Εγκατάσταση και Συμπεριφορά Συστήματος Αντιστήριξης Εδαφικής Εκσκαφής από Μεταλλικές Πασσαλοσανίδες σε Αστικό Περιβάλλον

Εγκατάσταση και Συμπεριφορά Συστήματος Αντιστήριξης Εδαφικής Εκσκαφής από Μεταλλικές Πασσαλοσανίδες σε Αστικό Περιβάλλον Installation and Performance οf a Steel Sheet Pile Wall for Supporting an Excavation in Urban Environment ΒΛΑΧΑΚΗΣ, Β. Σ. ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ, Γ. Α. ΠΕΛΕΚΗΣ, Π. Κ. ΣΠΗΛΙΩΤΟΠΟΥΛΟΣ, Γ. Πολιτικός Μηχανικός, Μ.Δ.Ε., Μεταπτ. Φοιτητής Παν. Πατρών. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Παν. Πατρών. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Αναπλ. Καθηγητής, ΑΣΠΑΙΤΕ. Πολιτικός Μηχανικός, Ε.Μ.Π. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Παρουσιάζονται στοιχεία για μια βαθιά αντιστηριγμένη εδαφική εκσκαφή σε δομημένο αστικό περιβάλλον κάτω από δυσμενείς εδαφικές συνθήκες (μαλακή άργιλος, υψηλός φρεάτιος ορίζοντας). Χρησιμοποιήθηκε σύστημα αντιστήριξης μεταλλικών πασσαλοσανίδων, η εγκατάσταση των οποίων έγινε με δονητικό πασσαλοπήκτη ενώ η ένταση των παραγόμενων εδαφικών ταλαντώσεων κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης/εξολκής μετρήθηκε με κατάλληλο εξοπλισμό. Η εκσκαφή ολοκληρώθηκε με επιτυχία και η μετρηθείσα συμπεριφορά του συστήματος αντιστήριξης και των γειτονικών κατασκευών βρέθηκε σε καλή συμφωνία με εκτιμήσεις βασισμένες σε αριθμητικές αναλύσεις με το πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων PLAXIS. ABSTRACT : A case history is presented of a deep supported excavation in urban environment under difficult soil conditions (soft clay, high water table). An internally braced sheet pile wall (installed with a vibratory driver) was used for soil retention and the intensity of ground vibrations was monitored during sheet pile driving and extraction. The excavation was successfully completed and the measured behavior of the retaining system, and of adjacent structures, was found to be in agreement with the predictions of numerical analyses using the commercially available finite element code PLAXIS. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Κατά την τελευταία δεκαετία παρατηρείται, εντυπωσιακή αύξηση της ερευνητικής προσπάθειας στο αντικείμενο των βαθιών αντιστηριγμένων εκσκαφών σε δομημένο αστικό περιβάλλον. Τα συνηθέστερα συστήματα αντιστήριξης βαθιών εκσκαφών, που χρησιμοποιούνται στις εφαρμογές, είναι τα διαφράγματα οπλισμένου σκυροδέματος, οι πασσαλοστοιχίες οπλισμένου σκυροδέματος (αποτελούμενες από μη εφαπτόμενους, εφαπτόμενους ή αλληλοτεμνόμενους πασσάλους), οι τοίχοι «τύπου Βερολίνου», οι τοίχοι μεταλλικών πασσαλοσανίδων και οι εδαφοπάσσαλοι με βαθιά μίξη εδάφους. Όσον αφορά τα συστήματα πλευρικής υποστήριξης, αυτά περιλαμβάνουν τις οριζόντιες διαδοκίδες αντίδρασης αντικείμενων πλευρών της εκσκαφής (ελατές ή σωληνωτές διατομές), τις κεκλιμένες αντηρίδες εδραζόμενες στον πυθμένα της εκσκαφής, τις γωνιακές διαδοκίδες και τις αγκυρώσεις (Ou, 2006). Τα μεγέθη που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τη συμπεριφορά ενός συστήματος βαθιάς αντιστηριγμένης εκσκαφής είναι: (α) οι μετακινήσεις του τοιχώματος εδαφικής αντιστήριξης, η κατανομή των εδαφικών ωθήσεων που ασκούνται σ αυτό και των αντίστοιχων εντατικών μεγεθών, (β) οι μετακινήσεις των εδαφικών μαζών που περιβάλλουν την εκσκαφή, (γ) οι μετακινήσεις των υφισταμένων γειτονικών κατασκευών και (δ) οι δυνάμεις που αναλαμβάνονται από τα στοιχεία της πλευρικής αντιστήριξης (πέτασμα, διαδοκίδες), (Ng et al., 2004). Η έρευνα για τον προσδιορισμό τιμών για τις ανωτέρω παραμέτρους γίνεται ακολουθώντας τρεις 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1

κύριες κατευθύνσεις: 1) με τη διεξαγωγή αριθμητικών αναλύσεων (ή και αναλυτικών επιλύσεων), (Zdravcovic et al., 2005), 2) με τη διεξαγωγή δοκιμών σε φυσικά ομοιώματα μικρής ή μεσαίας κλίμακας (Son and Cording, 2005; Laefer et al., 2009) και 3) με την ενόργανη παρακολούθηση της συμπεριφοράς έργων αντιστηριγμένων βαθιών εκσκαφών φυσικής κλίμακας (Long, 2001; Leonidou et al., 2001; Moorman, 2004; Zekkos et al., 2004). Αντικείμενο του παρόντος άρθρου αποτελεί η παρουσίαση στοιχείων για μία προσωρινή αντιστηριγμένη βαθιά εδαφική εκσκαφή που πραγματοποιήθηκε πρόσφατα (Ιανουάριος έως Ιούνιος 2009) στο δομημένο αστικό περιβάλλον της Πάτρας. Τα παρουσιαζόμενα στοιχεία αφορούν τις εδαφικές συνθήκες στη θέση του έργου, το είδος του συστήματος αντιστήριξης, τα αποτελέσματα προκαταρκτικών αριθμητικών αναλύσεων και την εγκατάσταση και παρακολούθηση της συμπεριφοράς του συστήματος αντιστήριξης. 2. ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Η εδαφική εκσκαφή πραγματοποιήθηκε, στα πλαίσια του έργου του Δήμου Πατρέων ΑΝΑΚΑΙΝΙΣΗ ΑΝΑΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΑΓΟΡΑΣ ΑΡΓΥ- ΡΗ ΠΑΤΡΩΝ, σε κεντρικό σημείο του πολεοδομικού συγκροτήματος της Πάτρας και σε απόσταση 100m από το θαλάσσιο μέτωπο. Το έργο είχε ως αντικείμενο την ανακαίνιση και ενίσχυση συγκροτήματος νεοκλασικών διατηρητέων κτιρίων καθώς και την κατασκευή ενός νέου μεταλλικού κτιρίου λειτουργικά ενιαίου με τα διατηρητέα κτίρια. Το νέο κτίριο αποτελείται από δύο υπέργειους ορόφους και ένα υπόγειο εμβαδού 674 m 2, για την κατασκευή του οποίου πραγματοποιήθηκε η βαθιά εκσκαφή που αποτελεί αντικείμενο του παρόντος άρθρου. Στη φωτογραφία του Σχήματος 1 παρουσιάζεται άποψη του συγκροτήματος με τα διατηρητέα κτίρια και τη θέση της εκσκαφής, οριζοντίων διαστάσεων 29m x 24m και βάθους 5.80m. Όπως φαίνεται στη φωτογραφία η κάτοψη της εκσκαφής περιβάλλεται από τις οδούς Αγ. Ανδρέου, Ζαΐμη και Καψάλη ενώ η νότια πλευρά της συνορεύει με τα υπό ανακαίνιση/ενίσχυση κτίρια του συγκροτήματος. Για την αντιστήριξη των κατακόρυφων τοιχωμάτων της εκσκαφής, αποφασίστηκε η χρήση μεταλλικού πασσαλότοιχου αποτελούμενου από αλληλοσυνδεόμενες μεταλλικές πασσαλοσανίδες. Η εγκατάσταση των πασσαλοσανίδων πραγματοποιήθηκε με Σχήμα 1. Άποψη του χώρου εκσκαφής με τις θέσεις των γεωτρήσεων και των δοκιμαστικών ορυγμάτων. Figure 1. View of excavation area with the positions of borings and trial pits. δονητικό πασσαλοπήκτη και συνεχή μέτρηση της έντασης των παραγόμενων εδαφικών δονήσεων. Για την πλευρική υποστήριξη του μεταλλικού πασσαλότοιχου χρησιμοποιήθηκαν χαλύβδινες γωνιακές διαδοκίδες καθώς και διαδοκίδες αντίδρασης μεταξύ των αντικειμένων πλευρών της εκσκαφής (Σχήμα 2). 3. ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Στη θέση του έργου πραγματοποιήθηκε γεωτεχνική έρευνα η οποία περιέλαβε τρεις δειγματοληπτικές γεωτρήσεις Γ-1, Γ-2 και Γ-3 (βάθους 23.5 m, 25.5 m και 25.5 m αντίστοιχα), τα σημεία διεξαγωγής των οποίων Σχήμα 2. Σύστημα πλευρικής υποστήριξης των τοιχωμάτων της εκσκαφής. Figure 2. Lateral support system. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2

υποδεικνύονται στο Σχήμα 1. Διεξήχθησαν επίσης δύο Δοκιμαστικά Ορύγματα (ΔΟ-1 και ΔΟ-2) βάθους 5.5 m από την επιφάνεια του εδάφους. Με βάση τα αποτελέσματα των γεωτρήσεων, των επί-τόπου και εργαστηριακών δοκιμών, η στρωματογραφία στη θέση του έργου χαρακτηρίζεται από επιφανειακή πυκνή έως πολύ πυκνή αμμοχαλικώδη στρώση (SM, SC) πάχους 3 m, η οποία ακολουθείται από χαλαρή έως μέτρια πυκνή κορεσμένη ιλυώδη άμμο (SM, SC, ML), πάχους 5m. Στη συνέχεια συναντάται στρώση πολύ μαλακής Αργίλου (CL) με πάχος 11m, περίπου, και ακολουθεί έως το μέγιστο διερευνηθέν βάθος των 25.0m σχηματισμός πολύ στιφρής έως σκληρής μάργας. Με βάση όλα τα διαθέσιμα στοιχεία προέκυψε η αντιπροσωπευτική εδαφική τομή που παρουσιάζεται στο Σχήμα 3, όπου σημειώνονται οι χαρακτηριστικές τιμές των εδαφικών παραμέτρων. Ο φρεάτιος ορίζοντας κατά την περίοδο της γεωτεχνικής διερεύνησης (Αύγουστος 2007) εντοπίστηκε σε βάθος 3.0m, περίπου, από την επιφάνεια του εδάφους. 4. ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ Κατά την φάση της μελέτης της προσωρινής εδαφικής αντιστήριξης, διεξήχθησαν αναλύσεις ευστάθειας με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Χρησιμοποιήθηκε ο Κώδικας PLAXIS. v.8.6, ο οποίος επιτρέπει τη θεώρηση μη-γραμμικής συμπεριφοράς των εδαφικών Σχήμα 3. Εδαφική στρωματογραφία στη θέση του έργου. Figure 3. Soil profile at the excavation site. Σχήμα 4. Άποψη του χώρου εκσκαφής με τις θέσεις των τομών ελέγχου. Figure 4. View of excavation area with the position of examined sections. υλικών σε συνδυασμό με το κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb. Οι αριθμητικές αναλύσεις διεξήχθησαν κατά μήκος των τριών τομών (Τ1, Τ2-1 και Τ2-2) που σημειώνονται στο Σχήμα 4. Λόγω του μικρού σχετικά βάθους της εκσκαφής (5.80 m) σε σχέση με τις οριζόντιες διαστάσεις της (29.0 m) αναμένεται αμελητέα επίδραση γωνιών (Finno et al., 2007) και για το λόγο αυτό όλες οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με τη συντηρητική παραδοχή των επίπεδων συνθηκών παραμόρφωσης. Στο Σχήμα 5 παρουσιάζεται το δίκτυο πεπερασμένων στοιχείων που μορφώθηκε για την περίπτωση της διατομής Τ1 το οποίο περιλαμβάνει και απλοποιημένη προσομοίωση τυπικών οικοδομών που συνορεύουν με την εκσκαφή. Σημειώνεται ότι για την προσομοίωση του μηχανισμού αλληλεπίδρασης πασσαλοσανίδας-εδάφους χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία διεπιφάνειας. Κατά την προσομοίωση της φάσης εκσκαφής, λαμβάνεται υπόψη η ύπαρξη του μεταλλικού πλαισίου οριζόντιας υποστήριξης, με την εισαγωγή κατάλληλων ελατηρίων αντίδρασης στην κορυφή του πασσαλότοιχου (strut element). Η πρόπλακα σκυροδέματος, πάχους 0.40m, στον πυθμένα (που κατασκευάστηκε τμηματικά κατά τη διάρκεια της εκσκαφής) για λόγους συντηρητικής αντιμετώπισης θεωρείται ότι συνεισφέρει στην ευστάθεια του συστήματος αντιστήριξης μόνο διαμέσου του βάρους της και όχι με την ανάπτυξη οριζόντιας αντίδρασης στην επαφή της με τον πασσαλότοιχο. Άλλωστε, η αντίδραση αυτή δεν εκτιμάται να είναι σημαντική λόγω του κατασκευαστικού αρμού που προβλέπεται μεταξύ πρόπλακας και πασσαλότοιχου. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3

Σχήμα 5. Αριθμητική προσομοίωση τομής Τ1. Figure 5. Numerical model of section T1. Με βάση τα αποτελέσματα προκαταρκτικών αναλύσεων επιλέχθηκε τύπος πασσαλοσανίδων VL-605 με μήκος 14.0m (μήκος πάκτωσης=10m, μήκος προβόλου= 4m). Για την οριζόντια υποστήριξη της κορυφής του μεταλλικού πασσαλότοιχου επιλέχθηκε η λύση της εγκατάστασης μεταλλικού σκελετού αποτελούμενου από οριζόντια περιμετρική δοκό, γωνιακές διαδοκίδες και χωροδικτύωμα με τη διάταξη που φαίνεται στο Σχήμα 2. Τα αποτελέσματα της αριθμητικής ανάλυσης που αφορούν τη συμπεριφορά του συστήματος αντιστήριξης για την δυσμενέστερη γεωμετρικά διατομή (Τ1), παρουσιάζονται στο Σχήμα 6. Παρατηρείται ότι το παραμορφωμένο σχήμα του πασσαλότοιχου μετά την ολοκλήρωση της εκσκαφής διαφοροποιείται σε σχέση με την τυπική μορφή της βιβλιογραφίας, δηλαδή η μέγιστη μετακίνηση εμφανίζεται στη βάση του πασσαλότοιχου και όχι στη στάθμη του πυθμένα της εκσκαφής. Η μέγιστη μετακίνηση του κάτω άκρου του πασσαλότοιχου κυμαίνεται από 6.5cm (τομή Τ2) έως 9.5cm (τομή Τ1). Ενδιαφέρον παρουσιάζει η προβλεπόμενη από τις αναλύσεις συμπεριφορά των οικοδομών που εδράζονται στις εδαφικές μάζες που περιβάλλουν την εκσκαφή. Στο Σχήμα 7 παρουσιάζεται η στροφή (λόγω διαφορικών καθιζήσεων) των τυπικών οικοδομών στις πλευρές των οδών Αγ. Ανδρέου, Ζαΐμη καθώς και των υπό ενίσχυση οικοδομών στην νοτιοδυτική πλευρά της εκσκαφής. Παρατηρείται ότι οι οικοδομές των οδών Αγ. Ανδρέου και Ζαΐμη (που βρίσκονται σε απόσταση 10m έως 15m από το μέτωπο της εκσκαφής) παρουσίασαν κλίση προς την πλευρά της εκσκαφής. Σε αντίθεση με τα προηγούμενα κτίρια τα διατηρητέα κτίρια του συγκροτήματος (που βρίσκονται σε απόσταση 1m από το μέτωπο της εκσκαφής) παρουσίασαν κλίση προς την αντίθετη κατεύθυνση της εκσκαφής. Σχήμα 6. Παραμορφωμένο δίκτυο πεπερασμένων στοιχείων (τομή Τ1). Figure 6. Deformed finite element mesh (Τ1). Σχήμα 7. Υπολογισθείσες και μετρηθείσες τιμές στροφής γειτονικών κτιρίων. Figure 7. Calculated vs. measured rotation of adjacent buildings. 5. ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΕΞΟΛΚΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ Η εγκατάσταση των μεταλλικών πασσαλοσανίδων στην περίμετρο της εκσκαφής πραγματοποιήθηκε με χρήση δονητικού πασσαλοπήκτη τύπου ICE-815, Σχήμα 8. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στην λίπανση των αυλάκων αλληλοεμπλοκής των πασσαλοσανίδων και στην εγκατάσταση οδηγών για την επίτευξη κατακορυφότητας τόσο εντός όσο και εκτός του επιπέδου του τοιχώματος αντιστήριξης. Επισημαίνεται ότι για τη διευκόλυνση της έμπηξης των πασσαλοσανίδων, προηγήθηκε μερική εκσκαφή της πολύ πυκνής αμμοχαλικώδους επιφανειακής στρώσης που φαίνεται στην εδαφική τομή του Σχήματος 3. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4

Σχήμα 8. Δονητικός πασσαλοπήκτης. Figure 8. Vibratory sheet pile driver (ICE-815). Κατά τη φάση εγκατάστασης των μεταλλικών πασσαλοσανίδων πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της έντασης των παραγόμενων εδαφικών δονήσεων (ταχύτητα ταλάντωσης) σε όλες τις πλευρές της εκσκαφής, σε μεταβαλλόμενες αποστάσεις από το εκάστοτε σημείο έμπηξης. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με χρήση γεωφώνων ιδιοσυχνότητας 2Hz εδραζόμενων στην επιφάνεια του εδάφους, κατά την κατακόρυφη, ακτινική και εγκάρσια διεύθυνση, όπως φαίνεται στη φωτογραφία του Σχήματος 9. Τα αποτελέσματα όλων των μετρήσεων συνοψίζονται στα διαγράμματα του Σχήματος 10 στο οποίο συσχετίζονται οι ταχύτητες κατακόρυφης ταλάντωσης με την απόσταση Σχήμα 9. Σεισμόμετρα μέτρησης εδαφικών ταλαντώσεων. Figure 9. Seismometers for monitoring ground vibrations. από το σημείο έμπηξης. Παρατηρείται ότι η ταχύτητα των μόνιμων εδαφικών ταλαντώσεων (Σχήμα 10α) στις θέσεις των γειτονικών οικοδομών παρέμεινε μικρότερη των επιτρεπόμενων τιμών που αναφέρονται από τους Athanasopoulos and Pelekis (2000). Η φάση εγκατάστασης του μεταλλικού πασσαλότοιχου περατώθηκε με επιτυχία χωρίς να προκληθούν βλάβες (ακόμη και αισθητικού χαρακτήρα) στις παρακείμενες οικοδομές. Επισημαίνεται ότι κατά τις φάσεις της εκκίνησης και παύσης λειτουργίας του δονητικού πασσαλοπήκτη η ένταση των εδαφικών κραδασμών αυξάνεται στιγμιαία μέχρι και 20% (Σχήμα 10β), σε σχέση με την κατάσταση μόνιμης λειτουργίας. Λόγω της πολύ μικρής διάρκειας των ανωτέρω φάσεων οι παραγόμενοι κραδασμοί δεν προκάλεσαν βλάβες σε κατασκευές, έγιναν όμως ενοχλητικοί για τους περιοίκους. Η εξολκή των μεταλλικών πασσαλοσανίδων πραγματοποιήθηκε μετά την κατασκευή της πλάκας του πυθμένα της εκσκαφής, της θεμελίωσης, του περιμετρικού τοιχώματος σκυροδέματος και της οροφής του υπογείου. Κατά τη φάση εξολκής επαναλήφθηκαν οι μετρήσεις των προκαλούμενων εδαφικών ταλαντώνσεων η ένταση των οποίων διαπιστώθηκε ότι ήταν μικρότερη σε σχέση με τις αντίστοιχες τιμές της φάσης εγκατάστασης. Επισημαίνεται ότι η εξολκή των πασσαλοσανίδων υπήρξε ιδιαίτερα δυσχερής Μέγιστη τιμή κατακόρυφης ταχύτητας ταλάντωσης,v z (mm/sec) 10 1 Μόνιμες Ταλαντώσεις Ηλεκτρικός δονητικός πασ/πήκτης Υδραυλικός δονητικός πασ/πήκτης, ICE 815 Μέση τιμή Άνω όριο (α) 0.1 1 10 100 Απόσταση, m Φάση Εκκίνησης/Διακοπής 10 Ηλεκτρικός δονητικός πασ/πήκτης Υδραυλικός δονητικός πασ/πήκτης, ICE 815 1 Μέση τιμή Άνω όριο (β) 0.1 1 10 100 Απόσταση, m Σχήμα 10. Εξασθένηση της κατακόρυφης εδαφικής ταλάντωσης με την απόσταση. Figure 10. Attenuation of vertical ground vibration with distance from source. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5

Σχήμα 11. Αστοχία εφελκυσμού κατά την εξολκή μεταλλικής πασσαλοσανίδας. Figure 11. Tension failure of steel sheet pile during extraction. έως αδύνατη (βλ. φωτογραφία Σχήματος 11). Ως κύρια αιτία της δυσχέρειας αυτής θεωρείται η απόκλιση ορισμένων ομάδων πασσαλοσανίδων από την κατακόρυφο. 6. ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ Για την παρακολούθηση της συμπεριφοράς του συστήματος αντιστήριξης, εγκαταστάθηκαν αποκλισιομετρικοί σωλήνες (Ι-1 και Ι-2) σε δύο επιλεγμένα σημεία του πασσαλότοιχου, οι θέσεις των οποίων σημειώνονται στο Σχήμα 12. Στις φωτογραφίες του Σχ. 13 φαίνεται ο τρόπος προσάρτησης των αποκλισιομετρικών σωλήνων στις επιλεγμένες πασσαλοσανίδες. Η αρχική μέτρηση (τιμή αναφοράς) πραγματοποιήθηκε στις 3-3-2009, ενώ οι επόμενες μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν κατά την πρόοδο της εκσκαφής. Η τελευταία μέτρηση έγινε 30-3-2009. Στα διαγράμματα του Σχήματος 14 παρουσιάζεται το τελικό παραμορφωμένο σχήμα του πασσαλότοιχου στις θέσεις των δύο αποκλισιομετρικών σωλήνων και συγκρίνεται με τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων που παρουσιάσθηκαν σε προηγούμενη ενότητα. Παρατηρείται γενικά καλή συμφωνία όσον αφορά το πακτωμένο τμήμα του πασσαλότοιχου σε αντίθεση με το ανώτερο τμήμα του. Οι αποκλίσεις που αφορούν το ανώτερο τμήμα εκτιμάται ότι οφείλονται στο γεγονός ότι ορισμένα τμήματα του συστήματος πλευρικής υποστήριξης (γωνιακές διαδοκίδες) έγινε αναγκαίο να απομακρυνθούν προσωρινά κατά τη διάρκεια της εκσκαφής. 7. ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΓΕΙΤΟΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΔΟΜΩΝ Για την παρακολούθηση της συμπεριφοράς των γειτονικών οικοδομών χρησιμοποιήθηκαν ηλεκτρικά κλισίμετρα τύπου SISGEO S522PV10 προσαρμοσμένα σε κατακόρυφα εξωτερικά τοιχώματα των οικοδομών. Στο Σχήμα 12 σημειώνονται οι θέσεις εγκατάστασης των τεσσάρων ηλεκτρικών κλισιμέτρων. Σχήμα 12. Άποψη του χώρου της εκσκαφής με τις γειτονικές κατασκευές και τις θέσεις εγκατάστασης των οργάνων παρακολούθησης συμπεριφοράς. Figure 12. View of the excavation area with adjacent buildings and positions of monitoring instrumentation. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6

ΑπποοΙπαρατηρείται ότι οι ενδείξεις των κλισιμέτρων (Τ-1, Τ-2, Τ-3 και Τ-4), υποδεικνύουν στροφές των τοιχωμάτων ακόμα και κατά την περίοδο που προηγήθηκε της εγκατάστασης των πασσαλοσανίδων. Η ακριβής αιτία της συγκεκριμένης συμπεριφοράς δεν είναι γνωστή, σημειώνεται όμως ότι δεν επηρεάζει την αξιολόγηση και ερμηνεία των αποτελεσμάτων των μεταγενέστερων μετρήσεων. I-1 I-2 Σχήμα 13. Τρόπος εγκατάστασης των αποκλισιομετρικών σωλήνων. Figure 13. Installation of inclinometer casing. 30mm \///\///\ 0 ///\///\///\ 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 Στάθμη Εκσκαφής 5 6 ///\///\///\ 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 Μετρήσεις Αποκλισ. 12 Αριθμ. Ανάλυση 13 13 0 20 40 60 80 100 Οριζόντια Μετακίνηση (mm) Βάθος (m) οκλισιόμετροι-129mm κλισιόμετρήσεις Αποκλισ. Αριθμ. Ανάλυση μετρ///\///\///\ Στάθμη ΕκσκαφήςΑ0 20 40 60 80 100 Οριζόντια Μετακίνηση (mm) -2Σχήμα 14. Σύγκριση μετρήσεων αποκλισιομέτρων και υπολογισθείσας συμπεριφοράς. Figure 14. Measured vs. calculated sheet pile wall deformation. Στα διαγράμματα του Σχ. 15, παρουσιάζεται η εξέλιξη της περιστροφής του εξεταζόμενου τοιχώματος (σε μοίρες) ως συνάρτηση του χρόνου, με βάση τις μετρήσεις των κλισιμέτρων. Επισημαίνεται ότι στα διαγράμματα αυτά το θετικό πρόσημο υποδεικνύει περιστροφή της οικοδομής προς την πλευρά της εκσκαφής. Παρατηρείται ότι η μετρηθείσα συμπεριφορά παρουσιάζει ικανοποιητική συμφωνία με την υπολογισθείσα συμπεριφορά (Σχήμα 7), τουλάχιστον όσον αφορά την κατεύθυνση της κλίσης σε σχέση με θέση της εκσκαφής. Παρουσιάζεται επίσης συμφωνία με πρόσφατα αποτελέσματα αριθμητικών διερευνήσεων (Yoo and Lee, 2008). Στα διαγράμματα του Σχ. 15 Σχήμα 15. Μετρήσεις κλισιμέτρων. Figure 15. Tiltmeter measurements. 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σύμφωνα με όσα παρουσιάσθηκαν στις προηγούμενες ενότητες είναι δυνατόν να διατυπωθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα : 1. Είναι δυνατή η προσωρινή αντιστήριξη βαθιών εκσκαφών σε δομημένο αστικό περιβάλλον με χρήση μεταλλικών πασσαλοσανίδων που εγκαθίστανται με δονητικό πασσαλοπήκτη σε περιπτώσεις που η στρωματογραφία δεν περιλαμβάνει αμμοχαλικώδη στρώματα μεγάλου πάχους (και εφόσον γίνεται συστηματική παρακολούθηση 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7

της έντασης των παραγόμενων εδαφικών ταλαντώσεων). 2. Η εξολκή των πασσαλοσανίδων καθίσταται ιδιαίτερα δυσχερής ή και αδύνατη όταν οι εγκατεστημένες πασσαλοσανίδες παρουσιάζουν αποκλίσεις από την κατακόρυφο. 3. Είναι δυνατή η ρεαλιστική εκτίμηση της αναμενόμενης συμπεριφοράς του συστήματος προσωρινής αντιστήριξης και των εδαφικών μαζών και κατασκευών που περιβάλλουν την εκσκαφή με βάση τα αποτελέσματα αριθμητικών αναλύσεων με εμπορικά διαθέσιμους κώδικες πεπερασμένων στοιχείων. 4. Στην περίπτωση του εξεταζόμενου έργου παρατηρήθηκε ικανοποιητική συμφωνία μεταξύ της μετρηθείσας και υπολογισθείσας συμπεριφοράς, όσον αφορά τις μετακινήσεις τόσο του συστήματος αντιστήριξης όσο και των γειτονικών οικοδομών. 9. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Εκφράζονται ευχαριστίες προς την Τεχνική Εταιρεία ΤΡΙΑΙΝΑ Α.Ε., και ειδικότερα στον Εργοταξιάρχη του έργου, Πολιτικό Μηχανικό κ. Γιάννη Ρέππα, για την υποστήριξη της υλοποίησης του προγράμματος ενόργανης παρακολούθησης της συμπεριφοράς του έργου. 10. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Athanasopoulos, G.A., and Pelekis, P.C., (2000), Ground Vibrations from Sheetpile Driving in Urban Environment: Measurements, Analysis and Effects on Buildings and Occupants, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 19, No. 5, pp. 371-387, Elsevier. Finno, R.J., Blackburn, J.T. and Roboski, J.F. (2007), Three-Dimensional Effects for Supported Excavation in Clay, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 133, No.1, pp. 30-36. Laefer, D.F., Ceribasi, S., Long, J.H. and Cording, E.J. (2009), Predicting RC Frame Response to Excavation-Induced Settlement, ASCE, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 135, No. 11, Nov., pp. 1605-1619. Leonidou, E.A., Athanasopoulos, G.A. and Pelekis, P.C. (2001), Deep Supported Excavation for the Underground Parking of the Hellenic Parliament: Measured vs. Predicted Behavior, Proceedings of the 15th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Instanblul, Turkey, August 2001, Vol.2, pp.1493-1496. Long, M. (2001), Database for Retaining Wall and Ground Movements Due to Deep Excvavations, ASCE, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 127, No. 3, March, pp. 203-224. Moorman, C. (2004), Analysis of Wall and Ground Movements Due to Deep Excavations in Soft Soil Based on a New Worldwide Database, Soils and Foundations, Vol. 44, No. 1, pp. 87-98. Ng, C.W.W., Simons, N. and Menzies, B. (2004), Soil-Structure Engineering of Deep Foundations, Excavations and Tunnels, Thomas Telford Limited, London, 408p. Ou, C. Y. (2006), Deep Excavation, Theory and Practice, Taylor & Francis, London, 532p. Son, M. and Cording, E.J. (2005), Estimation of Building Damage Due to Excavation- Induced Ground Movements, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol.131, No.2, pp.162-177. Yoo, C. and Lee, D. (2008), Deep Excavationinduced Ground Surface Movement Characteristics A Numerical Investigation, Computers and Geotechnics, Vol. 35, pp. 231-252. Zdravkovic, L., Potts, D.M. and St John, H.D. (2005), Modelling of a 3D Excavation in Finite Element Analysis, Geotechnique, Vol.55, No.7, pp.497-513. Zekkos, D.P., Athanasopoulos, A.G. and Athanasopoulos, G.A. (2004), Deep Supported Excavation in Difficult Ground Conditions for the Construction of a Twostory Underground Parking Garage in the City of Patras, Greece, Proceedings of Fifth International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, New York, N.Y. April, 2004. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 8