Giatagana metro (1)

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ – ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ Δ.Π.Μ.Σ. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ Συμμετέχουσες Σχολές: Σχολή μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών Σχολή πολιτικών μηχανικών

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Επέκταση του μετρό Αθήνας, γραμμή 3, τμήμα Χαϊδάρι-Πειραιάς

Επιβλέπων καθηγητής: Σοφιανός Αλέξανδρος Φοιτήτρια: Γιαταγάνα Ξανθή

2

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία είναι το τελευταίο βήμα για την ολοκλήρωση του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών «Σχεδιασμός και κατασκευή υπογείων έργων» από τον όποιο εξέρχομαι πολύ πιο πλούσια σε γνώσεις και εμπειρίες. Θα ήθελα να ευχαριστήσω ξεχωριστά όσους με βοήθησαν στην εκπόνηση αυτής της εργασίας διότι χωρίς εκείνους δεν θα ήταν δυνατόν να πραγματοποιηθεί . Αρχικά, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή μου κ. Αλέξανδρο Σοφιανό για την εύστοχη και συνεχή καθοδήγηση του στο σύνολο της εκπόνησης της διπλωματικής μου εργασίας καθώς και για κατανόηση που έδειξε στον να συνεργαστούμε εξ αποστάσεως. Ευχαριστώ ιδιαίτερα τον κ. Στέλιο Κουκουτά, Προϊστάμενο Μηχανικής Όρυξης Σηράγγων της Αττικό Μετρό, του οποίου η γνώση, η εμπειρία, η συνεχής καθοδήγηση, η παροχή στοιχείων καθώς και οι υποδείξεις επεξεργασίας αποτέλεσαν τον πιο καθοριστικό παράγοντα στην πραγματοποίηση της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας. Μα πάνω από όλα θα ήθελα να τον ευχαριστήσω για το ενδιαφέρον του και την υποστήριξη του που δεν περιορίζονταν στα πλαίσια της διπλωματικής μου εργασίας αλλά μου παρείχε συμβουλές και καθοδήγηση για την γενικότερη επαγγελματική μου πορεία. (Όλα τα στοιχεία με πηγή την ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ μου παρείχε ο κ. Στέλιος Κουκουτάς.) Επιπλέον, οφείλω να ευχαριστήσω ειλικρινά τον κ. Χρήστο Διευθύνοντα Σύμβουλο της Αττικό Μετρό και τον κ.Παναγιώτη

Τσίτουρα,

Πρόεδρο

Παπαχλιμίντζο,

και

Γενικό

Διευθυντή της Αττικό Μετρό για την άδεια που μου παρείχαν ώστε να έχω πρόσβαση στα στοιχεία προόδου του έργου. Ακόμη, ευχαριστώ ιδιαίτερα τον κ. Νικόλαο Βίττη και τον κ. Απόστολο Τυρoγαλά, Μηχανικούς του Τμήματος Μηχανικής Διάνοιξης Σηράγγων της Διεύθυνσης Μελετών της Αττικό Μετρό, για τη συνεργασία τους και την ευγενική φιλοξενία τους στο χώρο εργασίας τους κατά το διάστημα της εκπόνησης της διπλωματικής μου εργασίας. Τέλος ευχαριστώ τον Παντελή Ρίζο για τις επεξηγήσεις που μου παρείχε.

Αθήνα, Νοέμβριος 2014

Ξανθή Γιαταγάνα Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π.

3

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

4

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στη συγκεκριμένη εργασία διερευνώνται και αναλύονται οι καθιζήσεις, οι πιέσεις καθώς και η χρησιμοποίηση του μηχανήματος τα οποία προέρχονται από τη διάνοιξη της σήραγγας για την επέκταση του Μετρό Αθήνας μέχρι τον σταθμό Αγίας Βαρβάρας Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται ορισμένα γενικά στοιχεία για την πορεία του Μετρό Αθήνας μέχρι σήμερα και την εξέλιξη σχεδιασμού της γραμμής. Επίσης, αναλύονται τα βασικά χαρακτηριστικά και οι περιορισμοί των αστικών σηράγγων, ενώ συγχρόνως γίνεται παρουσίαση διαφόρων περιπτώσεων αστοχιών που έχουν σημειωθεί κατά τη διάνοιξη σηράγγων με μηχάνημα εξισορρόπησης της εδαφικής πίεσης. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η χάραξη και η ακριβής θέση των σταθμών. Επιπλέον, παρουσιάζεται η γεωλογία και τα μηχανικά χαρακτηριστικά των υπό εξέταση τμημάτων. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά και οι κύριες λειτουργίες του μηχανήματος εξισορρόπησης της εδαφικής πίεσης που χρησιμοποιήθηκε για τη διάνοιξη της σήραγγας. Επίσης, περιγράφονται συνοπτικά οι γεωλογικές, υδρογεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες που συναντιόνται στον άξονα εκσκαφής της σήραγγας. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι υπολογισμοί της πίεσης του μετώπου με τρεις μεθόδους Αναγνώστου – Kovari, Αβαθής σήραγγα και Βαθιά σήραγγα. Κατόπιν συγκρίνονται με τις πραγματικές πιέσεις που κατέγραψαν οι αισθητήρες. Ακόμη δίνονται η καμπύλη κοκομετρικής διαβάθμισης και η χρησιμοποίηση του μηχανήματος. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η εμπειρική μεθοδολογία υπολογισμού των καθιζήσεων εγκάρσια στον άξονα της σήραγγας. Συγκεκριμένα, αναλύεται η καμπύλη καθιζήσεων Gauss και περιγράφεται ο τρόπος κατασκευής καμπύλων καθιζήσεων προκαλούμενων από τη διάνοιξη μονής σήραγγας. Στη συνέχεια, δίνεται η καμπύλη καθιζήσεων Gauss σε μια χιλιομετρική θέση.

5

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Abstract

In the present thesis are calculated the settlements the pressures and the utilization of EPB for the tunneling excavation of the extension of the subway of Athens to Agia Varvara station.

The first chapter presents some general information about the progress of the Athens Metro so far and the development of the line's design. Moreover, the key features and constraints of urban tunnels are described, while at the same time a presentation is made of several cases of failure that have occurred during the excavation using Earth Pressure Balance Machines.

The second chapter deals with the design and the exact location of the stations. In addition, the geology and the physical-mechanical characteristics of the area under consideration are presented.

The third chapter explains the main characteristics and the main functions of the Earth Pressure Balance Machine which is used for this project. It also outlines the geological, hydrogeological and geotechnical conditions which were faced during the excavation In the fourth chapter are calculated the pressures in the tunnel face according to Anagnostou- Kovarι methodology, deep tunnel and shallow tunnel method. Thus they are compared with the real pressure that were recorded by the sensors. Also in this chapter are presented the GSD (Grain Size Distribution) curve and the utilization of the EPB (Earth pressure Balance) machine.

In fifth chapter it is presented the empirical methodology for calculation of settlements trough the axis of tunnel. More specifically this chapter is about the Gauss curve of settlements and it is mentioned the methodology to create such curves for single tunnels. The above methodology is applied for a chainage.

6

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ .................................................................................................................... 3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ..................................................................................................................... 5 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ .......................................................................................... 7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ ............................... 14 1.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ ........................................................................................ 14 1.2 ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΙΑΣ ΑΣΤΙΚΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ .................................... 15 1.2.1 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΑΠΑΙΤΗΣΕΩΝ ΜΙΑΣ ΑΣΤΙΚΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ............................................................. 16 1.2.2 ΟΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ..................... 18 1.2.3 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΜΙΑΣ ΔΙΑΔΡΟΜΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ............. 20 1.2.3.1 ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΙ ΥΠΟΔΟΜΕΣ ...................................................................... 20 1.2.3.2 ΔΙΚΤΥΑ ΚΟΙΝΗΣ ΩΦΕΛΕΙΑΣ ............................................................... 23 1.2.3.3 ΥΠΑΡΧΟΥΣΕΣ ΙΣΤΟΡΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ .......................................... 24 1.2.3.4 ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΤΩΝ ΚΑΤΟΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ............ 25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ........................................................................... 26 2.1 ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΕΔΑΦΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟ ΣΥΝΟΛΟ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ ... 26 2.2 ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΕΔΑΦΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΕΣΟΔΙΑΣΤΗΜΑ 27 2.2.1 ΥΠΟΤΜΗΜΑ 1 ΑΠΟ Χ.Θ.1+583 ΕΩΣ Χ.Θ.1+900 .................................... 36 2.2.2 ΥΠΟΤΜΗΜΑ 2 ΑΠΟ Χ.Θ.1+900 ΕΩΣ Χ.Θ.2+125 .................................... 39 2.2.3 ΥΠΟΤΜΗΜΑ 3 ΑΠΟ Χ.Θ.2+125 ΕΩΣ Χ.Θ.2+187 .................................... 42 2.3 ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ........................................................................... 47 2.4 ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ............................................................................ 51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ .......................... 53 3.1 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ TBM ................................................................................... 53 3.2 ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ (E.P.B.) ................ 54 3.2.1 ΕΔΑΦΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΕΙΤΑΙ ΤΟ E.P.B. .................. 54 3.2.2 ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΣΗΡΓΑΓΓΩΝ ΓΡΑΜΜΗΣ 3, ΤΜΗΜΑ «ΧΑΪΔΑΡΙ ΠΕΙΡΑΙΑΣ» ............................................................................................................. 57 3.2.3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΟΣ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ (E.P.B.) 59 3.2.3.1 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΠΙΔΑΣ ΕΡΒ .................................................. 59 3.2.3.2 ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΜΕΤΩΠΟΥ ................................................................... 59 3.2.3.3 ΕΙΣΠΙΕΣΗ ΑΦΡΟΥ ............................................................................... 61 3.2.3.4 ΚΟΠΤΙΚΗ ΚΕΦΑΛΗ ............................................................................. 62 3.2.3.5 ΔΑΚΤΥΛΙΟΕΙΔΕΣ ΚΕΝΟ ..................................................................... 64 3.2.3.6 ΑΤΕΡΜΩΝ ΚΟΧΛΙΑΣ ........................................................................... 65 3.2.3.7 ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ ΠΙΕΣΗΣ ........................................................................ 67 7

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

3.2.4 3.2.4.1 3.2.4.2 3.2.4.3 3.2.4.4 3.2.5 3.2.5.1 3.2.5.2

ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΔΙΑΝΟΙΞΗΣ ΣΗΡΑΓΓΩΝ .......... 68 ΕΚΣΚΑΦΗ ΥΛΙΚΟΥ / ΠΡΟΩΘΗΣΗ ....................................................... 68 ΕΔΑΦΙΚΗ ΠΙΕΣΗ .................................................................................. 69 ΚΟΧΛΙΩΤΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΕΑΣ / ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΥΛΙΚΟΥ ΕΚΣΚΑΦΗΣ...... 70 ΕΙΣΠΙΕΣΗ ΕΝΕΜΑΤΟΣ - ΠΑΡΕΜΠΟΔΙΣΗ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΝ ................... 72 ΣΥΣΚΕΥΗ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ................................................ 72 ΑΡΙΘΜΟΣ ΚΑΙ ΘΕΣΗ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΠΙΕΣΗΣ ..................................... 73 ΑΡΙΘΜΟΣ ΚΑΙ ΘΕΣΕΙΣ ΑΚΡΟΦΥΣΙΩΝ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΠΡΟΣΜΙΚΤΩΝ .. 73

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ .................................................................... 77 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ ΩΣ ΑΒΑΘΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑ ............................................ 77 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ ΩΣ ΒΑΘΙΑ ΣΗΡΑΓΓΑ................................................. 80 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ANAGNOSTOU - COVARI ...... 83 ΠΙΕΣΕΙΣ ΠΟΥ ΚΑΤΕΓΡΑΨΑΝ ΟΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ .................................................. 86 ΣΥΓΚΡΙΣΕΙΣ ΠΙΕΣΕΩΝ .............................................................................................. 87 GSD ΚΑΜΠΥΛΗ ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ............................. 91

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ ............................................................. 98 5.1 ΕΜΠΕΙΡΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΟΝ ΑΞΟΝΑ ΣHΡΑΓΓΑΣ ............................................................................................................................... 98 5.1.1 ΕΠΙΤΡΕΠΟΜΕΝΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ ............................................................ 98 5.1.2 ΚΑΜΠΥΛΗ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΝ GAUSS ........................................................ 100 5.2 ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ........................................................ 101 5.3 ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ......................................................................... 106 5.3.1 ΚΑΜΠΥΛΗ GAUSS ΓΙΑ ΤΗΝ Χ.Θ. 1+910 .............................................. 107 5.4 ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ ΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ..................... 115 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ .............................................................................. 117 ΠΑ.1 ΠΑ.2 ΠΑ.3

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ................................................................... 117 ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ............................................................. 118 ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΕΣ ........................................................................................ 119

8

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σχήμα 1.1: Γραμμές μετρό Αθήνας ...................................................................................... 14 Σχήμα 1.2: Οδική σήραγγα στο Heathrow, Μεγάλη Βρετανία: ανύψωση της χάραξης της σήραγγας ώστε να περάσει πάνω από μία ήδη υπάρχουσα σήραγγα, Πηγή: Guglielmetti et al., 2008 ............................................................................................................................... 22 Σχήμα 1.3: Πιθανή παρεμβολή μεταξύ ενός υπόγειου χώρου στάθμευσης και μίας υπό κατασκευή σήραγγας, Πηγή: Guglielmetti et al.,2008 ........................................................... 22 Σχήμα 1.4: Σήραγγα στη Ζυρίχη - Ενίσχυση ενός υπόγειου χώρου στάθμευσης κάτω από τον οποίο περνά το ΤΒΜ, Πηγή: Kovari et al., 2004 ................................................................... 23 Σχήμα 1.5: Ζημιές σε υπάρχουσες κατασκευές κάτω από τις οποίες γίνεται η εκσκαφή μίας αστικής σήραγγας (Αριστερά: Σίδνεϋ, Δεξιά: Λονδίνο), Πηγή: Guglielmetti et al.,2008 .......... 25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.1: Μεταψαμμίτης με μεταλλοφορία σιδηροπυρίτη, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ .......... 26 Σχήμα 2.2: Περιδοτήτης-Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ ................................................................. 27 Σχήμα 2.3: Αθηναϊκός σχιστόλιθος, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ ............................................... 27 Σχήμα 2.4: Φρέαρ έναρξης του ΤΒΜ, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ ............................................. 28 Σχήμα 2.5: Τοποθέτηση ασπίδας, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ .................................................. 29 Σχήμα 2.6: Πρώτο μεσοδιαστήμα ........................................................................................ 30 Σχήμα 2.7: Γεωτρήσεις πρώτου μεσοδιαστήματος .............................................................. 32 Σχήμα 2.8: Σχηματική παράσταση κάτοψης......................................................................... 36 Σχήμα 2.9: Γεωλογική τομή στη Χ.Θ. 1+650.4 ..................................................................... 38 Σχήμα 2.10: Γεωλογική τομή στην Χ.Θ. 1+908.6 ................................................................. 41 Σχήμα 2.11: Γεωλογική τομή στη Χ.Θ. 2+140.2 ................................................................... 44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Σχήμα 3.1: Ταξινόμηση των Μηχανών Διάνοιξης Σηράγγων, Πηγή: Παύλος Γ. Μαρίνος ..... 54 Σχήμα 3.2: Εφαρμογές μηχανών Πολφού και ΕΡΒ σε σχέση με το έδαφος, Πηγή: Αττικό Μετρό ................................................................................................................................... 55 Σχήμα 3.3: Όρια εφαρμογής πρόσθετων ρυθμιστικών παραγόντων στο ΕΡΒ, Πηγή: Παύλος Γ. Μαρίνος ............................................................................................................................ 56 Σχήμα 3.4: Υδραυλικοί γρύλοι, Πηγή: Αττικό Μετρό ............................................................. 58 Σχήμα 3.5: Κεφαλή μηχανήματος ΕΡΒ σε ξετρύπημα σταθμού, Πηγή: Σ. Κουκουτάς .......... 60 Σχήμα 3.6: Κοπτική κεφαλή ΕΡΒ, Πηγή: Αττικό Μετρό ........................................................ 62 Σχήμα 3.7: Το εσωτερικό της κοπτικής κεφαλής του ΕΡΒ, Πηγή: Σ. Κουκουτάς................... 64 9

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

Σχήμα 3.8: Σύστημα τοποθέτησης προκατασκευασμένων στοιχείων μετρό Αγ. Βαρβάρας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς ............................................................................................................. 65 Σχήμα 3.9: Ο ατέρμων κοχλίας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς........................................................... 66 Σχήμα 3.10: Καταγραφή πιέσεων αισθητήρων .................................................................... 67 Σχήμα 3.11: Αρχή λειτουργίας ασπίδας ΕΡΒ, Πηγή : Herrecknecht ..................................... 69 Σχήμα 3.12: Λειτουργία ατέρμονα κοχλία, Πηγή : Herrecknecht .......................................... 70 Σχήμα 3.13: Σύστημα μεταφορικής ταινίας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς ......................................... 71 Σχήμα 3.14: Ξετρύπημα μηχανήματος ΕΡΒ σε σταθμό του Μετρό της Αγίας Βαρβάρας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς ............................................................................................................. 76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Σχήμα 4.1: Μέθοδος Αβαθούς σήραγγας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς ........................................... 77 Σχήμα 4.2: Σχηματική απεικόνιση της μεθόδου, Πηγή: Σ. Κουκουτάς .................................. 80 Σχήμα 4.3: Πρίσμα Πηγή: Σ. Κουκουτάς .............................................................................. 80 Σχήμα 4.4: Σχηματική απεικόνιση της μεθόδου, Πηγή: Σ. Κουκουτάς .................................. 83 Σχήμα 4.5: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F0 ......................... 84 Σχήμα 4.6: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F1 ......................... 84 Σχήμα 4.7: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F2 ......................... 85 Σχήμα 4.8: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F3 ......................... 85 Σχήμα 4.9: Σύγκριση τριών μεθόδων ................................................................................... 87 Σχήμα 4.10: Σύγκριση τριών μεθόδων και πιέσεων μηχανήματος ........................................ 88 Σχήμα 4.11: Βάθος σήραγγας, υδροφόρου και τόξου επηρεαζόμενου από εκσκαφή ........... 89 Σχήμα 4.12: Πιέσεις που δόθηκαν από τους αισθητήρες, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ ............... 89 Σχήμα 4.13: Στοιχεία λειτουργίας TBM, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ .......................................... 90 Σχήμα 4.14: Καμπύλη κοκκομετρικής διαβάθμισης για το υπό μελέτη διάστημα, Πηγή: Σ. Κουκουτάς ............................................................................................................................ 93 Σχήμα 4.15: Πίτα χρησιμοποίησης του μηχανήματος ........................................................... 94 Σχήμα 4.16: Αριθμός δακτυλιδιών ανά μέρα, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ.................................. 96 Σχήμα 4.17: Αθροιστικός αριθμός δακτυλιδιών, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ.............................. 97 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Σχήμα 5.1: Σχήμα επιφάνειας καθίζησης λόγω της εκσκαφής της σήραγγας (συνθήκες ελεύθερου πεδίου) ............................................................................................................. 100 Σχήμα 5.2: Καμπύλη γκαουσιανής κατανομής, Πηγή: Σ. Κουκουτάς ............................... 101 Σχήμα 5.3: Παράμετρος i κατά O’Reilly and New ............................................................. 103 Σχήμα 5.4: Συσχετισμός z/2R με i/R ................................................................................ 105 Σχήμα 5.5: Απεικόνιση ζευγών καθίζησης απόστασης από τον άξονα ........................... 112 10

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

Σχήμα 5.6: Γραμμή τάσης ................................................................................................ 113 Σχήμα 5.7: Γκαουσιανή καμπύλη για την Χ.Θ. 1+910 ..................................................... 114 Σχήμα 5.8: Τρισδιάστατη απεικόνιση εδαφικών μετακινήσεων κατά μήκος του άξονα της χάραξης ............................................................................................................................. 115 Σχήμα 5.9: Μετακίνηση εδάφους προκαλούμενη από μηχανική εκσκαφή ........................ 115

11

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Πίνακας 2.1: Γενική χιλιομετρική περιγραφή ........................................................................ 29 Πίνακας 2.2: Τεχνικογεωλογικές Ενότητες και Γεωτεχνικοί Σχηματισμοί .............................. 31 Πίνακας 2.3: Γεωλογικές Ενότητες και Γεωτεχνικοί Σχηματισμοί .......................................... 33 Πίνακας 2.4: Περιγραφή των γεωλογικών στρωμάτων κατά μήκος της χάραξης.................. 34 Πίνακας 2.5: Συμβολισμοί γεωτεχνικών παραμέτρων σχεδιασμού ....................................... 37 Πίνακας 2.6: Εναλλαγές μεταψαμμίτη, μεταϊλυολίθου (7.5) ................................................. 39 Πίνακας 2.7: Τεφρός μεταϊλυόλιθος, μελανός αργιλικός σχίστης (8.1) ................................ 39 Πίνακας 2.8: Μεταϊλυόλιθος (7.2)......................................................................................... 42 Πίνακας 2.9: Μάργα (αργιλόλιθος ασβεστιτικός) (5.3) .......................................................... 45 Πίνακας 2.10: Ιλυόλιθος (5.4) .............................................................................................. 45 Πίνακας 2.11: Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές, ψηφιδοπαγές, ασθενώς συγκολλημένο (5.6) . 46 Πίνακας 2.12: Μεταϊλυόλιθος (7.2)....................................................................................... 46 Πίνακας 2.13: Τεφρός μεταϊλυόλιθος, μελανός αργιλικός σχίστης (8.1) ................................ 46 Πίνακας 2.14: Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά ........................................................................... 48 Πίνακας 2.15: Λοιπά Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά ................................................................ 49 Πίνακας 2.16: Υδρογεωλογικές συνθήκες............................................................................ 51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Πίνακας 3.1: Γεωτεχνική ταξινόμηση, μέσες τιμές παραμέτρων, Πηγή: Σ. Κουκουτάς ......... 56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Πίνακας 4.1: Γωνία συνοχής, ειδικό βάρος και συνοχή ........................................................ 78 Πίνακας 4.2: Υπολογισμοί με την μέθοδο της αβαθούς σήραγγας ....................................... 79 Πίνακας 4.3: Υπολογισμοί με την μέθοδο της βαθιάς σήραγγας .......................................... 82 Πίνακας 4.4: Υπολογισμοί με την μέθοδο της Αναγνώστου - Κοβάρη.................................. 86 Πίνακας 4.5: Αθροιστικός πίνακας πιέσεων με τις τρείς μεθόδους και πραγματικές πιέσεις . 87 Πίνακας 4.6: Κοκκομετρία ................................................................................................... 91 Πίνακας 4.7: Συγκεντρωτικά στοιχεία σχετικά με χρησιμοποίηση ........................................ 95

12

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Πίνακας 5.1: Επιτρεπόμενες καθιζήσεις (από παρ. 2.8.3 του Συμβατικού Τεύχους «CON12/001, Επέκταση Γραμμής 3 Τμήμα Xαϊδάρι – Πειραιάς – Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού μηχανικού») .......................................................................................................... 98 Πίνακας 5.2: Επιτρεπόμενες καθιζήσεις - Κτίσματα από οπλισμένο σκυρόδεμα (από Παράρτημα Τ της παρ. 5.8 του Συμβατικού Τεύχους «CON-12/001, Επέκταση Γραμμής 3 Τμήμα Χαϊδάρι – Πειραιάς – Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού μηχανικού») ........... 99 Πίνακας 5.3: Επιτρεπόμενες καθιζήσεις - Κτίσματα από φέρουσα τοιχοποιία (από Παράρτημα Τ της παρ.5.8 του Συμβατικού Τεύχους «CON-12/001, Επέκταση Γραμμής 3 Τμήμα Χαϊδάρι – Πειραιάς –Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού μηχανικού») ....................................... 99 Πίνακας 5.4: Τιμές παραμέτρου Κ ..................................................................................... 104 Πίνακας 5.5: Τιμές των παραμέτρων VL και K που υιοθετήθηκαν για την ανάλυση των καθιζήσεων ........................................................................................................................ 106 Πίνακας 5.6: Ιστορία των καθιζήσεων................................................................................ 108 Πίνακας 5.7: Θέση χωροσταθμικών σημείων .................................................................... 112

13

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ 1.1

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ Το μετρό της Αθήνας εδώ και χρόνια συνεισφέρει στη λύση του κυκλοφοριακού

προβλήματος της Αθήνας καθώς επίσης συμβάλει στην εξοικονόμηση ενέργειας και να έρθουν στο φως αρχαιολογικοί θησαυροί. Το έργο αποτελείται από τρεις γραμμές (σχ.1.1):  Η γραμμή 1 - ΗΣΑΠ αποτελείται από 24 σταθμούς.  Η γραμμή 2 - ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ αποτελείται από 20 σταθμούς ενώ αναμένεται η κατασκευή 3 ακόμη σταθμών.  Τέλος η γραμμή 3 - ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

αποτελείται από 21 σταθμούς ενώ

αναμένεται η κατασκευή 6 ακόμη σταθμών.

Σχήμα 1.1: Γραμμές μετρό Αθήνας

14

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

1.2

ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΙΑΣ ΑΣΤΙΚΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Η σχεδίαση μίας υπόγειας υποδομής σε ένα περιβάλλον πόλης απαιτεί όχι μόνο

στρατηγικό αστικό σχεδιασμό αλλά και ανάλογες αποφάσεις σχετικά με την αστική ανάπτυξη της πόλης, όμως μία τέτοια εκτενής ανάλυση κινδύνου και οικονομικών για να πραγματοποιηθεί σε βάθος δύναται να απαιτήσει χρόνια δουλειάς και συζητήσεων [12]. Είναι εξαιρετικά σημαντικό, κατά τη διάρκεια των μελετών σκοπιμότητας του έργου, να έχουν αποφασισθεί τα όρια μέσα στα οποία θα κινηθούν οι βασικές επιλογές, οι οποίες σε ότι αφορά το θέμα του σχεδιασμού της σήραγγας πρέπει να κατευθύνονται προς:  Την επιλογή της οριζόντιας χάραξης αναφοράς, δηλαδή την επιλογή του άξονα που θα ακολουθηθεί ώστε να εξυπηρετεί τις ανάγκες σχεδιασμού σε συνδυασμό με τις απαιτούμενες, εάν υπάρχουν, συνδέσεις προς διάφορα μέρη της πόλης.  Την επιλογή της κατακόρυφης μηκοτομής η οποία σχετίζεται με την χρήση για την οποία προορίζεται το έργο, σε συνδυασμό πάντα με το γεωλογικό και το γεωτεχνικό καθεστώς.  Την ένταξη του υπό σχεδίαση έργου στον αστικό ιστό και στην αναβάθμιση της πόλης, η οποία καθορίζεται άμεσα από τη σχέση που θα έχει το έργο με το κατοικημένο κέντρο της πόλης.  Την ανάλυση των διαθέσιμων τεχνολογιών για την εύρεση του πιο κατάλληλου συστήματος που θα εναρμονίζεται με τις ανάγκες των τελικών χρηστών.  Την επιλογή της διαμόρφωσης του τελικού έργου ώστε να ανταποκρίνεται όσο το δυνατόν καλύτερα στις τελικές απαιτήσεις λειτουργικότητας και ασφάλειας (π.χ. μονή ή διπλή σήραγγα). Ξεκινώντας με αυτές τις βασικές επιλογές, οι οποίες μπορούν να πραγματοποιηθούν με τη βοήθεια πολυκριτιριακών αναλύσεων η δουλειά του πολιτικού μηχανικού αρχίζει να παίρνει μορφή με τον καθορισμό ορισμένων γενικών χαρακτηριστικών όπως:  Γεωλογικές, γεωτεχνικές και υδρογεωλογικές μελέτες  Περιβαλλοντικές μελέτες  Γεωμετρία της χάραξης  Σχεδίαση των ειδικών χαρακτηριστικών ορισμένων τμημάτων  Εκτίμηση των επιπτώσεων κατασκευής στο αστικό περιβάλλον  Μελέτη όλων των δυνατών λύσεων ώστε να αμβλυνθούν οποιεσδήποτε πιθανές αρνητικές συνέπειες. (Guglielmetti et al.,2008)

15

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

1.2.1 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΑΠΑΙΤΗΣΕΩΝ ΜΙΑΣ ΑΣΤΙΚΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Οι περιβαλλοντικές συνθήκες μίας υπό μελέτη αστικής σήραγγας σε συνδυασμό με τη μέθοδο εκσκαφής που θα επιλεχθεί επηρεάζουν καθοριστικά την τελική χάραξη του έργου και θέτουν σημαντικούς περιορισμούς οι οποίοι διαφέρουν αισθητά από τους περιορισμούς ενός έργου που βρίσκεται εκτός πόλης [12]. Επομένως, η κατασκευή της σήραγγας αποτελεί ουσιαστικά το κέντρο της προσοχής στην εκτέλεση του έργου. Στη συνέχεια εξετάζονται ορισμένα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που ανταποκρίνονται σε διάφορους τύπους κατασκευών και δίνονται οι βασικές οδηγίες που θα πρέπει να ακολουθηθούν. Ορισμένα χαρακτηριστικά, όμως, ισχύουν σε όλες τις χαράξεις οποιοσδήποτε υπό κατασκευή υποδομής σε αστικό περιβάλλον που πραγματοποιείται με μηχανική διάνοιξη, συγκεκριμένα: Η θέση της σήραγγας, ως προς τον κατακόρυφο άξονα, που πρόκειται να κατασκευασθεί τοποθετείται συνήθως σε βάθος 30 έως 40 μέτρων και θεωρείται απαραίτητος ο όσο το δυνατόν πληρέστερος προσδιορισμός των συνθηκών που επικρατούν στη θέση της διάνοιξης αλλά και λίγα μέτρα πιο χαμηλά από αυτήν. Ο προσδιορισμός των συνθηκών μπορεί να πραγματοποιηθεί με τον λεπτομερή εντοπισμό των υπόγειων αρχαιολογικών, γεωλογικών, γεωτεχνικών και κατασκευαστικών χαρακτηριστικών. Τα μεγάλα εμπορικά κέντρα των πόλεων βρίσκονται συνήθως πάνω σε αλλούβιες αποθέσεις με αρκετά υψηλούς υδροφόρους ορίζοντες. Επομένως, οι διαδρομές που θα εκσκαφθούν πραγματοποιούνται σχεδόν πάντα σε δύσκολες συνθήκες. Ανεξάρτητα από τις γεωλογικές συνθήκες είναι σημαντικό να επιλέγεται βάθος σήραγγας στο οποίο θα αποφεύγονται οι παρεμβολές με τα αρχαιολογικά στρώματα, τα δίκτυα κοινής ωφέλειας και τα θεμέλια των υπερκείμενων εγκαταστάσεων. Γενικά, το υπερκείμενο στρώμα θα πρέπει να έχει βάθος το λιγότερο 1,5 με 2 φορές τη διάμετρο της εκσκαφθείσας σήραγγας, ώστε να επιτυγχάνεται η καλύτερη και αποτελεσματικότερη διαχείριση της σταθερότητας του μετώπου κατά την εκσκαφή. Στην επίτευξη αυτού του στόχου μπορεί να βοηθήσει μία καλή γεωτεχνική μελέτη, η οποία θα επιτρέψει μία επιλογή χάραξης με καλύτερες γεωτεχνικές συνθήκες.  Άσχετα από τη μέθοδο κατασκευής που θα επιλεχθεί, θα υπάρξει αναπόφευκτα σε κάποιο βαθμό όχληση στις καθημερινές δραστηριότητες της πόλης. Επομένως, ένας από τους παράγοντες κλειδιά για την πορεία του έργου είναι η επιλογή τέτοιων κατασκευαστικών λύσεων σχεδιασμού που όχι μόνο θα μειώσουν το επίπεδο της ανεπιθύμητης όχλησης αλλά θα ελαχιστοποιήσουν και τη διάρκεια των διαταραχών που δεν μπορούν να αποφευχθούν. Με άλλα λόγια, το έργο πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε 16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

εξασφαλίζεται η συνεχής λειτουργία της πορείας κατασκευής και να αποφεύγονται όλες οι πιθανές παρεμβολές που θα μπορούσαν να καθυστερήσουν το έργο.  Συνεπώς, πρέπει να δοθεί προτεραιότητα ώστε να χρησιμοποιηθεί μηχανοποιημένη κατασκευή από την αρχή της σχεδίασης ενός έργου, συγκεκριμένα, η χρήση των μηχανημάτων ολομέτωπης κοπής στην κατασκευή σηράγγων μπορεί να επιτύχει αξιόλογα ποσοστά προχώρησης, ελαχιστοποιώντας τη διάρκεια των εργασιών.  Ωστόσο, η μηχανική διάνοιξη, αν και είναι η ασφαλέστερη και πιο αξιόπιστη επιλογή, έχει εξαιρετικά έντονη ακαμψία (γεωμετρία, ακτίνα καμπυλότητας, περιορισμούς προγραμματισμού και θέσης εργασιών κ.τ.λ.) που μπορεί να περιορίσει τις δυνατότητες σχεδιασμού και κατασκευής. Επιπλέον, η ανάλυση αυτής της προβληματικής κατάστασης αποτελεί ένα κρίσιμο ερώτημα, το οποίο κρίνεται αναγκαίο να απαντηθεί όπου απαιτούνται εγκάρσιες συνδετήριες, διευρύνσεις για χώρους στάθμευσης και πλατφόρμες κ.α.  Τα εργοτάξια της μηχανοποιημένης διάνοιξης είναι αρκετά περίπλοκα και δυσκίνητα με αποτέλεσμα να αποτελούν ένα σημαντικό εμπόδιο για το έργο, επομένως προτείνεται η εγκατάσταση τους στα προάστια της πόλης και όχι στο κέντρο της. Η εκκίνηση της διάνοιξης για την είσοδο του μηχανήματος θα πρέπει να πραγματοποιηθεί με τον πιο απλό πιθανό τρόπο και αν είναι δυνατόν σε ευθεία επιφάνεια και σε περιοχές όπου με εύκολη εκσκαψιμότητα. Αυτό θα προσφέρει τη δυνατότητα, με ουσιαστικά κανέναν κίνδυνο, της ρύθμισης της απόδοσης του ΤΒΜ χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα όργανα .  Η δυσκαμψία του μηχανήματος ολομέτωπης κοπής επιβάλλει χαμηλότερα όρια για την ακτίνα καμπυλότητας των οριζόντιων και των κατακόρυφων χαράξεων, τα οποία αποτελούν συνάρτηση: o

του τύπου του μηχανήματος διάνοιξης

o

των χαρακτηριστικών των προκατασκευασμένων τμημάτων της τελικής επένδυσης

o

της διαμέτρου εκσκαφής.

Τα όρια αυτά πρέπει να συγκριθούν με τις αντίστοιχες οριακές τιμές οι οποίες συνδέονται με τη λειτουργικότητα του συστήματος το οποίο θα διανοίξει τη σήραγγα. Στις περισσότερες περιπτώσεις τα κατασκευαστικά όρια ακτινών καμπυλότητας τα οποία επιβάλλονται από τα μηχανήματα ολομέτωπης κοπής είναι τα πιο αυστηρά.  Η κατά μήκος κλίση μίας διαδρομής μπορεί να αποτελέσει ακόμα έναν σχεδιαστικό περιορισμό, προκαλώντας διάφορα προβλήματα στους απαραίτητους υπολογισμούς που πρέπει να γίνουν για την αποδοτικότερη λειτουργία των μεθόδων εργασιών όπως 17

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

π.χ. η μεταφορά του εξορυγμένου υλικού και των τμημάτων της τελικής επένδυσης),αν και οι τιμές των κλίσεων στις αστικές υποδομές δεν είναι ποτέ ιδιαίτερα υψηλές (συνήθως μικρότερες από 3% και σε εξαιρετικές περιπτώσεις 5 με 6%) (Guglielmetti et al.,2008).

1.2.2 ΟΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ Η εξέλιξη των υποδομών και των σχετιζόμενων υπογείων χώρων σε αστικές περιοχές θα πρέπει πάντα να ανταποκρίνεται στις αντίστοιχες απαιτήσεις για βιώσιμη ανάπτυξη [12]. Η πρόκληση για τους ιδιοκτήτες, τους σχεδιαστές και τους κατασκευαστές του έργου, είναι να χτίσουν συγχρόνως και για το μέλλον και για το παρόν με τέτοιο τρόπο ώστε να διαταράξουν όσο το δυνατόν λιγότερο τις καθημερινές δραστηριότητες των πόλεων, εξασφαλίζοντας την ίδια στιγμή τους στόχους της ποιότητας, της ασφάλειας, του χρόνου και των οικονομικών απαιτήσεων του έργου. Σε αντίθεση με την κατασκευή σηράγγων σε μη αστικό περιβάλλον, οι σήραγγες που κατασκευάζονται σε αστικές περιοχές έχουν μερικά βασικά και ιδιόμορφα χαρακτηριστικά, καθώς επίσης και ορισμένους ιδιαίτερους περιορισμούς, όπως παρουσιάζονται παρακάτω.  Η χάραξη είναι απόλυτα συσχετισμένη με την τελική χρήση και τη λειτουργία της σήραγγας. Επομένως, παρά την εμφανή τοπογραφική ελευθερία της σχεδίασης του έργου σε τρείς διατάσεις, προκύπτουν πολλοί περιορισμοί οι οποίοι μειώνουν τις πιθανές επιλογές της τελικής τοποθέτησης της χάραξης με αποτέλεσμα να καθίσταται αδύνατη η αποφυγή πιθανών παρεμβάσεων σε κτίρια στην επιφάνεια, υπόγειους αγωγούς και άλλες προΰπάρχουσες υπόγειες κατασκευές.  Η προσβασιμότητα στους χώρους του έργου ώστε να γίνει η απαραίτητη διερεύνηση της τοποθεσίας είναι συχνά περιορισμένη εξαιτίας είτε της έλλειψης άδειας εισόδου σε ορισμένες περιοχές είτε της επιφάνειας η οποία έχει ήδη καλυφθεί από κάποια άλλη χρήση ή κτίριο.  Γενικά οι αστικές σήραγγες κατασκευάζονται σε μικρά βάθη εξαιτίας του λειτουργικού τους σκοπού και του μεγάλου κόστους. Αυτό οδηγεί συχνά σε μία σειρά ανεπιθύμητων συνεπειών λόγω της γεωλογίας και του υπεδάφους.  Συχνά, το υπέδαφος σε μικρά βάθη περιέχει χαλαρά εδάφη, αλλούβιες αποθέσεις ή τεταρτογενείς αποθέσεις. Η πτωχή ποιότητα του εδάφους είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες ελέγχου στο σχεδιασμό και την κατασκευή.  Το υπόβαθρο του υπεδάφους σε μικρά βάθη καταλαμβάνεται από υπόγειους αγωγούς κοινής ωφέλειας. Κατά τον σχεδιασμό θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στον 18

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

εντοπισμό των αγωγών, ώστε να αποφευχθεί τυχόν ζημιά τους από καθιζήσεις οι οποίες είναι πιθανό να προκληθούν από την κατασκευή της σήραγγας.  Σε πολλά μέρη του κόσμου οι πόλεις διαθέτουν μία σημαντική αρχαιολογική ιστορία. Επομένως, σε μικρά βάθη του υπεδάφους είναι πολύ πιθανό να κρύβονται σημαντικές αρχαιότητες, η πιθανότητα αυτή πρέπει να εντοπίζεται εγκαίρους και να δίνεται η απαραίτητη προσοχή κατά των σχεδιασμό των φρεατίων πρόσβασης και αερισμού.  Οι αβαθείς σήραγγες σε αστικό περιβάλλον συνήθως προκαλούν καθιζήσεις στην επιφάνεια, ακόμα και κάτω από την πιο αυστηρή μέθοδο διάνοιξης. Η έκταση των καθιζήσεων είναι ένα μέγεθος που εξαρτάται από πολλούς αλληλένδετους παράγοντες, όπως είναι η ποιότητα του εδάφους, η συμπεριφορά του κατά την εκσκαφή, η άσκηση πίεσης στο μέτωπο κατά τη διάνοιξη, ο χρόνος αυτό υποστήριξης του σχηματισμού, η παρουσία υπόγειων νερών, το υδρογεωλογικό καθεστώς κ.α.  Η απόκριση των κτιρίων και των δικτύων κοινής ωφέλειας στις καθιζήσεις τις επιφάνειας που πρόκειται να προκύψουν κατά την εκσκαφή πρέπει να εκτιμηθεί προσεκτικά για όλα τα πιθανά σενάρια.  Θα πρέπει να δοθεί η μέγιστη προσοχή ώστε να μειωθούν, όσο το δυνατόν περισσότερο, οι πιθανότητες αντιμετώπισης ανώμαλων συνθηκών (μεγάλες καθιζήσεις ή καταπτώσεις) κατά την κατασκευή.  Η μεγάλη αλληλεπίδραση με τη ζωή στην επιφάνεια θα πρέπει να αναλυθεί και να λυθεί προσεκτικά ώστε να δοθούν λύσεις οι οποίες θα είναι αποδεκτές από το κοινό χωρίς να προκαλούν μεγάλη όχληση. Αυτός ο σχεδιασμός έχει σχέση με τις απαραίτητες εκτροπές της κυκλοφορίας, τον ακριβή σχεδιασμό του εργοταξιακού χώρου, τον έλεγχο της σκόνης και του θορύβου, καθώς και την ιδιαίτερη προσοχή στους παράγοντες ασφαλείας.  Απαιτείται

ο

σχεδιασμός

ενός

εκτεταμένου

και

λεπτομερούς

γεωτεχνικού,

κατασκευαστικού και περιβαλλοντικού πλάνου, το οποίο χρειάζεται όχι μόνο επιπλέον διάθεση χρημάτων αλλά και πρόσθετο ανθρώπινο δυναμικό.  Γενικά, η κατασκευή αστικών σηράγγων σχετίζεται συνήθως με την υλοποίηση στρατηγικών έργων υποδομής, τα οποία είναι υψηλής πολιτικής σημασίας. Οι πολιτικοί σε συνδυασμό με τους χρηματοδότες του έργου και το κοινό, θα απαιτήσουν για την ασφάλεια του προϋπολογισμού του έργου από πλευράς κόστους και διάρκειας. Εν τέλει, η κοινή γνώμη δύναται να επηρεάσει άμεσα την πορεία κατασκευής του έργου γιατί ουσιαστικά η κατασκευή ενός τέτοιου έργου επηρεάζει τη ζωή όλων. Επομένως, το κοινό θα πρέπει να είναι ενήμερο για την πορεία της εξέλιξης του έργου και να έχει τη δυνατότητα να εκφράσει τη γνώμη του ως προς την πορεία του έργου. Επιπρόσθετα, είναι αναγκαίο να πραγματοποιείται κάθε δυνατή προσπάθεια ώστε να εξασφαλίζεται η ασφάλεια του κοινού με 19

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

στόχο το έργο να γίνει κοινά αποδεκτό από το σύνολο του πληθυσμού και να ελαχιστοποιηθούν οι πιθανές καταστροφικές για το έργο αντιδράσεις της κοινής γνώμης- (Guglielmetti et al.,2008).

1.2.3 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΜΙΑΣ ΔΙΑΔΡΟΜΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Κατά την επιλογή μίας διαδρομής για την κατασκευή μίας οποιασδήποτε αστικής σήραγγας και στη συνέχεια τον καθορισμό της κάθετης και της οριζόντιας χάραξης, οι περιορισμοί που υφίστανται δύναται να προκαλέσουν κινδύνους για τον σχεδιασμό και την κατασκευή της σήραγγας. Η τελική επιλογή της διαδρομής αποτελεί συνήθως προϊόν ενός συμβιβασμού μεταξύ της ικανοποίησης των λειτουργικών και τεχνολογικών απαιτήσεων και της άμβλυνσης ή της αποφυγής των ενδεχόμενων παρεμποδίσεων που συνδέονται με τους περιορισμούς. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των τυπικών αστικών περιορισμών καθώς και κάποια μέτρα αντιμετώπισης τους.

1.2.3.1 ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΙ ΥΠΟΔΟΜΕΣ Τα κτίρια είναι ο πιο συνήθης τύπος εμποδίου ο οποίος μπορεί να προκαλέσει σημαντικά προβλήματα κατά τον καθορισμό του συνόλου της χάραξης σε μία αστική σήραγγα. Για την μείωση των πιθανών κινδύνων που συνδέονται με τα κτίρια , θα πρέπει να διεξαχθεί μία εξειδικευμένη εκτίμηση της κατάστασης του κτιρίου και ακολούθως μια αξιολόγηση της επικινδυνότητας της κατάστασης της κατασκευής. Στην αρχή της σχεδίασης της χάραξης είναι συνήθως επαρκής η συλλογή όλων των σχετικών πληροφοριών μέσα από μία προσεκτική και εκτενή έρευνα γραφείου. Οι βασικές πληροφορίες που απαιτείται να συλλεχθούν για κάθε κτίριο που συναντιέται πάνω στη χάραξη πρέπει να περιλαμβάνουν:  Την χρήση για την οποία έχει κατασκευασθεί  Τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά και την κατάσταση συντήρησης του  Τον τύπο και το βάθος των θεμελίων  Την παρουσία ή όχι επιπέδων στο υπόγειο  Τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά του εδάφους κάτω από τα θεμέλια του κτιρίου. Αυτά τα χαρακτηριστικά θα πρέπει να παρουσιάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να γίνονται άμεσα κατανοητά.

20

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

Υπάρχουν όμως και κατασκευές όπως είναι τα βαθιά θεμέλια ή η ύπαρξη υπόγειων επιπέδων που αντιπροσωπεύουν φυσικά εμπόδια τα οποία μπορούν να αποφευχθούν μόνο με κάποιες αλλαγές στη θέση της χάραξης ως προς το βάθος (σχ.1.2). Τα κτίρια με ιδιαίτερες χρήσεις και σημαντική αρχαιολογική/αρχιτεκτονική σημασία μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά εμπόδια, ως προς τη δυσκολία του να πειστεί ο ιδιοκτήτης ή το κοινό ότι η σήραγγα πρέπει να περάσει κάτω από αυτές τις κατασκευές. Με αυτήν την έννοια, μπορεί να καταλήξει πιο δύσκολο, από κοινωνική άποψη, να περάσει μία σήραγγα κάτω από ένα νοσοκομείο ή μία παλιά εκκλησία παρά από ένα κτίριο δέκα ορόφων. Ο βασικός κίνδυνος από την άμεση παρεμβολή σχετίζεται με την παρουσία της βαθιάς θεμελίωσης επί πασσάλων. Για το λόγο αυτό είναι σημαντικό να καθοριστούν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των πασσάλων με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ακρίβεια ώστε να βρεθεί η κατάλληλη θέση της χάραξης. Άλλες σημαντικές παρεμβολές συχνά συνδέονται με τις υπάρχουσες υποδομές τόσο πάνω όσο και κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, όπως:  Υπόγειες διαβάσεις και μεγάλες οδικές αρτηρίες  Υπόγειες γραμμές συστημάτων  Σιδηροδρομικές γραμμές  Χώροι στάθμευσης αυτοκινήτων  Σωλήνες ύδρευσης  Υπόνομοι. Τέτοια εμπόδια αποτελούν μία ομάδα αυστηρών περιορισμών για τον προσδιορισμό της διαδρομής χάραξης και μπορούν να επιλυθούν μόνο με την μετατόπιση της νέας χάραξης σε άλλο επίπεδο.

21

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

Σχήμα 1.2: Οδική σήραγγα στο Heathrow, Μεγάλη Βρετανία: ανύψωση της χάραξης της σήραγγας ώστε να περάσει πάνω από μία ήδη υπάρχουσα σήραγγα, Πηγή: Guglielmetti et al., 2008

Η μεγάλη αύξηση της κίνησης των αυτοκινήτων στις μεγαλουπόλεις έχει οδηγήσει στην κατασκευή ολοένα και περισσότερων υπόγειων χώρων στάθμευσης, οι οποίοι μπορεί να προκαλέσουν μεγάλα προβλήματα όχι μόνο εξαιτίας του βάθους τους αλλά και λόγω των τοίχων αντιστήριξης που συχνά είναι αγκυρωμένοι με πολλές σειρές αγκυρίων (σχ.1.3). Το τελευταίο χαρακτηριστικό μπορεί ουσιαστικά να διευρύνει τη ζώνη επιρροής για αυτήν την κατασκευή.

Σχήμα 1.3: Πιθανή παρεμβολή μεταξύ ενός υπόγειου χώρου στάθμευσης και μίας υπό κατασκευή σήραγγας, Πηγή: Guglielmetti et al.,2008

22

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

Σε αυτήν την περίπτωση είναι εξαιρετικά σημαντικό να εντοπισθούν και να αποφευχθούν τέτοιου είδους παρεμβολές από την αρχή της σχεδίασης της χάραξης, καθώς η μηχανική διάνοιξη δε μπορεί να αντιμετωπίσει εύκολα κάποιο απρόβλεπτο εμπόδιο. Η αντιμετώπιση τέτοιους είδους παρεμβολών κατά την κατασκευή θα οδηγήσει αναπόφευκτα σε καθυστερήσεις. Πολύ συχνά, οι απαιτήσεις της διαδρομής που πρέπει να ακολουθηθεί επιβάλλουν τη διέλευση κάτω από κατασκευές και υπόγειους χώρους στάθμευσης με αρκετό κίνδυνο, σε τέτοιες περιπτώσεις η διέλευση της σήραγγας είναι πιθανή μόνο ύστερα από τη χρήση ειδικών μέτρων προστασίας των κατασκευών, όπως είναι η ενίσχυση του εδάφους ή ενίσχυση των ίδιων των θεμελίων (σχ.1.4).

Σχήμα 1.4: Σήραγγα στη Ζυρίχη - Ενίσχυση ενός υπόγειου χώρου στάθμευσης κάτω από τον οποίο περνά το ΤΒΜ, Πηγή: Kovari et al., 2004

1.2.3.2 ΔΙΚΤΥΑ ΚΟΙΝΗΣ ΩΦΕΛΕΙΑΣ Δίκτυα κοινής ωφέλειας είναι τα δημόσια δίκτυα ενός αστικού περιβάλλοντος τα οποία έχουν τοποθετηθεί υπόγεια. Σημαντικά δίκτυα κοινής ωφέλειας αποτελούν: αγωγοί κοινής

23

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

ωφέλειας (αγωγοί νερού και λυμάτων), σωλήνες πίεσης (φυσικού αερίου, θέρμανσης, υδραγωγοί), δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας και τηλεφωνικές γραμμές. Η κατασκευή της σήραγγας και των αντίστοιχων σταθμών (στην περίπτωση των σηράγγων του μετρό) μπορεί να επηρεάσουν άμεσα ή έμμεσα τα δίκτυα κοινής ωφέλειας. Σε μερικές περιπτώσεις, ακόμα και η διάτρηση για τις ερευνητικές γεωτρήσεις ή την ενίσχυση του εδάφους μπορεί να χτυπήσουν κατευθείαν κάποιο δίκτυο και να προκαλέσουν ζημιά. Επομένως, όπως και στην περίπτωση των κτιρίων, πρέπει να μελετηθεί ενδελεχώς η ύπαρξη δικτύων κοινής ωφέλειας και να καταγραφούν οι θέσεις τους ώστε να επιλέγει ανάλογα με αυτές η κατάλληλη θέση χάραξης. Προκειμένου να συλλεχθούν οι απαραίτητες, το πρώτο βήμα είναι η χαρτογράφηση τους και η συλλογή πληροφοριών για όλα τα δίκτυα που εντοπίζονται στην περιοχή μελέτης. Πρέπει να σημειωθεί ότι πλέον πολλές είναι οι πόλεις που κρατάνε ηλεκτρονικά αρχεία σχετικά με τη θέση και τα χαρακτηριστικά των δικτύων.

1.2.3.3 ΥΠΑΡΧΟΥΣΕΣ ΙΣΤΟΡΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ Η παρεμβολή της θέσης της σήραγγας με προΰπάρχουσες σημαντικές δομές ιστορικής σημασίας είναι ένα πρόβλημα που δεν απασχολεί μόνο πόλεις με μεγάλο αρχαιολογικό ενδιαφέρον όπως η Ρώμη και η Αθήνα, αλλά και πόλεις όπου το υπέδαφος δεν έχει μελετηθεί σωστά ή δεν είναι γνωστό από αρχαιολογικής άποψης. Όταν γίνεται αναφορά για αρχαιολογικά ευρήματα, είναι σημαντικό να ληφθούν υπόψιν όχι μόνο τα ερείπια του αρχαίου πολιτισμού, αλλά και οι υπόγειες διαβάσεις, οι δεξαμενές και τα εγκαταλελειμμένα πηγάδια. Οι τρεις τελευταίοι παράγοντες είναι δυνητικά οι πιο κρίσιμοι στην κατασκευή μίας σήραγγας με μηχάνημα ολομέτωπης κοπής, διότι μπορεί να προκαλέσουν ταχύ και ανεξέλεγκτο άδειασμα μπροστά από το μέτωπο του μηχανήματος. Αυτό το ατύχημα δύναται να επηρεάσει την ευστάθεια όχι μόνο του μηχανήματος, αλλά και όλης της περιβάλλουσας περιοχής καθώς και των αντίστοιχων κατασκευών στην επιφάνεια. Όταν αυτά τα εμπόδια εντοπισθούν εγκαίρως πριν την κατασκευή, όπως στην περίπτωση των σηράγγων στη Σιταντέλα κατά την εκσκαφή του υπόγειου συστήματος στο Τορίνο, είναι δυνατή η επέμβαση, με έναν πολύ απλό αλλά και αποδοτικό τρόπο, εισπιέζοντας κάποιο υλικό ή γεμίζοντας προσωρινά τα υπόγεια περάσματα. Ο τελικός στόχος είναι η ασφάλεια όχι μόνο της προΰπάρχουσας κατασκευής αλλά και της ίδιας της σήραγγας. Ωστόσο, είναι αισθητά πιο αποδοτική η καλή συνεργασία με τις αρχές από την αρχή της σχεδίασης του έργου, με σκοπό την προφύλαξη των αρχαιοτήτων και των κατασκευών ιστορικής αξίας ώστε να επιλεχθεί η κατάλληλη διαδρομή χάραξης η οποία θα προκαλέσει όσο το δυνατόν λιγότερα προβλήματα.

24

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ

1.2.3.4 ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΤΩΝ ΚΑΤΟΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ Η κατασκευή μίας μεγάλης αστικής σήραγγας ενδέχεται να τροποποιήσει τη συνολική δομή μίας πόλης, έστω κατά την κατασκευή του έργου. Σε αυτήν την περίπτωση είναι σύνηθες για πολλούς κατοίκους να υιοθετήσουν τη στάση NIMBY (Not In My Back Yard) εξαιτίας της έλλειψης ενημέρωσης. Για την αποφυγή μίας τέτοιας συμπεριφοράς, απαιτείται η συνεχής και έγκαιρη επικοινωνία με το κοινό, κατά τη σχεδίαση και την κατασκευή του έργου. Η αποτυχία της παροχής μίας τέτοιας επικοινωνίας ενδέχεται να προκαλέσει κινδύνους, καθυστερήσεις και υπερβάσεις κόστους στο έργο. Σήμερα, είναι αναπόφευκτη η κατασκευή υποδομών σε μία πόλη με μεγάλο πληθυσμό χωρίς να ληφθούν υπόψιν οι απαιτήσεις των κατοίκων που θα επηρεαστούν από την τελική λειτουργία του έργου. Είναι προφανές ότι δε μπορούν να ικανοποιηθούν όλες οι απαιτήσεις, δύναται όμως να επιτευχθεί ένα ικανοποιητικός διακανονισμός μεταξύ αυτών που θα κατασκευάσουν το έργο και εκείνων που θα υποστούν τις συνέπειες από την όχληση που θα προκληθεί κατά την περίοδο κατασκευής. Δύο ξεκάθαρα παραδείγματα ζημιών στις υπάρχουσες υποδομές, που προκλήθηκαν από την κατασκευή σε αστικό περιβάλλον παρουσιάζονται στις εικόνες (σχ.1.5.).

Σχήμα 1.5: Ζημιές σε υπάρχουσες κατασκευές κάτω από τις οποίες γίνεται η εκσκαφή μίας αστικής σήραγγας (Αριστερά: Σίδνεϋ, Δεξιά: Λονδίνο), Πηγή: Guglielmetti et al.,2008

Γενικά, πρέπει να εξασφαλισθεί η ελαχιστοποίηση των ανθρώπων που θα επηρεαστούν αρνητικά από το έργο. (Guglielmetti et al.,2008)

25

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ 2.1

ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΕΔΑΦΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟ ΣΥΝΟΛΟ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ Η διάνοιξη σηράγγων για την κατασκευή του Μετρό της Αθήνας έγινε κυρίως στον

σχηματισμό που αποκαλείται “Αθηναϊκός Σχιστόλιθός” [3], [4]. Είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τον γεωλογικό σχηματισμό που εμφανίζει ποικιλία χαμηλής μεταμόρφωσης και ιζηματογενών (μη μεταμορφωμένων) ασθενών πετρωμάτων, έντονα ανομοιογενής. Ο Αθηναϊκός σχιστόλιθος αποτελεί μια αλληλουχία ιζημάτων τύπου φλύσχη του Ανωτέρου Κρητιδικού, πάχους περίπου 200 μέτρων, που σχηματίσθηκε από υλικά που προέρχονται από τις γύρω περιοχές και συγκεντρώθηκαν στην λεκάνη της Αθήνας. Η αλληλουχία αποτελείται από λεπτούς στρωματώδες αργιλικούς και ασβεστιτικούς ψαμμίτες, σε εναλλαγές με ιλυόλιθους, αργιλικούς σχιστόλιθούς, σχιστόλιθους, μάργες και ασβεστόλιθους (σχ. 2.1, 2.2., 2.3). Σαν αποτέλεσμα της εκτεταμένης διάβρωσης και του τεκτονισμού, ο Αθηναϊκός σχιστόλιθος σε πολλές περιοχές είναι τελείως αποσαθρωμένος και δεν μπορεί πλέον να χαρακτηρίζεται σαν πέτρωμα αλλά έχει τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ετερογενούς αργιλικού σχιστόλιθου. Αναφορικά με τις συνθήκες των υπόγειων υδάτων, η κατασκευή των σηράγγων έχει δείξει ότι ο Αθηναϊκός Σχιστόλιθος έχει μικρή διαπερατότητα. Ο υδροφόρος ορίζοντας εντοπίζεται στα 7 έως 14 μέτρα.

Σχήμα 2.1: Μεταψαμμίτης με μεταλλοφορία σιδηροπυρίτη, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

26

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.2: Περιδοτήτης-Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

Σχήμα 2.3: Αθηναϊκός σχιστόλιθος, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

2.2

ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΕΔΑΦΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΕΣΟΔΙΑΣΤΗΜΑ Το πρώτο μεσοδιάστημα βρίσκεται μεταξύ του Φρέατος Εκκίνησης ΤΒΜ (Χ.Θ.1+583)

(σχ. 2.4) και του Σταθμού Αγίας Βαρβάρας (Χ.Θ.2+187) [2]. Πρόκειται για σήραγγα διπλής τροχιάς που διανοίχτηκε με ΤΒΜ, εκτός των πρώτων 12m (από Χ.Θ. 1+583 έως Χ.Θ. 1+595), (σχ. 2.5) διανοίχτηκε με συμβατικό τρόπο, επενδύθηκε προσωρινά με κέλυφος από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, χαλύβδινα πλαίσια κτλ. και τελικά επενδύθηκε με δακτυλίους από προκατασκευασμένα στοιχεία οπλισμένου σκυροδέματος για την απρόσκοπτη λειτουργία του ΤΒΜ. Μηχάνημα τύπου EPB-TBM με ασπίδα (LOVAT RME-370SE-σχ. 2.5) χρησιμοποιήθηκε 27

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

για τη διάνοιξη της σήραγγας, με διάμετρο διάνοιξης 9.4m. Εναλλασσόμενος πεσσοειδής τύπος δακτυλίων της τμηματικής επένδυσης αποτελούμενος από (6+1) προκατασκευασμένα στοιχεία οπλισμένου σκυροδέματος, με εσωτερική διάμετρο 8.48m και πάχος 35cm προβλέπεται να χρησιμοποιηθεί, ώστε η τμηματική επένδυση να ανθίσταται στα διαφορετικά δρώντα φορτία.

Σχήμα 2.4: Φρέαρ έναρξης του ΤΒΜ, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

28

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.5: Τοποθέτηση ασπίδας, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

Πίνακας 2.1: Γενική χιλιομετρική περιγραφή Χιλιομετρική θέση Από

Εως

Γενική γεωλογική περιγραφή κατά μήκος της χάραξης του μεσοδιαστήματος

Χιλιομετρική θέση Παρατηρήσεις

Υπερκείμενοι σχηματισμοί: Μεταιλυόλιθος, Μεταψαμμίτης, Ταλκικός Σχιστόλιθος, Αργιλικός Σχιστόλιθος, Αργιλός, Ιλυολιθός, Μάργα, Μαργαικός Ασβεστόλιθος, Κροκαλοπαγές, Λατυποπαγές . Μέτωπο 1+419

2+298

ΑΘΗΝΑΪΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ (Κατώτερη βαθμίδα)

εκσκαφής: Αργιλικός Σχιστόλιθος , Μεταψαμμίτης, Ιλυόλιθος, Μάργα, Μαργαικός Ασβεστόλιθος, Ασβεστόλιθος, Σερικιτικός Σχιστόλιθος, Κροκαλοπαγές, Λατυποπαγές, Μεταιλυόλιθος, Σχισττολιθος, Τεφρός

Σταθμός/ Φρέαρ Σήραγγα

Περιγραφή Από

Εως

m

ΝΑΤΜ διπλής τροχιάς

1+419

1+546

127

Φρέαρ έναρξης ΤΒΜ

1+546

1+583

37

Σήραγγα ΤΒΜ

1+583

2+187

Φρέαρ Κομνηνού

1+754

m

604

Μεταιλυόλιθος. Άλλες παρατηρήσεις: Ρήγμα στη Χ.Θ. 2+150 (Οριο νεογενούς λεκάνης). Ρέμα στη Χ.Θ. 1+550.

Σταθμός Αγίας Βαρβάρας

2+188

2+298

110

29

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.6: Πρώτο μεσοδιαστήμα

Οι τεχνικογεωλογικές ενότητες αναφέρονται στον Πίνακα 2.2.

30

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Πίνακας 2.2: Τεχνικογεωλογικές Ενότητες και Γεωτεχνικοί Σχηματισμοί

31

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.7: Γεωτρήσεις πρώτου μεσοδιαστήματος

32

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Οι γεωλογικές ενότητες και οι γεωτεχνικοί σχηματισμοί που αναμένεται να συναντηθούν σε ολόκληρη την περιοχή του διαδρόμου ανάπτυξης του έργου (σχ. 2.7) αναφέρονται επιγραμματικά στον παρακάτω Πίνακα 2.3 . Πίνακας 2.3: Γεωλογικές Ενότητες και Γεωτεχνικοί Σχηματισμοί Κωδ.

Γεωλογική Ενότητα

Κωδ.

Γεωτεχνικός Σχηματισμός

1

Τεχνητές Αποθέσεις

1.1

Ποικίλης προέλευσης υλικά

2

Κορήματα

- Αλλουβιακές Αποθέσεις

3.1 3.2 5.1

3

Λιμναίες Μαργαϊκές Αποθέσεις

5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 7.1 7.2 7.3

4

5

Αθηναϊκός Σχιστόλιθος

Αθηναϊκός Σχιστόλιθος

- Ανώτερη Ενότητα

- Κατώτερη Ενότητα

7.4 7.5 7.6 7.7 8.1 8.2

Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές χαλαρό ή ασθενώς συγκολλημένο Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές συγκολλημένο Μανδύας αποσάθρωσης λιμναίων μαργαϊκών αποθέσεων Μαργαϊκός Ασβεστόλιθος Μάργα (αργιλόλιθος ασβεστιτικός) Ιλυόλιθος Αργιλόλιθος Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές, ψηφιδοπαγές, ασθενώς συγκολλημένο Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές, ψηφιδοπαγές, συγκολλημένο Μανδύας αποσάθρωσης Αθηναϊκού Σχιστολίθου Μεταϊλυόλιθος Μεταψαμμίτης Ασβεστιτικός Μεταψαμμίτης, Ασβεστιτικός Σχιστόλιθος, Ψαμμιτικός Σχιστόλιθος Εναλλαγές Μεταψαμμίτη, Μεταϊλυολίθου Επιδοτιτικός, Χλωριτικός Σχιστόλιθος Ταλκικός Σχιστόλιθος Τεφρός Μεταϊλυόλιθος, Μελανός Αργιλικός Σχίστης Εναλλαγές μελανού Αργιλικού Σχίστη και τεφρού Μεταϊλυόλιθου με τεφρό Μεταψαμμίτη

Στον παρακάτω πίνακα παρατίθεται η περιγραφή των γεωλογικών στρωμάτων κατά μήκος της χάραξης.

33

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Πίνακας 2.4: Περιγραφή των γεωλογικών στρωμάτων κατά μήκος της χάραξης ΓΕΩΤΡΗΣΗ

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΤΡΩΜΑΤΩΝ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ ΥΠΕΡΚΕΙΜΕΝΑ

ΑΠΟΣΤΑΣΗ (m) ΑΠΟ ΟΝΟΜΑ

Χ.Θ.

ΥΠΕΡΚΕΙΜΕΝΑ

ΑΞΟΝΑ ΧΑΡΑΞΗΣ δεξιά (+ ) , αριστερά ( -)

ΜΕΤΩΠΟ ΕΚΣΚΑΦΗΣ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ βάθος m

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ βάθος m

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

BOBP0003 - BCR_0002

1+556

26,0

-12,41

1,25-19,5

ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

19,5-51,50

ΤΕΦΡΟΣ ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ, μελανός ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΗΣ

BCBP0004

1+569

26,7

16,14

6,89-18,81

ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

18,81-51,80

ΤΕΦΡΟΣ ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ, μελανός ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΗΣ

ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ, γκριζοπράσινου έως γκρίζου χρώματος διαταραγμένος, έντονα φολιωμένος με ολισθηρές επιφάνειες. Αποσυντίθεται σε ιλυώδη ΑΜΜΟ (SM) έως ΧΑΛΙΚΕΣ με άμμο (GM) χωρίς πλαστικότητα. ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ, σκούρου γκρίζου χρώματος, έντονα διαταραγμένος, φολιωμένος με ολισθηρές επιφάνειες. Αποσυντίθεται σε ιλώδη ΑΜΜΟ με χαλίκια (SΜ) έως ιλώδη ΑΜΜΟ (SM) χωρίς πλαστικότητα.

25,50-35,50

1,00-12,10

ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

12,10-39,00

2,20-17,80

ΤΑΛΚΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

2,00-18,00 ΒP3339

1+603

25,0

-5,00

18,00-25,50

BEBP0005

ΒΗ3317

BP3340

BH3318

1+622

1+666

1+684

1+758

26,4

22,6

22,8

23,0

28,55

-36,0

18,0

17,80-21,40

Αμμώδης ισχνή ΑΡΓΙΛΟΣ (CL) μικρής έως μέτριας πλαστικότητας, κιτρινοκάστανου χρώματο. Πιθανώς προϊόν μυλωνιτίωσης ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΥ στην επαφή με το υποκείμενο στρώμα

1,8-3,7

ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗΣ

3,7-15,3

ΕΝΑΛΛΑΓΕΣ ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗ, ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΥ

15,3-23,10

Αμμώδης ισχνή ΑΡΓΙΛΟΣ (CL) μικρής έως μέτριας πλαστικότητας, κιτρινοκάστανου χρώματο. Πιθανώς προϊόν μυλωνιτίωσης ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΥ στην επαφή με το υποκείμενο στρώμα

12,8-18,3

ΤΑΛΚΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

18,3-20

Αμμώδης ισχνή ΑΡΓΙΛΟΣ (CL) μικρής έως μέτριας πλαστικότητας, κιτρινοκάστανου χρώματο. Πιθανώς προϊόν μυλωνιτίωσης ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΥ στην επαφή με το υποκείμενο στρώμα

-51,6

Εναλλαγές αργιλικού ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΥΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΥ και ταλκικού ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΥ, σκούρου γκρίζου χρώματος, φολιωμένου με ολισθηρές επιφάνειες, τοπικά με μορφή Λατυποπαγούς. Τοπικά αποσυντίθεται σε ιλυώδη ΑΜΜΟ με χαλίκια (SM) χωρίς πλαστικότητα ΤΕΦΡΟΣ ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ, μελανός ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΗΣ

21,40-40,0

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ, τεφρού χρώματος, πτυχωμένος, έντονα διατμημένος με λείες επιφάνειες με γραμμές ολίσθησης, ασθενούς αντοχής. Μίγμα βράχου και εδάφους. Αποσυντίθεται σε αργιλώδη άμμο (SC), ιλυαργιλώδη άμμο με χαλίκια (SCSM) μικρής έως μέσης πλαστικότητας. Στο βάθος 28,60-30,90μ. ένστρωση Κρυσταλλικού Ασβεστολίθου.

23,10-28,8

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ ΜΕ ΕΝΑΛΛΑΓΕΣ ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗ

28,8-38,3

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

20-40

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

34

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

BP3341

BP3319

1+800,000

1+891,000

26,3

24,1

3,20-5,0

Μανδύας αποσάθρωσης Αθηναικού Σχιστολίθου

5,0-14,20

ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗΣ ΜΕ ΕΝΣΤΡΩΣΕΙΣ ΙΛΙΟΛΙΘΟΥ

14,20-17,20

ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

1+924,000

22,8

-9,9

17,20-19,40

ΚΡΟΚΑΛΟΠΑΓΕΣ/ ΛΑΤΥΠΟΠΑΓΕΣ

5,40-6,50

Μανδύας αποσάθρωσης Αθηναικού Σχιστολίθου

6,50-9,00

ΤΑΛΚΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

9,00-10,80

Ζώνη Διίατμησης

10,80-21,90

11,93-15,00

Ενάλλαγες ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗ, ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΥ ΚΡΟΚΑΛΟΠΑΓΕΣ/ ΛΑΤΥΠΟΠΑΓΕΣ χαλαρό εως ασθενώς συγκολλημένο ΚΡΟΚΑΛΟΠΑΓΕΣ/ ΛΑΤΥΠΟΠΑΓΕΣ συγκολημένο Εναλλαγές ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗ, Μανδύα αποσάθρωσης αθηναικού σχιστόλιθου ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

-44,7

3,09-4,24 4,24-11,93

BEBP0007

BH3320

BH3321

BEBP008

BFP_009

BP3322

BP3323

1+967

2+024

2+106

2+148

2+199

2+201

2+245

24,7

23,7

20,9

20,4

18,2

16,7

15,7

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

28,5-38,0

Επιδοτικός, χλωριτικός, ΣΕΡΙΚΙΤΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

21,90-40

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

-

-

14,52-38,40

ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗΣ

-8,7

0,4-3,09 BEVP006

19,40-28,50

17,4

0,0

2,5

14,9

14,9

4,52-9,52

ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

9,52-14,52

ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗΣ

5,40-5,80

Μανδύας αποσαθρωμένου ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗΣ

24,9-25,70

ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ

5,80-8,80

ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗΣ

25,70-31,80

ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗΣ

31,80-40,10

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

20,40-40,30

ΑΡΓΙΛΙΚΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ ΜΕ ΕΝΣΡΩΣΕΙΣ ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗ

8,80-13,70

Ζώνη Διατμησής

13,70-24,90

Εναλλαγές ΜΕΤΑΨΑΜΜΙΤΗ, ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΥ

1,6-4,30

Μανδύας αποσαθρωμένου ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΥ

4,30-20,40

ΜΕΤΑΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

3,07-6,91

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

6,91-10,65

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

BP3331

2+255

14,5

-35,5

BFBP0010

2+286

14,5

29,8

BP3324

2+305,5

12,2

-37,2

BGVP0011

2+308

13,0

-19,9

BGB0012

2+331

12,8

14,9

14,98-22,67

ΜΑΡΓΑΙΚΟΣ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ

20,65-24,49

4,60-14,98

ΚΡΟΚΑΛΟΠΑΓΕΣ/ ΛΑΤΥΠΟΠΑΓΕΣ χαλαρό εως ασθενώς συγκολλημένο ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

22,67-24,97

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

2,00-3,00

Μανδύας αποσάθρωσης ΜΑΡΓΩΝ, εξαλλοιωμένες ζώνες μαργών

16-23,40

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

3,00-16,00

Εναλλαγές ΜΑΡΓΑΣ ( αργιλόλιθος ασβεστιτικός) και ΜΑΡΓΑΙΚΟΥ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΥ

23,40-40,70

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

5,00-6,00

Μανδύας αποσάθρωσης ΜΑΡΓΩΝ, εξαλλοιωμένες ζώνες μαργών

16,50-18,70

ΜΑΡΓΑΙΚΟΣ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ

6,00-16,50

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

18,70-29,30

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

3,90-7,00

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

8,30-22,30

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

7,00-8,30

ΜΑΡΓΑΙΚΟΣ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ

22,30-40,20

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

0-1,56

Ποικίλης προέλευσης υλικά

1,56-39,60

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

4,00-6,30

8,80-27,60

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

12,62-15,00

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός)

1,54-4,60

-47,2

-5,0

24,49-29,4

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός) ΚΡΟΚΑΛΟΠΑΓΕΣ/ ΛΑΤΥΠΟΠΑΓΕΣ συγκολημένο ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

10,65-20,65

0-1,57

ΜΑΡΓΑ (αργιλόλιθος ασβεστιτικός) Εναλλαγές ΜΑΡΓΑΣ ( αργιλόλιθος ασβεστιτικός) και ΜΑΡΓΑΙΚΟΥ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΥ Ποικίλης προέλευσης υλικά

1,57-12,62

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

3,46-6,53

Μανδύας αποσάθρωσης ΜΑΡΓΩΝ, εξαλλοιωμένες ζώνες μαργών

6,30-8,80

6,53-20,37

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

20,37-21,52

ΜΑΡΓΑΙΚΟΣ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ

21,52-27,20

ΙΛΥΟΛΙΘΟΣ

Στον παραπάνω πίνακα αναφέρεται η απόστασή από τον άξονα της χάραξης ή οποία σχηματικά δίνεται στη παρακάτω κάτοψη (σχ. 2.8).

35

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.8: Σχηματική παράσταση κάτοψης

2.2.1 ΥΠΟΤΜΗΜΑ 1 ΑΠΟ Χ.Θ.1+583 ΕΩΣ Χ.Θ.1+900 Το σύνολο της υπόγειας διάνοιξης αναμένεται αποκλειστικά στην κατώτερη ενότητα του «Αθηναϊκού Σχιστόλιθου», με επικράτηση της τεχνικογεωλογικής ενότητας του τεφρού μεταϊλυόλιθου – μελανού αργιλικού σχίστη (AS-PH), καταθέσεις με ενστρώσεις γκρίζου μεταψαμμίτη (AS-PHS) [2]. Υπερκείμενα αναμένονται εναλλαγές οριζόντων μεταϊλυολίθων μεταψαμμιτών (AS-STL) της ανώτερης ενότητας του αθηναϊκού σχιστολίθου. Στην επαφή της ενότητας αυτής με την κατώτερη και κυρίως μετά τη Χ.Θ.1+660, συναντάται κατά κανόνα ζώνη τεκτονισμού/διάτμησης πάχους της τάξης των 6 – 8m. Περί τις Χ.Θ.1+660 και Χ.Θ.1+900 αξιολογείται πιθανή η συνάντηση τοπικών και μικρού σχετικά πάχους ζωνών εντονότερου τεκτονισμού, λόγω δευτερευόντων ρηγμάτων. Όπως προκύπτει από τις αναλύσεις του δείκτη ποιότητας πετρώματος (RQD) που πραγματοποιήθηκαν για το τμήμα αυτό της χάραξης, το γεωυλικό είναι κυρίως πολύ πτωχής έως πτωχής ποιότητας και κατά τόπους μέτριας έως καλής ποιότητας. Οι εκτελεσθείσες Δοκιμές Τυποποιημένης Διείσδυσης (SPT) κατέγραψαν στο σύνολο τους άρνηση σε διείσδυση ή πολύ μεγάλο αριθμό κρούσεων (πάνω από 40), το οποίο θεωρείται αναμενόμενο λόγω της βραχώδους φύσης του σχηματισμού. Η πλειονότητα των αποτελεσμάτων των δοκιμών ανεμπόδιστης θλίψης που εκτελέστηκαν στο τμήμα αυτό προσδιόρισαν σχηματισμούς κυρίως ασθενούς έως πολύ ασθενούς αντοχής και μόνο τοπικά μετρίως ισχυρής αντοχής. Οι εδαφοποιημένες ζώνες και

36

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

τμήματα ημιβραχωδών φάσεων δίνουν τιμές αντοχών πολύ μικρότερες, που δεν ξεπερνούν κατά μέσο όρο τα 0,2 MPa. Σχετικά με τη διαπερατότητα στο τμήμα αυτό της χάραξης όπου επικρατούν οι σχηματισμοί της κατώτερης ενότητας του αθηναϊκού σχιστολίθου, αναμένεται κατά κανόνα χαμηλή έως πολύ χαμηλή διαπερατότητα(10-9 ≤ k ≤ 10-6 m/sec), μειούμενη γενικά από τις πιο μεταψαμμιτικές φάσεις(10-8 ≤ k ≤ 10-6 m/sec) προς τις πιο μεταϊλυολιθικές (10-9≤ k ≤10-7m/sec) και περισσότερο στους αργιλικούς σχίστες(k ≤ 10-7m/sec).Από τις διαθέσιμες μετρήσεις στάθμης υπογείου νερού, σε παλαιότερες και νέες γεωτρήσεις, προκύπτουν ενδείξεις για στάθμη νερού σε μέσο βάθος 5m. Για το υποτμήμα 1 παρέχεται η παρακάτω γεωλογική τομή (σχ. 2.9), ενώ για τους συμβολισμούς των γεωτεχνικών παραμέτρων παίρνουμε πληροφορίες από τον παρακάτω πίνακα 2.5. Πίνακας 2.5: Συμβολισμοί γεωτεχνικών παραμέτρων σχεδιασμού

Σ γ υμβολιG (kN/m3 σ σμός SI m )ci c i φ (MPa) (kPa) E (°) E m (MPa) ν long k K (MPa) (m/sec)

Γεωτεχνική παράμετρος Μοναδιαίο (ειδικό) βάρος Γεωλογικός Δείκτης Αντοχής Αντοχή ανεμπόδιστης θλίψης του άρρηκτου Σταθερά mi του κριτηρίου Hoek-Brown βράχου Συνοχή Γωνία τριβής Μέτρο ελαστικότητας Μέτρο ελαστικότητας σε μακροχρόνιες Λόγος Poisson συνθήκες φόρτισηςδιαπερατότητας Συντελεστής Συντελεστής ουδετέρων ωθήσεων γαιών

o

37

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.9: Γεωλογική τομή στη Χ.Θ. 1+650.4

38

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Όπου έχουμε Τεχνητές Αποθέσεις (1.1) c΄=0 kPa, φ΄=30°, Em=40MPa, Elong=32MPa, γ=19.5kN/m3, ν=0.30, k=10-4m/sec, Ko=0.5

Πίνακας 2.6: Εναλλαγές μεταψαμμίτη, μεταϊλυολίθου (7.5)

3

γ (kN/m ) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 22.9 22.9 26 30 3.0 4.0 10 10 22 27 40.7 44.6 435 630 370 540 0.25 0.25 5*10-7 5*10-7 0.5 0.5

Κατηγορία III 22.9 34 5.0 10 32 47.8 890 760 0.25 5*10-7 0.5

Πίνακας 2.7: Τεφρός μεταϊλυόλιθος, μελανός αργιλικός σχίστης (8.1)

γ (kN/m3) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 23.3 23.3 15 19 2.0 3.0 8 8 30 40 21.0 25.5 190 290 160 250 0.25 0.25 2*10-7 2*10-7 0.5 0.5

Κατηγορία III 23.3 22 4.0 8 49 28.7 400 340 0.25 2*10-7 0.5

2.2.2 ΥΠΟΤΜΗΜΑ 2 ΑΠΟ Χ.Θ.1+900 ΕΩΣ Χ.Θ.2+125 Το σύνολο σχεδόν της υπόγειας διάνοιξης αναμένεται στις εναλλαγές οριζόντων μεταϊλυολίθων – μεταψαμμιτών (AS-STL) της ανώτερης ενότητας του «Αθηναϊκού Σχιστολίθου». Τοπική και περιορισμένη σχετικά παρουσία της τεχνικογεωλογικής ενότητας του τεφρού μεταϊλυόλιθου–μελανού αργιλικού σχίστη (AS-PH) της κατώτερης ενότητας του

39

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

αθηναϊκού σχιστολίθου αναμένεται στο δάπεδο κυρίως του υπόγειου έργου, περί τις Χ.Θ.2+025 και μετά τη Χ.Θ.2+080 [2]. Περί τη Χ.Θ.2+025 αξιολογείται πιθανή η συνάντηση τοπικής και μικρού σχετικά πάχους ζώνης εντονότερου τεκτονισμού, λόγω δευτερεύοντος ρήγματος. Όπως

προκύπτει από τις αναλύσεις του δείκτη ποιότητας πετρώματος (RQD) που

πραγματοποιήθηκαν για το τμήμα αυτό της χάραξης, το γεωυλικό είναι κυρίως πολύ πτωχής και δευτερευόντως πτωχής ποιότητας. Οι εκτελεσθείσες Δοκιμές Τυποποιημένης Διείσδυσης (SPT) κατέγραψαν στο σύνολο τους άρνηση σε διείσδυση ή πολύ μεγάλο αριθμό κρούσεων (πάνω από 33), γεγονός το οποίο θεωρείται αναμενόμενο λόγω της βραχώδους φύσης του σχηματισμού. Η πλειονότητα των αποτελεσμάτων των δοκιμών ανεμπόδιστης θλίψης που εκτελέστηκαν στο τμήμα αυτό προσδιόρισαν σχηματισμούς κυρίως ασθενούς αντοχής και δευτερευόντως πολύ ασθενούς αντοχής και μόνο τοπικά μετρίως ισχυρής. Οι εδαφοποιημένες ζώνες και τμήματα ημιβραχωδών φάσεων δίνουν τιμές αντοχών πολύ μικρότερες, που δεν ξεπερνούν κατά μέσο όρο τα 0,2 MPa. Σχετικά με την διαπερατότητα στο τμήμα αυτό της χάραξης όπου επικρατούν οι σχηματισμοί της ανώτερης ενότητας του «Αθηναϊκού Σχιστολίθου», αναμένεται κατά κανόνα να ακολουθηθεί η γενικότερη συμπεριφορά του γεωλογικού αυτού στρώματος, δηλαδή να εμφανιστεί χαμηλή έως πολύ χαμηλή διαπερατότητα(10-9 ≤ k ≤ 10-6 m/sec). Από τις διαθέσιμες μετρήσεις στάθμης υπογείου νερού, σε παλαιότερες και νέες γεωτρήσεις, προκύπτουν ενδείξεις για στάθμη νερού σε βάθος από 4m έως 6m. Για το υποτμήμα 2 (σχ. 2.10) παρέχεται η παρακάτω γεωλογική τομή, για τους συμβολισμούς των γεωτεχνικών παραμέτρων παίρνουμε πληροφορίες από τον πίνακα 2.5.

40

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.10: Γεωλογική τομή στην Χ.Θ. 1+908.6

41

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Όπου έχουμε Τεχνητές Αποθέσεις (1.1) c΄=0 kPa, φ΄=30°, Em=40MPa, Elong=32MPa, γ=19.5kN/m3, ν=0.30, k=10-4m/sec, Ko=0.5 Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές χαλαρό ή ασθενώς συγκολλημένο (3.1) c΄=5 kPa, φ΄=30°, Em=50MPa, Elong=40MPa, k=10-5m/sec, γ=21.3kN/m3, ν=0.30, Ko=0.5 Πίνακας 2.8: Μεταϊλυόλιθος (7.2)

γ (kN/m3) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 22.8 22.8 23 26 2.0 3.0 10 10 42 53 26.3 30.0 300 435 255 370 0.25 0.25 5*10-7 5*10-7 0.5 0.5

Κατηγορία III 22.8 30 4.0 10 64 33.8 630 540 0.25 5*10-7 0.5

2.2.3 ΥΠΟΤΜΗΜΑ 3 ΑΠΟ Χ.Θ.2+125 ΕΩΣ Χ.Θ.2+187 Το σύνολο σχεδόν της υπόγειας διάνοιξης της σήραγγας πριν από τον προβλεπόμενο Σταθμό της Αγ. Βαρβάρας (Χ.Θ.2+187 - Χ.Θ.2+297) αναμένεται εντός των λιμναίων μαργαϊκών ιζημάτων της νότιας απόληξης της Νεογενούς λιγνιτοφόρου λεκάνης του Περιστερίου [2]. Κυριαρχούν οι ασβεστιτικοί αργιλόλιθοι και ιλυόλιθοι (NG-MS), με ενστρώσεις και ορίζοντες μαργαϊκών ασβεστολίθων (NG-ML) στο ανώτερο τμήμα τους και έως βάθη της τάξης των 10 - 25m περίπου. Ορίζοντες με σημαντική επικράτηση των μαργαϊκών ασβεστολίθων (NG-MK) συναντήθηκαν πιο περιορισμένα, σε πάχη τα οποία κατά κανόνα δεν ξεπερνούν τα 2.5m και μέγιστο πάχος τα 10m περίπου (ερευνητική γεώτρηση BFB_0009, βάθος μεταξύ 16 - 25m). Τεφροί μεταϊλυόλιθοι - μελανοί αργιλικοί σχίστες (AS-PH) της κατώτερης ενότητας των αθηναϊκών σχιστολίθων είναι πιθανό να συναντηθούν οριακά στο δάπεδο και στα κατώτερα τμήματα των εκσκαφών, στο βορειοδυτικό τμήμα του σταθμού και έως τη Χ.Θ.2+200 περίπου. Όπως έχει αναφερθεί, αξιολογείται ότι τα όρια της Νεογενούς λεκάνης στην περιοχή

42

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

αυτή οριοθετούνται κατά βάση από επάλληλα κανονικά ρήγματα, τα σημαντικότερα από τα οποία αναμένονται περί τις Χ.Θ.2+125 (αρχή τμήματος), Χ.Θ.2+200 (εντός των εκσκαφών του σταθμού) και Χ.Θ.2+380. Ποικίλων διαστάσεων τεμάχη βραχόμαζας των αθηναϊκών σχιστολίθων του αλπικού υποβάθρου, είναι πιθανό να συναντηθούν εντός των λιμναίων ιζημάτων, στα περιθώρια της λεκάνης. Το πάχος

των επιφανειακών εδαφικών

υλικών

(αλλουβιακές αποθέσεις,

κώνοικορημάτων, τεχνητές επιχώσεις αδιαίρετα) στις εκσκαφές του σταθμού αναμένεται της τάξης των 4 - 5m. Αναφορικά με το δείκτη ποιότητας πετρώματος (RQD) των λιμναίων μαργαϊκών σχηματισμών, όπως αυτός προκύπτει από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων για το τμήμα αυτό της χάραξης, το γεωυλικό είναι κυρίως πτωχής έως μέτριας ποιότητας και δευτερευόντως πολύ πτωχής και κατά τόπους καλής ποιότητας. Οι λιμναίες μαργαϊκές αποθέσεις που εμφανίζονται στην περιοχή της σήραγγας παρουσιάζουν ήπιες γενικά κλίσεις στρωμάτων και μικρή καταπόνηση, η οποία εκφράζεται από αραιά κατά θέσεις συστήματα διακλάσεων και τοπικά μικρού σχετικά πάχους ρηξιγενείς ζώνες. Γενικά, οι μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι εμφανίζουν εντονότερο κερματισμό. Οι εκτελεσθείσες Δοκιμές Τυποποιημένης Διείσδυσης (SPT) κατέγραψαν στο σύνολό τους άρνηση, το οποίο θεωρείται αναμενόμενο λόγω της βραχώδους φύσης του σχηματισμού. Η πλειονότητα των αποτελεσμάτων των δοκιμών ανεμπόδιστης θλίψης που εκτελέστηκαν στο τμήμα αυτό (λιμναία μαργαϊκά ιζήματα) προσδιόρισαν σχηματισμούς κυρίως ασθενούς αντοχής και δευτερευόντως πολύ ασθενούς αντοχής και μόνο τοπικά μετρίως ισχυρής (μαργαϊκός ασβεστόλιθος). Οι εδαφοποιημένες ζώνες και τμήματα ημιβραχωδών φάσεων δίνουν τιμές αντοχών πολύ μικρότερες, που δεν ξεπερνούν κατά μέσο όρο τα 0,6 MPa. Η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα στην περιοχή μελέτης είναι γενικά σταθερή και το βάθος της κυμαίνεται εποχιακά από -4,0 m έως -7,0 m από την στάθμη του φυσικού εδάφους. Παρατηρείται επίσης ότι οι γεωτεχνικοί σχηματισμοί στην περιοχή δεν διαφοροποιούνται σε ότι αφορά την διαπερατότητα τους η οποία είναι γενικά από χαμηλή έως πολύ χαμηλή. Για το υποτμήμα 3 (σχ. 2.11) παρέχεται η παρακάτω γεωλογική τομή, για τους συμβολισμούς των γεωτεχνικών παραμέτρων παίρνουμε πληροφορίες από τον πίνακα 2.5.

43

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Σχήμα 2.11: Γεωλογική τομή στη Χ.Θ. 2+140.2

44

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Τεχνητές Αποθέσεις (1.1) c΄=0 kPa, φ΄=30°, Em=40MPa, Elong=32MPa, γ=19.5kN/m3, ν=0.30, k=10-4m/sec, Ko=0.5

Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές συγκολλημένο (3.2) c΄=10 kPa, φ΄=35°, Em=80MPa, Elong=65MPa, k=10-5m/sec, γ=22.7kN/m3, ν=0.25, Ko=0.5

Πίνακας 2.9: Μάργα (αργιλόλιθος ασβεστιτικός) (5.3)

γ (kN/m3) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 20.9 20.9 62 65 3.0 3.3 7 7 93 110 40.0 41.5 420 520 360 440 0.25 0.25 5*10-7 5*10-7 0.5 0.5

Κατηγορία III 20.9 67 3.7 7 128 42.7 625 530 0.25 5*10-7 0.5

Πίνακας 2.10: Ιλυόλιθος (5.4)

γ (kN/m3) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 22.0 22.0 50 52 3.0 4.0 7 7 69 84 36.6 39.3 345 520 295 440 0.25 0.25 5*10-7 5*10-7 0.5 0.5

Κατηγορία III 22.0 54 5.0 7 100 41.5 725 615 0.25 5*10-7 0.5

45

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Πίνακας 2.11: Κροκαλοπαγές, λατυποπαγές, ψηφιδοπαγές, ασθενώς συγκολλημένο (5.6)

3

γ (kN/m ) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 22.2 22.2 35 40 5.0 6.5 21 21 84 101 45.4 48.9 200 365 170 310 0.25 0.25 10-6 0.5

Κατηγορία III 22.2 44 8.0 21 118 51.5 585 495 0.25

10-6 0.5

10-6 0.5

Πίνακας 2.12: Μεταϊλυόλιθος (7.2)

3

γ (kN/m ) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 22.8 22.8 23 26 2.0 3.0 10 10 35 45 27.5 32.0 300 435 255 370 0.25 0.25 5*10-7 5*10-7 0.5 0.5

Κατηγορία III 22.8 30 4.0 10 55 35.6 630 540 0.25 5*10-7 0.5

Πίνακας 2.13: Τεφρός μεταϊλυόλιθος, μελανός αργιλικός σχίστης (8.1)

γ (kN/m3) GSI σci (MPa) mi c (kPa) φ (°) Em (MPa) Elong (MPa) ν k (m/sec) Ko

Κατηγορία I Κατηγορία II 23.3 23.3 15 19 2.0 3.0 8 8 41 54 18.5 22.5 190 290 160 250 0.25 0.25 2*10-7 2*10-7 0.5 0.5

Κατηγορία III 23.3 22 4.0 8 65 25.5 400 340 0.25 2*10-7 0.5

46

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

2.3

ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Στον παρακάτω πίνακα δίνονται τα όρια atterberg, η φυσική υγρασία και το φαινόμενο

βάρος για όλες τις γεωτρήσεις του μεσοδιαστήματος για όσες γεωτρήσεις διαθέτουμε στοιχεία. Ποσοστό φυσικής υγρασίας: w=

MU ∙ 100 Mσ

Όριο υδαρότητας w=LL Όριο πλαστιμότητας w=PL Όριο συρρικνώσεως w=SL Δείκτης πλαστιμότητας: PI ή IP = LL-PL Σχετική υδαρότητα/ δείκτης συνεκτικότητας: Ιc ή ΙL =

w − LL LL − PL

Αν IL>1 υδαρής κατάσταση Αν 0<ΙL<1 πλάσιμη κατάσταση Αν ΙL<0 ημιστερέα κατάσταση Με έντονα γράμματα σημειώνεται ποια στοιχεία αφορούν στο μέτωπο της σήραγγας

47

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Πίνακας 2.14: Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΟΝΟΜΑ ΓΕΩΤ ΡΗΣΗΣ

BOBP0003-BCR_002

BCBP004

ΒP3339

BEBP0005

ΒΗ3317

ΒΡ3340

ΒΗ3318

ΒΡ3341

ΒΡ3319

BEVP006

BEBP0007

ΒΗ3320

ΒΗ3321

Χ.Θ.

1+556

1+569

1+603

1+622

1+666

1+688

1+758

1+802

1+895

1+924

1+967

2+022

2+108

ΒΑΘΟΣ (m) ΣΤ ΕΨΗ 26

26,7

25,0

26,4

22,6

22,8

23,0

23,0

23,2

22,8

24,7

22,0

22,4

ΔΑΠΕΔΟ

Εκτίμηση Βάθους

γ ΚΝ/m 3

δείκτης οριο υδαρότ. οριο δείκτης φυσική συνεκτικότη υγρασία W WL πλαστικ. W P πλαστικ. Ι P τας Ιc

1,25-19,50

-

-

-

-

-

-

19,50-51,50

-

-

-

-

-

-

6,89-18,81

-

-

-

-

-

-

18,81-51,80

-

-

-

-

-

-

2,00-18,00

-

12,5

32

-

-

-

18,00-25,50

-

11,4

31

23

8

-

25,20-35,50

23,8

10,5

29

-

-

-

1,00-12,10

-

-

-

-

-

-

12,10-39,00

-

-

-

-

-

-

2,20-17,80

-

10,7

28

-

-

-

17,80-21,40

-

26

36

24

12

-

21,40-40,00

22,4

16,3

29

19

10

1,27

35

35,7

34,0

35,4

31,6

31,8

32,0

32,0

32,2

31,8

33,7

31,0

31,4

1,80-3,70

20

-

-

-

-

-

3,70-23,10

26

-

-

-

-

-

15,30-23,10

-

-

-

-

-

23,10-28,80

21,9

14,9

31

-

-

-

28,80-38,30

-

-

28

-

-

-

0,00 -6,00

-

-

-

-

-

6,00 -9,20

-

-

-

-

-

9,20 - 18,30

-

10,6

28

19

9

-

18,30-40,00

23,1

12,5

30

20

10

1,75

3,20-5,00

-

-

-

-

-

-

5,00-14,20

-

-

-

-

-

-

14,20-17,20

-

9,5

33

24

9

-

-

-

-

-

17,20-19,40 19,40-28,50

-

-

-

-

-

-

28,50-38,0

21,3

9,5

33

24

9

2,61

5,40-6,50

-

-

-

-

-

-

6,50-9,00

-

-

-

-

-

-

9,00-10,80

-

-

-

-

-

-

10,80-21,90

-

11,4

31

23

8

-

21,90-40,00

21,8

16,6

29

23

6

2,07

0,40-3,09

-

-

-

-

-

-

3,09-4,24

-

-

-

-

-

-

4,24-11,9

-

-

-

-

-

-

11,93-15,00

-

-

-

-

-

-

4,52-9,52

-

-

-

-

-

-

9,52-14,52

-

-

-

-

-

-

14,52-38,40

-

-

-

-

-

-

5,40-5,80

-

-

-

-

-

-

5,80-8,80

-

-

-

-

-

-

8,80-13,70

-

-

-

-

-

-

13,70-24,90

-

-

-

-

-

-

24,90-25,70

22,2

10,8

-

-

-

-

25,70-31,80

22,2

12,1

28

-

-

-

31,80-40,10

22,2

10,8

-

-

-

-

1,60-4,30

-

-

-

-

-

-

4,30-20,40

-

-

-

-

-

-

20,40-40,30

22,4

11,2

28

-

-

-

Ακόμη δίνονται η σκληρότητα σε μονοαξονική θλίψη, το μέτρο ελαστικότητας, το ειδικό βάρος και ο δείκτης συνοχής στον πίνακα 2.15.

48

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Πίνακας 2.15: Λοιπά Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά ΒΑΘΟΣ (m)

ΟΝΟΜΑ ΓΕΩΤ ΡΗΣΗΣ

Χ.Θ.

BOBP0003-BCR_002

1+556

BCBP004

ΒP3339

BEBP0005

ΒΗ3317

ΒΡ3340

ΒΗ3318

ΒΡ3341

ΒΡ3319

BEVP006

BEBP0007

ΒΗ3320

ΒΗ3321

1+569

1+603

1+622

1+666

1+688

1+758

1+802

1+895

1+924

1+967

2+022

2+108

ΣΤ ΕΨΗ

ΔΑΠΕΔΟ

26

35

26,7

25,0

26,4

22,6

22,8

23,0

23,0

23,2

22,8

24,7

22,0

22,4

ucs

Ε

c

γ

φ

Ko

ο

kpa

Mpa

kpa

ΚΝ/m

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

63

-

3,1

-

32

-

78

-

27

-

23

-

80

-

26,9

23,8

21

0,64

45

-

-

-

156

-

12

-

26

-

11

-

-

-

-

-

-

-

21

16

-

21

22,4

16

0,72

-

-

10

20

-

-

-

-

24

26

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

19,7

21,9

20,5

0,65

1420

211,3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

97,0

-

9

-

58,0

-

42

-

58,0

23,1

9

0,84

-

-

-

-

-

-

10430

-

0,0

-

37

12,50

-

30

-

30

-

3

35,7

34,0

-

35,4

31,6

31,8

32,0

32,0

32,2

31,8

33,7

31,0

31,4

16

334

-

0,1

2090

151,6

120,0

-

1121,8

100,0

-

34

-

6950

-

-

21,3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

27,0

-

23

-

-

9,0

23,0

-

27

-

98

-

7,5

21,8

27

0,55

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

36,0

-

29

-

4590

-

16,0

-

16

-

216

-

15,3

-

27

-

-

-

-

-

-

-

-

-

21,0

-

18

-

-

-

0,0

-

16

-

-

-

4,0

-

25

-

-

-

3,9

22,2

25

0,58

-

-

3,9

22,2

25

0,58

-

-

3,9

22,2

25

0,58

139

-

-

-

-

-

55

-

5,0

-

19

-

4700

4395,4

4,9

22,4

19

0,67

49

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

BEBP008

BFP_009

BP3322

BP3323

BP3331

BEBP0010

BP3324

BGVP0011

BFGB0012

ΓΤ Σ 1.1

ΓΤ Σ 1.2

ΓΤ Σ 1.3

2+148

2+199

2+201,063

2+245,060

2+255,060

2+286

2+305,524

2+308

2+311

1+650

1+908

2+140

20,4

18,2

16,7

15,7

14,5

14,5

12,2

13,0

12,8

36,91

36,85

31,35

29,4

-

-

-

-

-

-

3100

-

-

-

-

-

502

-

-

-

-

-

266

-

-

-

-

-

1772

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

132

-

-

-

-

-

38240

-

-

-

-

-

124

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

243

-

-

-

-

-

4860

-

0,0

-

22

-

8120

-

0,0

-

25

-

475

-

-

-

-

-

2350

-

-

-

-

-

12480

-

-

-

-

-

4900

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

2360

-

-

-

-

-

4850

-

0

-

35

-

8300

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

82

-

-

-

-

-

299

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

408

-

82

-

28

-

936

-

37

-

30

-

-

40

0

19,5

30

0,5

3000

435

22

22,9

40,7

0,5

2000

190

30

23,3

21

0,5

-

40

0

19,5

30

0,5

-

50

5

21,3

30

0,5

2000

300

42

22,8

26,3

0,5

-

40

0

19,5

30

0,5

-

80

10

22,7

35

0,5

3000

420

93

20,9

40

0,5

-

80

10

22,7

35

0,5

3000

345

69

22

26,6

0,5

5000

200

84

22,2

45,4

0,5

-

80

10

22,7

35

0,5

2000

300

35

22,8

27,5

0,5

2000

190

41

23,3

18,5

0,5

27,2

25,7

24,7

23,5

2,5

21,2

22,0

21,8

27,91

27,85

22,35

50

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

2.4

ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Στον παρακάτω πίνακα δίνονται το βάθος του υδροφόρου ορίζοντα και η διαπερατότητα

σε όλο το μήκος του μεσοδιαστήματος. Με έντονα γράμματα σημειώνεται ποια στοιχεία αφορούν στο μέτωπο της σήραγγας Πίνακας 2.16: Υδρογεωλογικές συνθήκες ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΒΑΘΟΣ (m) ΟΝΟΜΑ

Χ.Θ.

BOBP0003-BCR_002

1+556

ΥΔΡΟΦΟΡΟΣ ΟΡΙΖΟΝΤΑΣ

ΣΤ ΕΨΗ

ΔΑΠΕΔΟ

ΒΑΘΟΣ m

26

35

5

BCBP004

1+569

26,7

35,7

5,5

ΒP3339

1+603

25,0

34,0

6,0

BEBP0005

1+622

26,4

35,4

5,1

ΒΗ3317

1+666

22,6

31,6

5,0

ΒΡ3340

ΒΗ3318

ΒΡ3341

ΒΡ3319

BEVP006

1+688

1+758

1+802

1+895

1+924

22,8

23,0

23,0

23,2

22,8

31,8

32,0

32,0

32,2

31,8

3,1

5,0

5,7

4,8

6,0

Εκτίμηση Βάθους

ΔΙΑΠ/ΤΗΤΑ Κ m/sec

1,25-19,50

1,91E-07

19,50-51,50

3,95E-07

6,89-18,81

3,42E-08

18,81-51,80

2,32E-07

2,00-18,00

3,00Ε-08

18,00-25,50

5,00Ε-08

25,20-35,50

4,10Ε-06

1,00-12,10

1,97Ε-06

12,10-39,00

1,45Ε-07

2,20-17,80

-

17,80-21,40

1,00Ε-08

21,40-40,00

4,30Ε-06

1,80-3,70

-

3,70-23,10

6,00Ε-07

15,30-23,10

6,00Ε-07

23,10-28,80

4,28Ε-05

28,80-38,30

4,28Ε-05

0,00 -6,00

-

6,00 -9,20

-

9,20 - 18,30

-

18,30-40,00

1,18Ε-04

3,20-5,00

-

5,00-14,20

-

14,20-17,20

-

17,20-19,40

1,00Ε-07

19,40-28,50

1,00Ε-07

28,50-38,0

1,00Ε-07

5,40-6,50

-

6,50-9,00

-

9,00-10,80

4,00Ε-08

10,80-21,90

6,00Ε-08

21,90-40,00

5,00Ε-08

0,40-3,09

5,55Ε-09

3,09-4,24

5,55Ε-09

4,24-11,9

5,55Ε-09

11,93-15,00

5,55Ε-09

51

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΞΗ - ΓΕΩΛΟΓΙΑ

ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΒΑΘΟΣ (m) ΟΝΟΜΑ

Χ.Θ.

BEBP0007

1+967

ΒΗ3320

ΒΗ3321

BEBP008

BFP_009

BP3322

BP3323

BP3331

2+022

2+108

2+148

2+199

2+201,063

2+245,060

2+255,060

ΥΔΡΟΦΟΡΟΣ ΟΡΙΖΟΝΤΑΣ

ΣΤ ΕΨΗ

ΔΑΠΕΔΟ

ΒΑΘΟΣ m

24,7

33,7

3,8

22,0

22,4

20,4

18,2

16,7

15,7

14,5

31,0

31,4

29,4

27,2

25,7

24,7

23,5

6,3

6,3

5,8

5,8

6,4

6,7

6,0

BEBP0010

2+286

14,5

2,5

6

BP3324

2+305,524

12,2

21,2

4,9

BGVP0011

BFGB0012

2+308

2+311

13,0

12,8

22,0

21,8

5,8

5,64

Εκτίμηση Βάθους

ΔΙΑΠ/ΤΗΤΑ Κ m/sec

4,52-9,52

4,64Ε-07

9,52-14,52

1,28Ε-06

14,52-38,40

1,12Ε-06

5,40-5,80

-

5,80-8,80

-

8,80-13,70

-

13,70-24,90

9,00Ε-08

24,90-25,70

4,00Ε-08

25,70-31,80

3,00Ε-08

31,80-40,10

6,00Ε-08

1,60-4,30

-

4,30-20,40

1,00Ε-08

20,40-40,30

2,11Ε-06

3,07-6,91

2,15Ε-07

6,91-10,65

3,02Ε-08

10,65-20,65

4,875Ε-08

20,65-24,49

4,58Ε-09

24,49-29,40

3,28Ε-08

1,54-4,60

4,19Ε-09

4,60-14,98

7,55Ε-07

14,98-22,67

8,55Ε-07

22,67-24,97

1,74Ε-07

2,00-3,00

-

3,00-16,00

4,00Ε-07

16,00-23,40

1,00Ε-08

23,40-40,70

4,00Ε-08

5,00-6,00

-

6,00-16,50

3,00Ε-07

16,50-18,70

3,00Ε-08

18,70-29,30

1,00Ε-08

3,90-7,00

-

7,00-8,30

3,00Ε-08

8,30-22,30

2,00Ε-07

22,30-40,20

1,00Ε-08

0-1,56

-

1,56-39,60

1,34Ε-07

4,00-6,30

-

6,30-8,80

5,00Ε-08

8,80-27,60

2,00Ε-08

0,00-1,57

-

1,57-12,62

6,71Ε-08

12,62-15,00

3,59Ε-08

3,46-6,53

3,61Ε-08

6,53-20,37

3,59Ε-08

20,37-21,52

2,39Ε-07

21,52-27,20

4,84Ε-07

52

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ 3.1

ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ TBM Τα Μηχανήματα Ολομέτωπης Διάνοιξης Σήραγγας (Σχήμα 3.1) με ασπίδα ή χωρίς

(ΤΒΜ), απομακρύνουν το σκληρό έδαφος εκσκαφής με τη χρήση των κοπτικών και προωθούν το μηχάνημα πιέζοντας τα προκατασκευασμένα στοιχεία ή υποστηρίζοντας τον ειδικό εξοπλισμό πλευρικών στοιχείων συγκράτησης του μηχανήματος [16]. Γενικά, η χρήση μίας μηχανής ολομέτωπης κοπής Τ.Β.Μ. απαιτεί το μήκος της σήραγγας όπου θα χρησιμοποιηθεί να είναι μεγάλο. Αυτό οφείλεται τόσο στο κόστος αγοράς ενός τέτοιου μηχανήματος, όσο και στο κόστος συναρμολόγησης και αποσυναρμολόγησής του που είναι ιδιαίτερα σημαντικά. Επομένως, για να δικαιολογηθεί η αγορά του πρέπει να αποσβέσει τα χρήματα που δαπανήθηκαν, δηλαδή να διανοίξει μεγάλου μήκους σήραγγες. Τα Μηχανήματα Ολομέτωπης κοπής με Ασπίδα “ΤΒΜ – S” είναι εξοπλισμένα με σώμα κλειστής ασπίδας και χρησιμοποιούνται σε εδάφη με συμπαγή βράχο καθώς και σε εδάφη με χαμηλή ευστάθεια μετώπου εκσκαφής (εύθραυστος βράχος). Η μηχανή συνδυάζεται με ασπίδα για μικρούς χρόνους ευστάθειας του εδάφους. Η επιλογή του κατάλληλου τύπου μηχανής με ασπίδα εξαρτάται κυρίως από τις γεωλογικές συνθήκες. Όταν το έδαφος στο οποίο πρόκειται να διανοιχθεί η σήραγγα είναι χαμηλής αντοχής αντιμετωπίζονται έντονα προβλήματα καθιζήσεων στην επιφάνεια του εδάφους πάνω και γύρω από τη στέψη της σήραγγας. Το πρόβλημα γίνεται εντονότερο όταν το πάχος των υπερκειμένων είναι μικρό. Σε αυτές τις περιπτώσεις είναι δυνατό να δημιουργηθούν ζημιές στις υπερκείμενες κατασκευές (κτίρια, δρόμους κτλ.). Σημαντικές λύσεις στα προβλήματα αυτού του τύπου ήρθαν να δώσουν τα μηχανήματα E.P.B. (Earth Pressure Balance). Τα μηχανήματα αυτά πιέζουν το μέτωπο της εκσκαφής χωρίς να το αφήνουν να χαλαρώσει. Έτσι αποτρέπουν τη μετάδοση μιας πιθανής χαλάρωσης πάνω και γύρω από τη σήραγγα, γεγονός που αποτελεί συνήθως την αιτία των επιφανειακών καθιζήσεων. Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά του εδάφους, όπως μικρή υδροπερατότητα, πλαστικά χαρακτηριστικά, μικρό υπερκείμενο και παρουσία κατασκευών στην επιφάνεια, απαιτούν την επιλογή μιας μηχανής ολομέτωπης κοπής με ασπίδα.

53

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.1: Ταξινόμηση των Μηχανών Διάνοιξης Σηράγγων, Πηγή: Παύλος Γ. Μαρίνος

3.2

ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ (E.P.B.) 3.2.1 ΕΔΑΦΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΕΙΤΑΙ ΤΟ E.P.B. Τα αργιλώδη - ιλυώδη και τα ιλυώδη - αμμώδη εδάφη με πολφώδη έως αραιή σύσταση

είναι απόλυτα κατάλληλα για χρήση, μηχανής Ε.Ρ.Β. Ανάλογα με τη σύσταση του εδάφους, είτε δεν χρειάζεται καθόλου ανάμιξη νερού, είτε απαιτείται ελάχιστη ποσότητα [14]. Οι καλύτερες εδαφικές συνθήκες συναντιόνται όταν το υπό εκσκαφή έδαφος έχει τις ακόλουθες ιδιότητες: • Καλή πλαστικότητα • Πολφώδη έως αραιή σύσταση • Μικρή γωνία εσωτερικής τριβής • Μικρή διαπερατότητα Γενικότερα, οι μηχανές Ε.Ρ.Β. είναι κατάλληλες σε μαλακά συνεκτικά εδάφη κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα καθώς έχουν εκτελέσει πολλές εργασίες με επιτυχία. Τα κριτήρια για την επιλογή μιας μηχανής Ε.Ρ.Β. είναι: • Η κοκκομετρική καμπύλη (μέγεθος κόκκου) του εδάφους

54

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

• Η διαπερατότητα του εδάφους (συντελεστής διαπερατότητας k(m/s) <10 -5), (Σχήμα 3.2) • Τα όρια σύστασης (περιεκτικότητα σε νερού (W), όριο υγρών (LL), δείκτης πλαστικότητας (PI, PL, Ic και άλλα), αραιά έως μαλακά εδάφη • Η ορυκτολογία του βράχου / αργίλου • Η ποιότητα του εδάφους • Η αντοχή του πετρώματος για βραχώδη εδάφη • Το κοκκομετρικό κλάσμα των λεπτομερών εδαφών < 60 μm, άργιλος και ιλύς >25 30 % • Πολύ μαλακές έως άκαμπτες άργιλοι / πολύ χαλαρές μέχρι μέτριες άμμοι: αριθμός κρούσεων Ν: 0-15 • Γωνία εσωτερικής τριβής φ: 0 - 30°

Σχήμα 3.2: Εφαρμογές μηχανών Πολφού και ΕΡΒ σε σχέση με το έδαφος, Πηγή: Αττικό Μετρό

Προκειμένου να επιτευχθούν καλύτερα αποτελέσματα μπορούν να εφαρμοστούν τεχνικές με χρήση μπεντονίτη στο μέτωπο της εκσκαφής. Αυτό προϋποθέτει την ολοκληρωμένη γνώση των γεωλογικών σχηματισμών. Πρόσθετοι ρυθμιστικοί παράγοντες απαιτούνται για να μειώσουν τη διαπερατότητα του εδάφους ακόμα και όταν υπάρχουν σχετικά μικρά επίπεδα πίεσης του υπογείου νερού (σχ.3.3). Η πρόσθετη έκχυση ρυθμιστικών παραγόντων δεν είναι αναγκαία εάν δεν υπάρχει υπόγειο νερό. Διαπερατότητα της τάξεως των 10-5 m/s, είναι ένα εμπειρικό όριο λειτουργίας του Ε.Ρ.Β. και μπορεί να ελεγχθεί με έκχυση μπεντονίτη ή άλλων πρόσθετων παραγόντων.

55

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.3: Όρια εφαρμογής πρόσθετων ρυθμιστικών παραγόντων στο ΕΡΒ, Πηγή: Παύλος Γ. Μαρίνος

Εάν το υλικό δεν είναι συνεκτικό, το ποσοστό του υλικού λίπανσης που απαιτείται είναι μικρότερο, επειδή το υλικό δεν έχει την τάση να κολλά στην κεφαλή κοπής και στον ατέρμονα κοχλία (όπως οι άμμοι). Τα κολλώδη, ιξώδη υλικά, όπως η άργιλος, έχουν την τάση να προσκολλώνται στον ατέρμονα κοχλία και να αντιστέκονται στην απόθεσή τους στην πρώτη μεταφορική ταινία. (πηγή: Κουκουτάς, 2010) Πίνακας 3.1: Γεωτεχνική ταξινόμηση, μέσες τιμές παραμέτρων, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

Γεωτεχνικά Αλλουβιακές αποθέσεις Λατύπες Μάργες Αθηναϊκός σχιστόλιθος

γ (kN/m3)

Ρl

c’(kPa)

φ'(o)

E(MPa)

qu(MPa)

K(m/s)

21

15

0.02

30

30

0.13-0.16

10-5-10-8

25 22

n/a 15-30

0.10 0.05

25

1000 500

2-20 1.5-1.7

10-6-10-8 10-7-10-9

23

5-15

0.050.15

20-25

5002000

0.5-2

10-5-10-8

Όπου: γ:πυκνότητα εν ξηρό

Ρl:δείκτης πλαστικότητας

c': συνοχή

φ’: γωνία εσωτερικής τριβής

Ε: μέτρο ελαστικότητας

qu:μονοαξονική αντοχή σε θλίψη

Κ:συντελεστής υδροπερατότητας 56

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

3.2.2 ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΣΗΡΓΑΓΓΩΝ ΓΡΑΜΜΗΣ 3, ΤΜΗΜΑ «ΧΑΪΔΑΡΙ – ΠΕΙΡΑΙΑΣ» Η διάνοιξης της σήραγγας διπλής τροχιάς της “Επέκτασης της Γραμμής 3, Τμήμα «Χαϊδάρι – Πειραιάς», θα κατασκευαστεί με μηχάνημα ολομέτωπης κοπής τύπου εδαφικής εξισορροπητικής πίεσης (EPB) [2]. Το

Μηχάνημα Διάνοιξης έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί από την εταιρεία

CATERPILLAR με αριθμό εργοστασιακής σειράς: RME372SE Η επιλογή του μηχανήματος έχει γίνει σύμφωνα με τις αναμενόμενες γεωλογικές, υδρογεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες σε ολόκληρο το μήκος της υπό κατασκευήν σήραγγας. Ειδικότερα η επιλογή έγινε σύμφωνα με τις απαιτήσεις που αφορούν στην αποφυγή διαταραχής και πρόκλησης ζημιών στα κτίρια και στις κατασκευές που βρίσκονται εντός των ορίων της ζώνης επιρροής της σήραγγας, την ελαχιστοποίηση των καθιζήσεων στην επιφάνεια του εδάφους και την πρόληψη ζημιών στα δίκτυα κοινωφελών οργανισμών, εξασφαλίζοντας παράλληλα την ασφάλεια των κατασκευαζόμενων σηράγγων. Σχεδόν το σύνολο της σήραγγας θα διανοιχτεί κάτω από την στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα και το υπερκείμενο κυμαίνεται μεταξύ 10-12μ. Το μηχάνημα μήκους 130 μέτρων αποτελείται από μια περιστρεφόμενη κεφαλή ολομέτωπης κοπής, ίδιας διαμέτρου με αυτήν της εκσκαφής (9,457μ) καθώς και το σύστημα υποστήριξης του μηχανήματος. Στην κοπτική κεφαλή προσαρμόζονται κοπτικοί δίσκοι για διάνοιξη σε βραχώδη και πετρώδη εδάφη, σιαγώνες σύνθλιψης για αμμώδη εδάφη και οδόντες απόξεσης για συνεκτικά εδάφη. Η διαδικασία απομάκρυνσης των προϊόντων εκσκαφής πραγματοποιείται με μεταφορικό (ατέρμονα) κοχλία και (μεταφορική) ταινία. Το μηχάνημα EPB - TBM προωθείται μέσω των υδραυλικών γρύλων (σχ. 3.4), οι οποίοι πιέζουν τα ήδη τοποθετημένα προκατασκευασμένα στοιχεία επένδυσης της σήραγγας από οπλισμένο σκυρόδεμα, με εσωτερική διάμετρο σήραγγας 8,48μ και τα οποία τοποθετούνται εντός του ουραίου περιβλήματος της ασπίδας με την χρήση του ανυψωτήρα προκατασκευασμένων στοιχείων. Τέλος πρέπει να αναφερθεί ότι το μηχάνημα είναι εφοδιασμένο με όλα εκείνα τα συστήματα, τον εξοπλισμό και τις εγκαταστάσεις οι οποίες προβλέπονται από τη Αττικό Μετρό και είναι απαραίτητες για την απρόσκοπτη και ασφαλή λειτουργία του.

57

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.4: Υδραυλικοί γρύλοι, Πηγή: Αττικό Μετρό

58

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

3.2.3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΟΣ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ (E.P.B.) Το Μηχάνημα Εξισορρόπησης Εδαφικής Πίεσης (ΕΡΒ) του διαφράγματος με διάμετρο εκσκαφής που κυμαίνεται από μικρή έως μέση, έχει εξελιχθεί σε προχωρημένο τεχνολογικό επίπεδο μηχανικής και καταλαμβάνει σήμερα τα δύο τρίτα της αγοράς των μηχανημάτων παγκοσμίως. Η τυπική διάμετρος του μηχανήματος κυμαίνεται από 2 έως 14 και πλέον μέτρα.

3.2.3.1 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΠΙΔΑΣ ΕΡΒ Τα μηχανήματα εδαφικής εξισορρόπησης πίεσης ΕΡΒ ( Earth-Pressure-Balance ) χρησιμοποιούνται κυρίως σε συνεκτικά εδάφη με υψηλό ποσοστό αργίλου, πηλού ή ιλύος, τα οποία έχουν χαμηλό ποσοστό διαπερατότητας. Στην ασπίδα εδαφικής πίεσης, το γεωυλικό που αφαιρείται από τον τροχό κοπής χρησιμοποιείται για τη στήριξη του μετώπου εκσκαφής, για να αποφεύγονται καθιζήσεις ή ανοδικές μετατοπίσεις. Για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί το γεωυλικό που αφαιρείται από το μέτωπο εκσκαφής ως μέσο στήριξης, πρέπει να έχει τις εξής ιδιότητες: 

καλή πλαστική δυνατότητα παραμόρφωσης



υδαρή έως μαλακή σύσταση



μειωμένη εσωτερική τριβή



μειωμένη διαπερατότητα. Κατά κανόνα αυτές οι ιδιότητες δεν υπάρχουν εξ' ολοκλήρου στα γεωυλικά ούτε πριν

ούτε μετά την εκσκαφή. Συνεπώς, το υλικό πρέπει να βελτιωθεί με πρόσθετα όπως αφρός, ώστε να αποκτήσει τις συγκεκριμένες ιδιότητες και να μπορεί να προωθείται όπου αυτό απαιτείται.

3.2.3.2 ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΜΕΤΩΠΟΥ Στο Μηχάνημα Εξισορρόπησης Εδαφικής Πίεσης (ΕΡΒ), το μέσο υποστήριξης του μετώπου της σήραγγας είναι το εκσκαφθέν υλικό, το οποίο βελτιώνεται με υγρά πρόσθετα ή πλαστικοποιητές. Προκειμένου να επιτευχθεί επαρκής και ομοιόμορφη συνεκτικότητα των υλικών εκσκαφής, εισπιέζονται υλικά σταθεροποίησης στο θάλαμο και μπροστά από την κεφαλή κοπής (σχ.3.5). Τα υλικά σταθεροποίησης προκαλούν ομογενοποίηση του εκσκαφθέντος υλικού. Τείνουν δε να μειώσουν την εμφανή πυκνότητα λόγω κακής πλήρωσης και επιπλέον οδηγούν σε μείωση της διατμητικής αντοχής της ιλύος. Τα υλικά 59

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

σταθεροποίησης εφαρμόζονται επίσης προκειμένου η ιλύς να μην κολλήσει στην κεφαλή και στο θάλαμο κοπής. Κατά την προχώρηση του ΕΡΒ, η κατάσταση εξισορρόπησης επιτυγχάνεται όταν το έδαφος στο οποίο έχουν προστεθεί σταθεροποιητές στο θάλαμο της κεφαλής κοπής φθάσει στη μέγιστη πυκνότητα ώστε η ενεργή πίεση και ο όγκος του υλικού που εξάγεται από τον ατέρμονα κοχλία να εξισορροπεί το αντίστοιχο «θεωρητικό» υλικό που απομακρύνεται από την κεφαλή κοπής (Maidl et al. 1996). Η πίεση που εφαρμόζεται από το μέτωπο κοπής κατά την προώθηση των ΕΡΒ πρέπει να αντιστοιχεί στην πίεση του εδάφους εκσκαφής, μειώνοντας έτσι την πιθανότητα να συμβούν περιστατικά που οδηγούν σε αστάθεια του μετώπου ή καθίζηση στην επιφάνεια.

Σχήμα 3.5: Κεφαλή μηχανήματος ΕΡΒ σε ξετρύπημα σταθμού, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

60

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

3.2.3.3 ΕΙΣΠΙΕΣΗ ΑΦΡΟΥ Ανάλογα με τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά του εδάφους, τα οποία θα εμφανιστούν κατά τη διάρκεια της εκσκαφής της σήραγγας, η δυνατότητα εκτίμησης των παραμέτρων ρύθμισης του αφρού είναι οι ακόλουθες [8]:  Λόγος Εισπίεσης Αφρού (FIR)

60%

 Λόγος Διόγκωσης Αφρού (FER)

8:1

Είναι σημαντικό να υπάρξει η σωστή επιλογή του λόγου εισπίεσης αφρού, για τη ρύθμιση των προϊόντων εκσκαφής. Σε υπερβολικά μεγάλη τιμή FIR, ο αφρός εντός του υλικού των προϊόντων εκσκαφής, είναι σε πλεόνασμα και δε μπορεί να ενσωματωθεί. Σε λόγο διόγκωσης αφρού 8:1 , η ποσότητα του αέρα σε 1 m3 αφρού θα είναι 8 m3 και εάν ο λόγος εισπίεσης αφρού υπερβαίνει την περιοριστική τιμή, μέρος του αέρα θα είναι ελεύθερο να κινηθεί στο εσωτερικό του θαλάμου εκσκαφής που είναι υπό πίεση. Ο αφρός που χρησιμοποιείται στη διάνοιξη της σήραγγας είναι στην ουσία ένα αέριο, που διαχέεται στο υγρό υπό μορφή φυσαλίδων. Δημιουργείται με την χρήση δραστικού μέσου μείωσης της επιφανειακής τάσης, στο σημείο επαφής αέρα και ύδατος. Οι ιδιότητες του αφρού σχετίζονται με το ρυθμό διαστολής του. Η εφαρμογή του αφρού στο έδαφος εκσκαφής αυξάνει την πλήρωση του θαλάμου κεφαλής κοπής, την ταχύτητα του μηχανήματος Διάνοιξης, ενώ μειώνει την τριβή και τη ροπή στρέψης. Η χρήση πρόσμικτων σε αργιλώδη εδάφη αυξάνει την ταχύτητα διάνοιξης και μειώνει τα προβλήματα απόφραξης, κολλημάτων και μεταφοράς των υλικών εκσκαφής. Επίσης, η χρήση των πολυμερών βελτιώνει τη δομή στεγανότητας του εδάφους και μειώνει την περιεκτικότητα σε υγρό και τις καθιζήσεις.

61

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.6: Κοπτική κεφαλή ΕΡΒ, Πηγή: Αττικό Μετρό

3.2.3.4 ΚΟΠΤΙΚΗ ΚΕΦΑΛΗ Η κοπτική τους κεφαλή (σχ. 3.6) είναι εξοπλισμένη με σκαπτικά εργαλεία όπως δίσκοι κοπής, σιαγώνες σύνθλιψης και σιαγώνες εκχωμάτωσης. Τα πρώτα χρησιμοποιούνται σε σχηματισμούς βράχου και πετρωμάτων, τα δεύτερα χρησιμοποιούνται στα αμμώδη εδάφη και τα τελευταία σε συνεκτικά εδάφη. Στις περιπτώσεις μικτών εδαφικών συνθηκών, η κοπτική κεφαλή πρέπει να εξοπλίζεται με εργαλεία διαφόρων τύπων. Ο σχεδιασμός της κοπτικής κεφαλής και του κεντρικού της τμήματος έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφεύγεται η έμφραξη. Τα ανοίγματα στην κοπτική κεφαλή περιορίζουν το μέγεθος των τεμαχίου στο μέγεθος που μπορεί να διαχειριστούν τα ανοίγματα, οι βίδες και οι ιμάντες μεταφοράς της κοπτικής κεφαλής, και ώστε να δημιουργείται ένα ασφαλές περιβάλλον εργασίας για το προσωπικό σχετικά με την πτώση τεμαχίων και την πιθανότητα κατάρρευσης κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης στο θάλαμο εργασίας. Κατά την περιστροφή το υλικό εκσκαφής μεταφέρεται μέσα από το κανάλι κάδων στο πίσω μέρος της κοπτικής κεφαλής.

62

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Το εμπρόσθιο τμήμα του ΕΡΒ φέρει τον παρακάτω εξοπλισμό (σχ. 3.7): Μετωπική επιφάνεια κοπτικής κεφαλής Θάλαμος κεφαλής κοπής Διάφραγμα Θάλαμος υπερβαρικού αέρα Συγκρότημα ατέρμονα μεταφορικού κοχλία Βραχίονας τοποθέτησης στοιχείων επένδυσης (ανυψωτής) Επένδυση σήραγγας με προκατασκευασμένα στοιχεία Η κεφαλή κοπής συνήθως διαθέτει ελαφρώς μεγαλύτερη διάμετρο από τη διάμετρο του περιβλήματος της ασπίδας. Το γεγονός αυτό δημιουργεί την «υπερεκσκαφή» προκειμένου να αποφεύγεται το «σφήνωμα» της ασπίδας στο ήδη σκαμμένο έδαφος. Το κενό μεταξύ του περιβλήματος της ασπίδας και της καμπύλης της εκσκαφής καλείται «διάκενο γύρω από την ασπίδα». Σε ασταθείς βραχόμαζες ή εδάφη, στο διάκενο γύρω από την ασπίδα γίνεται η πλήρωση του με εναιώρημα μπεντονίτη, δημιουργώντας ένα μονολιθικό σύστημα το οποίο μειώνει τις πιθανές καθιζήσεις του εδάφους και τη διαρροή ύδατος. Η πίεση του εισπιεζόμενου μπεντονίτη διατηρείται σταθερή μέσω ενός αυτόματου συστήματος αντλιών.

63

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.7: Το εσωτερικό της κοπτικής κεφαλής του ΕΡΒ, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

3.2.3.5 ΔΑΚΤΥΛΙΟΕΙΔΕΣ ΚΕΝΟ Τα σημεία επαφής μεταξύ της επένδυσης με προκατασκευασμένα στοιχεία και της καμπύλης της εκσκαφής, δημιουργούν το «δακτυλιοειδές κενό», το οποίο συνήθως πληρώνεται με ένεμα με τη χρήση σωλήνων έγχυσης υπό πίεση που είναι ενσωματωμένες στο ουραίο περίβλημα [5]. Το ένεμα στο δακτυλιοειδές κενό δημιουργεί μία στρώση επένδυσης περιφερειακά των προκατασκευασμένων στοιχείων διατηρώντας σε χαμηλά επίπεδα τις ροπές και τις παραμορφώσεις της επένδυσης. Μεταξύ του περιβλήματος της ασπίδας και της επένδυσης με προκατασκευασμένα στοιχεία (σχ. 3.8) πραγματοποιείται «σφράγιση του ουραίου περιβλήματος» προς αποφυγήν διαρροής του ενέματος από το δακτυλιοειδές κενό εντός του χώρου εργασίας του μηχανήματος.

64

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.8: Σύστημα τοποθέτησης προκατασκευασμένων στοιχείων μετρό Αγ. Βαρβάρας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

3.2.3.6 ΑΤΕΡΜΩΝ ΚΟΧΛΙΑΣ Η διαδικασία απομάκρυνσης των προϊόντων εκσκαφής πραγματοποιείται με μεταφορικό ατέρμονα κοχλία (σχ. 3.9) του οποίου η λειτουργία (στροφές ανά λεπτό), ρυθμίζεται ανάλογα με την απαιτούμενη προκαθορισμένη τιμή της πίεσης υποστήριξης του εδάφους σε κλειστό τρόπο λειτουργίας.

65

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.9: Ο ατέρμων κοχλίας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

Σε αστικό περιβάλλον και συγκεκριμένα σε σήραγγα με χαμηλό υπερκείμενο, πρέπει να αποφεύγεται η χρήση / λειτουργία της ασπίδας ΕΡΒ σε «Ανοικτό Τρόπο Λειτουργίας» ανεξάρτητα από τον τύπο του προς εκσκαφή εδάφους. Το μηχάνημα ΕΡΒ - ΤΒΜ προωθείται μέσω πίεσης που ασκούν τα έμβολα ώθησης στα προκατασκευασμένα στοιχεία επένδυσης της σήραγγας που τοποθετούνται εντός του ουραίου περιβλήματος του ΤΒΜ, με την χρήση βραχίονα ανύψωσης ενσωματωμένου στο μηχάνημα. Το κάτω τμήμα του διαφράγματος στην εμπρόσθια ασπίδα του ΕΡΒ είναι εξοπλισμένο με θυρίδα ασφαλείας, η οποία κλείνει όταν ο ατέρμων κοχλίας αποσύρεται για λόγους συντήρησης. Έτσι δίδεται η δυνατότητα πλήρους απομόνωσης του κενού χώρου της κεφαλής κοπής, αποφεύγοντας την εισροή ύδατος / προϊόντων εκσκαφής κατά την διάρκεια της συντήρησης στο χώρο εργασίας του μηχανήματος.

66

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

3.2.3.7 ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ ΠΙΕΣΗΣ Προκειμένου να ελέγχεται η ευστάθεια του μετώπου και να αποφεύγονται οι καθιζήσεις στην επιφάνεια κατά την προχώρηση του μηχανήματος ΕΡΒ ένα σύστημα αισθητήρων πίεσης είναι εγκατεστημένο στα τοιχώματα του διαφράγματος της κοπτικής κεφαλής (σε τρία τουλάχιστον διαφορετικά επίπεδα). Ο σχεδιασμός της μεγίστης λειτουργίας πίεσης στα τοιχώματα του διαφράγματος της κεφαλής κοπής είναι 5 bars. Το σύστημα των αισθητήρων πίεσης υπολογίζει το βαθμό πληρότητας του θαλάμου της κεφαλής κοπής με προϊόντα εκσκαφής κατάλληλης πυκνότητας κατά τη διάρκεια ώθησης του μηχανήματος ΕΡΒ. Η πληρότητα του θαλάμου ρυθμίζεται ανάλογα με την ποσότητα της αποκομιδής των υλικών εκσκαφής που συσχετίζεται με την ταχύτητα περιστροφής του ατέρμονα μεταφορικού κοχλία. Δύο επιπλέον αισθητήρες πίεσης βρίσκονται στον ατέρμονα μεταφορικό κοχλία, στα σημεία εισόδου και εξόδου, προκειμένου να παρακολουθούν (σχ. 3.10) την πυκνότητα του αναμεμειγμένου με αφρό εδάφους κατά την εξαγωγή του από το θάλαμο εκσκαφής (αλλαγή στη ρευστότητα των προϊόντων εκσκαφής). (Πηγή: Σ. Κουκουτάς)

Σχήμα 3.10: Καταγραφή πιέσεων αισθητήρων

67

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

3.2.4 ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΔΙΑΝΟΙΞΗΣ ΣΗΡΑΓΓΩΝ

3.2.4.1 ΕΚΣΚΑΦΗ ΥΛΙΚΟΥ / ΠΡΟΩΘΗΣΗ Αρχικά, το γεωυλικό αφαιρείται με τα εργαλεία του περιστρεφόμενου τροχού κοπής στο μέτωπο εκσκαφής (1) (σχ. 3.11) και πιέζεται μέσω των ανοιγμάτων του τροχού κοπής μέσα στο θάλαμο εκσκαφής (2). Εκεί αναμιγνύεται με το ήδη υπάρχον εδαφικό μίγμα που βρίσκεται στο θάλαμο. Η δύναμη του ατέρμονα κοχλία μεταδίδεται μέσω του διαφράγματος (3) στο εδαφικό μίγμα και εμποδίζει έτσι την ανεξέλεγκτη διείσδυση του γεωυλικού από το μέτωπο εκσκαφής μέσα στο θάλαμο εκσκαφής. Η κατάσταση ισορροπίας επιτυγχάνεται όταν το εδαφικό μίγμα μέσα στο θάλαμο εκσκαφής δε μπορεί να συμπιεστεί πλέον λόγω της ασκούμενης εδαφικής πίεσης και της πίεσης του νερού. Επομένως, η εδαφική πίεση που ασκείται στην περίπτωση αυτή στο μέτωπο εκσκαφής αντιστοιχεί περίπου στην εδαφική πίεση ηρεμίας. Εάν όμως η εξισορροπητική πίεση του εδαφικού μίγματος αυξηθεί περισσότερο από την κατάσταση ισορροπίας, προκύπτει περαιτέρω συμπίεση του εδαφικού μίγματος στο θάλαμο εκσκαφής καθώς και του γεωυλικού που εκκρεμεί για επεξεργασία και υπό ορισμένες συνθήκες οδηγεί σε ανοδική μετατόπιση του εδάφους πριν από την ασπίδα. Αντίθετα, σε περίπτωση μείωσης της εδαφικής πίεσης, το γεωυλικό του οποίου η επεξεργασία εκκρεμεί μπορεί να διεισδύσει μέσα στο θάλαμο εκσκαφής και τελικά να δημιουργήσει καθιζήσεις στην επιφάνεια του εδάφους.

68

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

3. Διάφραγμα

4. Κύλινδροι ωθήσεως

7. Οπλισμένο σκυρόδεμα

2. Θάλαμος εκσκαφής 1. Κεφαλή κοπής

6. Ανυψωτής δακτυλίων 5. Ατέρμων κοχλίας

Σχήμα 3.11: Αρχή λειτουργίας ασπίδας ΕΡΒ, Πηγή : Herrecknecht

Στη συνέχεια, το υλικό εκσκαφής προωθείται με τον ατέρμονα κοχλία (5) έξω από τον υπό πίεση θάλαμο στη σήραγγα η οποία βρίσκεται υπό ατμοσφαιρική πίεση. Για να μπορεί να προωθείται το υλικό από την έξοδο του μεταφορέα προς την ταινία μεταφοράς χωρίς να υπάρχουν ενδιάμεσοι θάλαμοι, το γεωυλικό θα πρέπει να έχει μειωμένη διαπερατότητα για να αποφεύγεται η υπερβολική ροή από τον κοχλιωτό μεταφορέα. Η επένδυση της σήραγγας γίνεται με προκατασκευασμένα στοιχεία επένδυσης οπλισμένου σκυροδέματος (7), τα οποία συναρμολογούνται σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης στην περιοχή της ασπίδας πίσω από το διάφραγμα. Το παραμένον διάκενο μεταξύ της εξωτερικής πλευράς των προκατασκευασμένων στοιχείων επένδυσης και της διαμέτρου εκσκαφής καλύπτεται με συνεχείς ενεμάτωσεις από ανοίγματα διάχυσης στην ουρά της ασπίδας .

3.2.4.2 ΕΔΑΦΙΚΗ ΠΙΕΣΗ Η εδαφική πίεση επηρεάζεται από τους εξής βασικούς παράγοντες:  Ταχύτητα προώθησης  Ποσότητα εκσκαφής 69

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

 Προσθήκη πρόσθετων για τη βελτίωση του εδάφους Ο συνηθισμένος τρόπος ρύθμισης της εδαφικής πίεσης κατά τη διάρκεια της προώθησης σε συγκεκριμένη ταχύτητα είναι η τροποποίηση της ταχύτητας του κοχλιωτού μεταφορέα. Εάν το γεωυλικό αφαιρείται ταχύτερα λόγω αυξημένης ταχύτητας του μεταφορέα τότε πέφτει η εδαφική πίεση, ενώ αν αφαιρείται πιο αργά, αυξάνεται η εδαφική πίεση. Επίσης, η εδαφική πίεση δύναται να ρυθμίζεται και μέσο) της ταχύτητας προώθησης. Σε αυτήν την περίπτωση, η μείωση της ταχύτητας προώθησης σημαίνει αυτόματα τη μείωση της εδαφικής πίεσης, ενώ η αύξηση της ταχύτητας προώθησης οδηγεί σε αύξηση της εδαφικής πίεσης. Σε κάθε περίπτωση ο στόχος είναι να διατηρείται σταθερή η εδαφική πίεση κατά τη διάρκεια της προχώρησης. Η πίεση που δημιουργείται στο θάλαμο εκσκαφής πρέπει να αντισταθμίζει την εδαφική πίεση πριν από τον τροχό κοπής για να αποφεύγονται πιθανές καθιζήσεις και ολίσθηση γεωυλικού. Τέλος, η ταχύτητα περιστροφής του τροχού κοπής μπορεί να τροποποιείται κατά τη διάρκεια της προώθησης, ώστε να επιτυγχάνεται η βέλτιστη ανάμειξη και βελτίωση του γυαλικού ή ώστε να μειώνεται το ρολαριστά της ασπίδας.

3.2.4.3 ΚΟΧΛΙΩΤΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΕΑΣ / ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΥΛΙΚΟΥ ΕΚΣΚΑΦΗΣ Για τη μεταφορά του υλικού εκσκαφής έχει εγκατασταθεί ένας κοχλιωτός μεταφορέας (1), ο οποίος φτάνει υπό μία ορισμένη γωνία μέχρι την ταινία μεταφοράς. Εάν απαιτείται η βελτίωση της ροής του υλικού μπορεί να εισπνέεται νερό ή αφρός μέσω της οπής ινωμάτωσης. Στην άνω άκρη του κοχλία, στην περιοχή που βρίσκεται ο σύρτης απόρριψης μεταφορέα (2) έχει εγκατασταθεί ένας αισθητήρας μέτρησης της εδαφικής πίεσης. Στην περιοχή του δαπέδου ο ατέρμων κοχλίας συνδέεται με το θάλαμο εκσκαφής.(Σχήμα 3.12)

Σχήμα 3.12: Λειτουργία ατέρμονα κοχλία, Πηγή : Herrecknecht 70

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Για τη μεταφορά του υλικού εκσκαφής έχει εγκατασταθεί μία μεταφορική ταινία [3]. Το υλικό απορρίπτεται από τον κοχλιωτό μεταφορέα στην κεντρικά διατεταγμένη ταινία του μηχανήματος. Το υλικό εκσκαφής μεταφέρεται με την ταινία στο πίσω μέρος, όπου μέσω μίας εγκάρσιας ταινίας και στη συνέχεια με βαγονέτα συρμού μεταφέρεται προς τα έξω (σχ.

3.13).

Σχήμα 3.13: Σύστημα μεταφορικής ταινίας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

71

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

3.2.4.4 ΕΙΣΠΙΕΣΗ ΕΝΕΜΑΤΟΣ - ΠΑΡΕΜΠΟΔΙΣΗ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΝ Προκειμένου να εμποδίζονται οι καθιζήσεις στην επιφάνεια, απαιτείται να πληρωθεί ο κοίλος χώρος που προκύπτει κατά τη λειτουργία της ασπίδας ο οποίος βρίσκεται μεταξύ του πετρώματος και του δακτυλίου προκατασκευασμένων στοιχείων επένδυσης. Για γρήγορη σταθεροποίηση

του

δακτυλίου

προκατασκευασμένων

στοιχείων

εφαρμόζεται

μία,

λιθογόμωση δύο συστατικών. Διάχυση μέσω της ουράς ασπίδας: Το μίγμα κονίας (συστατικό Α) και ο επιταχυντής (συστατικό Β) προωθούνται με ηλεκτρικά λειτουργούσες αντλίες μέσα στην ασπίδα. Με τους μετατροπείς συχνότητας ελέγχεται η ροή των αντλιών. Κάθε αγωγός είναι εξοπλισμένος με συστήματα ροής και μέτρησης πίεσης. Στο σημείο ενεμάτωσης στην ουρά της ασπίδας προστίθεται στο συστατικό Α ένας επιταχυντής (συστατικό Β). Ο επιταχυντής προωθείται μέσω ξεχωριστού αγωγού και ψεκάζεται μέσω ενός μπεκ μέσα στο υλικό πλήρωσης. Το απαιτούμενο υλικό πλήρωσης διαχέεται συγχρονισμένα με την προώθηση του μηχανήματος μέσα στο διάκενο δακτυλίου σε όλη την επιφάνεια.

3.2.5 ΣΥΣΚΕΥΗ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Είναι απαραίτητη η τοποθέτηση μιας συσκευής καταγραφής δεδομένων στο ΤΒΜ, ώστε να παρακολουθεί, να καταγράφει και να ελέγχει τις παραμέτρους της εκσκαφής. Οι αισθητήρες που είναι αναγκαίοι για τους σχετικούς ελέγχους στο μηχάνημα ΕΡΒ, είναι οι αισθητήρες πίεσης στον κενό χώρο του θαλάμου εκσκαφής της κοπτικής κεφαλής και στον ατέρμονα μεταφορικό κοχλία καθώς και οι αισθητήρες μέτρησης ποσότητας και όγκου αποκομιδής των υλικών εκσκαφής. Εξίσου απαραίτητα είναι τα όργανα ελέγχου και μετρήσεων των μηχανικών παραμέτρων της λειτουργίας του ΤΒΜ όπως: η ταχύτητα περιστροφής της κοπτικής κεφαλής, ο ρυθμός διείσδυσης, η ταχύτητα περιστροφής του ατέρμονα μεταφορικού κοχλία, η ροπή της κοπτικής κεφαλής και η πίεση στα έμβολα ώθησης για την προχώρηση του ΤΒΜ.

72

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Ακολούθως είναι απαραίτητοι οι αισθητήρες εισπίεσης ενέματος και οι μετρητές ροής για την παρακολούθηση της διαδικασίας τοποθέτησης ενέματος πλήρωσης πίσω από τα προκατασκευασμένα στοιχεία της σήραγγας.

3.2.5.1 ΑΡΙΘΜΟΣ ΚΑΙ ΘΕΣΗ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΠΙΕΣΗΣ Στα ΤΒΜ με Αντιστάθμιση Εδαφικής Πίεσης, όπως περιγράφεται παραπάνω, εφαρμόζεται μηχανική πίεση στο έδαφος εκσκαφής προκειμένου να αντισταθμιστεί η εδαφική πίεση στο μέτωπο και να αποτραπεί η διόγκωση και η κατάπτωση. Το έδαφος εκσκαφής που βρίσκεται πίσω από την κοπτική κεφαλή στο θάλαμο εκσκαφής παρέχει στήριξη. Το διάφραγμα πιέζει το μίγμα του πολτού εδάφους και η πίεση του πολτού εδάφους στο θάλαμο εκσκαφής ελέγχεται από το ρυθμό απομάκρυνσης των προϊόντων εκσκαφής. Η εδαφική πίεση στο εσωτερικό του θαλάμου εκσκαφής κατά τη διάρκεια της διάνοιξης της σήραγγας, παρακολουθείται από έξι αισθητήρες εδαφικής πίεσης, οι οποίοι βρίσκονται εγκατεστημένοι σε τρία διαφορετικά επίπεδα στο διάφραγμα, ένα μέτρο πίσω από το μέτωπο. Η εδαφική πίεση, η πίεση στήριξης και το φαινόμενο βάρος του εδάφους παρακολουθούνται από την καμπίνα ελέγχου. Δύο ακόμα αισθητήρες εδαφικής πίεσης βρίσκονται εγκατεστημένοι στον μεταφορέα με ατέρμονα κοχλία, στην είσοδο και στην έξοδο, προκειμένου να παρακολουθείται η συνεκτικότητα των προϊόντων εκσκαφής που υποβάλλονται σε επεξεργασία με αφρό κατά τη διάρκεια της εξαγωγής τους από το θάλαμο εκσκαφής.

3.2.5.2 ΑΡΙΘΜΟΣ ΚΑΙ ΘΕΣΕΙΣ ΑΚΡΟΦΥΣΙΩΝ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΠΡΟΣΜΙΚΤΩΝ Στο ΕΡΒ ΤΒΜ, ο ρόλος των ρυθμιστικών παραγόντων του εδάφους είναι να βελτιώνουν τις ιδιότητες του εδάφους τόσο αυξάνοντας τη συμπιεστότητα όσο επίσης και μειώνοντας τη διατμητική αντοχή και τη διαπερατότητα [8]. Στόχος είναι να γίνει το έδαφος περισσότερο πλαστικό με χαμηλή εσωτερική τριβή και χαμηλή διαπερατότητα. Η αποτυχία ικανοποίησης των παραπάνω κριτηρίων, οδηγεί σε εμπλοκή στην κοπτική κεφαλή, έμφραξη ή προβλήματα κατά τη μεταφορά. Κατά κανόνα, τρεις είναι οι παράμετροι που εξετάζονται κατά τη ρύθμιση:  Επιφανειοδραστική Συμπύκνωση  FER - Λόγος Διόγκωσης Αφρού  FIR - Λόγος Εισπίεσης Αφρού

73

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Πραγματοποιούνται

εργαστηριακές

και

επιτόπου

δοκιμές

προκειμένου

να

βελτιστοποιηθεί η επιφανειοδραστική δόση και η διόγκωση. Παρόλα αυτά, αν δεν γίνει σωστή εισπίεση του ρυθμιστικού παράγοντα στο σημείο εκσκαφής του εδάφους, το υλικό δεν θα μετατρέπεται σε «εδαφικό πολφό» θέτοντας με αυτόν τον τρόπο σε κίνδυνο την εκσκαφή της σήραγγας. Η θέση και ο αριθμός των ακροφυσίων εισπίεσης ρυθμιστικών παραγόντων νερού στην κοπτική κεφαλή και στο διάφραγμα εξετάζονται με μεγάλη προσοχή. Ο παράγοντας λίπανσης προστίθεται στο σημείο κοπής πριν ξεκινήσει η αναδιαμόρφωση του εδάφους που έχει κοπεί, προκειμένου να είναι αποτελεσματικός. Η έγκαιρη προσθήκη είναι απαραίτητη προκειμένου να εξασφαλίζεται επαρκής χρόνος ανάμειξης με το έδαφος, έστω και αν το όφελος που προκύπτει δεν είναι απαραίτητο παρά μόνο σε μεταγενέστερα στάδια της διαδικασίας διάνοιξης της σήραγγας. Η λίπανση στους κοπτήρες που βρίσκονται πλησιέστερα

στην

περιφέρεια

της

κοπτικής

κεφαλής,

όπου

οι

ταχύτητες

του

εδάφους/κοπτήρων είναι μεγαλύτερες, είναι ιδιαίτερα σημαντική. Σε συνεκτικά εδάφη, ο αφρός που εισάγεται ως έγχυση υψηλής πίεσης βοηθάει στην κοπή του εδάφους. Η διανομή του αφρού λαμβάνει χώρα μέσω τεσσάρων ακροφυσίων εισπίεσης που τοποθετούνται στη κοπτική κεφαλή διαμέτρου 6.13 m, που βρίσκεται κατά μήκος σπείρας η οποία ξεκινάει από το κέντρο της ίδιας κοπτικής κεφαλής. Τα ακροφύσια τοποθετούνται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να καλύπτουν πλήρως με αφρό το μπροστινό μέτωπο εκσκαφής. Με αυτόν τον τρόπο, ο αφρός μειώνει την τριβή μεταξύ των επιφανειών κοπής και των επιφανειών κοπής και των κοπτήρων και της κοπτικής κεφαλής, ενώ επιπρόσθετα μειώνει την απαιτούμενη ισχύ για κάθε συγκεκριμένο ρυθμό προώθησης και τη φθορά του μηχανήματος. Άλλο αποτέλεσμα της σωστής διανομής αφρού στο μπροστινό μέτωπο είναι η μείωση της συσσώρευσης θερμότητας, η οποία μπορεί να διαχέεται δύσκολα υπό ορισμένες εδαφικές συνθήκες και η χαμηλότερη ροπή στην κοπτική κεφαλή του μηχανήματος. Προκειμένου να μειωθεί η τριβή, συνεπώς και η φθορά στην κεφαλή, και να προληφθεί η έμφραξη από την εκ νέου συμπύκνωση της πλαστικής αργίλου και την προσκόλλησή της στις επιφάνειες της κεφαλής, δύο ακόμα ακροφύσια τοποθετούνται στη μέση και στην κορυφή του διαφράγματος. Αν το έδαφος στον θάλαμο εκσκαφής της κεφαλής δεν έχει φτάσει σε αρκετά χαμηλή τιμή διαπερατότητας, ο μεταφορέας με κοχλία προσφέρει μία περαιτέρω δυνατότητα για την εισπίεση ρυθμιστικών παραγόντων μέσω δύο ακροφυσίων που βρίσκονται στην είσοδο και στο μέσο, έτσι ώστε να σχηματίζεται ένα «πώμα» από υλικό χαμηλής διαπερατότητας στον κοχλία το οποίο να εμποδίζει την υπερβολική ροή νερού. Η τελική εκβαση όλων το διαδικασιών είναι το ξετρυπημα (σχ. 3.14).

74

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

75

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΗΧΑΝΗΜΑ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Σχήμα 3.14: Ξετρύπημα μηχανήματος ΕΡΒ σε σταθμό του Μετρό της Αγίας Βαρβάρας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

76

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ 4.1

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ ΩΣ ΑΒΑΘΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑ

Σχήμα 4.1: Μέθοδος Αβαθούς σήραγγας, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

PTBM > PS + PW (𝐵𝑎𝑟) 𝐾𝑁 PS = PS1 + PS2 ( 2 ) 𝑚 𝐾𝑁 PW = PW1 + PW2 ( 2 ) 𝑚

PS1 = γ ∙ K O + γ′ ∙ HW ∙ K O (

𝐾𝑁 ) 𝑚2

𝐾𝑁 PS2 = PS1 + ΔPS ( 2 ) 𝑚

77

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

𝐾𝑁 ΔPS = γ′ ∙ ΔΚ Ο ( 2 ) 𝑚 𝐾𝑁 PW1 = γw ∙ HW ( 2 ) 𝑚 𝐾𝑁 PW2 = PW1 + γw ∙ D ( 2 ) 𝑚

PTBM =

PS1 + PS2 + PW1 + PW2 KN ( 2) 2 m 𝐾𝑁

Όπου

𝛾𝑤 = 10 𝑚2

𝐾𝑁

𝛾 ′ = 𝛾 − 𝛾𝑤 (𝑚2 ) Και

𝐾𝑂 = 1 − sin 𝛩 Ενδεικτικά αναφέρονται οι υπολογισμοί με την μέθοδο της αβαθούς σήραγγας για μία

από τις γεωτρήσεις. Συνολικά έγιναν υπολογισμοί για τις 13 γεωτρήσεις για τις οποίες διαθέταμε στοιχεία στο διάστημα της μελέτης. Για την γεώτρηση ΒP3340 που αφορά στην χιλιομετρική θέση 1+688. Έχοντας σαν δεδομένα ότι η διάμετρος του EPB είναι 9.5m, το ύψος του ξηρού εδάφους είναι Hs=3.1 και το ύψος του υγρού εδάφους μέχρι την συνάντηση του EPB Ηw=19.7m. Πίνακας 4.1: Γωνία συνοχής, ειδικό βάρος και συνοχή φ Overburden φ1 Height 20 26 16 0 0 0 0 0 0

Tunnel face φ2 Height

AVERAGE

1,9 11,6 7,5 0 0 0 0 0 0 21,9

16 20,5 21 0 0 0 0 0 0 AVERAGE

0,3 5,7 3 0 0 0 0 0 0 20,5

θ1 Κο

55,9 0,6

θ2 Κο

55,3 0,6

78

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

γ Overburden γ1 Height 23 23 23 0 0 0 0 0 0

Tunnel face γ2 Height

AVERAGE

1,9 11,6 7,5 0 0 0 0 0 0 23,0

23 21,9 23 0 0 0 0 0 0 AVERAGE

0,3 5,7 3 0 0 0 0 0 0 22,3

γ1'

13,0

γ2'

12,3

c Overburden c1 Height 10 24 10 0 0 0 0 0 0 AVERAGE

1,9 11,6 7,5 0 0 0 0 0 0 17,7

Tunnel face c2 Height 10 19,7 20 0 0 0 0 0 0 AVERAGE

0,3 5,7 3 0 0 0 0 0 0 19,5

Πίνακας 4.2: Υπολογισμοί με την μέθοδο της αβαθούς σήραγγας PW2 KN/m2 197

PW2 KN/m2 292

ΔPS KN/m2 75,9

PS1 KN/m2 205,4

PS2 KN/m2 281,3

PS KN/m2 486,6

PW KN/m2 489,0

PTBM KN/m2 487,8

PTBM Mpa 0,49

PTBM bar 4,9

79

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

4.2

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ ΩΣ ΒΑΘΙΑ ΣΗΡΑΓΓΑ

Σχήμα 4.2: Σχηματική απεικόνιση της μεθόδου, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

Σχήμα 4.3: Πρίσμα Πηγή: Σ. Κουκουτάς 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

PTBM = ∑ TBM + FW (Bar)

𝐷 𝜋 ∙ 𝐷2 𝐹𝑊 = 𝛾𝑤 ∙ (𝐻𝑊 + ) ∙ (𝐾𝑁) 2 4

ΣΤΒΜ =

ΣLD1 ∙ sin θ − (ΣLD1 ∙ cos θ). tan φ − (Fs1 + Fc1 ) ∙ 2 − FC2 (KN) sin θ ∙ tan φ + cos θ ΣLD1 = G + Wρr (KN)

G = σ ν ∙ D2 ∙

σν =

1 (KN) tan θ

ro ∙ γ − C KN H ∙ (1 − e−KO∙tan Φ∙ ⁄r0 ) ( 2 ) K 0 ∙ tan φ m

r0 =

A = D2 ∙

A (m) U

1 tan θ

U = 2 ∙ D ∙ (1 +

Wρr =

(m2 )

1 ) (m) tan θ

1 1 ∙ γ ∙ D3 ∙ (KN) 2 tan Θ

Δυνάμεις τριβής: FS1 = FH ∙ tan φ (KN) FH = Pse ∙ AreaADE ∙ K 0 (KN)

Pse = σν +

1 KN ∙ γ ∙ D ( 2) 3 m

Δυνάμεις συνοχής: FC1 = C ∙ D2 ∙

1 (KN) 2 ∙ tan θ

81

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

FC2 = C ∙ AreaABEF (KN)

AreaABEF =

D2 (m2 ) sin θ

ΣSLD2 = (FS1 + FC1 ) ∙ 2 (KN) Όπου

Κ Ο = 1 − sin φ

𝜃=

𝜑 + 45 (𝑑𝑒𝑔) 2

Hα =

σν (m) γ

Ενδεικτικά αναφέρονται οι υπολογισμοί με την μέθοδο της βαθιάς σήραγγας για μία από τις γεωτρήσεις [17]. Συνολικά έγιναν υπολογισμοί για τις 13 γεωτρήσεις για τις οποίες διαθέταμε στοιχεία στο διάστημα της μελέτης. Για την γεώτρηση ΒP3340 που αφορά στην χιλιομετρική θέση 1+688. Έχοντας σαν δεδομένα ότι η διάμετρος του EPB είναι 9.5m, το ύψος του ξηρού εδάφους είναι Hs=3.1 και το ύψος του υγρού εδάφους μέχρι την συνάντηση του EPB Ηw=19.7m. Οι πίνακες για τον υπολογισμό φ, γ, c είναι όμοιοι με αυτούς της μεθόδου αβαθούς σήραγγας. Πίνακας 4.3: Υπολογισμοί με την μέθοδο της βαθιάς σήραγγας FW KN 17321,9 Pse KN/m2 140,2 Wρr KN 6630,8 ΣTBM KN 2750,358

A m2 62,6 AreaABEF m3 109,8 FH KN 2848,9 PTBM KN 20072,3

U m 32,2 FC2 KN 2139,1 FS1 KN 1066,1 PTBM KN/m2 283,3

r0 1,9 FC1 KN 609,5 ΣSLD2 KN 837,8 PTBM Mpa 0,3

σν KN/m2 101,6 G1 KN 6358,3 ΣLD1 KN 12989,1 PTBM bar 2,8

82

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

4.3

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ANAGNOSTOU - COVARI

Σχήμα 4.4: Σχηματική απεικόνιση της μεθόδου, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

PTBM > PS + PW

PS1 = FO ∙ γ′ ∙ D − F1 ∙ c + F2 ∙ γ′ ∙ Δh − F3 ∙ c ∙

Με Δh=0

Δh KN + PW1 ( 2 ) D m

𝑛𝐸 = 1.75 , 𝑛𝑤 = 1.05 KN PS1 = FO ∙ γ′ ∙ D. nE − F1 ∙ c + Pw1 ( 2 ) m

Αν

PS1 ≤ 0

τότε

𝐹1 ∙ 𝑐 = 0 KN PW1 = γw ∙ Hw ∙ nw ( 2 ) m 83

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

KN PS2 = PS1 + ΔPw ( 2 ) m KN ΔPw = γw ∙ D ( 2 ) m

PTBM =

PS1 + PS2 KN ( 2) 2 m

Σχήμα 4.5: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F0

Σχήμα 4.6: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F1

84

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Σχήμα 4.7: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F2

Σχήμα 4.8: Νομόγραμμα για την εκτίμηση του αδιάστατου παράγοντα F3

Ενδεικτικά αναφέρονται οι υπολογισμοί με την μέθοδο Αναγνώστου - Κοβάρη για μία από τις γεωτρήσεις [9]. Συνολικά έγιναν υπολογισμοί για τις 13 γεωτρήσεις για τις οποίες διαθέταμε στοιχεία στο διάστημα της μελέτης. Για την γεώτρηση ΒP3340 που αφορά στην χιλιομετρική θέση 1+688. Έχοντας σαν δεδομένα ότι η διάμετρος του EPB είναι 9.5m, το ύψος του ξηρού εδάφους είναι Hs=3.1 και το ύψος του υγρού εδάφους μέχρι την συνάντηση του EPB Ηw=19.7m.

85

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Οι τιμές των φ, γ, c για την γεώτρηση ΒP3340 είναι αυτές του μετώπου. Και έχουν ως εξής: c=19,5, φ=20,5, γ=22,3 και γ'=12,3. Οι υπολογισμοί έχουν ως εξής. Η= D= H/D= Hs= Hw= ho= H+D= (ho-D)/D=

22,8 9,5 2,4 3,1 19,7 29,2 32,3 2,073684

Θεωρώντας Δh=0 έχουμε ne=1,75 και nw=1,05. Από τον συνδυασμό των παραπάνω προκύπτει ότι Fo=0,49, F1=3,55.

Πίνακας 4.4: Υπολογισμοί με την μέθοδο της Αναγνώστου - Κοβάρη PW1 KN/m2 206,85

4.4

Δpw KN/m2 95

PS1 KN/m2 237,8

PS2 KN/m2 332,8

PTBM KN/m2 285,3

PTBM bar 2,9

ΠΙΕΣΕΙΣ ΠΟΥ ΚΑΤΕΓΡΑΨΑΝ ΟΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται οι τιμές που υπολογίστηκαν από τις 3

προαναφερθείσες μεθόδους καθώς και εκείνες που καταγράφηκαν από τους αισθητήρες πίεσης του ΕΡΒ.

86

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Πίνακας 4.5: Αθροιστικός πίνακας πιέσεων με τις τρείς μεθόδους και πραγματικές πιέσεις Chainage

Earth Pressure (bar)

Tunneling Depths (m)

Shallow

Deep

Anagnostou

Design

EP 5

H

Hs

Hw

HA

1603 1622 1666 1688 1758 1802 1895 1967 2022 2108 2201 2255 2311

4.6 5.2 4.5 4.9 4.7 3.9 4.5 5.0 4.6 4.8 2.6

2.6 3.2 2.8 2.8 2.3 2.2 2.7 2.8 2.6 2.9 1.3

2.6 3.3 2.8 2.9 2.5 2.1 2.8 2.9 2.6 2.9 1.3

0.0 2.2 2.3 2.5 2.5 2.4 2.3 2.3 2.2 1.9 0.0

0.8 2.0 2.5 2.5 1.7 2.1 2.4 2.4 2.3 2.3 0.7

25.0 26.4 22.6 22.8 23.0 23.0 23.2 24.7 22.0 22.4 12.8

6.0 5.1 5.0 3.1 5.0 5.7 4.8 3.7 6.3 6.3 5.6

19.0 21.3 17.6 19.7 18.0 17.3 18.4 21.0 15.7 16.1 7.2

4.7 5.2 5.0 4.5 2.0 2.6 3.4 3.3 5.2 6.1 4.0

Average max Min

4.5 5.2 2.6

2.6 3.2 1.3

2.6 3.3 1.3

1.9 2.5 0.0

2.0 2.5 0.7

22.5 26.4 12.8

5.1 6.3 3.1

17.4 21.3 7.2

4.2 6.1 2.0

* *

* Σταθμός Αγία Βαρβάρα (Χ.θ. 2180-2304)

4.5

ΣΥΓΚΡΙΣΕΙΣ ΠΙΕΣΕΩΝ Παρακάτω δίνονται τρία διαγράμματα στο πρώτο φαίνεται η σύγκριση των

αποτελεσμάτων της πίεσης του εδάφους όπως προκύπτει από της τρεις μεθόδους Αναγνώστου- Kovari, βαθιά σήραγγα και αβαθής σήραγγα.

Σχήμα 4.9: Σύγκριση τριών μεθόδων 87

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Τα συμπεράσματα που βγαίνουν από το πρώτο σχήμα είναι ότι: 

η μέθοδος της Αβαθούς σήραγγας δίνει τα δυσμενέστερα αποτελέσματα



οι μέθοδοι Αναγνώστου- Kovari και βαθιάς σήραγγας δίνουν σχεδόν όμοια αποτελέσματα

Στο δεύτερο διάγραμμα εμφανίζεται η σύγκριση της πίεσης του εδάφους με τις τρεις μεθόδους αλλά και με τις πραγματικές τιμές που κατέγραψε το μηχάνημα.

Earth Pressure (bar)

6,0 5,0 4,0 3,0

Shallow

2,0

Deep

1,0

Anagnostou EPB

0,0

2350

2250

2150

2050

1950

1850

1750

1650

1550

-1,0

chainage Σχήμα 4.10: Σύγκριση τριών μεθόδων και πιέσεων μηχανήματος

Τα συμπεράσματα που προκύπτουν είναι: 

Ότι οι πραγματικές τιμές είναι κατώτερες και από τις τρείς θεωρητικές μεθόδους



Και ότι οι πραγματικές τιμές πίεσης είναι πλησιέστερα στις μεθόδους Αναγνώστου-Kovari και Βαθιάς Σήραγγας.

Στο τρίτο διάγραμμα φαίνεται η εξέλιξη των τριών παρακάτω μεγεθών κατά μήκος της χάραξης: H: Ύψος υπερκειμένων ΗW : Ύψος υδροφόρου ορίζοντα HA: Ύψος ζώνης επιρροής λόγο εκσκαφής

88

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Σχήμα 4.11: Βάθος σήραγγας, υδροφόρου και τόξου επηρεαζόμενου από εκσκαφή

Σχήμα 4.12: Πιέσεις που δόθηκαν από τους αισθητήρες, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

89

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Σχήμα 4.13: Στοιχεία λειτουργίας TBM, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

90

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

GSD ΚΑΜΠΥΛΗ ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ

4.6.1

GSD ΚΑΜΠΥΛΗ

Ως προς αναφορά την κοκκομετρία για το έχουμε τον παρακάτω πίνακα: Πίνακας 4.6: Κοκκομετρία

Gravel

Sand

Silt and Clay

Slit

Clay

1,25-19,50

-

% -

% -

% -

% -

% -

% -

19,5051,50 6,89-18,81 18,8151,80

-

-

-

-

-

-

-

25-35

-

-

-

-

-

-

15-53

-

-

-

-

-

13

GSI

Gravel & Sand

Depth evaluation

Grain Sizes

Bore hole

4.6

m BOBP0003-BCR_002

BCBP004

ΒP3339

2,0-18,0

13-23

65

15

50

35

22

18,0-25,5

10- 20

72

18

54

28

20

8

25,2-35,5

14-24

55

30

25

45

21

24

1,00-12,10

30-35

-

-

-

-

-

-

12,10-39,00

22-45

-

-

-

-

-

-

BEBP0005

ΒΗ3317

ΒΡ3340

ΒΗ3318

ΒΡ3341

ΒΡ3319

2,2-17,8

-

96

-

-

4

-

-

17,8-21,4

-

43

-

-

57

31

26

21,4-40,0

-

66

-

-

34

27

7

1,8-3,7

-

-

-

-

-

-

-

3,7-23,1

13-23

-

-

-

-

-

-

15,3-23,1

20-30

-

-

-

-

-

-

23,10-28,8

18-28

-

-

-

-

-

-

28,8-38,3

8- 18

61

6

55

39

29

10

0,0 -6,0

-

-

-

-

-

-

-

6,0 -9,2

-

-

-

-

-

-

-

9,2 - 18,3

-

49

-

-

51

33

18

18,3-40

-

63

-

-

37

27

10

3,20-5,0

-

-

-

-

-

-

-

5,0-14,20

20-30

87

36

51

13

11

2

14,20-17,20

20-30

67

20

47

33

24

9

17,20-19,40

17-27

-

-

-

-

-

-

19,40-28,50

15-25

74

21

53

26

22

4

28,50-38,0

35-45

-

-

-

-

-

-

5,40-6,50

-

-

-

-

-

-

-

6,50-9,00

-

71

-

-

29

19

10

9,00-10,80

-

-

10,80-21,90

21-29

51

21,90-40

9-16

56

0,40-3,09 3,09-4,24

-

-

4,24-11,9

35-40

-

11,93-15,00

32-37

-

4,52-9,52

30-35

-

9,52-14,52

35-40

-

14,52-38,40

22-35

-

BEVP006

BEBP0007

-

-

-

-

49

31

18

44

31

13

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

91

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

ΒΗ3320

ΒΗ3321

BEBP008

5,40-5,80

-

-

-

-

-

-

-

5,80-8,80

-

-

-

-

-

-

-

8,80-13,70

7-12

-

-

-

-

-

-

13,70-24,90

23-32

-

-

-

-

-

-

24,9-25,70

16-24

-

-

-

-

-

-

25,70-31,80

21-30

77

-

-

23

-

-

31,80-40,10

7-12

-

-

-

-

-

-

1,6-4,30

-

4,30-20,40

-

-

-

20,40-40,3

-

85

3,07-6,91

35-40

-

-

-

-

-

4,60-14,98

55-70

-

14,98-22,67

55-60

-

22,67-24,97

30-35

-

-

6,91-10,65

35-40

-

10,65-20,65

75-80

-

20,65-24,49

75-80

-

24,49-29,40

25-30

-

1,54-4,60

-

-

BFP_009

-

6,00-16,50

-

16,50-18,70

-

18,70-29,30

-

3,90-7,00

-

7,00-8,30

-

8,30-22,30

-

22,30-40,20

-

0-1,56

-

1,56-39,60

-

4,00-6,30

-

-

-

-

-

-

-

6,30-8,80

-

-

-

-

-

-

-

8,80-27,60

-

-

-

-

-

-

-

-

16-23,40

-

23,40-40,70

-

5,00-6,00

-

BP3323

BP3331

BEBP0010

BGVP0011

-

-

2,00-3,00 3,00-16,00 BP3322

BP3324

15

0,00-1,57

-

-

-

-

-

-

-

1,57-12,62

50-65

-

-

-

-

-

-

12,62-15,00

66-72

-

-

-

-

-

-

3,46-6,53

-

-

-

-

-

-

-

6,53-20,37

40-57

-

-

-

-

-

-

20,37-21,52

45-50

-

-

-

-

-

-

21,52-27,20

65-70

-

-

-

-

-

-

BFGB0012

92

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Στο σχήμα 4.14 φαίνεται το ποσοστό συμμέτοχης των διαφόρων μεγεθών κόκκων στο έδαφος του υπόψη διαστήματος.

Σχήμα 4.14: Καμπύλη κοκκομετρικής διαβάθμισης για το υπό μελέτη διάστημα, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

4.6.2

ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ

Ο χρόνος χρησιμοποίησης του μηχανήματος(%),εξαρτάται από διάφορες λειτουργικές, μεταλλουργικές, εκσκαπτικές παραμέτρους και παραμέτρους οργάνωσης και κυμαίνεται μεταξύ 25% και 45% για την εκσκαφή της σήραγγας με ΤΒΜ EPB. Θεωρείται ότι μια τιμή χρησιμοποίησης μηχανήματος κάτω από 20% δεν θα οδηγήσει σε οικονομική εκσκαφή και υψηλότερη από 50%, δεν θα ήταν συνήθως δυνατή λόγω των εγγενών χαρακτηριστικών της εκσκαφής με ΤΒΜ EPB. Το ποσοστό της χρησιμοποίησης του μηχανήματος είναι συνήθως χαμηλότερο για για ασταθής, ασθενής, μικτές και ιδιαίτερα μεταβαλλόμενες συνθήκες του εδάφους. tB UL(%) = ∙ 100 t Όπου: -UL : Χρησιμοποίηση του μηχανήματος -tB ; Χρόνος εκσκαφής -t : Συνολικός χρόνος 93

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Υπάρχουν τρεις γενικές κατατάξεις χρησιμοποίησης του μηχανήματος: 

Αισιόδοξη (50% του χρόνου χρησιμοποίησης)



Απαισιόδοξη (30% του χρόνου χρησιμοποίησης) και



Μέση (40% του χρόνου χρησιμοποίησης) Στην παρούσα περίπτωση έχουμε την έξης κατανομή χρόνων (σχ. 4.15):

UTILIZATION

tB

8% 8%

31%

tRing tStill tRepair tMaint

0% 12%

1%

35%

5%

tCutter

tGEO tHolid

Σχήμα 4.15: Πίτα χρησιμοποίησης του μηχανήματος

Όπου: tB

Χρόνος εκσκαφής

tRing Χρόνος ανέγερσης δακτυλιδιών tStill tRepair

Χρόνος αναμονής και απρόβλεπτων φαινομένων Χρόνος επισκευών

tMaint

Χρόνος συντήρησης

tCutter

Χρόνος επισκευής της κοπτικής κεφαλής

tGEO Χρόνος καθυστέρησης από γεωλογικές αιτίες tHolid

Χρόνος διακοπών, απεργιών, σαββατοκύριακων, και υποχρεωτικών παύσεων 94

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Το Utilization είναι 8%, κάτω από 20% πού είναι το όριο της οικονομικής εκσκαφής, αυτό συμβαίνει διότι:  χάθηκε πολύς χρόνος στην συναρμολόγηση του ΤΒΜ (λόγο του μικρού χώρου έναρξης εργασιών στο φρεάτιο του ΤΒΜ )  χάθηκε χρόνος για την ολική συναρμολόγηση των υποστηρικτικών βαγονιών και της τοποθέτησης της μεταφορικής ταινίας.  Τέλος χάθηκε χρόνος στην τροποποίηση της κεφαλής καθώς και στην εξοικείωση του προσωπικού στο πρώτο μεσοδιάστημα (Learning Curve), Ακόμη: Μέση Προχώρηση: PR =

L t

Πίνακας 4.7: Συγκεντρωτικά στοιχεία σχετικά με χρησιμοποίηση

Κατασκευασμένο μήκος σήραγγας m

586

meters

Συνολικός αριθμός ημερών από έναρξη

229

days

Συνολικός χρόνος t (min)

335520

min

Συνολικός χρόνος tBoring & tRing Μέση Προχώρηση ανά μέρα εργασίας(PR) Μέση Προχώρηση καθ’ όλη την διάρκεια του έργου

53755 3,6 2,6

min m/day m/day

165

days

Πραγματικός αριθμός ημερών εργασίας

95

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Σχήμα 4.16: Αριθμός δακτυλιδιών ανά μέρα, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

96

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ

Σχήμα 4.17: Αθροιστικός αριθμός δακτυλιδιών, Πηγή: ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ

97

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ ΕΜΠΕΙΡΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΟΝ ΑΞΟΝΑ ΤΗΣ

5.1

ΣHΡΑΓΓΑΣ Στην κατασκευή των υπογείων έργων έχει μεγάλη σημασία η κίνηση του εδάφους. Με άλλα λόγια οι καθιζήσεις είναι αναπόφευκτες συνέπειες της κατασκευής σηράγγων. Η σχέση μεταξύ των επιφανειακών καθιζήσεων και βάθους εκσκαφής δεν είναι γραμμική. Στην πραγματικότητα οι καθιζήσεις εξαρτώνται από έναν αριθμό παραγόντων όπως οι γεωλογικές και οι υδρογεωλογικές συνθήκες, η γεωμετρία του ανοίγματος, το βάθος της εκσκαφής, η μέθοδος εκσκαφής η εμπειρία των τεχνιτών και η διαχείριση. Είναι πάρα ταύτα ξεκάθαρο ότι μια αβαθής σήραγγα παρουσιάζει πιο έντονες καθιζήσεις σε σχέση με μια βαθιά. Κατά την διάρκεια της εκσκαφής οι εδαφικές συνθήκες γύρω από τη σήραγγα διαταράσσονται. Πάντα ο όγκος του εδάφους που απομακρύνεται είναι μεγαλύτερος από τον όγκο που θα καταλαμβάνει η σήραγγα. Ο επιπλέων αυτός όγκος ονομάζεται απώλεια εδαφικού όγκου (VL). Καθιζήσεις μπορεί να υπάρξουν λόγο ταπείνωσης του υδροφόρου ορίζοντα η λόγο ύπαρξης στρωμάτων συμπιέσιμων υλικών όπως επίσης και διαβρωμένων βραχωδών υλικών.

5.1.1 ΕΠΙΤΡΕΠΟΜΕΝΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ Οι επιτρεπόμενες τιμές εντός της ζώνης επιρροής (σύμφωνα με τις Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού Μηχανικού) που εφαρμόζονται στη μελέτη συνοψίζονται όπως παρακάτω [2]: Πίνακας 5.1: Επιτρεπόμενες καθιζήσεις (από παρ. 2.8.3 του Συμβατικού Τεύχους «CON-12/001, Επέκταση Γραμμής 3 Τμήμα Xαϊδάρι – Πειραιάς – Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού μηχανικού»)

Οδοί, Πεζοδρόμια ή Δίκτυα Ο.Κ.Ω. Συνολική καθίζηση 30mm Γωνιακή παραμόρφωση 1/500 Οριζόντια παραμόρφωση 0.15%

98

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Πίνακας 5.2: Επιτρεπόμενες καθιζήσεις - Κτίσματα από οπλισμένο σκυρόδεμα (από Παράρτημα Τ της παρ. 5.8 του Συμβατικού Τεύχους «CON-12/001, Επέκταση Γραμμής 3 Τμήμα Χαϊδάρι – Πειραιάς – Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού μηχανικού»)

Κτίρια ζωτικής σημασίας (π.χ. τηλεπικοινωνιών, ενέργειας, νοσοκομεία κλπ)

Κτίρια δημοσίων συναθροίσεων (εκπαιδευτήρια, αεροδρόμια κλπ)

Συνήθη κτίρια κατοικιών και γραφείων, βιομηχανικά κτίρια, ξενοδοχεία κλπ)

15mm

20mm

25mm

30mm

1/800

1/700

1/600

1/500

Συνολική καθίζηση Γωνιακή παραμόρφωση

Κτίρια μικρής σπουδαιότητας ως προς την ασφάλεια του κοινού

Πίνακας 5.3: Επιτρεπόμενες καθιζήσεις - Κτίσματα από φέρουσα τοιχοποιία (από Παράρτημα Τ της παρ.5.8 του Συμβατικού Τεύχους «CON-12/001, Επέκταση Γραμμής 3 Τμήμα Χαϊδάρι – Πειραιάς – Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού μηχανικού»)

Κτίρια ζωτικής σημασίας (π.χ. τηλεπικοινωνιών, ενέργειας, νοσοκομεία κλπ)

Κτίρια δημοσίων συναθροίσεων (εκπαιδευτήρια, αεροδρόμια κλπ)

Συνήθη κτίρια κατοικιών και γραφείων, βιομηχανικά κτίρια, ξενοδοχεία κλπ)

Κτίρια μικρής σπουδαιότητας ως προς την ασφάλεια του κοινού

Συνολική καθίζηση

10mm

12mm

15mm

20mm

Γωνιακή παραμόρφωση

1/1000

1/900

1/800

1/700

Για την αποτίμηση της Ειδικής Τρωτότητας και της Σχετικής Διακινδύνευσης Κτηρίων Και Κατασκευών θα ισχύσουν τα αναφερόμενα στην παρ. 5.8 του Συμβατικού Τεύχους «CON-12/001, Επέκταση Γραμμής 3 Τμήμα Χαϊδάρι – Πειραιάς – Προδιαγραφές Μελετών Έργων Πολιτικού μηχανικού».

99

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

5.1.2 ΚΑΜΠΥΛΗ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΝ GAUSS Ο Peck(1960) παρουσίασε 3 βασικές απαιτήσεις για τον σχεδιασμό σηράγγων σε μαλακά εδάφη [1], [6]. 

Πρώτον η μέθοδος κατασκευής πρέπει να είναι συμβατή με την φύση του εδάφους και τις υδρογεωλογικές συνθήκες



Δεύτερον η σήραγγα δεν πρέπει να βλάπτει έντονα τις παρακείμενες κατασκευές



Τρίτον η σήραγγα πρέπει να μπορεί να αντέξει σε όλες τις καταστάσεις στις οποίες θα υποβληθεί κατά την διάρκεια ζωής του έργου

Για να ικανοποιηθεί η δεύτερη απαίτηση κατά τον σχεδιασμό της σήραγγας πρέπει να ικανοποιηθούν τρεις μεγάλες δυσκολίες: 

Να προβλεφθεί η ένταση και η κατανομή των εδαφικών μετακινήσεων στις δεδομένες εδαφικές συνθήκες και με τις δεδομένες μεθόδους εκσκαφής



Να εκτιμηθούν οι πιθανές βλάβες στις παρακείμενες κατασκευές που θα προκληθούν λόγω της εδαφικής κίνησης



Να επιλέγουν οι μέθοδοι αντιμετώπισης των πιθανών βλαβών Η ακόλουθη εμειρική μέθοδος καθιερώθηκε από τον Peck προκειμένου να αποδώσει τις επιφανειακές καθιζήσεις εξαιτίας της εκσκαφής σηράγγων

Σχήμα 5.1: Σχήμα επιφάνειας καθίζησης λόγω της εκσκαφής της σήραγγας (συνθήκες ελεύθερου πεδίου) 100

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

5.2

ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ Οι καθιζήσεις “S”, συναρτήσει της απόστασης από τον άξονα της σήραγγας “y”,

μπορούν να υπολογισθούν από την παρακάτω εξίσωση που προτάθηκε από τον Peck (1969) [5]:

S=

y2 − 2 2i Smax ∙ e

Η παράμετρος “i” αντιπροσωπεύει την απόσταση του σημείου καμπής από τον άξονα που είναι το σημείο με τη μέγιστη γωνιακή παραμόρφωση. Θεωρείται ότι οι καθιζήσεις εξαφανίζονται σε απόσταση 2i από τον άξονα της σήραγγας.

Σχήμα 5.2: Καμπύλη γκαουσιανής κατανομής, Πηγή: Σ. Κουκουτάς

S=

y2 − 2 2i Smax ∙ e

S Smax

=e

y2 − 2 2i

101

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

y2 ln ( )=− 2 smax 2i s

ln S − ln Smax = −

ln S = ln Smax −

tan β =

1 ∙ y2 2i2

1 ∙ y2 2i2

2.5ι − R ZO

Όπου: Smax: Μέγιστη καθίζηση (m) i :Σημείο καμπής (m) S: Καθίζηση σε απόσταση y (m) β: Σχετική στροφή (°) zo: Βάθος κέντρου διάνοιξης (m) R: Ακτίνα διάνοιξης (m) y: Εγκάρσια απόσταση από το κέντρο σήραγγας (m) Οι καθιζήσεις εγκάρσια στον άξονα της σήραγγας είναι συμμετρικές και ανεξάρτητες από τις εδαφικές συνθήκες ή την μέθοδo εκσκαφής. Και μπορούν να αποδοθούν με την γκαουζιανή καμπύλη. H μέγιστη καθίζηση εμφανίζεται στο κέντρο της σήραγγας. Έχοντας ως εφαλτήριο τον τύπο των καθιζήσεων που έχει ήδη διατυπωθεί μπορούμε να βρούμε την κλίση και την καμπυλότητα της γκαουζιανής καμπύλης. Τα οποία ωφελούν στην εκτίμηση των διαφορικών καθιζήσεων οι οποίες και προκαλούν καταστροφές στις επιφανειακές κατασκευές. Για την κλίση έχουμε: ds y y2 = −Smax ∙ 2 ∙ exp (− 2 ) dy i 2i

Για την καμπυλότητα έχουμε: d2 s Smax y 2 y2 = ∙ [ − 1] ∙ exp (− ) dy 2 i2 i2 2i2 102

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Όταν d2 s dy2

= 0 τότε y=±i

Για τις επιφανειακές καθιζήσεις συμφωνά με τον O’ Reilly and New (1982) το σημείο καμπής είναι γραμμική συνάρτηση με το βάθος (zo) ανεξάρτητα από την μέθοδο εκσκαφής. Ισχύει η ακόλουθη εμπειρική σχέση

i = k ∙ z0 (m) Κατά O’ Reilly and New η τιμή της παραμέτρου Κ για αργίλους και άμμους μπορεί να θεωρηθεί προσεγγιστικά 0.5 και 0.25 αντίστοιχα.

Σχήμα 5.3: Παράμετρος i κατά O’Reilly and New

Πιο πρόσφατα οι Mair and Taylor(1997) συνόψισαν ένα μεγάλο αριθμό δεδομένων που συγκέντρωσαν στο πεδίο κατά τη διάρκεια εκσκαφών με διάφορες μεθόδους εκσκαφής. Κατέληξαν λοιπόν ότι η μέση τιμή για το Κ για σήραγγες σε αργιλικό έδαφος είναι 0.5 ενώ σε έδαφός με άμμους και χάλικες η μέση τιμή είναι 0.35. Μη έχοντας να κάνει με το μέγεθος της σήραγγας και τις εκ σκαπτικές μεθόδους (σε μη συνεκτικά εδάφη) οι Burland et al. (2002) πρότειναν η τιμή του Κ για άμμους-χάλικες να είναι μεταξύ 0.2 και 0.3 στιφές αργίλους να είναι μεταξύ 0.4 και 0.5 μαλακές αργίλους να είναι 0.7.

103

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Πίνακας 5.4: Τιμές παραμέτρου Κ

Through width parameter k Clay Soft Clay Stiff Clay Sand or gravel

O'Reilly and New 1982 0,5

Mair and Taylor 1997 0,5

0,25

Burland et al.

2002 0,7 0.4 up to 0.5 0.2 up to 0.3

0,35

Ο όγκος της καμπύλης καθιζήσης Vs ισούται με: VS = √2π ∙ Smax = 2.5 ∙ i ∙ Smax (m3/m) Ακόμη

tan β = Smax =

VS 2.5i

2.5ι−R ZO

=

και D=2R

VS tan β∙ΖΟ +R

= 1.252 ∙

VL i

∙ R2

(m)

Η απώλεια εδάφους (VL) δίνεται από τον παρακάτω τύπο:

Όπου

𝑉𝐿 =

𝑉𝑆 𝑉

𝑉=

𝜋∙𝐷2 4

∙ 100% (%) (m2)

και

- D: διάμετρος της σήραγγας (m) - VL : απώλεια όγκου (%) - V: όγκος εκσκαφής που αντιστοιχεί στη σήραγγα (m 2) - Vs : όγκος της καμπύλης καθιζήσης (m3/m)

104

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Σχήμα 5.4: Συσχετισμός z/2R με i/R

Το ποσοστό της απώλειας εδαφικού όγκου VL εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως:     

Τύπος εδάφους Εκσκαπτική μέθοδος Ρυθμός προχώρησης Μέγεθος εκσκαφής Τύπος προσωρινής υποστήριξης

Η θεωρητική επιφανειακή καθίζηση υπολογίζεται ως ακολούθως:

S = Smax ∙

y2 (− 2 ) e 2i

=

VL i√2π

y2 (− 2 ) ∙ e 2i

(m)

Η επιλογή των τιμών σχεδιασμού του παράγοντα σχήματος Κ και της απώλειας όγκου VL είναι σε μεγάλο βαθμό εμπειρική, επειδή οι παράμετροι αυτές εξαρτώνται τόσο από την τεχνική διάνοιξης, όσο και από τις γεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες του έργου. Στην περίπτωση του παρόντος έργου υιοθετήθηκαν οι τιμές σχεδιασμού που δίνονται στον Πίνακα 5.4.

105

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Πίνακας 5.5: Τιμές των παραμέτρων VL και K που υιοθετήθηκαν για την ανάλυση των καθιζήσεων Δεδομένα εισόδου για τον υπολογισμό των ισοκαμπύλων καθίζησης Παράγοντας Γεωυλικό σχήματος K Εκσκαφή σε σχηματισμούς της A ανώτερης και της κατώτερης ενότητας 0,60 του αθηναϊκού σχιστολίθου. Εκσκαφή σε σχηματισμούς των B 0,45 λιμναίων μαργαϊκών αποθέσεων.

5.3

Απώλεια όγκου [%] Ευθυγραμμία

Καμπύλη

0,30

0,50

ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ H γωνία παραμόρφωσης της καμπύλης καθιζήσεων των κατακόρυφων καθιζήσεων

ορίζεται ως: tan φ =

S Shor

Shor =

=

Z0 y

y ∙S Z0 2

Shor = (

y y′ (− ) ) ∙ Smax ∙ exp 2i2 Z0 2

y dShor 1 2y 2 1 (− ) = Smax ∙ exp 2i2 ∙ [ − . ] dy Z0 Z0 2i2 dShor dy

Όταν και

maxShor =

1 Z0

= 0 και 2y 2 = 2i2 ,y = ±i

∙ Smax ∙ exp−0.5 ή ισοδύναμα 0.606 ∙

1 Z0

∙ Smax

Ανεξαρτήτως της μεθόδου εκσκαφής, η διάνοιξη της σήραγγας μπορεί να προκαλέσει μετακινήσεις γύρω από το άνοιγμα οι οποίες μπορεί να εκδηλωθούν και στην επιφάνεια του εδάφους. Αυτές οι μετακινήσεις μπορεί να διαφέρουν σε ένταση, διασπορά καθώς και ταχύτητα διάδοσης και μπορεί να προκαλέσουν ζημιές σε παρακείμενες κατασκευές. Για να εκτιμηθούν οι πιθανές ζημιές των κτιρίων η γωνιακή παραμόρφωση (SB) ορίζεται ως η διαφορική καθίζηση ανάμεσα στα δύο άκρα του κτιρίου σχετιζόμενη με το μήκος του κτιρίου.

106

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

𝑆𝐵 = (𝑆𝑉𝑋1 − 𝑆𝑉𝑋2 )/𝑥1 − 𝑥2 Όπου: SB: γωνιακή παραμόρφωση Sνx1: κατακόρυφη μετακίνηση του ενός άκρου του κτιρίου Sνx2: : κατακόρυφη μετακίνηση του ενός άκρου του κτιρίου i: γωνία καμπής x1: το ένα άκρο του κτιρίου x2: το άλλο άκρο του κτιρίου φ: γωνία στο άκρο του κτιρίου κοντά στο άξονα της σήραγγας

5.3.1 ΚΑΜΠΥΛΗ GAUSS ΓΙΑ ΤΗΝ Χ.Θ. 1+910 Βήμα 1ον Χαράζεται η καμπύλη μεταξύ μέγιστης καθίζησης που μετρήθηκε και απόστασης από τον άξονα της σήραγγας. Την μέγιστη καθίζηση παίρνουμε από το ιστορικό των καθιζήσεων από της μετρήσεις των χωροσταθμικών σημείων γύρω από την χιλιομετρική θέση 1+910. Δίνεται παρακάτω η ιστορία των καθιζήσεων. Σημειώνεται με πορτοκαλί η μέτρηση την στιγμή που περνάει το μηχάνημα εκσκαφής.

107

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Πίνακας 5.6: Ιστορία των καθιζήσεων Chainage:BEKS1164

Chainage:BEOS1165

Chainage:BEKS1167

Chainage:BEKS1483

Measured settlement Measured settlement Measured settlement Measured settlement mm mm mm mm 30/8/2013 0 30/8/2013 0 30/8/2013 0 2/4/2014 0 3/4/2014 -0,1 3/4/2014 -0,2 3/4/2014 -0,3 3/4/2014 0 4/4/2014 -0,6 4/4/2014 -0,5 4/4/2014 -1 4/4/2014 -0,6 5/4/2014 -0,9 5/4/2014 -0,8 5/4/2014 -1,2 5/4/2014 -0,7 5/4/2014 -0,8 5/4/2014 -0,6 5/4/2014 -1,1 5/4/2014 -0,5 6/4/2014 -0,9 6/4/2014 -0,7 6/4/2014 -1,4 6/4/2014 -1 7/4/2014 -1,3 7/4/2014 -1,2 7/4/2014 -1,5 7/4/2014 -1,1 7/4/2014 -0,8 7/4/2014 -0,5 7/4/2014 -1,4 7/4/2014 -0,9 8/4/2014 -0,8 8/4/2014 -0,6 8/4/2014 -1,2 8/4/2014 -0,8 10/4/2014 -1,1 10/4/2014 -0,6 10/4/2014 -1,7 10/4/2014 -1,3 11/4/2014 -1 11/4/2014 -0,6 11/4/2014 -1,4 17/4/2014 -0,8 12/4/2014 -0,8 12/4/2014 -0,5 12/4/2014 -1,4 18/4/2014 0,2 13/4/2014 -0,9 13/4/2014 -0,7 13/4/2014 -1,1 19/4/2014 -1,2 14/4/2014 -0,5 14/4/2014 -0,3 14/4/2014 -0,9 20/4/2014 -0,6 15/4/2014 -1,1 15/4/2014 -0,8 15/4/2014 -1,6 22/4/2014 -0,9 16/4/2014 -1,2 16/4/2014 -1 16/4/2014 -1,7 24/4/2014 -1,2 17/4/2014 -0,8 17/4/2014 -0,5 17/4/2014 -1,4 25/4/2014 -1,3 18/4/2014 -0,9 18/4/2014 -0,7 18/4/2014 -1,5 26/4/2014 -1,1 19/4/2014 -1,5 19/4/2014 -1,3 19/4/2014 -2 27/4/2014 -1,8 20/4/2014 -1,2 20/4/2014 -0,8 20/4/2014 -1,7 28/4/2014 -1,6 21/4/2014 -0,8 21/4/2014 -0,7 22/4/2014 -1,5 29/4/2014 -1,4 22/4/2014 -0,8 22/4/2014 -0,6 23/4/2014 -1,5 30/4/2014 -1,7 23/4/2014 -1 23/4/2014 -0,6 24/4/2014 -1,9 2/5/2014 -1,5 24/4/2014 -1,1 24/4/2014 -0,8 25/4/2014 -1,9 5/5/2014 -1,8 25/4/2014 -1,1 25/4/2014 -0,6 26/4/2014 -1,8 6/5/2014 -1,6 26/4/2014 -1,2 26/4/2014 -0,9 27/4/2014 -2 7/5/2014 -1,8 27/4/2014 -1,5 27/4/2014 -1,3 28/4/2014 -2,2 8/5/2014 -1,7 28/4/2014 -1,3 28/4/2014 -0,9 29/4/2014 -2,1 9/5/2014 -1,4 29/4/2014 -1,1 29/4/2014 -0,9 30/4/2014 -2,3 10/5/2014 -1,7 30/4/2014 -1,4 30/4/2014 -1,1 2/5/2014 -2,1 11/5/2014 -0,6 2/5/2014 -0,3 2/5/2014 -0,7 3/5/2014 -2,2 12/5/2014 -1,6 3/5/2014 -1,5 3/5/2014 -1 5/5/2014 -2,4 13/5/2014 -1,6 5/5/2014 -1,5 5/5/2014 -1 6/5/2014 -2,2 14/5/2014 -1,5 6/5/2014 -1,5 6/5/2014 -1,2 7/5/2014 -2,5 15/5/2014 -1,6 7/5/2014 -1,5 7/5/2014 -1 8/5/2014 -2,3 16/5/2014 -1,7 8/5/2014 -1,4 8/5/2014 -1,1 9/5/2014 -2,1 17/5/2014 -1,7 9/5/2014 -1,3 9/5/2014 -0,8 10/5/2014 -2,1 18/5/2014 -1,4 10/5/2014 -1,6 10/5/2014 -1,1 11/5/2014 -1,1 19/5/2014 -1,5 11/5/2014 -0,4 11/5/2014 0 12/5/2014 -2,5 20/5/2014 -1,3 12/5/2014 -1,5 12/5/2014 -1 13/5/2014 -2,3 21/5/2014 -2,4 13/5/2014 -1,4 13/5/2014 -0,9 14/5/2014 -2,3 22/5/2014 -2,7 14/5/2014 -1,4 14/5/2014 -1,1 15/5/2014 -2,4 23/5/2014 -3,1 15/5/2014 -1,3 16/5/2014 -0,9 16/5/2014 -2,4 24/5/2014 -3,6 16/5/2014 -1,5 17/5/2014 -1,3 17/5/2014 -2,5 26/5/2014 -3,2 17/5/2014 -1,6 18/5/2014 -0,9 18/5/2014 -2,1 13/6/2014 -3 18/5/2014 -1,3 19/5/2014 -0,8 19/5/2014 -2,2 22/6/2014 -3 19/5/2014 -1,1 20/5/2014 -0,9 20/5/2014 -2,1 14/7/2014 -3,1 20/5/2014 -1,3 21/5/2014 -1,4 21/5/2014 -3,5 21/5/2014 -1,7 22/5/2014 -1,7 22/5/2014 -3,8 22/5/2014 -2,1 23/5/2014 -1,8 23/5/2014 -4,1 23/5/2014 -2,4 24/5/2014 -2,3 24/5/2014 -4,5 24/5/2014 -3,1 13/6/2014 -1,8 26/5/2014 -4,1 26/5/2014 -2,3 22/6/2014 -1,7 13/6/2014 -4,1 13/6/2014 -2,3 14/7/2014 -1,6 22/6/2014 -4,3 22/6/2014 -2,5 14/7/2014 -4,2 14/7/2014 -2,4

108

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Chainage:BEKS1484 Measured 2/4/2014 3/4/2014 4/4/2014 5/4/2014 5/4/2014 6/4/2014 7/4/2014 7/4/2014 8/4/2014 10/4/2014 11/4/2014 12/4/2014 13/4/2014 14/4/2014 15/4/2014 16/4/2014 17/4/2014 18/4/2014 19/4/2014 20/4/2014 21/4/2014 22/4/2014 24/4/2014 25/4/2014 26/4/2014 27/4/2014 28/4/2014 29/4/2014 30/4/2014 2/5/2014 3/5/2014 5/5/2014 6/5/2014 7/5/2014 8/5/2014 9/5/2014 10/5/2014 12/5/2014 13/5/2014 14/5/2014 15/5/2014 16/5/2014 17/5/2014 18/5/2014 19/5/2014 20/5/2014 21/5/2014 22/5/2014 23/5/2014 24/5/2014 26/5/2014 13/6/2014 22/6/2014 14/7/2014

settlement mm 0 0 -1,1 -1 -0,9 -1,2 -1,8 -1,5 -1,4 -1,8 -1,9 -1,7 -1,9 -1,1 -1,9 -1,8 -1,5 -1,8 -1,6 -2 -1,3 -1,7 -2,2 -2 -1 -2,7 -2,6 -2,6 -2,7 -2,5 -2,1 -2,9 -2,6 -2,8 -2,9 -2,6 -2,5 -2,9 -2,8 -2,8 -2,7 -2,9 -1,9 -2,5 -2,7 -2,5 -3,6 -4,7 -5,1 -5,5 -5 -5,3 -5,2 -5,3

Chainage:BEKS1169 Measured 30/8/2013 3/4/2014 4/4/2014 5/4/2014 5/4/2014 6/4/2014 7/4/2014 7/4/2014 8/4/2014 10/4/2014 11/4/2014 12/4/2014 13/4/2014 14/4/2014 15/4/2014 16/4/2014 17/4/2014 18/4/2014 19/4/2014 20/4/2014 21/4/2014 22/4/2014 23/4/2014 24/4/2014 25/4/2014 26/4/2014 27/4/2014 28/4/2014 29/4/2014 30/4/2014 2/5/2014 3/5/2014 5/5/2014 6/5/2014 7/5/2014 8/5/2014 9/5/2014 10/5/2014 12/5/2014 13/5/2014 14/5/2014 15/5/2014 16/5/2014 17/5/2014 18/5/2014 19/5/2014 20/5/2014 21/5/2014 22/5/2014 23/5/2014 24/5/2014 26/5/2014 13/6/2014 22/6/2014 14/7/2014

settlement mm 0 -0,2 -1,1 -1 -0,9 -1,3 -1,8 -1,7 -1,5 -1,9 -2 -1,8 -2 -1,2 -1,8 -1,9 -1,6 -1,9 -1,8 -1,9 -1,3 -1,8 -1,6 -2,3 -2,1 -1,9 -2,8 -2,7 -2,7 -2,9 -2,6 -2,4 -3,1 -2,8 -2,9 -2,9 -2,6 -2,5 -2,9 -2,9 -2,9 -2,8 -3 -2,1 -2,6 -2,8 -2,3 -3,7 -4,5 -5,3 -5,5 -5,2 -5,2 -5,2 -5,1

Chainage:BEOS1168

Chainage:BEOS1170

Measured settlement Measured settlement mm mm 30/8/2013 0 30/8/2013 0 3/4/2014 -0,4 3/4/2014 -0,9 4/4/2014 -1,1 4/4/2014 -1,3 5/4/2014 -1,1 5/4/2014 -1,9 5/4/2014 -0,9 5/4/2014 -1,4 6/4/2014 -1,4 6/4/2014 -1,8 7/4/2014 -1,8 7/4/2014 -2,2 7/4/2014 -1,5 7/4/2014 -1,8 8/4/2014 -1,5 8/4/2014 -1,8 10/4/2014 -1,8 10/4/2014 -1,9 11/4/2014 -2 11/4/2014 -2 12/4/2014 -1,8 12/4/2014 -1,8 13/4/2014 -1,9 13/4/2014 -2 14/4/2014 -1,2 14/4/2014 -1,5 15/4/2014 -1,9 15/4/2014 -1,8 16/4/2014 -1,7 16/4/2014 -1,9 17/4/2014 -1,5 17/4/2014 -1,6 18/4/2014 -1,9 18/4/2014 -1,9 19/4/2014 -1,7 19/4/2014 -2,6 20/4/2014 -2 20/4/2014 -1,9 21/4/2014 -1,3 21/4/2014 -1,5 22/4/2014 -1,7 22/4/2014 -1,7 23/4/2014 -1,4 23/4/2014 -1,5 24/4/2014 -2,1 24/4/2014 -2,2 25/4/2014 -2 25/4/2014 -2,1 26/4/2014 -2 26/4/2014 -2,3 27/4/2014 -2,7 27/4/2014 -3 28/4/2014 -2,7 28/4/2014 -2,9 29/4/2014 -2,5 29/4/2014 -2,7 30/4/2014 -2,7 30/4/2014 -3 2/5/2014 -2,4 2/5/2014 -2,7 3/5/2014 -2,2 3/5/2014 -2,4 5/5/2014 -2,9 5/5/2014 -3 6/5/2014 -2,6 6/5/2014 -2,9 7/5/2014 -2,7 7/5/2014 -2,9 8/5/2014 -2,6 8/5/2014 -2,9 9/5/2014 -2,5 9/5/2014 -2,5 10/5/2014 -2,4 10/5/2014 -2,9 11/5/2014 -1,3 11/5/2014 -1,3 12/5/2014 -2,7 12/5/2014 -2,7 13/5/2014 -2,5 13/5/2014 -2,8 14/5/2014 -2,8 14/5/2014 -2,9 15/5/2014 -2,7 15/5/2014 -2,7 16/5/2014 -2,8 16/5/2014 -2,8 17/5/2014 -1,8 17/5/2014 -2,7 18/5/2014 -2,5 18/5/2014 -2,6 19/5/2014 -2,7 19/5/2014 -2,9 20/5/2014 -2,6 20/5/2014 -2,7 21/5/2014 -3,4 21/5/2014 -4,2 22/5/2014 -4,4 22/5/2014 -4,5 23/5/2014 -5 23/5/2014 -5 24/5/2014 -5,3 24/5/2014 -5,6 26/5/2014 -4,9 26/5/2014 -5,1 13/6/2014 -5 13/6/2014 -5 22/6/2014 -5,1 22/6/2014 -4,7 14/7/2014 -5 14/7/2014 -4,6

109

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Chainage:BEKS1174

Chainage:BEOS1171

Chainage:BEOS1172

Chainage:BEOS1173

Measured settlement Measured settlement Measured settlement Measured settlement mm mm mm mm 30/8/2013 0 30/8/2013 0 30/8/2013 0 30/8/2013 0 2/4/2014 -0,3 2/4/2014 -0,6 2/4/2014 -0,5 2/4/2014 -0,4 3/4/2014 -0,4 3/4/2014 -0,6 3/4/2014 -0,6 3/4/2014 -0,2 4/4/2014 -0,8 4/4/2014 -1 4/4/2014 -0,9 4/4/2014 -0,6 5/4/2014 -1,2 5/4/2014 -1,5 5/4/2014 -1,3 5/4/2014 -1,1 5/4/2014 -1,1 5/4/2014 -1,2 5/4/2014 -1 5/4/2014 -0,9 6/4/2014 -1,4 6/4/2014 -1,5 6/4/2014 -1,3 6/4/2014 -1,3 7/4/2014 -1,6 7/4/2014 -1,7 7/4/2014 -1,6 7/4/2014 -1,6 7/4/2014 -1,5 7/4/2014 -1,6 7/4/2014 -1,4 7/4/2014 -1,3 8/4/2014 -1,4 8/4/2014 -1,6 8/4/2014 -1,4 11/4/2014 -1,6 10/4/2014 -1,5 10/4/2014 -1,7 10/4/2014 -1,5 13/4/2014 -1,6 11/4/2014 -1,7 11/4/2014 -1,9 11/4/2014 -1,9 17/4/2014 -1,1 12/4/2014 -1,5 12/4/2014 -1,5 12/4/2014 -1,5 19/4/2014 -2,1 13/4/2014 -1,5 13/4/2014 -1,6 13/4/2014 -1,5 21/4/2014 -0,9 14/4/2014 -1,1 14/4/2014 -1,3 14/4/2014 -1,1 22/4/2014 -1,1 15/4/2014 -1,3 15/4/2014 -1,4 15/4/2014 -0,9 24/4/2014 -1,7 16/4/2014 -1,4 16/4/2014 -1,6 16/4/2014 -1,5 25/4/2014 -1,5 17/4/2014 -1,1 17/4/2014 -1,3 17/4/2014 -1,1 26/4/2014 -2,1 18/4/2014 -1,6 18/4/2014 -1,6 18/4/2014 -1,6 27/4/2014 -2,3 19/4/2014 -2,1 19/4/2014 -2,2 19/4/2014 -2,2 29/4/2014 -2,1 20/4/2014 -1,4 20/4/2014 -1,5 20/4/2014 -1 30/4/2014 -2,5 21/4/2014 -1,1 21/4/2014 -1,1 21/4/2014 -1 2/5/2014 -2 22/4/2014 -1,2 22/4/2014 -1,2 22/4/2014 -1,1 3/5/2014 -2,1 23/4/2014 -1,3 23/4/2014 -1,2 23/4/2014 -1,1 5/5/2014 -2,3 24/4/2014 -2 24/4/2014 -1,9 24/4/2014 -1,9 6/5/2014 -2,2 25/4/2014 -2 25/4/2014 -1,9 25/4/2014 -1,8 7/5/2014 -2,2 26/4/2014 -2,4 26/4/2014 -2,2 29/4/2014 -3,2 8/5/2014 -2,2 27/4/2014 -3 27/4/2014 -2,9 30/4/2014 -3,7 9/5/2014 -2 28/4/2014 -2,6 28/4/2014 -2,5 2/5/2014 -3,2 10/5/2014 -2,4 29/4/2014 -2,6 29/4/2014 -2,4 3/5/2014 -3,4 11/5/2014 -1,9 30/4/2014 -2,9 30/4/2014 -2,8 5/5/2014 -3,7 12/5/2014 -2,4 2/5/2014 -2,6 2/5/2014 -2,4 8/5/2014 -3,5 13/5/2014 -2,4 3/5/2014 -2,7 3/5/2014 -2,3 9/5/2014 -3,3 14/5/2014 -2,3 5/5/2014 -3 5/5/2014 -2,7 10/5/2014 -3,8 15/5/2014 -2,2 6/5/2014 -2,8 6/5/2014 -2,7 11/5/2014 -1,6 16/5/2014 -2,1 7/5/2014 -2,8 7/5/2014 -2,7 12/5/2014 -3,8 17/5/2014 -2,3 8/5/2014 -2,6 8/5/2014 -2,6 13/5/2014 -3,8 18/5/2014 -2,2 9/5/2014 -2,7 9/5/2014 -2,2 14/5/2014 -3,6 19/5/2014 -2 10/5/2014 -3 10/5/2014 -2,7 15/5/2014 -3,6 20/5/2014 -2,6 11/5/2014 -3,1 12/5/2014 -2,5 16/5/2014 -3,6 22/5/2014 -3,5 12/5/2014 -3 13/5/2014 -2,7 17/5/2014 -3,8 23/5/2014 -4 13/5/2014 -2,9 14/5/2014 -2,5 18/5/2014 -3,7 24/5/2014 -4,7 14/5/2014 -2,9 15/5/2014 -2,5 19/5/2014 -3,6 26/5/2014 -3,8 15/5/2014 -2,7 16/5/2014 -2,3 20/5/2014 -4 13/6/2014 -4 16/5/2014 -2,6 17/5/2014 -2,7 21/5/2014 -4,8 22/6/2014 -3,9 17/5/2014 -3 18/5/2014 -2,4 22/5/2014 -5,3 14/7/2014 -3,8 18/5/2014 -2,8 19/5/2014 -2,4 23/5/2014 -5,9 19/5/2014 -2,7 20/5/2014 -2,8 24/5/2014 -6,7 20/5/2014 -3,2 21/5/2014 -3,9 26/5/2014 -5,9 21/5/2014 -4,3 22/5/2014 -4,2 13/6/2014 -5,9 22/5/2014 -4,6 23/5/2014 -5,1 22/6/2014 -6,2 23/5/2014 -5,4 24/5/2014 -5,8 14/7/2014 -6,1 24/5/2014 -6,2 26/5/2014 -5 26/5/2014 -5,4 13/6/2014 -5,1 13/6/2014 -5,4 22/6/2014 -5,4 22/6/2014 -5,2 14/7/2014 -5,3 14/7/2014 -5,1

110

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Chainage:BEOS1146 Measured 30/8/2013 2/4/2014 3/4/2014 4/4/2014 5/4/2014 5/4/2014 6/4/2014 7/4/2014 7/4/2014 8/4/2014 10/4/2014 11/4/2014 12/4/2014 13/4/2014 14/4/2014 15/4/2014 16/4/2014 17/4/2014 18/4/2014 19/4/2014 20/4/2014 21/4/2014 22/4/2014 23/4/2014 24/4/2014 25/4/2014 26/4/2014 27/4/2014 28/4/2014 29/4/2014 30/4/2014 3/5/2014 5/5/2014 6/5/2014 7/5/2014 8/5/2014 9/5/2014 10/5/2014 11/5/2014 12/5/2014 13/5/2014 14/5/2014 15/5/2014 16/5/2014 18/5/2014 19/5/2014 20/5/2014 21/5/2014 22/5/2014 23/5/2014 13/6/2014 22/6/2014 14/7/2014

settlement mm 0 -0,1 -0,2 -0,5 -1 -0,5 -0,9 -0,9 -1 -0,9 -1,1 -1,1 -1 -1,1 -0,6 -0,9 -1 -0,8 -1,1 -2 -1 -0,7 -0,8 -0,8 -1,2 -1,1 -1,3 -1,9 -1,5 -1,4 -1,8 -1,3 -1,6 -1,6 -1,6 -1,5 -1,5 -1,7 -1,3 -1,8 -1,5 -1,6 -1,4 -1,4 -1,6 -1,3 -1,8 -2,4 -2,3 -2,4 -2,4 -2,2 -2,1

Chainage:BEOS1147 Measured 30/8/2013 2/4/2014 3/4/2014 4/4/2014 5/4/2014 6/4/2014 7/4/2014 7/4/2014 8/4/2014 10/4/2014 11/4/2014 12/4/2014 13/4/2014 14/4/2014 15/4/2014 16/4/2014 17/4/2014 18/4/2014 19/4/2014 20/4/2014 21/4/2014 22/4/2014 23/4/2014 24/4/2014 25/4/2014 26/4/2014 27/4/2014 28/4/2014 29/4/2014 30/4/2014 2/5/2014 3/5/2014 5/5/2014 6/5/2014 7/5/2014 8/5/2014 9/5/2014 10/5/2014 11/5/2014 12/5/2014 13/5/2014 14/5/2014 15/5/2014 16/5/2014 17/5/2014 18/5/2014 19/5/2014 20/5/2014 21/5/2014 22/5/2014 23/5/2014 26/5/2014 13/6/2014 22/6/2014 14/7/2014

settlement mm 0 0,3 0,6 0,2 0,1 0,3 -0,3 -0,1 0 -0,2 -0,3 -0,2 -0,3 0,3 0 -0,2 0 -0,3 -1,3 -0,1 -0,2 0 0,1 -0,3 -0,6 -0,8 -1,1 -0,8 -0,9 -0,8 -1,6 -0,6 -1 -1,1 -1,2 -0,8 -1,1 -0,9 -0,3 -0,9 -1,4 -0,6 -0,6 -1 -0,7 -0,9 -1 -1,2 -1,5 -1,5 -2 -2 -1,9 -1,8 -1,7

111

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Πίνακας 5.7: Θέση χωροσταθμικών σημείων

Leveling point Relevant Position from Tunnel axis Number Chainage Ring Right Left m No m m ΒΕΚS1164 1+910 219 27,54 ΒΕΟS1165 1+910 219 28,72 ΒΕΚS1167 1+910 219 21,57 ΒΕΚS1483 1+910 219 20,91 ΒΕΚS1484 1+910 219 14,62 ΒΕΚS1169 1+910 219 14,13 ΒΕOS1168 1+910 219 14,54 ΒΕOS1170 1+910 219 11 ΒΕΚS1174 1+910 219 -2,8 ΒΕOS1171 1+910 219 -2,46 ΒΕOS1172 1+910 219 -7 ΒΕOS1173 1+910 219 -9,98 ΒΕOS1146 1+910 219 -20 ΒΕOS1147 1+910 219 -19

Position from Tunnel axis Right Left m m 27.54 28.72 21.57 20.91 14.62 14.13 14.54 11 -2.8 -2.46 -7 -9.98 -20 -19

Settlements -2 -1.5 -2.1 -2 -2.8 -2.7 -2.6 -2.7 -3.5 -3.4 -3.1 -2.7 -1.1 -1

Σχήμα 5.5: Απεικόνιση ζευγών καθίζησης απόστασης από τον άξονα

112

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Βήμα 2ον Η καταγραμμένη καθίζηση (S) σε mm και η απόσταση από τον άξονα (y) σε m είναι οι γνωστές παράμετροι. Ζητούμενο είναι να προσδιορίσουμε την γωνία καμπής (i) και την μέγιστη καθίζηση (Smax).

S = Smax ∙ e

y2 − 2 2i

ln S = ln Smax −

1 ∙ y2 2i2

ln S − ln Smax = −

1 ∙ y2 2i2

Έχουμε: ln(S) 0,693147 0,405465 0,741937 0,693147 1,029619 0,993252 0,955511 0,993252 1,252763 1,223775 1,131402 0,993252 0,09531 0

y2 758,4516 824,8384 465,2649 437,2281 213,7444 199,6569 211,4116 121 7,84 6,0516 49 99,6004 400 361

Σχήμα 5.6: Γραμμή τάσης

H γραμμική σχέση μεταξύ ln(S) και της απόστασης από το κέντρο της σήραγγας y είναι: y=−

1 ∙ x + ln(Smax ) 2i2

Από το σχήμα 5.6 έχουμε y=-0.001x+1.0929 Οπότε έχουμε: −0.001 = −

1 → ι = 22,3607 2ι2 113

Î&#x161;Î&#x2022;ÎŚÎ&#x2018;Î&#x203A;Î&#x2018;Î&#x2122;Î&#x; 5: Î&#x2022;Î Î&#x2122;ÎŚÎ&#x2018;Î?Î&#x2022;Î&#x2122;Î&#x2018;Î&#x161;Î&#x2022;ÎŁ Î&#x161;Î&#x2018;Î&#x2DC;Î&#x2122;Î&#x2013;Î&#x2014;ÎŁÎ&#x2022;Î&#x2122;ÎŁ

Î&#x2018;ÎşĎ&#x152;ΟΡ: ln(đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ )=1.0929 â&#x2020;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ = 2.9829

Î&#x2C6;Ď&#x201E;Ď&#x192;Κ έĎ&#x2021;ÎżĎ&#x2026;Οξ Ď&#x201E;Ρν Ď&#x20AC;ÎąĎ ÎąÎşÎŹĎ&#x201E;Ď&#x2030; κιΟĎ&#x20AC;Ď?ΝΡ Gauss:

Transversal Settlement Prediction Curve Chainage 1+910 0 0,5

Settlement (mm)

1 1,5 2 2,5 3 3,5

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Transversal coordinates, Dis (m)

ÎŁĎ&#x2021;ΎΟι 5.7: Î&#x201C;κιοĎ&#x2026;Ď&#x192;ΚινΎ κιΟĎ&#x20AC;Ď?ΝΡ γΚι Ď&#x201E;Ρν Χ.Î&#x2DC;. 1+910

114

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

5.4 ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ ΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ

Σχήμα 5.8: Τριδιάστατη απεικόνιση εδαφικών μετακινήσεων κατά μήκος του άξονα της χάραξης

Σχήμα 5.9: Μετακίνηση εδάφους προκαλούμενη από μηχανική εκσκαφή

115

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΙΣ

Επεξήγηση σχήματος 5.9 [10] Ζώνη 1: Καθιζήσεις που εμφανίζονται πολύ πριν από την άφιξη της κοπτικής κεφαλής Ζώνη 2: Μετακινήσεις του εδάφους μπροστά από το μέτωπο. Αυτές οι καθιζήσεις προέρχονται από έλλειψη ισορροπίας μεταξύ πίεσης υποστήριξης με την εδαφική πίεση και την υδατική πίεση στο μέτωπο της εκσκαφής. Ζώνη 3: Καθίζηση κατά τη διέλευση της ασπίδας. Αυτές οι καθιζήσεις δεν είναι αμελητέες ειδικά αν το δακτυλιοειδές κενό έχει σημαντικό πάχος. Ζώνη 4: Καθιζήσεις λόγο της απομείωσης της διαμέτρου στο πίσω μέρος του μηχανήματος. Αυτές οι καθιζήσεις μπορούν να ελαχιστοποιηθούν με την ταυτόχρονη ή άμεση σκυροδέτηση με σκοπό να πληρωθεί το κενό. Ζώνη 5: Τελικές καθιζήσεις, προκαλούνται από την διατάραξη του εδάφους εξαιτίας της διέλευσης της ασπίδας.

116

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΠΑ.1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1.

Καθιζήσεις λόγω αβαθών σηράγγων και κριτήρια ανεκτών εδαφικών παραμορφώσεων, Β. Παπαδόπουλος, Αθήνα Φεβρουάριος 2013

2.

Τεχνική έκθεση μελέτης Αττικό Μετρό Α.Ε. Αθήνα Σεπτέμβριος 2013

3.

Άρθρο Στέλιου Κουκουτά περιοδικό Τ.Ε.Ε. τεύχος 2202 , 10 Ιουνίου 2002

4.

Άρθρο Στέλιου Κουκουτά περιοδικό Τ.Ε.Ε. τεύχος 2156 , 25 Ιουνίου 2001

5.

Θεωρητικές και Πραγματικές Καθιζήσεις κατά την διάνοιξη του Μετρό της Αθήνας και την επέκταση του Ελληνικού, Κουκουτάς Σ., Γιούτα Μήτρα Π., Πλέτσης Σ., Σοφιανός Α.

6.

Αναγνωστόπουλος Α., 2008. «Σημειώσεις αντιστηρίξεων και καθιζήσεων λόγω εκσκαφών», ΕΜΠ

7.

Σοφιανός Α. Ι., 2009. "Υποστήριξη Υπογείων Έργων", ΕΜΠ

117

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΠΑ.2 ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 8.

Anagnostou, G., & Kovari, k., 1994. “The face Stability of slurry shield driven Tunnels”.

9.

Anagnostou, G., & Kovari, k., 1996. “Face Stability Conditions with Earth Pressure Balanced Shields”.

10.

Anagnostou, G., 2007. “The one step solution of the advanced tunnel heading problem”, ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Tunnelling (EURO: TUN 2007), J. Eberhardsteiner et.al. (eds.), Vienna, Austria

11.

Anagnostou, G., 2008. “The Effect of Tunnel Advance Rate on the Surface Settlements”, 12th International Conference of IACMAG, Goa, India

12.

Guglielmetti V., Grasso P., Gaj F., Giacomin G., 2003. “Mechanized tunneling in urban environment, control of ground response and face stability, when excavating with an EPB machine”

13.

Herrenkneht M., Ing. Bappler, “The latest technology in mechanized tunneling, the design of the world’s largest EPB and Slurry shield TBMs”

14.

Maidl, B., Herrenknecht, M., Anheuser, L., 1995. “Mechanized Shield Tunneling”, Ernst & sohn,

15.

Maidl B., Schmid L., Rits W., Herrenknecht M., 2008. “Hard rock tunnel Boring Machines”, Ernst & sohn, Berlin

16.

Maidl B, Herrenknecht M, Anheuser L., 2012. “Mechanized Shield Tunnelling”, Ernst&Sohn.

17.

Peck RB., 1969. “Deep Excavations and Tunnelling in Soft Ground”. Proc.: 7th International Conf. Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, State-of-theart volume, State-of-the art Report, pp.225–290

18.

Terzachi – Peck, 1962. “Soil mechanics in engineering practice”

118

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΠΑ.3 ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΕΣ 19.

Attiko Metro

: www.ametro.gr

20.

Herrenknecht

: www.herrenkneht.de

21.

Robbins

: www.robbinstbm.com

22.

Wirth

: www.wirth-europe.com

23.

Lovat

:www.lovat.com

24.

Mitsubishi

: www.mhi.co.jp

25.

The British Tunneling Society

: www.britishtunneling.org

26.

German Tunneling Committee

: www.daub-ita.de

27.

European Committee for Standard

: http://bsonlin

28.

European Specifications (TBM)

: www.efnarc.org

119