ANALIZA STABILNOSTI TLA I OBJEKATA NA PODRUČJU POGONA JKP BVK „KARABURMA“ SA PREDLOGOM MERA SANACIJE

Vojin Popović, dipl.inž.geol, JKP Beogradski vodovod i kanalizacija, vojin.popovic@bvk.rs

Milan Pavlović, dipl.inž.geol, IK Konsalting i projektovanje d.o.o., milanspavlovic@gmail.com

Vojislav Bogdanović, dipl.inž.geol, JKP Beogradski vodovod i kanalizacija, vojislav.bogdanovic@bvk.rs

Ključne reči: klizište, sleganje tla, sanacija, podzemne vode, Karaburma

Apstrakt: Na području pogona JKP BVK „Karaburma – mehanizacija“ na Karaburmi u Beogradu, u toku 2012. god. uočena su brojna oštećenja na objektima, a posebno na objektu „auto-remont“ radionice. Ova oštećenja nastala su kao posledica pojave nestabilnosti u tlu. Kako se angažovana lokacija nalazi na prostoru, koji je poznat po pojavi procesa klizanja, neophodno je bilo utvrditi uzrok nestabilnosti. Za te potrebe izvršena je analiza geotehničkih i hidrogeoloških uslova koji vladaju u tlu. U tu svrhu, oslanjajući se na podatke iz dostupnih geološko-geotehničke dokumentacije predmetnog prostora i njegove bliže okoline, izvedeni su geostatički proračuni. Takođe je izvršeno inženjerskogeološko rekognosciranje terena. Rezultati ovih istraživanja, ukazuju na to, da je do oštećenja na predmetnom objektu došlo usled sleganja temelja sa severne strane objekta, što je posledica smanjenja fizičko-mehaničkih parametara čvrstoće temeljnog podtla. Shodno tome, predložene su sanacione mere, koje bi omogućile trajnu stabilnost tla i objekta.

UVOD

Dana 27.11.2012. god., komisija Sektora za razvoj i projektovanje, Beogradskog vodovoda i kanalizacije (BVK), izvršila je obilazak objekata i terena u okviru pogona „Karaburma – mehanizacija“, na uglu ulica Dragoslava Srejovića (nekadašnja ul. Partizanski put) i Milice Janković u Beogradu. Tom prilikom uočena su i snimljena brojna oštećenja na objektima u vidu vertikalnih i kosih pukotina na zidovima, koje ukazuju na to da je došlo do odvajanja noseće konstrukcije od zidova i sleganja temelja. U tom smislu izdvaja se objekat „auto-remont“ radionice, na kome su konstatovane najveće deformacije, a osim pukotina na zidovima, izdvajaju se i velike pukotine na podnoj i krovnim pločama, što se može videti i na slikama 1 i 2.

Slika 1 – Oštećenja na zidu i stolariji Fig. 1 – Damaged wall and door

Slika 2 – Oštećenja na podnoj ploči Fig. 2 – Damaged floor plate

Ovaj objekat (hala) je izgrađen 1964. god. Objekat je spratnosti P+0, dimenzija 39.5m x 12m sa visinom od 5.25m u najvišoj tački krova. Temelji su raspoređeni u 2 niza i fundirani na dubini od 1.2m. Dispozicija temelja i poprečni presek kroz objekat prikazani su na slici 3.

slika 3 – dispozicija temelja i presek fig. 3 – disposition of foundations with section

Imajući u vidu urušavanje susednog objekta, neophodno je bilo, hitno, ispitati stvarni uzrok pojave nestabilnosti tla i shodno tome predložiti adekvatne mere sanacije tla i objekta. Za te potrebe, izvršena je analiza i sinteza podataka prethodnih inženjerskogeoloških istraživanja, na širem području oko predmetnog objekta, kao i rekognosciranje pojava na površini terena, koje bi mogle da ukažu na poreklo nestabilnosti tla.

KARAKTERISTIKE TERENA

Šira okolina istražnog prostora u geomorfološkom pogledu predstavlja desnu dolinsku stranu reke Dunav. Osnovni morfološki oblici, nastali su radom, pre svega rečne, a potom i eolske erozije, koji su dalje oblikovani delovanjem proluvijalno-deluvijalnih procesa kao i površinskim fizičko-hemijskim raspadanjem i savremenim padinskim procesima. Na sadašnji izgled terena veliki uticaj ima i antropogeni faktor (urbanizovana zona).

Karatkeristike terena sa inženjersko-geološkog aspekta

Uzbrdna strana parcele je bila predmet geomehaničkih ispitivanja zbog procesa klizanja, koji je saniran sa dve potporne konstrukcije od šipova i potpornim zidom sa kontraforom u nožici klizišta. Takođe u sklopu mera sanacije izveden je i drenažni sistem sastavljen od subhorizontalnih cevnih drenova, drenažnih rovova i podužnog drenažnog plašta iza potpornih konstukcija. (Šušić 2001)

Na angažovanom prostoru od površine terena zastupljene su: antropogene naslage (nasip); kvartarni - lesoidni sedimenti, koji su prašinasto-glinoviti u povlatatnom delu, dok se u podinskom delu paketa javlja, pa čak i preovlađuje peskovita komponenta; sedimenti tercijarne starosti (laporovite i laporovito-peskovite gline). (Dimitrijević 1974)

Antropogeni sloj (nasip), izgrađen je nekontrolisano, bez mera stabilizacije i karakteriše ga izrazita heterogenost i anizotropija u smislu geomehaničkih i hidrogeloških karakteristika.

Karatkeristike terena sa hidrogeološki aspekta:

Hidrogeološke karakteristike prirodnog tla, takođe, možemo okarakterisati kao izrazito heterogene. Preovlađuju litološke sredine male do srednje vodopropusnosti koje se smenjuju u profilu.

Laporovite gline se mogu smatrati hidrogeološkim izolatorom i predstavljaju podinu mlađim kvartarnim naslagama veće vodopropusnosti.

Glavni kolektor podzemnih voda su peskovite partije u podinskim delovima kvartarnih sedimenata, sa koeficijentima filtracije reda veličina 10-3 cm/s (Jovanović 1991.), što ih svrstava u srednje vodopropusne. Ova akumulacija podzemne vode može predstavljati generator potencijalnih nestabilnosti tla.

Nivo podzemne vode, neposredno pored predmetnog objekta, je prema podacima iz 1974.god., utvrđen na dubini od oko 6.4-7.8m, tj. u podinskom delu kvartarnih naslaga. (Dimitrijević 1974)

Uvažavajući morfologiju terena, litoški sastav, kao i najnovija istraživanja u neposrednoj okolini (bušotine bez vode), možemo zaključiti da je, na angažovanom prostoru, formirana razbijena izdan, bez kontinualnog nivoa podzemne vode, sezonskog karaktera, tj. da je podzemna voda samo povremeno prisutna u tlu. Prihranjivanje ove izdani se vrši procednim vodama sa površine platoa, a dreniranje prirodnim putem, preko nekoliko slabih izvora, povremenog karaktera, od kojih su neki regulisani u kanalizacionu mrežu, kao i preko vodozahvatnih objekata u vidu kopanih bunara (Ilić 2003).

Karatkeristike terena sa geotehničkog aspekta:

Na delu terena uz ulicu Dragoslava Srejovića (bivši Partizanski Put) izgrađene su potporne konstrukcije koje su sanirale klizište, ispod čijeg nožičnog dela je parcela sa objektima BVK, gde se nalazi i oštećena „auto-remont“ radionica. Inženjerskogeološkim rekognosciranjem terena (2013), nisu uočene karakteristične pojave na površini terena, koje bi ukazivale na postojenje aktivnog procesa klizanja, a i prema Planu Detaljne Regulacije teren je okarakterisan kao stabilan (Ilić 2003). Takođe ranije urađenom

analizom stabilnosti padine pokazano je da je padina u prirodnim uslovima stabilna, dok je deo kosine, izgrađen od nasutog materijala u stanju granične ravnoteže. (Dimitrijević 1974)

GEOTEHNIČKI USLOVI FUNDIRANJA I GEOSTATIČKA ANALIZA

Ugroženi i oštećeni objekat „auto-remont“ radionica je gabaritnih dimenczija 12m x 39.5m, fundiran je „plitko“ na temeljima „samcima“ dimenzija 2.4m x 1.2m. Dubina fundiranja iznosi 1.2m od površine terena, a temeljni kontakt se ostvaruje delom u prirodnom, a delom u nasutom materijalu. Opterećenje od objekta iznosi 100kN/m2. Dispozicija objakta sa položajem geotehničkog modela terena i istražnih bušotina prikazana je na slici 4.

Slika 4 - Situacija Fig. 4 - Layout

Geotehnički model terena analiziran je kroz prisutne uslove stvaranja i promena litoloških članova. Geotehnički posmatrano u istraživanom litološkom profilu, jasno se uočavaju promene po dubini, koje se javljaju u zavisnosti od uslova stvaranja litoloških članova. Geotehnički model, u kome je izvršeno temeljenje, koji je pod uticajem dodatnih napona, raščlanjen je u funkciji navedenih specifičnosti, fizičkomehaničkih parametara i njihovih promena po dubini profila, na tri geotehničke sredine: Geotehnička sredina 1: antropogen naslage- nasip; Geotehnička sredina 2: lesoidni sedimenti; Geotehnička sredina 3: laporovite i laporovito peskovite gline. (slika 5)

Slika 5 - Geotehnički model terena Fig. 5 – Geotechnical model

U daljem tekstu su date vrednosti fizičko-mehaničkih parametara geotehničkih sredina, koje su usvojene za merodavne i kao takve primenjene u geostatičkim analizama.

Geotehnička sredina 1: Zapreminska težina ................................................................................................................. γ=17kN/m³ Kohezija.........................................................................................................................................c=10kPa Ugao unutrašnjeg trenja.....................................................................................................................φ=20° Modul stišljivosti................................................................................................................Ms=2700kN/m2 Geotehnička sredina 2: Zapreminska težina ................................................................................................................. γ=20kN/m³ Kohezija.........................................................................................................................................c=16kPa Ugao unutrašnjeg trenja.....................................................................................................................φ=17° Modul stišljivosti................................................................................................................Ms=4500kN/m2 Geotehnička sredina 3: Zapreminska težina ................................................................................................................. γ=20kN/m³ Kohezija.........................................................................................................................................c=24kPa Ugao unutrašnjeg trenja..................................................................................................................φ=21.5° Modul stišljivosti................................................................................................................Ms=8500kN/m2

Proračun konsolidacionog sleganja je izveden za utvrđeni geotehnički model terena, na osnovu dostupnih podataka iz građevinskog projekta, po formuli Terzaghi-a, za uslov rasprostiranja napona po Steinbrener-u, a vrednosti su date u tabeli 1.

stanje podzemne vode temelj sa severne strane temelj sa južne strane suvo 3.2cm 3.9cm vodozasićeno 3.4cm 4.1cm

Tablela 1 - vrednosti konsolidacionog sleganja temelja Table 1 – values of foundation consolidation settlement

Dobijene vrednosti, ukazuju da su sleganja, iako je objekat fundiran u razlilčitim geotehničkim sredinama ujednačena, te da nije bilo diferencijalnog sleganja, tj. rotacije temelja, koje je inicijalno moglo poremetiti statiku objekta, što bi vremenom dovelo do većih deformacija, kakve su danas.

Uvažavajući gore napomenuto, uz rezultate inženjerskogeološkog rekognosciranja terena, dolazimo do zaključka da su štetna sleganja i pojave deformacija na objektu, nakon višegodišnje eksploatacije, uzrokovane pojavom lokalne nestabilnosti kosine sa severne strane objekta.

Izvršena je analiza stabilnosti primenom programa GEO-SLOPE, a proračuni su vršeni po metodama Bišopa, Janbua i Švedske. Analiza je urađena, kako za prirodno stanje podzemne vode u tlu, tako i za stanje vodozasićenja temeljnog podla. Pregledom drenažnog sistema na platou i oko objekta, kao i olučnog sistema, utvrđeno je, da je do dodatnog provlažavanja i vodozasićenja tla, lako, moglo doći usled zapuštenosti iste.

Rezulate analiza dajemo u tabeli 2, a grafičko rešenje po Bišopovoj metodi, za slučaj vodozasićenja tla slikom 6.

stanje podzemne vode Bišopova metoda Janbuova metoda Švedska metoda suvo - prirodno 1.23 1.11 1.15 vodozasićeno 1.07 0.96 0.98

Tablela 2 - vrednosti proračunom dobijenih faktora stabilnosti kosine Table 2 – values of calculated stability factors

Slika 6 - Grafičko rešenje određivanja faktora stabilnosti padine primenom Bišopove metode za slučaj izazvanog vodozasićenja temeljnog podtla Fig. 6 – Graphic presentation of stability factor determination, using Bishop method in saturated soil conditions

Proračunima dobijene vrednosti faktora stabilnosti padine (Fs), pokazale su da padina, koja se nalazi sa severne strane oštećenog objekta, u sadašnjim uslovima, ne zadovoljava kriterijume stalne kosine. Preporuke EUROCODE-a 7 za kosine su:

Fs < 1.0 ...................................................................................................................kosina je nestabilna

Fs > 1.2 ....................................................................................kosina je stabilna za privremeno stanje

Fs > 1.5 ............................................................................................kosina je stabilna za trajno stanje

Zaključujemo, da je direktno ugrožen temeljni niz 2, pošto je tlo, ispod pomenutih temelja, pretrpelo izmene, pa je došlo je do smanjenja otporno-deformabilnih karakteristika, što je za posledicu imalo pojavu neravnomernog sleganja, praćenog oštećenjima na objektu.

UMESTO ZAKLJUČKA

Izvedenim geostatičkim analizama, utvrđeno je, da je do oštećenja na objektu moglo doći usled diferencijalnog sleganja i rotacije temelja sa severne strane objekta, koja su se desila nakon višegodišnje eksploatacije objekta. Sleganja su uzrokovana pojavom lokalne nestabilnosti, koja je zahvatila podtlo temelja niza 2.

Uzrok za novonastalo stanje u tlu, treba tražiti u povećanoj infiltraciji površinskih voda, direktno ispod objekta i niz padinu, a kao posledica zapuštenosti drenažnog sistema na platou oko objekta i olučnih slivnika, što je uticalo na smanjenje deformabilnih karakteristika tla na kome je objekat fundiran.

Pre svega, predlaže se, sanacija zapuštene horizontalne drenaže na celom platou, kako bi se onemogućio dalji prodor površinskih voda u tlo ispod objekata.

U cilju obezbeđivanja trajne stabilnosti ugroženih objekata i okolnog terena, predlaže se izvođenje mera sanacije u više faza, što podrazumeva prethodnu izradu Projekta detaljnih inženjerskogeoloških istraživanja. Realizacijom ovog Projekta bi se obezbedili neophodni saremeni podaci o fizičko-mehaničkim i hidrogeološkim karakteristikama temeljnog podtla.

U drugoj fazi, predviđa se projektovanje i realizacija radova na sanaciji tla ispod temelja ugroženog objekta, shodno rezultatima istraživanja prve faze. Za sanaciju tla ispod temelja objekta, kao moguće rešenje, preporučuje se metoda injektiranja ekspanzionom smolom. Prednosti upotrebe ove metode sanacije, ogledaju se u manjim operativnim troškovima i većoj kontroli injektiranja u odnosu na klasične metode uz upotrebu cementnih mešavina. Metodologija se zasniva na ubrizgavanju smole u tlo ispod objekta, prilikom čega dolazi do hemijske reakcije i ekspanzije utisnutog materijala, čime se progresivno smanjuje poroznost tla. Po završetku ove faze, dolazi do očvršćavanja injektirane mase. Maksimalna sila ekspanzije smole odgovara modulu stišljivosti od 10.000 kN/m2. (www.uretek.hr)

Treća faza predviđa realizaciju Projekta potporne konstrukcije, sa nizbrdne strane kosine, kao meru zaštite stambenih objekata u ul. Milice Janković, neposredno ispod kosine, od započetog padinskog procesa.

LITERATURA

Batalović, K. (2007): Geotehnički elaborat za potrebe RBS “BG 00093 Karaburma” mobilne telefonije “Novog operatera”, Geo-Test, Beograd

Dimitrijević, V. (1974): Elaborat o geomehaničkim ispitivanjima terena u ul. Milice Janković br.3 za “servisnu radionicu”, Geosonda, Beograd

Ilić, S. (2003): Geološko-geotehnička dokumentacija kao podloga za izradu Regulacionog plana prostora između ulica Višnjička, Mirijevski bulevar, Marijane Gregoran, Husinskih rudara, Laze Stefanovića, Partizanski put, Triglavska i Vojvode Micka, Kosovoprojekt-Geotehnika, Beograd

Jovanović, D. (1991): Detaljna inženjerskogeološka istraživanja sa seizmičkom mikrorejonizacijom šire prostorne celine Karaburme, za nivo DUP-a, Geozavod-HIG, Beograd

Sušić, N (2001): Sanacija klizišta u ulici Partizanski Put kod JKP Beograd put na Karaburni u Beogradu, Treći Sipozijum (Istraživanja i sanacija klizišta), Donji Milanovac