ΚΕΦ. 10 Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ 1

Transcript

1 ΚΕΦ. 10 Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ ΟΛΙΣΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ O παραδοσιακός τρόπος προσέγγισης του σχεδιασµού και της κατασκευής των έργων διευθέτησης των υδατορευµάτων, κατά τον οποίο το έργο σχεδιάζονταν µε οικονοµικά κυρίως κριτήρια, βαθµιαία αντικαθίσταται. Συνεχώς κερδίζει έδαφος η εφαρµογή της ορθολογικής προσέγγισης όπου ένα τοπικό πρόβληµα είναι µέρος ενός ενοποιηµένου συστήµατος πολλαπλών στόχων και σχετικών προγραµµάτων τα οποία στοχεύουν στην ανάπτυξη της περιοχής ολόκληρης της λεκάνης απορροής. Η προσέγγιση αυτή συνοψίζεται στα ακόλουθα: Τα προβλήµατα, οι επιδράσεις τους, τα αίτια και οι τεχνικές λύσεις πρέπει να εξετάζονται µέσα στο πλαίσιο ολόκληρης της λεκάνης. Οποιαδήποτε λύση να εξετάζεται σε σχέση µε τη δυναµική όλων των παραγόντων, όπως περιβαλλοντικών, τεχνικών, οικονοµικών, αρχαιολογικών, θεσµικών,πολιτικών και κοινωνικών που επιδρούν στο πρόβληµα σήµερα και στο µέλλον. Καθένας από τους παράγοντες αυτούς εξαρτάται από πολλούς άλλους. Αναφέρεται σαν παράδειγµα ότι οι υποπαράγοντεςτου περιβάλλοντος έχουν σχέση µε το κλίµα, τη γεωµορφολογία, τη χλωρίδα, την πανίδα και τις ανθρωπογενείςπαρεµβάσεις ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ Απαιτήσεις και περιορισµοί Τα έργα σχεδιάζονται έτσι ώστε να: 1. εξυπηρετούν βασικές απαιτήσεις και επιθυµητούς στόχους που αφορούν στην προστασία της περιοχής, στη διατήρηση της οικολογίας της και στην αναψυχή. 2. τύχουν της αποδοχής από τις αρµόδιες υπηρεσίες και από το κοινό ιδιαίτερα των παραρευµάτιων περιοχών, όπου µε τον όρο αποδοχή νοείται η: a) κοινωνική αποδοχή µε τη χρησιµοποίηση π.χ. τοπικών ειδικοτήτων, b) περιβαλλοντική αποδοχή µε τη διατήρηση της περιβαλλοντικής ισορροπίας, c) οικολογική αποδοχή π.χ. διατήρηση της χλωρίδας και πανίδας d) γενική αισθητική. 3. παρουσιάζουν βέλτιστο οικονοµικό σχεδιασµό, 4. πληρούνται οι απαιτήσεις διαχείρισης δηλ. οι παραδοχές που έγιναν κατά τον σχεδιασµό να πραγµατοποιηθούν κατά τη διάρκεια της ζωής του έργου, 5. τηρούνται οι ισχύοντες νόµοι και διατάξεις. Ειδικότερα: α)οιπεριορισµοί που έχουν σχέση µε τους περιβαλλοντικούς, τεχνικούς, θεσµικούς, οικονοµικούς, αρχαιολογικούς, πολιτικούς και κοινωνικούς παράγοντες,β) Οι οριακές συνθήκες µπορεί να αναφέρονται σετεχνικούς παράγοντες (υδραυλική) αλλά και σε µη τεχνικούς παράγοντες όπως η κοινωνική συµπεριφορά.

2 Κριτήρια 2 Οι τεχνικές απαιτήσεις των έργων διευθέτησης µπορεί να οριστούν ως ακολούθως: Ευστάθεια, διάρκεια. Τα υλικά που θα χρησιµοποιηθούν και η τεχνική που θα εφαρµοστεί πρέπει να προσφέρουν ευστάθεια και διάρκεια, µέχρι τουλάχιστον το όριο ζωής του έργου, όταν εφαρµοστεί ο δυσµενέστερος συνδυασµός των φορτίων. Τα έργα δεν θα πρέπει να παρουσιάζουν γήρανση στο χρόνο ζωής τους. ιαπερατότητα. Σε εδάφη αργιλικά η προστασία του πρανούς µπορεί να γίνει και µε έργα αδιαπέρατα από το νερό. Τα γεωυφάσµατα επιτρέπουν διαπερατά έργα. Ευκαµψία.Επιπλέον πλεονέκτηµα και το µικρό κόστος επισκευής τους σε σχέση προς το κόστος των άκαµπτων κατασκευών. Αντοχή.Τα έργα προστασίας των µικρής αντοχής εδαφών σε εξωτερικά φορτία (π.χ. τα οργανικά εδάφη) σχεδιάζονται µε βάση τις αρχές της βιοτεχνολογίας. Ασφάλεια.Οι κίνδυνοι για τους εργάτες και αργότερα για τους χρήστες στηνπεριοχή του έργου πρέπει να εξαλειφθούν εντελώς µε το σχεδιασµό του. Κοινωνικοπεριβαλλοντικήαποδοχή και αισθητική.τα έργα διευθέτησης θα πρέπει να σχεδιαστούν έτσι ώστε να προσαρµοστούν πλήρως στην αρχιτεκτονικήτου τοπίου και το οικολογικό σύστηµα της περιοχής. Η δυναµική αλληλοεπίδραση µεταξύ κατασκευής και περιβάλλοντος πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά τον σχεδιασµό. Αυτό περιλαµβάνει τόσο το φυσικό όσο και το ανθρώπινο περιβάλλον. Απαιτείται ο προσδιορισµός και η περιγραφή των άµεσων ή έµµεσων επιδράσεων των έργων: 1. στη ζωή του ανθρώπου, 2. στην πανίδα και χλωρίδα, 3. στο έδαφος, το νερό, τον αέρα και το κλίµα 4. στην αρχιτεκτονική του τοπίου της περιοχής 5. στην πολιτιστική κληρονοµιά Κατά τη σχεδίαση των έργων επιβάλλεται η συνεργασία µε Υπηρεσίεςκαι Οργανώσεις που στοχεύουν στη διατήρηση του φυσικού περιβάλλοντος. Όσον αφορά το ανθρώπινο περιβάλλον πρέπει να τονιστεί ότι τα υδατορεύµατα προσφέρονται για αναψυχή όπως ψάρεµα, περίπατο, αθλοπαιδιές κλπ. Κόστος κατασκευής συντήρηση. Το κόστος κατασκευής και συντήρησης ανάγεται σε σηµερινές τιµές. Κάθε λύση τεχνικά, κοινωνικά, περιβαλλοντικά και οικολογικά αποδεκτή ελέγχεται οικονοµικά.

3 Παράδειγµα: Κανάλι ελέγχου πληµµυρικής παροχής 3 Το παράδειγµα ακολουθεί τον ενδεικνυόµενο τρόπο ικανοποιητικής προσέγγισης ορθολογικού σχεδιασµού του προτεινόµενου έργου. Ι) Αντικειµενικοί στόχοι του έργου. Αναπτύσσονται µε σαφήνεια οι ακόλουθοι στόχοι του έργου: Ι.1) Μείωση καταστροφών από πληµµύρες. Προσδιορισµός επιθυµητού επιπέδου προστασίας. Ι.2) ιατήρηση ή και βελτίωση της ποιότητας του περιβάλλοντος. Τα επιµέρους έργα ή µέτρα που θα περιγραφούνθα αφορούν τόσο στην ποιότητα και ποσότητα του νερού (ανάλογα µε τη χρήση του) όσο και στον περιβάλλοντα χώρο ΙΙ Προσδιορισµός των εναλλακτικών λύσεων επίτευξης του αντικειµενικών στόχων ΙΙ.1) Χωρίς δοµικά στοιχεία αλλά π.χ. µε φυτοκάλυψη ΙΙ.2) Με δοµικά στοιχεία όπως τοιχοποιία µε βάση τους ή επενδύσεις µε σκυρόδεµα ΙΙΙ Προκαταρκτικός (εκτιµητικός) προϋπολογισµός εναλλακτικών λύσεων. IV Λεπτοµερής σχεδιασµός του αγωγού ελέγχου των πληµµυρών. IV.1) Συλλογή και επεξεργασία δεδοµένων - Υφιστάµενες συνθήκες. IV.1.1) Συνθήκες στη λεκάνη απορροής όπως κλίµα, τοπογραφία, έδαφος/γεωλογία στερεοπαροχή, χρήσεις γης και υδρολογία (βροχές χιόνια απορροές). IV.1.2) Κοίτη και πληµµυρικήκοίτη κάθε τµήµατος του ρεύµατος: Υδρολογική µελέτη, Υδραυλική µελέτη, Γεωµορφολογικήµελέτη, Στάθµη υπογείων υδάτων µε τη βοήθεια δοκιµαστικών φρεάτων, Συλλογή, επεξεργασία και προσαρµογή των στοιχείων των µελετών των υφισταµένων έργων στα νέα δεδοµένα, Καταγραφή και επεξεργασία στοιχείων παγετού, Κοινωνική συµµετοχή. Μελέτη της οικολογίας της περιοχής Αισθητική και ιστορικά αρχαιολογικά µνηµεία: Μελέτη των υφισταµένων θέσεων αναψυχής. IV.2) Σχεδίαση του αγωγού ελέγχου της πληµµύρας. IV.2.1) Ακριβής προσδιορισµός της θέσης του αγωγού. IV.2.2) Υδραυλικός σχεδιασµός: ΙV.2.3) Επανεξέταση σχεδιασµού και τροποποιήσεις για λόγους συντήρησης. IV.2.4) Επανεξέταση του σχεδιασµού και τροποποιήσεις για λόγους αισθητικής. IV.3) Σχεδιασµός έργων προστασίας του περιβάλλοντος στην ευρύτερη περιοχή. IV.4) Λεπτοµερής εκτίµηση του κόστους. Αν το κόστος των έργων είναι σηµαντικό τροποποιείται ο σχεδιασµός (των έργων) ξεκινώντας από το στάδιο IV.2.

4 Μηχανισµοί αστοχίας των έργων 4 Τα έργα είναι σχετικά απλά συνήθως όµως έχουν µεγάλο κόστος εξαιτίας κυρίως των µεγάλων διαστάσεων τους Το κόστος των µετρήσεων πεδίου ή ερευνών σε εργαστηριακά οµοιώµατα µπορεί να είναι συγκριτικά υψηλό παραµένει όµως πολύ µικρότερο από το αντίστοιχο µιας άστοχης απόφασης. Έτσι, ελαχιστοποιείται ο κίνδυνος εσφαλµένης απόφασης στην οποία είναι δυνατόν να οδηγηθούµε από τις αβεβαιότητες εξαιτίας κυρίως: 1. Της στοχαστικής φύσης βασικών παραµέτρων του συστήµατος. 2. Της ανεπαρκούς προσοµοίωσης του συστήµατος. 3. Των ανεπαρκών πληροφοριών και/ή σφαλµάτων στα στοιχεία εισόδου. Οι αβεβαιότητες δεν οφείλονται µόνο στους φυσικούς παράγοντες αλλά και σε πολλούς κοινωνικο-οικονοµικούς που συχνά είναι λιγότερο προβλέψιµοι. Ο κίνδυνος σφάλµατος είναι µεγαλύτερος όσο µεγαλύτερη είναι η πολυπλοκότητα του οµοιώµατος στο οποίο η απόφαση πρέπει να βασιστεί. Στην περίπτωση αυτή τίθεται το ακόλουθο δίληµµα: 1. ή να απλοποιηθεί το πρόβληµα ώστε ληφθούν υπόψη στο οµοίωµα µόνο τα πλέον ενδιαφέροντα φαινόµενα, µειώνοντας έτσι την πολυπλοκότητα του, κινδυνεύοντας όµως να προκύψει ανεπαρκής προσοµοίωση του συστήµατος, 2. ή να δοµηθεί ένα πολύπλοκο οµοίωµα το οποίο κατ αρχήνπροσοµοιάζει το σύστηµα µε µεγαλύτερη ακρίβεια αυξάνει όµως τον κίνδυνο ανεπάρκειας δεδοµένων εισόδου µε πιθανή µείωση της ικανότητας του πρόβλεψης.

5 5 5

6 10.3 ΥΛΙΚΑ ΤΩΝ ΕΡΓΩΝ Εισαγωγή Η µορφολογία του ποταµού και γενικότερα της λεκάνης απορροής µεταβάλλεται συνεχώς. Άρα τα έργα ειδικά προστασίας έναντι διαβρώσεων και εναποθέσεων θα πρέπει να προσαρµόζονται εύκολα στη νέα µορφολογία του εδάφους ήτου υδατορεύµατος (εύκαµπτες κατασκευές π.χ. φυτοκάλυψη). Στη λύση µε φυτοκάλυψητο υπέργειο τµήµα του φυτού συµβάλλει στη µείωση της ταχύτητας του νερού (προστασία του εδάφους από τη διάβρωση) και το υπόγειο τµήµα του, δηλ. το ριζικό του σύστηµα, συµβάλλει στη σταθεροποίηση του εδάφους. Το σύνολο σχεδόν των έργων διευθέτησης υδατορευµάτωνείναι µεγάλης χωρικής κλίµακας και απαιτούν πολύ µεγάλες ποσότητες υλικών. Εποµένως, για να µειωθεί σηµαντικά το κόστος του έργου, πρέπει τα υλικά που θα χρησιµοποιηθούν να βρίσκονται στην περιοχή ή πολύ κοντά στο έργο. Χαρακτηριστικό γνώρισµα των έργων διευθέτησης αποτελεί και το είδος των υλικών τους όπου ορισµένα από αυτά σπάνια συναντώνταισε άλλα έργα Υλικά Ανόργανα υλικά 1) Άργιλος. Εφαρµόζεται: α) σε έργα ελέγχου της διήθησης, β) σε προστατευτικούς πυρήνες ή επενδύσεις, γ) σε υπάρχοντα αναχώµατα, επιχώµατα κλπ, δ) στην προστασία περιοχών από πληµµύρες και ε) στην παραγωγή πλίνθων πλήρων ή θρυµατισµένων. 2) Άµµος και χαλίκια. Χρησιµοποιούνται: α) σαν έρµα ή υλικό πληρώσεως στοιχείων και περιοχών του έργου, β) για την παρασκευή σκυροδέµατος και γ) σαν φίλτρο κάτω από λιθορριπή ή ασφαλτοποιηµένη περιοχή.

7 3) Λίθοι. 7 Χρησιµοποιούνταισε λιθορριπές, επενδύσεις, επιστρώσεις και τοιχοποιία. Οι φυσικοί λίθοι µεταφέρονται απευθείας από τα λατοµεία και είναι οι συνηθέστερα χρησιµοποιούµενοι. Οι συλλεκτοίλίθοι από τον πυθµένα του ποταµού χρησιµοποιούνται σπανιότερα και κυρίως για την πλήρωση συρµατοκιβωτίων. Ακολουθεί αριθµός λίθων µε τις κατηγορίες έργων διευθέτησης όπουεφαρµόζονται: 1. Ο συηνίτης (ρ = 2,76gr/cm3), βασάλτης (3,04), ανδεσίτης (2,6) και πορφυρίτης (2,4) συνιστώνται σε λιθορριπές, ξηρολιθοδοµές, φράγµατα, τοίχους αντιστηρίξεως και αναβαθµούς. 2. Ο γρανίτης (2,51) σε όλα τα προηγούµενα έργα εκτός από τους αναβαθµούς. 3. Ο διαβάσης (2,80), από τα προηγούµενα έργα, δεν συνιστάται στις λιθορριπές και την ξηρολιθοδοµή. 4. Ο ψαµµόλιθος [σκληρός (2,40), µέτριος (2,08) και µαλακός (2,0)] και ο σκληρός ασβεστόλιθος (2,65) συνιστώνται σε έργα µε θάµνους, στρώµατα, κλαδοδέσµες, κιβώτια, επένδυση µε λίθους και θεµελιώσεις. Στα ίδια έργα εκτός από τις θεµελιώσεις συνιστάται ο µέτριος ασβεστόλιθος (2,50) και ο δολοµίτης (2,50) 5. Ο µαλακός ασβεστόλιθος (1,55) και τραβερτίτης (2,3) δεν συνιστάται στην εφαρµογή σε επενδύσεις µε λίθους και σε θεµελιώσεις. 6. Ο χαλαζίτης (2,70) συνιστάται σε όλα τα έργα των περιπτώσεων 1 µέχρι 5 εκτός από τις λιθορριπέςκαι την ξηρολιθοδοµή Τύρφη Η τύρφη, καθώς και άλλα οργανικά εδάφη µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την κατασκευή χαµηλών µόνο αναχωµάτων, µέχρι ύψους 2.50 m, όταν υπάρχει έλλειψη άλλων ανόργανων εδαφών ή αν η µεταφορά τους (των ανόργανων εδαφών) είναι αρκετά δαπανηρή. Γενικά, δεν συνιστάται η χρησιµοποίηση των ακόλουθων οργανικών εδαφών: α) χούµος, β) βαλτώδη ή ελώδη εδάφη, και γ) ασβεστολιθική τύρφη µε περιεκτικότητα σε CaCO3 >5%. Τα αναχώµατα από οργανικά εδάφη έχουν µικρότερο χρόνο ζωής σε σχέση προς τα αντίστοιχα από ανόργανα εδάφη. Ο παράγοντας αυτός πρέπει να λαµβάνεται υπόψη, γιατί είναι πιθανόν να αυξήσει πολύ το κόστος συντήρησης.

8 Φυτά 8 Η χρησιµοποίηση φυτών (δένδρων, θάµνων και ποώδους βλάστησης) τείνει µε την πάροδο του χρόνου να αποτελέσει τον κανόνα στα έργα που έχουν σχέση µε την προστασία από τη διάβρωση του εδάφους της λεκάνης απορροής καθώς και της κοίτης του υδατορεύµατος. Συστηµατικά µε το αντικείµενο αυτό της τεχνικής των ποταµών ασχολείταιο κλάδος της βιοτεχνολογίας. Η εφαρµογή της φυτοκάλυψηςστα διάφορα έργα εξαιτίας της διατήρησης, της καλύτερης προσαρµογής των έργων στο φυσικό περιβάλλον και του µικρού σχετικά κόστους κερδίζει συνεχώς έδαφος.

9 Θάµνοι και θαµνώδης βλάστηση Εφαρµόζονται στην προστασία έναντι διαβρώσεως της λεκάνης και της κοίτης. Στην προστασία του πρανούς πρέπει να πληρούνται ορισµένες συνθήκες όπως: α) Πρανή ευσταθή, επειδή οι θάµνοι δεν προστατεύουν τον πόδατους από διάβρωση. β) Οι θάµνοι θα πρέπει να έχουν τη δυνατότητα ανάπτυξης τους µε φυσικό τρόπο. γ) Η κλίση των πρανών δεν πρέπει να είναι µεγαλύτερη από 1:3 και µόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις να πλησιάζει το 1:2 ή το 2:3. δ) Η µέγιστη διατµητικήτάση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα Ν/m2. 9

10 Σκυρόδεµα Χρησιµοποιείται κυρίως όταν η εξεύρεση και µεταφορά λίθων έχει µεγαλύτερο κόστος από τους κυβόλιθους σκυροδέµατος. Για προστασία κυρίως πρανών από διάβρωση, εφαρµόζονται τελευταία τα προκατασκευασµένα προϊόντα σκυροδέµατος Χάλυβας Ο χάλυβας είναι ιδιαίτερα ευπαθής στη διάβρωση και θα πρέπει να επενδύεται µε προστατευτικά υλικά, όπως είναι π.χ. η επιψευδαργύρωση, το χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC) κλπ. Η χρησιµοποίηση ανοξείδωτου χάλυβα βελτιώνει µεν τηνκατάσταση, αυξάνει όµως σηµαντικά το κόστος Ασφαλτικά υλικά Παρέχουν εύκαµπτο στρώµα κάλυψης, που αντέχει σε σηµαντικά υδραυλικά φορτία. Τα ασφαλτικά υλικά να χρησιµοποιηούνταικαι ως υλικά στεγανοποίησης αλλά και αντιδιαβρωτικήςπροστασίας. Η χρήση ασφαλτικών υλικών σε έργα διευθέτησης των ποταµών και προστασίας των πρανών, που δεν είναι µια καινούργια λύση, αποτελεί εξειδικευµένο πεδίο εφαρµογής. Η λύση που θα ακολουθηθεί, εξαρτάται από το έδαφος, τις κλιµατολογικές καθώς και τις υδραυλικές συνθήκες του έργου Γεωυφάσµατα. Χρησιµοποιούνται: α) στο διαχωρισµό στρωµάτων µε διάφορες κοκκοµετρίες σε µεγάλες επιφάνειες, β) στον έλεγχο της διήθησης κόκκων, κατά την οποία συγκρατούνταικόκκοι εδάφους ορισµένου µεγέθους ενώ οι µικρότερης διαµέτρου διέρχονται. γ) στην ενίσχυση της ευστάθειας του εδάφους δ) στη στράγγιση, τα γεωυφάσµατααπό µόνα τους λειτουργούν ως στραγγιστήρια, επειδή έχουν µεγαλύτερη διαπερατότητα από τα υλικά που τα περιβάλλουν. ε) στη στεγάνωσηκατά την οποία διαχωρίζουν δύο στρώµατα κατά τέτοιο τρόπο ώστε τα υλικά και το νερό να µην µπορούν να περάσουν από το ένα στο άλλο.

11 Τα γεωυφάσµατακατασκευάζονται από πολυαµίδες, πολυαιθυλένιο, πολυεστέρες, πολυπροπυλένιο, χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC) χλωριούχο πολυαιθυλένιο κλπ. Όλα τα παραπάνω υλικά είναι θερµοπλαστικά. Μερικά βασικά χαρακτηριστικά των πρώτων τεσσάρων πολυµερών δίνονται στον πίνακα 10.4, όπου ο βαθµός αντίστασης αναφέρεται σε φορτία που ασκούνται για µεγάλα χρονικά διαστήµατα π.χ. για τα πολυµερή όλη την περίοδο χρήσης τους (10-20 χρόνια ή και περισσότερο). Τα γεωυφάσµαταµπορούν να χρησιµοποιηθούν σε διάφορα στοιχεία έργων διευθέτησης και προστασίας των πρανών µε τη µορφή φύλλων επικάλυψης, ενισχυτικών ταινιών, διχτύων κλπ. 11 Πίνακας 10.4 Βασικά χαρακτηριστικά των τεσσάρων πρώτων πολυµερών Ιδιότητα Πολυαµ. Πολυαιθ. Πολυεστερ. Πολυπροπυλ. Πυκνότητα (Mg/m 3 ) Σηµείοτήξης, C Εφελκυςµός, Mpa ) Αντίςτασησε: α) ιαλύµαταοξέων β) Συγκεντρώσειςοξέων γ) ιαλύµατααλκαλίων δ) Συγκεντρώσειςαλκαλίων ε) Ορυκτέλαια στ) Μικροοργανισµούς ζ) Hλιακήακτινοβολία η) Απορρυπαντικά Ερπυσµός χαµηλός µέσος πολύ χαµηλός µέσος 1 ) Ερµηνείασυµβόλωντουβαθµούαντίστασης: = χωρίςαντίσταση, 0 = µέτρια, + = µετριότερη, ++ = καλή

12 12

13 13

14 14 Η λιθορριπήκατασκευάζεται σε ένα, δύο ή και τρία στρώµατα, όπου ενσωµατώνεται συνήθως και ένα υπόστρωµα. Οι λίθοι πρέπει να έχουν οµαλή καµπύλη διαβάθµισης και να είναι ανθεκτικοί, γωνιώδεις, µε διαστάσεις που να κυµαίνονται από 10 µέχρι 50cm (ανάλογα µε τα υδραυλικά φορτία) µε µάζα kg. Να αποφεύγονται λίθοι πλακοειδείς. Μέγιστη προς ελάχιστη διάσταση λίθου > 3-4. Για προστασία αναχωµάτων ο λόγος αυτός να είναι µικρότερος του 2,5 σε ποσοστό 70% των λίθων, του 3 σε ποσοστό 85 % των λίθων και του 3,5 στο 100% των λίθων. Η ελάχιστη πυκνότητα τους να είναι γύρω σε 2Mg/m3 και η αντοχή σεθλίψη 40Mpa. Πλεονεκτήµατα σε σχέση µε άλλους τύπους επενδύσεων πρανών: α) σχετικά εύκολη κατασκευή ακόµη και σε κατασκευές κάτω από το νερό, β) χαµηλό κόστος συντήρησης και ευκολία στη επισκευή, γ) διάρκεια στο χρόνο, δ) µεγάλη τραχύτητα για εξασθένιση των κυµάτων και των ρευµάτων, ε) φυσική και περιβαλλοντικά ανεκτή εµφάνιση, και στ) ευκαµψία και σε κάποιο βαθµό αυτοεπισκευαζόµενη. Χρησιµοποιείται για την προστασία πρανών: α) ακριβώς κατάντη υδραυλικών έργων που µπορεί να δηµιουργηθεί έντονο τυρβώδες β) σε αστικές και ηµιαγροτικέςπεριοχές. Απαιτεί τακτικό έλεγχο και συντήρηση. Κάθε µετακινούµενος λίθος πρέπει αµέσως να επανατοποθετηθεί για να αποφευχθεί η προοδευτική καταστροφή της λιθοδοµής.

15 15

16 16

17 17

18 18 Στοιχεία από κιβώτια µε έρµα α) Τα κιβώτια των στοιχείων αυτών είναι διαπερατά και σπάνια αδιαπέρατα. β) Κατασκευάζονται από χαλύβδινο σύρµα ή πολυµερές πλέγµα, φυσικά ή συνθετικά υφάσµατα, πλεκτά µπαµπού κλπ. Το χαλύβδινο σύρµα συνήθως προστατεύεται από τις διαβρώσεις είτε µε επιψευδαργύρωση είτε µε στρώµα PVC. Το υλικό πληρώσεως (έρµα) συνήθως είναι λίθοι και αµµοχάλικο από κοίτες ποταµών. Μπορεί όµως να είναι οποιοδήποτε άλλο βαρύ υλικό όπως το σκυρόδεµα. γ) Ένα από τα βασικότερα πλεονεκτήµατα των συστηµάτων αυτών είναι η δυνατότηταεφαρµογής υλικών που χωρίς το κιβώτιο παρουσιάζουν ανεπαρκή αντίσταση στη διάβρωση. δ) Κατά την προστασία των πρανών µε κιβώτια, που µπορεί να έχουν τη µορφή σάκων, σωλήνων, στρωµάτων κλπ το σύστηµα επένδυσης είναι πιο εύκαµπτοκαι πιο διαπερατό σε σχέση µε αυτό που κατασκευάζεται από λιθοδοµή, σκυρόδεµα ή µε ογκόλιθους.

19 Σάκοι α) Σάκοι από συνθετικές ίνες πληρωµένοι µε άµµο και τσιµέντο τοποθετούνται άµεσα, απευθείας στα πρανή σε ένα ή δύο στρώµατα (στρώµα προστασίας). β) Τοποθετούνται και σε πυραµοειδή µορφή στη βάση των πρανών. γ) Οι σάκοι ολισθαίνουν ή κυλίονται εύκολα επειδή έχουν οµαλό-καµπυλωµένο όριο. δ) Για να βελτιωθεί η ευστάθεια τους, δεν θα πρέπει να είναι γεµάτοι. Πλεονεκτήµατα της επένδυσης µε σάκους είναι: α) η εύκολη κατασκευή τους και β) το σχετικά χαµηλό αρχικό κόστος κατασκευής. Μειονέκτηµά της είναι η ευαισθησία σε ζηµιές από στερεοπαροχή, πάγο και γήρανση. α) Η πλήρωση των σάκων µε σκυρόδεµα περιορίζει τα προβλήµατα αυτά, πλην όµως αυξάνει το κόστος και η όλη κατασκευή χάνει την ευκαµψία της. β) Πιο ευσταθής µε αγκυρωµένεςστο έδαφος χαλύβδινες ή πλαστικές ράβδους. δεν θα πρέπει να εφαρµόζεται σε πρανή µε κλίση µεγαλύτερη από 1:1.5. Η επένδυση µε σάκους ενδείκνυται για: α) προσωρινή αντιµετώπιση προβληµάτων (π.χ. εγκιβωτισµός), β) έκτακτες ανάγκες (π.χ. προστασία από πληµµύρες) και γ) βραχυχρόνιες περιπτώσεις προστασίας. 19

20 20

21 Ασφαλτικά συστήµατα α) Πλεονεκτήµατα προστασίας µε ασφαλτικό υλικό: 1) ευελιξία, ειδικά κάτω από µεγάλης διάρκειας φορτία, 2) αντίσταση σε διάβρωση, και 3) η αδιαπερατότητα. β) Θεωρούνται γενικά σαν αδρανή από την άποψη της περιβαλλοντικής επίδρασης. γ) ενείναι, όµως, πάντοτε αποδεκτά από αισθητικής απόψεως Ασφαλτικά σκυροδέµατα α) Είναι µίγµατα θραυστούυλικού και χαλικιών ή άµµου και παιπάλης. Πρακτικά τα κενά του µίγµατος έχουν πληρωθεί µε άσφαλτο6-9% κατά βάρος. β) Ασφαλτικό σκυρόδεµα µε κενά πόρων 3-6% θεωρείται πρακτικά αδιαπέρατο. γ) Παράγεται σε βιοµηχανικές εγκαταστάσεις σε θερµοκρασία µίγµατος C. δ) Μεταφέρονται κυρίως µε κοντέϊνερς σπάνια µε ανατρεπόµενα φορτηγά. ε) Για τη διάστρωση και τη διαµόρφωση του ζεστού µίγµατος στη θέση του, χρησιµοποιούνται µηχανικοί φορτωτές, ανατρεπόµενα φορτηγά, εκσκαφείς κ.α. Ειδικοί διαστρωτές (finishers) για κλίσεις µεγαλύτερες από 1:6 άλλως απλοί διαστρωτές. ζ) Για να επιτευχθεί η µέγιστη πυκνότητα των ασφαλτικών σκυροδεµάτων επιβάλλεται η συµπίεση µετά τη διάστρωση τους. η) Μπορούν να εφαρµοστούν σαν αδιάβροχες επενδύσεις αναχωµάτων πάνω από τη µέση στάθµη του νερού καθώς και σε επενδύσεις τάφρων, φραγµάτων κλπ. θ) Είναι γενικά ακατάλληλα για εφαρµογές κάτω από το νερό ή στηνζώνη της παλίρροιας. Είναι ευσταθή για κλίσεις µέχρι 1:1.7 ακόµη και σε θερµή κατάσταση.

22 Ασφαλτικές µαστίχες α) Είναι µίγµατα άµµου (60-65%), παιπάλης (15-25%) και ασφάλτου (20%). Είναι πυκνά (υπερπληρωµένα µε άσφαλτο) και δεν απαιτείται συµπύκνωση. β) Παράγονται συνήθως σε βιοµηχανικές εγκαταστάσεις σε θερµοκρασία C. γ) Μεταφέρονται σε θερµαινόµενους αναδευτήρες. Για µικρές αποστάσεις κοντέϊνερ. δ) ιαστρώσεις έξω από νερό (κλίση µικρότερη της 1:10), θερµοκρασία οc. Κάτω από το νερό ( κλίση µικρότερη της 1:7) θερµοκρασία χαµηλότερη 150 οc. ε) Ελάχιστο πάχος ασφαλτικών µαστιχών µικρότερο από 8 cm. ζ) Εφαρµόζονται σαν ασφαλτικές πλάκες πάνω και κάτω από το νερόή για την προστασία του πυθµένα καναλιού ή του πόδα του πρανούς Αραιά κονιάµατα α) Κονιάµατα πλήρωσης µε µαστίχα για σύνδεση και ενίσχυση λιθορριπών, ξηρολιθοδοµών, συρµατοκιβωτίωνκαι έργων µε κυβόλιθους σκυροδέµατος. β) Έξω από νερό θερµοκρ C ανάλογα µε ιξώδες και µέθοδο (κλίση < 1:1.7). γ) Κάτω από νερό θερµοκρασία µικρότερη των 150 C και κλίση µικρότερη της 1:1.3 δ) Για υπόστρωµα από συνθετικά υφάσµατα να αποφεύγεται τήξη ή ρυτίδωση της υποδοµής, π.χ. για προπυλένιο, µέγιστη επιτρεπόµενη θερµοκρασία C Aσφαλτικοί λίθοι α) Οι ασφαλτικοί λίθοι ή ασφαλτόλιθοικατασκευάζονται διαπερατοί ή αδιαπέρατοι. β) Οι διαπερατοί ασφαλτόλιθοι προκύπτουν από την ανάµιξη κατάλληλα προετοιµασµένης ασφαλτικής µαστίχας µε προθερµασµένουςλίθους κυρίως ασβεστόλιθους. γ) Τυπικές διαστάσεις των λίθων για την κατασκευή επενδύσεων είναι 15-40mm. δ) Πάχος στρώµατος (για ευστάθεια) 2.5 φορές µεγαλύτερο από κανονικό µέγεθος λίθων. Το πάχος αυτό µεταξύ 8 και 25cm. Τα κενά των πόρων µεταξύ από 20-25%. ε) ιαπερατοί ασφαλτόλιθοιόταν ψεκάζονται οι λίθοι µε λεπτό στρώµα µαστίχας. Χρειάζονται υπόστρωµα φίλτρου από κοκκώδη υλικά, συνθετικό ύφασµα ή άµµο ελαφρά ασφαλτωµένη. Όχι κάτω από νερό εκτός σε προκατασκευασµένα στρώµατα. ζ) Στους αδιαπέραστους ασφαλτόλιθους η άσφαλτος υπερβαίνει ελαφρώς τον όγκο των κενών των πόρων των κοκκωδών συστατικών των ασφαλτολίθων. Το µίγµα είναι αδιάβροχο και σχετικά βαρύ. Το µέγιστο µέγεθος των λίθων, που µπορούν να αναδευτούν µε τους παραδοσιακούς ασφαλτικούς αναµικτήρες, είναι 60 mm. η) Ανάλογα µε το µέγεθος των λίθων και τη διαβάθµιση τους το µίγµα περιέχει κατά βάρος 50-70% λίθους και 50-30% ασφαλτικό υλικό. Οι αδιαπέρατοιασφαλτόλιθοιµεταφέρονται µε ασφαλτικά κοντέϊνερς. H θερµοκρασία του µίγµατος για την κατασκευή των ασφαλτολίθωνείναι C σε ξηρές συνθήκες και 130 C κάτω από το νερό. Εφαρµόζεται για την προστασία του πυθµένα και του πρανούς υδατορρεύµατος. Ανάλογα µε τη σύνθεση και τη θερµοκρασία του, το µίγµα µπορεί να διαστρωθεί σε κλίσεις µέχρι 1:4.

23 Ελαφρά ασφαλτωµένη άµµος α) Μίγµα άµµου και ασφαλτικού υλικού σε ποσοστό 3-5% του βάρους της άµµου. Για προσωρινές λύσεις 3%. Για µόνιµες κατασκευές και στρώµατα φίλτρων 4-5%. β) Το µίγµα είναι πιο ανθεκτικό από την άµµο, στα διάφορα φορτία, εξαιτίας των συγκολλητικών επιδράσεων του ασφαλτικού υλικού. γ) Παράγεται συνήθως σε εγκαταστάσεις παραγωγής ασφαλτοµιγµάτων (θερµοκρασία C) ή σε κύλινδρο µίξεως (θερµοκρασία C). δ) Μεταφέρεται µε κλειστά φορτηγά ή µε ανοιχτά φορτηγά καλυµµένα µε µουσαµά. ε) Ελάχιστο πάχος στρώµατος σε ξηρές συνθήκες cm (θερµοκρασία C) και κάτω από το νερό cm (θερµοκρασία C). ζ) Χρησιµοποιείται σαν στρώµα φίλτρου, µόνιµο ή προσωρινό στρώµαεπικάλυψης (πάνω και κάτω από το νερό) και σαν υλικό πυρήνα για βελτίωση των ορίων. Μεµβράνες α) Είναι λεπτές αδιάβροχες επιστρώσεις από ασφαλτικό υλικό, 6-8 kg/m2, που χρησι- µοποιούνταισαν αδιαπέρατεςεπενδύσεις των πρανών ποταµών, καναλιών κλπ. β) Κατασκευάζονται επιτόπου (µε ψεκαστήρα ασφάλτου σε φορτηγό) ή είναι προκατασκευασµένες. 2 ή 3 διαστρώσεις επί του εδάφους µέχρι πάχους των 8-12 mm. γ) Θερµοκρασία εφαρµογής µέχρι 200 C και σε εδάφη µε κλίσεις µέχρι 1:2.5. δ) Το ασφαλτικό υλικό τοποθετείται άµεσα σε έδαφος ή σε ενισχυµένο µε ύφασµα. ε) Αν θα αναπτυχθεί πάνω από µεµβράνες φυτική βλάστηση, καλύπτονται µε στρώµα πάχους 30 cmάµµο, χαλίκια, 50 cmχώµα ή θραυστόυλικό, άσφαλτο ή σκυρόδεµα. ζ) Ανάλογα µε τον τύπο της προστασίας ένα µη πλεκτό ύφασµα θα µπορούσε να µειώσει τις συνέπειες της θερµοκρασίας και τις µηχανικές φορτίσεις της.

24 Άλλα συστήµατα Μέτωπο πασσάλων α) H πασσαλόπηξη είναι µέθοδος προστασίας κατακόρυφων πρανών εφαρµοζόµενη ταχύτατα σε περιοχές όπου δεν εφαρµόζονται οι άλλοι τύποι τοίχων προστασίας. β) Τοίχοι µε χαλύβδινους πασσάλους: πρόβολοι (ευστάθεια από το έδαφος όπου πακτώθηκαν), αγκυρωµένοι (αγκύρωσηεκτός ορίων ενεργού ζώνης αστοχίας). γ) Πρόβολοι ύψους m είναι µεγαλύτερου κόστους από τον τοίχο µε αγκύρωση. δ) Πάσσαλοι µήκους έως 6m, πάχους έως 4mm εφαρµόζονται σε χαµηλούς τοίχους. ε) Μη προστατευόµενοιχαλύβδινοι πάσσαλοι έχουν χρόνο ζωής, σε γλυκό νερό, που φθάνει τα 60 χρόνια. Για προστασία έναντι διάβρωσης επάλειψη µε ασφαλτικό υλικόή βαφήµε εποξειδικάχρώµατα ή επιψευδαργύρωση (µε αύξηση κόστους µέχρι 30% σε σχέση µε τη βασική δαπάνη προµήθειας του υλικού. Η επένδυση αυτή είναι ευαίσθητη σε φθορές κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης Συστήµατα ενίσχυσης της διατµητικής αντοχής του εδάφους α) Η ενίσχυση καθιστά δυνατή τη θεµελίωση των κατασκευών σε µειωµένης αντοχής εδάφη, αυξάνει την ευστάθεια των πρανών (κυρίως αυξάνει την ασφάλεια ως προς την ολίσθηση) και επιτρέπει την οικονοµία σε υλικό και δαπάνες. β) Η ενίσχυση µε συνθετικά υφάσµατα εφαρµόζεται κατά διαφορετικούς τρόπους στη σταθεροποίηση και ενίσχυση του εδάφους. γ) Τα υφάσµατα κατασκευάζονται από αρίστης ποιότητας πολυεστέρες κατά την Περιβάλλουσαή την κατά µήκος διεύθυνση και πολυαµίδες (ή νάιλον) κατά το υφάδι ή την εγκάρσια διεύθυνση, έχουν αντοχή σε εφελκυσµό µέχρι 1000 ΚΝ/m πλάτους. δ) Εξασφαλίζει υψηλές αντιστάσεις σε χηµική και βακτηριολογική προσβολή. ε) Άλλης µορφής ενίσχυση του εδάφους γίνεται µε γεωπλέγµατα που κατασκευάζονται από πολυπροπυλένιο ή υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο.

25 25

26 ιατµητική αντοχή θεµελιωδών στοιχείων Επιτρεπόµενες τάσεις για ορισµένα από τα θεµελιώδη στοιχεία των προστατευτικών έργων. Οι τιµές αποτελούνπρώτηπροσέγγισηεκτίµησηςτηςδιατµητικήςτάσεωςτ. Πίνακας 10.5 Επιτρεπόµενες διατµητικές τάσεις τ (Schoklitch από Παρθενιάδη 1982) α/α Τύπος έργου Χορτοτάπητας (για µικρό χρονικό διάστηµα πληµµυρών) Χονδρόκοκκη άµµος µεταξύ φραχτών Χαλίκια µεταξύ φραχτών Τοιχοποιία κλίσεως 1:1 και πάχους 30cm Κλαδοπλέγµατα Φράχτες Ξηρά τοιχοποιία σε ξύλινη σχάρα Τοιχοποιία από σκυρόδεµα µε λίθινη επένδυση πάχους cm Κλαδοπλέγµατα µε κυβόλιθους Λιθορριπή από µεγάλους λίθους Κιβώτια µεγάλων λίθων 2 τ (kg/m 2) 3 2,0 1,0 1,5 16,0 7,0 5,0 60,0 60,0 17,0 24,0 < 150,0

27 ΕΡΓΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΩΝ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Εισαγωγή Ο έλεγχος των φερτών υλών µπορεί να επιτευχθεί µε έργα: α) στη θέση παραγωγής τους όπως φυτοκάλυψητης περιοχής και β) εκτός της θέσης αυτής όπως ταµιευτήρεςσυγκράτησης φερτών υλών. Η ικανότητα συγκράτησης δεν είναι το µόνο µέτρο σχεδιασµού τεχνικών ελέγχου των φερτών υλών που οδηγεί σε ικανοποιητικά αποτελέσµατα. Γίνεται φανερό από το ακόλουθο απλό παράδειγµα. Υποθέτουµε ότι, µετά από καταιγίδα, η παραγωγή φερτών υλών σε µία περιοχή χωρίς φυτοκάλυψηείναι 400 τόνοι και µε φυτοκάλυψη 20 τόνοι. Αν η ικανότητασυγκράτησης στην πρώτη περίπτωση είναι 85% και στη δεύτερη 75% τότε στην µενπρώτη περίπτωση θα µετακινηθούν 60 τόνοι ενώ στη δεύτερη 5 τόνοι. Σύνοψη των µέτρων συνήθως κατάλληλων για ορθολογικό σχεδιασµό των έργων: 1. Ικανότητα συγκράτησης. Εύκολα προβλέψιµη παράµετρος. Μη ικανοποιητικό µέτρο της επίδρασης του έργου ελέγχου των φερτών υλών στο περιβάλλον. 2. Συγκέντρωση στερεών στην εκροή. Μπορεί ν αντιστοιχεί στην αιχµή της καταιγίδας ή στη µέση τιµή της. Πολύ δύσκολα προβλέπεται. Μικρό σφάλµα στην πρόβλεψη της τιµής της ικανότητας συγκράτησης πιθανόν να έχει πολύ µεγάλη επίδραση στην τιµή της συγκέντρωσης στερεών στην εκροή. 3. Ικανότητα καθίζησης των στερεών. Θεωρούνται µόνο κόκκοι που καθιζάνουν στον κώνο Imhoff σε µία ώρα. Εποµένως, λαµβάνονται υπόψη οι κόκκοι µε διάµετρο µεγαλύτερη των 0,01mm.

28 Ταµιευτήρες συγκράτησης φερτών υλών Γενικά Οποιαδήποτε εσοχή εδάφους θεωρείται σαν ταµιευτήραςσυγκράτησης φερτών υλών. Τυπικά οι κατασκευές αυτές είναι µικρές και σ αυτές αναφέρεται η προσέγγιση. Παράγοντες ελέγχου µεταφοράς φερτών υλών µέσω ταµιευτήρασυγκράτησής είναι: α) τα φυσικά χαρακτηριστικά των φερτών υλών, β) τα υδραυλικά χαρακτηριστικά του ταµιευτήρα, γ) το ιζηµατογράφηµαεισροής, δ) το υδρογράφηµα εισροής, ε) η γεωµετρία της λεκάνης και στ) τα χηµικά χαρακτηριστικά του νερού και των φερτών υλών. 28

29 Ταµιευτήρες συγκράτησης φερτών υλών Γενικά Οποιαδήποτε εσοχή εδάφους θεωρείται σαν ταµιευτήραςσυγκράτησης φερτών υλών. Τυπικά οι κατασκευές αυτές είναι µικρές και σ αυτές αναφέρεται η προσέγγιση. Παράγοντες ελέγχου µεταφοράς φερτών υλών µέσω ταµιευτήρασυγκράτησής είναι: α) τα φυσικά χαρακτηριστικά των φερτών υλών, β) τα υδραυλικά χαρακτηριστικά του ταµιευτήρα, γ) το ιζηµατογράφηµαεισροής, δ) το υδρογράφηµα εισροής, ε) η γεωµετρία της λεκάνης και στ) τα χηµικά χαρακτηριστικά του νερού και των φερτών υλών. 29

30 Παράγοντες που επιδρούν στην απόδοση του ταµιευτήρα Κατανοµή του µεγέθους των κόκκων και απόδοση Η κατανοµή του µεγέθους των κόκκων επηρεάζει την ταχύτητα καθίζησης, εποµένως, και την ικανότητα καθίζησης. Στο διάγραµµα (σχ ) εκφράζεται η σχέση µεταξύ της ταχύτητας καθίζησης, της ταχύτητας του υδατορεύµατος (µόνιµης ροής σε κανάλι ορθογωνικήςδιατοµής) και του κατά τη διεύθυνση της ροής µήκους κινήσεως σφαιρικών κόκκων (µε γs/γ = 2.65), διαφόρων διαµέτρων, για βάθος καθίζησης 30,5cm. Στο παράδειγµα που ακολουθεί γίνεται µία πρώτη προσέγγισητης επίδρασης του µεγέθους των κόκκων στη συγκράτηση των φερτών υλών σε ταµιευτήρα. 30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40