RAZISKAVE IN UKREPI ZA SANACIJO LEVO …Sidrane armaturne mreže v kombinaciji z biotorkretom (Ukrep 7) so predvidene na mestih kjer je prišlo do zdrsa zgornjega humoznega sloja

K. ŠTERN

- 153 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJA VODA

27. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2016

Ksenija ŠTERN *

RAZISKAVE IN UKREPI ZA SANACIJO LEVO OBREŽNE BREŽINE PRED HIDROELEKTRARNO FALA

UVOD

Ca. 1,5 km pred hidroelektrarno Fala na Dravi je znatno poškodovana levo obrežna brežina na dolžini ca. 600 m (Slika 1). Na najvišjem nadvodnem delu je višina brežine do 15 m in sega do glavne ceste Dravograd – Maribor. V zatečenem stanju je brežina izpostavljena intenzivnim erozijskim procesom, ki so nastali situaciji botrovali tudi v preteklosti. Obstoječe brežine so strme, mestoma skoraj vertikalne in neporaščene. Geotehnične raziskave so bile opravljene z namenom pridobitve podatkov na osnovi katerih bo v nadaljevanju možna celostna obravnava nastalih razmer, tako opredelitev vzrokov poškodb kot pogojev sanacije. Na osnovi podatkov in analiz so podani geotehnični ukrepi za učinkovito in trajno sanacijo degradirane brežine. Ukrepi so podani sistemsko glede na zatečeno stanje in so združeni v dve varianti. Možna je kombinacija posameznih ukrepov znotraj podanih variant in fazna izvedba.

Slika 1: Pogled na poškodovano brežino (foto: K. Štern).

GEOLOŠKE, GEOTEHNIČNE IN HIDROGEOLOŠKE RAZISKAVE

Za potrebe načrtovanja sanacije so bile izvedene glavne geološke, geotehnične in hidrogeološke raziskave (Slika 2, Preglednica 1). Namen in cilj izvedenih raziskav je pridobiti ustrezne strokovne podlage za izdelavo projekta sanacije degradirane brežine. Raziskave so vsebinsko in časovno razdeljene na raziskovani in projektni del z izsledki podanimi v ločenih načrtih: § Poročilo o preiskavah tal (8/elaborat),

§ Poročilo o geotehničnem projektu (3/načrt gradbenih konstrukcij).

* Ksenija ŠTERN, univ. dipl. inž. grad., LAMELA Podjetje za gradbeni inženiring, svetovanje in izvedenstvo d.o.o., Ulica Roberta Kukovca 8a, 2000 Maribor

K. ŠTERN



Terenske preiskave so obsegale prospekcijo terena, inženirsko geološki in hidrogeološki pregled, ter raziskovalno vrtanje z izvedbo »in situ« meritev in preiskav. Poudarek raziskav je bil na določitvi lege in debeline posameznih slojev z določitvijo pripadajočih mehansko fizikalnih parametrov zemljin na brežini in v zaledju. Tri vrtine so kasneje opremljene za nadaljnje opazovanje stanja terena in sicer dve vrtini sta namenjeni spremljavi horizontalnih premikov terena (vertikalni inklinometer) ena pa je namenjena meritvam nivoja vode (piezometer).

Slika 2: Situacija terenskih raziskav in geološka karta z legendo (vir: Lamela d.o.o.). Fizikalne in mehanske lastnosti karakterističnih zemljin in hribine so bile določene tudi z laboratorijskimi preiskavami.

Preglednica 1: Obseg geotehničnih raziskav.

GEOLOŠKE IN HIDROGEOLOŠKE RAZMERE IN SESTAV TEMELJNIH TAL

Obravnavana lokacija prestavlja levo obrežje doline Drave z globoko vrezano strugo med metamorfni kompleks Pohorja in Kozjanskega. Pobočje Zgornjega Boča višine do 800 m n.m. se dviga strmo nad reko Dravo. V prečni smeri je presekano s številnimi globokimi grapami, večina od njih je hudourniških. Ob vznožju pobočja, tik ob Dravi, je speljana regionalna cesta med Dravogradom in Mariborom. Niveleta ceste sledi terenu, zato se različno visoko dviga nad strugo Drave, ki je na tem mestu že zajezena za potrebe obratovanja hidroelektrarne Fala. Na obravnavanem odseku je višina terena ca. 300 m n.m., teren oziroma cesta pa je do 15 metrov nad dnom rečne struge.

GEOTEHNIČNE RAZISKAVE

Vrsta preiskav Obseg del Rezultati SONDAŽNO VRTANJE 6 vrtin Situacija teren. raziskav in geološka karta - nasip, glina, melj, grušč, prod, konglomerat 145,4 m Geotehnični profili vrtin // - hribina (gnajs, skrilavec) 9,10 m // jedra raziskovalnih vrtin PREISKAVE V VRTINIAH - SPT 21 preiskav Geotehnični profili vrtin - Presiometrske meritve 6 preiskav Podatki terenskih meritev - Inklinometrske meritve 4 meritve " OPREMA VRTIN - Piezometer 1 / 29,1 m Situacija terenskih raziskav, Prečni profili - Inklinometer 2 / 53,4 m " LABORATORIJSKE PREISKAVE - Prostorninska gostota 3 preiskave Laboratorijske preiskave - Atterbergove meje 1 preiskava " - Zrnavostna sestava 8 preiskav " - Direktni strig 1 preiskava " - Enoosna tlačna trdnost 2 preiskavi "

VF-6

VF-5 VFi-4 VFi-3

VF-2 VFp-1

K. ŠTERN



Na preiskanem področju je zaznana prisotnost pobočnega grušča in rečnih sedimentov odložena na metamorfni hribini gnajsa. Hribinski kompleks je v zgornjem, tankem delu preperel. Hribina se pojavi na globini 13,40 do 30,90 m pod terenom. V vrtini VF-2 se pojavi 0,80 m debeli sloj skrilavca. Na osnovi podatkov vrtin VFp-1 in VF-2 je naklon podlage v profilu 7 13,5 stopinj, v profilu 4 pa 23 stopinj glede na podatke vrtin VFi-3, VFi-4 in VF-5. V spodnjem delu pobočja, v akumulaciji, je aluvialni nanos debeline 6 do 9 m (ocenjen podatek). Zgornji del nanosa tvorijo peščeno glinasti sedimenti s posameznimi samicami medtem ko se neposredno nad hribinsko podlago nahaja prod, ki je v osrednjem prostem delu sprijet. V zaledju profila 7 se pojavi debelejši sloj grušča, ki sega vse do čela brežine. Grušč sestavlja glina z odlomki gnajsa, amfibolita in blestnika. Predvsem slednji je močno preperel in razpadel v pesek. V kosih kamnine in preperine je veliko sljude. Prodno peščene zemljine so pretežno slabo granulirane prodno peščene do prodno peščeno meljne (GP-GM) zemljine srednje gostega sestava. V območju nihanja nivoja vode se prisotnost peščene frakcije zmanjša. V tem delu prevladuje dobro do enakomerno granulirana prodna (GW-GU) zemljina rahlega gostotnega sestava. V osredjem delu je prod sprijet v konglomerat. Sicer sprejeta zemljina kaže na srednje gosto gostotno stanje. V podlagi se nahaja kompaktna kamenina gnajsa, razen v vrtini VF-2, ko je zabeležen vložek skrilavca. Voda se nahaja znotraj prodno peščenega sloja. Dotoki iz zaledja so minimalni. Ob vrtanju je bil pojav vode zabeležen nekaj cm nad stalnim nivojem vode po končanih preiskavah, kar pomeni minimalni gradient v smeri akumulacije. Sicer pa je nivo vode subhorizontalen. V zgornjih slojih se površinska voda preceja po prepustnejših slojih. Na brežini je to nevezan prod v izmenjavanju s konglomeratom. Precejna in ujeta voda ima male hitrosti, kar se kaže kot občasna omočenost in mezenje.

Slika 3: Geološko geotehnični prečni profil P7 (vir: Lamela d.o.o.).

OPREDELITEV IN SANACIJA POŠKODB

Nastale poškodbe brežine časovno niso točno opredeljene. Naročnik je poškodbe zaznal po visokih vodah novembra 2012, ko so te povzročile škodo na več energetskih objektih na Dravi od Dravograda do Formina. Oblika proste brežine in njen sestav sta v celoti neprimerna za kakršni koli dogodek, ki povzroči odnašanje zemljine ob vznožju brežine, pa naj proces poteka počasi ali gre za hipni dogodek. Obravnavana leva brežina je konkavne oblike, tako da je odnašanje oziroma spodnašanje terena na tem mestu tudi pričakovati. Iz fotografij posnetkov na Atlasu okolja (Slika 4a-c) je tudi razvidno, da je na tem mestu Drava širša kot pred in za lokacijo. Glede na to, da je poškodovana brežina na dolžini ca. 600 m gre za enoten mehanizem porušitve, ki izločuje lokalne zdrse in površinsko erozijo, ki je je na obravnavanem terenu vsekakor prisotna, predvsem ob menjavanju temperatur in taljenju večje količine snega.

K. ŠTERN



Slika 4: Orofoto posnetek brežine v obdobju 2011 – 2015 (vir: Atlas okolja).

ž Slika 5: Pogled na poškodovano brežino, območje profila P-5 (foto: L. Korpar).

Slika 6: Zdrs pokrovnega humoznega sloja na območju profila P-6 (foto: L. Korpar). Glede na vzroke nestabilnosti, ki izhajajo iz izpodjedanja pod nivojem zajezitve (281,10 m n.m.) je ukrepe sanacije iskati v ojačitvah od vznožja proti vrhu brežine, v kombinaciji z lokalnimi podpornimi ukrepi na kritičnih mestih.

a) 2011 b) 2013 c) 2015

K. ŠTERN



PREDLOGI SANACIJSKIH UKREPOV

Za preprečitev dodatnih poškodb brežine in zagotovitve ustrezne generalne in lokalne stabilnosti je predvidenih in obdelanih več sistemskih ukrepov, ki se med seboj dopolnjujejo in sestavijo v enovit sistem sanacije. Ukrep 1 – TETRAPODI

Tetrapodi so strukturni betonski elementi s štirimi nogami razporejenimi pod enakimi koti. Prav zaradi edinstvene geometrije imajo enak izgled v katerem koli položaju s katere koli strani. Nameščeni eden na drugega ali proti drugemu se vzajemno zaklinijo in tvorijo masivno gmoto. Namestitev tetrapodov preprečuje zunanjo erozijo, ki je posledica vodnega toka in valovanja ki povzroča izpodjedanje brežine. Ukrep s tetrapodi je predviden vzdolž cele brežine na vseh odsekih. Tetrapode lahko nadomestimo z večjimi betonskimi bloki ali ca. 1,5 m3 velikimi skalami. Ukrep 2 – GABIONI

Gabioni so pletene košare napolnjene s kamenjem. Košare izbrane dimenzije (npr. 2,0 × 1,0 × 0,5 m) se namestijo ena na drugo, stopničeno, z zamikom v pobočje. Teren za gabioni mora biti ustrezno utrjen, končna dimenzija (širina) pa je odvisna od skupne višine. Spodnji del je praviloma širši sestavljen iz večjega števila elementov. Postavljeni so lahko v liniji ali loku. Gabioni so položeni na podstavku iz tetrapodov na katerem se izravna in utrdi temeljna nastavna površina. Ukrepi z gabioni so predvideni na Odseku 2 in Odseku 5. Gabione bi lahko nadomestili tudi s kaštami.

Ukrep 3 – KAMNITI NASIP

Kamniti nasip je nasip iz proda ali lomljenca, lahko je tudi mešan iz delno drobljenega prodnega materiala. Nasip se izvede z mehanskim utrjevanjem po slojih in obveznim stopničenjem v obstoječi raščen teren. Pred izvedbo nasipa je potrebno preveriti stanje terena oziroma brežine v spodnjem delu, kjer prevladuje pretransportiran (zrušen iz vrha brežine) prodni in gruščnati material. Ta del brežine ni t.i. raščen teren in ni zadostno mehansko utrjen. Razpoložljivi material se delno odstrani in ponovno kontrolirano vgradi na drugem mestu. Prosti naklon nasipane brežine znaša n = 1 : 2 do največ 1 : 1,75. Nasip se začne graditi na temeljni površini na podstavku iz tetrapodov na katerem se izravna in utrdi temeljna nastavna površina. Ukrepi z utrjenim nasipom so predvideni na Odseku 3 in Odseku 6.

Ukrep 4 – SKALOMETNA OBLOGA

Skalometna obloga kot glavni sanacijski ukrep je predvidena na prostih brežinah, ki so nižje ali položnejše. Debelina obloge je med 1,00 in 0,70 m, velikost posameznih kamnov pa je prilagojena glede na debelino obloge. Skalomet kot pomožni ukrep je predviden tudi na vseh odsekih kot zaključni element met tetrapodi in nadaljevalnimi ukrepi na brežini. Skalometna obloga je predvidena v dveh izvedbah: Ukrep 4a – SKALOMET in Ukrep 4b – KAMEN V BETONU. Ukrepi s skalometom kot glavnim sanacijskim ukrepom so predvideni na Odseku 1.

Ukrep 5 – SIDRANE ARMATURNE MREŽE

Sidrane armaturne mreže v kombinaciji z biotorkretom (Ukrep 7) so predvidene na mestih kjer je prišlo do zdrsa zgornjega humoznega sloja. Ukrepi s sidranimi armaturnimi mrežami so predvideni na Odseku 5.

K. ŠTERN



Ukrep 6 – POTI EROZIJSKE MREŽE

Namestitev proti erozijskih mrež je predvidena na mestih kjer se ohranja in varuje pretežno zatečeno stanje z manjšimi korekcijami geometrije. Proti erozijske mreže se lahko namesti tudi na brežino novo zgrajenih nasipov. Polaganje proti erozijskih mrež je predvideno na Odseku 1, Odseku 2, Odseku 3 in Odseku 6.

Ukrep 7 - BIOTORKRET

Uporaba biotorkreta je predvidena za vegetativno zaščito strmejših brežin. Zaščita z biotorkretom je predvidena na Odseku 5.

Ukrep 8 – PILOTNA STENA

Izvedba pilotne stene je predvidena na območjih kjer se poškodbe brežine približajo cesti. Pilotna stena, predvidoma konzolna, ima funkcijo lokalne zaščite. Zajema tudi poškodbo v območju Profila 5, ki je starejšega datuma in ni povezana s poškodbami iz leta 2012. Varovanje s pilotno steno je predvideno na Odseku 3 in Odseku 6.

Ukrep 9 – FILTRNI GEOSINTETIK

Filtrni geosintetik je namenjen preprečitvi izpiranja drobnih frakcij iz zemljine in preprečevanju notranje erozije. Nameščen je na kritičnem mestu nihanja vode v akumulaciji. Filtrni geosinterik mora imeti visoke trdnostne in dobre filtrne lastnosti. Filtrni geosintetik se položi na vseh odsekih kot sestavni in obvezni del Ukrepa 1.

Slika 7: Prikaz predvidenih ukrepov po odsekih in variantah.

OPIS PREDLAGANIH UKREPOV PO ODSEKIH

Predvideni ukrepi so namenjeni zagotavljanju trajne in lokalne stabilnosti in se med seboj kombinirajo ter se po podanih odsekih spreminjajo. Obdelani sta dve varianti: 1. VARIANTA 1 – zahtevnejši gradbeni posegi, nove geometrije.

2. VARIANTA 2 – enostavnejši gradbeni posegi prilagojeni obstoječemu stanju.

K. ŠTERN



Vse variante imajo podlago v proti erozijski zaščiti iz tetrapodov, razlikujejo pa se glede nadaljne ureditve po brežini, ki so različne za posamezne odseke.

SANACIJSKI UKREPI NA BREŽINI

Odsek VARIANTA 1 VARIANTA 2 ODSEK 1 Skalometna obloga Proti erozijska mreža za zaščito obstoječe brežine ODSEK 2 Gabioni Proti erozijska mreža, ureditev brežine n = 1 : 1.75 ODSEK 3 Kamniti nasip Pilotna stena in proti erozijska mreža z denivelacijo brežine ODSEK 4 Kamen v betonu (obloga jarka) Kamen v betonu (obloga jarka) ODSEK 5 Gabioni Sidrane armaturne mreže in biotorkret ODSEK 6 Kamniti nasip Pilotna stena in proti erozijska mreža na obstoječi brežini VSI ODSEKI Tetrapodi, filtrni geosintetik

Preglednica 2: Pregled sanacijskih ukrepov po odsekih in variantah.

ODSEK 3 VARIANTA 1 UKREP 1 + UKREP 3 + UKREP 4a + UKREP 9

ODSEK 3 VARIANTA 2 UKREP 1 + UKREP 8 + UKREP 4a + UKREP 6 + UKREP 9

Slika 8: Prikaz sanacijskih ukrepov v profilu P-5.

FAZNOST IZVEDBE

Narava predlaganih ukrepov je takšna, da se jih izvaja pretežno iz vodne strani. Iz obstoječega terena se direktno lahko izvede le pilotne stene, katere so podane kot ukrep v Varianti 2. Ne glede na izbiro ukrepov je posamezne ukrepe možno izvajati ločeno oziroma s časovnim zamikom: 1. FAZA: Proti erozijska zaščita vznožja brežine. 2. FAZA: Ureditev brežin.

Prva faza zajema namestitev tetrapodov. Ključna je iz dveh vidikov. Eden od teh je priprava podlage oziroma temelja za izvedbo sanacije po brežinah. Najpomembnejša pri tem ukrepu pa je trajna odprava

K. ŠTERN



pogojev za erozijo brežine, s čemer se ohranja trenutno stanje in se razmere na brežini generalno ne poslabšujejo. Druga faza z ureditvijo brežin je namenjena zagotavljanju lokalne stabilnosti in se lahko izvede s časovnim zamikom glede na 1. fazo.

LITERATURA

Štern K., Sanacija brežine HE Fala levoobrežna brežina pred HE Fala, Poročilo o preiskavah tal, Lamela d.o.o., 091, junij 2016.

Štern K., Sanacija brežine HE Fala levoobrežna brežina pred HE Fala, Poročilo o geotehničnem projektu, Lamela d.o.o., 091.1, junij 2016.

Documents

RAZISKAVE IN UKREPI ZA SANACIJO LEVO …Sidrane armaturne mreže v kombinaciji z biotorkretom (Ukrep 7) so predvidene na mestih kjer je prišlo do zdrsa zgornjega humoznega sloja