Επιτόπου Δοκιμή Jet Grouting στη Σήραγγα Σ2 του Τμήματος 1.2.3 της Εγνατίας Οδού

Επιτόπου Δοκιμή Jet Grouting στη Σήραγγα Σ2 του Τμήματος 1.2.3 της Εγνατίας Οδού In Situ Jet Grouting Test in S2 Tunnel of Egnatia Odos Motorway 1.2.3 Segment ΚΑΖΙΛΗΣ, Ν. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ, Χ.Π. LOMBARDO, C. Τεχνικός Γεωλόγος, M.Sc., GEODATA S.p.A. Πολιτικός Μηχανικός, M.Sc., GEODATA S.p.A. Πολιτικός Μηχανικός, GEODATA S.p.A. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Για τη διερεύνηση της δυνατότητας βελτίωσης εδάφους με τσιμεντενέσεις jet grouting του διατμημένου και χαλαρωμένου φλύσχη της σήραγγας Σ2 του τμήματος 1.2.3 της Εγνατίας Οδού, εκτελέστηκε επιτόπου δοκιμή, η οποία τεκμηρίωσε την αποτελεσματικότητα της μεθόδου. ABSTRACT : An in situ jet grouting test was performed, in order to investigate the effectiveness of jet grouting for the improvement of the sheared and loosened flysch of S2 tunnel (Egnatia Odos motorway 1.2.3 segment). The method effectiveness was substantiated. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η διπλή οδική σήραγγα Σ2 του τμήματος 1.2.3 (Κουμαριά Αγ. Αναστασία) της Εγνατίας Οδού βρίσκεται στην περιοχή μεταξύ Δωδώνης και Τύριας Ιωαννίνων. Έχει συνολικό μήκος 858μ ανά κλάδο, εκ των οποίων τα 473μ με υπόγεια διάνοιξη και τα υπόλοιπα με τεχνικό εκσκαφής και επανεπίχωσης. Η διατομή της είναι πεταλοειδής, με ωφέλιμο πλάτος 10.7μ (δύο λωρίδες κυκλοφορίας ανά κατεύθυνση). Ο γεωλογικός σχηματισμός εντός του οποίου διανοίχθηκε είναι φλύσχης της Ιονίου ζώνης, τεκτονικά διατμημένος, με ζώνες διάτμησης στις οποίες η βραχόμαζα έχει εδαφοποιηθεί και μετατραπεί σε έδαφος αργιλικής σύστασης. Στα πρώτα (από το νότιο στόμιο) 150μ της υπόγειας διάνοιξης και των δύο κλάδων της σήραγγας είχαν συμβεί αστοχίες, αποτέλεσμα των οποίων ήταν η κατάρρευση της διατομής των σηράγγων και η εκδήλωση σημαντικών παραμορφώσεων και επακόλουθης χαλάρωσης στην περιβάλλουσα βραχόμαζα. Η επιδιόρθωση των σηράγγων θα έπρεπε να αντιμετωπίσει την παρουσία της χαλαρωμένης βραχόμαζας, η οποία θα εγκυμονούσε κινδύνους για την ασφάλεια του προσωπικού. Έτσι, κρίθηκε απαραίτητη η προβελτίωση μιας ζώνης πάχους περί τα 5μ γύρω από την οροφή και τις παρειές των σηράγγων, με την εκτέλεση τσιμεντενέσεων τύπου jet grouting. Λόγω έλλειψης προηγούμενης εμπειρίας εφαρμογής του jet grouting στο συγκεκριμένο είδος γεωυλικού (διατμημένος φλύσχης), αποφασίστηκε να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα της μεθόδου, με τη διενέργεια επιτόπου δοκιμής. 2. ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΔΟΚΙΜΗΣ Η δοκιμαστική βελτίωση εδάφους (GEODATA S.p.A., 2008a) πραγματοποιήθηκε σε μια ζώνη ύψους 5μ εκατέρωθεν της στέψης του δεξιού κλάδου της σήραγγας και σε δύο περιοχές δοκιμών (Α και Β), με οπές διατεταγμένες σε πεσσοειδή κάναβο 2x1 (μ). Οι δύο περιοχές δοκιμών φαίνονται στο Σχήμα 2. Επελέγησαν σε σχετικά κοντινές αποστάσεις, ώστε να είναι εύκολα προσβάσιμες από το ίδιο συνεργείο. Επίσης, επελέγησαν θέσεις αντιπροσωπευτικές των μέσων χαρακτηριστικών της βραχόμαζας στην περιοχή του έργου. Και στις δύο περιοχές δοκιμών χρησιμοποιήθηκε η τεχνική bifluid (εισπίεση ενέμματος και αέρα). Στην περιοχή Α, η βελτίωση έγινε σε δύο φάσεις: Κατά την πρώτη φάση γινόταν εισπίεση, με την τεχνική bifluid, νερού και αέρα, για 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1

το ξέπλυμα των ασυνεχειών της φλυσχικής βραχόμαζας και αμέσως μετά (δεύτερη φάση) γινόταν εισπίεση ενέμματος και αέρα με την ίδια τεχνική. Στην περιοχή Β η βελτίωση γινόταν απευθείας με εισπίεση ενέμματος και αέρα. Οι παράμετροι που ορίζουν την ακριβή μεθοδολογία βελτίωσης, που εφαρμόστηκε, δίνονται στους Πίνακες 1 και 2. Στον Πίνακα 1 δίνονται οι κοινές παράμετροι των περιοχών Α και Β, ενώ στον Πίνακα 2 δίνονται οι παράμετροι που διαφέρουν. Σημειώνεται, ότι στην περιοχή Α χρησιμοποιήθηκε περισσότερο παχύρρευστο ένεμμα συγκριτικά με την περιοχή Β, λόγω της παρουσίας νερού στην οπή από την προηγούμενη φάση της εισπίεσης νερού. 3. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΟΣΟΣΤΟΥ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Η αποτελεσματικότητα της μεθόδου jet grouting ελέγχθηκε με τους εξής τρόπους: Με την εκτίμηση του ποσοστού του ενέμματος που απορροφάται από το έδαφος, κατά τη διάρκεια κάθε εισπίεσης. Με τη λήψη αδιατάρακτων δειγμάτων από το βελτιωμένο έδαφος και τη διενέργεια εργαστηριακών δοκιμών. Για την εκτίμηση του ποσοστού απορρόφησης κάθε οπής μετρήθηκαν οι όγκοι του εισπιεζόμενου και του επιστρεφόμενου ενέμματος. Ο υπολογισμός του όγκου του επιστρεφόμενου ενέμματος έγινε με τη συγκέντρωση του εντός σκάμματος, το οποίο άδειαζε και επαναδιαμορφωνόταν κάθε φορά με χρήση φορτωτή. Η ακριβής μέτρηση του όγκου του επιστρεφόμενου ενέμματος εξαρτιόταν σε μεγάλο βαθμό από την ακριβή μέτρηση της μέσης στάθμης του ανώμαλου πυθμένα του σκάμματος. Για την ταχεία και ακριβή μέτρηση της στάθμης αυτής χρησιμοποιήθηκε η εξής μέθοδος: Γινόταν ρίψη νερού εντός του σκάμματος, μέχρι το νερό να καλύψει το 50% της συνολικής επιφάνειας του πυθμένα. Τη στιγμή εκείνη η στάθμη του νερού είναι ίση με τη ζητούμενη μέση στάθμη του πυθμένα και προσδιοριζόταν εύκολα και με ακρίβεια, οδηγώντας το νερό με στενό αυλάκι στη βάση σταθμημέτρου (Σχήμα 1). Ήδη από την πρώτη εκτελεσθείσα εισπίεση, η παρατήρηση της σύστασης του επιστρεφόμενου ενέμματος έδωσε κατ αρχήν θετικά συμπεράσματα σε σχέση με την αποτελεσματικότητα της βελτίωσης, καθώς αυτό περιείχε σημαντικές ποσότητες διαβρωμένων εδαφικών υλικών (Φωτογραφία 1). Πίνακας 1. Table 1. Παράμετροι Πίεση ενέμματος Παράμετροι jet grouting που εφαρμόστηκαν και στις δύο περιοχές δοκιμών Α και Β. Jet grouting parameters applied in both of the test areas A and B. Τιμές Παροχή ενέμματος Διάμετρος ακροφυσίου ενέμματος Αριθμός ακροφυσίων ενέμματος Πίεση πεπιεσμένου αέρα Παροχή πεπιεσμένου αέρα Μήκος βήματος ανύψωσης του monitor Διάρκεια περιστροφής ανά βήμα Συχνότητα περιστροφής 450 bar 285 lt/min 5 mm 1 17 bar 10 m 3 /min 4 cm 7 sec 10 15 rpm Είναι χαρακτηριστικό, ότι κατά την εισπίεση, παρατηρούνταν συνεχείς εναλλαγές στο ιξώδες του επιστρεφόμενου ενέμματος, ενδεικτικές του ετερογενούς χαρακτήρα του φλύσχη: Υψηλή παροχή λεπτόρρευστου επιστρεφόμενου ενέμματος, όταν η εισπίεση γινόταν σε συμπαγή βραχώδη φλύσχη (ψαμμίτη ή αδιατάρακτο ιλυόλιθο) και χαμηλή παροχή παχύρρευστου επιστρεφόμενου ενέμματος (παχύρρευστο, επειδή έχει διαβρώσει σημαντική ποσότητα εδαφικών υλικών), όταν η εισπίεση γινόταν στις ζώνες διάτμησης του φλύσχη, οι οποίες έχουν σύσταση αργιλικού εδάφους. Μάλιστα, όταν το επιστρεφόμενο ένεμμα ήταν λεπτόρρευστο, εμφάνιζε σχετικά σταθερή ροή, ενώ όταν ήταν παχύρρευστο εμφάνιζε διακοπτόμενη ροή με ξαφνικές εκτινάξεις. 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΞΕΠΛΥ- ΜΑΤΟΣ ΜΕ ΝΕΡΟ Στην περιοχή δοκιμών Α, όπου κατά την πρώτη φάση γινόταν ξέπλυμα των ασυνεχειών με νερό, κατά τη δεύτερη φάση της εισπίεσης ενέμματος παρατηρούνταν συχνά διακοπές της ροής των επιστρεφόμενων ενεμμάτων. Οι διακοπές αυτές ακολουθούνταν, ύστερα από 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2

κάποιο χρονικό διάστημα, από ένα εκ των εξής φαινομένων: 1. Έξοδος των επιστρεφόμενων από γειτονική παλαιότερα διατρηθείσα οπή (επικοινωνία μεταξύ των οπών). 2. Έξοδος των επιστρεφόμενων από ρωγμές του εδάφους σε μια ακτίνα γύρω από την οπή. 3. Συνεχιζόμενη έλλειψη ροής επιστρεφόμενων ενεμμάτων, μέχρι το πέρας της εισπίεσης. 4. Επανέναρξη της ροής των επιστρεφόμενων με ξαφνική εκτίναξη πολύ παχύρρευστου υλικού πλούσιου σε διαβρωμένα εδαφικά υλικά. Φωτογραφία 1. Σημαντικές ποσότητες εδαφικών υλικών, που διαβρώθηκαν κατά την εισπίεση νερού σε οπή της περιοχής δοκιμών Α. Photograph 1. Significant quantities of ground materials, which were eroded, during water injection in one of the test area A holes. Στα ανωτέρω φαινόμενα δόθηκε η εξής ερμηνεία: Το νερό που εισπιέζεται κατά την πρώτη φάση έχει χαμηλό ιξώδες, σε σχέση με το ένεμμα. Έτσι, εμφανίζει υψηλή ικανότητα διείσδυσης και διάβρωσης των διατμημένων αργιλικών ζωνών του φλύσχη, οι οποίες αποτελούν περί το 30% του συνολικού όγκου της βραχόμαζας. Παράλληλα, το νερό, λόγω του χαμηλού του ιξώδους, έχει συγκριτικά μικρότερη ικανότητα μεταφοράς των διαβρωμένων υλικών στην επιφάνεια. Το αποτέλεσμα είναι, ότι μετά το πέρας της εισπίεσης του νερού, στο εσωτερικό της οπής παραμένουν σημαντικές ποσότητες διαβρωμένων από το νερό εδαφικών υλικών, τα οποία δεν κατέστη δυνατόν να μεταφερθούν από αυτό στην επιφάνεια. Η ύπαρξη των υλικών αυτών καθιστούσε βραδεία την επαναδιάτρηση των τελευταίων 5μ της οπής, ώστε να μπορεί να ξεκινήσει η εισπίεση του ενέμματος. Κατά την επόμενη φάση (εισπίεση ενέμματος), το ένεμμα υποχρεούται να ανεβάσει στην επιφάνεια, όχι μόνο τα υλικά που διαβρώνονται από το ίδιο, αλλά και αυτά που διαβρώθηκαν από το νερό και παρέμειναν στο εσωτερικό της οπής. Κατά συνέπεια, το επιστρεφόμενο ένεμμα παρουσιάζει υψηλή περιεκτικότητα σε διαβρωμένα υλικά και άρα υψηλή πυκνότητα, με αποτέλεσμα στη θέση του ακροφυσίου να αναπτύσσεται υψηλή υδροστατική πίεση, η οποία ανθίσταται στην άνοδο του ενέμματος στην επιφάνεια. Υπό την αντίσταση της αυξημένης υδροστατικής πίεσης, το ένεμμα είναι δυνατόν να βρει άλλες ευκολότερες διεξόδους, όπως προς γειτονικές παλαιότερα διατρηθείσες οπές, στις οποίες φθάνει διαμέσω των ανοιχτών ρωγμών που υπάρχουν στη χαλαρωμένη, εξαιτίας της παραμόρφωσης των σηράγγων, φλυσχική βραχόμαζα. Οι παλαιότερες οπές, αν και, μετά τη διάτρηση τους πληρώθηκαν με ένεμμα ή γαρμπιλόδεμα, εξακολουθούν να συνιστούν σχετικώς περατές διαδρομές, οδηγώντας τελικά σε έξοδο του επιστρεφόμενου ενέμματος στην επιφάνεια. Το φαινόμενο αυτό (επικοινωνία μεταξύ οπών) είναι δυσμενές για τη βελτίωση και μετά την εκδήλωση του απαιτείται η άμεση διακοπή της εισπίεσης. Πίνακας 2. Παράμετροι jet grouting που διέφεραν μεταξύ των περιοχών δοκιμών Α και Β. Table 2. Jet grouting parameters, which differed between the test areas A and B. Παράμετροι Περιοχή Α Περιοχή Β Λόγος Ν/Τ του ενέμματος 0.9 1.1 Εισπίεση νερού πριν την εισπίεση ενέμματος Ναι Όχι Πίεση νερού 440 bar στις πρώτες δύο οπές, στη συνέχεια μειώθηκε σε 250 bar - 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3

Σχήμα 1. Μέθοδος εκτίμησης μέσης στάθμης πυθμένα σκάμματος συγκέντρωσης επιστρεφόμενου ενέμματος. Figure 1. Assessment method of the average bottom level of the reflow impoundment ditch. Εναλλακτικά, το ένεμμα και ο αέρας μπορούν να βρουν διέξοδο προς την επιφάνεια διαμέσω άλλων περατών διαδρομών, οπότε εξέρχονται δημιουργώντας ρωγμές στην επιφάνεια του εδάφους. Πρόκειται για φαινόμενο επίσης δυσμενές για τη βελτίωση, αλλά και εν δυνάμει επικίνδυνο για την ασφάλεια του προσωπικού. Επίσης, το γεγονός ότι στο εσωτερικό της βραχόμαζας υπήρχαν (βλ. παράγρ. 5) υπολειπόμενα κενά, οφειλόμενα στην κατάρρευση των σηράγγων, τα οποία δεν είχαν πληρωθεί μέχρι τότε αποτελεσματικά, έδινε μια τρίτη δυνατότητα διεξόδου στο ένεμμα, ήτοι προς τα κενά αυτά, οπότε, στην περίπτωση αυτή η εισπίεση συνεχιζόταν χωρίς να παρατηρηθεί έξοδος του επιστρεφόμενου ενέμματος στην επιφάνεια. Αυτή η περίπτωση είναι επίσης δυσμενής, επειδή το ένεμμα, αντί να πραγματοποιεί διάβρωση και αντικατάσταση του εδάφους, απλώς πραγματοποιεί πλήρωση των κενών της βραχόμαζας, εργασία η οποία, κανονικά, θα έπρεπε να είχε ολοκληρωθεί πριν την έναρξη της βελτίωσης με jet grouting. Όταν καμία από τις τρεις ανωτέρω περιγραφείσες διεξόδους δεν είναι δυνατή, τότε μέρος της πίεσης του ενέμματος στο εσωτερικό των σωλήνων (450 bar) μεταφέρεται στο επιστρεφόμενο ένεμμα, το οποίο επανέρχεται με ξαφνική εκτίναξη των διαβρωμένων υλικών, μετά την οποία αποκαθίσταται σχετικώς ομαλέστερη ροή. Ανάλογα φαινόμενα παρεμπόδισης της εξόδου του επιστρεφόμενου ενέμματος και ανάπτυξης πίεσης σε αυτό, με αποτέλεσμα τη ροή του προς μια από τις άλλες τρεις δυνατές διεξόδους ή την επανέναρξη της ροής με εκτίναξη διαβρωμένου υλικού είναι δυνατόν να προκληθούν και από μερική κατάρρευση της οπής, ιδίως στο άνω της τμήμα, όπου το έδαφος είναι χαλαρό. Σε δύο από τις οπές της περιοχής δοκιμών Α (Α6 και Α7), η εκδήλωση επικοινωνιών με γειτονικές οπές οφειλόταν σε κατάρρευση του άνω τμήματος της οπής, καθώς, μετά τη διακοπή της εισπίεσης και με ρίψη αναρτημένης χαλύβδινης ράβδου, διαπιστώθηκε, σε βάθος λίγων μέτρων, η ύπαρξη σκληρής τάπας από εδαφικά υλικά. Λόγω της συστηματικής εκδήλωσης των ανωτέρω φαινομένων στην περιοχή Α, όπου γινόταν ξέπλυμα με νερό, αποφασίστηκε η μείωση της εφαρμοζόμενης πίεσης του νερού από 440 bar σε 250 bar. Στόχος ήταν να μειωθεί η κινητική ενέργεια και η διαβρωτική ικανότητα της δέσμης του νερού, ώστε να περιοριστεί ο όγκος των διαβρωμένων υλικών που συγκεντρωνόταν στον πυθμένα της οπής. Επίσης, κατεβλήθη προσπάθεια να ελαττωθεί το χρονικό διάστημα μεταξύ της εισπίεσης νερού και της εισπίεσης ενέμματος, ώστε να μειωθεί ο κίνδυνος κατάρρευσης της οπής. Ωστόσο, το χρονικό διάστημα επιμηκυνόταν, λόγω της δυσκολίας στην επαναδιάτρηση, που προκαλούσε η συγκέντρωση διαβρωμένων υλικών στο κάτω μέρος της οπής. Η εμφάνιση ή μη των ανωτέρω φαινομένων διαπιστώθηκε ότι εξαρτάται από τον βαθμό διάτμησης της φλυσχικής βραχόμαζας. Συγκεκριμένα, όταν η εισπίεση γινόταν στις υδραυλικά διαβρώσιμες ζώνες διάτμησης του φλύσχη, η διάβρωση μεγάλης ποσότητας φερτών από το νερό, οδηγούσε σε αδυναμία μεταφοράς τους στην επιφάνεια από το ένεμμα, κατά την επόμενη φάση. Αντίθετα, όταν η εισπίεση γινόταν σε σχετικώς αδιατάρακτο φλύσχη, η ποσότητα των διαβρωμένων υλικών ήταν μικρή και ικανή να μεταφερθεί από το ένεμμα. Η δυνατότητα της μεθόδου ξεπλύματος με νερό να βελτιώνει τον σχετικώς αδιατάρακτο φλύσχη διαπιστώθηκε από την ερευνητική δειγματοληπτική γεώτρηση CH1, η οποία πραγματοποιήθηκε μεταξύ δύο οπών, στις οποίες η εισπίεση πραγματοποιήθηκε χωρίς την εκδήλωση φαινομένων ανάσχεσης ροής επιστρεφόμενου ενέμματος. Στη CH1, αδιατά- 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4

ρακτος φλύσχης (ψαμμίτης ή μη διατμημένος ιλυόλιθος) βρέθηκε στο 87% του μήκους δειγματοληψίας, ενώ οι 9 από τις 13, συνολικά, διακλάσεις, βρέθηκαν πληρωμένες με ένεμμα (ποσοστό 70%) (Φωτογραφία 2). Φαίνεται, δηλαδή, ότι η εισπίεση νερού επιτυγχάνει ξέπλυμα του υλικού πλήρωσης των ασυνεχειών του βραχώδη φλύσχη, καθιστώντας ευκολότερη την πλήρωση τους στη συνέχεια από ένεμμα. Φωτογραφία 2. Ασυνέχειες ψαμμιτικού φλύσχη, οι οποίες, αφού ξεπλύθηκαν με νερό, στη συνέχεια πληρώθηκαν με ένεμμα (δειγματοληπτική γεώτρηση CH1). Photograph 2. Sandstone flysch discontinuities, which after being washed away by the water injection, were filled with grout (exploratory borehole CH1). Ωστόσο, η σχετικώς αδιατάρακτη κατάσταση του φλύσχη, στην περιοχή της δειγματοληπτικής γεώτρησης CH1, δεν ήταν αντιπροσωπευτική της μέσης κατάστασης του, η οποία είναι σημαντικά περισσότερο διατμημένη, με αποτέλεσμα οι 8 από τις 11, συνολικά, εισπιέσεις (ποσοστό 73%), που έγιναν με τη μέθοδο του ξεπλύματος με νερό, να έχουν εμφανίσει προβλήματα ανάσχεσης ροής του επιστρεφόμενου ενέμματος. Έτσι, οδηγηθήκαμε στο να απορρίψουμε την εφαρμογή στο έργο της συγκεκριμένης μεθόδου. 5. ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΠΛΗΡΩΣΗΣ ΚΕΝΩΝ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Σε ένα ορισμένο τμήμα της περιοχής δοκιμών Β, το οποίο περιελάμβανε 7 οπές (Σχήμα 2) εμφανίζονταν συστηματικά τα παρακάτω φαινόμενα: 1. Κενά κατά τη διάτρηση. Δηλαδή τμήματα, όπου η διατρητική στήλη κατερχόταν χωρίς να συναντάει αντίσταση. Τα τμήματα αυτά έφθαναν σε ύψος ακόμα και τα 2μ. 2. Επικοινωνία του αέρα της διάτρησης, με γειτονικές οπές, σε ασυνήθιστα μεγάλες αποστάσεις της τάξεως των 1.4μ. 3. Ύπαρξη οπών, χωρίς καμία απολύτως ροή επιστρεφόμενου ενέμματος ή με χαμηλή παροχή λεπτόρρευστου ενέμματος. Σημειώνεται, ότι, υπό φυσιολογικές συνθήκες, όσο πιο λεπτόρρευστο είναι το επιστρεφόμενο ένεμμα, τόσο υψηλότερη είναι η παροχή του. Έτσι, η χαμηλή παροχή λεπτόρρευστου ενέμματος υποδεικνύει, ότι το μεγαλύτερο μέρος του εισπιεζόμενου ενέμματος καταναλώνεται για την πλήρωση κενών. 4. Επικοινωνία ενέμματος ή αέρα, κατά τη βελτίωση με jet grouting, προς γειτονικές προηγουμένως διατρηθείσες και ανοιχτές οπές, οι οποίες βρίσκονταν σε μεγάλες αποστάσεις (>2.8μ). 5. Ταχεία και μεγάλη πτώση στάθμης του ενέμματος τελικής σφράγισης των οπών. Μάλιστα ορισμένες οπές ήταν αδύνατο να γεμίσουν, παρά τη ρίψη σε αυτές μεγάλων ποσοτήτων από ένεμμα και η πλήρωση τους ήταν δυνατή μόνο με χρήση γαρμπιλοδέματος. Φωτογραφία 3. Η παλαιά κατάπτωση, πλησίον της περιοχής δοκιμών Β (Ιούλιος 2005). Photograph 3. The old cave-in, close to the test area B (July 2005). Τα παραπάνω φαινόμενα υποδείκνυαν σαφώς την ύπαρξη υπολειπόμενων κενών στη βραχόμαζα, τα οποία δεν είχαν πληρωθεί μέχρι τότε αποτελεσματικά. Η μεγάλη έκταση των κενών αυτών οφειλόταν στην πλήρη κατάρρευση της σήραγγας, η οποία είχε συμβεί στην ίδια θέση τον Ιούλιο του 2005 (Φωτογραφία 3). Στην υπόψη θέση φαίνεται ότι η αστοχηθείσα σήραγγα δεν είχε επιχωθεί αποτελεσματικά, με αποτέλεσμα την ολική κατάρρευση της διατομής της και τη δημιουρ- 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5

γία του κρατήρα της Φωτογραφίας 3, καθώς και σημαντικής έκτασης κενών στο εσωτερικό της βραχόμαζας. Με τον τρόπο αυτό, κατά τη διάρκεια της δοκιμής, διαπιστώθηκε, γενικότερα, η πιθανότητα ύπαρξης σημαντικών κενών στην περιβάλλουσα βραχόμαζα των σηράγγων. Στα τμήματα των σηράγγων, τα οποία είχαν επιχωθεί πριν την κατάρρευση τους, τα κενά ήταν σχετικώς μικρότερης έκτασης, ενώ στα τμήματα, τα οποία κατέρρευσαν, χωρίς να έχουν επιχωθεί, τα κενά ήταν σημαντικά μεγαλύτερα. Γενικά, βασική προϋπόθεση της βελτίωσης εδάφους με τσιμεντενέσεις jet grouting είναι η πλήρωση όλων των μεγάλου μεγέθους κενών πριν από την έναρξη των εργασιών βελτίωσης, ώστε το εισπιεζόμενο ένεμμα να μην καταναλώνεται για την πλήρωση κενών, αλλά να διαβρώνει και να μεταφέρει το έδαφος στην επιφάνεια, αντικαθιστώντας το στο εσωτερικό του εδάφους. Για τον λόγο αυτό, προτάθηκαν (GEODATA S.p.A., 2008b) και εκτελέστηκαν, κατά την κατασκευή του έργου, συμπληρωματικές εργασίες πλήρωσης των κενών της βραχόμαζας. Για να αποφευχθεί η επίδραση των κενών της κατάπτωσης στα αποτελέσματα της δοκιμής, η περιοχή δοκιμών Β μετατοπίστηκε προς την αριστερή παρειά της σήραγγας (Σχήμα 2), όπου, πράγματι, δεν εντοπίστηκαν σημαντικής έκτασης κενά. 6. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 6.1 Αποτελέσματα μετρήσεων ποσοστού απορρόφησης ενέμματος Στο Σχήμα 2 φαίνονται οι εκτελεσθείσες δοκιμαστικές οπές τσιμεντενέσεων jet grouting (Α1 έως Α10 και Β1 έως Β16), με τα μετρηθέντα ποσοστά απορρόφησης αυτών. Σχήμα 2. Περιοχές δοκιμών Α και Β. Figure 2. Test areas A and B. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6

Από τις μετρήσεις απορροφήσεων ενέμματος στην περιοχή δοκιμών Β προέκυψε μέσο ποσοστό απορρόφησης ίσο με 31% (με μέγιστη μετρηθείσα τιμή 60% και ελάχιστη 15%), ποσοστό ανάλογο αυτού που συνήθως προκύπτει από την εφαρμογή της μεθόδου σε αργιλικά εδάφη. Καθώς τα αργιλικά εδάφη θεωρούνται επιδεκτικά βελτίωσης με jet grouting, η εκτίμηση ανάλογου ποσοστού απορρόφησης αποτέλεσε ισχυρή ένδειξη υπέρ της αποτελεσματικότητας της μεθόδου για τη χαλαρωμένη διατμημένη φλυσχική βραχόμαζα του έργου. 6.2 Αποτελέσματα ελέγχου της επιτευχθείσας βελτίωσης με ερευνητικές δειγματοληπτικές γεωτρήσεις και εργαστηριακές δοκιμές Για τον έλεγχο της επιτευχθείσας βελτίωσης εκτελέστηκαν πέντε ερευνητικές δειγματοληπτικές γεωτρήσεις: η CH1 στην περιοχή δοκιμών Α και οι CH2 έως CH5 στην περιοχή δοκιμών Β (Σχήμα 2). Όπως φαίνεται στο ίδιο σχήμα, οι αποστάσεις τους από τις εγγύτερες οπές jet grouting, κυμαίνονταν μεταξύ 0.5μ και 1.0μ, δηλαδή ήταν αρκετά μεγάλες, ώστε να παρέχουν αρκούντως συντηρητικά αποτελέσματα, αν ληφθεί υπόψη, ότι ο τελικός κάναβος οπών jet grouting που εφαρμόστηκε κατά την κατασκευή του έργου ήταν 1.2x1.2 (μ). Σε δείγματα εδαφοδέματος (soilcrete), που ελήφθησαν από τις γεωτρήσεις, πραγματοποιήθηκαν τρεις δοκιμές ανεμπόδιστης θλίψης, με μέτρηση των παραμορφώσεων και οκτώ δοκιμές σημειακής φόρτισης. Τα αποτελέσματα των ερευνητικών δειγματοληπτικών γεωτρήσεων και των εργαστηριακών δοκιμών δίνονται στους Πίνακες 3 έως 5. Για την έμμεση εκτίμηση της αντοχής σε α- νεμπόδιστη θλίψη σ c, μέσω της αντοχής σε σημειακή φόρτιση I s(50), χρησιμοποιήθηκε η συσχέτιση: σ c = 13*I s(50), για I s(50) <2MPa, των Τσιαμπάου και Σαμπατακάκη (2004). Μπορούμε να υπολογίσουμε μια μέση τιμή αντοχής σ c του εδαφοδέματος (λαμβάνοντας υπόψη με συντελεστή 2 τα αποτελέσματα της σχετικά ακριβέστερης δοκιμής σε ανεμπόδιστη θλίψη) ως εξής: Μέση τιμή αντοχής = =(2*(4.5+1.8+3.5)+4.7+5.2+1.7+3.0+1.5+5.4+ 1.4+4.5)/14 = 3.4 MPa. Πίνακας 3. Table 3. Γεώτρηση Αποτελέσματα ερευνητικών δειγματοληπτικών γεωτρήσεων Results of exploratory boreholes Μήκος δειγμάτων Μήκος δειγμάτων διατμημένου Μήκος δειγμάτων αδιατάρακτου βραχώδη εδαφοποιημένου εδαφοδέματος φλύσχη (στη ζώνη φλύσχη (στη ζώνη βελτίωσης) (cm) βελτίωσης) (cm) (cm) Ποσοστό εδαφοποιημένου φλύσχη που μετατράπηκε σε εδαφόδεμα CH1 (περιοχή Α) 410 60 25 42% CH2 0 470 220 47% CH3 220 250 200 80% CH4 265 205 100 49% CH5 440 30 15 50% Σύνολο για περιοχή Β 925 955 535 56% Πίνακας 4. Αποτελέσματα δοκιμών σημειακής φόρτισης σε δείγματα εδαφοδέματος Table 4. Results of point load tests on soilcrete samples α/α δείγματος 1 2 3 4 5 6 7 8 I s(50) (MPa) 0.36 0.40 0.13 0.23 0.12 0.42 0.11 0.34 σ c (MPa)=13*I s(50) 4.7 5.2 1.7 3.0 1.5 5.4 1.4 4.5 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7

Πίνακας 5. Αποτελέσματα δοκιμών ανεμπόδιστης θλίψης σε δείγματα εδαφοδέματος Table 5. Results of uniaxial compressive strength tests on soilcrete samples α/α δείγματος σ c (MPa) E (GPa) 1 4.5 6.5 0.13 2 1.8 4.0 0.19 3 3.5 8.1 0.25 ν 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ GEODATA S.p.A. (2008a), Μελέτη δημιουργίας εδαφοπασσάλων με την τεχνική jet grouting - Έκθεση αποτελεσμάτων δοκιμαστικού πεδίου και παρατηρήσεων. Μελέτη αποκατάστασης οδικής σήραγγας Σ2 τμήματος 1.2.3. Εγνατίας Οδού, Εγνατία Οδός Α.Ε. GEODATA S.p.A. (2008b), Τεχνική και μεθοδολογία πλήρωσης μηνίσκου κλείδας και περιβάλλουσας βραχόμαζας των δύο βλαφθέντων κλάδων της σήραγγας Σ2. Μελέτη αποκατάστασης οδικής σήραγγας Σ2 τμήματος 1.2.3. Εγνατίας Οδού, Εγνατία Οδός Α.Ε. Tsiambaos, G. and Sabatakakis, N. (2004), Considerations on strength of intact sedimentary rocks. Engineering Geology, Elsevier, Vol. 72, pp. 261-273. Φωτογραφία 4. Δείγμα αργιλικής ζώνης διάτμησης του φλύσχη, που μετατράπηκε σε εδαφόδεμα (soilcrete). Photograph 4. Sample of argillaceous flysch shear zone, which was converted to soilcrete. 6.3 Αποτελεσματικότητα της εφαρμοσθείσας μεθόδου στην περιοχή δοκιμών Β Από την κρίσιμη για την ευστάθεια συνιστώσα της φλυσχικής βραχόμαζας, που είναι ο διατμημένος αργιλοποιημένος φλύσχης, το 56% μετατράπηκε σε υλικό (Φωτογραφία 4) με ελάχιστη μετρηθείσα τιμή αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη σ c(ελαχ.) =1.4 MPa και με μέση τιμή σ c(μέση) =3.4 MPa. Πρόκειται για τιμές αρκετά υψηλές, ώστε να εξασφαλίζουν την πρακτικά πλήρη επούλωση του 56% των ασθενών ζωνών. Δεδομένου ότι οι δειγματοληπτικές γεωτρήσεις, από τις οποίες προέκυψε ποσοστό βελτίωσης ίσο με 56%, έχουν μέση απόσταση από τις οπές jet grouting 0.675μ, έπεται ότι για τον κάναβο βελτίωσης 1.2x1.2 (μ), που υιοθετήθηκε στη μελέτη του έργου, αναμένεται να δημιουργηθεί ένα συνεχές πλέγμα εδαφοδέματος, ικανό να εξασφαλίσει τη σταθερότητα της βραχόμαζας και την ασφάλεια της επιδιόρθωσης των σηράγγων. Συμπερασματικά, η μέθοδος βελτίωσης, που εφαρμόστηκε στην περιοχή δοκιμών Β, κρίθηκε αποτελεσματική, υιοθετήθηκε στη μελέτη και εφαρμόστηκε, κατά την κατασκευή του έργου, συμβάλλοντας αποφασιστικά στην ταχεία και αποτελεσματική ολοκλήρωση του. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 8