«

»

Controlul stabilitatii la subpresiune si al deformatiilor galeriilor de metrou situate sub baza unei excavatii adanci

Share

Pornind de la problemele ridicate de realizarea cladirii inalte Bucharest One cu mai multe subsoluri, implicand excavarea pamantului de deasupra galeriilor de metrou, au fost studiate modalitatile asigurarii si verificarii stabilitatii la efectul subpresiunii, in conditiile limitarii deformatiilor.

Prezentam, in cele ce urmeaza, o serie de masuratori ale presiunii apei din porii terenului adiacent galeriilor cu ajutorul unor piezometre de tip „inchis”, precum si date privind tasarile in fazele de excavare si de executie a infrastructurii, dar si o analiza a rezultatelor obtinute, in corelare cu prevederile reglementarilor de proiectare.

 

Modele de calcul pentru evaluarea stabilitatii terenului de fundare si a structurilor ingropate la actiunea subpresiunii apei subterane

Reglementarile tehnice pentru calculul stabilitatii terenului de fundare si a structurilor ingropate prevad luarea in considerare a efectului apei subterane, in norma europeana [1], preluata ca standard roman SR EN 1997-1:2004 dedicandu-se un capitol distinct calculului „cedarii de natura hidraulica”, care se trateaza ca o stare limita ultima (SLU). Una dintre situatiile ce apar frecvent in proiectare se refera la „cedarea prin ridicare hidraulica globala datorata presiunii arhimedice” (failure by uplift – UPL), prin care se produce ridicarea integrala a structurii ingropate sau a stratului de pamant impermeabil supus „subpresiunii” apei.

Figura 1 prezinta schema verificarii la uplift (UPL) pentru o constructie ingropata.

Figura 2 prezinta verificarea la UPL la baza unui strat impermeabil, in urma descarcarii prin excavare a masivului de pamant. In comentariile si in exemplele de calcul publicate in literatura de specialitate [2, 3] se detaliaza asemenea verificari la starea limita ultima (SLU).

In practica se intalnesc frecvent situatii in care, in afara asigurarii stabilitatii structurii si a terenului, se pune problema limitarii stricte a deformatiilor, in speta a celor de ridicare. Mai ales in cazurile asemanatoare celui schitat in figura 2, persistenta unei presiuni excedentare a apei din porii stratului putin permeabil conduce la cresterea semnificativa a deformatiilor de ridicare a fundului excavatiei, inaintea producerii cedarii stratului argilos. Ca urmare, verificarea trebuie efectuata atat la starea limita ultima (SLU), cat si la starea limita de exploatare (SLEN). O asemenea situatie a aparut la realizarea cladirii inalte Bucharest One (fig. 3), avand corpul B cu doua subsoluri, parter si etaj, amplasat deasupra galeriilor de metrou existente, impunand astfel indepartarea pamantului pana la mai putin de 1 m de cota superioara a galeriilor.

Detalii privind proiectarea si executia acestei constructii sunt expuse in lucrarea [4]. In articolul de fata detaliem doar solutia adoptata pentru realizarea excavatiei corpului B al cladirii (amplasate deasupra galeriilor de metrou) si masuratorile efectuate in perioada de executie.

 

Evaluarea stabilitatii si a deformatiilor galeriilor de metrou sub corpul B al cladirii Bucharest One

Radierul corpului B al cladirii s-a realizat intr-o excavatie de cca. 7,50 m, adica pana la 70…150 cm deasupra galeriilor de metrou (fig. 4 si fig. 5), cota apei subterane situandu-se initial la adancimea de cca. 6,50 m sub cota terenului natural. Conditia de stabilitate a galeriilor de metrou (verificarea UPL) impune coborarea nivelului apei subterane prin pompare din puturi care strabat intregul complex argilos, cu permeabilitate neomogena cauzata de numeroasele lentile nisipoase.

Pentru micsorarea deformatiilor de ridicare a bazei excavatiei, care ar fi putut provoca si ridicari ale galeriilor de metrou, s-a contat pe scaderea nivelului apei subterane si implicit pe reducerea presiunii apei din pori, minimizand riscul ridicarii galeriilor.

In figura 6 se prezinta evolutia prezumata a deplasarilor galeriilor, obtinute prin calcul, cu ajutorul programului PLAXIS, pe baza parametrilor geotehnici obtinuti din studiile geotehnice de detaliu realizate pe amplasament [6, 7]. Se remarca faptul ca o coborare a nivelului apei subterane cu cca. 2 m, pana la limita superioara a galeriilor, aproximativ 8,50 m adancime, ar fi asigurat la limita stabilitatea galeriilor de metrou (verificarea UPL), dar conducea la deformatii de ridicare inacceptabile in situatia data. Drept urmare, a aparut necesitatea coborarii nivelului hidrostatic pana la cota -12,50 prin puturi, cu pompare intermitenta din stratul argilos cu lentile nisipoase.

 

Lucrari de monitorizare in perioada executiei excavatiei

Avand in vedere complexitatea problemelor ridicate de realizarea excavatiei pentru corpul B, a fost prevazut un program de masuratori ale deformatiilor galeriilor de metrou, combinat cu determinari ale variatiei nivelului apei subterane si a presiunii apei din pori. Straturile de fundare fiind predominant coezive (impermeabile), s-a recurs la utilizarea piezometrelor cu coarda vibranta de tip „inchis”.

In figura 7 se prezinta evolutia presiunii excedentare a apei din stratul de fundare argilos, masurata in fazele de excavare si de realizare a substructurii corpului B. Pe aceasta baza s-au realizat si pus in functiune un numar redus de puturi de depresionare, asigurand in acelasi timp deformatii ale galeriilor de metrou cu mult inferioare celor acceptabile pentru exploatarea normala a metroului.

Deplasarile masurate ale galeriilor de metrou, determinate pe tinte reflectorizante montate in interiorul acestora (fig. 8), sunt inferioare celor anteevaluate prin calcul, apropiindu-se, uneori, de limita de precizie a aparaturii de masurare. In figura 9 se prezinta variatia in timp a deplasarilor verticale masurate in cheia boltii galeriei, intr-o sectiune caracteristica.

 

CONCLUZII

Din analiza datelor colectate in fazele de investigare a terenului, de proiectare si de executie a cladirilor inalte cu multe subsoluri din Bucuresti si din monitorizarea lucrarilor se desprind cateva elemente definitorii:

  • nivelul relativ ridicat al apei subterane pe amplasamentele propuse impune realizarea unorverificari detaliate de stabilitate si deformatii ale constructiei si ale terenului adiacent;
  • in multe cazuri, verificarea la starea limita de exploatare (SLEN), mai putin frecventa decat verificarea la starea limita ultima (SLU-UPL) in proiectarea curenta a unor asemenea lucrari, poate deveni hotaratoare;
  • elaborarea unor studii geotehnice si hidrogeologice adecvate problemelor de proiectareanticipate, bazate pe investigatii in laborator si in-situ atent coordonate, permite alcatuireaunor modele de calcul care conduc la o proiectare sigurasi economica; totusi, in unelesituatii, devine necesara aplicarea „metodei de proiectare observationale”, bazata pe un program de interventii predefinit, care se aplica in baza rezultatelor monitorizarii constructieiin perioada executiei si in continuare in faza de exploatare.

 

BIBLIOGRAFIE

  1. »*» Standard roman Proiectarea geotehnica: Partea 1: Reguli generale, SR EN 1997-1-1 2004;
  2. Frank R. et al, Designers Guide to EN 1997-1, Thomas Telford Ed., 2004;
  3. Bond A., Harris A. Decoding Eurocode 7, Taylor&Francis, 2008;
  4. Saidel et al, Proiectarea si monitorizarea sistemului de fundare si a incintei adanci pentru cladirea inaltaBucharest One”, realizata in imediata vecinatate a galeriilor de metrou, AICPS Review, No. 1-2, 2015;
  5. R.J.B. BriNkgreve, S. Kumarswaray, W.M. Swolfs, Plaxis A.E. software;
  6. SC METROUL SA, Infrastructura imobil Ed. B. Vacarescu nr. 201. Studiu geotehnic si hidrogeologic, 2013;
  7. SC SAIDEL Engineering, Studiu geotehnic de detaliu imobil Bd. B. Vacarescu nr. 201, sect. 2, Bucuresti, 2014;
  8. SC METROUL SA, Monitorizarea tunelelor pe interstatia Aurel Vlaicu – Pipera pentru imobilul din str. Barbu Vacarescu nr. 201, 2014.

 

Autori:

Anatolie Marcu – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Departamentul de Geotehnica si Fundatii
Tudor Saidel, Ion Raileanu – SC SAIDEL Engineering SRL

 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 177 – ianuarie-februarie 2021, pag. 36

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: https://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2021/02/01/controlul-stabilitatii-la-subpresiune-si-al-deformatiilor-galeriilor-de-metrou-situate-sub-baza-unei-excavatii-adanci/

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa de email nu va fi publicata.