1. Wprowadzenie. Dane wyjściowe Na czas wykonania wykopów budowlanych pod projektowany obiekt krytego basenu w Oławie zachodzi konieczność okresowego obniżenia zwierciadła wód gruntowych. na obszarze projektowanego wykopu. Wymagane jest obniżenie wody gruntowej o 0,45 m, tj. do rzędnej 127,00 m n.p.m. przy wykonaniu południowej głębiej posadowionej części budynku oraz o 0,25 m, tj. do rzędnej 127,20 m n.p.m. przy wykonywaniu północnej części obiektu. 129,33 m n.p.m. Wpływ prac odwodnieniowych na otoczenie będzie ograniczony do zasięgu wytworzonego odwodnieniem leja depresji. Zasięg leja depresji od granic wykopu będzie wynosił ok. 10 m. Do opracowania niniejszego projektu wykorzystano następujące opracowania: 1. Dokumentacja określająca warunki geologiczno-inżynierskie dla projektowanej krytej pływalni przy ul. 11 listopada w Oławie, GEOTEST S.c. Wrocław 2009 r, 2. Mapę sytuacyjno-wysokościową w skali l:500 z naniesionym zarysem fundamentów projektowanego obiektu, 3. Projekt budowlany krytej pływalni w Oławie, ETC Architekci, Wrocław 2009 r. 2. Lokalizacja obiektu i charakterystyka jego części podziemnej Projektowany obiekt krytego basenu został zlokalizowany na obszarze położonym pomiędzy ulicą 11 listopada a korytem rzeki Oława w parku miejskim znajdującym się na południowy-wschód od rynku miasta w rejonie kompleksu istniejących otwartych basenów. Projektowany obiekt krytego basenu zostanie posadowiony na dwóch poziomach; część południowa obiektu na rzędnej 127,39 m n.p.m. oraz część północna na rzędnej 127,65 m n.p.m. Rzędna terenu w miejscu planowanej inwestycji wynosi ok. 129,33 m n.p.m. Powierzchnia zabudowy projektowanego krytego basenu będzie wynosić 2443 m 2. Wykopy budowlane w części południowej obiektu zostaną wykonane do głębokości 1,90-2,0 m, tj. do rzędnej posadowienia fundamentów (127,39 m n.p.m.), a w części północnej do głębokości 1,65-1,70 m, tj. do rzędnej 127,65 m n.p.m. 1
3. Warunki hydrogeologiczne. Budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne w rejonie projektowanej inwestycji zostały rozpoznane badaniami geologicznymi wykonanymi w lutym 2009 r dla potrzeb sporządzenia dokumentacji określającej warunki geologiczno-inżynierskie. W ramach prac geologiczno-inżynierskich wykonano 11 otworów badawczych o głębokości od 3 do 10 m. Otwory badawcze nawierciły strop nieprzepuszczalnych utworów wykształconych w postaci glin pylastych zwięzłych występujących na głębokości 4,3-6,0 m p.p.t, tj. na rzędnych 123,41-125,17 m n.p.m. W podłożu terenu występują czwartorzędowe utwory plejstoceńskie w postaci glin zwałowych i holoceńskie w postaci rzecznych różnoziarnistych piasków i pospółek, które przykryte są utworami zastoiskowymi, takimi jak: gliny pylaste próchnicze, namuły gliniaste próchnicze, piaski próchnicze. Zawodnionymi utworami są piaski i pospółki pochodzenia rzecznego. Rzędne zwierciadła wody w gruncie o charakterze swobodnym wynoszą od 127,17 do 127,70 m n.p.m. Możliwe są sezonowe wahania poziomu wód gruntowych, określone przez autorów dokumentacji hydrogeologicznej na 0,5 m. Stan średni zwierciadła wód gruntowych przyjęto jako 127,45 m n.p.m. Przepływ wód gruntowych odbywa się na zachód, tj. w kierunku pobliskiej rzeki Oława, której koryto znajduje się w odległości ok. 65 m od granic planowanych wykopów budowlanych. W okresie badań geologicznych rzeka pełniła rolę drenującą odbierając wody gruntowe z przyległych terenów. Planowane wykopy budowlane zostaną wykonane głównie w gruntach piaszczystożwirowych, których wartość współczynnika filtracji k określono: piaski drobnoziarniste k=1,30 m/d, piaski średnioziarniste z domieszką żwiru k=7,70 m/d, pospółki k=19-35 m/d. Wśród zawodnionych utworów dominują zawodnione pospółki i piaski średnioziarniste. W części południowej i wschodniej posadowienia budynku w podłożu zalegają także grunty nienośne wykształcone w postaci namułów organicznych, które zostaną wybrane i wymienione na grunty budowlane. Głębokość zalegania namułów organicznych wynosi ok. 2,0 m p.p.t. Lokalizacja studni oraz obniżenie poziomu pozwoli na wymianę gruntów nienośnych. 2
4. Prognoza oddziaływania odwodnienia na okoliczne ujęcia wody podziemnej, podłoże obiektów budowlanych, wody podziemne i warunki siedliskowe drzewostanu. Ponieważ zasięg prac odwodnieniowych wyrażony zasięgiem leja depresji przy maksymalnym obniżeniu zwierciadła wody pod wykopem budowlanym o 0,45 m będzie wynosił ok. 10 m od jego granic, zasięg leja depresji nie będzie przekraczał granic terenu inwestora. W zasięgu leja depresji znajdzie się okoliczny drzewostan parku miejskiego. Pobliskie pomniki przyrody - 3 dęby rosnące na północ od planowanych wykopów w odległości od 15-38 m (zasięg korony drzew) będą położone na granicy wpływu realizowanych prac odwodnieniowych. Szacuje się, że w rejonie najbliższego dębu przy pompowaniu studni z maksymalną wydajnością, wystąpi obniżenie zwierciadła wody gruntowej o 0,36 m, co mieści się w zakresie sezonowych wahań poziomu tych wód. Wobec powyższego, oddziaływanie obniżenia zwierciadła wód gruntowych wywołane odwadnianiem wykopu budowlanego na system korzeniowy pobliskiego drzewostanu będzie minimalne i zbliżone do naturalnych sezonowych wahań wód gruntowych. Dla zapobieżenia niekorzystnym zmianom w podłożu budowlanym wywołanym zszczerpywaniem wód gruntowych studniami odwodnieniowymi, planuje się że obniżenie zwierciadła wód gruntowych będzie prowadzone stopniowo w czasie kilku dni, tak aby zminimalizować wymywanie drobnych części z gruntów. Największe zagrożenie występuje dla istniejącego pobliskiego budynku technicznego dla pływalni otwartej, który zlokalizowany jest w odległości ok. 16 m od granic planowanego wykopu budowlanego. Pomimo, że budynek położony jest poza zasięgiem leja depresji, prace odwodnieniowe realizowane zwłaszcza poprzez studnię nr 5 muszą być prowadzone ze szczególną starannością, tj. nie doprowadzać do gwałtownych zmian w wielkości pompowanej ze studni wody. Wpływ projektowanych prac na pobliskie ujęcie wody podziemnej będzie minimalny ze względu na zasilenie w/w ujęcia zasobnymi w wodę warstwami utworów rzecznych lub nie będzie miał miejsca, gdyż ujęcie wody położone jest poza zasięgiem leja depresji z pompowania. W czasie prac odwodnieniowych nie nastąpi zmiana składu chemicznego wód gruntowych. 3
4. Sposób odwodnienia wykopu budowlanego Ze względu na dużą wodoprzepuszczalność występujących w podłożu utworów przyjęto, że skuteczną metodą na okresowe obniżenie zwierciadła wody gruntowej będzie odwadnianie gruntu zespołem studni odwodnieniowych. Dla określenia parametrów pompowania i potwierdzenia jej skuteczności wykonano obliczenia przyjmując poniższe założenia: Założenia: - wymiary wykopu w jego dnie: 63 m x 78 m; B=63 m, L=78 m - promień studni odwadniającej 0,15 m - rzędna powierzchni terenu: 129,33 m n.p.m. - rzędna średniego poziomu zwierciadła wody gruntowej (zwierciadło swobodne): 127,45 m n.p.m. - rzędna posadowienia fundamentów: 127,39 m (część południowa budynku) i 127,65 m n.p.m (część północna), - rzędna wymaganego obniżenia zwierciadła wody gruntowej: 127,00 m i 127,20 m n.p.m, - rzędna stropu warstw nieprzepuszczalnych (dno strefy czynnej): 124,00 m n.p.m. - średni współczynnik filtracji odwadnianych gruntów k=23 m/d. 4.1. Obliczenia hydrogeologiczne 1. Wymagane obniżenie zwierciadła wody pod dnem wykopu (depresja s): oraz oraz s 1 = 127,45 m -127,00 m = 0,45 m s 2 = 127,45 m -127,20 m = 0,25 m s 3 = 127,45 m -127,35 m = 0,10 m gdzie: 127,45 m - rzędna średniego poziomu zwierciadła wody, 127,39 m - rzędna posadowienia fundamentów w części południowej obiektu, 127,65 m - rzędna posadowienia fundamentów w części północnej obiektu, 127,00, 127,20, 127,35 m - rzędne wymaganego obniżenia zwierciadła wody gruntowej 2. Miąższość warstwy wodonośnej H o : gdzie: H o = 127,45-124,00 = 3,45 m 127,45 m - rzędna średniego poziomu zwierciadła wody gruntowej (zwierciadło swobodne), 124,00 m - rzędna stropu warstw nieprzepuszczalnych (dno strefy czynnej. 4
3. Zasięg leja depresji R (wzór Kusakina): R = 575 S o k x H o gdzie: R zasięg leja depresji pojedynczej studni w [m], S o wymagane maksymalne obniżenie zwierciadła wód gruntowych (depresja) w [m]; 0,45 k współczynnik filtracji odwadnianej warstwy gruntów [m/s]: 0,000266, H o miąższość warstwy wodonośnej (strefy czynnej) [m]: 3,45. R = 575 x 0,45 0,000266 x 3,45 R = 7,84 m 4. Promień wielkiej studni r o : dla stosunku B/L = 63 m / 78 m = 0,81 wówczas: η = 1,18 r o = η (L + B) / 4 = 1,18 x (63 m + 78 m) / 4 r o = 41,6 m R o = R + r o = 8,50 m + 41,6 m R o = 50,1 m 4. Wydatek Q wielkiej studni przy wymaganej depresji S o : Q = 1,36 k S o (2 H o S o ) log R o - log r o gdzie: k współczynnik filtracji odwadnianej warstwy gruntów [m/d]: 0,000266, S o wymagane obniżenie zwierciadła wód gruntowych (depresja) w [m]; 0,45, 0,25, 0,10 m, H o miąższość warstwy wodonośnej (strefy czynnej) [m]: 3,45, R o promień zasięgu leja depresji [m]; 50,1 m, r o - promień zasięgu leja depresji wielkiej studni [m]; 41,6 m. dla s 1 =0,45 m Q 1 = 1,36 x 0,000266 x 0,45(2 x 3,45 0,45) log 50,1 - log 41,6 Q 1 = 0,0130 m 3 /s = 46,8 m 3 /h oraz dla s 2 =0,25 m Q 2 = 1,36 x 0,000266 x 0,25(2 x 3,45 0,25) log 50,1 - log 41,6 5
Q 2 = 0,0075 m 3 /s = 27,0 m 3 /h oraz dla s 3 =0,10 m Q 3 = 1,36 x 0,000266 x 0,10(2 x 3,45 0,10) log 50,1 - log 41,6 Q 3 = 0,0030 m 3 /s = 11,0 m 3 /h 5. Maksymalny dopuszczalny wydatek jednej studni q max q max = 2π r 65 3 kl f gdzie: k współczynnik filtracji odwadnianej warstwy gruntów [m/d]: 23,0, l f długość czynna filtra studni [m]; 2,0. 6. Sprawdzenie minimalnej długości filtra l f : q max = 2 x 3,14 x 0,15 x 65 3 23 x 2 q max = 219,4 m 3 /d = 9,14 m 3 /h v dop. = 65 3 k gdzie: v dop. dopuszczalna szybkość dopływu wody do studni [m/s], k współczynnik filtracji odwadnianej warstwy gruntów [m/d]: 27,0, v dop. = 65 3 23 = 184,6 m/d l f = q max. / 2πrv d gdzie: q max maksymalny dopuszczalny wydatek jednej studni [m 3 /d]; 219,4, r- średnica studni [m]; 015, v dop. dopuszczalna szybkość dopływu wody do studni [m/d]; 184,6. 7. Ilość studni odwodnieniowych n: l f = 219,4 / 2 x 3,14 x 0,15 x 184,6 l f = 1,26 m ~2,0 m n = Q / q max gdzie: Q wydatek wielkiej studni w [m 3 /h]; 46,8, q max maksymalny dopuszczalny wydatek jednej studni [m 3 /h]; 9,14 n = 46,8 m 3 /h / 9,14 m 3 /h n = 5,12, zaleca się wykonanie 6 studni 6
8. Odległości między studniami a: gdzie: L długość odkrywki w [m]; 78, B szerokość odkrywki w [m]; 63, n liczba studni odwodnieniowych a = 2 (L +B ) / n a = 47,0 m 9. Depresja w wielkiej studni S o : S o = H o - H o 2 Q / 1,36k [log (R+r o ) + log r o )] gdzie: H o - miąższość warstwy wodonośnej (strefy czynnej) [m]: 3,45, Q wydatek wielkiej studni w [m 3 /h]; 46,8, k współczynnik filtracji odwadnianej warstwy gruntów [m/d]: 23,0, R promień zasięgu leja depresji [m]; 7,84 r o - promień zasięgu leja depresji wielkiej studni [m]; 41,6. S o = 3,45-3,45 2 0,013 / 1,36 x 0,000266 [log (7,8+41,6) + log 41,6] S o = 0,45 m Obliczenie sprawdzające depresji S o w środku wykopu potwierdza prawidłowość powyższych obliczeń. 10. Czas pompowania, T Przyjęto czas prac w wykopie z obniżeniem zwierciadła wody do rzędnej 127,00 m n.p.m. 2 tygodnie, tj. 14 dni = 336 godzin, do rzędnej 127,20 n.p.m. 2 tygodnie = 336 h oraz do rzędnej 127,35 m n.p.m. 4 tygodnie = 672 h. 12. Ilość wód gruntowych odpompowanych w czasie prac odwodnieniowych Q całk. Q całk. = Q x T gdzie: Q wydatek wielkiej studni w [m 3 /h]; 54,9, T łączny czas pompowania w [h];1344 w tym: Czas T [tyg.] 1 tydz. 2 tydz. 3 tydz. 4 tydz. 5 tydz. 6 tydz. 7 tydz. 8 tydz. Wydajność Q pojedynczej 7,8 7,8 4,5 4,5 1,9 1,9 1,9 1,9 studni [m 3 /h] Wydajność Q [m 3 /h] 46,8 46,8 27,0 27,0 11,0 11,0 11,0 11,0 7
Wydajność Q [m 3 /tydz.] 3 931 7 862 4 536 4 536 1 848 1 848 1 848 1 848 Razem: przez 8 tygodni pompowania: zostanie odprowadzonych z gruntu 28 257 m 3 wody; średnio 504,6 m 3 /d (21 m 3 /h). Dla sprawdzenia skuteczności zaprojektowanego odwodnienia obliczono wielkość depresji na skraju zasięgu leja depresji w miejscu zalegania namułów przeznaczonych do wymiany. Do obliczeń wykorzystano wzór Forchheimera na zespół współdziałających ze sobą studni. 13. Depresja zwierciadła wody w miejscu występowania namułów Policzono wzorem Forchheimera dla zespołu współdziałających studni: s A = [Q / 2,73 x k x H o ] x (log R (logx 1 + logx 2 + log x n ) / n] gdzie: s A - depresja zwierciadła wody w danym punkcie leja depresyjnego [m], H o miąższość warstwy wodonośnej [m]; 3,45, Q wydatek wielkiej studni w [m 3 /h]; 46,8, k współczynnik filtracji [m 3 /d], 27,0, R - promień leja depresji [m]; 50,1, x 1, x 2, x 3, x 4 odległość poszczególnych studni od punktu obliczeniowego [m] Obszar 1 (południowa część wykopu): Odległość obszaru występowania namułów od poszczególnych studni: nr 1 x 1 = 57,0 m, nr 2 x 2 = 65,0 m, nr 3 - x 3 = 50,6 m, nr 4 - x 4 = 18,0 m, nr 5 - x 5 = 20,0 m, nr 6 x 6 = 38,5 m. - głębokość zalegania namułów [m]; ok. 2,0 m, (rzędna ~127,33 m n.p.m.) s A = [0,013 / 2,73 x 0,000266 x 3,45] x (log 50,1 (log 57 + log65 + log50,6 + log18 + log20 + log38,5 / 6] Obszar 2 (wschodnia część wykopu): s A = 0,68 m, co odpowiada rzędnej 126,77 m n.p.m. Odległość obszaru występowania namułów od poszczególnych studni: nr 1 x 1 = 59,5 m, nr 2 x 2 = 33,5 m, nr 3 - x 3 = 3,8 m, nr 4 - x 4 = 32,5 m, nr 5 - x 5 = 68,3 m, nr 6 x 6 = 67,7 m. - głębokość zalegania namułów [m]; ok. 2,0 m, (rzędna ~127,33 m n.p.m.) s B = [0,013 / 2,73 x 0,000266 x 3,45] x (log 50,1 (log 59,5 + log33,5 + log3,8 + log32,5 + log68,3 + log67,7 / 6] s B = 0,99 m, co odpowiada rzędnej 126,46 m n.p.m. 8
14. Depresja zwierciadła wody w miejscu najbliższego chronionego dębu Odległość obszaru występowania dębów od poszczególnych studni: nr 1 x 1 = 12,5 m, nr 2 x 2 = 32,7 m, nr 3 - x 3 = 64,8 m, nr 4 - x 4 = 67,5 m, nr 5 - x 5 = 74,3 m, nr 6 - x 6 = 45,7 m s C = [0,013 / 2,73 x 0,000266 x 3,45] x (log 50,1 (log12,5 + log32,7 + log64,8 + log67,5 + log74,3 + log45,7 / 6] s C = 0,36 m Wielkość depresji przy najbliższym chronionym pomnikiem przyrody mieści się w zakresie sezonowych wahań poziomu wody gruntowej. 15. Depresja zwierciadła wody w studniach odwodnieniowych Przy pompowaniu wód z maksymalną wydajnością całego zespołu studni (7,8 m 3 /h z pojedynczej studni) w studniach powstanie depresja wielkości s: - studnia 1 s = 1,48 m, studnia 2 s = 1,37 m, studnia 3 s = 1,39 m, studnia 4 s = 1,62 m, studnia 5 s = 1, 35 m, studnia 6 s = 1,55 m. Odpompowywane wody będą odprowadzane do pobliskiego kolektora kanalizacji deszczowej będące w zarządzie Zakładu Wodociągów i Kanalizacji w Oławie, od których inwestor uzyskał zgodę na zrzut wód do pobliskiego kolektora kanalizacji deszczowej biegnącego przez teren parku miejskiego. Ze względu na zmienne warunki wodoprzepuszczalności zawodnionych gruntów należy na bieżąco korygować wielkość odpompowanych wód, tak aby uzyskać wymagane obniżenie zwierciadła wody gruntowej na obszarze wykopu budowlanego. W przypadku utrzymywania się wyższego niż zakładany poziomu wód gruntowych, należy zwiększyć wydajność studni, nie więcej jednak niż do maksymalnej dopuszczalnej wydajności wynoszącej 9,14 m 3 /h. 5. Studnie odwodnieniowe Dla obniżenia poziomu wód gruntowych na obszarze planowanego wykopu budowlanego projektuje się wykonać 6 studni odwodnieniowych o głębokości 8,0 m każda. Średnica studni będzie wynosić 125 mm, w każdej studni zostanie zainstalowany filtr szczelinowy o szerokości szczelin 1 mm, długości 2,0 m Ø125 PVC, rura podfiltrowa długości 3,0 wykonana z rur pełnych PVC Ø125 mm oraz rura nadfiltrowa z rur pełnych PVC Ø125 mm wyprowadzona na powierzchnię terenu. Wokół części czynnej filtra należy 9
wykonać obsypkę piaszczysto-żwirową średnicy 2-3 mm. W rurze podfiltrowej należy zainstalować pompę o wydajności pozwalającej na pompowanie z wydajnością co najmniej 10 m 3 /h i przetransportowanie wody do kanalizacji deszczowej. Wodę do kanalizacji deszczowej można odprowadzić za pomocą węży strażackich. Lokalizacja i konstrukcja studni odwodnieniowych została przedstawiona na załącznikach nr 1 i 2.1-2.6. 6. Harmonogram prac odwodnieniowych 1. Pompowanie wstępne: stopniowe obniżenie poziomu zwierciadła wód gruntowych do uzyskania wymaganego obniżenia 127,00 m n.p.m. - 12 godzin: pompowanie każdej studni z wydajnością 2,6 m 3 /h, - 24 godzin: pompowanie każdej studni z wydajnością 5,2 m 3 /h, - 84 godzin: pompowanie każdej studni z wydajnością 7,8 m 3 /h. 2. Pompowanie główne: a) 168 godzin - pompowanie z wydajnością 7,8 m 3 /h (każdej studni), zapewniające utrzymanie poziomu wód gruntowych na rzędnej 127,00 m n.p.m., w tym w części południowej wykopu, na czas wykonywania prac fundamentowych, b) 336 godzin - pompowanie z wydajnością 4,5 m 3 /h (każdej studni), zapewniające utrzymanie poziomu wód gruntowych na rzędnej 127,20 m n.p.m. na całości wykopu, na czas wykonywania prac fundamentowych w części północnej, c) 672 godziny - pompowanie z wydajnością 1,9 m 3 /h (każdej studni), zapewniające utrzymanie poziomu wód gruntowych na rzędnej 127,35 m n.p.m. na całości wykopu. d) Wyłączenie pomp, powrót zwierciadła wody do stanu wyjściowego. 7. Wnioski i zalecenia 1. Należy przestrzegać ustalonego harmonogramu prowadzenia odwodnienia roboczego, 2. W ramach przyjętej metody odwodnienia dopuszcza się bieżące korygowanie sposobu i zakresu robót odwodnieniowych polegających na dostosowaniu robót odwodnieniowych do bieżącej sytuacji i organizacji robót ziemnych, 3. Ze względu na ochronę podłoża budowlanego nie należy w sposób gwałtowny zwiększać 10
wydajności studni odwodnieniowych, 4. Grunty położone poniżej zwierciadła wody wymagają wcześniejszego odwodnienia, wobec czego przed rozpoczęciem prac na poziomie poniżej 127,70 m należy z wyprzedzeniem 5 dni uruchomić studnie odwodnieniowe, stopniowo zwiększając wydajność pompowania do wymaganej maksymalnej wartości. 5. Dla okresu prac ziemnych należy ustanowić nadzór hydrogeologiczny, który będzie odpowiedzialny za prowadzenie odwodnienia roboczego. 6. Prace ziemne należy prowadzić w okresie suchym i przy niskim stanie wód w korycie rzeki Oławy. 7. W miejscu, gdzie rosną chronione dęby (pomniki przyrody), szacowane obniżenie zwierciadła wody gruntowej wyniesie 0,36 m i będzie się mieścić w zakresie sezonowych wahań poziomu wody gruntowej. 11
SPIS TREŚCI 1. WPROWADZENIE. DANE WYJŚCIOWE...1 2. LOKALIZACJA OBIEKTU I CHARAKTERYSTYKA JEGO CZĘŚCI PODZIEMNEJ...1 3. WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE...2 4. PROGNOZA ODDZIAŁYWANIA ODWODNIENIA NA OKOLICZNE UJĘCIA WODY PODZIEMNEJ, PODŁOŻE OBIEKTÓW BUDOWLANYCH, WODY PODZIEMNE I WARUNKI SIEDLISKOWE DRZEWOSTANU....3 4. SPOSÓB ODWODNIENIA WYKOPU BUDOWLANEGO...4 4.1. Obliczenia hydrogeologiczne...4 5. STUDNIE ODWODNIENIOWE...9 6. HARMONOGRAM PRAC ODWODNIENIOWYCH...10 7. WNIOSKI I ZALECENIA...10 12