ΚΟΚΚΟΡΟΜΥΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑ-ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ

«Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ – ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΣΤΙΣ ΕΡΕΥΝΕΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΕΣ ΛΙΜΕΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» Κοκορομύτης Ανδριανός, Τεχνικός Γεωλόγος

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα λιμενικά έργα της χώρας μας προσαρμόζονται στις νέες απαιτήσεις για την κάλυψη των αναγκών του εμπορίου και της επιβατικής κίνησης. Για το λόγο αυτό ο σχεδιασμός τους προβλέπει τη θεμελίωση σε μεγαλύτερη έκταση κaι βάθη, με αποτέλεσμα οι γεωλογικές παράμετροι να διαδραματίζουν σημαντικό παράγοντα για την χωροθέτηση και την ασφαλή έδραση των μελετώμενων έργων.

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η εμπειρία από την κατασκευή των λιμενικών έργων έχει καταδείξει ότι η επιλογή της καταλληλότερης μεθόδου θεμελίωσης, αποτελεί τον σημαντικότερο παράγοντα για την διαστασιολόγηση της βέλτιστης τεχνοοικονομικά σχεδίασης τους . Μεγάλα και σημαντικά έργα που έχουν γίνει στην πατρίδα μας τα τελευταία 10 χρόνια κυρίως και εξακολουθούν να κατασκευάζονται , έχουν αντιμετωπίσει ποικίλα προβλήματα στη θεμελίωση τους, λόγω κακής εκτίμησης διαφόρων δυσμενών γεωλογικών συνθηκών όπως τεκτονική (παρουσία ενεργών ρηγμάτων), στρωματογραφική δομή και ειδικών φαινομένων που συνδέονται με σεισμικά γεγονότα (ρευστοποιήσεις αμμωδών εδάφων, tsunamis κ.λ.π.) Σε αυτές τις περιπτώσεις το γεωλογικό περιβάλλον επηρέασε σε σημαντικό βαθμό τον σχεδιασμό των έργων, ο οποίος οριστικοποιήθηκε με την εκτέλεση λεπτομερών υποστηρικτικών προγραμμάτων γεωτεχνικών και λοιπών ερευνών, που περιελάμβαναν μεταξύ άλλων την εκτέλεση γεωτρήσεων, επί τόπου και εργαστηριακών δοκιμών καθώς και γεωφυσικών ερευνών. Κοινή συνισταμένη όλων των ερευνών ήταν ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών των ιζημάτων του θαλάσσιου πυθμένα καθώς και αυτών που απαντώνται στην παράκτια ζώνη και εμπίπτουν στο χώρο θεμελίωσης των λιμενικών έργων. Ο ρόλος του γεωλόγου και των γεωλογικών ερευνών και μελετών στα θαλάσσια έργα έχει αναγνωριστεί από την πολιτεία και μάλιστα έχει αναδειχθεί σε σχετικές εγκυκλίους και προδιαγραφές, όπου προσδιορίζεται σαφώς το τεχνικό αντικείμενο ανάλογα με το είδος και το μέγεθος του υπό μελέτη λιμενικού έργου. Μετά και τη πρόσφατη νομοθετική κατοχύρωση και με τη συμβολή τόσο των κρατικών φορέων επιστημονικής έρευνας (ΙΓΜΕ, ΚΕΔΕ, Πανεπιστήμια, ΕΛΚΕΘΕ, κ.λ.π.)όσο και των γεωλόγων ιδιωτών μελετητών, η γεωλογική έρευνα και μελέτη αποτελεί πλέον αναπόσπαστο τμήμα των ερευνών και τεχνικών μελετών που συντάσσονται για τον ασφαλή σχεδιασμό των μεγάλων λιμενικών έργων.

1

2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΛΙΜΕΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ Η κατασκευή των έργων πέριξ της σημερινής ακτογραμμής συνδέεται άμεσα με το γεωλογικό περιβάλλον όπως αυτό διαμορφώθηκε λόγω της έντονης μεταβολής της στάθμης της θάλασσας, η οποία κατά τα τελευταία 10.000 έτη εκτιμήθηκε ότι ήταν της τάξεως των +60μ. (Σχ.1)

•

Σχ.1: Μεταβολή της στάθμης της θάλασσας τα τελευταία 12,000 χρόνια

Η συσσώρευση μεγάλου πάχους ιζημάτων με διαφορετικό ρυθμό και διαφορετικές δυναμικές συνθήκες απόθεσης, οδήγησε μοιραία σε έντονη ανομοιογένεια των σχηματισμών που απαντώνται στις περιοχές αυτές. Επιπρόσθετα στοιχεία που μπορούν να διαφοροποιήσουν τόσο τη χωροταξία όσο και το πάχος των ιζημάτων που αποτίθενται στις παράκτιες περιοχές είναι το παλαιο-ανάγλυφο, η τεκτονική και η σεισμική δράση. Σε όλες τις περιπτώσεις απαιτείται ακριβής γνώση των χαρακτηριστικών των ιζημάτων μέχρι το βάθος που αυτά επηρεάζονται από τα φορτία σχεδιασμού των έργων. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι τα βάθη αυτά κάτω από τη θεμελίωση για τα μικρά έργα κυμαίνεται από 10-20 μ. ενώ για τα μεγάλα έργα ξεπερνούν τα 100 μ. Οι έρευνες που προηγούνται των μελετών επικεντρώνονται ακριβώς στην διερεύνηση του πάχους και των χαρακτηριστικών των υποθαλάσσιων σχηματισμών και χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες : α) τις γεωλογικές – γεωφυσικές έρευνες και β) τις γεωτεχνικές έρευνες. Όσον αφορά τις πρώτες, αυτές εκτελούνται στα πρώτα στάδια του σχεδιασμού των έργων, έχουν σχετικά μικρό κόστος και δίδουν μια γενική εικόνα του γεωλογικού περιβάλλοντος. Επίσης διαμορφώνουν τις κατευθυντήριες γραμμές για την εκτέλεση των γεωτεχνικών προγραμμάτων δηλαδή του πλήθους, είδους και θέσης των σχετικών ερευνών.

2

3. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΟΝ ΔΙΕΘΝΗ ΚΑΙ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ Πλήθος λιμενικών έργων σε παγκόσμιο επίπεδο έχει μελετηθεί με βάση το γεωλογικό περιβάλλον και τις συνθήκες που αυτό υπαγορεύει. Πολλά έργα έχουν υποστεί κατά καιρούς μικρότερες ή μεγαλύτερες καταστροφές λόγω μη ακριβούς εκτίμησης των γεωλογικών συνθηκών. Σε κάθε περίπτωση οι γεωλογικές έρευνες και μελέτες με τη χρήση κυρίως γεωφυσικών μεθόδων, καταδείχθηκε ότι συναρτώνται με τον επιτυχή σχεδιασμό λιμενικών έργων με απήχηση στο παγκόσμιο , διαπεριφερειακό και τοπικό εμπόριο. Το διεθνές αεροδρόμιο του KANSAI στην Ιαπωνία που κατασκευάστηκε εξ΄ολοκλήρου στην θάλασσα επί τεχνητών επιχώσεων, αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα όπου η τεχνολογία που είχε αναπτυχθεί μπόρεσε να εφαρμοστεί επιτυχώς μετά τη γνώση των γεωλογικών συνθηκών του θαλάσσιου πυθμένα. Επισημαίνεται εν προκειμένω η κρισιμότητα των συνθηκών στην ίδια τη λειτουργία του αεροδρομίου, καθόσον οι παραμορφώσεις, ειδικά στον τάπητα του Α/Δ, έχουν μηδενικές ανοχές. Στην αντίπερα όχθη αναφέρεται το αρνητικό παράδειγμα των καταστροφών που υπέστησαν τα λιμενικά έργα στο kobe της Ιαπωνίας μετά το σεισμό του 1995. Τα ως άνω παραδείγματα αναφέρθηκαν καθόσον η Ιαπωνία είναι μια κατεξοχήν σεισμογενής χώρα, στην οποία ο σεισμικός κίνδυνος αποτελεί τον υπ΄ αριθμό 1 κρίσιμο παράγοντα για τον σχεδιασμό των έργων. Εν προκειμένω στο kobe, η αστοχία των λιμενικών έργων προήλθε κυρίως από φαινόμενα ρευστοποίησης του υπεδάφους λόγω της αμμώδους σύστασης αυτού. Βέβαια θα μπορούσε να ισχυριστεί ο καθένας ότι την περίοδο του σχεδιασμού των έργων αυτών δεν ήταν εύκολη η πρόβλεψη τόσο μεγάλης σεισμικής επιτάχυνσης (που θα προσέγγιζε την τελικά υπολογισθείσα τιμή σχεδόν του 1,0 g) η οποία επέφερε και τις καταστροφές. Σήμερα όμως και μετά τη διεθνή εμπειρία στα σεισμικά γεγονότα η παράμετρος αυτή απαιτεί το κύριο στοιχείο του Risk analysis όλων των λιμενικών έργων. Δύο χαρακτηριστικά παραδείγματα σχεδιασμού λιμενικών έργων στον Ελλαδικό χώρο, όπου ο συνδυασμένος ρόλος της γεωλογίας και τεχνικής γεωλογίας συνέβαλε σε ασφαλέστερη σχεδιαστική λύση είναι τα ακόλουθα : Το λιμάνι της Πάτρας που σχεδιάστηκε έτσι ώστε το λειτουργικό του τμήμα (κρηπιδώματα και χώροι διακίνησης οχημάτων και επιβατών) να βρίσκεται εκτός των ορίων της ζώνης που επηρεάζεται από το ενεργό ρήγμα της Αγίας Τριάδας, το επιφανειακό ίχνος του οποίου ταυτίζεται με την κοίτη του ρ. Διακονιάρη (Σχ. 2).

3

Ρήγμα Αγ. Τριάδας

•

Σχ.2: Οριζοντιογραφία Νέου Λιμένα Πατρών

Η συνέχεια του ρήγματος στο θαλάσσιο χώρο επιβεβαιώθηκε με λεπτομερή γεωφυσική έρευνα που εκτέλεσε στην θαλάσσια περιοχή το Πανεπιστήμιο Πατρών. Με την ίδια έρευνα προσδιορίστηκαν και οι μεγάλες στρωματογραφικές ενότητες που απαντώνται στο θαλάσσιο πυθμένα και παρουσιάζουν διακριτά χαρακτηριστικά. Επίσης η εύρεση της ύπαρξης κρατήρων Pock – holes, που χωροθετήθηκαν με ακρίβεια μετά την γεωφυσική μελέτη, βοήθησε στο σχεδιασμό, έτσι ώστε αφενός να προβλεφθούν τα κατάλληλα μέτρα για τη θεμελίωση των έργων και αφετέρου να εκτιμηθούν οι ακριβείς ποσότητες των υλικών που θα χρησιμοποιηθούν στα έργα. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα οι γεωτρήσεις που εκτελέστηκαν στη συνέχεια επικεντρώθηκαν κυρίως στον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών των ιζημάτων κατά μήκος των νέων έργων (Σχ.3)

•

Σχ.3: Τομή κατά μήκος του κρηπιδοτοίχου Νέου Λιμένα Πατρών 4

Ο λοξός διάδρομος του αεροδρομίου Ηρακλείου Κρήτης. Ο σχεδιασμός περιλαμβάνει την κατασκευή νέου διαδρόμου μεγάλο τμήμα του οποίου προεκβάλλει στην θάλασσα στα δύο άκρα του (Σχ. 4.)

FAULT

GRABEN

•

Σχ.4: Οριζοντιογραφία Λοξού Διαδρόμου Α/Δ Ηρακλείου Κρήτης

Η Νορβηγική εταιρεία Norconsult πραγματοποίησε το 1997 πλήρη θαλάσσια και χερσαία γεωφυσική έρευνα η οποία κατέδειξε την ύπαρξη ενός ρήγματος εγκάρσια στο έργο. Το εν λόγω ρήγμα έχει δημιουργήσει ένα τεκτονικό βύθισμα στον πυθμένα (Graben), που πληρώθηκε στην συνέχεια από σύγχρονα μαλακά ιζήματα . Η επικινδυνότητα και οι ενδεχόμενες συνέπειες από την παρουσία του ρήγματος αυτού εξετάστηκαν, τόσο από το Πανεπιστήμιο Πατρών όσο και από το ΕΜΠ μέσω Ειδικής Εδαφοδυναμικής μελέτης. Τελικά ο σχεδιασμός του έργου έλαβε υπόψη τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά τις δυσμενείς γεωλογικές συνθήκες της περιοχής. Για το σκοπό αυτό χωροθετήθηκαν και εκτελέστηκαν θαλάσσιες γεωτεχνικές έρευνες (γεωτρήσεις και πενετρομετρήσεις) οι οποίες οδήγησαν στην διαμόρφωση ειδικών διατομών σχεδιασμού πέριξ των επικίνδυνων περιοχών. Πιο συγκεκριμένα, στην προβληματική ζώνη προβλέφθηκαν αυξημένες εκσκαφές με ικανό εύρος έτσι ώστε με την αφαίρεση ικανού πάχους χαλαρών ιζημάτων και αντικατάστασή τους με κατάλληλα υλικά να προκύψουν ευσταθείς συνθήκες στο έργο.

5

ΠΕΡΙΟΧΗ GRABEN

•

Σχ.5.: Εγκάρσιες τομές του Λοξού Διαδρόμου Α/Δ Ηρακλείου Κρήτης

Το Νέο λιμάνι Ηγουμενίτσας Στο εν λόγω έργο το γεωλογικό περιβάλλον , ύπαρξη κλειστού κόλπου με μαλακά ιζήματα και παρουσία ασβεστολιθικών όγκων σε τμήμα της παράκτιας ζώνης βοήθησε στην χωροθέτηση των γεωτεχνικών ερευνών ώστε να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα θεμελίωσης των έργων που συνοψίζονται στα μαλακά ιζήματα και την ύπαρξη αρτεσιανού ύδατος σε σχετικά μικρό βάθος. Το έργο της ζεύξης Μαλιακού. Χαρτογραφήθηκε πλήρως από το ΙΓΜΕ με βάση λεπτομερή γεωφυσική έρευνα σε όλο το μήκος διέλευσης του έργου και με βάση τα στοιχεία αυτά σχεδιάστηκε το βέλτιστο βάθος και ο ακριβής άξονας του έργου.

4.ΝΟΜΟΘΕΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΠΟΥ ΔΙΕΠΕΙ ΤΙΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ – ΜΕΛΕΤΕΣ ΣΤΑ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ Όπως ήδη αναφέρθηκε η κατοχύρωση της αναγκαιότητας του γεωλόγου μελετητή στις έρευνες και μελέτες λιμενικών έργων προήλθε κυρίως μετά την εκδήλωση αστοχιών σε μεγάλα κυρίως έργα. Στην θετική αυτή κατεύθυνση συνέβαλε επίσης η ωριμότητα και ο επαγγελματισμός που επέδειξε η γεωλογική κοινότητα κυρίως τα τελευταία χρόνια, βοηθούμενη από τον άρτιο εξοπλισμό που διαθέτει για τις έρευνες. Το ΥΠΕΧΩΔΕ /ΓΓΔΕ με την εγκύκλιο 37/1995 καταρχήν και την 38/2005 στη συνέχεια, διαμόρφωσε το πλέον πρόσφορο νομοθετικό πλαίσιο για την κατοχύρωση των γεωλογικών ερευνών και μελετών

6

στα διάφορα στάδια εκτέλεσης λιμενικών έργων κατ΄ εφαρμογή του Ν.

3316/2005 περί Μελετών. Έτσι στο Παράρτημα ΙΙ – Μελέτες Λιμενικών έργων της εις άνω εγκυκλίου αναφέρεται ότι οι γεωλογικές μελέτες είναι απαραίτητες στη 2η φάση – Λειτουργικός Σχεδιασμός έργου, σε επίπεδο αναγνώρισης και σύνταξης των απαραίτητων προγραμμάτων και στη 3η φάση -Γεωμετρικός Σχεδιασμός με την υλοποίηση των ερευνητικών προγραμμάτων και τη σύνταξη των απαραίτητων μελετών.

5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η συμβολή της Γεωλογίας – Τεχνικής Γεωλογίας στις έρευνες και Μελέτες Λιμενικών έργων κρίνεται πολύ σημαντική τόσο στα προκαταρκτικά στάδια του σχεδιασμού όσο και κατά την εκπόνηση των κυρίων μελετών των έργων. Ο Γεωλόγος Μελετητής έχει πλέον αποκτήσει την απαραίτητη εμπειρία που απαιτείται μετά την εκτέλεση πλήθους μελετών και ερευνών για σημαντικά λιμενικά έργα, ενώ παράλληλα έχει σήμερα εξοπλιστεί τόσο με την απαραίτητη υλικοτεχνική υποδομή για την εκτέλεση και παρουσίαση των ερευνών όσο και με το απαραίτητο νομοθετικό πλαίσιο από την Πολιτεία. Η διατήρηση του ρόλου αυτού εναπόκειται στη συνεχή ενημέρωση και τον επαγγελματισμό που θα πρέπει να επιδείξουν στο μέλλον όσοι ασχολούνται με το αντικείμενο αυτό.

7

6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ -

ΑΔΚ ΑΕ – ΤΡΙΤΩΝ ΕΠΕ, (1993), «Θαλάσσια Γεωλογική Έρευνα για την Κατασκευή του Νέου Λιμένος Πατρών», συνταχθείσα από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας, Τμήμα Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών.

-

ΑΔΚ ΑΕ - ΤΡΙΤΩΝ ΕΠΕ, (1994), «Καθήκοντα Συμβούλου Διαχείρισης (Project Manager) των Έργων του 1ου και 2ου Τμήματος του Νέου Λιμένα Πατρών».

-

Α. ΠΛΑΤΗΣ – Σ. ΚΟΥΣΟΥΛΟΣ – Ν. ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ – Γ. ΜΠΟΥΚΟΒΑΛΑΣ, Θεμελίωση Λιμενικών Έργων σε μαλακά εδάφη βελτιωμένα και ενισχυμένα με γεωσυνθετικά υλικά.

-

Γ. ΓΚΑΖΕΤΑΣ, «Ο Σεισμός του Κομπέ (Ιαπωνίας) 1995: Καταγραφές, Ρόλος και Αστοχία του Εδάφους, Βλάβες στα Έργα, Υποδομής, Επισκευές», 1996.

-

ΓΡ. ΔΡΕΤΤΑΣ – Α. ΠΛΑΤΗΣ – Ι. ΣΙΩΡΗΣ – Β. ΤΣΑΜΗΣ, «Θεμελίωση Λιμενικών Έργων σε Μαλακά Εδάφη βελτιωμένα με προφόρτιση και ενισχυμένα με χαλικοπασσάλους».

-

Coastal Geology, «Coastal Engineering Manual», Part IV

-

H. THURMAN – A. TRUJILLO, (1999), ”Essentials of Oceanography», 6th Edition.

-

INTERNATIONAL NAVIGATION ASSOCIATION, «Seismic Design Guidelines for Port Structures». Κ. ΠΕΡΙΣΟΡΑΤΗΣ, «Η σημασία του επικλυσιγενούς στρώματος στα τεχνικά έργα παράκτιων περιοχών».

-

K. PERISORATIS – P. ZACHARAKI & E. ZIMIANITIS - G. GAZETAS, Contribution of Marine Geology to Engineering Projects: Maliakos Submerged Tunnel and Aegion Harbor.

-

ΤΡΙΤΩΝ ΕΠΕ, (2002), "Μελέτη Νέου Διαδρόμου Α/Δ Ηρακλείου Κρήτης Ν. Καζαντζάκης".

-

ΥΠΕΧΩΔΕ/Γ.Γ.Δ.Ε., Εγκύκλιος 38/2005, 2005.

\\125-EFI\ΤΡΙΤΩΝ\ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ_PAPERS\ANDRIANOS\ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ.doc

8

9