Transcript

1 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αντικείµενο της παρούσας µεταπτυχιακής εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης των σηράγγων του Μετρό επί του υδρογεωλογικού καθεστώτος πριν και µετά την κατασκευή τους. Στα πλαίσια της, παρουσιάζονται οι υδρογεωλογικές συνθήκες του Λεκανοπέδιου των Αθηνών και παρέχονται στοιχεία σχετικά µε την κατασκευή του Μετρό. Στο Λεκανοπέδιο των Αθηνών οι γεωλογικές και οι τεκτονικές συνθήκες σε συνδυασµό µε τις γεωµορφολογικές έχουν οδηγήσει στην δηµιουργία πολυάριθµων υδρογεωλογικών ενοτήτων και στην ανάπτυξη όλων των ειδών των υδροφόρων. Οι κυριότερες υδρογεωλογικές ενότητες που εντοπίζονται στο Λεκανοπέδιο και τους ορεινούς όγκους που το περιβάλλουν είναι: i) Η ενότητα υτικού Πεντελικού, ii) Το καρστικό σύστηµα Υµηττού, iii) Οι καρστικές ενότητες όρους Αιγάλεω, iv) Το καρστικό σύστηµα Πάρνηθας, v) Οι υδροφορίες των λόφων του Λεκανοπεδίου, vi) Οι υδροφόροι των Νεογενών αποθέσεων και vii) Οι υδροφόροι των Τεταρτογενών αποθέσεων. Το Μετρό Αθηνών, το οποίο αποτελεί ένα από τα µεγαλύτερα έργα υποδοµής στην ιστορία της Ελλάδος, περιλαµβάνει 18 km σήραγγες, 20 σταθµούς και µεγάλο αριθµό φρεάτων, σηράγγων πρόσβασης και άλλων συνοδών έργων. Τα έργα του κατασκευάστηκαν σε αστικό περιβάλλον και συχνά οι σήραγγες διέρχονται κάτω από πληθώρα πηγαδιών, φρεατίων, δικτύων κοινής ωφέλειας και υδροληπτικών έργων και µνηµείων της αρχαίας της Αθήνας. Για την κατασκευή των υπόγειων έργων χρησιµοποιήθηκαν τρεις µέθοδοι διάνοιξης: i) Η Μέθοδος Ανοιχτού Ορύγµατος. ii) Η Νέα Αυστριακή Μέθοδος ιάνοιξης Σηράγγων (ΝΑΤΜ). iii) Η Μέθοδος Κλειστής ιάνοιξης (Συµβατικός Τρόπος και Μηχανές ιάνοιξης Ολοµέτωπης (ΤΒΜ) και Σηµειακής Κοπής µε Ασπίδα (OFS)). Οι σήραγγες διανοίχτηκαν σχεδόν εξ ολοκλήρου µέσα στους σχηµατισµούς του «Αθηναϊκού σχιστόλιθου», ο οποίος διαχωρίζεται σε δυο ενότητες. Η ανώτερη ενότητα αποτελείται από σερικιτικούς, χαλαζιάκους µεταψαµµίτες, σερικιτικούς, ψαµµιτικούς σχιστόλιθους και κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους. 1

2 Οι κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι (φακοί ή ενστρώσεις) είναι ισχυρώς διερρηγµένοι και καρστικοποιηµένοι ενίοτε σε µεγάλα βάθη. Αντιστρόφως, οι υπόλοιποι σχηµατισµοί της ανώτερης ενότητας παρ ότι διαρρηγµένοι και αποσαθρωµένοι στα ανώτερα στρώµατα, όπου και δηµιουργείται ο ελλουβιακός µανδύας αποσάθρωσης, δεν διατηρούν ανοικτές τις διαρρήξεις στο βάθος, γιατί γεµίζουν µε αργιλικής σύστασης υλικό. Η κατώτερη ενότητα συνίσταται από µαύρους σχιστοψαµµίτες, τεφρούς αργιλικούς σχιστόλιθους, ιλυόλιθους και λεπτόκοκκους ψαµµίτες. Η ζώνη των υπερκειµένων της εκάστοτε σήραγγας αποτελείται από πρόσφατες και αλλουβιακές αποθέσεις µικρού πάχους έως 7 m. Τοπικά οι αποθέσεις αυτές µπορεί να φθάσουν σε µεγαλύτερα βάθη, εκεί όπου συναντώνται παλαιοκοίτες. Από τους σχηµατισµούς που διαπερνούν οι σήραγγες, οι κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι είναι υδροπερατοί. Ο «Αθηναϊκός σχιστόλιθος» συνολικά µπορεί να θεωρηθεί σαν στεγανός σχηµατισµός, µε µεταβαλλόµενες τιµές υδροπερατότητας κατά τόπους, ανάλογα µε το δευτερογενές πορώδες και την παρουσία ενδιαστρώσεων υδροπερατών φάσεων. Από τις δοκιµές περατότητας που έγιναν στον «Αθηναϊκό σχιστόλιθο» και την επεξεργασία των αποτελεσµάτων τους µπορούν να διαπιστωθούν τα εξής: i) Οι τιµές της περατότητας γενικά είναι µικρές και κυµαίνονται µεταξύ m/ sec, πλην ορισµένων περιπτώσεων, που παρουσιάζονται αυξηµένες τιµές της τάξης των m/ sec. ii) Η συνολική περατότητα της βραχοµάζας είναι όµως χαµηλότερη λόγω της επικράτησης των αργιλικών σχηµατισµών, της συχνής παρουσίας µυλονιτικού υλικού πλήρωσης στις ζώνες διάτµησης και της έντονης κατά τόπους αποσάθρωσης και χλωριτοποίησης των ψαµµιτικών σχηµατισµών. iii) Η αξιοπιστία των τιµών περατότητας, οι οποίες προέκυψαν από τις δοκιµές είναι περιορισµένη. Θα έπρεπε να έχουν προκύψει από δοκιµαστικές αντλήσεις. Από την µελέτη της πιεζοµετρίας προκύπτει ότι: i) Στην µεγαλύτερη έκταση του Μετρό η στάθµη του υδροφόρου ορίζοντα ακολουθεί την µορφολογία του εδάφους. 2

3 ii) iii) Οι σήραγγες της Γραµµής 3 στο µεγαλύτερο µήκος τους διανοίχτηκαν κάθετα στις ισοπιεζοµετρικές καµπύλες, ενώ οι σήραγγες της Γραµµής 2 σε αρκετά τµήµατα τους βαίνουν παράλληλα προς αυτές (γραµµές ροής κάθετα στον άξονα των σηράγγων). Σε ορισµένες περιοχές, οι σήραγγες συµπίπτουν µε τους άξονες υπόγειας αποστράγγισης (Μοναστηράκι Σύνταγµα) αλλά και µε παλιούς κλάδους του υδρογραφικού δικτύου (Κατεχάκη Εθνική Άµυνα). Η στάθµη του επιφανειακού φρεάτιου υδροφόρου ορίζοντα πριν την διάνοιξη των σηράγγων και των σταθµών αναπτυσσόταν σε µέσο βάθος 3 8 m, µε µέγιστο 20 m και µε υδραυλική κλίση από 10 0 / 00 έως / 00. Η στάθµη βρισκόταν σχεδόν πάντα πάνω από τη στέψη των σηράγγων. Οι σήραγγες κατασκευάστηκαν σε βάθη στέψης m. Η στάθµη των υπόγειων υδάτων ταπεινώθηκε το χρονικό διάστηµα της διάνοιξης του Μετρό από 2 έως 15 m. Οι µεγαλύτερες πτώσεις στάθµης έλαβαν χώρα στις περιοχές που είτε επικρατούν οι κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι είτε ο «Αθηναϊκός σχιστόλιθος» παρουσιάζει έντονο δευτερογενές πορώδες. Οι µικρότερες ταπεινώσεις παρατηρήθηκαν στις περιοχές µε αυξηµένη παρουσία της αργίλου στις ασυνέχειες του πετρώµατος. Στο µεγαλύτερο µήκος τους οι σήραγγες υπόκεινται ενός ασθενούς γενικώς επικρεµάµενου υδροφόρου ορίζοντα, ο οποίος διαµορφώνεται εντός του µανδύα αποσάθρωσης ή του Τεταρτογενούς καλύµµατος του «Αθηναϊκού σχιστόλιθου». Οι διηθήσεις υδάτων από τον επικρεµάµενο αυτό ορίζοντα προς τις σήραγγες ήταν µικρές, εκτός από τις περιπτώσεις, στις οποίες οι σήραγγες (α) συναντούσαν διαρηγµένους ή καρστικοποιηµένους ασβεστολιθικούς φακούς ή ασβεστολιθικές ενστρώσεις (β) διασταύρωναν ζώνες έντονης διάρρηξης, οι οποίες αποτελούσαν δρόµους επικοινωνίας του υδροφόρου προς τις υποκείµενες σήραγγες και (γ) συναντούσαν προϋπάρχοντα βαθιά υδροληπτικά έργα (πηγάδια και υδραγωγεία). Οι µεγαλύτερες εισροές νερού καταγράφηκαν κατά την διάνοιξη των µεσοδιαστηµάτων Σεπόλια Αττική, Πανόρµου Κατεχάκη και των σταθµών Πανεπιστήµιο και Κατεχάκη. 3

4 Μετά την διάνοιξη των περισσοτέρων σηράγγων διαπιστώνεται τάση επαναφοράς της στάθµης του υδροφόρου ορίζοντα. Στα µεσοδιαστήµατα Ακρόπολη Συγγρού/ Φιξ και Συγγρού/ Φιξ Νέος Κόσµος η στάθµη σταθεροποιήθηκε σε χαµηλότερο υψόµετρο από το προ διάνοιξης (µέχρι και 4 m). Η πιθανή ανύψωση του υδροφόρου ορίζοντα ανάντη αβαθούς σήραγγας ρυθµίζεται από δυο κυρίως παραµέτρους: την υδραυλική κλίση κάθετα στον άξονα της σήραγγας και το υδραυλικό φορτίο στη στέψη της. Στο Μετρό της Αθήνας, οι υδραυλικές κλίσεις του υδροφόρου ορίζοντα είναι γενικώς µικρές, ακόµη µικρότερες δε είναι κάθετα στον άξονα της εκάστοτε σήραγγας. Οι σήραγγες έχουν άξονα, γενικά, παράλληλο ή υποπαράλληλο µε τις γραµµές ροής και µόνο µικρά τµήµατα τους έχουν διανοιχτεί κάθετα σε αυτές. Συνεπώς αναλόγως µικρές εκτιµώνται και οι πιθανές ανυψώσεις της προ διάνοιξης στάθµης του υδροφόρου ορίζοντα. Επιπλέον πρέπει να υπογραµµισθεί ο ανασταλτικός ρόλος του «Αθηναϊκού σχιστόλιθου» στην ανύψωση των υπόγειων υδάτων από την διάνοιξη των σηράγγων. Αναλυτικότερα οι συνεχείς διατµήσεις και µεταβολές της υδροπερατότητας, διαµορφώνουν ένα γεωλογικό περιβάλλον, του οποίου η γεωµετρία δεν επιτρέπει την εξέλιξη του φαινοµένου της ανύψωσης σε σηµαντικό βαθµό. Από την επεξεργασία των µετρήσεων στάθµης των υπόγειων υδάτων στις γεωτρήσεις της περιοχής του Μετρό για την χρονική περίοδο διαπιστώνεται ότι γενικά δεν έλαβε χώρα ανύψωση της στάθµης, λόγω της κατασκευής του. Εξαίρεση αποτελεί το µεσοδιάστηµα Πανόρµου-Κατεχάκη, όπου τόσο τα πιεζοµετρικά δεδοµένα, όσο και η θεωρητική ανάλυση, συνηγορούν στο ότι πραγµατοποιήθηκε ανύψωση έως και 3 m. Η ανύψωση στα άλλα τµήµατα που εξετάστηκαν, είτε δεν παρατηρείται, είτε έχει τέτοιο µέγεθος που δεν µπορεί να θεωρηθεί µε ασφάλεια ότι είναι αποτέλεσµα της διάνοιξης της σήραγγας (Μεσοδιάστηµα Σύνταγµα Ακρόπολη). Συνεπώς τα όποια συµπεράσµατα οφείλουν να είναι επιφυλακτικά. Επίσης σε µεσοδιαστήµατα όπως: Σταθµός Λαρίσης Μεταξουργείο, Μεταξουργείο Οµόνοια και Πανεπιστήµιο Σύνταγµα χρειάζονται περισσότερες µετρήσεις προκειµένου να διατυπωθεί µια ολοκληρωµένη άποψη. Παράλληλα οι υπολογιζόµενες τιµές ανύψωσης από τις θεωρητικές σχέσεις προβλέπουν επίσης µικρές τιµές ανύψωσης συµφωνώντας γενικά µε τις παρατηρούµενες µετρήσεις. 4

5 Επίσης από την επεξεργασία των πιεζοµετρικών στοιχείων διαπιστώνεται ότι µετά την κατασκευή των περισσοτέρων σταθµών η στάθµη του υδροφόρου ορίζοντα επανήλθε στο προ διάνοιξης υψόµετρο της. Τέλος από τον υπολογισµό της υδραυλικής αγωγιµότητας µε βάση τις ταπεινώσεις στάθµης, που παρατηρήθηκαν από την εκσκαφή των σηράγγων και σταθµών («ανάστροφη ανάλυση»), προκύπτουν τιµές της τάξεως m/ sec. Συνεπώς οι υπολογιζόµενες τιµές της υδραυλικής αγωγιµότητας είναι µεγαλύτερες σε σύγκριση µε αυτές που προέκυψαν από τις επί τόπου δοκιµών περατότητας. Οι µεγαλύτερες τιµές µπορεί να οφείλονται στην ύπαρξη ασυνεχειών και διαρρήξεων στον «Αθηναϊκό σχιστόλιθο» που δεν συναντήθηκαν κατά την διάνοιξη των γεωτρήσεων, εντός των οποίων εκτελέστηκαν οι δοκιµές περατότητας. 5