Design and Construction of the highway tunnels through Molasse - Aghia Paraskevi and Agnantero tunnels along Egnatia Highway

Μελέτη & Κατασκευή Οδικών Σηράγγων σε Μολάσσα Σήραγγες Αγ. Παρασκευής και Αγναντερού Εγνατίας οδού Design and Construction of the highway tunnels through Molasse - Aghia Paraskevi and Agnantero tunnels along Egnatia Highway ΝΤΟΥΝΙΑΣ, Γ. ΦΙΚΙΡΗΣ, Ι. ΤΟΛΗΣ, Σ. ΛΥΜΠΕΡΗΣ, Ε. ΑΓΓΙΣΤΑΛΗΣ, Γ. ΡΑΧΑΝΙΩΤΗΣ, Ν. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Ε ΑΦΟΣ A.E. Πολιτικός Μηχανικός MSc, DIC, Ε ΑΦΟΣ A.Ε. ρ. Πολιτικός Μηχανικός Γεωλόγος, Ε ΑΦΟΣ A.E. EurIng, CEng MIMMM, ΕΓΝΑΤΙΑ Ο ΟΣ Α.Ε. Μεταλλειολόγος Γεωτεχνικός Μηχανικός, ΕΓΝΑΤΙΑ Ο ΟΣ Α.Ε. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στο τµήµα 4.1.2s της Εγνατίας Οδού κατασκευάστηκαν οι δίδυµες σήραγγες Αγίας Παρασκευής και Αγναντερού συνολικού µήκους 500 m και 720 m περίπου αντιστοίχως. Στην περιοχή των έργων κυριαρχούν ιλυόλιθοι µε ενστρώσεις ψαµµιτών, της «Σειράς ή Φλύσχη της Κρανιάς», που αποτελεί την αρχαιότερη ενότητα των µολασσικών ιζηµάτων της Μεσοελληνικής Αύλακας. Οι σήραγγες διανοίχτηκαν σε δύο φάσεις καθ' ύψος, ενώ καθορίστηκαν πέντε σηραγγολογικές κατηγορίες εκσκαφής και άµεσης υποστήριξης. Παρουσιάζονται οι θεωρήσεις της µελέτης και τα βασικά αποτελέσµατα των αναλύσεων. Επίσης παρουσιάζονται διάφορα θέµατα που άπτονται της κατασκευής. ABSTRACT: Section 4.1.2s of Egnatia Highway includes the twin tunnels of Aghia Paraskevi and Agnantero, which have total length 500 m and 720 m respectively. In the area of works dominate siltstones with sandstone intercalations, belonging to the Krania Formation or Flysh, which is the oldest unit of the Mesohellenic Trough Molasses. The tunnels were bored in two phases, top heading and bench, while five excavation and support classes were prescribed. Design assumptions and the basic analyses results, as well as several construction issues, are presented. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι σήραγγες Αγίας Παρασκευής και Αγναντερού ανήκουν στο τµήµα Παναγιά Γρεβενά (ειδικότερα: τµήµα 4.1.2s) της Εγνατίας Οδού. Η περιοχή των δύο σηράγγων χαρακτηρίζεται µορφολογικά από ηµιορεινό ανάγλυφο, µε υψόµετρο µεταξύ +800 m και +1100 m. Το υδρογραφικό δίκτυο είναι ανεπτυγµένο µε κύριο υδρογραφικό άξονα αυτόν του ρέµατος Κουτσαφίρα (παραπόταµος του Βενέτικου), διεύθυνσης Β-Ν, στα δυτικά αντερείσµατα του οποίου εντοπίζονται οι σήραγγες. Μικρότερης τάξης ρέµατα διατέµνουν τα αντερείσµατα, µε διευθύνσεις που γενικώς συµπίπτουν µε τις διευθύνσεις των βασικών οµάδων ρηγµάτων και δηµιουργούν εναλλαγές επιµήκων λόφων και ταπεινώσεων κατά µήκος της χάραξης. Οι σήραγγες είναι δίδυµες µε διατοµή µέγιστου ελεύθερου πλάτους µεταξύ των τοιχωµάτων 11.00 m (δύο λωρίδες κυκλοφορίας πλάτους 3.75 m, λωρίδα καθοδήγησης πλάτους 0.25 m εκατέρωθεν και πεζοδρόµια πλάτους κατ ελάχιστον σε 1.08 m, για τη διαµόρφωση Η/Μ καναλιών. Το περιτύπωµα κυκλοφορίας είναι ύψους 5.00 m µετρούµενο από την ερυθρά της οδοποιίας. Η σήραγγα Αγίας Παρασκευής βρίσκεται οριζοντιογραφικά σε ευθυγραµµία. Το συνολικό µήκος της σήραγγας, συµπεριλαµβανοµένων των τεχνικών εισόδου και εξόδου, είναι για το δεξιό κλάδο (.Κ.) 504.66 m και για τον αριστερό κλάδο (Α.Κ.) 501.20 m,. Η σήραγγα του Αγναντερού βρίσκεται οριζοντιογραφικά επί τόξου κύκλου. Το συνολικό µήκος της σήραγγας, συµπεριλαµβανοµένων των τεχνικών εισόδου και εξόδου, είναι 714.30 m (.Κ.) και 722.67 m (Α.Κ.). Μηκοτοµικά και οι δύο σήραγγες έχουν κατηφορική κλίση, σταθερή καθ όλο το µήκος, ίση προς 3.7% περίπου. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1

2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Γεωτεκτονικά η περιοχή τοποθετείται πλησίον των δυτικών παρυφών της µολασσικής Μεσοελληνικής Αύλακας. Το γεωλογικό υπόβαθρο της ευρύτερης περιοχής διέλευσης των σηράγγων συγκροτείται από τους σχηµατισµούς των δύο αρχαιότερων σειρών της Αύλακας: τη Σειρά ή «Φλύσχη» Κρανιάς και τη Σειρά Κηπουρειού. Η σειρά Κρανιάς (Ανώτερο Ηώκαινο) συναντάται σε όλο το µήκος της σήραγγας Αγίας Παρασκευής και στο µεγαλύτερο µήκος της σήραγγας Αγναντερού. Είναι στρωµατογραφικά υποκείµενη και παρουσιάζει τυπικά χαρακτηριστικά φλύσχη, που οφείλονται τόσο στην παρόµοια λιθολογία και το βαθµό διαγένεσης, όσο και στον τύπο τεκτονικής καταπόνησης που περιλαµβάνει πτυχώσεις και εφιππεύσεις, οι οποίες γίνονται εντονότερες κοντά στην επαφή µε τους οφιολιθικούς σχηµατισµούς του περιθωρίου. Με την αποµάκρυνση από το περιθώριο προς τα ανατολικά, η τεκτονική καταπόνηση µειώνεται, οι εφιππεύσεις είναι πιο αραιές και οι µεταβολές της κλίσης των στρωµάτων λιγότερο συχνές (Doutsos et al., 1994). Η περιοχή των σηράγγων εντάσσεται σε αυτό το ηπιότερο τεκτονικό περιβάλλον, όπου τα στρώµατα αποκτούν την παρεµφερή µε τις άλλες σειρές της Μεσοελληνικής αύλακας διεύθυνση κλίσης προς ΑΒΑ. Λιθολογικά αποτελείται από εναλλαγές ιλυολίθων και ψαµµιτών, καθώς και κροκαλοπαγή τα οποία εµφανίζονται πλησίον της επαφής µε το υπόβαθρο. Τα κροκαλοπαγή έχουν αποτεθεί κοντά στην επαφή µε το υπόβαθρο σε ένα περιβάλλον δελταϊκού ριπιδίου, ενώ οι ιλυόλιθοι και οι ψαµµίτες αποτελούν αποθέσεις τουρβιδιτικών ρευµάτων σε περιβάλλον υποθαλάσσιων ριπιδίων (Zelilidis & Kontopoulos, 2002). Στην περιοχή των σηράγγων η σειρά συγκροτείται από ιλυόλιθους µε αραιές ενστρώσεις ψαµµιτών (και σπάνιες ενστρώσεις ψηφιδοπαγών). Η σειρά Κηπουρειού (Αν. Ηώκαινο-Ολιγόκαινο) είναι αντίστοιχη µε τη Σειρά Επταχωρίου και επικάθεται ασύµφωνα επί της σειράς Κρανιάς. Αποτελεί τυπικό µολασσικό σχηµατισµό, ο οποίος έχει αποτεθεί σε ένα σύνθετο σύστηµα πλευρικά µεταβαλλόµενου αλλουβιακού-δελταϊκού περιβάλλοντος (Doutsos et al., 1994, Zelilidis & Kontopoulos, 2002), χαρακτηρίζεται δε από συχνές λιθολογικές µεταβολές και πλευρικές µεταβάσεις. Περιλαµβάνει κροκαλοπαγή, ιλυόλιθους, ψαµµίτες και ασβεστόλιθους. Στην περιοχή µελέτης συναντώνται τα στρώµατα βάσης, τα οποία δοµούν τα ανώτερα τµήµατα τριών λόφων. εν παρατηρήθηκαν πτυχώσεις εντός των σχηµατισµών Κηπουρειού, αλλά οι εµφανίσεις τους επηρεάζονται και από την παρουσία ρηγµάτων, µε κανονική συνιστώσα µετατόπισης. Στην περιοχή διακρίθηκαν οι εξής επιµέρους σχηµατισµοί: ερυθροπράσινοι ιλυολιθικοί ψαµµίτες, πολυγενή κροκαλοπαγή, µε τη µορφή φακών, τεφροί έως καστανοί ιλυόλιθοι, καθώς και ζώνες τεκτονισµού. Κατά θέσεις τους παραπάνω σχηµατισµούς επικαλύπτουν µικρής έκτασης και πάχους σύγχρονες αποθέσεις ελουβιακού µανδύα και κορηµάτων αργιλο-αµµώδους σύστασης. Στα Σχήµατα 1α και 1β παρουσιάζεται η γεωλογική µηκοτοµή των σηράγγων Αγίας Παρασκευής (.Κ.) και Αγναντερού (Α.Κ.), αντιστοίχως. 3. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Οι σχηµατισµοί της περιοχής µελέτης οµαδοποιήθηκαν σε τέσσερις τεχνικογεωλογικές ενότητες (ΤΕ) µε βάση την οµοιοµορφία των φυσικών και µηχανικών χαρακτηριστικών τους. Οι ιλυόλιθοι µε αραιές ενστρώσεις ψαµµιτών της σειράς Κρανιάς διακρίθηκαν στις ΤΕ-1 και ΤΕ-2 µε κριτήριο το βαθµό αποσάθρωσης και τεκτονισµού. Η ΤΕ-1 αφορά στο υγιές έως ελαφρά αποσαθρωµένο τµήµα της βραχόµαζας που συναντήθηκε στις γεωτρήσεις σε βάθη µεγαλύτερα των 6.0 m και καλύπτει το µεγαλύτερο µήκος των υπόγειων έργων. Παρουσιάζεται σε µεγάλο βαθµό οµοιογενής χωρίς να εκδηλώνεται η λιθολογική ετερογένεια και τα υπόλοιπα δοµικά στοιχεία, που παρα- µένουν λανθάνοντα στη «γεωλογική µνήµη» του σχηµατισµού (Hoek & Marinos, 2004). Η ΤΕ-2 περιλαµβάνει τα αποσαθρωµένα ανώτερα µέτρα και τις ζώνες τεκτονισµού. Έχει σηµαντική έκταση στα υπέργεια έργα και σε τµήµατα των υπογείων έργων. Σε αυτή τη ζώνη η βραχόµαζα έχει εκτεθεί στις επιφανειακές συνθήκες αποσάθρωσης και έχει εκδηλωθεί η λανθάνουσα ετερογένεια και δοµή του σχηµατισµού, υποβαθµίζοντας τόσο την αντοχή και το µέγεθος της άρρηκτης µάζας, όσο και την κατάσταση των ασυνεχειών. Ιδιαίτερα ο ιλυόλιθος που είναι η λιθοφάση µε τη µεγαλύτερη συµµετοχή, αποκτά σχιστότητα και µικροκερ- µατισµό. Ακολουθώντας τη λογική των Hoek & Marinos (2004), χρησιµοποιήθηκε το «κλασσικό» σχήµα (Hoek & Brown, 1997) για την κατάταξη κατά GSI της ΤΕ-1 όταν αυτή συναντηθεί στα υπόγεια τµήµατα και το προσαρµοσµέ- 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2

νο σχήµα για µολασσικές βραχόµαζες για την κατάταξη της ΤΕ-2 και της ΤΕ-1, όταν η τελευταία εκτεθεί σε υπέργεια τµήµατα των έργων. Οι σχηµατισµοί της σειράς Κηπουρειού διακρίθηκαν: στην ΤΕ-3 που περιλαµβάνει το σχηµατισµό των ερυθροπράσινων ιλυολιθικών ψαµµιτών (µε ενστρώσεις ιλυολίθων ή κροκαλοπαγών), η οποία συνιστά ασθενή ηµίβραχο (η κατάταξή του είναι ενδεικτική µε βάση το «κλασσικό» σχήµα) και στην ΤΕ-4 που περιλαµβάνει αποσαθρωµένους ερυθρούς αργιλικούς ιλυολίθους µε φακούς κροκαλοπαγών, τεφρούς-καστανούς ιλυολίθους και τεκτονισµένους σχηµατισµούς, οι οποίοι συνιστούν κυρίως εδαφικούς σχηµατισµούς και δεν κατατάχθηκαν ως βραχόµαζα. Η βαθµονόµηση της βραχοµάζας πραγµατοποιήθηκε βάσει του GSI και συµπληρωµατικά µε την κατάταξη RMR 89 (Bieniawski, 1989), χωρίς να λαµβάνεται υπόψη η επίδραση του προσανατολισµού. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η βαθµονόµηση των τεχνικογεωλογικών ενοτήτων (ΤΕ) που απαντώνται στα υπόγεια έργα. Πίνακας 1. Χαρακτηρισµός βραχοµάζας. Table 1. Rock mass classification. GSI RMR 89 Σήραγγα ΤΕ-1 40 60 26 60 Αγ. Παρασκευής ΤΕ-2 20 40 13 42 Σήραγγα ΤΕ-1 20 65 30 60 Αγναντερού ΤΕ-3 45 55 30 45 4. ΣΗΡΑΓΓΟΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ Συνδυάζοντας τις τεχνικο-γεωλογικές συνθήκες, τη γεωτεχνική ταξινόµηση των σχηµατισµών και το ύψος των υπερκειµένων καθορίσθηκαν πέντε σηραγγολογικές κατηγορίες διάνοιξης και υποστήριξης των σηράγγων. Ως χαρακτηριστικές τιµές παραµέτρων κάθε κατηγορίας λήφθηκαν οι χαµηλότερες που αντιστοιχούν στο εκτιµώµενο εύρος τιµών της εν λόγω κατηγορίας. Κατά συνέπεια τα αποτελέσµατα των αναλύσεων για τις δεδοµένες χαρακτηριστικές τιµές µπορεί να θεωρηθεί ότι ισχύουν για όλο το χαρακτηριστικό εύρος τιµών κάθε κατηγορίας. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της βραχόµαζας ανά σηραγγολογική κατηγορία, καθώς και οι παράµετροι σχεδιασµού που υιοθετήθηκαν. Η Σηραγγολογική Κατηγορία A περιελάµβανε εναλλαγές ιλυολίθων και ψαµµιτών µεσοστρωµατωδών, υγιών, ελαφρά κερµατισµένων. Η βραχόµαζα είναι συµπαγής µε ασυνέχειες τραχείες και κλειστές χωρίς παρουσία υλικών πλήρωσης. Η Σηραγγολογική Κατηγορία B περιελάµβανε εναλλαγές µεσοστρωµατωδών ιλυολίθων και ψαµµιτών. Η βραχόµαζα είναι υγιής, µέτρια κερµατισµένη και ελαφρά αποσαθρω- µένη, µε ασυνέχειες τραχείες και κλειστές, µε ελαφρά αποσαθρωµένες επιφάνειες, χωρίς παρουσία υλικών πλήρωσης. Η Σηραγγολογική Κατηγορία C περιελάµβανε εναλλαγές µεσοστρωµατωδών ιλυολίθων και ψαµµιτών. Η βραχόµαζα είναι κερµατισµένη και µέτρια αποσαθρωµένη, µε ασυνέχειες λείες, µε µέτρια αποσαθρωµένες και εξαλλοιω- µένες επιφάνειες. Επιλέχθηκε να εφαρµοστεί και σε περιοχές µε υπερκείµενα µικρότερα των 8 m, όταν κατά τα άλλα ισχύουν οι προϋποθέσεις των Κατηγοριών Α ή Β. Η Σηραγγολογική Κατηγορία D περιελάµβανε κατακερµατισµένους και αποσαθρωµένους ιλυολίθους και ψαµµίτες, καθώς και περιοχές ζωνών ρηγµάτων. Η βραχόµαζα είναι εντονώτατα διαταραγµένη και πλήρως χαλαρωµένη, µε µυλωνιτιωµένες ζώνες και ζώνες ρηγµάτων σηµαντικού εύρους. Οι ασυνέχειες είναι λείες, µε πλήρως εξαλλοιωµένες επιφάνειες και παρουσία διατµήσεων (slickensides), πληρωµένες µε συνεκτικά αργιλο-αµµώδη υλικά. Επιλέχθηκε να εφαρµοστεί και σε περιοχές µε υπερκείµενα µικρότερα των 8 m, όταν κατά τα άλλα ισχύουν οι προϋποθέσεις της Κατηγορίας C και όπου αναµένονταν αστάθεια µετώπου που απαιτεί προενίσχυση και προστασία του θόλου. Η Σηραγγολογική Κατηγορία E περιελάµβανε κατακερµατισµένους και πλήρως αποσαθρωµένους ιλυολίθους και ψαµµίτες, καθώς και περιοχές ζωνών ρηγµάτων. Η βραχόµαζα είναι πλήρως διαταραγµένη και χαλαρωµένη µε εδαφική µορφή, µε µυλωνιτιωµένες ζώνες και ζώνες ρηγµάτων σηµαντικού εύρους. Οι ασυνέχειες είναι λείες, µε πλήρως εξαλλοιωµένες επιφάνειες και παρουσία διατµήσεων (slickensides), πληρωµένες µε συνεκτικά αργιλοαµµώδη υλικά. Επιλέχθηκε να εφαρµοστεί στα στόµια, ασχέτως συνθηκών σχηµατισµού. Τα µέτρα άµεσης υποστήριξης περιελάµβαναν εκτοξευόµενο σκυρόδεµα µε δοµικό πλέγ- µα S500, αγκύρια βράχου, δικτυωτά (Lattice Girders) ή µεταλλικά (HEB) πλαίσια, ράβδους (Spiles) και δοκούς προπορείας. Συνοπτικά, τα µέτρα άµεσης υποστήριξης παρουσιάζονται στον Πίνακα 3 και ενδεικτικά για τις Σηραγγολογικές Κατηγορίες A, C και Ε στο Σχήµα 2. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3

Σχήµα 1α. Μηκοτοµή σήραγγας Αγίας Παρασκευής (δεξιός κλάδος). Figure 1a. Longitudinal section of Aghia Paraskevi tunnel (right bound). Σχήµα 1β. Μηκοτοµή σήραγγας Αγναντερού (αριστερός κλάδος). Figure 1b. Longitudinal section of Agnantero tunnel (left bound). Πίνακας 2. Σηραγγολογικές κατηγορίες βραχοµάζας. Table 2. Rock mass tunneling classes. οµή πετρώµατος Ασυνέχειες κατά GSI A B C D E ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΗ έως ΚΑΤΑΚΕΡΜΑ- ΤΙΣΜΕΝΗ ΠΟΛΥ ΚΑΛΕΣ έως ΚΑΛΕΣ ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΗ έως ΚΑΤΑΚΕΡΜΑ- ΤΙΣΜΕΝΗ ΚΑΛΕΣ έως ΜΕΤΡΙΕΣ ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΗ / ΙΑΤΑΡΑΓΜΕΝΗ/ ΠΤΥΧΩΜΕΝΗ ΜΕΤΡΙΕΣ ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΗ / ΙΑΤΑΡΑΓΜΕΝΗ / ΠΤΥΧΩΜΕΝΗ έως ΑΠΟ ΟΜΗΜΕΝΗ ΜΕΤΡΙΕΣ έως ΠΤΩΧΕΣ ΑΠΟ ΟΜΗΜΕΝΗ ΠΤΩΧΕΣ έως ΠΟΛΥ ΠΤΩΧΕΣ GSI >55 40 55 30 40 20 30 >20 RQD % 40 100 25 60 0 40 0 10 0 10 σ c (MPa) πυρήνα άθικτου πετρώµατος >10 >10 >8 >8 8 10 χαρακτηριστικές τιµές GSI 55 45 35 25 20 σ c 10.5 13.0 10.5 13.0 8.0 10.5 8.0 8.0 για τις αναλύσεις m i 8.5 10.0 8.5 10.0 7.0 8.5 7.0 7.0 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4

Πίνακας 3. Μέτρα άµεσης υποστήριξης ανά σηραγγολογική κατηγορία. Table 3. Immediate support measures for each tunneling class. Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα (Ε.Σ.) Αγκύρια Πλαίσια Προενίσχυση οροφής Ενίσχυση µετώπου Βήµα προχώρησης φάσεις A /B A 10cm 120 πλέγµα Τ139 Swellex Μn24 L=4.0m A Φάση 2mx2m 2mx3m Όχι Όχι Όχι <3m/<6m B 15cm πλέγµα Τ139 Swellex Μn24 L= 5m 1.5mx2.0m 1.5mx1.5m Όχι Όχι Όχι 1.5m 2.0m / 3.0m 4.0m C 20cm (3+17) πλέγµα Τ188 πλήρους πάκτωσης Ø25/S500, L= 6m 1.5mx1.5m 1.0mx1.5m Lattice Girders (70/30/D30) H=14cm εάν απαιτείται Spilling (Ø25/S500) Ε.Σ. 5cm στο άνω 50% της επιφάνειας 1.0m 1.5m / 2.0m 3.0m D 25cm (5+20) πλέγµα Τ188 πλήρους πάκτωσης Ø25/S500, L= 6m ή αυτοδιατρυόµενα Ø32/S500, L= 6m 4 διπλά ανά παρειά Lattice Girders (95/32/D32) H=16cm εάν απαιτείται Spilling (Ø25/S500) Ε.Σ. 5cm και αγκύρια fiberglass 15 20 τεµ., L=9m, όπου απαιτείται. 0.8m 1.0m / 1.0m 2.0m E 30cm (5+25) πλέγµα Τ188 πλήρους πάκτωσης Ø32/S500, L= 6m ή αυτοδιατρυόµενα Ø38/S500, L= 6m 4 διπλά ανά παρειά Lattice Girders (95/32/D32) H=16cm ή HEB 160 δοκοί προπορείας Ø114/S500 L=12m 35τεµ. @ 0.4m Ε.Σ. 5cm σε κάθε βήµα A φάσης και αγκύρια fiberglass 15 20 τεµ., L=9m. 0.8m 1.0m / 0.8m 2.0m Η θέση της συνδετήριας σήραγγας προβλέφθηκε εκεί όπου οι συνθήκες της βραχοµάζας αντιστοιχούν ή είναι καλύτερες από αυτές της Σηραγγολογικής Κατηγορίας C, και εφαρµόστηκαν τα µέτρα υποστήριξης της Σηραγγολογικής Κατηγορίας C. Ειδικά για τα στόµια προβλέφθηκαν τα µέτρα υποστήριξης Σηραγγολογικής Κατηγορίας E που περιλαµβάνουν προϋποστήριξη του µετώπου µε δοκούς προπορείας. 5. ΕΛΕΓΧΟΙ ΜΕΤΡΩΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ Τα µέτρα υποστήριξης για κάθε κατηγορία βραχόµαζας ελέγχθηκαν ώστε να διασφαλίζουν την ευστάθεια των εκσκαφών, έναντι κινδύνου αποσφηνώσεων και έντονων παρα- µορφώσεων. Αστοχίες τύπου σφηνών θεωρήθηκε ότι µπορεί να αναπτυχθούν στις σηραγγολογικές κατηγορίες Α και Β και (λιγότερο) στην C, στις οποίες η συµπεριφορά της βραχόµαζας καθορίζεται σε σηµαντικό ποσοστό από την παρουσία ασυνεχειών, µε κυριότερη τη στρώση. Ελέγχθηκε η δυνατότητα σχηµατισµού σφηνών στην οροφή, τα τοιχώµατα και το µέτωπο, καθώς και ο υπολογισµός του συντελεστή ασφάλειας σε πτώση, ολίσθηση ή ανατροπή χωρίς και στη συνέχεια µε µέτρα υποστήριξης εφαρµόζοντας τον ελαφρότερο προβλεπόµενο κάνναβο αγκυρίων της σηραγγολογικής κατηγορίας Α. Για τους ανωτέρω ελέγχους χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα UNWEDGE V.2.2 της RocScience Inc. Ακολούθησαν αναλύσεις τάσεων παρα- µορφώσεων, χρονισµού στην τοποθέτηση των µέτρων υποστήριξης και ελέγχου της επάρκειάς τους µε εξισώσεις κλειστού τύπου και µε την υπόθεση ελαστο-πλαστικής συµπεριφοράς της βραχόµαζας βάσει του κριτηρίου αστοχίας Hoek-Brown (Hoek & Brown, 1997) και προσέγγισης της διατοµής της σήραγγας από µια ισοδύναµη κυκλική. Λήφθηκε λόγος κατακόρυφων προς οριζόντιες τάσεις k=1.0 και κατασκευάσθηκαν οι καµπύλες πίεσηςαποτόνωσης της βραχόµαζας (Hoek et al., 1995), λαµβάνοντας υπόψη και την επιρροή της τοποθέτησης των µέτρων υποστήριξης στον περιορισµό των παραµορφώσεων. Τέλος, λεπτοµερέστερες αναλύσεις έγιναν µε τη µέθοδο των πεπερασµένων στοιχείων µε χρήση του προγράµµατος PLAXIS V.8 της οµώνυµης εταιρίας. Οι αναλύσεις έγιναν σε δύο διαστάσεις µε υπόθεση επίπεδης παρα- 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5

µόρφωσης. Για την βραχόµαζα χρησιµοποιήθηκε το ελαστο-πλαστικό προσοµοίωµα Mohr-Coulomb, µε παραµέτρους που προέκυψαν από την εφαρµογή του κριτηρίου Hoek- Brown. Προσοµοιώθηκαν όλες οι φάσεις της κατασκευής και όλα τα µέτρα υποστήριξης. Εξετάσθηκαν κατά κανόνα δύο βάθη σήραγγας για κάθε σηραγγολογική κατηγορία, ενώ στο φυσικό έδαφος δόθηκε κλίση αντίστοιχη της µέσης κλίσης των πρανών που παρατηρείται στην περιοχή του έργου. Η προοδευτική χαλάρωση του µετώπου πριν την εφαρµογή των προσωρινών µέτρων υποστήριξης προσοµοιώθηκε µε τη β-method (Schikora and Fink, 1982), όπως υλοποιείται από το πρόγραµµα Η/Υ PLAXIS (1998). Για όλες τις αναλύσεις επιλέχθηκε ποσοστό χαλάρωσης 40%. Με τη µέθοδο αυτή ανακατανέµεται τµήµα των τάσεων της προς εκσκαφή περιοχής που καθορίζεται από το χρήστη µε ταυτόχρονη τµηµατική εφαρµογή των πρώτων φάσεων των µέτρων υποστήριξης. Στη συνέχεια εφαρµόζονται τα υπολειπόµενα µέτρα υποστήριξης και ολοκληρώνεται η ανακατανο- µή των τάσεων. Τα αποτελέσµατα των αναλύσεων πεπερασµένων στοιχείων παρουσιάζονται συνοπτικά στον Πίνακα 4. Η τελική επένδυση από οπλισµένο σκυρόδεµα διαστασιολογήθηκε για φορτία που προέκυψαν από την συνεκτίµηση των αποτελεσµάτων εφαρµογής της εµπειρικής σχέσης του Unal (Bieniawski, 1989) και των φορτίων που προκύπτουν από τις αναλύσεις των πεπερασµένων στοιχείων, αν θεωρηθεί ότι φορτίζει µόνον η πλαστικοποιηµένη ζώνη. Σχήµα 2. Μέτρα άµεσης υποστήριξης των Σηραγγολογικών Κατηγοριών A (α), C (β) και E (γ). Figure 2. Immediate support measures for Tunneling Classes A (α), C (β) and E (γ). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6

Πίνακας 4. Συνοπτικά αποτελέσµατα αναλύσεων πεπερασµένων στοιχείων (PLAXIS) Table 4. Summary of finite element analysis results (PLAXIS) σηραγγολογική κατηγορία A B C D E ύψος υπερκειµένων µέσο εύρος ζώνης αστοχίας οροφή/τοιχώµατα/δάπεδο µέγιστη σύγκλιση στην οροφή µέγιστη δύναµη αγκυρίων µέγιστη ροπή στη στρώση Ε.Σ. µέγιστη αξονική δύναµη ανά µέτρο στη στρώση Ε.Σ (m) (m) (mm) (kν) (kνm/m) (kν/m) 20 2.7 16.5 3.9 392.6 0.5/3.0/2.0 35 3.8 59.1 5.0 583.4 20 5.1 56.4 7.3 536.1 1.0/4.5/2.5 35 8.1 189.6 16.3 912.6 12 7.2 231.9 30.0 810.0 1.5/6.5/3.5 35 15.7 606.6 53.9 1670.0 10 15.8 262.6 101.2 758.2 1.5/7.5/4.5 20 29.7 564.1 214.7 1280.0 8 83.4 193.8 241.7 1130.0 2.0/8.0/5.0 15 43.8 219.4 384.0 1400.0 συνδετήρια 25 1.5/7.0/4.0 8.1 206.2 3.6 680.0 Ε.Σ.: εκτοξευόµενο σκυρόδεµα 6. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Η διάνοιξη της σήραγγας Αγίας Παρασκευής ξεκίνησε τον Οκτώβριο του 2005 (Φωτογραφία 1) και ολοκληρώθηκε τον Απρίλιο του 2007, ενώ της σήραγγας Αγναντερού ξεκίνησε τον Ιούλιο του 2005 και ολοκληρώθηκε τον Ιούνιο του 2007 (Φωτογραφία 2). Οι σχηµατισµοί που διατρήθηκαν ήταν ως επί το πλείστον υγιείς, διατεµνόµενοι από αραιό σύστηµα διακλάσεων και ρηξιγενείς ζώνες µικρού πάχους και εµµονής, ήσσονος σηµασίας. Χαρακτηρίστηκαν ως µεσο- και λεπτο-στρωµατώδεις (κατά κανόνα πάχους 1.0 1.5 m) και κατατάχθηκαν κατά 65 70% σε ιλυολίθους και κατά 30 35% σε ψαµµίτες. Η τιµή του GSI κυµάνθηκε από 40 έως 70. Σχηµατισµοί µε πτωχά χαρακτηριστικά απαντήθηκαν στα πρώτα 100 150 m από την έξοδο της σήραγγας Αγναντερού, όπου για σηµαντικό µήκος το ύψος των υπερκειµένων ήταν µικρό, 5 15 m, λόγω της ήπιας µορφολογίας, το πάχος του µανδύα αποσάθρωσης ήταν µεγάλο, 7 10 m, ενώ παρουσιάστηκε σηµαντική ροή υδάτων στην επαφή του µανδύα αποσάθρωσης µε το υπόβαθρο. Φωτογραφία 1. Κατασκευή στοµίου εξόδου σήραγγας Αγίας Παρασκευής. Photograph 1. Construction of Aghia Paraskevi tunnel exit portal. Φωτογραφία 2. Στόµιο εισόδου σήραγγας Αγναντερού (ολοκληρωµένο). Photograph 2. Entrance portal of Agnatero tunnel (completed). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7

Τα προτεινόµενα από τη µελέτη µέτρα υποστήριξης υπήρξαν αποτελεσµατικά και δεν απαιτήθηκαν τροποποιήσεις ή συµπληρώσεις. Οι µετρηθείσες συγκλίσεις ήταν γενικώς µικρότερες από τις προβλέψεις της µελέτης. Τα µήκη εφαρµογής των σηραγγολογικών κατηγοριών κινήθηκαν κοντά στις προβλέψεις της µελέτης, µε ευνοϊκές αποκλίσεις προς τις ελαφρύτερες κατηγορίες. Το κυριότερο πρόβληµα ήταν οι σηµαντικές υπερεκσκαφές, οι οποίες οφείλονταν, µεταξύ άλλων και στην παράλληλη παράταξη της γεωλογικής στρώσης µε τον άξονα της σήραγγας (Φωτογραφία 3). Οι υπερεκσκαφές πληρώθηκαν, είτε κατά τις εργασίες άµεσης υποστήριξης και αµέσως πριν την έναρξη των εργασιών της τελικής επένδυσης, είτε κατά τη φάση σκυροδέτησης της τελικής επένδυσης των σηράγγων απαιτώντας ειδική µελέτη και τεχνική. Φωτογραφία 3. Χαρακτηριστική περιοχή υπερεκσκαφών στη σήραγγα Αγ. Παρασκευής. Photograph 3. Characteristic section of Aghia Paraskevi tunnel with over-excavations. Επίσης κατά τη διάνοιξη των σηράγγων υπήρξε κατά θέσεις σηµαντική παρουσία υδάτων, τα οποία οφείλονταν σε διηθήσεις από την επιφάνεια, µε παροχή ευθέως ανάλογη των βροχοπτώσεων. Η παρουσία των υδάτων δεν είχε ουσιαστική επίδραση στους εκσκαπτό- µενους σχηµατισµούς, λόγω της καλής ποιότητάς τους, αλλά επηρέαζε αρνητικά τις εργασίες κατασκευής (δυσκολία κίνησης, συσσώρευση λάσπης). 7. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Κύριος του έργου είναι η ΕΓΝΑΤΙΑ Ο ΟΣ Α.Ε. Η µελέτη διάνοιξης και άµεσης υποστήριξης των σηράγγων εκπονήθηκε από την Ε ΑΦΟΣ Α.Ε. σε συνεργασία µε την LOMBARDI Engineering Ltd. Η γεωλογική µελέτη των σηράγγων εκπονήθηκε από κοινού από την Ε ΑΦΟΣ Α.Ε. και την Α..Φ. Ε.Π.Ε.. Η µελέτη της µόνιµης επένδυσης των σηράγγων εκπονήθηκε από την ΟΜΗ Ο.Ε.. Τις σήραγγες κατασκεύασε η ΑΤΤΙ-ΚΑΤ Α.Τ.Ε. Τους ευχαριστούµε όλους για τη συνεργασία. 8. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Bieniawski, Z. T. (1989), Engineering rock mass classifications, John Wiley & Sons. Doutsos T., Koukouvelas I., Zelilidis A. and Kontopoulos N. (1994), Intracontinental wedging and post-orogenic collapse in the Mesohellenic Trough, Geol. Rundsch., Vol. 83, pp. 257-275. Hoek, E., Kaiser, R.K., Bawden, W.F. (1995), Support of underground excavations in hard rock, A.A. Balkema, Rotterdam. Hoek, E. and Brown, E. T. (1997), Practical estimates of rock mass strength, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 34, No. 8, pp 1165-1186. Hoek, E. & Marinos, P. (2004), 20th Report by Panel of Experts (Geotechnical/Tunelling) on Egnatia Odos Highway Project. Sections 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3 and 3.5.1.). PLAXIS (1998), Reference Manual, Rotterdam, Ch.4, pp.34-35. Schikora, K. and Fink, T. (1982), Berechnungsmethoden moderner bergmaennischer Bauweisen beim U-Bahn-Bau, Bauingenieur, Vol. 57, pp. 193-198 Zelilidis A. and Kontopoulos N. (2002), Pindos and Corinth rift, Greece, Field Seminar in Greece. April 26 th -May 4 th, pp. 25-66. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 8