53

Davor ĆORKO mr.sc., dipl.inž.građ., Conex d.o.o. Zagreb

Davorin Lovrenčić

dipl.inž.građ., Conex d.o.o. Zagreb

Meho-Saša KOVAČEVIĆ prof.dr.sc., dipl.inž.građ., Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet, Zavod za geotehniku

SANACIJE URUŠAKA U TUNELIMA

PRIMJENOM MLAZNOG INJEKTIRANJA

SAŽETAK: U posljednjih nekoliko godina u procesu intenzivne infrastrukturne gradnje u Republici Hrvatskoj, došlo je do urušenja nekolicine tunela koji su se izvodili u relativno lošoj stijenskoj masi i sa relativno malim nadslojem. Da bi se izvršio proboj kroz urušenu zonu odabran je postupak poboljšanja urušenog dijela mlaznim injektiranjem. Nakon poboljšanja urušene zone uspješno su izvedeni proboji tunela. U radu su prikazana projektna rješenja sanacije, tehnologija izvođenja i program monitoringa tunela za vrijeme proboja nakon poboljšanja mlaznim injektiranjem u tunelima Javorova Kosa i Vršek na autocesti Rijeka-Zagreb.

THE REMEDIATION OF THE FAILURES IN TUNNELS BY JET GROUTING METHOD

SUMMARY: During past few years, in course of intensive infrastructive construction processes in Republic of Croatia, several caving ins of tunnels occurred, in tunnels which were performed in relatively bad rock mass with relatively thin upper layer. In order to perform excavation through caved in area, a method of jet grouting has been chosen to remedy the caved in zone. After having performed the remedy of caved in zone, excavation of tunnels have been performed successfully. Design solutions of remedy, technology of performing, and program of monitoring the tunnel during excavation after remedy by jet grouting has been performed in tunnels Javorova Kosa and Vršek, at the highway Rijeka - Zagreb, have been shown in this paper.

54

UVOD Radovi na proboju druge cijevi tunela Javorova Kosa i Vršek na autocesti Rijeka-Zagreb odvijali su se manje-više bez posebnih problema dok se nije naišlo na zone znatno oslabljenog tla te se pojavilo urušenje kalote. Urušenje je zahvatilo relativno malu duljinu tunelske cijevi (kojih desetak do dvadeset metara). U toj zoni naišlo se na rastresite slojeve tla (u pravilu glinovitog sastava, dok se na dijelu tunela Vršek radilo o glini pomiješanoj sa ulomcima stijene a dijelom i o čistoj rastresitoj stijeni). Materijal se u vidu lijevaka - dimnjaka urušio u iskopani dio tunela. Pokušaj da se kroz tu zonu prođe usporenim radom i jačim podgrađivanjem, te izvedbom tzv. pipe-roof-a nisu dali očekivani rezultat i iskop se nije mogao nastaviti. Na koncu je donijeta odluka da se sanacija i poboljšanje tla u ovoj zoni izvede primjenom mlaznog injektiranja. Ovakvo rješenje sanacije urušene zone tunela prvi put je primijenjeno prilikom urušenja tunela Sveti Kuzam koji se nalazi na državnoj cesti D8, dionica Orehovica-Draga-Sv. Kuzam/Bakar i dio spojne ceste D404 od čvorišta Draga do točke E.1. kao dio istočne obilaznice Rijeke. Detaljan prikaz sanacije uruška dat je u radu [1], a detaljan prikaz kontrole kvalitete poboljšanog tla u radu [2]. Slično rješenje primijenjeno je i kod urušenja optočnog tunela HE Lešće. Detaljan prikaz sanacije uruška dat je u radu [3]. OSVRT NA STANJE U ZONI URUŠENJA Visina nadsloja terena u urušenoj zoni (mjereno po osi tunela) iznosila je dvadesetak metara iznad kalote budućeg tunela. Prilikom urušavanja površina terena se na tom mjestu spustila do skoro deset metara u oba tunela. Savki pokušaj da se urušeni materijal odstrani (i uz dodatne mjere osiguranja) izazivao bi daljnja urušavanja i stvar se u biti pogoršavala jer su se razmjeri urušenja zapravo povećavali. Uz to pored urušenog glinovitog i stjenovitog materija u urušku bi imali i ostatke srušenih dijelova betona, elemenata primarne podgrade, čeličnih cijevi - elemenata pipe-roof-a i dr. Izvođač je također u pokušaju popravljanja općeg stanje izbetonirao površine terena slegnute zone. Ovo se kasnije pokazalo dijelom kao pogodno stanje (kvalitetan radni plato za radove sanacije) ali dijelom i nepovoljno jer bi beton popunio i nastale kaverne u tlu s tim da se kasnije nije znalo na što se tijekom radova može naići. Uzorci tla uzeti na površinu uruška te iz tunela pokazali su da se radi o prašinasto-pjeskovito-glinovitom materijalu. Ovaj materijal je zapravo pogodan za primjenu tehnologije mlaznog injektiranja i pokazalo se da je njena primjena bila opravdana. Kod tunela Vršek tijekom izvedbe pokazalo se da osim ovih glinovitih materijala postoje i zone ispunjene ulomcima kamenih blokova koji su mjestimice bili pomiješani s glinom ali bilo je i dijelova gdje gline skoro da i nije bilo. Do ovih spoznaja došlo se zapravo tek prilikom izvedbe svake pojedine bušotine mlaznog injektiranja, te se "u hodu" moralo korigirati prvotno rješenje. PRIKAZ RJEŠENJA OJAČANJA TLA U ZONI URUŠENJA MLAZNIM INJEKTIRANJEM Projektnim rješenjima [4,5] predviđeno je da se urušena zona tla ojača sustavom mlazno injektiranih stupnjaka [6]. Broj stupova injektiranog tla bio je različit u oba tunela i ovisio je o geometriji problema, ali se u oba slučaja radilo maje više o istom principu rješenja. Kod sanacije tunela Javorova Kosa i tunela Vršek u dijelovima uruška gdje se nalazio glinoviti materijal radovi su odvijani standardno, no na mjestina gdje su bili ulomci stijene, pogotovo s malo gline (a naravno dosta praznina) mlazno injektiranje nije davalo rezultat, odnosno postalo bi neracionalno. Kao posljedica takvog stanja trebalo je mijenjati način rada. Kompletna promjena tehnologije iziskivala bi veliko produljenje roka. a nije se utvrdila izraženija pravilnost pojave zone s jednim materijalom ili drugim. Nekad su dvije susjedne bušotine (udaljene samo dva metra) pokazale jedanput čistu glinu a drugi put čistu stijenu.

55

Iz tih razloga se tijekom bušenja pažljivo bilježilo kroz kakve se materijale prolazi. Na bazi tih podataka se kasnije odabirao način izvedbe radova sanacije. U glinovitim materijalima koristio se postupak mlaznog injektiranja. Kad se bušilo kroz razdrobljenu (i urušenu) stijenu izvukao se bušaći pribor, odstranio monitor te su bušeće cijevi dobile ulogu nešto kao kontraktor cijevi kroz koju se utiskivala cementa (injekcijska) smjesa pa sve do betona sitnozrnog agregata. Nekad se smjesa utiskivala pod tlakom (večim ili manjim), a nekad je bio dovoljan samo hidrostatski nadpritisak da bi smjesa ispunjavala šupljine i povezivale pojedine fragmente stijene. Nailazilo se i na miješane situacije (i glina i stijena na istoj bušotini), Tu se rad odvijao prema ocjeni ljudi koji su radove i izvodili, Bilo je naravno i problema, ali kasnije kod samog ponovnog proboja tunelske cijevi nije bilo nekih posebnih problema. Na slici 1 prikazan je projektom predviđeni tlocrtni raspored ušća bušotina za mlazno injektiranje u tunelu Javorova Kosa. Na slici 2 prikazana je dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka u poprečnom presjeku tunela Javorova Kosa, a na slici 3 prikazana je dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka u uzdužnom presjeku tunela Javorova Kosa. Na slici 4 prikazan je projektom predviđeni tlocrtni raspored ušća bušotina za mlazno injektiranje u tunelu Vršek. Na slici 5 prikazana je dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka u poprečnom presjeku tunela Vršek, a na slici 6 prikazana je dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka u uzdužnom presjeku tunela Vršek. Slika 1. Tlocrtni položaj ušća bušotina za mlazno injektiranje u tunelu Javorova Kosa

56

Slika 2. Dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka Slika 3. Dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka u poprečnom presjeku tunela u uzdužnom presjeku tunela

Javorova Kosa Javorova Kosa Slika 4. Tlocrtni položaj ušća bušotina za mlazno injektiranje u tunelu Vršek

57

Slika 5. Dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka Slika 6. Dispozicija mlazno injektiranih stupnjaka u poprečnom presjeku tunela Vršek u uzdužnom presjeku tunela Vršek GEOTEHNIČKA MJERENJA I OPAŽANJA Velika pozornost prilikom proboja kroz poboljšanu urušenu zonu tunela pridaje se geotehničkim mjerenjima i opažanjima. Geotehnička mjerenja u kombinaciji s povratnim numeričkim analizama predstavljaju temeljni dio koncepta inetarktivnog projektiranja i omogućavaju sigurniji i racionalniji pristup projektiranju i izvođenju podzemnih građevina [7]. Projektnim rješenjem u oba tunela predviđeno je mjerenje pomaka tla oko podzemnog otvora kliznim deformetrima [8]. Mjerenje se zasniva se na mjerenju relativnih deformacija u tlo ugrađenih specijalnih PVC cijevi. Cijevi su duljine 1 m i spajaju se specijalnim spojnicama. Spojnice se teleskopski deformiraju i tako omogućavaju mjerenje relativnih deformacija. Cijevi se injektiranjem ugrađuju u izvedene bušotine. Točnost kliznog deformetra u terenskim uvjetima je ± 0.03 mm/m. Deformacijom tla mijenjaju se međusobni razmaci spojnica. Ponovno mjerenje razmaka spojnica rezultira relativnim deformacijama mjerne cijevi na metar dužine. Integriranjem relativnih deformacija izračunavaju se pomaci tla. Ugrađena su dva mjerna profila sa po 5 mjernih deformetarskih cijevi duljine 10 m. Prvi profil ugrađen je neposredno uz urušeni dio prije početka proboja. Nakon uspješno izvedenog proboja kroz urušenu zonu ugrađen je drugi mjerni profil. Oba mjerna profila imala su za cilj praćenje deformacija po dubini stijenske mase u cilju uočavanja proširenja urušene zone za vrijeme proboja kroz urušeni dio te za vrijeme nastavka proboja kroz neurušeni dio, odnosno za verifikaciju ili modificiraju karaktersitika elemenata primarnog podgradnog sustava, predviđene duljine napredovanja, procijenjenog vremena stabilnosti nepodgrađenih raspona, kao i vremena i redoslijeda izvođenja svih radova na stabilizaciji iskopa. Na slici 7 prikazan je raspored mjernih cijevi u mjernom profilu a na slici 8 rezultati mjerenja u profilu koji je postavljen prije početka proboja kroz urušenu zonu za klizni deformetar postavljen u kaloti tunela Vršek.

58

MJERNE CIJEVI

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-4,0-3,0-2,0-1,00,01,02,03,04,0

Dub

ina

(m)

12.02.2007. 16.02.2007.21.02.2007. 26.02.2007.02.03.2007. 10.03.2007.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-20-15-10-505101520

Dub

ina

(m)

12.02.2007. 16.02.2007.21.02.2007. 26.02.2007.02.03.2007. 10.03.2007.

Relativna deformacija (mm/m) Vertikalni pomak (mm) Slika 7. Raspored mjernih cijevi u mjernom profilu Slika 8. Rezultati mjerenja za klizni defrometar u tunelu Vršek postavljen u kaloti tunela Vršek ZAKLJUČAK Za vrijeme izvedbe druge cijevi tunela Javorova Kosa i Vršek na autocesti Rijeka-Zagreb došlo je do urušenja kalote. Projektom je predviđeno poboljšanje tla u urušenoj zoni mlaznim injektiranjem. Za vrijeme izvedbe poboljšanja tehnologija mlaznog injektiranja se prilagođavala uvjetima u tlu. Nakon poboljšanja urušene zone, uz intenzivirana geotehnička mjerenja i opažanja uspješno su izvedeni proboji tunela, te se ova tehnologija može preporučiti za ovakve vrste sanacija. LITERATURA (1) Kuželički, R., Lušo, P., Lugomer, D., Ružić, D. (2006). Sanacija uruška u tunelu Sveti Kuzam, 4.

Savjetovanje HGD-a Ojačanje tla i stijena, 05-07 listopad 2006, Opatija, Hrvatska, 153-162. (2) Jurić-Kaćunić, D., Ivanković A., Kovačević, M.S. (2006). Monitoring poboljšanja tla mlaznim

injektiranjem u tunelu Sveti Kuzam, 4. Savjetovanje HGD-a Ojačanje tla i stijena, 05-07 listopad 2006, Opatija, Hrvatska, 193-205.

(3) Ćorko, D., Lovrenčić, D. (2006). Prikaz primjene mlaznog injektiranja kod sanacije urušenja tunelske kalote, 4. Savjetovanje HGD-a Ojačanje tla i stijena, 05-07 listopad 2006, Opatija, Hrvatska, 131-136.

(4) Tunel "Javorova Kosa"; Projekt sanacije urušenja tunela na stacionaži 55+207,79 do 55+216,3. Autocesta Rijeka-Zagreb; Dionica Kupjak - Stara Sušica; Arhiva poduzeća "Conex" iz Zagreba

(5) Tunel "Vršek"; Projekt sanacije odvale tunela na stacionaži 47+675,50 do 47+689,50.Autocesta Rijeka - Zagreb; Dopuna na puni profil; Arhiva poduzeća "Conex" iz Zagreba

(6) Čorko, D., Kovačić, D., Lovrenčić, D., Marić, B. (1997). Mlazno Injektiranje - Prikaz tehnologije i primjene mlaznog injektiranja; Zagreb, Naklada poduzeća Conex

(7) Kovačević, M.S. (2003). The Observational Method and the use of geotechnical measurements, Proc. Geotechnical problems with man-made and man influenced grounds, XIII European conference on soil mechanics and geotechnical engineering, Prague, 25-28.08.2003., 575-582.

(8) Kovačević, M.S. Arapov, I., Lušo, P., Kuželički, R. (2006), Povratne numeričke analize u tunelu Pećine, 4. Savjetovanje HGD-a Ojačanje tla i stijena, 05-07 listopad 2006,Opatija, Hrvatska, 143-152.