PROJEKT ROBÓT GEOLOGICZNYCH

Transkrypt

1 MGR INŻ. MACIEJ TRZECIAK Białystok, ul. Zagórna 23/13 tel ; tel. kom ; PROJEKT ROBÓT GEOLOGICZNYCH na wykonanie otworów technologicznych mających za cel wykorzystanie ciepła ziemi dla ZESPOŁU SZKÓŁ W ZAWADACH pow. białostocki, woj. podlaskie Inwestor i Zleceniodawca: GMINA ZAWADY Plac Wolności Zawady Geolog projektujący: Projekt przedstawia do rozpatrzenia: mgr inż. Maciej Trzeciak upr. geol. nr mgr inż. Małgorzata Wysocka Białystok, grudzień 2013 r. EGZ. nr 3

2 SPIS TREŚCI 1. WSTĘP, CEL OPRACOWANIA CHARAKTERYSTYKA PROJEKTOWANEJ INWESTYCJI CHARAKTERYSTYKA TERENU BADAŃ LOKALIZACJA, MORFOLOGIA I HYDROGRAFIA BUDOWA GEOLOGICZNA I WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE REALIZACJA PROJEKTU ROBÓT GEOLOGICZNYCH TECHNOLOGIA WYKONANIA OTWORÓW OPRÓBOWANIE OTWORU PRACE GEODEZYJNE PRACE DOKUMENTACYJNE OCENA WPŁYWU ZAMIERZONYCH ROBÓT NA ŚRODOWISKO PRZEDSIĘWZIĘCIA MAJĄCE NA CALU ZAPEWNIENIE BEZPIECZEŃSTWA PRACY ORAZ OCHRONY ŚRODOWISKA HARMONOGRAM PROJEKTOWANYCH ROBÓT GEOLOGICZNYCH UWAGI KOŃCOWE SPIS ZAŁĄCZNIKÓW Zał. nr 1 Zał. nr 2 Zał. nr 3 Zał. nr 4 Zał. nr 5 Zał. nr 6 Lokalizacja obszaru zamierzonych robót geologicznych z elementami mapy hydrogeologicznej (mapa topograficzna w skali 1:50 000) Lokalizacja obszaru zamierzonych robót geologicznych (mapa topograficzna w skali 1:10 000) oraz mapa poglądowa w skali 1:5000 Mapa sytuacyjno-wysokościowa z lokalizacją zamierzonych robót geologicznych w skali 1:1000 Przekrój hydrogeologiczny Karta otworu wiertniczego reprezentatywnego dla obszaru projektowanych robót geologicznych Projekt geologiczno-techniczny otworów od O1 do O60-2 -

3 1. WSTĘP, CEL OPRACOWANIA Niniejszy projekt robót geologicznych został opracowany na zlecenie Gminy Zawady, Plac Wolności 12, Zawady. Celem opracowania jest ustalenie zakresu robót i prac geologicznych, związanych z wykonaniem 60 otworów technologicznych o głębokości do 100m, w celu wykorzystania ciepła ziemi (zainstalowanie gruntowych wymienników ciepła). Lokalizacja, głębokość i ilość otworów została ustalona z projektantem instalacji grzewczej. Projekt robót wykonano zgodnie z przepisami ustawy z dnia r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz.U. nr 163 poz. 981) z aktualnymi przepisami wykonawczymi do ustawy, a w szczególności Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących projektów robót geologicznych, w tym robót, których wykonywanie wymaga uzyskania koncesji (Dz.U. Nr 288 poz. 1696) oraz Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących innych dokumentacji geologicznych (Dz.U. Nr 282 poz. 1656). Projekt podlega zgłoszeniu właściwemu organowi administracji geologicznej tj. Staroście Powiatu Białostockiego. Rozpoczęcie robót geologicznych może nastąpić, jeżeli w terminie 30 dni od dnia przedłożenia projektu robót geologicznych, Starosta, w drodze decyzji, nie zgłosi do niego sprzeciwu. Roboty geologiczne powinny być prowadzone w obecności uprawnionego geologia. Wyniki prac terenowych, badań i obserwacji zostaną przedstawione w formie dokumentacji zaliczonej wg Prawa Geologicznego i Górniczego do innych dokumentacji geologicznych. Dokumentacja ta zgodnie z obowiązującymi przepisami prawnymi zostanie przedłożona w 3 egzemplarzach organowi administracji geologicznej tj. dla Starosty Powiatu Białostockiego. 2. CHARAKTERYSTYKA PROJEKTOWANEJ INWESTYCJI Obiektem przeznaczonym do wykorzystania systemu pomp ciepła jest Zespół Szkół w Zawadach. Inwestycja polegać będzie na zainstalowaniu pomp ciepła wykorzystujących energię cieplną zmagazynowaną w naturalnym środowisku gruntowym, pobieraną przez pionowe odwierty i zabudowane w nich wymienniki ciepła. Wymienniki ciepła składają się z U-kształtnych, zgrzanych u podstawy kolektorów wykonanych z węży polietylowych, w których w układzie zamkniętym krąży czynnik chłodniczy transportujący ciepło tj. biodegradowalny glikol propylenowy. Długość kolektorów ciepła zapewniająca odpowiedni uzysk energii z gruntu uwarunkowana jest kubaturą obiektu przeznaczonego do ogrzania oraz zdolnością przekazywania ciepła przez grunt wyrażoną przez współczynnik qe. Współczynnik ten wynosi do 30 W/m (dla podłoża - 3 -

4 stanowiącego grunt suchy) i do 100 W/m (dla gruntów nawodnionych o dużym przepływie wód gruntowych). Dla omawianej inwestycji projektuje się instalację 4 pomp ciepła, o łącznej mocy grzewczej 264kW przy minimalnej temperaturze dolnego źródła 3 o C. Rodzaj i moc pompy została dobrana przez Instalatora, na podstawie obliczonego obciążenia cieplnego budynku. Założono wykonanie 60 sond z rur PE 100 PN16 SDR11, o średnicy 32/3,0 o głębokości do 100m każda. Sondy te będą łączone w grupy i połączone w studzienkach zbiorczych. Podczas pracy pomp tworzy się tzw. lej temperaturowy, tj. obszar obniżonej temperatury gruntu wymagający zachowania odpowiedniej odległości między otworami wynoszącej od 5 do 15m, o zależności wprost proporcjonalnej do głębokości otworów i odwrotnie proporcjonalnej do współczynnika qe. Dla projektowanych otworów przyjęto rozstęp ok.10m. Podkreśla się iż całość prac związanych z wykonaniem dolnego źródła ciepła należy zlecić jedynie firmie mającej udokumentowane doświadczenie w tym zakresie. Jakość wykonania dolnego źródła warunkuje efektywność pracy pompy ciepła, a po wykonaniu nie jest możliwa jego naprawa. 3. CHARAKTERYSTYKA TERENU BADAŃ 3.1. LOKALIZACJA, MORFOLOGIA I HYDROGRAFIA Teren projektowanych robót leży w województwie podlaskim w powiecie białostockim w miejscowości ZAWADY. Projektowana inwestycja została zlokalizowana w północnej części miejscowości przy ul. Kościuszki 2, na placu boiska sportowego szkoły (dz. geod. nr 656/4). Szczegółową lokalizację tego obszaru przedstawiono graficznie na załącznikach nr 1, nr 2 i nr 3. W najbliższym otoczeniu analizowanego obszaru nie występują tereny podlegające ochronie na podstawie Ustawy z dnia 16 kwietnia 2004r O ochronie przyrody (Dz.U ze zmianami). Teren leży również poza zasięgiem: obszaru Europejskiej sieci Ekologicznej Natura parków narodowych obszarów ochrony uzdrowiskowej zabytków archeologicznych wpisanych do rejestru pomników historii parków kulturowych Analizowany teren zgodnie z danymi zamieszczonymi w opracowaniu: Mapa obszarów Głównych Zbiorników Wód Podziemnych w Polsce wymagających szczególnej ochrony w skali 1: Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej Akademii Górniczo Hutniczej, Kraków 1990r. znajduje się poza zasięgiem wyznaczonych GZWP. Wobec położenia projektowanych robót poza w/w zasięgiem oraz poza terenami obszarów perspektywicznego wydobywania złóż, uznaje się za bezzasadne dołączenie do projektu mapy - 4 -

5 geologiczno-gospodarczej. Według podziału fizyczno-geograficznego J. Kondrackiego omawiany obszar leży w mezoregionie Wysoczyzna Wysokomazowiecka, który znajduje się w obrębie makroregionu: Nizina Północnopolska. Jest to obszar mało urozmaicony morfologicznie, zbudowany z utworów morenowych zawdzięczających swe pochodzenie osadom lodowcowym, które powstały podczas zlodowacenia środkowopolskiego. Badany teren zlokalizowany jest na wysokości rzędnej ok. 112,5m npm. Ok 200m od badanego terenu w kierunku wschodnim przepływa rzeka Ślina, która jest dopływem Narwi przepływającej w odległości ok 6km na północ od analizowanego obszaru. Rzeka Ślina stanowi bazę drenażową dla wód przypowierzchniowych badanego terenu, zaś w kierunku doliny rzeki Narew następuje spływ wód podziemnych BUDOWA GEOLOGICZNA I WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE Budowę geologiczną i warunki hydrogeologiczne badanego terenu ustalono w oparciu o: - Mapę Geologiczną i Hydrogeologiczną Polski, - przekrój hydrogeologiczny (Zał. nr 4) - wizję lokalną - archiwalne otwory (studnie głębinowe) Zał. nr 5 Z uwagi na to, iż projekt dotyczy wykonania odwiertów do celów instalacji dolnego źródła pomp ciepła skoncentrowano się na budowie warstw geologicznych do głębokości założonej przez projektanta instalacji pomp ciepła tj. 100 m ppt. Budowa geologiczna utworów czwartorzędowych w rejonie analizowanym została ukształtowana w okresie trwania glacistadiału Wkry zlodowacenia środkowopolskiego w postaci utworów glacjalnych stanowiących miąższe kompleksy glin zwałowych, przewarstwionych utworami fluwioglacjalnymi tj. piaskami różnej granulacji, lokalnie żwirami oraz utworami zastoiskowymi pylasto ilastymi. Na badanym terenie do gł. ok 26,0m zalegają gliniaste pod którymi zalega kompleks osadów akumulacji wodnolodowcowej w postaci piasków drobnoziarnistych i średnioziarnistych do gł. 47m. Poniżej do głębokości 100m spodziewać się można utworów w postaci gliny zwałowej z otoczakami z możliwymi przewarstwieniami osadów zastoiskowych i utworów piaszczysto-żwirowych. Stratygraficznie utwory zaliczane do czwartorzędu w rejonie badań zostały ukształtowane w okresie zlodowacenia środkowopolskiego i związane są z działalnością denudacyjną, erozyjną i akumulacyjną zachodzącą w czasie kolejnych transgresji i regresji lądolodu skandynawskiego. Poziom wodonośny ujęty do eksploatacji przez pobliskie studnie na badanym terenie zalega bardzo regularnie, w miejscu lokalizacji wierceń wystąpi on na gł. ok 26m i przykryty jest warstwą - 5 -

6 izolującą, w związku z tym warstwa ta jest w znacznym stopniu izolowana od zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego z powierzchni terenu. Stopień zagrożenia określono jako niski. Zwierciadło wody tej warstwy ma charakter naporowy stabilizujący się na gł. ok 11.1m (w obrębie lokalizacji terenu zamierzonych robót geologicznych). Spływ wód podziemnych w obrębie warstwy wodonośnej odbywa się w kierunku N, ku dolinie rzeki Narew. Zasilanie odbywa się głównie na drodze lateralnego dopływu. Zaznacza się, iż na badanym terenie mogą wystąpić również przewarstwienia utworów nawodnionych w obrębie osadów słabo przepuszczalnych tj. glin oraz osadów zastoiskowych. W oparciu o profile geologiczne z archiwalnych otworów studziennych, zlokalizowanych w pobliżu projektowanych robót, zaprojektowano zgeneralizowany profil geologiczny, który przedstawia się następująco: Q 0 ok 26,0m glina piaszczysta-zwałowa z otoczakami 26,0 ok 30,0m piasek drobnoziarnisty 30,0 ok 45,0m piasek średnioziarnisty 45,0 ok 47,0m piasek drobnoziarnisty zagl. 47,0 ok 100,0m glina zwałowa z możliwymi przewarstwieniami osadów zastoiskowych i utworów piaszczysto-żwirowych W projektowanym profilu należy spodziewać się warstw wodonośnych o zwierciadle wody: - napiętym - zwierciadło nawiercone na gł. ok 26m, ustabilizowane na gł. ok 11m *nie wyklucza się wystąpienia innych warstw wodonośnych/soczewek w obrębie gruntów nienawodnionych z wodą będącą pod ciśnieniem. Przewidywany profil geologiczny projektowanych otworów przedstawiono w projekcie geologiczno-technicznym otworu wiertniczego Zał. nr 6 4. REALIZACJA PROJEKTU ROBÓT GEOLOGICZNYCH Zakłada się wykonanie 60 otworów wiertniczych jako pionowych wymienników gruntowych o głębokości do 100,0 m ppt, rozmieszczonych co ok 8-10 m od siebie, w obrębie działki geodezyjnej nr 656/4 przy ul. Kościuszki 2 w ZAWADACH. Szczegółową lokalizację otworów naniesiono na mapę w skali 1:1000 -Zał. nr 3. Działka w obrębie której będą prowadzone wiercenia należy do Inwestora tj. Gminy Zawady. Lokalizacja wierceń została nakreślona przez projektanta instalacji grzewczej. W obrębie zamierzonych prac nie występuje uzbrojenie podziemne. Dopuszcza się niewielkie zmiany w lokalizacji otworów wiertniczych po uzgodnieniu z dozorem geologicznym

7 4.1. TECHNOLOGIA WYKONANIA OTWORÓW Zakłada się wykonanie otworów wiertniczych urządzeniem do wykonywania metodą obrotową na płuczkę iłową. Projektowana średnica wiercenia (gryzera) to ok 170mm. Głębokość projektowanego wiercenia dla każdego z 60 otworów to do 100m. Wiercenie będzie odbywało się w obrębie utworów czwartorzędowych. Po osiągnięciu planowanej głębokości 100.0m należy pomierzyć temperaturę na dnie odwiertu. Następnie należy zapuścić rury U kształtne, wysokociśnieniowe, PE 32 mm i wypełnić je roztworem glikolu propylenowego. Przed wprowadzeniem rurek PE do otworu należy sprawdzić szczelność całego układu wprowadzając do niego wodę i poddając go ciśnieniu np. 6 Atm. Po opuszczeniu do otworu pionowych sond, przestrzeń między ściankami otworu zostanie wypełniona obsypką piaszczysto-żwirową oraz urobkiem zmieszanym z pozostałością płuczki bentonitowej, co pozwoli na ustabilizowanie kolektora, uzyskanie prawidłowej wymiany termicznej z otaczającym gruntem zabezpieczy poziomy wód przed możliwością ich połączenia się (odizolowanie horyzontów wodonośnych). Schemat wiercenia i zabudowy otworu dla wymiennika gruntowego przedstawia zał. graf. 6. Zaznacza się iż parametry wiercenia (wydajność i ciśnienie płuczki, nacisk świdra na dno otworu, obroty) oraz szczegółowe średnice rur i świdrów będą ustalane na bieżąco w trakcie prowadzenia wiercenia, w dostosowaniu do urządzenia wiertniczego i zastanych warunków geologicznych i hydrogeologicznych OPRÓBOWANIE OTWORU W czasie wiercenia otworów należy sporządzać profil geologiczny dla reprezentatywnego otworu na podstawie próbek zwiercin pobieranych co 2 m oraz przy każdej zmianie litologii lub barwy gruntu wraz z charakterystyką przewiercanych utworów. Próbki należy składać do np. skrzynek drewnianych (pojemników), jako próby czasowego przechowywania. Wykonawca jest zobowiązany do ich przechowywania w magazynie do momentu sporządzenia i przyjęcia dokumentacji powykonawczej Nawiercone poziomy wód gruntowych powinny być ustabilizowane i pomierzone. W przypadku napotkania innych warstw wodonośnych nie przewidzianych w niniejszym projekcie, upoważnia się geologa dozorującego do ustalenia prawidłowego sposobu przechodzenia przez nawiercone horyzonty wodonośne

8 4.3. PRACE GEODEZYJNE Po odwierceniu wszystkich otworów i zabudowaniu w nich pionowych wymienników gruntowych Inwestor zniweluje je w nawiązaniu do państwowej sieci reperów oraz naniesie na plan sytuacyjny w skali 1: PRACE DOKUMENTACYJNE Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 15 grudnia 2011 r. (Dz. U. nr 282, poz ) w związku z wykonywaniem prac geologicznych w celu wykorzystania ciepła Ziemi należy sporządzić inną dokumentację geologiczną. Opracowana zgodnie z w /w przepisami dokumentacja powinna zawierać stronę tytułową wraz z kartą informacyjną, syntetycznym omówieniem budowy i warunków hydrogeologicznych, opisem profilu geologicznego i temperatury na dnie otworu, opisem sposobu izolacji warstw wodonośnych, charakterystykę rozwiązań technicznych, opis zagrożeń na etapie użytkowania instalacji oraz w przypadku awarii. Dokumentacja powinna zawierać część tekstową i załączniki graficzne. Inwestor ma obowiązek przedłożyć sporządzoną w 3 egzemplarzach dokumentację, w terminie 6 miesięcy od daty zakończenia prac terenowych właściwemu organowi administracji geologicznej, któremu zgłoszono projekt prac geologicznych (Starostwo Powiatowe w Białymstoku). Dokumentacja nie wymaga uzyskania zatwierdzenia w drodze decyzji OCENA WPŁYWU ZAMIERZONYCH ROBÓT NA ŚRODOWISKO Projektowany zakres robót i badań geologicznych nie spowoduje zagrożeń dla środowiska naturalnego, pod warunkiem prowadzenia ich zgodnie ze sztuką geologiczną (pod nadzorem osób posiadających odpowiednie (stwierdzone) kwalifikacje.. Podczas prac wiertniczych będą przestrzegane przepisy i instrukcje dotyczące ochrony przed skażeniem środowiska wodno-gruntowego i przyrodniczego, w szczególności: produkty ropopochodne będą przechowywane w odpowiednim pomieszczeniu, urządzenie wiertnicze powinno być zabezpieczone przed wyciekami oleju i smaru oraz przed iskrzeniem, po zakończeniu wiercenia teren wokół otworów zastanie doprowadzony do pierwotnego stanu, projektuje się izolację warstw geologicznych aby nie dopuścić do niekontrolowanych przepływów wód podziemnych (zamykanie horyzontów wodonośnych) wykorzystywana do wierceń płuczka wiertnicza będzie miała skład zapewniający biodegradowalność niebezpiecznych substancji mogących skazić środowisko teren robót będzie oznakowany i zabezpieczony przed przedostaniem się osób niepowołanych inne zabezpieczenia, które mogą być niezbędne, wynikłe podczas robót wiertniczych

9 5. PRZEDSIĘWZIĘCIA MAJĄCE NA CALU ZAPEWNIENIE BEZPIECZEŃSTWA PRACY ORAZ OCHRONY ŚRODOWISKA Celem uniknięcia zagrożeń w związku z prowadzeniem prac geologicznych na projektowanym terenie, stosowana będzie następująca profilaktyka. Prace i roboty geologiczne powinny wykonywać pracownicy posiadający odpowiednie uprawnienia, którzy zostaną odpowiednio przeszkoleni w zakresie ochrony przeciwpożarowej i obsługi sprzętu gaśniczego, obowiązujących przepisów BHP oraz udzielania pierwszej pomocy. Prace wiertnicze należy prowadzić zgodnie ze zgłoszonym Projektem robót geologicznych... Celem uniknięcia zagrożeń w związku z prowadzeniem prac związanych z wykorzystaniem ciepła ziemi załoga wiertnicza zostanie przeszkolona na temat najczęściej występujących zagrożeń: technicznych: bezpieczna obsługa urządzenia wiertniczego i urządzeń elektrycznych, technologicznych: wiercenie prowadzone zgodnie z projektem prac geologicznych, organizacyjnych: zapewnienie racjonalnej współpracy z Inwestorem. Załoga wiertnicza będzie wyposażona w bezpieczny sprzęt do prowadzenia prac geologicznych, obejmujących wykonanie otworów dla pionowych wymienników gruntowych celem wykorzystania ciepła ziemi. Wiercenie otworów prowadzone będzie metodą obrotową z użyciem płuczki wiertniczej, a urobek z wierceń będzie zagospodarowany na budowie. Zbiorniki z paliwem do urządzenia oraz smary zabezpieczone będą przed możliwością wycieku substancji ropopochodnych, znajdować się będą z dala od otworów. Podczas prowadzenia wierceń nie przewiduje się stworzenia zagrożenia dla otaczającego środowiska z tytułu zanieczyszczenia warstwy wodonośnej lub pogorszenia stanu środowiska naturalnego. 6. HARMONOGRAM PROJEKTOWANYCH ROBÓT GEOLOGICZNYCH Przewiduje się, że prace i roboty geologiczne objęte niniejszym projektem zostaną wykonane zgodnie z następującym harmonogramem: - prace terenowe ok 30 dni roboczych - badania laboratoryjne i prace kameralne ok 4-8 tygodni Powyższe prace i roboty mogą być wykonywane po 30 dniach od złożenia niniejszego projektu, jeśli organ administracji państwowej nie wyrazi opinii negatywnej. Wnioskuje się aby termin ważności projektu robót geologicznych był równy 1 rok od zgłoszenia projektu

10 7. UWAGI KOŃCOWE Projektuje się wykonanie 60 odwiertów, w których zamontowane zostaną pionowe wymienniki gruntowe, połączone z pompami ciepła. System pomp ciepła pełnił będzie funkcję grzewczą dla ZESPOŁU SZKÓŁ w ZAWADACH. Wydajność grzewcza wynosi max 264kW. Projektowane roboty geologiczne winny być dozorowane przez uprawnionego geologa. Projektowane otwory dla pionowych wymienników gruntowych odwiercone zostaną metodą obrotową na płuczkę iłową (średnica gryzera ok 170mm), do głębokości 100,0 m ppt w obrębie utworów czwartorzędowych. W otworach zabudowane zostaną jako pionowe wymienniki gruntowe rury wysokociśnieniowe w kształcie U 32 mm Po odwierceniu otworów, przed zapuszczeniem pionowego wymiennika gruntowego U należy dokonać pomiaru temperatury na dnie otworów. Przewiduje się wykonanie prób ciśnieniowych samych wymienników gruntowych jak również całego układu dla pomp ciepła, oraz sporządzenie stosownych protokołów. Po odwierceniu wszystkich otworów i zabudowaniu w nich wymienników gruntowych Inwestor zniweluje je w nawiązaniu do państwowej sieci reperów oraz naniesie na plan sytuacyjny w skali 1:500. Projektowane prace geologiczne nie wpłyną ujemnie na środowisko naturalne jeśli będą wykonywane zgodnie z niniejszym projektem oraz sztuką geologiczna. Projekt niniejszy należy przedłożyć w 2 egz. w formie zgłoszenia w Starostwie Powiatowym w Białymstoku. Po wykonaniu zadania należy opracować w 3 egz. dokumentację powykonawczą, należącą do innych dokumentacji geologicznych i przedstawić w Starostwie Powiatowym w Białymstoku. OPRACOW ALI: mgr inż. Maciej Trzeciak mgr inż. Małgorzata Wysocka