VPLIV GEOTEHNIKE NA RAZVOJ OBALNIH … sukljetovih...Tako je bilo za temeljenje obalnih konstrukcij na obmoju pomolov I in II poiskati drugane re itve. Po obse nih preliminarnih raunih

Lilian Battelino: Luka Koper � neko in danes

77

Lilian BATTELINO In�titut za vode Republike Slovenije, Hajdrihova 28c, Ljubljana

VPLIV GEOTEHNIKE NA RAZVOJ OBALNIH KONSTRUKCIJ POVZETEK: Na morski obali v Republiki Sloveniji se Sredozemsko morje najgloblje zajeda v evropsko celino. Luka Koper je bila neko in je �e danes vstopna to ka za Evropsko unijo. Najpomembnej�a poslovna sredi� a so iz Kopra preko avtocestne in �elezni�ke mre�e dosegljiva v manj kot enem dnevu. Obenem so redne ladijske povezave Kopra usmerjene na vse kontinente. Razvoj koprskega pristani� a se je pri el po II. svetovni vojni, in sicer neposredno ob samem mestu Koper, kjer so geolo�ko geotehni ne zna ilnosti �e dokaj ugodne za gradnjo v primerjavi z zna ilnostmi celotnega obmo ja koprskega zaliva. Trdno fli�no podlago prekrivajo sedimenti, sestavljeni meljastih peskov in gramozov, nad njimi pa se nahajajo lahko gnetne meljaste gline. Fli�na podlaga proti sredini koprskega zaliva pada v ve je globine, kar je narekovalo zahtevnej�i na in gradnje obalnih konstrukcij. Novej�e obalne konstrukcije so globoko temeljene na sistemu vertikalnih in po�evnih jeklenih zabitih pilotov. Zgornje konstrukcije pa so izdelane kot armirano betonske branaste plo� e. Skladi� ne povr�ine se razprostirajo na zemlji� ih, ki so bila pred uporabo izbolj�ana glede nosilnosti. Enako so bile izbolj�ane karakteristike temeljnih tal pod posameznimi zaprtimi skladi� i in rezervoarji za teko e tovore.

INFLUENCE OF GEOTECHNICAL ENGINEERING ON THE DEVELOPMENT OF COASTAL STRUCTURES

ABSTRACT: Slovenian coast presents the northernmost point of the Mediterranean sea. Port of Koper owns the status of the entry point to European Union. Most important business centres of Europe can be reached from Koper by motorway or railway network in less than a day. Furthermore, the Port of Koper has regular connections by sea shipping lines to all continents. The development of the Port of Koper started after WW2 close to the city of Koper. The geological and geotechnical conditions of this area are rather favourable compared to conditions of the remainder of the bay of Koper. Flysch bedrock is covered by sediments, composed mainly of silty sands and gravels. The top layer is composed of soft silty clays. The Flysch bedrock deepens to larger depths towards the centre of the bay of Koper, which resulted in more demanding conditions for the construction of new coastal structures. Recently constructed coastal structures are founded on the system of vertical and inclined driven steel piles. Upper structures are designed as reinforced concrete slabs. Open air storage areas spread on previously improved ground. Also some covered storages and liquid terminals are founded on improved ground.


78

UVOD Pristani� e Koper se �e ve kot petdeset let razvija na obmo ju Koprskega zaliva med severno obalo starega mestnega jedra, ustjem reke Ri�ane in zalivom Polje pri Ankaranu. Zamisel za gradnjo Pristani� a v Kopru je nastala v asu, ko je bilo o itno, da Trst s svojim pristani� em ne bo priklju en k Jugoslaviji. O koprskem pristani� u se je govorilo tudi na pogajanjih o Svobodnem tr�a�kem ozemlju leta 1954, ki so se kon ala s podpisom Londonskega sporazuma, s katerim je bila dolo ena razmejitev med Jugoslavijo in Italijo. Gradnja pristani� a se je za ela ob severni strani mesta Koper, kjer je bila leta 1957 za eta gradnja prve obale. Gradnja le-te je bila kon ana leto in pol kasneje, ko je ob njej pristala prva ladja, ezoceanka Gorica, last slovenskega ladjarja Splo�ne plovbe iz Pirana. Nadaljevanje gradnje je bilo

omogo eno z zaporo �kocjanskega zaliva, ki poteka med mestom Koper in nekdanjim izlivom reke Ri�ane. Obmo je Pristani� a se je v naslednjih letih po �e sedaj veljavnih prostorskih ureditvenih pogojih do sedanjega obsega razvilo na pribli�no 260 ha kopnega zemlji� a v obliki dveh pomolov in treh poglobljenih bazenov.

Slika 1. Luka Koper danes (maj 2009)

GEOTEHNI NE ZNA ILNOSTI Trdna hribinska podlaga mesta Koper in okolice je eocenski fli�. V okolici je fli� viden na povr�ju, nato pa plato bolj ali manj strmo pada proti ankaranski in semedelski depresiji. Luka Koper se razprostira med mestoma Koper in Ankaran, tako da je fli�na podlaga v neposredni bli�ini obeh mest precej visoko, na sredini pa je �e na zelo veliki globini, tudi nad 50 m. Trdni fli� prekriva najprej plast preperelega fli�a, nato pa menjajo e plasti obalnih usedlin, ki obsegajo po zrnavosti vse vrste nevezljivih in vezljivih zemljin od kamenja oziroma kr�ja preko gramoza in peska do melja in gline. Na te plasti je bila kot zadnja odlo�ena do blizu 30 m debela plast meljastih glin. Te so mestoma prekinjene s tankimi vlo�ki drobnega peska, organskih glin in meljastih peskov. Za potrebe izgradnje koprske luke so bile izvr�ene �tevilne sonda�e, spremljane z laboratorijskimi geotehni nimi preiskavami in izvedenih je bilo niz terenskih meritev. �e v za etku razvoja pristani� a je bila izdelana geolo�ko geotehni na karta z vrisanimi izohipsami povr�ja fli�ne podlage, fli�ne


79

preperine, gramozno prodnih naplavin in recentne obalne naplavine. Ta karta je bila dopolnjevana z izsledki novej�ih raziskav in v zadnjem asu izdelana za potrebe nadaljnjega razvoja pristani� a. Glede na globino trdne podlage in lokacijski razvoj pristani� a se je tekom let spreminjala zasnova temeljenja obalnih konstrukcij od masivnih te�nostnih zidov, preko celi ne pregrade iz zagatnih sten, do plo� adi globoko temeljenih na pilotih. Prav tako je geolo�ka sestava vplivala na zasnovo in temeljenje skladi� , rezervoarjev in silosov.

Slika 2: Obmo je pristani� a � geografska karta Kopra z okolico iz leta 1927 ZASNOVA PRISTANI� A Pristani� e Luka Koper d.d. se razprostira na obmo ju 475 ha, tako kopnega kot morskega akvatorija. Danes obsega tri bazene za pristajanje tovornih ladij in dva pomola, na katerem so razviti posamezni terminali glede na naravo tovora. Terminali so predvsem naslednji: kontejnerski terminal, terminal za avtomobile, terminal za generalne tovore in sadje, evropski energetski terminal, terminal za sipke tovore in terminal za teko e tovore. Prva etapa gradnje pristani� a se je za ela na severni strani mesta Koper. V nadaljevanju je bila izvedena zapora �kocjanskega zatoka od SV roba mesta do izliva reke Ri�ane. Ob tej zapori se je razvil ju�ni rob bazena I. V nadaljevanju se proti severu razprostirata pomola I in II, ki sta nastala ob poglabljanju bazenov I, II in III na potrebno globino za pristajanje velikih ladij in odlaganju izkopanega materiala (sliki 4 in 5). Ob ju�ni in severni liniji pomolov so zgrajene obalne konstrukcije, kjer se izvaja pretovor blaga iz ladij na obalo in obratno. Na pomolih se nahajajo skladi� ne in manipulativne povr�ine. Akvatorij pristani� a Akvatorij pristani� a sestoji iz bazenov I, II in III, ki so bili izkopani postopoma z razvojem luke. Izkop se je od vsega za etka izvajal s sesalnim bagrom (slika 3), ki izkopava mehko dno, ga me�a z vodo in po cevovodu transportira na pripravljeno mesta, kjer ga odlo�i. Globine bazenov so prirejene ugrezom ladij, ki gravitirajo na posamezen terminal. Ju�ni del bazena I je ob obalni liniji izkopan do globine okrog �10 m. Severni del bazena I ob obalni liniji kontejnerskega terminala je za potrebe pristajanja ladij za prevoz kontejnerjev in avtomobilov izkopan do globine �10 m na vzhodnem robu in �14 m na zahodni strani. Na obstoje em elu pomola je globina dna okrog �3 m.


80

Ju�ni del bazena II je ob obalni liniji terminala za teko e tovore izkopan na globino okrog �13 m, na obmo ju terminala za sipke tovore od �6 m do �12 m in ob terminalu za �ivino �7 m. Severni del bazena pa je izkopan na globino od �12 m do �14 m. Ju�ni del bazena III ob obalni liniji terminala EET je za potrebe pristajanja velikih ladij za prevoz razsutih tovorov izkopan do globine okrog �18 m, mestoma celo do �19 m. Bazen III je na to globino izkopan v �irini ca. 140 m. Na obstoje em elu pomola je globina dna okrog �1 m. Severni del bazena III ob obalni liniji bodo ega pomola III je izkopan do globine od �5 m do �7 m. Na elu bodo ega pomola je globina dna okrog �7 m. Globine morskega dna ob severni liniji pomola III pa zna�ajo od �2 do �5 m in se ve ajo proti zahodu.

Slika 3. Sesalni bager za poglabljanje Slika 4. Odlaganje izkopanega materiala

morskega dna v pripravljeno kaseto

Slika 5. Odlaganje izkopanega materiala na povr�ine pomolov

Slika 6. Osu�evanje izkopanega materiala

Skladi� ne povr�ine Skladi� ne povr�ine posameznih terminalov se nahajajo na pomolih I in II in v njihovem zaledju proti �kocjanskemu zatoku ter na obmo ju ankaranske bonifike. Pomoli so nastali kot re eno z odlaganjem in kasnej�im osu�evanjem materiala pridobljenega pri izkopu (slika 6). Tak�ne povr�ine so malo nosilne in jim je potrebno s posebnimi postopki pove ati nosilnost. �e v prej�njih obdobjih se je pove evalo nosilnost s pospe�eno konsolidacijo s predobremenjevanjem z nasipi, danes pa se uvajajo drena�e in gru� nati koli. Uporabljajo se tudi plasti ne armaturne mre�e. Med predobremenjevanjem se spremlja posedanje in primerja z ra unskimi predpostavkami (slika 7). V splo�nem pa se celotno obmo je stalno poseda, seveda pa se posedanje s asom upo asnjuje.


81

Slika 7. Vertikalne drena�e, plasti ne armaturne mre�e, posedalne plo� e

Obalne konstrukcije Na obrobju mesta se nahaja danes terminal za generalne tovore in sadje. Obalne konstrukcije so razdeljene na veze 1 - 5, ki imajo glede na pogoje temeljenja razli ne zasnove. Trdna fli�na podlaga se nahaja v zmerni globini in je bilo mogo e na njej neposredno temeljiti te�nostne obalne zidove (sliki 8 in 11), temeljne slope (slika 9) z zgornjo prekladno konstrukcijo (slika 10) ali pa izvesti celi ne zagatne pregrade (slike 12 � 15).

Slika 8. Vez 1 � te�nostna obala

Slika 9. Vez 1A � obala na temeljnih slopih

Slika 10. Vez 1A � obala na temeljnih slopih z monta�no prekladno konstrukcijo

Slika 11. Vez 2 � te�nostna obala


82

Slika 12. Vez 5 � celi na zagatna pregrada � pri etek gradnje

Slika 13. Vez 5 � celi na zagatna pregrada � gradnja

Slika 14.Vez 5 � celi na zagatna pregrada � gradnja

Slika 15. Vez 5 � celi na zagatna pregrada � gradnja

Temeljenje konstrukcij na slabo nosilnih obmorskih naplavinah je strokovno in finan no zahtevno. Kot re eno je globina fli�ne podlage ugodna samo na obrobju mesta, potem pa pada do 40-50 m pod morsko gladino. Tudi prodne naplavine pri enjajo �ele v globinah okrog -28 m, nad njimi pa le�i stisljiva in drsljiva mlada naplavina. Tako je bilo za temeljenje obalnih konstrukcij na obmo ju pomolov I in II poiskati druga ne re�itve. Po obse�nih preliminarnih ra unih se je izkazalo, da so izvedbeno tehni no in finan no najbolj ugodne obalne betonske plo� adi, temeljene na pilotih pri razmeroma polo�nem nagibu podmorske bre�ine. Te vrste konstrukcij se projektirajo in izvajajo �e od leta 1970. Na podlagi ob�irnih preliminarnih analiz posameznih tipov konstrukcij so se projektanti odlo ili za armirano betonske branaste konstrukcije, temeljene na jeklenih pilotih. Vsi ostali vezi v Luki Koper, 6 � 11, so izvedeni na ta na in. Prednosti teh pilotov so najni�ja cena na enoto nosilnosti, majhna lastna te�a sestavnih elementov ter lahko in zanesljivo sestavljanje z varjenjem. Dol�ina je enostavno prilagodljiva razgibanemu povr�ju trdnih tal. Dela lahko razmeroma hitro napredujejo tudi na odprtem morju v te�avnih delovnih pogojih. Preprosto je preverjanje kvalitete in ugotavljanje nepo�kodovanosti, zajam en je stik med piloti in nosilnimi tlemi. Morsko okolje, v katerega so piloti zabiti, pa je trajna gro�nja jeklenim konstrukcijam v korozijskem pogledu. V asih se je za prepre evanje korozije uporabljalo epoksidne premaze, danes pa so vse


83

obalne konstrukcije v Luki Koper za� itene z aktivno katodno za� ito z zunanjim izvorom toka. V obmo ju plimovanja so jekleni piloti za� iteni z betonsko oblogo, ker katodna za� ita ne deluje na zraku. V za etku izvajanja obalnih konstrukcij na pilotih (vezi 7, 8, 9) je bil uporabljen sistem gradnje betonske konstrukcije in situ s kopnega in nato izvedba izkopa pred in pod konstrukcijo na potrebno globino in v potrebnem nagibu (slike 16 - 19).

Sliki 16, 17. Veza 8, 9 � gradnja obalne konstrukcije s kopnega � zabijanje jeklenih pilotov

Sliki 18, 19. Veza 8, 9 � gradnja obalne konstrukcije s kopnega - betoniranje konstrukcije in izkop Ta na in se je izkazal za zamudnega in tehni no te�ko izvedljivega, zato se je pristopilo k hitrej�i in bolj zanesljivi gradnji iz morja (Vezi 6, 7A, 7B, 7C, 10, 11 in ostali). Tako se sedaj najprej izkoplje akvatorij na potrebno globino in v stabilnem nagibu, nato pa se zabije pilote s plovnega objekta (slike 21 - 23). V nadaljevanju je prikazan karakteristi ni pre ni prerez obalne konstrukcije in zaledne konstrukcije izza nje (slika 20). V principu so v sistemu temeljenja vertikalni in po�evni piloti. Uporablja se pilote s konico, spodaj odprte pilote brez konice, pilote z vgrajeno membrano, pilote s posebnimi krili v dnu za pove anje trenja, v posebnih primerih pa tudi v fli�no podlago sidrane pilote. Konica je vedno zapolnjena z betonom, prav tako so z armiranim betonom zapolnjeni zgornji deli pilotov. Piloti so sestavljeni iz ve sekcij, katerih dol�ina je odvisna od uporabljene tehnologije in zmogljivosti ter vrste mehanizacije izvajalca. Izdelavo monta�nih zvarov se radiografsko kontrolira, pomanjkljive zvare, ki ne ustrezajo predpisani kvaliteti, pa je treba odstraniti in popravke ponovno radiografirati. Kvaliteto monta�nih zvarov je potrebno dokazati z atesti, ki jih izda za to poobla� ena organizacija. Globina zabijanja pilotov je prilagojena konfiguraciji mejnice nosilnih tal, razvidni iz geotehni nega poro ila in rezultatom stati ne obremenilne preizku�nje ter dinami nih testov in analiz. Odvisno od zahtev segajo noge pilotov v trdni fli�, ali pa ostajajo v prodno pe� eni naplavini. Kon na globina zabijanja vsakega pilota je dolo ena s spremljanjem posedkov pri zabijanju. Med gradnjo se zabijanje


84

10% pilotov spremlja z dinami nimi testi. S temi kontrolami je v najve ji meri zagotovljena varnost in stabilnost konstrukcije.

Slika 20. Karakteristi ni prerez obalne in zaledne konstrukcije v Luki Koper

Natan nost zabijanja je pogojena s tolerancami, ki jih prenese monta�na konstrukcija. V primeru nenatan nosti zabijanja pilotov preko toleran nih mej, mora biti izvajalec pripravljen, da bo posamezne monta�ne elemente izdelal naknadno na to no mero.

Slika 21. Priprava jeklenih pilotov Slika 22. Vodilo za zabijanje pilotov

Na pilote se nato sestavi monta�na konstrukcija, izdelana v tovarni betonskih izdelkov in monolitizira. Na pilote se najprej postavi armirano betonske kape, ki imajo dvojni namen. V asu monta�e slu�ijo kot podpora za monta�ne nosilce, v asu uporabe pa delujejo kot antikorozijska za� ita v obmo ju plimovanja, kjer katodna za� ita ne deluje (slika 24).


85

Slika 23. Plovilo z mehanizacijo za zabijanje pilotov

Slika 24. Proti korozijska za� ita pilotov v obmo ju plimovanja

Na stabilizirane kape se nato gradi monta�na konstrukcija z vnaprej izdelanimi elementi (sliki 25, 27). Med samo monta�o so posamezne faze monolitiziranja, na koncu pa je konstrukcija monolitizirana s plo� o (slika 28). Pri tem na inu gradnje je mo�no zaporedje del, ugodno za doseganje kraj�ega asa izgradnje � pilotiranje � monta�a � monolitiziranje (slika 26). Sledi le �e monta�a potrebne opreme, morebitno asfaltiranje pri nekaterih obalnih konstrukcijah in obala je pripravljena za uporabo.

Slika 25. Pri etek monta�e Slika 26: Zaporedje monta�nih del pri na inu

gradnje z morja

Slika 27. Monta�a predfabriciranih elementov Slika 28. Monolitiziranje konstrukcije


86

Skladi� a, rezervoarji, silosi Razse�na pritli na skladi� a v Luki Koper so ve inoma plitko temeljena na to kovnih ali na pasovnih temeljih. Ker so pri plitkem temeljenju temelji postavljeni na drsljive, stisljive in malo prepustne glinaste naplavine in usedline, je treba pri ra unih upo�tevati po asno upadanje pornih tlakov, ki jih v tleh povzro i nova obremenitev. Temeljenje skladi� na pilotih ne glede na ceno ni najbolj primerno, ker nastanejo velike razlike v posedkih okolnega terena in tlaka v skladi� u. S tem je manipulacija mo no ovirana. Pri smotrni zasnovi konstrukcije je obte�ba posameznih temeljev dovolj enakomerna, da ustvarja pogoje za pribli�no enakomerne posedke. Te predpostavke koristno podpirajo izkustva, pridobljena z meritvami usedkov temeljev �e zgrajenih skladi� . Naslednji pomembni lu�ki objekti so rezervoarji za skladi� enje teko in, predvsem gre tu za kemikalije in naftne derivate. V prej�njih obdobjih, ko je bila cena gradnje pomembnej�a od asa, so bili vsi rezervoarji temeljeni plitko na izbolj�anih tleh. Predvsem se je uporabljalo predobremenitev, pa tudi izbolj�avo v kombinaciji z gru� natimi koli. Pri prvih rezervoarjih (leta 1970) je investitor je smatral, da bi bilo globoko temeljenje na pilotih, kot tudi plitko temeljenje ob predhodni konsolidaciji tal po stro�kih nesorazmerno z vrednostjo celega objekta in bi podra�ilo stro�ke eksploatacije. Tako je bila izvajana predobremenitev kar z rezervoarji, napolnjenimi z vodo, ki se jih je premikalo po posameznih lokacijah (slika 29).

Slika 29. Predobremenitev z rezervoarji, napolnjenimi z vodo

V naslednjih letih je projektantom le uspelo prepri ati investitorja za izvedbo izbolj�ave z gru� natimi koli in predobremenitvijo. Danes pa je as tako dragocen, da se je investitor odlo il temeljiti rezervoarje na plo� i, podprtimi s piloti (slika 30). S tem se izogne izbolj�avi, ki sicer terja ve asa. Pa �e par besed o silosih. Najve ji tak�en objekt v Luki Koper je silos za �itarice, kapacitete skladi� enja 60.000t. Silos je betonski, njegova lastna te�a zna�a �e dodatnih 30.000 t, zato ni bilo nikoli nobenega dvoma, da ga je potrebno temeljiti na pilotih. Izbrani so bili jekleni piloti, razmi�ljalo pa se je tudi o uporabi betonskih prednapetih pilotih. Vendar pa je v tistem asu (1983) na�a doma a operativa �ele pri enjala z izdelavo visoko nosilnih betonskih prednapetih pilotov in so bili takrat nepremostljivi problemi s klju avnicami za sestavljanje posameznih segmentov. Glede na veliko globino temeljenja, ca. -45 m je to predstavljalo velik problem in zato odlo itev za preizku�eno tehnologijo jeklenih pilotov. Drug tak objekt pa je silos za glinico, kapacitete 20.000 t, ki pa je v jekleni izvedbi. Lokacija tega silosa je neposredno izza operativne obale, zato je bila ob uporabi pilotov s konico nevarnost razrivanja in posledi no po�kodbe obale. Zato je bil razvit jekleni pilot brez konice, z vgrajeno membrano z odprtino. Skozi to odprtino so mehke zemljine ob zabijanju prehajale v pilot, lokacija membrane pa je bila iz geotehni nih podatkov izra unana na takem mestu, da je sedla na pe� eno gru� nato plast in v bistvu delovala kot konica. Seveda je bila v asu gradnje poostrena kontrola nosilnosti pilotov in spremljanja morebitnih pomikov obstoje e obale.


87

Slika 30. Karakteristi ni prerez rezervoarja temeljenega na plo� i, podprti s piloti

ZAKLJU EK V kratkem sem sku�ala na enostaven na in prikazati, kako geotehni ni pogoji vplivajo na razvoj, tako pristani�ke dejavnosti, kot tudi in predvsem na razvoj razli nih konstrukcij. V za etku nastajanja pristani� a so bile konstrukcije zaradi bolj ugodnih pogojev temeljenja enostavnej�e in cenej�e. Ko pa je lokacij z ugodnej�imi pogoji zmanjkalo, se je pristopilo k bolj komplicirani, zahtevnej�i gradnji na pilotih. Razvoj ladjarstva in ladijskega transporta je terjal vse ve je globine akvatorija, s tem so bili zahtevani bla�ji nagibi stabilnih bre�in in obse�nej�e obalne konstrukcije. Dana�nja tehnologija omogo a hitrej�o gradnjo, omejitveni faktor pa �e bolj zopet postaja ekonomija. Vendar moderni na ini transporta, predvsem kontejnerskega, zahtevajo vse ve je in mo nej�e objekte. V zaklju ni pripravi je dr�avni prostorski na rt za Luko Koper, ki predvideva njen razvoj za nadaljnjih 50 let. V njem so nakazane re�itve posameznih zasnov objektov, vse pa �e naprej v tesni povezanosti z geolo�ko geotehni nimi danostmi koprskega zaliva. LITERATURA Arhiv projektov In�tituta za vode RS

Arhiv fotografij In�tituta za vode RS

Petrinja Danilo � Primo�, 1999: Gradnja Luke Koper in �elezni�ke proge Koper - Pre�nica.

Sovinc Ivan, Lipov�ek Sa�a, 24. godi�nji skup JUREMA, Zagreb 1979, Luka kao sistem, Zbornik radova JUREMA 24, 7. svezak: Geotehni ni problemi pri gradnji koprske luke.

VPLIV GEOTEHNIKE NA RAZVOJ OBALNIH … sukljetovih...Tako je bilo za temeljenje obalnih konstrukcij na obmoju pomolov I in II poiskati drugane re itve. Po obse nih preliminarnih raunih

Documents