika 4.2.4: Primarni dio tehnološkog postupka i pripadni dio samohodnog postrojenja na gusjenicama: prihvat građevnog otpada, rešetanje radi izdvajanja nekvalitetnog zemljanog ili sitnijeg dijela građevnog otpada (transportna traka i gomila lijevo) , primarno ili početno (krupno) drobljenje te izdvajanje željeza (izdvajač željeza iznad transportne trake desno).
Izlazni “proizvodi” opisane tehnologije i pripadne strojno-tehnološke opreme bili bi nečisti miješani otpad (sitni zemljani materijal) ili nečisti miješani mineralni otpad (miješana sitna mineralna šuta), drobljeni miješani krupni mineralni otpad (primjerice 0-150 mm najviše 200 mm nakon primarnog drobljenja ili 0-64 mm nakon predrobljavanja), željezo i slični metali te klasificirana mineralna sitnež (primjerice 0-4 mm, 4-8 mm i 8-16 mm, 16-32 mm). Ovi materijali mogu se ponovo koristiti za nasipavanja, za izradu plinodrenažnih slojeva kod odlagališta komunalnog otpada, za izradu posebne betonske galanterije, za izvedbu nasipa i zidova za zaštitu od buke na autocestama itd.
34
4.3. Izmjera zemljanih radova i građevina Iskolčenje zemljanih radova odnosno građevina (primjerice trase prometnice, područja određenih prostora i površina iskopa i nasipavanja) nakon provedbe ćišćenja terena obuhvaća geodetska mjerenja odnosno slijedeće aktivnosti: prenošenje podataka o mjerama odnosno položaju radova ili građevina iz projekte dokumentacije na teren građenja i obrnuto, “profiliranje” (iskolčenje na terenu oblika poprečnog presjeka iskopa ili nasipavanja), oneprijeporanje iskolčenih osi i geodetskih točaka radi njihova očuvanja od uništenja uslijed izvedbe osobito zemljanih radova, a koje obuvaća postavu dopunskog iskolčenja izvan područja građenja, obnavljanje i održavanje iskolčenih oznaka osobito za vrijeme izvedbe prostorno i vremenski promjenjljivih zemljanih radova , predaja radova ukupnog iskolčenja te konačne izmjere izvedenih radova i građevina naručitelju (investitoru) radova odnosno građenja. Naručitelj radova predaje zapisnički izvoditelju radova, prilikom njegova uvođenja u posao, terensko iskolčenje zemljanih radova i građevina sa svim potrebnim podacima (crteži, skice, tabele i slično), kao i iskolčenje ostalih geodetskih poligonskih točaka, visinskih točka, i sl izvan građenja na koje se vežu iskolčenja građenja. Izvoditelj je dužan preuzeto iskolčenje tako osigurati da ga je moguće u svakom trenutku lako obnoviti. Izvoditelj mora voditi zapisnike i skice osiguranja odnosno izradu nacrta osiguranja iskolčenja. Izvoditelj je dužan na temelju podataka glavnog iskolčenja provediti ostalo iskolčenje dijelova zemljanih radova ili građevina. Izvoditelj je dužan za vrijeme izvedbe zemljanih radova nadzirati iskolčenje i provoditi oneprijeporanje svih točaka, profila, repera i poligonskih točaka. Po završetku zemljanih radova izvoditelj je dužan obnoviti sva potrebna konačna iskolčenja građevina, poligonskih točkaka i repere te ih predati naručitelju. Geodetske radove pri projektiranju i iskolčenju objašnjava se ovdje ukratko i pojednostavljeno na primjeru neke ceste. Na temelju proračunima dobivenih geodetskih elemenata za iskolčenje trase os ceste obilježava se na terenu. Geodetsko oneprijeporanje iskolčenja osi ceste izvodi na više načina, ovisno o morfologiji terena i položaju stalnih točaka (poligonski vlak, radni ili operativni poligon itd). Na slici 4.3.1 prikazano je nekoliko slučajeva osiguranja iskolčene osi ceste: oneprijeporanje polarnom vezom na poligonsku točku i dužinom ˝a˝ do oneprijeporane točke osi, oneprijeporanje s dva kolčića u presjeku profila i dužinom ˝b˝ do oneprijeporane točke osi, oneprijeporanje polarnom vezom na kolčić susjednog profila i dužinom ˝c˝ do oneprijeporane točke osi.
Slika 4.3.1: Iskolčenje osi ceste
Označavanje poprečnih presjeka na terenu obavlja se prenošenjem podataka karakterističnih poprečnih presjeka iz projektne dokumentacije. Na taj se način može točno odrediti širina skidanja humusa (slika 4.3.2) i možebitna potreba izvedbe zasjeka radi boljeg temeljenja nasipa na sraslo tlo.
35
Slika 4.3.2: Početno iskolčenje područja građenja ceste
Na slici 4.3.3 prikazano je označavanje poprečnog presjeka ceste u zasjeku s oblikovanim okvirima od pokosnih letava (pokosnici) koji određuju i osiguravaju rubove (pokose) površina iskopa i nasipa. Učestalost označavanja pokosnim letvama ovisi o morfologiji terena i obilježjima trase ceste (vodoravne i uspravne krivine) a kreće se od 5 do 40 m za usjeke i nasipe, a 3 do 5 m za razne vrste zidova.
Slika 4.3.3: Označavanje iskolčenja porečnog presjeka ceste u zasjeku
Označavanje točaka na terenu (točke osi ceste, točke radnog ili operativnog poligona, oneprijeporanje i dr.) obavlja se na različite načine ovisno o traženoj trajnosti oznaka, vrsti terena itd. U slučaju kada se očekuje gradnja ceste u kraćem vremenskom razdoblju oznake mogu biti drveni kolci ili kolčići (vidi sliku 4.3.4.a). Na kamenitom tlu označavanje se vrši pomoću rupice u kamenu koja je središte obojene kružnice promjera oko 10 cm (slika 4.3.4.b). Ukoliko oznake moraju potrajati dulje vrijeme, u zemljanom se materijalu ukopaju i učvrste betonski stupići (sl.4.3.4.c). Uz oznaku svaka točka mora biti osobito obilježena stacionažom ili rednim brojem ispisanim na zabijenoj daščici ili stijeni.
Slika 4.3.4: Označavanje točaka iskolčenja na terenu
36
