Subtraversare Model

Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor

Conferina tiinific Jubiliar, 28-30 septembrie 2010

400

Subtraversarea cursurilor de ap Bldana, Ilfov, Dmbovia i Ciorogrla utiliznd tehnologia nepoluant a forajului orizontal dirijat

ALEXANDRU-MIRCEA MILEA


Rezumat: Introducerea n subteran a conductelor necesare proteciei cablurilor electrice sau de telecomunicaii, sau pentru transportul de substane fluide (hidrocarburi, soluii saline, etc.) presupune n multe cazuri subtraversarea cursurilor de ap care apar pe traseul acelor conducte. In acest caz poluarea cursurilor de ap subtraversate i a apelor subterane poate avea dou componente: una datorat realizrii lucrrilor de subtraversare propriu-zise (excavaii, devieri de curs, realizarea de eventuale fundaii de susinere etc.) i o a doua component legat de materialul din care sunt confecionate conductele i care poate fi corodat n timp datorit fie interaciunii chimice dintre materialul conductei i fluidul transportat, fie aciunii apei cantonate n roca n care sunt pozate conductele. Lucrarea i propune att prezentarea succint a tehnologiei forajului orizontal dirijat (relativ recent utilizat n Romnia) ca tehnologie practic nepoluant att pentru mediul acvatic subtraversat ct i pentru subteranul respectiv, ct i aplicarea ei n practic pentru subtraversarea rurilor Dmbovia, Ciorogrla, Ilfov i Bldana n zona comunelor Joia i Sbreni, jud. Giurgiu n vederea introducerii conductelor necesare transportului gazelor naturale, pentru alimentarea cu gaze a localitilor din zon.

Cuvinte cheie: Subtraversri cursuri de ap

INTRODUCERE n anul 2007 au nceput lucrrile de alimentare cu gaze naturale a unor localiti din

zona de nord a judeului Giurgiu i limitrofe municipiului Bucureti. n acest context a aprut necesitatea efecturii unor lucrri de subtraversare a cursurilor de ap Bldana, Ilfov, Dmbovia i Ciorogrla, n zona localitilor Joia i Sbreni. n acest scop a fost utilizat tehnologia practic nepoluant a forajului orizontal dirijat. PREZENTAREA SUCCINT A TEHNOLOGIEI FORAJULUI ORIZONTAL DIRIJAT

Tehnologia forajului orizontal dirijat a fost introdus n ara noastr la nceputurile anilor 1990 i reprezint un sistem de foraj rotativ, hidrodinamic, dirijat i axat pe trei principii tehnologice de baz (figura 1):

1. Utilizarea unei scule de spare avnd forma unui sfredel cu dalta n lance (figura 2);

2. Avansarea pe orizontal n sistem rotativ prin dislocarea terenului pe baza injectrii sub presiune nalt a unui jet de fluid de foraj, ce ndeplinete concomitent i funcia de agent de ungere;

3. Pilotarea dirijat de la suprafaa a tijelor i a dispozitivului de forare prin teleghidaj, cu ajutorul unui emitor de unde electromagnetice i al unui calculator de parametri (unghiul de nclinare, viteza i direcia tijelor). Acest dispozitiv permite ocolirea obstacolelor aprute, att n plan orizontal ct i n plan vertical, i ieirea cu precizie la suprafa n locul dorit a forajului subteran.

Tehnologia forajului orizontal dirijat cuprinde dou etape tehnologice consecutive:

1. Etapa iniial, denumit i a forajului pilot, cuprinde forarea terenului, presarea lateral a materialului grosier i fixarea acestuia n perei prin crusta fluidului de foraj utilizat, splarea i evacuarea materialului fin odat cu suspensia utilizat (bentonit, hum, etc.). Ocolirea obstacolelor din subteran i executarea forajelor n curb este posibil datorit formei speciale a sapei, ghidrii jetului de ap subpresiune din captul acesteia n direcia de naintare dorit (figura 2) i a utilizrii unor oeluri speciale, cu proprieti elastice deosebite, la confecionarea tijelor de forare;

2. Etapa final, sau etapa forajului de lrgire, cuprinde retragerea la punctul iniial de plecare a tijelor de forare i, dup caz, a tubulaturii de protecie utilizat n roci



401

necoezive, la care se ataeaz un dispozitiv special lrgitor concomitent cu introducerea i pozarea n teren a obiectivelor dorite (conducte pentru transportul diferitelor fluide, cabluri, filtre drenante, etc.). Materialul din care sunt confecionate conductele este polietilena de nalt densitate (high density polyethylen HDPE -) care confer acestora rezisten mecanic la solicitri i presiune, rezisten chimic la agenii chimici care pot aprea accidental n subteran, flexibilitate mecanic necesar adoptrii tehnologiei forajului orizontal dirijat, i nu polueaz mediul pe care l strbat.

Figura 1. Principiile tehnologice ale forajului orizontal dirijat

Figura 2. Reprezentarea schematic a sapei folosite n forajul orizontal dirijat

Avantajele acestei metode constau n:

eliminarea transportului i a depozitrii materialului excavat prin procedeele tradiionale de spare;

asigur pozarea obiectivelor subterane n terenuri formate din orice tip de argile, nisipuri i pietriuri cu excepia bolovniurilor de dimensiuni mari;

structura natural a solului aflat deasupra zonei forate rmne intact. Un astfel de subsol mulat pe conducte i n contact cu acestea poate susine presiunile rezultate din ncrcarea natural a terenului pn la suprafa;

funcioneaz eficient n zone saturate i nesaturate din orice tip sol.



402

este adaptabil pentru nlturarea urmrilor contaminrii subteranului cu poluant (petrol, gaze, etc.), prin procedee de bioventilare, absorbie sau recirculare de ap subteran. In acest sens se pot executa foraje n curb care s ajung direct n centrul zonei contaminate, apoi prin introducerea filtrelor i a dispozitivelor de scurgere sau aspirare s se efectueze o decontaminare precis i complet;

scurtarea semnificativ a timpului de execuie;

nu polueaz mediul subtraversat.

nainte de nceperea lucrrilor de forare este necesar efectuarea de studii geologice i hidrogeologice de teren i laborator destinate cunoaterii naturii litologice, permeabilitii terenului, condiiilor hidrodinamice i hidrochimice din subteran, concomitent cu msurtori topografice necesare ntocmirii profilelor topografice i a seciunilor hidrologice. Pe baza acestor date se elaboreaz studiile hidrogeologice preliminare care vor sta la baza proiectelor de execuie respective.

SUBTRAVERSAREA CURSURILOR DE APA BLDANA, ILFOV, DMBOVIA I CIOROGRLA N ZONA COMUNELOR JOIA I SBRENI, JUDEUL GIURGIU, PRIN UTILIZAREA TEHNOLOGIEI FORAJULUI ORIZONTAL DIRIJAT

n anul 2007, prin utilizarea tehnologiei prezentate n capitolul anterior, a fost realizat subtraversarea rurilor Bldana, Ilfov, Dmbovia i Ciorogrla n zona comunelor Joia i Sbreni i introducerea conductelor de transport al gazelor naturale pentru aprovizionarea cu acest combustibil a localitilor din zon (figura 3)

Figura 3. Hart topografic cu amplasarea lucrrilor de subtraversare, (trasate pe hart cu linie roie)

La ntocmirea proiectului de execuie al acestei lucrri a contribuit i Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor prin elaborarea studiului hidrogeologic preliminar.



403

Pe sub cursurile de ap Ciorogrla, Dmbovia i Ilfov au fost introduse cte dou conducte de polietilen de nalt densitate cu diametrele exterioare de 500 mm i respectiv 350 mm, pozate n dou planuri paralele ntre ele i perpendiculare pe axul albiilor. Distana medie dintre conducte este de 5 m.

Pe sub albia rului Bldana a fost introdus o singur conduct de polietilen de nalt densitate cu diametrul de 500 mm.

Consideraii hidrografice i caracterizarea geomorfologic i geologic a zonei comunelor Joia i Sbreni.

Cursurile de ap Bldana i Ilfov sunt tributare rului Dmbovia, al crui debit este preluat n aval, ca i cel al rului Ciorogrla, de apa Argeului.

Geomorfologic, zona studiat aparine Cmpiei Bolintinului-Snagovului-Ploieti, una din cele mai importante structuri de acest gen din jude. n fapt este vorba despre depozitele aluvionare ale rului Mostitea, stratele de Mostitea i acviferul cantonat n Stratele de Frteti.

Formaiunile geologice care alctuiesc subsolul zonei n studiu i care prezint importan pentru scopul studiului de fa aparin Cuaternarului, acestea avnd n culcu depozite pliocene.

Formaiunile Cuaternare sunt reprezentate prin: Pleistocenul inferior, ntlnit numai n foraje este constituit dintr-o alternan de pietriuri,

nisipuri i argile aparinnd Stratelor de Frteti. Pleistocenul mediu care ncepe n baz printr-un Complex marnos, cu intercalaii subiri

de nisipuri fine pn la grosiere, glbui sau cenuii, coninnd uneori concreiuni calcaroase. Pleistocenul superior alctuit din Nisipurile de Mostitea, identificate doar n foraje i

reprezentate prin nisipuri fine, glbui sau cenuii cu intercalaii de concreiuni grezoase sau calcaroase cu grosimi de cca. 5-8 mm.

Urmeaz un pachet gros de argile compacte sau nisipoase, cenuii apoi nisipuri fine, sau medii, glbui, uneori cu pietriuri, la partea superioar ntlnindu-se loessuri sau argile loessoide. Aceste depozite sunt raportate unui interval al Pleistocenului superior - Holocen, i ating grosimi de 20 30 m.

Caracterizarea hidrogeologic a zonei comunelor Joia i Sbreni

Rezultatele investigaiilor de arhiv i prelucrarea lor grafo-analitic au permis o cunoatere detaliat a condiiilor hidrogeologice regionale, care evideniaz existena n zon a dou complexe acvifere suprapuse:

complexul acvifer superior, cantonat n depozitele aparinnd conului aluvionar al rului Arge i n depozite intermediare;

complexul acvifer inferior, cantonat n depozitele cunoscute sub numele de Stratele de Frteti.

Complexul acvifer superior

Cantonat n depozitele aluvionare ale conului de dejecie i n depozitele inferioare aflate n culcuul conului de dejecie, acest acvifer este constituit n general din pietriuri, nisipuri i bolovniuri cu grosimi mari i frecvente intercalaii argiloase, care nu mpiedic ns continuitatea hidraulic n complexul acvifer.

Studiile efectuate n zona studiat, n scopul alimentrii cu ap din subteran a unor obiective i localiti au evideniat dezvoltarea areal a acestui acvifer ntre localitile Ulmi i Bolintin, arie care constituie de fapt i sectorul prin care se face alimentarea din precipitaii a ntregului sistem acvifer din zona conului.

n cadrul acestui complex se pot separa de sus n jos urmtoarele orizonturi acvifere:

orizontul freatic care se dezvolt pe primii cca. 20 m adncime, fiind acoperit n general direct de cuvertura de sol i desprit de stratele acvifere inferioare, de o serie de intercalaii argiloase sau loessoide cu grosimi destul de mari, dar fr continuitate n suprafa (lentiliforme). Acest acvifer prezint caracteristici



404

hidrogeologice foarte bune, dar este extrem de vulnerabil la poluare . Dezvoltarea lui nu este constant i este variabil din punct de vedere al grosimii.

orizontul acvifer de medie adncime, extins pn la 20-80 m adncime i aflat n legtur direct cu orizontul freatic prin drenan i prin spaiile dintre lentilele argiloase are aceeai constituie litologic ca i depozitele superioare (pietriuri, nisipuri, argile).

Nivelul piezometric, Np, prezint adncimi de maxim 7,0 11,0 m iar, n cazul exploatrii, pentru debite de 3,0 4,5 l/sec s-au nregistrat denivelri de 4,5 6,0 m.

Din punct de vedere chimic, apele cantonate n acest acvifer se nscriu n limitele prevzute de Legea privind calitatea apei potabile nr. 458/2002, modificat i completat cu Legea nr. 311/2004. De asemeni se poate face precizarea c n anumite foraje apa poate prezenta depiri la fier (0,5 mg/l).

Din punct de vedere al duritii se poate preciza c apa cantonat n acviferul de Mostitea poate avea valori ale duritii de 15-20 grade germane. Complexul acvifer inferior

Stratele de Frteti, constituite predominant din nisipuri i subordonat pietriuri, conin ape sub presiune, cu niveluri puternic ascensionale. Separaia fa de complexul superior este constituit dintr-un strat argilos impermeabil care asigur meninerea sub presiune a apei. Consideraii hidrogeologice privind zonele n care au fost executate subtraversrile rurilor Bldana, Ilfov, Dmbovia i Ciorogrla

Pentru cunoaterea ct mai exact a hidrogeologiei n perimetrul subtraversrilor enumerate mai sus, au fost corelate datele rezultate din execuia a cte unui foraj cu adncimea de 8,0 m, pe fiecare mal al fiecrui curs de ap ce urma a fi subtraversat (n total 8 foraje), cu date din baza de date hidrogeologice a Institutului i cu profilele topografice rezultate n urma ridicrilor topografice efectuate pe amplasamentul viitoarelor subtraversri. Toate aceste elemente au fost necesare pentru elaborarea seciunilor hidrogeologice n fiecare dintre cele 4 amplasamente. Subtraversarea rului Bldana

n zona subtraversrii rul Bldana este regularizat. Din datele rezultate n urma execuiei forajelor F4s i F4d corelate cu profilul topografic cu datele deinute n arhiva Institutului nostru, a rezultat seciunea hidrogeologic redat n figura 4.

Figura 4. Seciune hidrogeologic n amplasamentul subtraversrii rului Bldana



405

Nivelul hidrostatic n perimetrul studiat se afla, la dat efecturii lucrrilor topografice, la adncimea de 3,30 m.

A fost introdus o singur conduct de polietilen de nalt densitate cu diametrul de 500 mm, la cca. 5 m aval de podul rutier.

Roca traversat de forajul pilot este n proporie de 40 % argiloas i 60 % nisipoas. Forajul are o lungime total de 93,2 m i a debutat cu o pant de 30 % care n final la ieirea pe malul stng avea valoarea de 29 %.

Subtraversarea rului Ilfov

n zona subtraversrii rul Ilfov este regularizat. Din datele rezultate n urma execuiei forajelor F3s i F3d corelate cu profilul rezultat n

urma ridicrii topografice i cu date din arhiv, a rezultat seciunea hidrogeologic redat n figura 5.

Figura 5. Seciune hidrogeologic n amplasamentul subtraversrii rului Ilfov

Nivelul hidrostatic n perimetrul studiat se afla la adncimea de 3,80 m. Conform proiectului de execuie, au fost introduse cele dou conducte, cu diametrele de 500 i respectiv 350 mm, la cca. 5 m aval de podul rutier (figura 5).

Roca traversat de fiecare foraj pilot a fost n proporie de 100 % argiloas. Fiecare foraj are o lungime total de 96,25 m i a nceput cu o pant de 17 % care n final la ieirea pe malul stng avea valoarea de 20 %. Subtraversarea rului Dmbovia

n zona subtraversrii rul Dmbovia este regularizat. Din datele rezultate n urma execuiei forajelor F2s i F2d corelate cu datele deinute de

arhiva I.N.H.G.A, a rezultat seciunea hidrogeologic redat n figura 6. Nivelul hidrostatic n perimetrul studiat se afla n perioada subtraversrii la adncimea

de 3,30 m. Au fost introduse, ca i n cazul subtraversrii rului Ilfov, dou conducte cu aceleai

dimensiuni, la cca. 5 m amonte de podul rutier. Roca traversat de fiecare foraj pilot este n proporie de 60 % argiloas i 40 %

nisipoas.



406

Fiecare foraj a avut o lungime total de 93.66 m i a debutat cu o pant de 23 % care n final, la ieirea pe malul drept, avea valoarea de 30 %.

Figura 6. Seciune hidrogeologic n amplasamentul subtraversrii rului Dmbovia

Subtraversarea rului Ciorogrla Din datele rezultate n urma execuiei forajelor F1s i F1d corelate cu profilele

topografice i datele din arhiva i banca de date a I.N.H.G.A, a rezultat seciunea hidrogeologic redat n figura 7.

Figura 7. Seciune hidrogeologic n amplasamentul subtraversrii rului Ciorogrla

Nivelul hidrostatic n perimetrul studiat se afla la adncimea de 3,30 m. Au fost introduse dou conducte de acelai tip ca n cazurile anterioare, la cca. 5 m

amonte de podul rutier. Roca traversat de fiecare foraj pilot este n proporie de 10 % argiloas i 90 %

nisipoas. Fiecare foraj a avut o lungime total de 91,12 m i a debutat cu o pant de 34 % care n

final, la ieirea pe malul drept, avea valoarea de 31 %.



407

CONCLUZII

Subtraversrile cursurilor de ap reprezint una din numeroasele domenii de aplicabilitate ale tehnologiei forajului orizontal dirijat, o tehnologie practic nepoluant pentru mediul subtraversat i cu avantaje practice i economice multiple n comparaie cu tehnologiile clasice.

Aceast tehnologie a fost aplicat n anul 2007 la subtraversarea rurilor Bldana, Ilfov, Dmbovia i Ciorogrla, pentru introducerea n subteran a conductelor de alimentare cu gaze naturale a unor localiti aflate n nordul judeului Giurgiu i limitrofe municipiului Bucureti.

Subteranul albiilor rurilor Ciorogrla, Dmbovia i Ilfov au fost subtraversate de cte 2 conducte de polietilen de nalt densitate fiecare, cu diametrul exterior de 500 mm i respectiv 350 mm, iar subteranul albiei rului Bldana a fost subtraversat de o singur conduct cu diametrul exterior de 350 mm.

Pentru ntocmirea proiectului de execuie a fost necesar elaborarea studiului hidrogeologic, realizarea acestuia din urm revenind Institutul de Hidrologie i Gospodrire a Apei. Lund n considerare c exactitatea datelor i informaiilor hidrogeologice prezentate n studiul hidrogeologic este foarte important pentru finalizarea cu succes a lucrrilor de subtraversare, au fost corelate date hidrogeologice din arhiva i baza de date a Institutului, cu date rezultate din execuia forajelor de explorare pe fiecare din malurile rurilor subtraversate i cu ridicrile topografice executate anterior n zonele subtraversate. Astfel au fost realizate seciuni hidrogeologice pentru fiecare curs de ap subtraversat, n amplasamentul prestabilit.

Lucrrile de subtraversare a rurilor menionate i de pozare a conductelor de gaze s-au finalizat ntr-un timp relativ scurt (cca. o sptmn de la nceperea lor), n momentul actual localitile vizate beneficiind de alimentarea cu gaze naturale.

De menionat c n urma utilizrii acestei tehnologii moderne i eficiente, nu au fost semnalate schimbri calitative i cantitative ale regimului hidrostatic i hidrodinamic, ca urmare a introducerii conductelor de gaze naturale. Bibliografie Vasile Mutihac (1990). Structura Geologic a Romniei. Editura Tehnic Bucureti

Petre Cote (1972). Geomorfologia Romniei. Editura Tehnic Bucureti

***GEOROM INTERNATIONAL. Site de prezentare. Internet

Documents

Subtraversare Model