Metodyka sporządzania ocen stanu technicznego obwałowań przeciwpowodziowych z zastosowaniem badań nieinwazyjnych = Methodology of preparing the estimates of technical condition of flood-control embankments with the use of non-invasive methods

(1)

P OLITEC II N I KJ\ Z I ELONOGÓRS K A • ^ZESZ ^Y TY NAUKOWE NR 1 25

NR li _I _NŻYN _l _E _RIA _Ś _R _ODOW _I _K _A ₂₀₀ ₁

Ta deu sz RESZKA

M ETODYKA ^S PORZĄDZANIA OCE N STAN l J TECHN I CZNE-

GO OBWAI , OWAŃ PR ZEC IWPOWOD _, ZIOWYCH Z ZASTO- S OWANIEM BADAN N IE INW AZY JN YCH

METHO DOLO GY OF PREPAR I NG THE EST IMAT ES O F TE CHNI C AL CONOITION OF FLOOD- CONTROL EM BANK-

MENTS WITH ^T ^lł ^E USE OF ^NON- ^lNYAS ^JVl ^~ METHOOS

l nstylllt M eteo r o log ii i Gospodarki Wod n ej. Odd zin l Kraków ln s titutc o f M etcorolo gy and Watcr M anagement in Cracow

Stres:c:e11ie

IV 199-1 roku ^\1 ^' Samod:ielncj Pracmi'Jii Technic:nej Kontroli Zapór

!MG H' 0 / KrakóH· : sied:ihą ^\l' Dohczycach op ra cowa no \\'ska:ówki llle-

L odyczne odnos:ą ce .si~ cJo .spo r:qd:w1i(l oce n s tanu 1 eclmic=negn ohwa- lowm1 i ic/1 poc /l o:a . .loko podstawowe \llska:ww nieinwa: ;:jne /wdania

geologic:ne. do kt ól:\·cl! :olic:a się prąfilowanie e/ektromagnetyc:ne i georadaro\l'e. IJ)·niki tych hadw1 slu::y(r do okr e.\:lania :okresu i miejsc uykonania terenoll:rcli hadm1 geo tecllllic:nych (odwierty hada wc:e. son- dmvan i a, pobranie prr>hek do hoda/1 l ahorotm:rJnych). f> o po wod~ i ^{1 ,} ^, lip- cu 1 997 :o lo::. enia m et m~rc:ne ulegały us:c.::egól oll' ie niu , :a. ~ hculonio

i ocena stelnil technic: nego : \\ )!korzystaniem nieimva:rjnycil sposoh()\1' badw1 pr:eprmmd:ono ^IW obH· afo,ranicu:l! r:eki IVisly. Od!)'. 0/::y i Su-

miny. W r efera c ie onu)H • iono pokrótce 1rsk a:ó wki metodyc:ne w :akresie

sporząd:ania ocen stanu tedmic:nego oh11·a/owań pr: eciii' [WII 'Od: ioii)'Ch i budo H ·Ii wo lowych pr:y H yko r:ystan iu n ie inwazyjnych hadw7 geolog,ic:- n ych.

S ^11111111 ar)·

I n 199-1, the Technica l Deparlment for Dam Conl rol of the Insiilu/ e of M eteo rolog;· and Water tvfonogeme nl - Kr akow Br anch - with the seal in

D obczyce wor ked out sever al reco mm endat ion s r eferring lo Jh e woy of eslim at ing th e technical condition of em ba nk m ents and their base. Non-

invasive geologica/ examinations, including e/ectromagn eJic and mufti

ch annet radar cross-seclioning were recommended as basie ones. Th e re-

su /ts o.f 1hese examinalions were usec/ to deler m ine pla ces in which sile

(2)

300 Tadeusz RESZKA

geophysical estimations were lo be pe1jormed (tes l bore-holes, sounding, sampling) as H 'e/1 as tl 1eir scope. Follawing !he .Ju~r 1997 jlood, m ethodi- cal ass umptions were completed with details. The estimate ~l the lechni- cal co ndilio n wit h t he use ~f n on - invasiv e m eth ods was pelfor m ed on t h e embankm en ts of th e Vis tula, Od ra , Olza and Swnina ri vers. This paper discusses m ethodologica/ indicc aions con cer ning the execution of techni- ca / es tim a les o jjlood- co ntrol emhankm en ls wilh non-invasive geo log i ca/

1 es ts.

,

l. W SKAZOWKI METODYCZNE W ZAKRESIE SPORZĄDZANIA OCEN ST AN U TE C HNI CZ NEGO OBWAŁOWAŃ PRZE C IWPOWODZ IOWY CH l B UDOWLI WAŁOWYCH.

Oce n ~ stanu technicznego obw ałow a r1 przec i wpowodziowyc h i budowli wa l owych

"'·ykonał ze sr ó l Samodzielnej Pracown i Techni cz nej Kon troli Zapó r IM G W ^Oddział Kraków z siedz i bą w Dobczycach \>\' na s tępującej kolejn ości (schema t na rys. l ):

ETAP l - ROZPOZNANI E WST Ę PNE

l. N ieinwazyjnc badan ia geologicz ne - bada ni a ^jako ^śc ^iowe g runtów budujących kor- pus wa lu i j ego p od l oże przy \ · vyko rzys ta ni u profilovvania elek tromag netycz nego i gco r adarowcgo. Zastosowa nie so nd y e l ekt romag netycz nej (kond uk romet ru ) EM3l-

MK 2 pozwa la na szybk i e i tani e roz poz nani c wst~rnc badanego odc inka obwało

\.va r 1 , bez wzg l ędu na p o r ę rok u i wa runki at mo s feryczne. Profil owa ni em obejmuje

s i ~ l 00 % roz poznawanego odc inka obwalowat1 , u uzy skane wyniki pr ze dstaw iane są

w postac i kon t ur owyc h map geofi zy cznych , kt ó r ych nnali za pozwala na ok reś le nie s tr efjed n o rodn ośc i gr untu i g ranic wyst~powania ano malii. Cy frowa rejestracja kon- t urowyc h ma p geofi zy cznych po zwala na m o nito rowani c stn nu obwa łowań z do-

wolną czy s totl i wo śc i ą, um oż liwi aj'łc ł a tw e i szybkic ś led ze ni e z mi an zac h odzących

w korpu sac h obwałov . 1n!'1 i podejm owan i e z odrowicdnim wyprze d ze n iem technicz- nych działań zapobiegmvcz. ch. Uz up eł ni en iem tyc h bad a1' 1 pow inn o być monitoro - wanie "s ł abych" odcinków pr zy wykorzy stan iu so nd y radarowej R/\M C/GP R ^w ce- lu określenia g l <;b okości zalcgnn ia st r e f gruntów s ł a b yc h (nr. torfów) oraz urządzeń

inft·a struktury technicznej.

2. Sp r ecyzowanie zakresu prac terenowych (geodezyjnych i geo tec hnicznych) w opar- c iu o wyn iki pro fil owm1 elek tr omagnetycznych i geora darowych oraz na podstawie anal i zy ma tc ri nlów kartograficznych i zdjęć l otniczyc h.

ETAP 11 - PRA CE TERENOWE

3. W yko nani e te re now yc h badań geo technicznych ob e jmuj ącyc h s obą wiercen i a, son - dowa nia. b<1d a nin gruntów in situ przy oraz badania l abo rat oryjne.

4. W y konani c te r eno wych prac geodezyj nyc h : niwe lata korony ^obwa ^ł ^owa ^ń ^, przekroje po przecz ne obwn l owm1, prze kroj e popr zeczne mi ędzy wa l a d l a ce l ów ob li czeń na-

peł ni e n ia w ru c hu ustalonym (wykorzysta ni e techn ik i G PS)

5. I nwentaryzacja i oce na stan u technicznego bud ow li ^w ^a ^ł ^o ^w ^yc ^h ^(gł ^ó ^wnie szczelności

prze pustów w a ł owyc h) przy wykorzystaniu techniki vid eo (z funkcją night shot ),

(3)

2M. K. ., O chrun a i R ek ull ) ' l ru~'ja T erem ) \\· Dor::. ec:u Oc hy .. " 30 1

w ykonani c in wcn tar yLa cj i zi e l eni \v yso k i c j przeznctczo ncj do wyc inki oraz spo r zą

dze ni c do kurn e n ta e j i fotogra li cL n cj.

FOTOINTCRPRETACJA ZDJĘĆ LOTNICZYCH BADANIA JAKO$C10WE STANU GRUNTOW BUDUJĄCYCH ORAZ ANALIZA MATER IAŁÓW KARTOGRAFICZNYCH KORPUSY OBWAŁOWAN l ICH PODŁOZE

OB EJ M UJĄCYCH USZKODZO NE ODCINK I 08WALOWAN (WYKORZYSTANIE SONDY ELEKTRO MAG NE TYCZNEJ

ORt,z ^SO NDY RADAROWEJ) sprecyzowa n ie zakresu prac lorenowy ch

~?

BADAN IA GE OTEC HNICZNE PRACE GEODEZYJ NE

OCE NA STANU TEC HN ICZNEGO korpusów obwa łowań loch podlo7 a m w elata k orony obwalowao \ .

BUDOW LI WALOW YCH oraz poten cjalnyc h rezeiW g n111towyc1 1 prze krOJ e poprzeczne oliwa t owań

(wi z j e lokalno · oce na

(wieiCC 11in, $0MOWA

111a

Ud

dM 1 118

IH

borni n1yjTIO) p rzekrot e popr zeczne

rn•ędzywala

szczclnośco

przepustów

wałowych)

wykon;1 n1 e matematycznych

badań

mode lowych ^s ^pu.:c ^yzowa ^uh ^{: z;,Jucs} ^u

dod31kOwych

ptoe

ICfCIIOW)'Ch

~z ~7

BADANIA MODELOWE BADANIA M ODELOWE OBLICZENIA NAPEŁN I E N IA

_OC::JA_T~OWESAOANIA

FILTRACJI STATECZNOSet

MIĘOZYWALA

DLA

GE:O.OGICZ'~O

· 11.7YI\IERSK E

PRZEPŁ

YWOW 0% l PRACE GEO::JEZ Y JNE analiZa otrzymanych wynr ków badan modelowyCh o obloczen oraz pr Leprowadzonyc h WIZJ' lokalnych

~7

OP RACOWANIE EKS PERT YZ Y S TAN U TECH NICZN EGO

OBWAŁOWA Ń ^PRZ ÊCIWP ÔWODZ ÎOW YCH l BUDOWLI WAŁO WY CH Z E W SKA ZA N I EM WARIANTOW YCH R OZWIĄZA Ń

NAP RAWY , MODERNIZAC JI LUB PRZEBUDOWY ORAZ P RZ Y B LIŻ O N Y M OKR EŚLENI E M KOSZTÓ W

p rzekazan1e eksperty zy slu zborn eksp loatacyjnym

Rys. l Me/o(6J k o s p o r::.ąd ::. ani o ocen st anu technic::.nego ob ll·alo wm1 pr::. eciw pm l ' od::. io-

" ' J'C h i budow li ll ' alow ych- s chem at h/oko w y.

ETAP III - OPRA CO WAN I E EKSPERTYZY

6 . W ykonanie bad c lli motle iowyc h ( filtracj i w ru c hu n ic u stalonym i s t a teczn o ści) , o raz przeprowadzeni e ob li cze ń hy drau licznych na pcln i cn ia ko r y ta dla prze pł y wó w o za - d an ym prawd opod o bieńs t wie przewyższe nia.

7 . Okreś l e ni e kry te ri um p rzewy żs zen i a korony i s tn i e j ącyc h obwałowar1 ponad poz iom

zwi erc i adł a wod y przy przep l y w i e mi a r oda jn y m (w od ni es ieniu do o b o w i ązując yc h

przepi sów) .

8. Opracowa ni e propozycj i rozw i ąza r1 pro j e kto wyc h (w mi an~ m oż l iwoś ci w i e l owa- riantowych) wra z ze ^ws ^t ^ę ^pn ^ą ^analiz ^ą kos zt ów.

Zlec eni e opraco wania proj e ktu likwid acji ^z âg ^rożeni â po wodz i o wego bez e ks pertyz y stanu techni cz nego prze dmi otowyc h odc ink ów ô ^b ^wa ^l ôwa ^ń stwa rza ^k ô ^mplik âc ^j ^ę w tr ak- cie prowad ze n i a prac pro j e ktowych i poc i ąga za s obą k o n i ec z no ść wy kon y wa n i a ad ho c

rozpro s zon yc h bada r i i po mi a r ów w ograni czo nym zakresie, co ^zwi ^~ ^k ^s ^za kosz ly o pra-

cowań , a w ni e kt óryc h przyp adk ach ûni ê ^moż ^l îwi â ^wł âśc ⁱ ^we ^r ôzw ⁱ ^ą ^za ⁿⁱ ê prob l e mu.

(4)

302 Tadeusz RESZKA

2. NIEINWAZYJNE BADANIA GEOLOGICZNE

2.1 Badania konduktornetrem elektromagnetycznym typu EM31-MK2

Zasada dzialnnia przyrządu oparta jest na indukcji elektromagnetycznej i polega na wzbudzaniu '"' podłożu prącłów obwodowych, które odczytywane są przez przyrząd i przeliczane na uśrednioną przewodność, a także na wtórną składową magnetyczną

ziemskiego pola magnetycznego. W celu określenia zróżnicowania podłoza wykonuje si<;: bezkontaktowy ciągły pomiar przewodności oparty na siatce pomiarowej w określo

nych interwalach.

Siatk9 pomiarową wyznacza si9 na podstawie wizji terenowej. Po określeniu szero-

kości i ellugości badanego odcinka tworzy si9 siatk9 w zależności od szerokości korony (d) i wprowadzonego interwału (odst9pu pomi<;:dzy poszczególnymi liniami pomiar·o- wymi, których ilość waha si9 od min. 3 do 7). Interwał. od którego zależy dokładność

pomiaru jest wielkością zmienną i mieści się w granicach od 0.5 do 2 rn.

Pomiar wykonuje się z zakresem częstotliwości fal wysyłanych z przyrządu nie zmienianych do zakoriczcnia profilowania pomiarów. Dane z pomianr Lapisywane są

automatycznie w urLądzeniu rejestrującym. Przyrząd przenoszony był równolegle

wzdłuż założonych linii pomiarowych na wysokości od 0.7 dol m nad powierzchnią te- renu.

Rys. 2 Widok konduk!Ometru e/ektromagnetyc:nego EM31-MK2 przygotowanego do profilowania (H' prawym górnym rogu część pomiarowo-rejesfrt!jąca)

Po wykonaniu badań terenowych sporządza się mapę geofizycznych zmian w bada- nym ośrodku gruntowym, stanowiących podstawę do określenia zakresu i miejsc wyko- nania badań geotechnicznych.

(5)

2M K. ., Ochrona i Rekultywacja Terenóll' Dor::ec::a Od ty ... "

l l

_,_. ,._ . .. ^_

l

303

•

Rys . 3 Fragmen t m apy geofl::ycznej podlo::a ob wala wania rzeki Odry ¹¹ ^' Glogm rie

Na pr ze dstawionym fr ag me n c i e mapy geofizycznej izo lini e o warto śc i ac h od 9 do 1 3 (p r zewodność mS/ m) w s ka zują na domina cję g runtów spoi stych (gliny py l aste zwar- te). W pob l iżu górn ej kra wędzi izolinie o wa rtośc i ac h powyżej 16 wskazują na wystę

powa ni e grunt ów piaszczystych. Sonda e l ekt romag n etyczna EM3 1-MK2 znajduje sze- rokie zastosowanie w badaniach związanych ze s każeniem środowi ska, np .: lokalizac ja wystQpowania odci eków ze s kł adowisk od padów , wyznaczenie zas i ęgu skaże 11 przemy-

słowycl·l w grun cie i w wod z i e podz i emn ej, lokali zacj i obsza rów zasolenia wód i g leb.

Profilowan i e elektromagnetyczne wyko rzyst uj e się również do lokali zacj i ni ewyp ał ów i niewybuchów. Podcza s rea lizacji prac mod e rni zacyj nych wa ~u powodz i owego Odry na tere nie Wrocław i a , na te re ni e r eze rwy gruntowe j odkryto niewypal z okresu 11 wojny.

Dzi ęki wykonanemu profilowa niu e lektromag ne tycz nemu z lokali zowano i określono głębokość zalegan ia j eszcze 11 nie wybu chów .

2 .2 Badania so ndą geo radar o wą t y pu RAMA C/G PR

Georadar RAMA C/G PR produkcji szwedzkiej firmy ^Ma ^ła GeoSc ience jes t radarem powierzchniowym współp r acującycm z kompl ete m anten o różnych często tliwo śc iach

(od l O do l 000 MH z). Gcoradar RAMAC/ GPR sterowany jest podlączonym kompute- rem IBM PC (notebookiem) z odpowi e dnim pakiete m oprogram owani a. W trakcie trwania pomiaru anteny l eżą tu ż obok sieb i e i są przesuwane prze z jednego z operat o- rów równo cześ ni e wzdłuż profilu (rys. 3). Drugi o perat or ma na pl ecach zestaw nada w- czo - od bi orczy oraz przed so bą przeno śny komputer.

Profil owani egeora da rowe wyko nuj e s i ę gł ów nie na o bszarach w g rani cac h ad mini- stracyj nyc h mi as t. wsi i osiedli , gdzie spodziewane są kolizj e trasy wału z urządzenia

mi inli·as truktury tec hni cz nej. W wyn iku prze prowad zo nych bada11 lokali z uj e ^s ⁱ ^ę mi. in .

przejśc i a kablowe i rurowe, obce e l emen ty w po staci ^p ^ł ^y ^t ^że ^lb ^etowyc ^h i e l cme mów sta- lowyc h, j ak ^rów ⁿⁱ ^{eż s} ^p ^ąg ⁱ warstw ^ż ^użla i g ru z u budowlanego ^budujący ^c ^h korpus walu.

Określa się również strefy wypiętrzenia w ^pod ^ł ożu żwirów (tzw. r y nn y filtracyjne prze-

biegające prosto padl e do os i ôbwa ^ł ôw âni â) oraz gruntów ^s ^łabon ôś ⁿ ^yc ^h (np. torfów -

rysJ).

(6)

304 · ·~

,~,

.

, '

. ... - -

~.r. :~

~

l" , ..

'("

.. •

;

• •

~

•

ł

• .,.

. t ,

_ł

... ^-·

• ł

•

Tad eusz RESZKA

• R ys. 4 Prąfilmranie geo radaru we sondą RAM ACIGPR

·-

^..-",

- •• ^.

...

_,

^•

_{J ..}_..

^' ^• ^• _•

'

• •

. _• _• • ^•

• - ^.

^ł

. ^....,.,. ^.,

^•

• • .,.

• l ' •

, . ^• ^• ^•

•

_•

^••• •

^{. l} ^•

-

• •

. . . 'l, ^ł

•

Rys. S Fragm enl echog r a mu o tr::ymanego ^w w y niku profilo wania georadaro wego

sond ą RA MA CIG PR (linia prz er y wana ozna cz a spąg za.~ linia ciągła str op zalegania

tmf ów)

(7)

2 M. K. ,. Ochrona i Rekultywacja Terenów Dorzecza Odry. .. " 305

3. LITERATURA

[I] RESZKA T.: Badania, remonty i zabezpieczenia obwałowań przeciwpowodzio- wych przy wykorzystaniu nowoczesnych technologii. !MG W, Dobczyce (I 994) [2] RESZKA T.: Metodyka oceny stanu technicznego i bezpieczeństwa obwalowań

przeciwpowodziowych przy wykorzystaniu nowoczesnych badań i obliczeń.

IMGW, Dobczyce ( 1994)

[3] RESZKA T. z zespołem: Ocena stanu technicznego obwalowań przeciwpowo- dziowych na terenie województwa katowickiego. Lewe obwalowanie rzeki Wisty w

miejscowości Nowy Bieruń. IMGW, Dobczyce, 1(998)

[4] RESZKA T. z zespołem: Ocena stanu technicznego obwałowań przeciwpowo- dziowych na terenie województwa katowickiego. Obwałowania rzek : Wisły i llownicy w miejscowościach Goczalkowice, Ochodza i Zabrzeg. IMGW, Dobczy- ce (1998)

[5) RESZKA T. z zespołem: Ocena stanu technicznego obwałowań przecilvpowo- dziowych na terenie województwa katowickiego. Lewe obwałowania rzeki Wisły w

miejscowości Góra, oraz prawe obwalowanie rzeki Wisły i lewe cofkowe obwalo- wanie rzeki Dankówki w miejscowości Jawiszowice. IMGW, Dobczyce, (1998) [6] RESZKA T. z zespołem: Ocena stanu technicznego obwałowań przeciwpowo-

dziowych na terenie województwa katowickiego. Obwałowania rzeki Suminy w miejscowo.\:ci Turze oraz prawe obwalowanie rzeki Olza w miejscowości Olza.

IMGW, Dobczyce (1998)

[7) RESZKA T. z zespołem: Nieinwazyjne badania geologiczne i ocena stanu tech- nicznego prawosl!·onnego obwałowania rzeki Odty w km 573.00-614.200 w gra- nicach województwa lubuskiego. Ekspertyza stanu technicznego. IMGW, Dobczy- ce (l 999)

[8] KAMZELAK B., Pryciuk Z., Reszka T., Wzientek K.: Nieinwazyjne badania geo- logiczne i ocena stanu technicznego prawostronnego obwałowania rzeki Od1)' w km 573.00- 614.200 w granicach województwa lubuskiego. Dokumentacja geolo- giczna -badania budowy litologicznej korpusu walu i jego podloża konduktome- trem EM31-MK2, IMGW, Dobczyce ( 1999)

[9] GULIŃSKI M., Grabowski J., Reszka T.: Nieinwazyjne badania geologiczne i ocena stanu technicznego prawostronnego obwałowania rzeki Odry w km 57 J. 00 - 614.200 w granicach województwa lubuskiego. Dokumentacja geologic::na - Ba- dania geoelektryczne struktury i nmvodnienia gruntów konduktome/rem EM34- 3XL. IMGW, Dobczyce (1999)

[lO] KARCZEWSKI J., Reszka T., Ziętek J.: Nieinwazyjne badania geologiczne i oce- na stanu technicznego prawostronnego obwałowania rzeki Odry w km 573.00 - 614.200 w granicach województwa lubuskiego. Dokumentacja geologic::na-Pro- filowanie sondą georadarową typu RAMAC/GPR. IMGW, Dobczyce ( 1999) [li] RESZKA T., Korwin - Szymanowski A., Zawadzki M.: Nieinwazyjne badania

geologiczne i ocena stanu technicznego prawostronnego obwałowania rzeki Odry

w km 573.00- 614.200 w granicach województwa lubuskiego. Dokumentacja geo- logiczna-prace geologic::ne dla potrzeb oceny stanu technicznego. IMGW, Dob- czyce ( 1999)