DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA dla projektowanej budowy systemu oczyszczalni wód opadowych w Połańcu województwo świętokrzyskie

Transkrypt

1 Egz. Nr 7 DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA dla projektowanej budowy systemu oczyszczalni wód opadowych w Połańcu województwo świętokrzyskie Opracował:. Wiesław Frańczak Upr. MOŚZNiL VII 1113 Kielce, marzec 2005 r. Hydrogeotechnika Sp. z o.o., Kielce, ul. Ściegiennego 262 A tel. ( ) , fax ( ) info@hydrogeotechnika.pl, KRS: , NIP: , REGON:

2 SPIS TREŚCI 1. Wstęp Ogólna charakterystyka terenu badań Położenie geograficzne i lokalizacja Morfologia i hydrografia Zagospodarowanie terenu badań i najbliższego sąsiedztwa Charakterystyka projektowanego zamierzenia Zakres wykonanych prac i badań Budowa geologiczna Warunki hydrogeologiczne Ocena geotechniczna podłoża projektowanych oczyszczalni Warunki gruntowo-wodne Wnioski Spis literatury... 9 Spis załączników Załączniki tekstowe 1. Wymagania techniczno budowlane. Załączniki graficzne I. Mapa przeglądowa z lokalizacją projektowanych oczyszczalni wód opadowych w skali 1 : II.1 II.4 Mapa dokumentacyjna w skali 1 : 500. III.1 III.7 Profile geotechniczne otworów. IV. Tabela wartości charakterystycznych parametrów geotechnicznych. 2

3 1. WSTĘP Wykonawca: Hydrogeotechnika Sp. Z o.o. w Kielcach, ul. Ściegiennego 262 A. Wody opadowe z terenu miasta Połaniec, obecnie, bez oczyszczania zrzucane są do rzeki Czarnej. Dla zapewnienia odpowiednich wskaźników zanieczyszczeń zrzucanych wód opadowych projektuje się budowę odpowiedniego systemu oczyszczania tj. budowę 4 oczyszczalni wód na wylotach istniejących kolektorów deszczowych. Dla rozpoznania warunków gruntowo-wodnych w podłożu projektowanych oczyszczalni wód opadowych w Połańcu i umożliwienia opracowania projektu budowlanego dla projektowanego systemu oczyszczania, wykonano niezbędne badania w 4 rejonach projektowanej lokalizacji oczyszczalni, a wyniki prac przedstawiono w niniejszej dokumentacji geotechnicznej. Dokumentację opracowano zgodnie z rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych (Dz.U Nr 126, poz. 839). Opracowanie sporządzone w 7-dmiu egzemplarzach będzie dołączone do projektu budowlanego przedsięwzięcia. 2. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA TERENU BADAŃ 2.1. Położenie geograficzne i lokalizacja Wg J. Kondrackiego (Geografia regionalna Polski r.) rejon badań położony jest w obrębie mezoregionu Niecka Połaniecka (342.28), stanowiącego część Niecki Nidziańskiej (342.2). Rejony objęte badaniami położone są na terenie miasta Połaniec i związane są z wylotami istniejących kolektorów deszczowych do rzeki Czarnej tj. kolektora Ø mm w ul. Mieleckiej (oczyszczalnia nr 3), kolektora Ø mm w ul. Partyzantów (oczyszczalnia nr 4), kanału Ø 300 mm w ul. 11 Listopada, (oczyszczalnia nr 2) i 2 kanałów Ø 400 mm w okolicy ulicy 11 Listopada (oczyszczalnia nr 1). Ogólne położenie projektowanych oczyszczalni wód opadowych przedstawia zał. Nr I, a szczegółową lokalizację zał. Nr II.1 II Morfologia i hydrografia Teren badań położony jest w obrębie Niecki Połanieckiej, będącej zapadliskiem o rozciągłości z północnego-zachodu na południowy-wschód, pomiędzy Garbem Pińczowskim na południu, a Pogórzem Szydłowskim na północy. Osią Niecki Połanieckiej płyną rzeki Wschodnia i Sannica, wpadające pod Połańcem do rzeki Czarnej. Rzeka Czarna tworzy płaskodenną dolinę, w której kolejne zasypania i rekonstrukcje doprowadziły do powstania płaskodennego dna, oddzielonego progiem morfologicznym tj. stromym przejściem z dna doliny na wierzchowinę płaskowyżu, nazwaną przez ludność skarpą. Pod względem geomorfologicznym większość badanego terenu stanowi łagodne powierzchnie stoków denudacyjnych lub deluwialne stopnie tworzące się u podstawy zboczy dolinnych z materiału przetransportowanego z wierzchowin i zboczy. Morfologicznie teren badań oznacza się znacznym zróżnicowaniem, a obecne ukształtowanie powierzchni terenu jest wynikiem wielu procesów i występowania różnych form geomorfologicznych, często nakładających się na siebie. 3

4 Projektowane oczyszczalnie zlokalizowane są po prawej stronie rzeki, przy czym oczyszczalnie nr 2, 3 i 4 w bezpośrednim pobliżu, a oczyszczalnia nr 1 w odległości około 180 m od rzeki Czarnej. Rzędna powierzchni terenu w rejonach projektowanych oczyszczalni wynosi około 166,0 m npm (oczyszczalnia nr 1) do około 160,0 m npm (oczyszczalnia nr 4) Zagospodarowanie terenu badań i najbliższego sąsiedztwa Tereny objęte badaniami związane są z wylotami istniejącej miejskiej kanalizacji deszczowej do rzeki Czarnej. W przypadku oczyszczalni nr 1 i 2 są to tereny istniejących ulic o nawierzchni asfaltowej i zwartej, indywidualnej, głównie parterowej, zabudowie. W przypadku oczyszczalni nr 3 i 4 są to tereny o nawierzchni ziemnej i już poza terenem zwartej zabudowy związanej z ulicami Mielecką i Partyzantów. Oczyszczalnia wód opadowych na wylocie kolektora Ø mm z ul. Mieleckiej będzie realizowana w zróżnicowanym morfologicznie terenie z rosnącymi drzewami akacjowymi. W rejonie badań oprócz kanalizacji deszczowej istnieje kanalizacja sanitarna, sieć wodociągowa i sieci elektryczne niskiego napięcia Charakterystyka projektowanego zamierzenia. Projektowane obiekty posłużą do oczyszczania ścieków deszczowych z terenu miasta Połaniec z zawiesin i zanieczyszczeń ropopochodnych, przed ich zrzutem do rzeki Czarnej. Projekt przewiduje budowę oczyszczalni ścieków z czterech rejonów miasta tj. - oczyszczalni nr 1 w rejonie ul. 11 Listopada na wylotach kanału Ø 400 mm; - oczyszczalni nr 2 na wylocie kanału Ø 300 mm z ul. 11 Listopada; - oczyszczalni nr 3 na wylocie kanału Ø 1200 mm z ul. Mieleckiej; - oczyszczalni nr 4 na wylocie kanału Ø 1200 mm z ul. Partyzantów. Oczyszczalnia nr 1 to żelbetowy osadnik Ø 2000 mm wraz z separatorem posadowiony na rzędnej 163,62 m npm, pozostałe oczyszczalnie będą się składały z komór żelbetowych, piaskowników i separatorów posadowionych odpowiednio na rzędnych: oczyszczalnia nr 2 na 157,64 m npm; oczyszczalnia nr 3 na 158,93 m npm; a oczyszczalnia nr 4 na rzędnej 157,40 m npm. 4

5 3. ZAKRES WYKONANYCH PRAC I BADAŃ Zakres wykonanych prac i badań wynika z dokonanych uzgodnień z Projektantem. Dla rozpoznania warunków gruntowo-wodnych podłoża projektowanych oczyszczalni ustalono wykonanie 7 otworów o głębokości 5,0 m każdy, tj. jeden otwór dla oczyszczalni nr 1 i po dwa otwory badawcze dla trzech pozostałych oczyszczalni, w rejonach wskazanych przez Projektanta. Prace wiertnicze w uzgodnionym zakresie głębokości wykonał Zakład Usług Hydrogeotechnicznych QWIERT J. Kuca z Kielc. Łącznie wykonano 35,0 mb otworu. Wiercenia wykonano zestawem ręcznym i średnicą Ø 6 1 / 2 " w dniu r., a nadzór nad pracami sprawował autor dokumentacji W. Frańczak. Otwory wyznaczono na podstawie planu sytuacyjno-wysokościowego w skali 1 : 1 000, w dowiązaniu do istniejącej sytuacji. Podczas wiercenia wykonano badania makroskopowe i opis litologiczny przewiercanych gruntów, a także prowadzono obserwacje pod kątem występowania obecności wody. W przypadku jej wystąpienia dokonano pomiarów głębokości położenia zwierciadła wody w otworze. Rzędne wysokościowe wykonanych otworów określono na podstawie interpolacji planów sytuacyjno-wysokościowych w skali 1 : 500, dostarczonych przez Projektanta. W trakcie prac kameralnych poddano analizie wyniki wierceń i badań makroskopowych. Analiza map i uzyskanych wyników z przeprowadzonych prac pozwoliła na sporządzenie dokumentacji geotechnicznej zawierającej część tekstową i graficzną. W części tekstowej przedstawiono informacje ogólne o terenie badań wraz z opisem właściwości fizyczno-mechanicznych gruntów i ocenę warunków geotechnicznych. Całość opracowania zakończono wnioskami. W części graficznej załączono: - mapę przeglądową z lokalizacją projektowanych oczyszczalni w skali 1 : ; - mapy dokumentacyjne w skali 1 : 500 z lokalizacją wykonanych otworów; - profile geotechniczne wykonanych otworów; - tabele wartości charakterystycznych parametrów geotechnicznych gruntów podłoża. 4. BUDOWA GEOLOGICZNA Na podstawie analizy mapy geologicznej i wykonanych obecnie otworów wiertniczych należy przyjąć, że w rejonach badań występują utwory czwartorzędu i trzeciorzędu. Czwartorzęd to deluwialne osady powstające na stokach płaskowyżów i zboczach dolin wykształcone w postaci glin deluwialnych lub piasków oraz osady rzeczne w ogólności reprezentowane przez piaski lub mady. Starsze podłoże stanowią utwory trzeciorzędu. Są to osady mułowcowo-ilaste zaliczane do sarmatu dolnego, facji iłów krakowieckich. W wykonanych otworach do głębokości 5,0 m iły krakowieckie stwierdzono jedynie w podłożu oczyszczalni nr 1 i 2 i tak w podłożu oczyszczalni nr 1 iły stwierdzono od głębokości 2,8 m (otw. 1), a w podłożu oczyszczalni nr 2, gdzie wykonano 2 otwory badawcze, iły stwierdzono na głębokości 2,0 m ppt jedynie w otworze nr 2. Stwierdzone iły krakowieckie nie zostały przewiercone do spągu (głębokość otworów 5,0 m ppt). W podłożu oczyszczalni nr 3 i 4 otworami wykonanymi do głębokości 5,0 m nie nawiercono starszych utworów. 5

6 5. WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE Pod względem hydrogeologicznym omawiany rejon położony jest wg J. Malinowskiego (1991 r.) w rejonie Przedkarpackim (XXII), podregion Tarnowski (XXII 5). Głównym poziomem użytkowym są utwory czwartorzędowe. Poziom użytkowy związany jest z piaskami i żwirami występującymi w strefie głębokości do 20 m. Są to wody porowe o swobodnym zwierciadle. Wydajność do 30 m 3 /h, niekiedy do 70 m 3 /h. W trakcie wykonanych wierceń (luty 2005 r.) w podłożu każdej z projektowanych oczyszczalni stwierdzono obecność wód i były to wody o zwierciadle swobodnym lub lekko napiętym, ewentualnie w postaci sączeń. Głębokość wystąpienia wód różna. Wody o zwierciadle swobodnym lub lekko napiętym, związane z piaskami drobnymi, stwierdzono od około 2,0 m ppt w podłożu projektowanej oczyszczalnio nr 4 (wylot kolektora Ø mm z ul. Partyzantów), 2,5 m ppt w podłożu oczyszczalni nr 3 (wylot kolektora Ø mm z ul. Mieleckiej), do 4,1 m ppt (zwierciadło lekko napięte) w podłożu oczyszczalni nr 2. Jedynie w podłożu projektowanej oczyszczalni nr 1 stwierdzono obecność wody w postaci sączeń, na głębokości 1,4 m ppt. Sączenie wystąpiło pod powierzchniową warstwą piasków gliniastych zalegających na glinach. 6. OCENA GEOTECHNICZNA PODŁOŻA PROJEKTOWANYCH OCZYSZCZALNI Budowa projektowanych oczyszczalni kanalizacji deszczowych będzie prowadzona w warunkach gruntowych i wodnych, które określone są jako złożone warunki gruntowe (zgodnie z rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 r. w sprawie ustalenia geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych). W podłożach budowlanych większości projektowanych oczyszczalni występują grunty niejednorodne, zmienne genetycznie i litologicznie, a w poziomie posadowienia lub powyżej występuje woda o zwierciadle swobodnym lub w postaci sączeń Warunki gruntowo-wodne Wykonanymi w lutym 2005 r. otworami rozpoznano warunki gruntowo-wodne w podłożu projektowanych oczyszczalni do głębokości 5,0 m. Wykonane obserwacje, pomiary zwierciadła wody oraz badania makroskopowe pozwoliły na ich geotechniczną ocenę. Na podstawie wyników badań i charakterystyki geologicznej gruntów zgodnie z normą PN-81/B podłoże podzielono na warstwy geotechniczne. W budowie podłoża zaznacza się pięć kompleksów gruntów tj.: grunty antropogeniczne, organiczne, spoiste czwartorzędowe, sypkie i iły trzeciorzędowe. W obrębie tak zaznaczających się kompleksów wydzielono 7 warstw geotechnicznych: grunty antropogeniczne wydzielono w jedną warstwę warstwa I i stanowią ją nasypy niekontrolowane, gleba i gleba próchniczna o niewielkiej miąższości od 0,2 m do 0,9 m, występujące od powierzchni; grunty organiczne to namuły gliniaste, twardoplastyczne o I L = 0,25 mające podrzędne znaczenie w budowie podłoża i stwierdzone jedynie w podłożu projektowanej oczyszczalni nr 3, jednym otworem. Grunty te o stosunkowo niewielkiej miąższości stwierdzone w przelocie 0,4 1,2 m wydzielono w warstwę II; 6

7 grunty sypkie to deluwialne lub rzeczne piaski drobne, drobne z przewarstwieniem piasków średnich, średniozagęszczone o I D = 0,50, stanowią one warstwę III i zostały stwierdzone w podłożu oczyszczalni nr 2, 3 i 4; grunty spoiste czwartorzędowe to deluwialne lub rzeczne utwory wykształcone w postaci piasków gliniastych, pyłów piaszczystych, glin, glin zwięzłych lub pylastych zwięzłych niekiedy z domieszką części organicznych. Grunty te wydzielono w trzy warstwy przyjmując za kryterium podziału stopień plastyczności: - warstwa IV a to grunty spoiste, plastyczne o I L (n) = 0,37; - warstwa IV b to grunty spoiste, twardoplastyczne o I L (n) = 0,15; - warstwa IV c to grunty spoiste, półzwarte o I L (n) < 0. iły krakowieckie (trzeciorzędowe) zostały wydzielone w odrębną warstwę V. Są to iły półzwarte o I L (n) < 0. Dla nasypów z uwagi na ich przypowierzchniowe występowanie i niewielkie miąższości nie określono wartości charakterystycznych parametrów geotechnicznych. Dla pozostałych wydzielonych warstw określono wartości charakterystyczne parametrów geotechnicznych (warstwy II V) i przedstawiono je w tabeli, zał. nr IV. Wartości parametrów wiodących stopień zagęszczenia I D (warstwa III, grunty sypkie) określono na podstawie oporu podczas wiercenia, natomiast stopień plastyczności I L (warstwy III, IV a IV c i V) określono na podstawie wałeczkowań. Pozostałe parametry geotechniczne wyznaczono z zależności korelacyjnych zgodnie z normą PN-81/B i opracowaniem Geotechnika. Projektowanie posadowień bezpośrednich, zmiana PN-81/B Podczas wierceń, w podłożu wszystkich projektowanych oczyszczalni, stwierdzono obecność wody gruntowej. W podłożu oczyszczalni nr 3 i 4 stwierdzono wody o zwierciadle swobodnym, w podłożu oczyszczalni nr 2 wodę o zwierciadle lekko napiętym, w podłożu oczyszczalni nr 1 wodę w postaci sączeń. Woda występuje w obrębie piasków drobnych w strefie głębokości od około 2,0 m (oczyszczalnia nr 4) do 4,1 m (oczyszczalnia nr 2). Przy projektowanej głębokości posadowienia, jedynie podczas prowadzenia prac ziemnych i budowlanych dla oczyszczalni nr 1 i 4 można liczyć się z pewnym utrudnieniem ze strony wód. Z uwagi na wielkość współczynnika filtracji dla piasków drobnych k = 2,5 x 10-5 m/sek. tj. 2,16 m/dobę (A. Wieczysty Hydrogeologia inżynierska, 1970) wody te nie będą stanowiły większego utrudnienia. Szczegółowe dane o warunkach gruntowo-wodnych w podłożu projektowanych oczyszczalni przedstawiają odpowiednie profile litologiczne otworów a wartości charakterystyczne parametrów geotechnicznych wydzielonych gruntów tabela (zał. nr III.1 III.7 i IV). 7

8 7. WNIOSKI 1). Niniejsza Dokumentacja opracowana na podstawie wykonanych prac, przedstawia właściwości fizyko-mechanicznych gruntów i warunki geotechniczne podłoża projektowanych oczyszczalni wód deszczowych w Połańcu. 2). W wyniku zrealizowania prac rozpoznano warunki gruntowo-wodne podłoża projektowanych oczyszczalni w stopniu niezbędnym dla opracowania projektu budowlanego i wykonawczego. 3). Analiza map i wyników wierceń pozwoliła na sporządzenie profili litologicznych otworów i dokonania oceny warunków geotechnicznych terenu istotnych dla projektowania i wykonawstwa. 4). Występujące w podłożu grunty wydzielono w warstwy geotechniczne, dla których określono charakterystyczne parametry geotechniczne. 5). W podłożach budowlanych projektowanych oczyszczalni występują różnorodne warunki gruntowo-wodne, które należy uwzględnić podczas projektowania i wykonawstwa: - w podłożu oczyszczalni nr 1 wystąpią gliny plastyczne o I L (n) = 0,37 (warstwa IV a) i trzeciorzędowe iły półzwarte I L (n) < 0 (warstwa V) Podczas prowadzenia prac ziemnych i budowlanych należy liczyć się z występowaniem sączeń; - w podłożu oczyszczalni nr 2 w części północnej (od strony rzeki) bezpośrednie podłoże będą stanowiły gliny zwięzłe, twardoplastyczne (warstwa IV b) i piaski drobne, średniozagęszczone (warstwa III), a w części południowej iły krakowieckie, półzwarte (warstwa V). Stwierdzona woda o zwierciadle lekko napiętym na głębokości 4,1 m ppt tj. na rzędnej 158,0 m npm może stanowić pewne utrudnienie podczas budowy i zagrożenie podczas eksploatacji; - w podłożu oczyszczalni nr 3 w części wschodniej (od strony rzeki Czarnej) wystąpią piaski drobne, średniozagęszczone (warstwa III), natomiast w części zachodniej utwory spoiste półzwarte i twardoplastyczne (warstwa IV c i IV b). Woda o swobodnym zwierciadle związana z piaskami drobnymi i stwierdzona podczas wiercenia na głębokości 2,5 m, może stanowić pewne utrudnienie podczas prowadzenia prac ziemnych i budowlanych i zagrożenie podczas eksploatacji; - w rejonie oczyszczalni nr 4 podłoże budowlane będą stanowić piaski drobne, średniozagęszczone (warstwa III). Woda gruntowa o swobodnym zwierciadle występująca na głębokości 1,8 2,1 m ppt, będzie stanowić utrudnienie podczas wykonawstwa i zagrożenie podczas eksploatacji. 6). W trakcie prac budowlanych, aby nie spowodować pogorszenia parametrów geotechnicznych gruntów spoistych należy nie dopuścić do zawodnienia wykopów. 8

9 8. SPIS LITERATURY 1. Walczowski A. Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1 : , ark. Połaniec. Wydawnictwo Geologiczne, 1972 r. 2. Walczowski A. Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski w skali 1 : , ark. Połaniec. Wydawnictwo Geologiczne, 1972 r. 3. Chmielewska T. Mapa Hydrogeologiczna Polski w skali 1 : ark. Mielec. Wydawnictwo Geologiczne, 1984 r. 4. Chmielewska T. Objaśnienia do Mapy Hydrogeologicznej Polski w skali 1 : ark. Mielec. Wydawnictwo Geologiczne, 1984 r. 5. Kondracki J. Geografia regionalna Polski. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2000 r. 6. Wieczysty A. Hydrogeologia inżynierska. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa - Kraków, 1970 r. 9

10 Za³. nr I Dokumentacja geotechniczna dla projektowanej budowy systemu oczyszczalni wód opadowych w Po³añcu oczyszczalniki projektowane oczyszczalnie Opracowa³: W. Frañczak

11

12

13

14

15 Charakterystyczne wartości parametrów geotechnicznych Zał. IV 4Nr warstwy Rodzaj gruntu I D (n) I L (n) Wn (n) (%) ρ (n) (tm -3 ) ϕu (n) ( o ) ϕ ( o ) C (kpa) Mo (n) (MPa) β I nn, Gl, Uwaga: I D I L Wn ρ ϕu Gl H II Nmg - 0,25 65,0 1, ,60 III IVa IVb Pd+ H, Pd, Pd//Ps p//pg + H, G Pg, G // Gz, G z 0,50-24,0 1, ,80-0,37 28,0 1, ,60-0,15 22,0 2, ,60 IVc Gz, G z - < 0 18,0 2, ,60 V I - < 0 25,0 2, ,80 - stopień zagęszczenia - stopień plastyczności - wilgotność naturalna - gęstość objętościowa - efektywny kąt tarcia wewnętrznego ϕ - kąt tarcia wewnętrznego C - spójność efektywna Mo β (n) γm - edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej (ogólnej) - wskaźnik skonsolidowania gruntów - wartość normowa parametru - współczynnik materiałowy Wartości obliczeniowe parametru geotechnicznego należy ustalić na podstawie charakterystycznych Xk wartości parametrów i współczynnika γ m z zależności X d = (Geotechnika Projektowanie λm posadowień bezpośrednich, zmiana PN 81/B-03020, pkt ). γ m = dla tg φ, tg φ i C = 1,25 Dokumentacja geotechniczna dla projektowanej budowy systemu oczyszczalni wód opadowych w Połańcu Opracował: W. Frańczak