GEOTEHNIKA V LUKI KOPER NA ZAETKU 21. … sukljetovih...Janko Logar: Geotehnika v Luki Koper na...

Janko Logar: Geotehnika v Luki Koper na za etku 21. stoletja

43

Janko LOGAR Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeni�tvo in geodezijo, Katedra za mehaniko tal z laboratorijem,

Jamova 2, 1000 Ljubljana, Slovenija, [email protected]

GEOTEHNIKA V LUKI KOPER NA ZA ETKU 21. STOLETJA POVZETEK: lanek predstavlja sestavo in lastnosti tal v prostoru Luke Koper na podlagi zbranih rezultatov preiskav v celotnem obdobju razvoja Luke Koper, predvsem pa na podlagi novej�ih rezultatov zadnjih let, pridobljenih z uporabo sodobne raziskovalne opreme. Predstavljeni so tudi specifi ni pogoji za gradnjo v prostoru Luke, ki izhajajo iz njene dejavnosti in trendov mednarodnega trgovanja. Drugi del lanka govori o aktualnih infrastrukturnih projektih v Luki Koper zadnjih petih let iz geotehni nega vidika. Pri tem je izpostavljen vidik medsebojnih vplivov obstoje e in na novo grajene pristani�ke infrastrukture ter primeri uporabe geosinteti nih materialov v zna ilnih pogojih mehkih tal koprskega zaliva.

GEOTECHNICAL ENGINEERING IN PORT OF KOPER AT THE BEGINNING OF 21ST CENTURY

ABSTRACT: The paper presents the ground composition and soil properties within the Port of Koper based on the ground investigation results collected throughout the history of the development of the Port of Koper and especially in the last years using up-to-date investigation techniques. Some specific conditions for the infrastructural development of harbours are addressed, which arise from harbour daily activities and from the trends of international trading. The second part shows some examples of recent projects in the Port of Koper from geotechnical perspective. The emphasize is given on the mutual influence of the existing structures and structures under construction and selected examples of the use of geosynthetic materials in specific soft ground conditions so characteristic for the bay of Koper. UVOD Razvoj Luke Koper se je za el sredi 50tih let prej�njega stoletja z ustanovitvijo Pristani� a Koper leta 1957 in pristankom prve prekooceanske ladje Gorica na prvem vezu. Prvi vez dol�ine 135 m je bil zgrajen kot te�nostna obalna konstrukcija, saj je na severnem robu starega mestnega jedra, kjer je bil postavljen tedanji zametek dana�nje Luke Koper, podlaga iz eocenskega fli�a plitvo pod povr�jem tal. Da bi lahko v celoti izkoristili prednost Koprskega pristani� a v primerjavi z drugimi pristani� i severnega Jadrana, mu je bilo treba omogo iti razvoj v smislu pove anja dol�ine operativnih obal (danes zna�a njihova skupna dol�ina preko 3.300 m) in hkrati �iritev skladi� nih povr�in ter specialnih objektov za skladi� enje posameznih vrst tovora. Tak razvoj je potekal bolj ali manj intenzivno vse do danes in se �e nadaljuje. Ve ji del dana�njih 272 ha kopnih povr�in, namenjenih pretovoru, skladi� enju in transportu raznovrstnih tovorov je bilo iztrganih morju kot to nazorno prikazujejo spodnje fotografije (slike 1 do 5). Tak razvoj infrastrukture, ki sledi trendom svetovne trgovine, omogo a nenehno rast obsega pretovora v Luki Koper (slika 6). Zaradi izrazito zahtevnih geotehni nih pogojev (glej naslednje poglavje) je bilo treba �e zelo kmalu po izgradnji prvih operativnih obal najti re�itve za �tevilna zahtevna razvoja vpra�anja, ki so bila v veliki meri pogojena z geotehni nimi re�itvami. Za te klju ne odlo itve je imelo koprsko pristani� e vse od


44

za etka razvoja sogovornika in svetovalca iz vrst na�e stroke v prof. Sovincu, ki je v nelahkih pogojih poiskal re�itve za gradnjo in temeljenje raznovrstnih objektov, ki jih Luka rabi za svojo dejavnost. V veliki meri se tehnolo�ke re�itve, ki sta jih utemeljila prof. Sovinc in njegov sodelavec dr. Vogrin i , uporabljajo �e danes, le oplemenitene z novej�imi materiali in tehnologijami.

Slika 1: Koper in Koprski zaliv 1955

Slika 2: Luka Koper leta 1974



Slika 5: Luka Koper danes (vse fotografije: Luka Koper)

1955 1974

1995 2005

2009


45

02468

1012141618

Leto

Slika 6: Obseg pretovora v Luki Koper od leta 1973 do 2008

e so bile v za etku najve je te�ave povezane z gradnjo lu�ke infrastrukture na izrazito mehkih morskih sedimentih, katerih debelina sega do 30 m, pa se danes sre ujemo �e z dodatnimi pogoji:

Po celotnem prostoru Luke se vr�i njena primarna dejavnost in vsaka novogradnja se mora prilagoditi obstoje im objektom: ne sme povzro ati prekomernih vplivov na obstoje e objekte in mora im manj motiti dejavnost Luke. Del novogradenj �e zdaj poteka v neposredni bli�ini objektov drugih lastnikov, kar je z vidika medsebojnih vplivov �e posebej ob utljivo.

Objekti, grajeni v zgodnjem obdobju koprske luke, so bili dimenzionirani na velikosti tedanjih ladij, na obte�be in velikosti tedanjih dvigal, na tedanji obseg pretovora. S pove anim obsegom svetovne trgovine se pove ujejo gabariti in obte�be plovil, dvigal in druge opreme, kar zahteva ustrezne prilagoditve gradbenih objektov.

Spreminja se dele� posameznih tovorov, pojavljajo se novi, nekateri tovori se opu� ajo, kar lahko pomeni, da bodo povr�ine, danes namenjene skladi� enju teko ih tovorov v bodo nosti prekrite denimo s kontejnerji.

Novej�i predpisi in zakonodaja zagotavljajo vi�jo raven zanesljivosti, kakovosti ter uporabnosti konstrukcij, kar prav tako zahteva nadgradnje �e usvojenih re�itev, zaostruje pa se tudi vidik odgovornosti.

Vi�ji standardi varovanja okolja dodatno pogojujejo gradnje ob in v morju, upravljanje z gradbenimi odpadki, postavljajo pa tudi nove zahteve pri dejavnostih luke, ki je � le kot primer � zaradi za� ite okolja postavila visoko protipra�no ograjo okrog evropskega energetskega terminala.

Odgovorni za razvoj v Luki Koper so imeli vselej velik posluh za argumentirane zahteve geotehni ne stroke, isto asno pa se zavedajo, da v pogojih tal, kjer se razvija ta poslovno logisti ni velikan (ki je po velikosti �e davno prerasel staro mestno jedro Kopra), ni mogo e pri akovati (ali bolje re eno � pogosto ni smiselno investirati v) konstrukcije enake trajnosti in uporabnosti kot v pogojih bolje nosilnih in malo deformabilnih tal. Tako je �e v za etku razvoja koprskega pristani� a Sovinc (1994) uveljavil nekatera na ela dobre geotehni ne prakse, ki jih lahko danes kot standard beremo v Evrokodu 7:

za vsak objekt se izdelajo raziskave s tipi no mre�o vrtin v rastru najve 50 m, izdela se lo eno poro ilo o geotehni nih raziskavah in lo eno poro ilo o geotehni nih vidikih

projektiranja, kjer je to pomembno, je treba vzpostaviti sistem meritev in zanj pripraviti ustrezen projekt, kjer z ra unskimi analizami ni mogo e zanesljivo napovedati obna�anja konstrukcije, lahko

projektiramo na podlagi rezultatov obremenilnih preizku�enj. Tako je danes n.pr. na voljo katalog stati nih obremenilnih preizku�enj, ki ga je kot del svoje disertacije pripravil Vogrin i (1992) in poleg drugih vsebuje podrobne podatke o stati nih obremenilnih preizkusih osno obremenjenih pilotov iz prostora Luke Koper. Tudi ta(k) dokument ima v duhu Evrokoda veliko vrednost, saj predstavlja »dokumentirane pretekle izku�nje«.


46

Razvoj Luke Koper se nadaljuje. Za javno obravnavo je pripravljen dr�avni prostorski na rt, ki definira prihodnje gabarite Luke Koper in rabo njenih posameznih povr�in ter objektov. Pri ujo i lanek bo v nadaljevanju prikazal sestavo tal v prostoru Luke Koper, predstavil nekaj novej�ih metod raziskav tal (presiometer, dilatometer, seizmi ni dilatometer), ki smo jih v zadnjem asu s pridom uporabljali tudi v Luki Koper, kasneje pa prikazal izbrane primere gradenj zadnjih let s poudarkom na �tudiji vpliva novih gradbenih posegov na obstoje e objekte ter delno na uporabi novih materialov. SESTAVA TAL V PROSTORU LUKE KOPER Za potrebe dosedanjega razvoja Luke Koper in nekaterih objektov v neposredni bli�ini (Instalacija Srmin, cestne navezave Luke Koper) je bilo izvrtanih preko 560 vrtin, kar morda zgleda veliko, a pomeni le 1 vrtino na pol hektara kopnega terena Luke ali druga e, 11 izvedenih vrtin na leto. Iz podatkov teh vrtin so pripravljene slike 7 do 13, ki prikazujejo sestavo tal najprej situativno (koto dna morskih sedimentov, debelino proda ter koto fli�ne podlage) in nato �e v 4 profilih preko osi vsakega od 3 pomolov ter �e profil preko koprskega zaliva (P4 na sliki 13). Slike 7 do 9 so izdelane na podlagi vrtin, ki so na slikah tudi ozna ene. Na mestih z vrtinami, je prikazana sestava tal (kota ali debelina posameznega prikazanega sloja) dobro dolo ena, na vmesnih podro jih (brez ozna enih vrtin) pa gre za matemati no interpolacijo in dejanska sestava tal lahko odstopa od prikazane. Prikazani profili so nastali na podlagi podatkov s slik 7 do 9 in zato tudi zanje velja enak komentar. Zelo verjetno prikazana sestava tal na desni desni (vzhodni) polovici profila P1 odstopa od dejanskega stanja, saj tam ni podatkov.

Slika 7. Absolutne kote fli�ne podlage v prostoru Luke Koper


47

Slika 8. Debelina prodno pe� enih nanosov reke Ri�ane, ki lahko vsebujejo tudi do nekaj metrov debele le e gline, v prostoru Luke Koper Zna ilen profil tal v Luki sredi koprskega zaliva sestavlja podlaga iz eocenskega fli�a na koti med -30 in -60 m. Nad njo je do nekaj metrov debel sloj fli�ne preperine, ki ga prekrivajo razli no debeli sloji prete�no prodnih in pe� enih nanosov reke Ri�ane, ki so ponekod na razli nih globinah prekinjeni z do 5 m debelimi sloji gline. Na vzhodu so to prete�no prodi, razmeroma isti, medtem ko proti zahodu postaja ta sloj vse bolj pe� en in zaglinjen. Slika 8, ki prikazuje debelino teh re nih nanosov, lepo prikazuje njihovo lego na iztoku iz ustja Ri�ane, hkrati pa se najve je debeline re nih sedimentov ujemajo z lego fli�ne kotanje (slika 7). Na sloj re nih sedimentov je odlo�en dominanten sloj mehkih morskih glin prete�no sive barve, ki sega prete�no do absolutne kote -26 do -30 m, le na zahodnem elu pomola II se�e do kote preko -40 m (slika 9). Med slojem morskih sedimentov in podlago se

pogosto nahaja tanj�i sloj organskega melja in �ote. Ju�ni (proti mestu Koper) in severni del (proti Ankaranu) koprskega zaliva sta zna ilna po tem, da je fli�na podlaga tu plitvej�a, prodnih sedimentov Ri�ane tu praviloma ni, tako da je na sloj preperelega fli�a neposredno odlo�en sloj mehke morske gline. Na pomolih I in II, ki sta umetno zgrajena z materialom (refulom), pridobljenim s poglabljanjem plovnih poti s rpalnim bagrom, so na povr�ini utrjena umetna nasutja iz fli�nih in karbonatnih kamnin prete�no v debelini 2 do 4 m. Reful najdemo prete�no do najve je globine 12 m (kota -10 m). Njegove lastnosti so podobne lastnostim morskih glin, le da je zaradi pre rpavanja nekoliko heterogen, saj se menjavajo tanj�i sloji bolj glinastih in bolj meljno pe� enih slojev. Morska glina izkazuje zelo homogen profil fizikalnih in mehanskih lastnosti z globino (glej slike 14, 16 in 17 v nadaljevanju).


48

Slika 9. Absolutne kote dna sloja mehkih morskih glin v prostoru Luke Koper

Slika 10. Sestava tal v profilu P1 (preko pomola I). Merilo vi�in 10x ve je od merila dol�in.


49

Slika 11. Sestava tal v profilu P2 (preko pomola II). Merilo vi�in 10x ve je od merila dol�in.

Slika 12. Sestava tal v profilu P3 (preko pomola III). Merilo vi�in 10x ve je od merila dol�in.

Slika 13. Sestava tal v profilu P4. Merilo vi�in 10x ve je od merila dol�in.


50

RAZISKAVE LASTNOSTI TAL Mo�nosti terenskih in laboratorijskih raziskav tal se nenehno �irijo. V na�ih laboratorijih je v zadnjih 10 letih triosna preiskava postala rutinsko dostopna, posodobljeni so direktni stri�ni aparati in z dovolj majhnimi hitrostmi stri�enja lahko izmerimo drenirane stri�ne parametre tudi zelo malo prepustnim glinam, kakr�ne so morske gline v prostoru Luke Koper. Hkrati se uvajajo tudi postopki izvedbe preiskav skladno z najnovej�imi mednarodnimi standardi. V zadnjih 10 letih smo v doma i prostor pripeljali tudi nove metode terenskih meritev raziskav tal. CPT je dostopen in tudi v Luki Koper uporabljan �e od konca 80 let, od leta 2003 pa v Luki uporabljamo Marchettijev dilatometer in Ménardov presiometer. Seizmi ni dilatometer smo v Luki prvi uporabili leta 2006. Pri raziskavah lastnosti tal za potrebe projektiranja in gradnje posameznih objektov v Luki Koper je vselej velika pozornost posve ena lokalnim lastnostim sloja morskih sedimentov, ki bistveno vpliva na stabilnost, posedanje tal in vplive na sosednje objekte, ter lastnostim nosilnega sloja (prodno pe� enega sloja re nih sedimentov ali fli�ne podlage) zaradi projektiranja morebitnega globokega temeljenja objektov. Dominanten sloj tal je sloj morske gline. Morska glina je normalno konsolidirana visoko plasti na glina z zna ilnimi mehanskimi lastnosti kot jih podajata preglednica 1 in slika 14, ki predstavlja profil tal na jugozahodnem delu pomola I. Nedrenirana stri�na trdnost nara� a z globino in ima plitvo pod povr�jem zna ilno vrednost okrog 15 kPa ter naraste do dna tega sloja na vrednosti preko 40 kPa. Podatki Sovinca in Vogrin i a (1994), ki se nana�ajo na severni del pomola II, ka�ejo nekoliko bolj heterogeno sestavo mehkih morskih sedimentov, ugotovljene mehanske lastnosti so skladno s tem nekoliko bolj razpr�ene, a zelo podobnega reda velikosti.

Slika 14. Zna ilni profil tal v Luki Koper (JZ del pomola I) s prikazom profila vla�nosti in leznih mej (levo) ter profilom nedrenirane stri�ne trdnosti (desno)


51

Preglednica 1. Zna ilne mehanske lastnosti sloja morske gline Latnost Vrednost Prostorninska te�a (kN/m3) 17,0-18,0 Meja �idkosti wL (%) 61 Indeks plasti nosti IP (%) 42 Indeks konsistence IC (%) 0,1-0,6 Vla�nost w (%) 45-50 0,17 0,05

Stri�ni kot � (°) 24-26 Prepustnost k (m/s) 10-10

0

5

10

15

20

25

30

k (m/s)

LaboratorijPovpre je

Slika 15. Izmerjene vrednosti prepustnosti sloja morske gline. Podatki iz jugozahodnega dela pomola I Dilatometer Ko smo leta 2003 prvi izvajali meritve z Marchettijevim dilatometrom (Marchetti 1980), smo te meritve primerjali z rezultati �e uveljavljenih CPT meritev in meritev s krilno sondo. Prednost dilatometra je v tem, da poleg zanesljivih podatkov o nedrenirani stri�ni trdnosti daje �e zelo dobre podatke o modulu stisljivosti. Nedrenirana stri�na trdnost Primerjava nedrenirane stri�ne trdnosti je bila izvedena na podatkih iz jugozahodnega dela pomola II, kjer sta bila na medsebojni razdalji 80 m izvedena dva para meritev z dilatometrom in krilno sondo, 20 m od druge lokacije pa �e meritev s stati nim konusnim penetrometrom (slika 16 desno). Razdalja med lokacijama meritev z dilatometrom in krilno sondo je zna�ala 3 oziroma 5 m. Graf na sliki 16 prikazuje primerjavo rezultatov z globino. Barve posameznih rt na grafu se ujemajo z barvami sond na shematski situaciji. Tako je treba medsebojno primerjati �modre� podatke za lokacijo 1 in �rde e� za lokacijo 2. Ujemanje rezultatov krilne sonde in dilatometra je odli no, �e posebej med globinama 12 do 23 m, kjer se nahaja homogen sloj morske gline. Vi�je se iz grafa razbere bolj heterogen material sicer podobnih lastnosti, kar je zna ilno za reful.


52

Na sliki 14 prikazan profil nedrenirane stri�ne trdnosti z druge lokacije (jugozahodni del pomola I) poka�e podoben red velikosti nedrenirane stri�ne trdnosti, poleg tega pa dokazuje odli no ponovljivost rezultatov meritev z dilatometrom.

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100

Su (kPa)

FVT1

FVT2

DMT-1

DMT-2

CPT-3

80m80m

Slika 16. Primerjava nedrenirane stri�ne trdnosti izmerjene z dilatometrom, krilno sondo in stati nim konusnim penetrometrom na jugovzhodnem delu pomola II. Desno je shematska situacija sond. Togost (modul stisljivosti) Bistvena prednost dilatometra pred CPT preiskavo je v tem, da poleg nedrenirane stri�ne trdnosti daje zanesljiv profil modula stisljivosti tal.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 3000 6000 9000 12000Eo e d (kN/m2)

DMT-2DMT-1Eoed CH

Eoed CLEoed PtEoed_SC

Slika 17. Primerjava edometrskih modulov Eoed dobljenih z dilatometrom in z laboratorijskimi preiskavami (jugozahodni del pomola I)


53

Za potrebe �iritve obale na kontejnerskem terminalu, ki je kompleksen projekt (vsebuje izgradnjo obale za pretovor, zaledne konstrukcije za skladi� enje kontejnerjev, del zaledja iz zemeljskega nasutja ter kaseto za reful), so bile izvedene natan ne raziskave tal, kar je omogo ilo primerjavo edometrskih modulov, merjenih z dilatometrom, s tistimi iz laboratorijskih preiskav na 22 vzorcih. Zaradi velike povr�ine, ki jo pokriva novogradnja, so bile posamezne vrtine z laboratorijsko preiskanimi vzorci tudi 200 m oddaljene od lokacij dveh dilatometrskih preiskav. Laboratorijski rezultati, prikazani na sliki 17 so interpretirani tako, da je modul izvrednoten pri za etnem geolo�kem tlaku ob upo�tevanju prirastka vertikalne napetosti 25 kPa. Primerjava teh vrednosti z dilatometrskimi moduli stisljivosti ka�e na izjemno dobro ujemanje, zlasti v sloju morske gline (modre to ke na sliki 17). e upo�tevamo medsebojno prostorsko oddaljenost posameznih sond, lahko tudi za module stisljivosti, izmerjene vzorcem �ote in nizko plasti ne gline ter peska ugotovimo, da dilatometer dobro opisuje togost zemljin v koprskem zalivu. Nosilnost pla� a pilota Dilatometer omogo a tudi izra un nosilnosti pla� a pilota v glinenih tleh. Teoreti ne osnove je podal Powell s sodelavci (1991) in sicer navajajo dve mo�ni metodi za oceno nosilnosti pla� a � metodo za tla no ali natezno obremenjene pilote ter metodo b za izklju no tla no obremenjene pilote. Slika 18 prikazuje primerjavo nosilnosti pla� a jeklenega pilota premera 813 mm v sloju gline, izra unano po obeh metodah Powella (DMT-a in DMT-b), na podlagi meritev s presiometrom (PMT), po metodi LCPC na podlagi CPT meritev ter na podlagi meritev s krilno sondo po ena bi qs = Su (FVT). Opazimo lahko veliko neskladje nosilnosti, ocenjene na podlagi presiometrskih meritev, kar je predvsem posledica slabe natan nosti meritev v mehki morski glini in ne ra unskih metod. Tu prideta do izraza dobra ponovljivost meritev in majhna odvisnost od operaterja pri izvedbi DMT in CPT meritev. Nekoliko ve podrobnosti je navedenih v lanku Logarja in sodelavcev (2007).

0

500

1000

1500

2000

2500

Slika 18. Merjena in ra unsko ocenjena nosilnost pla� a pilota v sloju morske gline.

Probabilisti na analiza stabilnosti

eprav imamo danes na voljo odli na komercialna orodja za analize stabilnosti, ki omogo ajo probabilisti ne analize stabilnosti (izra un verjetnosti poru�itve namesto deterministi nega faktorja varnosti), se probabilisti ni ra uni stabilnosti v geotehni ni praksi ne izvajajo. Najpogostej�i racionalni razlog za to je, da imamo na voljo premajhno �tevilo materialnih podatkov iz preiskav tal za oceno statisti ne porazdelitve posameznega vplivnega parametra (n.pr. trdnosti). Odkar sta na voljo preiskavi kot sta CPT in dilatometer, je tudi to le �e izgovor. Prednost probabilisti ne analize stabilnosti je v tem, da programsko orodje samo, na podlagi ugotovljenih statisti nih porazdelitev parametrov trdnosti (ali pa nivoja talne vode, prostorninske te�e, obte�b, �) samo ponavlja ra un stabilnosti za poljubno mno�ico (ve deset ali sto tiso ) naklju nih kombinacij vseh relevantnih parametrov. Slika 19 prikazuje, da ve ji faktor varnosti �e ne pomeni tudi manj�e verjetnosti poru�itve. S tem pa probabilisti ni ra un pomeni bolj zanesljiv vpogled v zanesljivost geotehni ne konstrukcije.


54

Slika 19. Rezultata probabilisti ne analize stabilnosti. Rde a krivulja je dobljena z materialnimi lastnostmi, za katere je zna ilen velik koeficient variacije (velik raztros rezultatov). Kakovostni materialni podatki in relativno homogene razmere v tleh pa vodijo do manj�ega koeficienta variacije in eprav je povpre na vrednost ni�ja, je manj�a tudi verjetnost poru�itve ( rna krivulja).

5

10

15

20

0 20 40 60

Su (kPa)

karakt.

povpre no

Podatki

Slika 20. Merjene vrednosti nedrenirane stri�ne trdnosti s prikazanima linearnima aproksimacijama za povpre no (modro) in karakteristi no vrednost s 95% stopnjo zaupanja (rde e). Za primer si poglejmo analizo stabilnosti nasutega zaledja nove kontejnerske obale na I pomolu Luke Koper. Na zaledju je �e obte�ba 50 kPa. Slika 20 prikazuje posamezne izmerjene vrednosti nedrenirane stri�ne trdnosti z dilatometrom na tej lokaciji. S pomo jo Excela smo dolo ili povpre no

1

0

0,5

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0,5 1 1,5 2 2,5

Faktor varnosti (F)

Verjetnost, da je F<1, je ve ja za rde o krivuljo

Deterministi ne vrednosti faktorja varnosti

1


55

(modro) in karakteristi no (rde o) linijo nedrenirane stri�ne trdnosti z globino. Nato smo s programom Slide (Rocscience) izvedli deterministi no in probabilisti no analizo stabilnosti. Deterministi na analiza stabilnosti s karakteristi nini vrednostmi stri�ne trdnosti izra una varnostni faktor F=1,28, kar v skladu z Evrokodom 7, ki za nedrenirano stri�no trdnost zahteva F=1,4, ni dovolj. Deterministi na analiza tudi za povpre no vrednost trdnosti tal privede le do varnosti F=1,38. Probabilisti na analiza z izra unano povpre no vrednostjo in koeficientom variacije pa kljub temu pri 100.000 simulacijah poka�e (slika 21), da je verjetnost poru�itve 0% z visokim indeksom zanesljivosti RI=6,93 (obi ajno smo zadovoljni z rezultatom RI>3, ki pomeni, da je rezultat za ve kot tri standardne deviacije oddaljen od srednje vrednosti).

Slika 21. Rezultat probabilisti ne globalne stabilnostne analize

Seizmi ni dilatometer V letu 2007 so se izvajale preiskave tal na podro ju Evropskega energetskega terminala (EET), kjer smo lahko izkoristili tudi najnovej�i razvojni dose�ek Marchettija � seizmi ni dilatometer (SDMT). O opremi ter postopku meritve in analize smo �e poro ali (Robas, Logar, 2008). Seizmi ni dilatometer meri hitrosti stri�nega valovanja tal in s tem omogo a izra un togosti tal pri zelo majhnih deformacijah (G0).

Slika 22. Situacija Evropskega energetskega terminala z lokacijami izvedenih SDMT meritev.

SDMT-2

SDMT-1

SDMT-3

SDMT-4


56

Slika 22 prikazuje situacijo terminala z lokacijami �tirih izvedenih meritev. Rezultati meritev so prikazani na sliki 23. Rezultati poka�ejo, da se pod razli nimi mesti deponije dilatometrski moduli bistveno ne razlikujejo med seboj. Nasprotno pa za etni stri�ni modul (G0) poka�e vpliv obremenitve tal na stanje sloja mehke morske gline: deponija se je za ela uporabljati in �iriti z vzhodne strani. Najdlje in z najve jo trenutno obte�bo je obremenjen del deponije v okolici sonde SDMT-3 in v smeri proti SDMT-4. Trajanje in intenziteta obremenitve se manj�ata proti zahodu � proti sondi SDMT-1. Temu dejstvu sledijo tudi merjene vrednosti hitrosti stri�nega valovanja oziroma za etnega stri�nega modula.

Slika 23. Rezultati meritev s seizmi nim dilatometrom na Evropskem energetskem terminalu.

Presiometer Ménardov presiometer smo v Luki Koper prvi uporabili leta 2004 in do danes izvedli meritve na lokacijah osmih objektov. Skupno je bilo izvedenih 118 meritev (51 v morskih sedimentih, 46 v prodno pe� enih sedimentih Ri�ane in 21 v fli�ni podlagi in njeni preperini). Rezultate meritev prikazuje slika 24 in sicer izmerjene vrednosti mejnega tlaka (pL) in presiometrskega modula (EM). Slika 25 prikazuje �e enkrat podatke s slike 16 s tem, da so dodane �e ocene nedrenirane stri�ne trdnosti morske gline, dobljene na podlagi presiometrskih meritev (PMT). Jasno je videti, da je red velikosti tega parametra na osnovi presiometrskih meritev sicer pravi, a raztros rezultatov prevelik. Razlog je v premajhni ob utljivosti presiometra za tako mehke materiale oziroma v zahtevni izvedbi meritev v tovrstnih materialih. Zato smo meritve s presiometrom v sloju morskih glin izvajali le v nekaj prvih nizih raziskav, kasneje pa presiometer uporabljali le za meritve lastnosti sedimentov reke Ri�ane in fli�ne podlage.


57

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2000 4000 6000 8000

pL (kPa)

Morska glinaSedimenti Ri�aneFli� in preperina fli�a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 10 100 1000

EM (MPa)

Morska glina

Sedimenti Ri�aneFli� in preperina fli�a

Slika 24. Rezultati presiometrskih meritev z Ménardovim presiometrom v Luki Koper: izmerjene vrednosti mejnega tlaka pL (levo) in presiometrskega modula EM (desno) za posamezne zna ilne sloje tal.

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100Su (kPa)

DMT povpr.

KS

PMT

Slika 25. Raztros rezultatov nedrenirane stri�ne trdnosti, ocenjene iz presiometrskih meritev (PMT) v primerjavi z rezultati krilne sonde (KS) in dilatometra (DMT) Presiometrske meritve smo uporabljali izklju no za analizo nosilnosti in posedkov osno obremenjenih pilotov. eprav je metodologija za analizo nosilnosti in posedkov pilotov na podlagi presiometrskih meritev dobro znana in uveljavljena, je bilo mo�no na podlagi 17 izvedenih stati nih obremenilnih testov v Luki Koper izdelati bolj podrobna pravila za obna�anje stika med zemljino in pilotom posebej za jeklene pilote in za zemljine iz Koprskega zaliva (Kuder, 2007; Kuder, Logar, 2008). Za opis obna�anja pla� a so uporabljeni bilinearni diagrami (trenje-pomik), za opis obna�anja konice pa trilinearni diagrami (odpor-posedek). Na tak na in smo v letu 2007 pripravili slepo napoved obna�anja dveh jeklenih pilotov premera 813 mm s konico v prodnem sloju, ki sta bila pripravljena za stati ni obremenilni test. Rezultata prikazuje slika 26. Ena napoved se popolnoma ujema s kasnej�o meritvijo,


58

druga se ujema le v za etnem obmo ju, ko je obna�anje bistveno odvisno od pla� a pilota, kasneje, ko obte�bo prevzema �e konica pa je ra un podcenil dejansko nosilnost. Tak rezultat je ugoden, saj lokalno bolj�ih razmer ob konici, ki lahko pomembno vplivajo na obna�anje pilota pri ve jih obte�bah, ne gre posplo�evati in upo�tevati pri projektiranju. Obna�anje obeh pilotov v obmo ju delovnih obte�b pa je z ra unsko metodo dobro napovedano.

Slika 27. Rezultata napovedi obna�anja dveh pilotov, na katerih je bila kasneje izvedena stati na obremenilna preizku�nja. Ra unsko napoved prikazuje rna rta, z modro je prikazan rezultat meritve. Rezultate presiometrskih meritev smo uporabili tudi za dimenzioniranje uvrtanih pilotov. Prvi so bili uvrtani piloti v ve jem obsegu uporabljeni na objektu za skladi� enje avtomobilov, ki je za tak na in temeljenja primeren, saj je fli�na podlaga tu relativno plitva (nad abs. koto -15 m). Na dovozni rampi na gara�ni objekt, ki se od gara�e oddaljuje v smeri proti morju, pa se fli�na podlaga naglo spu� a. Uvrtani piloti so na zadnjih podporah tako pri dol�inah preko 40 m ostajali v fli�ni preperini ali celo v prodno pe� enem nanosu Ri�ane. Tu so bile preizku�ane tehnolo�ke meje opreme, saj je izvedba uvrtanih pilotov premera 150 cm do globin ca 43 m vse prej kot vsakdanje delo. Ker pilot ni segel v fli�no podlago, je bila z dinami nim obremenilnim testom preverjena njegova nosilnost. Konzervativna ocena nosilnosti s CAPWAP analizo je pokazala mejno nosilnost preko 12 MN, kar je zado� alo projektnim zahtevam.

0

2

4

6

8

10

12

Ra un (PMT) Test 1 Test 2

Slika 28. Napovedana in merjena nosilnost (z dinami nim obremenilnim testom) uvrtanih pilotov premera 118 cm in globine 40 m na nadvozu ez �eleznico


59

Za uvrtane pilote premera 118 cm, ki so bili predvideni za temeljenje nadvoza preko �eleznice na cestni navezavi na nov glavni vhod v Luko, je bila na osnovi presiometrskih meritev in projektnih zahtev ugotovljeno, da morajo segati vsaj 13 m v prodni nanos Ri�ane, kar pomeni, da morajo biti piloti globoki 40 m, saj sega glineni sloj do globine 25-27 m. Pri takih pogojih je bila ra unska mejna nosilnost 10,2 MN. Z dinami nima obremenilnima testoma je bila dokazana nosilnost 8,9 oziroma 10,5 MN (slika 28). Ker je bila pri tem ocenjena relativno nizka nosilnost konice (2,5 oziroma 2,7 MN ali 2,3 oziroma 2,5 MPa), je zelo verjetno, da bi s stati no obremenilno preizku�njo dokazali �e nekoliko ve je nosilnosti. Vsekakor je napoved na podlagi presiometrskih meritev dobra. Presiometer se je tudi v prostoru Luke Koper izkazal kot zanesljiv pripomo ek za preiskave lastnosti nosilnih slojev tal z namenom dimenzioniranja globokega temeljenja. PRIMERI V nadaljevanju je na kratko opisanih nekaj primerov gradenj zadnjih petih let. Izbrani so tisti primeri, ki prikazujejo medsebojne vplive novih gradenj na obstoje e objekte (vplivi zabijanja pilotov za obstoje imi obalami, vplivi gradenj v pogojih asovnih in prostorskih omejitev) ter primeri, ki se nana�ajo na uporabo geosinteti nih materialov. Vplivi zabijanja pilotov v zaledju obal Zabijanje polnih pilotov ali votlih pilotov z zaprto konico v tla povzro i ustrezno volumsko deformacijo tal. V primeru obal, kjer je zna ilen raster pilotov okrog 6x4,5 m, pomeni vgradnja zaprtih pilotov premera 813 mm 2% volumske deformacije. Dokler vgradnja pilotov poteka dovolj dale od obstoje ih objektov, ta podatek ni zaskrbljujo , ko pa se pripravlja gradnja tik ob obstoje i obali, kjer nenehno poteka pretovor ladij, so potrebne prilagoditve. Tak primer je prekrivanje zaledij obal. Zna ilna obalna konstrukcija je zaradi mehkih tal, ki zahtevajo polo�no podvodno bre�ino na eni in veliko globino zaradi vse ve jih ladij na drugi strani, postavljena tako, da je med zaledno stranjo obalne konstrukcije in kopnim pomolom �e pribli�no 40 m �irok pas morja. Obale so s kopnim povezane z dostopnimi mostovi, ki omogo ajo pretovor. Potreba po ve jih dvigalih z razmikom tirnic 30 m bi zahtevala �iritev obalnih konstrukcij, potreba po skladi� nih povr�inah pa je dodatno prispevala k temu, da je Luka pristopila k zapolnitvi teh lagun s t.i. zalednimi konstrukcijami.

Slika 29. Zna ilen prerez preko obalnih konstrukcij v Luki Koper. Nekatere lagune v zaledjih obal so predvidene za prekritje z AB konstrukcijami na pilotih in nekaj od njih je �e izvedenih.


60

�e v preteklosti so bili izvedeni preizkusi razli nih pilotov: z zaprto konico, votli, votli z jekleno membrano na globini, kjer pilot nale�e na prodni sloj, piloti z navarjenimi T krili. �tudija, ki sta jo vodila prof. Sovinc in dr. Vogrin i (Sovinc, Likar, Vogrin i , �igman, 1985), ni pokazala izrazitih odstopanj med nosilnostmi navedenih vrst pilotov, pa vendar so opazni ugodni vplivi jeklene membrane ali privarjenih T kril. Seveda pa obstaja bistvena razlika v povzro eni volumski deformaciji med vgradnjo pilotov razli nih vrst. Te informacije so bile s pridom uporabljene pri prekrivanju zaledij obal na vezih 7 in 11. Zaledje veza 7b Pri na rtovanju zaledja 7b smo denimo ra unsko preverjali kaj pomeni vgradnja pilotov z zaprto konico (2% volumske deformacije v prostoru vgradnje pilotov) v primerjavi z vgradnjo enakih cevi brez konice. Slednja mo�nost pomeni teoreti no 0,13% volumske deformacije, ker pa zabijanje gotovo povzro i nekaj dodatnega razrivanja, smo ra unsko preverili �e dvakrat ve jo vrednost ( v=0,25%). Slika 30 prikazuje ra unske premike v pre nem profilu (Plaxis 2D v8). Vpliv obstoje e obalne konstrukcije na premike ni upo�tevan. Zemljina je modelirana s Soft soil modelom oziroma prodno pe� ena plast s Hardening soil modelom. Slika 31 prikazuje samo vodoravne premike v prerezu A, kjer smo imeli v pilotu prve linije zaledne konstrukcije med gradnjo vgrajen inklinometer. Pokazalo se je, da je merjena velikost vodoravnih premikov podobne velikosti, kot jo izra unamo z 0,13 do 0,25% volumske deformacije.

e bi vgrajevali pilote z zaprto konico, bi bili premiki bistveno ve ji in bi ogrozili obalno konstrukcijo.

Slika 30. Ra unske deformacije tal zaradi vgradnje pilotov v prikazanem obmo ju. Obalna konstrukcija v ra unu ni upo�tevana. Ra unske deformacije v prerezu A (zaledna linija obalne konstrukcije) so prikazane na sliki 31 za razli ne velikosti predpostavljene volumske deformacije. Pred odlo itvijo o vgrajevanju votlih jeklenih cevi premera 813 mm sta bila izvedena stati na obremenilna testa takih pilotov. Da nas morebitna premajhna izmerjena nosilnost jeklene cevi brez konice ne bi presenetila, smo za test pripravili �e pilot alternativne oblike z navarjenimi profili HEA30 (slika 32). Podrobnosti o izvedbi in rezultatih preiskave lahko preberete v lanku Strni�e (2009). Naj povzamem le to, da je votli cevi brez konice, vgrajeni do kote -42 m izmerjena nosilnost 4,9 MN, pilotu s HEA krili pa 5,5 MN. Kljub temu, da je razlika relativno majhna, smo rezultat pri dokon nem projektiranju konstrukcije koristno uporabili, saj so bile ra unske obremenitve dolo enih pilotov konstrukcije nekoliko ve je, kot jih dovoljuje nosilnost same jeklene cevi in na teh mestih smo uporabljali cevi s HEA krili.


61

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50 60 70vodoravni premik (cm)

2% vol.def.0,25% vol.def.0,13% vol.def.meritev

Slika 31. Ra unske vodoravne deformacije tal v prerezu A (glej sliko 30) zaradi vgradnje pilotov za zaledno konstrukcijo obale veza 7b pri razli nih predpostavljenih vrednostih volumske deformacije. Zelena rta prikazuje meritev v inklinometru, ki je bil pred zabijanjem vgrajen v pilot prve linije zaledne konstrukcije. Original te meritve prikazuje desna slika. (Meritve in interpretacija: Terras, s.p.) Za pilote s HEA krili smo po drugi strani predvidevali, da lahko povzro ajo pomembno velike bo ne deformacije, torej prav tiste, ki smo se jim hoteli izogniti z opustitvijo konice. Zato smo predvideli ob za etku vgradnje testno polje, kjer smo na delu zaledne konstrukcije, ki je dale od obalne konstrukcije, v sredini med �tirimi piloti vgradili inklinometer in ga spremljali med vgradnjo sosednjih pilotov. Meritve so presenetljivo pokazale, da je vpliv pilotov s HEA profili celo manj�i od vpliva zabijanja votlih pilotov (slika 32). Zabijanje ve jega �tevila pilotov vzhodno od testnega polja (pred zabijanjem prikazanih 4 pilotov okoli inklinometra) je povzro ilo skupno 50 mm premika v smeri jugozahoda. Sledilo je zabijanje pilotov s HEA profili, ki sta postavljena ju�no od inklinometra. Njun vpliv na inklinometer je bil 7 oziroma 10 mm v pri akovani smeri (SZ oziroma SV). Zabijanje severnih dveh pilotov brez HEA profilov pa je povzro ilo ve je pomike � 30 in 40 mm, smer pa je bila pri akovana � JZ oziroma JV. Delno lahko pojasnimo nepri akovano manj�i vpliv pilotov s krili s tem, da je inklinometer lociran na vrhu bre�ine in je tendenca premikov po padnici proti morju, torej proti jugu, pilota s HEA profili pa sta odrivala inklinometer proti severu. Na vsak na in pa rezultat tega preskusa pove, da krila ne pove ajo pomembno ve jega vodoravnega vpliva v primerjavi z navadno votlo cevjo. Dejanski skupni vplivi na premike obalne konstrukcije so bili majhni. Izmerjen vodoravni pomik obalne konstrukcije je zna�al okrog 1 cm, za skoraj 3 cm pa se je ob dilataciji premaknil tisti del obale, na katerega je naslonjen dostopni most. Velika stisljivost tal in prva linija pilotov za obalo, ki je bila prva vgrajena in to do fli�ne podlage, sta torej ubla�ila vplive vgradnje pilotov. Na mestu, kjer se je deformacija tal prena�ala na obalo preko pilotov in toge konstrukcije dostopnega mostu, so bili vplivi ve ji. Po vgrajenem ve jem �tevilu pilotov brez konice so izvajalci z ve letnimi izku�njami pri zabijanju pilotov v Luki Koper izpostavili nekatere pomembne operativne prednosti pred piloti z zaprto konico:

hitrej�a priprava pilota, saj odpade priprava in varjenje konic (to ne velja za pilote s HEA profili),

hitrej�e zabijanje, geometrijsko natan nej�a izvedba, saj konica v mehkih tleh lahko na oviri spremeni smer

pilota.


62

Slika 32. Shema meritev vpliva vgradnje pilotov z in brez HEA profilov na vodoravne premike tal in rezultati teh meritev (levo). Za etni pomik 50 mm ( rna pu� ica) je posledica vgradnje bolj oddaljenih pilotov prete�no vzhodno od inklinometra, nadaljnji premiki inklinometra so ozna eni z vektorji, ki se barvno ujemajo z ustreznimi piloti, ki so pomike povzro ili (Meritve in interpretacija: Terras s.p.). Desno je fotografija pilota s konico in s HEA profili. Zaledje veza 11 Prva tovrstna gradnja (prekritje lagune za obalno konstrukcijo) je bilo zaledje veza 11. Tu so bili uporabljeni piloti premera 508 mm s kovinsko membrano (za podrobnej�i opis glej Strni�a, 2009). Tudi na tej konstrukciji smo v zaledju spremljali vodoravne premike v treh inklinometrih in sicer med zabijanjem pilotov ter po njem. Tu so bili inklinometri vgrajeni na zaledni strani in ne pri obalni konstrukciji kot za vezom 7b (slika 33, ki prikazuje tudi merjene vektorje premikov), rezultati meritev pa so prikazani �e na sliki 34. S slike 35 lahko razberemo spremembe hitrosti premikov v posameznem inklinometru s asom oziroma z napredovanjem del.

Slika 33. Situacija veza 11 z lokacijami inklinometrov LK3, LK2 in LK1 ter vektorji izmerjenih premikov (Meritve in interpretacija Terras, s.p.) Mnogokrat nas meritve, ki jih izvajamo, nekako presenetijo. V primeru zaledja veza 11 smo pri akovali, da se bodo premiki v inklinometrih umirili hitreje in bodo premiki manj�i. V pogojih, kakr�ni vladajo v prostoru Luke Koper, tak�no obna�anje seveda ni pravo presene enje. Zanimivo bo opazovati te premike skozi dalj�e asovno obdobje. �ele to bo pokazalo ali so bili premiki prete�no posledica gradnje zaledja veza 11 ali posledica obremenitev zaledja, morda �e vedno po asne konsolidacije (lezenja) celotnega pomola II v I. bazen. Inklinometri so vgrajeni na tak na in, da se jih bo dalo opazovati �e dalj�i as.


63

Slika 34. Meritve v inklinometrih LK3, LK2 in LK1 v zaledju veza 11. Prikazani so v navedenem vrstnem redu od leve proti desni. Ker je gradnja potekala od LK3 proti LK1, inklinometri pa so bili vgrajeni in merjeni so asno, je v LK3 nekaj premikov zamujenih. rna linija ka�e premike med gradnjo, rde a pa 6 mesecev po izgradnji. (Meritve in interpretacija: Terras, s.p.)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Datum

LK-1LK-2LK-3

Slika 35. asovni diagram najve jih izmerjenih premikov v posameznih inklinometrih. Po koncu gradnje (november 2008) imajo vsi pomiki zelo podoben trend. Med gradnjo je hitrost pomikov ve ja, umiri pa se, ko so piloti v vplivnem obmo ju inklinometra vgrajeni (Meritve: Terras, s.p.)


64

Uporaba geosintetikov Oja itev podlage na deponiji premoga Utrjeno umetno nasutje pod deponijo premoga je izpostavljeno izjemnim obremenitvam, nihanjem obremenitev ter delovanju te�ke mehanizacije. Ve je neravnine tega platoja za skladi� enje in pretovor premoga onemogo ajo optimalno uporabo povr�ine. Na delu deponije premoga se je Luka odlo ila preizkusiti pripravo tega platoja z uporabo geosintetikov. Na o i� eno in splanirano povr�ino sloja dobro zgo� enega nasutja je bil polo�en lo ilno filtracijski geosintetik, prekrit s 30 cm kamnitega nasutja (0-100 mm), nanj pa je bila polo�ena mo nej�a armaturna geomre�a. Konstrukcija je bila zaklju ena s 40 cm kamnitega materiala (0-100 mm). Izvedbo tega platoja prikazuje slika 36. Po zagotovilih uporabnikov tako pripravljene povr�ine se ta obna�a odli no.

Slika 36. Izgradnja zgornjega ustroja povr�ine za skladi� enje in pretovor premoga z dvema slojema geosinteti nih materialov (fotografiji: Roberto Levani , Luka Koper) Predobremenitev zaledja podalj�ka veza 11 Pozitivna izku�nja iz deponije premoga je bila v nekoliko druga ni obliki prenesena tudi v pripravo zaledne povr�ine na rtovanega podalj�ka veza 11. Podalj�anje veza 11 s pripadajo o zaledno povr�ino proti vzhodu bo slu�ilo za pretovor in za asno skladi� enje te�jih tovorov, zato je zahtevano, da tako obala kot zaledje varno in brez prekomernih deformacij obratuje do obremenitev 80 kN/m2. Pripravljalna dela za ta projekt so bila izvedena v letih 2007 in 2008 z vgradnjo vertikalnih drena�nih trakov �irine 10 cm v kvadratnem rastru s stranico 1,0 m.

20 40 60 80 100 120 140 160

20

40

PP1PP2PP3PP4PP5PP6

PP7 PP8 PP9 PP10 PP11 PP12 PP13

PP14PP15PP16PP17PP18PP19PP20

20 40 60 80 100 120 140 160

20

40

Slika 37. Izolinije merjenih posedkov na predobremenjenem delu zaledja podalj�ka 11. veza od oktobra 2007 do oktobra 2008. (Meritve: Primorje d.d.)


65

Predobremenitev tlorisne razse�nosti 180x60 m je bila izdelana v dveh korakih vi�ine po 2 m. Pod predobremenilni nasip je bila polo�ena mo nej�a armaturna geomre�a. Ta se bo posedla skupaj s predobremenilnim nasipom in bo po odstranitvi predobremenitve sodelovala z zgornjim ustrojem pri prevzemu predvidenih obte�b. Po 1 letu od za etka obremenjevanja zna�a posedek, izmerjen na posedalnih plo� ah od 50 do 70 cm (slika 37). Analiza posedanja na eni od posedalnih plo� (slika 38) poka�e, da se bo posedanje predvidoma nadaljevalo do blizu 90 cm.

Slika 38. asovni potek posedkov na predobremenilnem nasipu: meritve in nato napoved na podlagi meritev. (Meritve: Primorje d.d., fotografija: L. Battelino) Prekritje kanala 8-8 Nekdanji kanal 8-8 je bil pred leti uporabljen kot kaseta za deponiranje izkopanega materiala pri poglabljanju morskega dna (refula). Potrebe po povr�inah za skladi� enje avtomobilov so zahtevale ustrezno pripravo te povr�ine v asu, ko povr�ina �e ni bila pohodna.

Slika 39. Situacija (levo) in pre ni prerez (desno) kanala 8-8 s shematskim prikazom postopka prekrivanja refula.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Datum

MeritveNapoved


66

Zaradi velike deformabilnosti podlage smo pripravili predlog za zasutje te povr�ine s ca 1,1 m debelim slojem kamnitega materiala ter 20 cm tampona tako, da smo neposredno na reful polo�ili filtracijski geosintetik, pravokotno nanj pa �e armaturno geomre�o. Nasipavanje kamnitega materiala je moralo potekati postopno v majhnih debelinah slojev, da bi se izognili pretiranemu izrivanju refula.

Slika 40. Prekrivanje kanala 8-8 med izvedbo. Kaseti na elih pomola I in II Odlaganje materiala, pridobljenega pri poglabljanju morskega dna v plovnih poteh, zahteva predhodno pripravo ustreznega prostora � kaset. Tradicionalno so se obodni nasipi kaset gradili iz malo prepustnega fli�nega materiala. Pri gradnjah dveh kaset v morju (ena manj�a in poskusna v sklopu gradnje zaledja veza 7c na I. pomolu, druga ve ja na elu pomola II) pa smo za obodne nasipe uporabili prepusten kamnit material, ki smo ga pred polnjenjem kasete s hidravli no transportiranim muljem oblo�ili s filtracijskim geosintetikom. Ta je prepre eval, da bi mulj odtekal nazaj v morje, isto asno pa skupaj s kamnitim obodnim nasipom zagotavljal hitro odtekanje odve ne vode med polnjenjem kasete in kasneje razmeroma hitro konsolidacijo in osu�evanje v kaseto odlo�enega mulja.

Slika 41. Lokaciji kaset na elih pomola I in II (levo) ter s filtracijskim geosintetikom oblo�ena notranja bre�ina obodnega nasipa kasete na elu pomola II (desno). Armiran cestni nasip Dragocenost prostora v sicer obse�nem podro ju Luke Koper ka�e tudi slika 42 (levo), kjer vidimo kako je priklju na cesta na novo cestno povezavo do novega glavnega vhoda v Luko stisnjena prav do carinske ograje in grajena v strmem naklonu s pomo jo armaturnega geosintetika. Na drugi (vidni) strani istega nasipa je stabilen strm nagib bre�ine zagotovljen s kamnito oblogo v betonu. Prednost

Kaseta 1

Kaseta 2


67

armirane bre�ine je ni�ja cena in podajnost v pogojih mehkih tal, a je v primorskem podnebju nemogo e pri akovati uspe�no ozelenitev take bre�ine.

Slika 42. Armirana (levo) in s kamnom v betonu oblo�ena (desno) bre�ina nasipa ceste. Mo nej�i armaturni geosintetik je bil uporabljen tudi na delu cestnega nasipa, kjer ta preide z obstoje ega platoja Luke na koti ca +2,5 m in se naslanja neposredno na mehka tla koprske Bonifike (slika 43).

Slika 43. Armiranje vzno�ja nasipa, kjer je ta grajen neposredno na mehka tla koprske Bonifike ob obstoje em platoju Luke. Vse projektne re�itve, ki so vklju evale armaturne geosintetike, so bile stabilnostno preverjene s sodobnimi programskimi orodji in ob upo�tevanju ustreznih delnih faktorjev glede na vrsto, uporabo, trajnost in namen geosintetika. Ko so potrebe ve je in hitrej�e, kot se narava lahko varno odzove Redko katera stroka tako neposredno ob uti veljavnost reka » as je denar«, kot prav geotehni na. Luka Koper je znala dolgoro no na rtovati svoj razvoj in s tem skrajno racionalno graditi raznovrstne objekte na zelo zahtevnih mehkih tleh. Postopno dvigovanje neko morskega dna na koto 2 do 3 m


68

nad morjem z refuliranjem in nasipavanjem je omogo ilo izgradnjo obeh pomolov. S primernimi predobremenitvami tako pripravljenih tal so plitvo temeljene vse skladi� ne hale, ve ina rezervoarjev in mnogi drugi objekti. Deponija premoga in �elezove rude postopno pove uje svoje kapacitete ne le s �iritvijo proti zahodu II. pomola, kot se je le-ta �iril na ra un morskih povr�in, temve tudi zato, ker postopno poteka konsolidacija tal, kar omogo a pove evanje obremenitev tal na vsakih nekaj let. Uporaba skladi� nih in drugih povr�in ter objektov Luke v danih pogojih je seveda povezana s posedanjem tal. Redno vzdr�evanje transportnih poti, objektov in naprav kljub temu lahko zagotavlja njihovo nemoteno obratovanje (slika 44). Ne le gradnja, temve tudi uporaba objektov in naprav lahko prekora i predvidene obremenitve in s tem povzro i prekomerne premike tal in bli�njih objektov. Posebej izpostavljene so povr�ine za odlaganje sipkih tovorov kot n.pr. deponija premoga in drugih rud. Ko ladja pripelje tovrsten tovor, ga je treba razlo�iti. In e je za to potrebno prekora iti predpisano najve jo dovoljeno obremenitev tal, lahko pride do poru�itve tal. Enega takih dogodkov opisuje Sovinc (1998).

Slika 44. Posedanje tal ob globoko temeljenih objektih zahteva redno vzdr�evanje transportnih poti. Terminal za naftne derivate Da redno vzdr�evanje lahko »prikrije« tudi u inke skoraj 1 m velikih posedkov, ka�e primer rezervoarjev za rastlinska olja na II. pomolu. Ob na rtovanju rezervoarjev premera 48,7 m za sprejem naftnih derivatov v neposredni bli�ini smo sprva preu evali mo�nost izbolj�anja tal in predobremenitve tal, podobno kot so bili grajeni sicer mnogo manj�i rezervoarji za rastlinska olja. Zanje so bila tla oja ana z gru� natimi koli dol�ine 12 m v ovoju iz geotekstila nato pa predobremenjena (Sovinc, Vogrin i , 1991). Pod predobremenitvijo so se tla posedla za 80 cm. Rezervoarje je Luka uporabljala brez vsakr�nih te�av. �ele na vztrajanje projektanta novih rezervoarjev, da se vendarle izmerijo posedki obstoje ih rezervoarjev, se je pokazalo, da so se ti v celotni dobi obratovanja (ca 20 let) posedli �e za nadaljnjih 90 cm, pri tem pa tudi diferen no do 15 cm na posameznem rezervoarju. Sklenemo lahko, da tudi tako veliki posedki za nekatere objekte ne predstavljajo omejitve njihove uporabnosti ob ustreznem vzdr�evanju.


69

Slika 45. Terminal za rastlinska olja (na fotografiji spodaj levo) in trije novi rezervoarji za sprejem naftnih derivatov (fotografija: Luka Koper)

Slika 46. Temeljna plo� a rezervoarja R-09 med gradnjo. V ozadju rezervoarji za rastlinska olja (fotografija: Gorazd Strni�a) Z razvojem projekta rezervoarjev za naftne derivate so se ti pove ali s prvotno predvidenih 8.500 m3 na 20.000 m3. Zaradi ve jih dimenzij in obte�b rezervoarjev kakor tudi zaradi potrebe po hitri izgradnji treh od skupno na rtovanih 6 rezervoarjev je bila sprejeta odlo itev o globokem temeljenju teh objektov in sicer na plo� i, podprti s skupino 113 zabitih jeklenih pilotov premera 813 mm in dol�ine od 30-31 m za vzhodna rezervoarja (R-08 in R-09) ter 36 m za rezervoar R-11. Razlog za razli no dol�ino je v tem, da se na tej lokaciji prodni vr�aj Ri�ane zaklju i in proti zahodu (pod rezervoarjem R-11) prevladujejo manj nosilni pe� eni sedimenti (slika 47). Na isti sliki je tudi pokazano, da tako vgrajeni


70

piloti pod rezervoarjema R-08 in R-09 se�ejo le minimalno v prodni sloj in delujejo zlasti v smislu zagotavljanja dovolj majhnih in predvsem enakomernih posedkov rezervoarja. Za rezervoar R-11 so bili uporabljeni nekoliko dalj�i piloti (36 m). e bi vztrajali na pilotih dol�ine 31 m, bi se tisti na vzhodnem delu tega objekta naslonili na manj deformabilni prodni sloj, na zahodnem delu pa na bolj deformabilni pe� eni sloj. S prebitjem najbolj gostega proda smo dosegli za vse pilote podobne razmere in s tem zagotovili enakomerno obna�anje rezervoarja. Dalj�i piloti so zagotovili tudi manj�e posedke, ki so bili merjeni med hidrostatskim testom (slika 48). Ve ino posedka predstavlja nepovratna deformacija.

Slika 47. Prerez tal v obmo ju rezervoarjev za naftne derivate ter shematski prikaz vgrajenih pilotov. (iz poro ila SLP d.o.o.)

Slika 48. Merjeno posedanje rezervoarjev med hidrotestom. Posedek rezervoarja R-09 je zna�al med 46 in 78 mm (zgoraj), posedek rezervoarja R-11 pa med 20 in 31 mm (spodaj). (Meritve: Mekote za Nafta strojna d.o.o.) Posedki v velikosti 4 do 7 cm so bili ra unsko napovedani na podlagi 3D analize po MKE za nedreniran odziv (slika 49). Po dalj�em obdobju uporabe in ve ciklih obremenitve in razbremenitve bodo posedki pribli�no �e enkrat ve ji.


71

Slika 49. Ra unsko je bilo temeljenje rezervoarjev za naftne derivate preverjeno s 3D analizami po MKE (Plaxis 3D Foundation). Prikazan je rezultat nedrenirane analize med polnjenjem rezervoarja, pri emer je napolnjen le notranji rezervoar, lovilna posoda pa prazna.

Cestna navezava na novi vhod Trenutna lokacija glavnega vhoda v Luko prometno mo no obremenjuje mesto Koper. Nedavno dokon an in �e na rtovan razvoj cestnega omre�ja z avtocesto Klanec � Srmin ter Ankaransko in Berto�ko vpadnico vklju uje tudi navezavo na Luko Koper z vzhodne strani neposredno ob novozgrajeni centralni istilni napravi (C N). Ta pomembna prometna pridobitev poteka med novimi objekti C N in obstoje im naftovodom. Naftovod poteka ca 4 m nad terenom in je podprt z ravninskimi pali nimi podporami, ki so plitvo temeljene na mehka tla koprske bonifike (slika 50), isto asno pa je to glavna prometna �ila za preskrbo Slovenije z naftnimi derivati.

Slika 50. Nasip cestne navezave Luke na novi vhod je le nekaj metrov oddaljen od glavnega objekta C N (levo) in od pomembnega in �ibko podprtega naftovoda (desno). Gradnja ceste vklju uje tudi premostitev �eleznice z nadvozom, zato je nasip na najvi�jem mestu visok preko 8 m, e vzamemo za dno nasipa koto ra� enih mehkih tal ob naftovodu. Ve ji del nasipa se vendarle gradi iz platoja Luke, ki je na koti +2,5 m. Taka gradnja je mogo a le ob izbolj�anju temeljnih tal. Po izku�njah iz gradnje Berto�ke vpadnice in povezovalne ceste je bila izbrana izbolj�ava tal z gru� natimi koli, ki so bili projektirani glede na kriterije pospe�evanja konsolidacije, zagotavljanja globalne stabilnosti, preverjen pa je bil tudi njihov vpliv na posedke (Pulko, 2006).


72

Zaradi zapletov z razpisi je bila izvedena Centralna istilna naprava, pa tudi nadvoz lu�ke ceste prej kot izbolj�anje tal in zemeljska dela. Ob pri etku vgradnje gru� natih kolov je zato prihajalo do vplivov tako na krajne opornike nadvoza kakor na temelje naftovoda. Vplivi vgradnje gru� natih kolov na objekte C N, kljub izra�enim dvomom, z meritvami niso bili potrjeni, a jih tudi ni mogo e v celoti izklju iti. Predvsem izvedba gru� natih kolov ob naftovodu je bila zahtevna, saj je bil naftovod ves as v obratovanju. Vgradnja gru� natih kolov, ki je sprva potekala z dvema strojema v dveh delovnih izmenah, je hitro povzro ila dvi�ek naftovoda za preko 15 cm (slika 51). Takoj je bilo sklenjeno, da se dela nadaljujejo le z enim strojem v eni izmeni. Poleg tega smo predpisali vrstni red izvedbe del ter omejili zra ni tlak in frekvenco vibracij. Tiste kole, ki so bili najbli�je ob utljivim objektom, smo izvajali kot drena�e (brez vibracij).

-150

-100

-50

0

50

100

150

52 53 54 55 56 57A 57B 58 59 60 61 62

podpora naftovoda

(23.9.2000)(6.3.2003)(13.2.2009)(8.5.2009)

Slika 51. Vi�inski odmiki naftovoda od njegove idealne lege v razli nih obdobjih od leta 2000 do 2009. Pred pri etkom gradnje ceste (februarja 2009) je bil naftovod znatno pod svojo idealno lego (mo nej�a modra rta). Hitra vgradnja gru� natih kolov v za etku njihovega izvajanja (aprila 2009) je imela pomemben vpliv na dvig naftovoda (rde a rta). (Podatki: Instalacija d.o.o.) Pred nadaljevanjem vgradnje ve ine gru� natih kolov v neposredni bli�ini naftovoda smo kontrolirano izvedli skupino treh gru� natih kolov in merili vplive na premike podpor naftovoda (slika 52). Vpliv smo izmerili na vsaka 2 m izdelanega gru� natega kola. Rezultati poka�ejo, da ima najve ji vpliv prvi izvedeni kol in da se ta pojavi med globino 12 in 8 m. Nekaj malega dvi�ka doda drugi kol, ki je oddaljen 1,8 m, tretji pa �e zasu e trend pomikov navzdol. Vpliv posameznega gru� natega kola torej ni velik, prav tako ne skupine 3 kolov. Tako smo v nadaljevanju gru� nate kole izvajali v medsebojno oddaljenih skupinah po 3. Da bi kompenzirali v za etku povzro ene dvi�ke naftovoda, smo tla pod njim obremenili z do 1 m visokim nasutjem, ki je imel pri nadaljnji gradnji manj�o vlogo bo nega nasipa in bo ostal na svojem mestu, saj laj�a dostop do naftovoda in s tem njegovo vzdr�evanje. Ob trajnih podporah naftovoda smo namestili pomo�ne podpore iz gradbenih odrov, ki bi jih aktivirali med morebitnim prekomernim posedanjem, ki je sledilo med obremenjevanjem tal s cestnim nasipom. Kasnej�a gradnja nasipa je ob �e opisanih ukrepih vrnila naftovod skorajda na svojo izhodi� no lego. Zaradi nadaljnjega posedanja tal pod nasipom, se bo naftovod �e nekoliko posedal. Na idealni legi se bo za asno vzdr�eval s pomo jo za asnih podpor iz gradbenih odrov, po nekaj mesecih pa bo izvedena korekcija vi�in trajnih podpor, kot vzdr�evalci tega objekta to opravljajo v okviru rednega vzdr�evanja naftovoda.


73

Vpliv nasipa na naftovod opazujemo tudi z inklinometrom, podobno tudi vpliv na objekt C N. Izmerjeni najve ji vodoravni premiki so relativno majhni. Pri objektu C N, kjer je izmerjen posedek 15 cm, je najve ji vodoravni premik 4 cm lokalno na globini 7 m. Ob naftovodu, kjer je izmerjen posedek 33 cm, pa je najve ji vodoravni premik manj kot 3 cm na globini 17 m. Nekaterim medsebojnim vplivom novih in obstoje ih gradenj se te�ko izognemo. Kot predstavnik stroke pa te�ko razumem, da si pred takim posegom, kot je izbolj�ava tal z gru� natimi koli, v neposredno bli�ino postavimo �e dodatne »ovire«.

-10

-5

0

5

10

15

20

25

18m 16m 14m 12m 10m 8m 6m 4m 2m 0m

globina vibratorja

po 1. kolupo 2. kolupo 3. koluzaradi 2. kolazaradi 3. kolani no stanje

Slika 52. Rezultati meritev vpliva vgradnje treh gru� natih kolov na najbli�jo to ko podpore naftovoda. Meritve so se izvajale na vsaka 2 m vi�ine izvedenega gru� natega kola. (Meritve izvaja SCT d.d.) NAMESTO ZAKLJU KA V geotehniko sem za�el zaradi navdu�enja nekaterih svojih sorodnikov in znancev, ki so v zgodnjih letih razvoja Luke Koper v 60tih in 70tih letih prej�njega stoletja pri tem sodelovali in ob tem venomer izpostavljali pomembno vlogo prof. Sovinca in s tem geotehni ne stroke. Tako je prof. Sovinc, ne da bi to kdajkoli izvedel, zaslu�en, da sem stopil po njegovih stopinjah. Ko sem se leta 1981 vpisoval na �tudij gradbeni�tva, sem v Luki spremljal stati ni obremenilni test pilota pri silosu za �itarice, ki so ga izvajali sodelavci prof. Sovinca, in se povzpel na strojni ni del istega objekta, ki je bil tedaj v gradnji z zanimivo tehnologijo drsnega opa�a. Da moje zanimanje in navdu�enje nad geotehniko ni nikoli usahnilo, se moram zahvaliti svojima mentorjema prof. Darinki Battelino in prof. Bojanu Majesu ter sodelavcem. Da lahko sodelujem pri razvoju koprskega pristani� a, od koder sem doma in kjer se je rodilo moje zanimanje za geotehniko, mi veliko pomeni. Delno zaradi izzivov, delno zaradi tradicije, predvsem pa zaradi ljudi, s katerimi pri tem sodelujem. Mnogi so tako ali druga e prispevali tudi k vsebini pri ujo ega prispevka v spomin na na�ega skupnega u itelja in vzornika, prof. �ukljeta. LITERATURA Battelino, L., Luka Koper � neko in danes, Vpliv geotehnike na razvoj obalnih konstrukcij, Zbornik 10.

�ukljetovih dni, 25.9.2009, Brdo pri Kranju, 2009, 14 strani, v tisku.

Kuder, S., Axial compression behaviour of driven piles in soft marine soils of the port of Koper. V: 18th European Young Geotechnical Engineers' Conference : XVIII EYGEC : Portonovo, Ancona (Italy), June 17-20, 2007, 2007, str. [1-9].


74

Kuder, S., Logar, J., Numeri ni model za analizo obna�anja tla no obremenjenih, vtisnjenih jeklenih pilotov v Luki Koper = Numerical model for the prediction of behaviour of driven steel piles under axial compression loading in the Port of Koper. Gradb. vestn., avgust 2008, letn. 57, �t. 8, 207-214.

Logar, J., Kuder, S., Robas, A., Battelino, L., Strni�a, G., Flat dilatometer in Port of Koper and observed ground behaviour, 14th ECSMGE, Madrid, Spain, 24-27 September 2007. Rotterdam: Millpress Science Publishers, cop. 2007-2008, vol. 5, 609-613.

Powell, J.J.M., Lunne, T., Frank, R., Semi-Empirical Design Procedures for axial pile capacity in clays, Proc. XV ICSMGE, Istanbul, 2001, Vol. 1, 991-994.

Pulko, B., Majes, B., Analytical Method for the Analysis of Stone-Columns According to the Rowe Dilatancy Theory. Acta geotech. Slov., 2006, letn. 3, �t. 1, 36-45.

Robas, A., Logar, J., Prve izku�nje s seizmi nim dilatometrom v Sloveniji = First experience with seismic dilatometer in Slovenia. Razprave petega posvetovanja slovenskih geotehnikov, Nova Gorica 2008, Nova Gorica, 12. do 14. junij 2008. Ljubljana: Slovensko geotehni�ko dru�tvo, 2008, 155-162.

Sovinc, I., Ocenitev za etnih usedkov morskih glinastih sedimentov. Razprave prvega posvetovanja slovenskih geotehnikov, Bled 93, Bled, 22. in 23. septembra 1993. Slovensko geotehni no dru�tvo, cop. 1993-1994, knj. 1, 41-48.

Sovinc, I., Istra�ni radovi pri izgradnji luka. Geotehnika prometnih gra evina : znanstvenostru no savjetovanje, Novigrad, 5-8. listopada 1994 : saop enja. Zagreb: Institut gra evinarstva Hrvatske, 1994, 47-54.

Sovinc, I., Likar, J., Vogrin i , G., �igman, F., Loading tests on closed and open ended pure piles. Proceedings of the eleventh international conference on soil mechanics and foundation engineering : San Francisco, 12-16 August 1985. Rotterdam; Boston: A.A.Balkema, 1985, 1475-1478.

Sovinc, I., Vogrin i , G., Geotechnical properties of marine sediments from Koper Bay. Proceedings of 13th ICSMFE, Vol. 1. New Delhi: Oxford & IBH, 1994, 263-266.

Strni�a, G., Stati ni in dinami ni testi na pilotih v Luki Koper, Zbornik 10. �ukljetovih dni, 25.9.2009, Brdo pri Kranju, 2009, 18 strani, v tisku.

Vogrin i , G., Analiza prenosa obte�be v tla po kolu, doktorska disertacija, Univerza v Ljubljani, 1992, 283 str.

Vogrin i , G., Stabilnost podmorskega odkopa. Razprave prvega posvetovanja slovenskih geotehnikov, Bled 93, Bled, 22. in 23. septembra 1993. Slovensko geotehni no dru�tvo, 1993-1994, knj. 1, 93-100.

Vogrin i , G., Strni�a, G., Results of static and dynamic loading tests on driven steel-pipe piles. XIth Danube-European conference on soil mechanics and geotechnical engineering, Pore , May 25-29, 1998. Geotechnical hazards : proceedings of the XIth Danube-European conference on soil mechanics and geotechnical engineering, Pore , Croatia, 25-29 May 1998. Rotterdam; Brookfield: Balkema, 1998, 657-662.

GEOTEHNIKA V LUKI KOPER NA ZAETKU 21. … sukljetovih...Janko Logar: Geotehnika v Luki Koper na...

Documents

Transcript of GEOTEHNIKA V LUKI KOPER NA ZAETKU 21. … sukljetovih...Janko Logar: Geotehnika v Luki Koper na...