Ανάλυση και σχεδιασµός των έργων αντιστήριξης του αντλιοστασίου µονάδας συνδυασµένου κύκλου παραγωγής ενέργειας

Ανάλυση και σχεδιασµός των έργων αντιστήριξης του αντλιοστασίου µονάδας συνδυασµένου κύκλου παραγωγής ενέργειας Analysis and design of retaining structures for the construction of the pumping station of the Combined Cycle Power Plant ΚΩΜΟ ΡΟΜΟΣ, A. ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΥ, Σ. ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΥ, Μ. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Επίκουρος Καθηγητής, Π.Θ. ΓΕΩΣΤΑΤΙΚΗ Α.Ε. ΓΕΩΣΤΑΤΙΚΗ Α.Ε ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Αντικείµενο του παρόντος άρθρου αποτελεί η επίλυση του προβλήµατος των προσωρινών αντιστηρίξεων στο έργο του αντλιοστασίου ψύξης σταθµού στη περιοχή της ΕΚΟ στη Θεσσαλονίκη. Για οικονοµοτεχνικούς λόγους προεπιλέχθηκε η λύση των πασσαλοσανίδων µε πολλαπλές σειρές αντηρίδων. Οι υψηλές ωθήσεις επέβαλαν ως πρόσθετη απαίτηση την συνεχή ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα εξωτερικά των πασσαλοσανίδων. Για την επίλυση του προβλήµατος πραγµατοποιείται µη γραµµική πολυσταδιακή ανάλυση. Η άρτια και αδιάλειπτη λειτουργία του συστήµατος ταπείνωσης του υπόγειου ορίζοντα κατά χρονικό διάστηµα 12 µηνών επέτρεψε την ασφαλή ολοκλήρωση του έργου σε εν γένει προβληµατικές εδαφικές συνθήκες. ABSTRACT: The objective of this paper is the design of the temporary retaining structures required for the excavation and the construction of the cooling water pump building at the EKO installation in Thessaloniki. For technical and financial reasons the construction method using sheet piles in conjunction with tabular struts and the wellpoints system for lowering the water table was considered more adequate. A nonlinear multistage numerical analysis was carried out to efficiently solve the problem. The uninterrupted and efficient operation of the wellpoints system provided the lowering of the water table for a period of 12 months and safely allowed the completion of the project in a rather difficult to problematical soil conditions. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΡΓΟΥ Αντικείµενο του παρόντος άρθρου αποτελεί η επίλυση του προβλήµατος των προσωρινών αντιστηρίξεων στο έργο του αντλιοστασίου ψύξης που προβλέπεται για το σταθµό ενέργειας 390 MW στη περιοχή της ΕΚΟ στη Θεσσαλονίκη. Σύµφωνα µε τα κατασκευαστικά σχέδια το αντλιοστάσιο έχει µήκος 30.0m, πλάτος 7.0m και µέγιστο βάθος έδρασης 8.50 m. Η περιοχή κατασκευής του έργου βρίσκεται σε µικρή απόσταση από τον 6 ο προβλήτα Θεσσαλονίκης, στην ευρύτερη περιοχή Καλοχωρίου. Το υπέδαφος στη περιοχή αυτή είναι ιδιαίτερα χαµηλής διατµητικής αντοχής και πολύ µεγάλης συµπιεστότητας. Η στάθµη του υπόγειου ορίζοντα είναι λίγα µόνο εκατοστά κάτω από το φυσικό έδαφος, του οποίου το απόλυτο υψόµετρο είναι περίπου στο επίπεδο της θάλασσας. Το µεγάλο βάθος εκσκαφής σε συνδυασµό µε τις µεγάλες αναµενόµενες ωθήσεις γαιών και την δράση των υπογείων νερών κατέδειξε ευθύς εξαρχής την ανάγκη κατασκευής προσωρινών µέτρων αντιστήριξης για την δηµιουργία κατάλληλων και ασφαλών τεχνικά συνθηκών για την κατασκευή του αντλιοστασίου. Ο χρόνος κατασκευής του αντλιοστασίου, και κατά συνέπεια και των έργων αντιστήριξης, βρισκόταν στην κρίσιµη διαδροµή ολοκλήρωσης του σταθµού παραγωγής ενέργειας από φυσικό αέριο. Καθοριστικό κατά συνέπεια παράγοντα, για την επιλογή της µορφής των προσωρινών έργων αντιστήριξης, αποτελούσε για την Ανάδοχο κατασκευαστική εταιρεία VA TECH HYDRO GmbH & Co η κατά το µέγιστο δυνατό συντόµευση της κατασκευής των µέτρων αντιστήριξης. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 1

Σχήµα 1. Γεωµετρία αντλιοστασίου σε κατά µήκος τοµή και κάνναβος 3D (VA TECH, 2003) Figure 1. Pump station configuration and 3D mesh (VA TECH, 2003) 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ 2.1 Επιλογή Μεθόδου Κατασκευής Πραγµατοποιήθηκαν προκαταρκτικές πολύσταδιακές επιλύσεις για τον προσδιορισµό του απαιτούµενου µήκους των στοιχείων αντιστήριξης. Κατά τις επιλύσεις αυτές προέκυψε ότι το βάθος έµπηξης ήταν σηµαντικά µεγαλύτερο των 14 µέτρων στη περίπτωση που πραγµατοποιούνταν ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα από την εσωτερική και µόνο πλευρά. Το γεγονός αυτό οδηγούσε αναγκαστικά στην κατασκευή είτε διαφραγµατικού τοίχου είτε αλληλοτεµνόµενων πασσάλων. Εναλλακτική λύση αποτελούσε ο γενικός καταβιβασµός του υπόγειου ορίζοντα µε χρήση συστήµατος wellpoints σε συνδυασµό µε τα έργα αντιστήριξης. Στη περίπτωση αυτή το βάθος έµπηξης των 14 µέτρων ήταν ικανοποιητικό για την ευστάθεια της αντιστήριξης, η οποία θα µπορούσε να επιτευχθεί µε χρήση πασσαλοσανίδων κατάλληλης διατοµής και σε συνδυασµό µε σειρές αντηρίδων σε κατάλληλα βάθη. Μετά από συνεργασία µε την VA TECH HYDRO GmbH & Co η δεύτερη αυτή λύση θεωρήθηκε ως η πλέον ενδιαφέρουσα τόσο από οικονοµική όσο και από κατασκευαστική άποψη δεδοµένου ότι ο χρόνος υλοποίησης της είναι σηµαντικά µικρότερος. 2.1 Επιλογή Μεθόδου Κατασκευής Η αλληλουχία των εργασιών για την υλοποίηση της ανωτέρω λύσης προβλέπει 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 2

κατασκευή δαπέδου εργασίας πριν από την έναρξη των εργασιών µε διάστρωση εξυγιαντικής στρώσης αµµοχάλικου πάχους 0.50 m τουλάχιστον, ώστε να είναι δυνατή η διέλευση του απαραίτητου µηχανολογικού εξοπλισµού. Ακολουθεί η έµπηξη των πασσαλοσανίδων, µε ταυτόχρονη εγκατάσταση του συστήµατος ταπείνωσης του υπόγειου ορίζοντα τύπου wellpoint. Μετά την ολοκλήρωση της εγκατάστασης και της έναρξης λειτουργίας των wellpoints αρχίζει η εκσκαφή του πρώτου σταδίου µέχρι βάθους 2.00 από την προβλεπόµενη στάθµη της άνω πλάκας του αντλιοστασίου. Ακολουθεί τοποθέτηση αντηρίδων και στη συνέχεια δεύτερη φάση εκσκαφής µέχρι βάθους 5.00 m. Κατά τον ίδιο τρόπο θα ακολουθήσει εκσκαφή µέχρι το βάθος των 7.50 m και εν συνεχεία µέχρι το τελικό βάθος των 9.00 m. Ο αριθµός των αντηρίδων και τα βάθη τοποθέτησης τους καθορίσθηκαν µετά από αλλεπάλληλες προκαταρκτικές επιλύσεις. Καθοριστικό παράγοντα για τον προσδιορισµό του βάθους των αντηρίδων απετέλεσε η γεωµετρία και οι φάσεις κατασκευής του αντλιοστασίου. 3. ΕΠΙΛΥΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΕΩΝ 3.1 Στρωµατογραφία Εδαφικές Παράµετροι Σχεδιασµού Για τον προσδιορισµό των εδαφικών παραµέτρων σχεδιασµού πραγµατοποιήθηκε από τη ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε. γεωτεχνική έρευνα, στο τεύχος της οποίας δίνεται η εδαφική τοµή και οι αντίστοιχες εδαφικές παράµετροι σχεδιασµού. Οι παράµετροι διατµητικής αντοχής παρουσιάζουν ευρεία διακύµανση, ανάλογα και µε το είδος της δοκιµής. Το ίδιο παρατηρείται και για τις παραµέτρους παραµορφωσιµότητας. Μετά από αξιολόγηση των αποτελεσµάτων προσδιορίσθηκαν οι παράµετροι σχεδιασµού, οι οποίες δίνονται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1. Παράµετροι διατµητικής αντοχής και παραµορφωσιµότητας των εδαφικών στρώσεων Table 1. Soil shear strength parameters and deformations moduli used in the analysis FILL Layer SM Layer M Βάθος (m) 0.00-2.00 2.00 8.00 > 8.00 Φαινόµ. Βάρος γ (kn/m 3 ) 18 18 18 Μέτρο Μεταβ. Ογκου b (MPa) 1.83 2.75 2.25 Μέτρο ιάτµησης s (MPa) 0.85 1.72 0.54 Συνοχή C (kpa) 5 5 5 Γωνία Τριβής φ ( ο ) 25 25 20 Γωνία διαστολής ψ ( ο ) 0 0 0 Συντελεστής Ωθήσεων Ηρεµίας Ko 0.7 0.7 0.7 3.2 Επιλύσεις Η επίλυση του προβλήµατος έγινε µε το πρόγραµµα FLAC ver 4.0. Οι εδαφικές στρώσεις προσοµοιώθηκαν µε χρήση του καταστατικού νόµου Mohr-Coulomb, το δε προσοµοίωµα περιελάµβανε 5000 στοιχεία δύο διαστάσεων για την προσοµοίωση του εδάφους, 56 στοιχεία δοκού για τη προσοµοίωση των πασσαλοσανίδων και 4 στοιχεία ράβδου για την προσοµοίωση των αντηρίδων. Η ανάλυση έγινε µε θεώρηση επίπεδης παραµόρφωσης, ενώ στην πραγµατικότητα η τρισδιάστατη γεωµετρία του προβλήµατος αποτελεί ευµενέστερη περίπτωση από την υιοθετούµενη για τις γωνιακές περιοχές (Moormann and Katzenbach R., 2002). Πραγµατοποιήθηκε πολυσταδιακή ανάλυση κατά την οποία προσοµοιώνονται όλες οι κατασκευαστικές φάσεις. Ειδικότερα κατά το πρώτο στάδιο προσδιορίσθηκε το αρχικό εντατικό πεδίο το οποίο αντιστοιχεί σε ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα µέχρι το 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 3

βάθος εκσκαφής µε χρήση συστήµατος άντλησης µε wellpoints. Κατά το στάδιο αυτό θεωρήθηκε και γενική εκσκαφή βάθους 0.50 m ώστε να είναι ευκολότερη η κατασκευή της άνω πλάκας του αντλιοστασίου κατά την τελική φάση. Κατά το δεύτερο στάδιο ενεργοποιήθηκαν τα στοιχεία των πασσαλοσανίδων και αφαιρέθηκαν τα στοιχεία που αντιστοιχούσαν στο εδαφικό υλικό µέχρι βάθους 2.0 m. Το επόµενο στάδιο περιελάµβανε την τοποθέτηση αντηρίδας στο βάθος των 1.5 m και στη συνέχεια εκσκαφή µέχρι του βάθους των 5.00 m. Ακολουθούσε η τοποθέτηση αντηρίδας στο βάθος των 4.5 m και εκσκαφή µέχρι το βάθος των 7.50 m. Το επόµενο στάδιο περιελάµβανε τοποθέτηση της τρίτης αντηρίδας στο βάθος των 7.00 m και στη συνέχεια εκσκαφή µέχρι το τελικό βάθος των 9.00 m. Το πέµπτο και τελευταίο στάδιο προέβλεπε την κατασκευή πλάκας ωπλισµένου σκυροδέµατος στη βάση της εκσκαφής και µετά από παρέλευση 7 ηµερών από τη σκυροδέτηση αφαίρεση της τρίτης αντηρίδας. Τα επόµενα στάδια περιελάµβαναν την τµηµατική κατασκευή του αντλιοστασίου µέχρι το ύψος της εκάστοτε υπερκείµενης αντηρίδας και στη συνέχεια αφαίρεση της. Τα στάδια αυτά οδηγούν σε αισθητά µικρότερα εντατικά µεγέθη επί των έργων προσωρινής αντιστήριξης και δεν θεωρείται αναγκαία η περαιτέρω επίλυση των σταδίων αυτών. Κατά την επίλυση θεωρήθηκε και επιπρόσθετη επιφανειακή φόρτιση 20 kpa παράπλευρα των µεγάλων πλευρών του αντλιοστασίου, όπου προβλέπεται διέλευση οχηµάτων και τοποθέτηση µηχανολογικού εξοπλισµού. Μετά από προκαταρκτικές επιλύσεις και διαστασιολόγηση προέκυψε ότι απαιτείται χρήση πασσαλοσανίδων µε ροπή αντίστασης µεγαλύτερης των 2366 cm 3. Τις απαιτήσεις αυτές καλύπτει η διατοµή PU 25 µε W= 2500 cm 3. Η διατοµή αυτή δεν ήταν διαθέσιµη στην αγορά, ενώ αντίθετα βρέθηκε η βαρύτερη διατοµή PU 32. εδοµένου ότι η διατοµή αυτή παρουσιάζει αισθητά µεγαλύτερη δυσκαµψία και κατά συνέπεια θα αναλαµβάνει µεγαλύτερα εντατικά µεγέθη πραγµατοποιήθηκε εκ νέου επίλυση µε τα χαρακτηριστικά της διατοµής PU32 στα στοιχεία δοκού, τα οποία προσοµοιώνουν τις πασσαλοσανίδες. Τα αποτελέσµατα των επιλύσεων για τα τρία τελευταία στάδια απεικονίζονται στα Σχήµατα 2 έως 4. Ειδικότερα στα σχήµατα αυτά δίνεται η µεταβολή των ισοτιµών των οριζοντίων µετακινήσεων, των καµπτικών ροπών των πασσαλοσανίδων και των αξονικών δυνάµεων των αντηρίδων. Οι µέγιστες τιµές καµπτικών ροπών και αξονικών δυνάµεων δίνονται στον Πίνακα 2. Θα πρέπει τέλος να σηµειωθεί ότι κατά τις ανωτέρω επιλύσεις θεωρείται µόνιµη ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα όπως αυτή εξασφαλίζεται µέσω της συνεχούς χρήσης του συστήµατος µε wellpoints. Από σχετικές επιλύσεις προσδιορίσθηκε ως µέγιστη ανοχή διαφοράς στάθµης το ύψος των 2 µέτρων. Σε περίπτωση υπέρβασης του ορίου αυτού λόγω µηχανικής βλάβης υπήρχε άµεση ενεργοποίηση συναγερµού µε δορυφορική εγκατάσταση τηλεπικοινωνιακής ενηµέρωσης, ώστε να εξασφαλισθεί εξισορρόπηση εσωτερικής και εξωτερικής στάθµης. Πίνακας 2. Μέγιστες τιµές καµπτικών ροπών και αξονικών δυνάµεων κατά τα 5 στάδια επίλυσης Table 2. Bending moment and axial force maximum values for the 5 stage analysis Στάδιο Stage Πασσαλοσανίδα Sheet Piles (Καµπτική Ροπή Bend. Moment kn.m) 1 (steel tube) Αντηρίδες - Struts (Αξονική ύναµη Axial Force kn) 2 (steel tube) 3 (steel tube) 4 (concr. slab) 1 26 NIY NIY NIY NIY 2 105 58 NIY NIY NIY 3 246 0 230 NIY NIY 4 272 0 180 172 NIY 5 296 0 243 RD 119 Συντοµ.: NIY.: δεν έχει εγκατασταθεί κατά το στάδιο αυτό, RD: αφαιρέθηκε κατά το στάδιο αυτό 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 4

JOB TITLE : CCPP Stage 3, Results, PU32 4. ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ FLAC (Version 4.00) LEGEND 13-Mar-04 12:04 step 92786-3.511E+01 <x< 3.511E+01-4.608E+01 <y< 2.413E+01 X-displacement contours -7.50E-02-5.00E-02-2.50E-02 0.00E+00 2.50E-02 5.00E-02 7.50E-02 Contour interval= 2.50E-02 Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 2.633E+02 # 2 (Beam ) -2.623E+02 Cable Plot Axial Force on Structure Max. Value GeoStatiki Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki JOB TITLE : CCPP Stage 4, Results, PU32 FLAC (Version 4.00) LEGEND 13-Mar-04 12:06 step 98137-3.511E+01 <x< 3.511E+01-4.608E+01 <y< 2.413E+01 X-displacement contours -1.00E-01-7.50E-02-5.00E-02-2.50E-02 0.00E+00 2.50E-02 5.00E-02 7.50E-02 1.00E-01 Contour interval= 2.50E-02 Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 2.845E+02 # 2 (Beam ) -2.874E+02 Cable Plot GeoStatiki Axial Force Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki FLAC (Version 4.00) LEGEND 13-Mar-04 12:06 step 101092-3.511E+01 <x< 3.511E+01-4.608E+01 <y< 2.413E+01 X-displacement contours -1.00E-01-7.50E-02-5.00E-02-2.50E-02 0.00E+00 2.50E-02 5.00E-02 7.50E-02 1.00E-01 Contour interval= 2.50E-02 Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 3.117E+02 # 2 (Beam ) -3.149E+02 Cable Plot GeoStatiki Axial Force Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki -3.000-2.000-1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 Σχήµα 2. Kαµπτικές ροπές, αξονικές δυνάµεις και οριζόντιες µετακινήσεις εδάφους, στάδιο 3. Figure 2. Bending moment, axial forces and horizontal displacements, stage 3. JOB TITLE : CCPP Stage 5, Results, PU32-3.000-2.000-1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 Σχήµα 3. Kαµπτικές ροπές, αξονικές δυνάµεις και οριζόντιες µετακινήσεις εδάφους, στάδιο 4. Figure 3. Bending moment, axial forces and horizontal displacements, stage 4. -3.000-2.000-1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 Σχήµα 4. Kαµπτικές ροπές, αξονικές δυνάµεις και οριζόντιες µετακινήσεις εδάφους, στάδιο 5. Figure 4. Bending moment, axial forces and horizontal displacements, stage 5. 2.000 1.000 0.000-1.000-2.000-3.000-4.000 2.000 1.000 0.000-1.000-2.000-3.000-4.000 2.000 1.000 0.000-1.000-2.000-3.000-4.000 Οι επιλύσεις που πραγµατοποιήθηκαν εντάσσονται στη λογική της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευών κατά την οποία δεν εφαρµόζονται επιµέρους συντελεστές ασφαλείας και συντελεστές δράσεων. Κατά συνέπεια κατά την διαστασιολόγηση των διατοµών των έργων αντιστήριξης εφαρµόζονται είτε συντελεστές ασφάλειας επί της αντοχής των υλικών, είτε αυξητικοί συντελεστές επί των τιµών των εντατικών µεγεθών. Θεωρώντας ποιότητα χάλυβα St 37 και λαµβάνοντας υπ'όψη την προσωρινή χρήση των πασσαλοσανίδων λαµβάνεται επιτρεπό- µενη τάση ίση µε σ s =161 MPa (DIN 17100). Η απαιτούµενη ροπή αντίστασης καθορίζεται µε την βοήθεια της ακόλουθης εξίσωσης Mmax W req = * F (1) σ s Για την τιµή της µέγιστης καµπτικής ροπής των πασσαλοσανίδων Μ max = 315 kn.m/m η απαιτούµενη ροπή αντίστασης πασσαλοσανίδας ανέρχεται σε 2740 cm 3 /m. Η διατοµή PU32 παρουσιάζει ροπή αντίστασης W= 3200 cm 3 /m, τιµή που υπερκαλύπτει τις απαιτήσεις της επίλυσης. Για τη διαστασιολόγηση των αντηρίδων έγινε χρήση της ακόλουθης εξίσωσης, N F req = * L* F σ (2) s όπου F req :απαιτ. διατοµή, F:συντελεστής ασφάλειας, Ν:ασκούµενη δύναµη, σ s :επιτρεπόµενη τάση, L: η απόσταση τοποθέτησης των αντηρίδων Για αποστάσεις αντηρίδων 3.0 m η απαιτούµενη διατοµή είναι ίση µε 63.4 cm 2. Λόγω απαιτήσεων λυγισµού επιλέχθηκε τελικά σωληνωτή διατοµή διαµέτρου D=508 mm και πάχους s=7.1 mm. Για την διατοµή αυτή δεν τίθεται θέµα λυγισµού δεδοµένου ότι: i 2 I = = 313.7, B λ = L i 700 17.71 = 39.5 < 50 (3) όπου Ι: η ροπή αδράνειας Β: το εµβαδόν της διατοµής L: το µήκος της αντηρίδας Με παρόµοιο τρόπο έγινε η διαστασιολόγηση της δοκού ζυγού και της πλάκας σκυροδέ- µατος. = 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 5

Σχήµα 5. Εργα προσωρινής αντιστήριξης κατά τη φάση της κατασκευής Figure 5. Retaining structures during construction 5. ΤΑΠΕΙΝΩΣΗ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΟΡΙΖΟΝΤΑ 5.1 Επίλυση µε συµβατκή µεθοδολογία Για τον προσδιορισµό της διάταξης των wellpoints και των προς άντληση παροχών χρησιµοποιήθηκαν συµβατικές µεθοδολογίες, όπως αυτές δίνονται στο ειδικό για το σκοπό αυτό τεύχος της CIRIA: Control of groundwater for temporary works, Report 113, 1986. Με σκοπό την ταπείνωση του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα µε αντλήσεις εξωτερικά του σκάµµατος και την ελάττωση των υδροστατικών πιέσεων στα στοιχεία αντιστήριξης της εκσκαφής επιλέχθηκε η µέθοδος συστήµατος σηµειακών αντλήσεων, wellpoint system. Πρόκειται πρακτικά για άντληση µε δηµιουργία συνθηκών υποπίεσης µε χρήση αντλίας κενού. Η µέγιστη διαφορά πίεσης που µπορεί να επιτευχθεί σε σηµείο µε υψόµετρο αυτό της θάλασσας µπορεί να προσεγγίσει την ατµοσφαιρική πίεση, µε µέγιστη απόδοση ταπείνωσης µεγαλύτερη των 9 µέτρων. Οι απώλειες ενός καλού συστήµατος δεν υπερβαίνουν το ένα µέτρο, µε συνέπεια να είναι εφικτή ταπείνωση µεγαλύτερη των 8.5 m. Για τον προσδιορισµό της διάταξης των wellpoints και την εκτίµηση της παροχής άντλησης του συστήµατος χρησιµοποιήθηκε η εξίσωση του Σχήµατος 6. Σύµφωνα µε τους σχετικούς υπολογισµούς, για την ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα στο βάθος των 8.5 m, προκύπτει συνολική παροχή των wellpoint ίση µε 5.65 10-5 m 3 /s (0.056 l/s, 0.20 m 3 /h). Η ανωτέρω τιµή αντιστοιχεί σε τιµή διαπερατότητας 10-7 m/s. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι στην περίπτωση κατά την οποία η διαπερατότητα του εδάφους είναι κατά µια τάξη µεγέθους µεγαλύτερη, η τιµή της αναµενό- µενης προς άντληση ποσότητας είναι ίση µε 1.79 10-4 m 3 /s (0.179 l/s, 0.64 m 3 /h). Για την επίτευξη της ταπείνωσης στο απαιτούµενο βάθος, προέκυψε διάταξη κατακορύφων σωλήνων άντλησης ανά 1 µέτρο. Λόγω του µεγάλου συνολικού αριθµού των σωλήνων άντλησης και απαγωγής χρησιµοποιήθηκαν δύο ισχυρά συστήµατα µε διπλές αντλίες κενού αυτόµατα εναλλασσόµενες, ενώ υπήρχε διαθέσιµο και ένα εφεδρικό σύστηµα. Για την αποφυγή καταστροφής του έργου λόγω ανεπαρκούς ταπείνωσης υπήρχε συνεχής παρακολούθηση της στάθµης σε ειδικά πιεζόµετρα µε αυτόµατη ενεργοποίηση συναγερµού σε περίπτωση παραβίασης του ορίου ανοχής ταπείνωσης. Το σύστηµα παρείχε και δορυφορική τηλεπικοινωνιακή ενηµέρωση σε όσους ήταν επιφορτισµένοι µε την ασφάλεια του έργου. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 6

Σχήµα 6. Ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα µε χρήση συστήµατος wellpoints Figure 6. Ground water lowering using the wellpoints system JOB TITLE : CCPP Flow Analysis: Well Points with Internal Pumps FLAC (Version 4.00) 0.250 LEGEND 15-May-04 12:07 step 11439 Cons. Time 2.8597E+07-2.874E+01 <x< 3.736E+00-2.724E+01 <y< 5.236E+00-0.250 Flow vectors Max Vector = 1.735E-06-0.750 0 5E -6 Boundary plot -1.250 0 1E 1 Head Contour interval= 5.00E-01 Minimum: -7.00E+00 Maximum: 5.00E-01 Flow, Head and Pore Pressure (Pa) Contour interval= 2.00E+04 Minimum: 0.00E+00 Maximum: 2.20E+05 (zero contour omitted) GeoStatiki Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki -2.500-2.000-1.500-1.000-0.500 0.000 Σχήµα 7. Γραµµές ροής, ισοδυναµικές γραµµές και τα διανύσµατα ροής από την επίλυση FLAC Figure 7. Flow lines and vectors and equipotential lines from FLAC analysis -1.750-2.250 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 7

5.2 Επίλυση µε αριθµητικές µεθόδους Η χρήση αριθµητικών µεθόδων θεωρήθηκε απαραίτητη για τον προσδιορισµό των γραµµών ροής και της παροχής αντλήσεων µέσα από το σκάµµα στην περίπτωση που είναι σε θέση ταυτόχρονη λειτουργία των wellpoints, περίπτωση που κατά κανόνα θα ισχύει εν όσο διαρκεί το έργο των προσωρινών αντιστηρίξεων. Η επίλυση του προβλήµατος έγινε µε το πρόγραµµα FLAC ver 4.0. Για την επίλυση του προβλήµατος θεωρήθηκε η µεγαλύτερη αναµενόµενη τιµή διαπερατότητας, ήτοι 10-6 m/s. Η ανάλυση έγινε µε θεώρηση επίπεδης παραµόρφωσης και κατά συνέπεια τα αποτελέσµατα παροχής αναφέρονται σε ένα µέτρο πλάτους. Στο Σχήµα 7 δίνονται οι γραµµές ροής, οι ισοδυναµικές γραµµές και τα διανύσµατα ροής που προκύπτουν από την επίλυση µε χρήση του προγράµµατος FLAC. Η σύγκλιση της επίλυσης (εξίσωση εισερχόµενης και εξερχόµενης ποσότητας νερού) επετεύχθη για παροχή 5 10-6 m 3 /s ανά µέτρο πλάτους. Με θεώρηση πλάτους της τάξης των 60 µέτρων η συνολική αναµενόµενη παροχή είναι ίση µε 1.08 m 3 ανά ώρα. 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Αντικείµενο του παρόντος άρθρου απετέλεσε η επίλυση του προβλήµατος των προσωρινών αντιστηρίξεων στο έργο του αντλιοστασίου ψύξης σταθµού στη περιοχή της ΕΚΟ στη Θεσσαλονίκη. Για οικονοµοτεχνικούς λόγους προτάχθηκε η λύση των πασσαλοσανίδων βαριάς διατοµής σε συνδυασµό µε πολλαπλές στρώσεις αντηρίδων. Λόγω των υψηλών τιµών των ωθήσεων πρόσθετη απαίτηση απετέλεσε η ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα εξωτερικά των πασσαλοσανίδων, ώστε να µειωθούν οι ασκούµενες εξωτερικά ωθήσεις. Για την επίλυση του προβλήµατος των αντιστηρίξεων χρησιµοποιήθηκε το προγράµµατος FLAC ver. 4.0. Πραγµατοποιήθηκε µη γραµµική πολυσταδιακή ανάλυση, η οποία έδωσε τα δυσµενέστερα εντατικά µεγέθη για τις πασσαλοσανίδες, τις αντηρίδες και την πλάκα δαπέδου από ωπλισµένο σκυρόδεµα. Κρίσιµο σηµείο για την ασφαλή ολοκλήρωση και λειτουργία του έργου µέχρι την κατασκευή του φέροντος οργανισµού του αντλιοστασίου αποτελούσε η ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα εξωτερικά των πασσαλοσανίδων. Από παραµετρικές αναλύσεις καθορίσθηκε ως µέγιστη ανοχή διαφοράς στάθµης αυτή των 2 µέτρων. Για την αποτροπή παραβίασης του ορίου αυτού εγκαταστάθηκε σύστηµα παρακολούθησης µε δυνατότητα άµεσης δορυφορικής ειδοποίησης. Η ταπείνωση του υπόγειου ορίζοντα υλοποιήθηκε µε χρήση του συστήµατος wellpoints. Για τον υπολογισµό της διάταξης πραγµατοποιήθηκε ανάλυση µε χρήση συµβατικών και αριθµητικών µεθόδων. Το έργο ολοκληρώθηκε σε 14 µήνες ενώ για τους 12 πρώτους µήνες το σύστηµα ταπείνωσης λειτουργούσε αδιάλειπτα µε αυτόµατη εναλλαγή των αντλιών. Καθ όλα τα στάδια κατασκευής του έργου καταγράφηκαν τιµές µετακινήσεων στα στοιχεία αντιστήριξης σύµφωνες µε τις προβλέψεις της µελέτης. Εξαίρεση απετέλεσε η δυτική πλευρά, όπου λόγω παράλληλης κατασκευής έργων και τοποθέτησης δεύτερης σειράς πασσαλοσανίδων προκλήθηκε αύξηση των υδροστατικών ωθήσεων. Η δράση αυτή οδήγησε σε αύξηση των µετακινήσεων και ελαφρά στροφή των πασσαλοσανίδων. Οι επιπτώσεις αναιρέθηκαν αµέσως µετά την αφαίρεση της δεύτερης σειράς των πασσαλοσανίδων και την αποκατάσταση των υδροστατικών ωθήσεων. 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ CIRIA (1986), Control of groundwater for temporary works, Report 113. Itasca Consulting Group Inc. FLAC: Fast Lagrangian Analysis of Continua. User s Manuals version 4.0 Moormann, C. T. and Katzenbach R. (2002), Three-dimensional effects of deep excavations with rectangular shape, In Proc. 2 nd Soil-Structure Interaction in Urban Civil Engineering, pp. 135-142, Zurich. VA TECH HYDRO GmbH & Co (2003), Design of the cooling pump building of the Power Plant CCPP 390 MW, in Thessaloniki. ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε. (2003) Geotechnical Investigation at the site of the CCPP 390 MW in Thessaloniki. ΓΕΩΣΤΑΤΙΚΗ Α.Ε. (2004), Design of the of retaining structures for the cooling pump building of the Power Plant CCPP 390 MW, in Thessaloniki. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 8