Διασχίζοντας την παλαιά κοίτη του Κηφισού ποταμού. Προβλέψεις και εμπειρίες από τη διάνοιξη της σήραγγας επέκτασης του Μετρό Αθηνών προς Αιγάλεω.

Transcript

1 Διασχίζοντας την παλαιά κοίτη του Κηφισού ποταμού. Προβλέψεις και εμπειρίες από τη διάνοιξη της σήραγγας επέκτασης του Μετρό Αθηνών προς Αιγάλεω. Crossing the old river bed of Kifissos River. Predictions and experiences from the excavation of the Athens Metro extension tunnel to Egaleo city. ΜΑΡΙΝΟΣ, Π. Γ. Καθηγητής, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΝΟΒΑΚ, M. Προϊστάμενος Τμήματος Τεχνικής Γεωλογίας, Αττικό Μετρό Α.Ε. ΜΠΕΝΙΣΗ, M. Γεωλόγος MSc, Αττικό Μετρό Α.Ε. ΠΑΝΤΕΛΙΑΔΟΥ, M. Γεωλόγος MSc ΠΑΠΟΥΛΗ, Δ. Γεωλόγος MSc ΣΤΟΥΜΠΟΣ, Γ. Γεωλόγος MSc ΜΑΡΙΝΟΣ, Β. Γεωλόγος, Υπ. Διδάκτορας, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΚΟΡΚΑΡΗΣ, K. Αναλυτής συστημάτων γεωλογίας, Αττικό Μετρό Α.Ε. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Το κύριο υδροφόρο μέσο που συνάντησε η σήραγγα του Μετρό προς Αιγάλεω είναι ένα κροκαλοπαγές των παλαιών προσχώσεων του Κηφισού που βρέθηκε όμως ότι επιβάλει σημαντικές απώλειες φορτίου στην κίνηση του νερού. Το γεγονός αξιολογήθηκε για την πρόβλεψη των εισροών, που εκτιμήθηκαν από λίγες δεκάδες έως m /h στην ευρεία ζώνη του μετώπου και ακόμη μικρότερες στη στενή περιοχή του μετώπου. Δεδομένης της καλής γεωτεχνικής ποιότητας του κροκαλοπαγούς, δεν εδικαιολογείτο λοιπόν η λήψη ειδικών μέτρων αντιμετώπισης, με τον έλεγχο εισροών να μπορεί να γίνει με αποστραγγιστικά διατρήματα. Κατά την κατασκευή, οι εισροές βρέθηκαν να συμφωνούν με τις προβλεφθείσες και οι παραδοχές να επιβεβαιώνονται. ABSTRACT: The main water-bearing medium, encountered by the tunnelling works for the Metro extension to Egaleo, is a conglomerate from the old deposits of Kifissos River that was found to impose significant head losses on the water movement. This fact was evaluated for the inflow prediction during tunnel construction, estimated to vary from few tens up to m /h in the broader area of the tunnel face. The inflows in front of the face were estimated much smaller. Given the good geotechnical condition of the conglomerate, these inflows did not justify the use of special measures and their control would be possible with drainage holes. During tunnel excavation, the observed inflows were found to meet the estimated values, confirming the assumptions.. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η Γραμμή του Μετρό Αθηνών εκτείνεται από το αεροδρόμιο «Ελευθέριος Βενιζέλος» στα ανατολικά έως το σταθμό Μοναστηράκι στα δυτικά. Η περιοχή μελέτης είναι τμήμα της δυτικής επέκτασης της Γραμμής προς Αιγάλεω και εκτείνεται από το σταθμό Ελαιώνα (πρώην Άγιος Σάββας) έως το σταθμό Βοτανικό, με μήκος m (βλ. σχήματα, ). Η υπό επέκταση σήραγγα είναι διπλής διατομής (~m) και εκσκάπτεται με συμβατικά μηχανικά μέσα, σε δύο φάσεις εκσκαφής. Τον Δεκέμβριο του, ξεκίνησαν οι εργασίες διάνοιξης του ενδιάμεσου εργοταξιακού φρέατος πρόσβασης Προφήτης Δανιήλ, κατά τις οποίες σημειώθηκαν σημαντικές εισροές νερού, οδηγώντας σε προσωρινή παύση τις εργασίες εκσκαφής από αυτό το φρέαρ (βλ. σχήμα ). Σχήμα. Λειτουργούσες και υπό επέκταση γραμμές του Μετρό Αθηνών. Figure. Athens Metro operating and extension Lines. ( ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//

2 Για την διερεύνηση των υδραυλικών παραμέτρων του υδροφόρου συστήματος, προκειμένου να εκτιμηθούν οι εισροές κατά την κατασκευή, εκτελέστηκε μεταξύ Απριλίου και Ιουνίου πρόγραμμα δοκιμαστικών αντλήσεων μεταξύ του σταθμού Ελαιώνας (πρώην Άγιος Σάββας) και του σταθμού Βοτανικός (βλ. σχήμα ). Σταθμός Άγιος Σάββας Παλαιά κοίτη του Κηφισού ποταμού Φρέαρ Προφήτης Δανιήλ Θέση Ιερής Ελιάς Θέση υδρογεώτρησης Θέση πιεζομέτρου Εκσκαφθείσα σήραγγα (Ά φάση) (Οκτώβριος ) Φρέαρ Γεωπονική Κλίμακα Φρέαρ Σπύρου Πάτση Σταθμός Βοτανικός Σχήμα. Οριζοντιογραφία της χάραξης στο πεδίο του Κηφισού ποταμού και θέσεις υδρογεωτρήσεων Figure. Plan view of the Metro alignment in the Kifissos valley and location of pumping tests Οι εργασίες εκσκαφής της σήραγγας πραγματοποιούντο εν τω μεταξύ από το ενδιάμεσο φρέαρ πρόσβασης Σπύρου Πάτση και το φρέαρ Κνωσσού (δυτικά, εκτός πλαισίου σχήματος ). Τον Απρίλιο ξεκίνησαν και οι εργασίες εκσκαφής από το φρέαρ Γεωπονική. Κατά τη συγγραφή της παρούσης (φθινόπωρο ), οι εργασίες εκσκαφής της Α φάσης έχουν ολοκληρωθεί και πραγματοποιούνται εργασίες εκσκαφής της Β φάσης. Η κατάσταση συνεπώς από πλευράς υπογείων νερών και εισροών τους είναι πλέον εντελώς γνωστή.. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ετερογενές και ελαφρώς μεταμορφωμένο σύστημα, που περιλαμβάνει διάφορους λιθολογικούς σχηματισμούς (Γ. Μαρίνος et al., ). Στην περιοχή συναντήθηκαν μεταψαμμίτες, μεταϊλυόλιθοι και εναλλαγές τους από την Ανώτερη Ενότητα του συστήματος. Επί του «Σχιστολίθου των Αθηνών» έχουν αποτεθεί ιζήματα νεογενούς ηλικίας που αποτελούνται από αργιλικές και αμμώδεις μάργες, με ενστρώσεις ψαμμιτών και κροκαλοπαγών. Τεταρτογενή ποταμοχειμάρρια ιζήματα έχουν αποτεθεί επί των νεογενών αποθέσεων ή επί του «Σχιστολίθου των Αθηνών», εκεί που τα νεογενή έχουν διαβρωθεί. Μπορούν να διακριθούν δύο φάσεις ιζηματογένεσης: α) η παλαιότερη από κροκαλοπαγή και β) η νεότερη από προσχώσεις αργίλων, ιλύων και άμμων. Τα κροκαλοπαγή είναι είτε απλώς συνεκτικά με αργιλομαργαϊκό συνδετικό υλικό είτε συμπαγή, βραχώδους συμπεριφοράς, με ισχυρή συγκόλληση από ασβεστιτικό υλικό. Η λιθολογία των προσφάτων προσχώσεων κυμαίνεται συνεχώς λόγω της μεταβαλλόμενης συμμετοχής αργίλου, ιλύος, άμμου και χαλικιών. Ο σχηματισμός είναι συνεπώς έντονα ετερογενής με διασταυρούμενη στρώση και πλευρικές μεταβάσεις, διαμορφώνοντας εμπλεκόμενες ζώνες διαφορετικής περατότητας. Το συνολικό πάχος των παλαιοτέρων και προσφάτων προσχώσεων, στην περιοχή της παλαιάς κοίτης (περιοχή φρέατος Προφήτης Δανιήλ ) είναι, συμφώνως με τα στοιχεία των γεωερευνών, περίπου m (σχήμα ). Η σημερινή κοίτη του Κηφισού ποταμού είναι εγκιβωτισμένη και εντοπίζεται δυτικότερα της παλαιάς κοίτης. Το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής μελέτης είναι ο «Σχιστόλιθος των Αθηνών», ένα έντονα Σχήμα. Σχηματική γεωλογική μηκοτομή της σήραγγας επέκτασης της Γραμμής προς Αιγάλεω, στο τμήμα που διέρχεται από το πεδίο του Κηφισού ποταμού και ειδικότερα από τη παλαιά κοίτη του. Figure. Schematic geological section of the extension of Line to Egaleo city, crossing the old river bed of Kifissos River. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//

3 . ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Το σύστημα του «Αθηναϊκού Σχιστολίθου» είναι αδιαπέρατος σχηματισμός. Υδροφορία, μικρής δυναμικότητας, μπορεί να αναπτυχθεί μόνο στον αποσαθρωμένο μανδύα και στην επιφανειακή ζώνη χαλάρωσης του. Τα κροκαλοπαγή της παλαιάς κοίτης είναι το κύριο υδροφόρο μέσο που συνάντησε η σήραγγα, με την υδροφορία να αναπτύσσεται με ανομοιόμορφο τρόπο. Ειδικότερα η περατότητα των κροκαλοπαγών, όταν είναι συνεκτικά, κυμαίνεται ανάλογα με τη φύση και τη σύσταση του συνδετικού τους υλικού. Όταν είναι συμπαγή, ο βαθμός συγκόλλησης μεταξύ των συστατικών τους καθώς και οι ατέλειες στη συγκόλληση, η ύπαρξη ρωγμών (οι οποίες όμως είναι λίγες, λόγω της πρόσφατης ηλικίας του σχηματισμού) και η επικοινωνία μεταξύ τους, που δεν φαίνεται να είναι πάντοτε συνεχής, φαίνεται να ελέγχουν την κυκλοφορία του νερού. κατά μήκος του άξονα αποστράγγισης είναι περίπου (Κούνης Γ., ), λόγω της πεδινής μορφολογίας του υπεδάφους. Σχήμα. Πιεζομετρικός χάρτης σε υγρή περίοδο (Κούνης Γ. ) Figure. Contour map of high ground water level (Kounis G. ). ΔΙΑΚΡΙΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΥΔΡΟΦΟΡΟΥ ΜΕΣΟΥ. ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΛΛΗΛΩΝ ΥΔΡΑΥΛΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ cm Σχήμα. Συμπαγή κροκαλοπαγή της παλαιάς κοίτης του Κηφισού στο μέτωπο εκσκαφής. Figure. Strong conglomerates of the old river bed at the tunnel face Οι πρόσφατες προσχώσεις, γενικώς μέτριας περατότητας, φιλοξενούν υδροφόρο ορίζοντα ο οποίος μπορεί να είναι ικανοποιητικής δυναμικότητας όταν το πάχος τους είναι σημαντικό και συνεχές. Είναι πιθανόν να έρχεται σε συνέχεια με την υδροφορία των υποκείμενων κροκαλοπαγών, αλλά προφανώς η κίνηση του νερού σε κάθε έναν από τους σχηματισμούς διαφέρει ανάλογα με την περατότητά του. Το σχήμα δείχνει τον πιεζομετρικό χάρτη σε υγρή περίοδο της υδρογεωλογικής λεκάνης του Κηφισού ποταμού, με τον κύριο υπόγειο άξονα αποστράγγισης να είναι κάθετος στον άξονα της σήραγγας. Η μέση υδραυλική κλίση Στα πλαίσια του ερευνητικού γεωτεχνικού προγράμματος του Μετρό εκτελέστηκαν σε γεωτρήσεις επί τόπου δοκιμές περατότητας (μεταβλητού κυρίως φορτίου). Οι δοκιμές αυτές έδειξαν ότι κατά μήκος της χάραξης της σήραγγας επικρατούν γενικώς χαμηλές τιμές περατότητας (k< - m/sec). Μεγαλύτερες τιμές περατότητας καταγράφηκαν στο κεντρικό τμήμα της χάραξης της σήραγγας (χ.θ. + +), όπως φαίνεται στο σχήμα. Οι δοκιμαστικές αντλήσεις, σε φρέατα και υδρογεωτρήσεις, που ακολούθησαν, επέτρεψαν την περαιτέρω εκτίμηση των τιμών των υδραυλικών παραμέτρων για τον υπολογισμό των εισροών κατά την εκσκαφή της σήραγγας. Το πρόγραμμα περιελάμβανε τη διάτρηση υδρογεωτρήσεων και πιεζομέτρων σε έξι επιλεγμένες θέσεις (βλ. σχήμα ) και οι αντλήσεις έδωσαν υψηλότερες περατότητες. Τις δοκιμές αυτές θεωρούμε πλέον αξιόπιστες από εκείνες του μεταβλητού (ή και σταθερού) φορτίου που έχουν σημειακό χαρακτήρα. Οι μετρήσεις στάθμης του υπόγειου νερού από τις δοκιμαστικές αντλήσεις αναλύθηκαν με τις μεθόδους Theis, Cooper - Jacob και επαναφοράς στάθμης. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//

4 Απόλυτο υψόμετρο (m) ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΤΗΣ ΓΡΑΜΜΗΣ ΤΟΥ ΜΕΤΡΟ ΑΘΗΝΩΝ ΠΡΟΣ ΑΙΓΑΛΕΩ Κατανομή περατότητας κατά μήκος της χάραξης όπως αυτή πρόεκυψε από επί τόπου σημειακές δοκιμές περατότητας (σταθερού και μεταβλητού φορτίου) Ρέμα Προφήτης Δανιήλ Σταθμός Άγιος Σάββας Φρέαρ Προφήτης Δανιήλ Φρέαρ Γεωπονική Φρέαρ Σπύρου Πάτση Σταθμός Βοτανικός.. Χιλιομέτρηση (m) Απόλυτο υψόμετρο (m) Υπόμνημα k>ε-m/sec από k=ε-m/sec έως k=.e-m/sec E-<= k<e-m/sec από k=ε-m/sec έως k=ε-m/sec E-<= k<e-m/sec από k=ε-m/sec έως k=e-m/sec k< E-m/sec από k=,e-m/sec έως k=e-m/sec Στάθμη υπόγειου νερού (/) (πριν την έναρξη των εργασιών εκσκαφής) Στάθμη υπόγειου νερού (/) (κάτα τη διάρκεια της εκσκαφής της Ά φάσης) Στάθμη υπόγειου νερού (/) (ολοκλήρωση των εργασιών εκσκαφής της Ά φάσης) Σήραγγα Εκσκαφθείσα σήραγγα (Ά φάση) Φρέαρ - Σταθμός Σχήμα. Διάγραμμα κατανομής περατότητας σημειακού χαρακτήρα κατά μήκος της χάραξης. (από δοκιμές μεταβλητού ή σταθερού φορτίου) Figure. Permeability distribution graph along the area of the alignment, based on in situ permeability tests Η ανάλυση των μετρήσεων στάθμης στις υδρογεωτρήσεις δίνει δύο τιμές μεταβιβαστικότητας, Τ, σε αντίθεση με εκείνη των δορυφόρων πιεζόμετρων η οποία δίνει μία μόνο τιμή, τη μεγαλύτερη (βλ. σχήματα & ). Η μικρότερη τιμή μεταβιβαστικότητας θεωρήθηκε ότι επηρεάζεται από τις απώλειες φορτίου λόγω της δυσκολίας του υπόγειου νερού να κυκλοφορήσει μέσα στο ανομοιογενές και ασυνεχές υδροφόρο μέσο που διαμορφώνουν τα κροκαλοπαγή κατά την ακτινική κίνησή του προς την αντλούμενη υδρογεώτρηση. Αυτές οι απώλειες φορτίου δεν υπάρχουν προφανώς στα πιεζόμετρα. Η άλλη τιμή μεταβιβαστικότητας, η μεγαλύτερη, είναι αυτή που αντανακλά στο πραγματικό δυναμικό, συνολικά, του ενιαίου υδροφόρου συστήματος, που διαμορφώνεται τόσο από τις πρόσφατες όσο και από τις παλαιότερες ποταμοχειμάρριες αποθέσεις. Την τιμή αυτή την ονομάζουμε «ισοδύναμη». Η μικρή τιμή, η ελεγχόμενη από τις ιδιαιτερότητες των «αγωγών» ροής στα κροκαλοπαγή που μπορεί να είναι και δέκα φορές μικρότερη, χαρακτηρίστηκε ως «πλασματική». Οι «πλασματικές» και οι «ισοδύναμες» τιμές μεταβιβαστικότητας δίνονται στον πίνακα. Η ανωτέρω συμπεριφορά, τηρώντας την προηγούμενη λογική, διαπιστώνεται σε όλο το χώρο διέλευσης της σήραγγας από τη λεκάνη του Κηφισού, διαφοροποιούμενη όμως ως προς το μέγεθος των τιμών των υδραυλικών παραμέτρων. Όπως αναμενόταν, οι μέγιστες τιμές υδραυλικής αγωγιμότητας βρέθηκαν στην περιοχή του φρέατος Προφήτης Δανιήλ και Ιερής Ελιάς, όπου και εντοπίζεται η παλαιά κοίτη, με σταδιακή απομείωση προς τα περιθώρια της λεκάνης (βλ. σχήμα ). Σχήμα. Διάγραμμα επαναφοράς στάθμης της υδρογεώτρησης Y στη θέση «Ιερή Ελιά» Figure. Recovery of the pumping well Y at Ieri Elia location Σχήμα. Διάγραμμα επαναφοράς στάθμης πιεζομέτρου γειτονικού στην υδρογεώτρηση Y (απόσταση.m) στη θέση «Ιερή Ελιά». Figure. Recovery of a piezometer. m adjacent to the pumping well Y at Ieri Elia location ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//

5 Πίνακας. «Ισοδύναμες», «πλασματικές» και «διορθωμένες» τιμές μεταβιβαστικότητας T και περατότητας k. Table. Equivalent", "apparent" and corrected values of transmissivity T and permeability k. Τ (m /sec) k* (m/sec) Θέση Υ/Γ Χ.Θ. T ΠΛ T ΙΣ T Δ K ΠΛ k ΙΣ k Δ Σταθμός Άγιος Σάββας Υ Φρέαρ Προφήτης Δανιήλ Υ + -, Ιερή Ελιά Υ Φρέαρ Γεωπονική Υ Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Υ Φρέαρ Σπύρου Πάτση Υ , - -, - * Για την εκτίμηση του συντελεστή περατότητας k ελήφθη υπόψη το κατά περίπτωση πάχος του υδροφορέα. Προκύπτει λοιπόν το ερώτημα ποια τιμή θα πρέπει να ληφθεί υπόψη στον υπολογισμό των εισροών εντός της σήραγγας κατά την κατασκευή της. Σε μία πρώτη θεώρηση θα μπορούσε να επιλεγεί η «πλασματική» τιμή αφού η σήραγγα βρίσκεται σχεδόν πάντα μέσα στο περιβάλλον του κροκαλοπαγούς. Ενδεχομένως μια τέτοια επιλογή να είναι πολύ τολμηρή, μη παρέχουσα την απαραίτητη ασφάλεια στις εκτιμήσεις των εισροών, αφού το υδροφόρο μέσο είναι ετερογενές και μπορεί να παρουσιάζει αποκλίσεις κατά θέσεις. Επελέγη λοιπόν ως τιμή υπολογισμού για την εκτίμηση των εισροών κατά την κατασκευή του έργου μια τιμή στο % της «ισοδύναμης» τιμής, τιμή που θεωρήσαμε ως ευλόγως συντηρητική. Την τιμή αυτή την ονομάζουμε «διορθωμένη» και δίδεται και αυτή στον πίνακα.. ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΩΝ ΕΙΣΡΟΩΝ Η αρχική εντύπωση που προκάλεσε η υψηλή εισροή νερού (~ m /h) στο φρέαρ Προφήτης Δανιήλ, που έτεμνε πάντως όλο το υδροφόρο σύστημα, και οι υψηλές, στη γενική τους θεώρηση, περατότητες που προέκυψαν από τις αντλήσεις στις υδρογεωτρήσεις οδήγησε σε σκέψεις περί της ανάγκης εφαρμογής προγράμματος τσιμεντενέσεων για τον περιορισμό και τον έλεγχο των εισροών. Σχετικώς εκτελέστηκε από τον Ανάδοχο πιλοτικό πρόγραμμα τσιμεντενέσεων στη περιοχή του φρέατος, έκτασης περίπου m. Η διαφοροποίηση όμως της υδραυλικής συμπεριφοράς κατά την εισροή του νερού μέσω του κροκαλοπαγούς στη σήραγγα, όπως αναπτύχθηκε στη προηγούμενη παράγραφο, θεωρήσαμε ότι περιορίζει τις εισροές σε επίπεδα που να μπορούν να κριθούν ως παραδεκτά για την κατασκευή της σήραγγας χωρίς ειδικά μέτρα αντιμετώπισης. Παραδεκτά τόσο από πλευράς διαχείρισης του εισρέοντος νερού όσο και, κυρίως, από πλευράς μη επηρεασμού της ευστάθειας της σήραγγας. Πράγματι, το κροκαλοπαγές, για τη η περίπτωση, είναι σε κάθε περίπτωση ικανοποιητικής αντοχής, άλλοτε συμπαγές, βραχώδες, υψηλής αντοχής, χωρίς υλικό δυνάμενο να διαβρωθεί και άλλοτε συνεκτικό με αργιλομαργαϊκό συνδετικό υλικό που καθιστά, τότε, το σύνολο μικρής περατότητας. Οι καταστάσεις αυτές δημιουργούν ένα καλό, γεωτεχνικώς, περιβάλλον για την διάνοιξη της σήραγγας και ο έλεγχος του νερού μπορεί να γίνεται με αποστραγγιστικές διατρήσεις, οι οποίες, επιπλέον, εύκολα μπορούν να ταπεινώνουν τα υδραυλικά φορτία μπροστά από το μέτωπο. Σχετικώς επανερχόμαστε σε επόμενη παράγραφο.. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΕΙΣΡΟΩΝ ΝΕΡΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΚΣΚΑΦΗ ΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Η περιοχή διακρίθηκε σε ζώνες παρόμοιας υδρογεωλογικής συμπεριφοράς σύμφωνα με τις επικρατούσες τιμές περατότητας αλλά και την ανάπτυξη των γεωλογικών σχηματισμών. Η εισροή νερού στην περιοχή του μετώπου εκσκαφής είναι τρισδιάστατο πρόβλημα, χρονικά εξαρτώμενο και ελέγχεται από το ρυθμό προχώρησης. Συνεπώς, οι υπολογισμοί που ακολουθούν έχουν αναπόφευκτα ένα προσεγγιστικό χαρακτήρα. Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει, παρ όλα αυτά, να γίνονται εκτιμήσεις που να ταιριάζουν στη κλίμακα απαιτήσεων στην κατασκευή μιας σήραγγας. Ο Καββαδάς () εκτιμά τη μέση εισροή νερού στο μέτωπο σήραγγας ανά μέτρο εκσκαφής με χρήση τροποποιημένης εξίσωσης () του Theis για δισδιάστατες συνθήκες ροής σε επίπεδο κάθετο στον άξονα της σήραγγας: ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//

6 sw Tt q = kb (H sw) () R =. () R S όπου: s w η συνολική πτώση στάθμης του υπόγειου νερού εξαιτίας της εκσκαφής της σήραγγας H το πάχος του υδροφορέα R η ακτίνα επίδρασης T η μεταβιβαστικότητα του υδροφορέα k ο συντελεστής αγωγιμότητας του υδροφορέα (περατότητα) S ο συντελεστής εναποθήκευσης του υδροφορέα (υπολογίστηκε από τις δοκιμαστικές αντλήσεις) B το πλάτος εκσκαφής της σήραγγας t ο χρόνος Θεωρώντας ότι οι παροχές νερού στο μέτωπο εκσκαφής ελέγχονται από μία ευρεία ζώνη κατά μήκος του άξονα της σήραγγας, περίπου ίσης με διαμέτρους σήραγγας (L), δηλαδή από το μέτωπο εκσκαφής και -m πίσω από αυτό, σε ένα χρονικό διάστημα ημερών (χρόνος που εκτιμάται σε σχέση με το χρόνο εξέλιξης της εκσκαφής κατά την κατασκευή), οι εκτιμηθείσες εισροές παρουσιάζονται στον πίνακα. Οι εκτιμηθείσες αυτές εισροές δεν είναι όμως οι ενεργές, αυτές δηλαδή που μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την ευστάθεια του προωθούμενου μετώπου. Ως «ενεργή» λοιπόν παροχή θεωρούμε αυτή που αφορά στο ανυποστήρικτο μήκος της σήραγγας κατά την εκσκαφή, δηλαδή κάτι παραπάνω από το βήμα προχώρησης, έστω -m.. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΣΥΝΑΝΤΗΘΕΙΣΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΚΤΙΜΗΘΕΙΣΩΝ ΕΙΣΡΟΩΝ ΝΕΡΟΥ Κατά την κατασκευή της σήραγγας, συνεχώς και μέχρι την ολοκλήρωσή της, οι εισροές νερού που συναντήθηκαν ευρίσκοντο πάντα μέσα στο πλαίσιο αυτών που είχαν εκτιμηθεί (σύμφωνα με τις θεωρήσεις που αναπτύχθηκαν στις προηγούμενες παραγράφους και που, με τον τρόπο αυτό, η λογική τους επιβεβαιώθηκε). Μάλιστα, εάν ληφθεί υπόψη ότι η σύμπτωση πρόβλεψης και πραγματικότητας βρίσκεται περίπου στη μέση του πλαισίου των τιμών της πρόβλεψης, θα μπορούσε, με τη λογική που αναπτύχθηκε, να χρησιμοποιηθεί ακόμα πιο μικρή «διορθωμένη» τιμή μεταβιβαστικότητας, ίση ή ακόμη και μικρότερη του % της «ισοδυνάμου», που να πλησιάζει δηλαδή περισσότερο την «πλασματική» της τιμή. Στον πίνακα φαίνονται οι προβλεφθείσες και οι παρατηρηθείσες εισροές στην ευρεία περιοχή του μετώπου. Συγχρόνως δίνονται και οι «ενεργές» παροχές που συναντήθηκαν στην στενή περιοχή του μετώπου (βλ. και σχήμα ). Μετρήσεις παροχών πραγματοποιούντο στα ενδιάμεσα φρέατα πρόσβασης, όπου συνελέγετο το νερό και από τα δύο εκάστοτε προωθούμενα μέτωπα. Οι παροχές αυτές αποτελούσαν τη συνολική εισροή που αποστράγγιζε η σήραγγα σε όλο το μήκος της και σε καμία περίπτωση δεν αντιστοιχούσαν στο τμήμα που κάθε φορά εκσκάπτετο. Από τον πίνακα φαίνεται η επίδραση της συνολικής αποστράγγισης που επέφερε με το χρόνο το τμήμα της σήραγγας που είχε ήδη διανοιχθεί, αφού οι συνολικές εισροές απομειώνονται σε επίπεδα λίγο μόνο μεγαλύτερα από αυτά της ευρείας ζώνης του μετώπου. Η παρατήρηση δείχνει την αποτελεσματικότητα που μπορεί να έχουν, και πράγματι είχαν, οι αποστραγγιστικές διατρήσεις που κατασκευάζοντο με την προώθηση της σήραγγας (μέτωπο και παρειές). Η πορεία της αποστράγγισης συζητείται σε επόμενη παράγραφο. Ζώνη Πίνακας. Εκτιμηθείσες εισροές νερού στην ευρύτερη περιοχή του μετώπου εκσκαφής. Table. Estimated water inflows during construction at the greater tunnel face area. Χ.Θ. (από έως) Περιοχή Σταθμός Άγιος Σάββας (Ελαιώνας) Φρέαρ Προφήτης Δανιήλ / Θέση Ιερή Ελιά Φρέαρ Γεωπονική Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Γεωλογική Υδρογεωλογική κατάσταση Παρουσία ποταμοχειμάρριων αποθέσεων που περιορίζεται από αναθόλωση του υποβάθρου. Παλαιά κοίτη Κηφισού ποταμού. Σημαντικό πάχος ποταμοχειμάρριων αποθέσεων. Παρουσία ποταμοχειμάρριων αποθέσεων που περιορίζεται από αναθόλωση του υποβάθρου. Περιορισμένη παρουσία ποταμοχειμάρριων αποθέσεων λόγω περαιτέρω αναθόλωσης του υποβάθρου. Εκτιμώμενες εισροές στην ευρύτερη περιοχή του μετώπου (- m πίσω από αυτό) (m /h) ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//

7 Ζώνη Πίνακας. Εκτιμηθείσες και συναντηθείσες εισροές κατά τη διάρκεια της κατασκευής της σήραγγας. Table. Estimated and actual water inflows during the construction of the tunnel Τμήμα σήραγγας εντός υδρογεωλογικής ζώνης (χ.θ.) Περιοχή Αγίου Σάββα (+ +) Φρέαρ Προφήτης Δανιήλ /Θέση Ιερή Ελιά (+ -+) Φρέαρ Γεωπονική (+ - +) Γεωπονικό Πανεπιστήμιο (+ - +) Εκτιμηθείσες εισροές στο μέτωπο εκσκαφής ως και m πίσω από αυτό (m /h) (πίνακας ) Μέγιστες μετρηθείσες* εισροές στο μέτωπο εκσκαφής και m πίσω από αυτό (m /h) Μέγιστες παρατηρηθείσες εισροές στη στενή περιοχή του μετώπου (-m πίσω από αυτό) (m /h) * Οι τιμές προέρχονται από επεξεργασία των μετρηθεισών εισροών στα κατά περίπτωση φρέατα πρόσβασης Πίνακας. Συνολικές εισροές που μετρήθηκαν στα ενδιάμεσα φρέατα πρόσβασης Table. Cumulative water inflows measured at the intermediate shafts during tunnel construction Ζώνη Τμήμα σήραγγας εντός υδρογεωλογικής ζώνης (χ.θ.) Περιοχή Αγίου Σάββα (+ +) Φρέαρ Προφήτης Δανιήλ /Θέση Ιερή Ελιά (+ -+) Φρέαρ Γεωπονική (+ - +) Γεωπονικό Πανεπιστήμιο (+ - +) Μήκος εκσκαπτόμενης σήραγγας (m) Συνολικές εισροές που αντιστοιχούν στο συνολικά εκσκαπτόμενο μήκος της σήραγγας (m /h). ΟΡΙΣΜΕΝΕΣ ΠΡΟΣΘΕΤΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Στην περιοχή της παλαιάς κοίτης του Κηφισού ποταμού (ζώνη ), το κροκαλοπαγές των παλαιότερων προσχώσεων ήταν ισχυρά συγκολλημένο και παρουσίαζε συμπεριφορά βραχώδους μέσου. Εξαιτίας όμως της κατά θέσεις μέτριας ή ατελούς συγκόλλησης των συστατικών του, αναπτύσσεται πορώδες, που του εξασφαλίζει και την υδροφορία. Το πορώδες όμως δεν είναι συνεχές, με αποτέλεσμα οι εισροές από το μέτωπο να είναι ανομοιόμορφες, εντοπισμένες και εκλεκτικές, πότε δε σημειακώς μεγάλες. Σχήμα. Εξέλιξη των εισροών στη στενή περιοχή του μετώπου της σήραγγας κατά την προσέγγιση της παλαιάς κοίτης. Figure. Water inflow course at the area of the tunnel face as approaching the old river bed Κατά θέσεις στο δάπεδο της Ά φάσης εκσκαφής συναντήθηκε και αδιαπέρατος συνεκτικός αργιλομαργαϊκός σχηματισμός, με εκροή στη διεπιφάνειά του. Στη περιοχή της παλαιάς κοίτης (φρέαρ Προφήτης Δανιήλ, θέση Ιερή Ελιά), οι παροχές στη στενή περιοχή του μετώπου έφθαναν τα m /h (από άμεσες παρατηρήσεις, σχήμα ). Οι αποστραγγιστικές οπές, τόσο στο μέτωπο όσο και πλευρικά, λειτουργούσαν αποτελεσματικά προσφέροντας, αυτές, τη μεγαλύτερη ποσότητα νερού που εισέρεε στη σήραγγα. Αυτό οφείλεται σε ένα βαθμό στον ασυνεχή τρόπο που είναι ανεπτυγμένη η υδροφορία. Το νερό που εισέρεε στη σήραγγα ήταν διαυγές, γεγονός που υποδήλωνε τη μη ύπαρξη φαινομένων έκπλυσης και μεταφοράς υλικού. Η αποστράγγιση ήταν εντελώς αποτελεσματική, όχι μόνο στον έλεγχο και τη διαχείριση των εισροών αλλά και στην ταπείνωση του υδραυλικού φορτίου μπροστά από το μέτωπο και πάνω από τη σήραγγα. Η στάθμη έφθανε περίπου στο επίπεδο του δαπέδου της άνω ημιδιατομής. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//

8 Στάθμη υπόγειου νερού (α.υ.) Πιεζόμετρα στην παλαία κοίτη του Κηφισού ποταμού Απόσταση πιεζομέτρου από το πρωθούμενο μέτωπο (m) Στάθμη υπόγειου νερού (α.υ.) Υπόμνημα EPGA EPGAG EPGASAG EPVG Κάθετες αποστάσεις πιεζομέτρων από τον άξονα της σήραγγας: EPGA EPGAG EPGA EPGA: - m χ.θ. + EPGAG: m + EPGA: - m + EPGA: - m + EPGAG m + EPGASAG - m + EPVG - m + Το αρνητικό πρόσημο δηλώνει ότι το πιεζόμετρο βρίσκεται νότια της σήραγγας Σχήμα. Διακύμανση στάθμης υπόγειου νερού σε σχέση με την απόσταση των πιεζομέτρων από το εκσκαπτόμενο μέτωπο Figure. Water table drawdown against the distance of the piezometers from the excavation face εξέλιξη ανάλογα με τη δυναμικότητα του υδροφορέα.. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σχήμα. Εισροή νερού από διατρήματα στην παρειά της σήραγγας στην περιοχή της παλαιάς κοίτης. Figure. Water inflow from the tunnel side through drainage holes at the area of the old river bed. Από την απόκριση των πιεζομέτρων στα εκσκαφθέντα τμήματα φαίνεται ότι η στάθμη γύρω από τη σήραγγα στο περιβάλλον του κροκαλοπαγούς ταπεινώνεται σχετικά γρήγορα και αρκετά μπροστά από τα προωθούμενα μέτωπα, γεγονός που δείχνει την καθυστέρηση ανανέωσης των αποθεμάτων, με αποτέλεσμα να μην διατηρείται υψηλό φορτίο γύρω από το έργο. Η ανάλυση των μετρήσεων στάθμης στα πιεζόμετρα έδειξε ότι αυτή η πτώση στάθμης έφθανε αρκετά μπροστά από το μέτωπο εκσκαφής, σε αποστάσεις μεγαλύτερες των m. Πιο συγκεκριμένα, στο σχήμα φαίνεται ότι η στάθμη στα πιεζόμετρα αρχίζει να αποκρίνεται όταν η σήραγγα τα πλησιάζει στα m περίπου. Η ταπείνωση της στάθμης, όταν τα συναντά, είναι -m. Η ταπείνωση συνεχίζεται, προφανώς, και αφού η σήραγγα απομακρυνθεί από το πιεζόμετρο με μια Η αξιολόγηση των γεωλογικών στοιχείων ανάπτυξης των σχηματισμών της παλαιάς κοίτης του Κηφισού ποταμού και η διόρθωση της μεταβιβαστικότητας, που έδωσαν οι δοκιμαστικές αντλήσεις, λόγω απωλειών φορτίου κατά την κίνηση του νερού μέσα στα κροκαλοπαγή, επέτρεψαν τη σωστή πρόβλεψη των εισροών μέσα στη σήραγγα κατά το πέρασμά της από το πεδίο του Κηφισού ποταμού. Η πρόβλεψη αυτή είχε τη σημασία της γιατί από την αρχή δημιούργησε την εμπιστοσύνη ότι η σήραγγα θα μπορούσε να περάσει μέσα από το πεδίο του Κηφισού και την παλαιά του κοίτη χωρίς προβλήματα, με διαχείριση των εισροών με απλά μέσα, π.χ. αποστραγγιστικά διατρήματα, όπως και έγινε.. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Εκφράζουμε τις ευχαριστίες μας προς την «Αττικό Μετρό» Α.Ε. για την υποστήριξη και την άδεια δημοσίευσης αυτής της εργασίας.. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Καββαδάς M. (), Περιβαλλοντική Γεωτεχνική. Εκδόσεις ΕΜΠ, Αθήνα. Κούνης Γ. (), Υδρογεωλογική έρευνα ΜΕΤΡΟ Αθηνών. ΙΙ Ανάλυση υδρογεωλογικών συνθηκών, Υδρολογικές και Υδρογεωλογικές Έρευνες,, Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών, Αθήνα. Μαρίνος Γ., Κατσικάτσος Γ., Γεωργιάδου Ε., Mίρκου Ρ. (), Το σύστημα των Σχιστολίθων Αθηνών, I. Στρωματογραφία και Τεκτονική, Annales Géologiques des Pays Helléniques, η σειρά, τόμος. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, /-//