Link za više informacija:
Vasić M., Đogo M., Ćosić M.: Geotechnical Conditions for Building a New Tunnel Instead of the Old One Trough the Petrovaradin Fortress Hill, Rating Condition, Maintenance and Renovation of Buildings and Settlements, Zlatibor, Serbia, 2007, pp. 71-78.
Generalnim urbanističkim planom Novog Sada do 2021.g., planira se ponovno uspostavljanje saobraćaja izmedju Bačkog dela Novog Sada i Petrovaradina kroz Petrovaradinsku tvrdjavu. Proširiće se stari železnički tunel ili će biti izgradjen novi. Dužina tunela kroz Tvrdjavu je 354,0 m. Celinu Petrovaradinske Tvrdjave čini nadzemni i podzemni prostor gde su mnogobrojni objekti na površini, takodje i u podzemlju. Objekti su deo izrazito velikog kulturno-istorijskog značaja. Pregledana je obimna postojeća dokumentacija: geodetska, arheološka, geološka, gradjevinska, urbanistička i dr. i to iz dva osnovna razloga:
- da se preciziraju uslovi i mogućnosti tehničko-tehnološkog rešenja izgradnje tunela kroz Tvrdjavu, a da se pri tome ni u kojoj formi ne ugroze postojeći objekti na površini terena (zgrade, postojeći potporni zidovi od opeke i dr.),
- da se izgradnjom proširenog postojećeg tunela, ili novog tunela pored sada postojećeg ne unište ili oštete bilo koji delovi podzemnih objekata (tuneli, ratni bunar i dr.).
Petrovaradinska tvrdjava je kulturno-istorijski spomenički kompleks najvišeg reda. Kao izrazito značajan objekat, stavljena je 1947. g. pod zaštitu Države, a upisana je u registar takvih objekata medju prvima tj. pod brojem 3. Radi afirmacije kako kulturno-istorijskih vrednosti Tvrdjave, tako i u cilju iskorišćenja njenih potencijala, uradjen je detaljni urbanistički plan ovog područja. Njime se ostvaruju neophodni preduslovi da se započnu stručni poslovi na planu valorizacije svih potencijala, da se vrše poslovi: revitalizacije, obnove, zaštite i sanacije već izgradjenih objekata; da se projektuju novi objekti, kao npr. predmetni tunel i dr., da se realno sagledaju mogućnosti odgovarajućih privrednih delatnosti, a naročito da se područje Tvrdjave učini pristupačnijim i privlačnijim turistima i svim zainteresovanim gradjanima.
Građa područja
Najstariji sačuvani podaci o geološkoj gradji Petrovaradinske tvrdjave datiraju iz 1818.g od autora F.S.Beudant-a. Po istom autoru Tvrdjava se nalazi na serpentinitu. Ti podaci imaju samo značaj sa istorijskog stanovišta, jer sada ima dosta preciznijih i detaljnijih podataka o gradji terena užeg i šireg područja Tvrdjave. Kritički posmatrano, a na bazi detaljnog kartiranja terena i pregleda izdanaka tih stena u Petrovaradinu, izvesno je da se na otkrivenim izdancima na celoj Tvrdjavi nalaze dijabazi, a ne serpentiniti. Sa stanovišta geotehničkih uslova izgradnje dijabazi su značajno bolja sredina od serpentinita. Dijabazi su intenzivno ispucali u blokove promenljive veličine. Generalno, može se reći da su pojedini metarskih dimenzija, a znatno mnogobrojniji su sitniji. Zakonitosti koje su u vezi sa njihovom ispucalošću, veličinom blokova, stabilnošću naročito u strmim zasecima i padinskom njihovom delu u zoni puta R-107 detaljno su ispitivane na otkrivenim izdancima na padini i takodje u nepodzidanim delovima starog železničkog tunela. Dijabazi predstavljaju izlive gabro magme, trijasko-jurske starosti. Kao takvi, u formi otkrivenih izdanaka nalaze se u zaseku puta R-107, na gornjem platou Tvrdjave se nalaze praktično na površini terena na nekoliko mesta, takodje su otkriveni u koritu Dunava i to od klizišta na dunavskoj padini ispod srednjeg platoa pa do mosta Duge.
Osim na površini terena u zoni Tvrdjave, dijabazi su dostupni detaljnom pregledu i izučavanjima na značajnom delu predmetnog već izvedenog starog tunela kroz Tvrdjavu. Naime, pregledom tog tunela, kao i pregledom obimne dokumentacije o tom tunelu, utvrdjena je njihova zastupljenost. Od ulaznog portala u zoni Dunava tj. od stacionaže 769.28 pa do stacionaže oko 1050m teren izgradjuju dijabazi. Dijabazi su dominantno zelene boje. Pojedine podzone i uklopci su nijansi tamno crvenkasti. Generalno, a na osnovu sveukupnih ispitivanja dijabaza, sigurno je utvrdjeno da se dijabazi u sklopu terena nalaze u vidu dve krupne geotehničke jedinice. Prva je od ulaznog portala na Dunavu pa do dužine 100.7m u tunelu. Ti dijabazi su manje ispucali, manje tektonizirani i čine izrazito povoljnu i dobru sredinu za gradjenje tunela, takođe povoljni su sa stanovišta stabilnosti iskopa i objekata na površini. Ta geotehnička jedinica se jasno vidi i na otkrivenom delu padine u zoni Tvrdjave. Drugu geotehničku jedinicu dijabaza, čine ispucaliji, izrasedaniji, a u sklopu tunela se nalaze od stacionaže 869.98m pa do stacionaže oko 1050m. Ceo masiv je osim po boji anizotropan u pogledu ispucalosti, izrasedanosti, prisutnosti pukotinskih zapuna, karakteristika fizičko-mehaničkih svojstava te stenske mase. Kontakti dijabaza i pliocenih glinovito-peskovito-laporovitih sedimenata su jasni. Naime, ti sedimenti su diskordantno nataloženi oko tih stena. To isto se odnosi i na kvartarne sedimente lesa. Medjuodnosi dijabaza i trijasko-jurskih sedimenata, kada su i dijabazi utisnuti, nisu precizno definisani detaljnim ispitivanjima a to sa stanovišta predmetnih ispitivanja i nema nikakav uticaj i značaj.
Pregledom postojećeg tunela kroz Tvrdjavu konstatovane su pojave podzemne vode u tunelu. U vreme pregleda zidova tunela došlo je do naglog otapanja snega na površini terena pa su sa stanovišta odredjenih zaključaka o podzemnoj vodi to bile povoljne okolnosti. Naime, utvrdjeno je da se infiltrirana voda sa površine terena kreće duž karakterističnih pukotina i da se kao takva procedna voda pojavljuje u tunelu. Najintenzivnije pojavljivanje podzemne vode je bilo na udaljenosti 40m od ulaznog portala tunela u zoni Dunava i to u vidu vlaženja i intenzivnog kapanja pogotovu sa svoda tunela i na karakterističnim mestima. I u toj zoni kao i na celoj dužini te deonice tunela od portala do dužine 100.7 m tunel je nepodzidan. Pojavljivanja vode u vidu vlaženja i mestimičnog kapanja iz svoda tunela su naročito intenzivna u priportalnom delu ulaznog tunela u zoni Dunava pa sve do obzidane niše u tunelu na dužini oko 125m od ulaznog portala. Od te niše pa do izlaza tunela u Petrovaradinu tunel je suv, nema nikakvih vidljivih pojava podzemne vode. To ne znači da razbijena strukturna izdan u terenu nije zastupljena već se sa sigurnošću može tvrditi da je oko obzidanog tunela izvedena drenaža kojom se podzemna voda uvodi u drenažu koja je izvedena u podu tunela i sa nagibom prema Petrovaradinu. Veća ispucalost dijabaza na tim deonicama obezbedjuje povećanu količinu podzemne vode. Ipak, a imajući u vidu stisnutost pukotina kao i relativno malu sabirnu površinu sa koje se voda infiltrira u teren izvesno je da se radi o malim količinama podzemne vode, koje sa stanovišta količina koje dotiču su zanemarljivo male. Sa stanovišta uticaja podzemne vode na stabilnost pojedinačnih labilnih blokova i te vode su od uticaja i uticale su na opredeljenje da se pojedine zone intenzivnijeg provlažavnja i doticaja podgradjuju.
Izdeljenost stenske mase, zglobljenost blokova
Izvedeni tunel kroz Tvrdjavu, a i budući prošireni postojeći ili odvojeni novi, biće izvedeni od ulaznog portala u zoni Dunava do stacionaže 1077.2m u dijabazima, a od stacionaže 1077.2m do izlaznog portala u Petrovaradinu u poluvezanim i nevezanim stenskim masama. Izdeljenost dijabaza u blokove promenljive veličine kao i njihova zglobljenost su najvažniji prirodni elementi za ocenu stanja stabilnosti tunela i objekata. Zbog toga je poseban značaj dat ispitivanjima tih strukturnih elemenata i ispitivanjima na otkrivenim izdancima, u tunelu i na jezgru bušotina. Izdeljenost stenske mase dijabaza je vrlo izražena i dostupna direktnim ispitivanjima. Zato su izvršeni potrebni pregledi praktično otkrivene dunavske padine u široj zoni ulaznog portala, deo tunela od ulaznog portala do stacionaže 869.98m i još dve nepodgradjene zone u tunelu koje su u dijabazima. Prema stepenu izdeljenosti stenske mase u dijabazima se jasno ističu dve geotehničke zone i u njima više podzona. Način i stepen izdeljenosti u njima bitno opredeljuje geotehničke uslove izgradnje tunela i to postojećeg tunela, a naročito novog ako bude većeg poprečnog preseka. Zastupljene rupture u dijabazima klasifikovane su u četiri klase. To su rupture rasedi koji presecaju ceo tunel; dugačke pukotine koje takodje presecaju ceo tunel ili njegov veći deo; pukotine metarskih dimenzija; i kratke pukotine – naprsline. Prema ovakvoj klasifikaciji jasno je da su predodredjujući elementi dužine pukotina, ali u ukupnim analizama koje su izvedene vodilo se računa i o drugim specifičnim karakteristikama ruptura. Tako npr. pukotine prvog reda tj. rasedi su uvek sa tanjom ili debljom zonom smrvljene stenske mase i uz njih su glavne pojave pojedinačnih nestabilnosti u iskopu.
Slika 1. Ispucali dijabazi na Dunavskoj padini u zoni portala
Osnovno zoniranje područja je izvedeno na osnovu vrsta zastupljenih sredina i u tom pogledu zastupljene su dve osnovne celine. Prva je od ulaznog portala na Dunavu do stacionaže 869.98m. Druga je od stacionaže 869.98m do stacionaže 1077.2m. Unutar područja od 869.98m do 1077.2m izdvojeno je više podzona. Osnovne su one koje nisu podgradjene i izmedju njih zone sa izvedenom podgradom-obzidom.
Geotehničko klasifikovanje stenskih masa
Geotehničko klasifikovanje stenskih masa je izvedeno po poznatim postupcima N. Bartona (Q postupak), Z. I. Bieniawskog (RMR klasifikacija) i M.Vasića (RBR postupak). Najvažniji parametri za klasifikaciju su odredjeni detaljnim pregledom zidova iskopa starog tunela, na deonicama na kojima isti nije podgradjen. Ti podaci se mogu smatrati realnim i pouzdanim. Za razliku od deonica gde su iskopi dostupni pregledu i izučavanju, postoje deonice u tunelu, i to na značajnoj dužini, koje su obzidane i gde zidovi nisu vidljivi. Na bazi realno prikupljenih podataka o dijabazima Tvrdjave na otkrivenim izdancima na površini terena mogu se predvideti takve zone i u područjima iskopa starog tunela. To znači da se na bazi pregleda tunela koji je u dijabazima na nepodgradjenim deonicama, pregleda istih tih dijabaza na otkrivenim izdancima Tvrdjave, takodje pregledom izdanaka na površini terena koji odgovaraju podgradjenim deonicama u starom tunelu faktički može precizirati stvarno stanje stenskih masa u celini tunela. Na osnovu uporedne vrednosti geotehničkih klasifikacija, a koje su u suštini zasnovane na empirijskim podacima projektovanja i gradjenja tunela i drugih podzemnih objekata zaključeno je sledeće:
- Za dijabaze od ulaza do 100.7m klasa po Q je 13-ta. Za obezbeđenje stabilnosti iskopa treba primeniti nesistematske ankere, mrežu i tanak sloj torkret betona debljine 5cm.
- Za ispucalije dijabaze od 100.7 do 307.9 m klasa je 17-ta. Za obezbeđenje stabilnosti iskopa treba primeniti sistematske ankere, mrežu i torkret beton debljine 10 cm.
Za rasedne zone i vrlo intenzivno ispucale dijabaze uz rasede od 100.7 do 307.9 m klasa je 30-ta. Treba za podgradu primeniti sistematska sidra na rastojanju 1m, žičanu mrežu i torkret beton debljine oko 15 cm.
Uticaji tunela na objekte
Analize su izvršene za projektno rešenje sa jednim tunelom koji bi u stvari bio prošireni postojeći i za projektno rešenje sa dva nezavisna tunela (slika 2). Po dogovoru sa obrađivačima saobraćajnih prethodnih analiza usvojena je širina novoprojektovanog tunela, za slučaj jednog tunela B=16m, a visina H=9m, dok za slučaj dva tunela B=8m, a visina H=8m.
Slika 2. Varijantna rešenja poprečnog preseka tunela
Ova analiza je izvršena sa ciljem da se utvrde:
- promene naponsko-deformacijskih stanja,
- deformacije i pomeranja u terenu gde su značajni objekti Tvrđave na površini terena i eventualna njihova oštećenja,
- varijante građenja tunela,
Numerička analiza za jedan tunel (16m x 9m) sastoji se iz:
- analiza I: naponsko-deformacijsko stanje postojećeg tunela bez proširenja i obloge,
- analiza II: naponsko-deformacijsko stanje novog proširenog tunela na mestu starog tunela,
- analiza III: naponsko-deformacijsko stanje tunela sa izvedenom oblogom.
Numerička analiza za dva nezavisna tunela (8m x 8m) sastoji se iz:
- analiza I: naponsko-deformacijsko stanje postojećeg tunela bez proširenja i obloge,
- analiza II: naponsko-deformacijsko stanje novog tunela, na mestu starog, sa izvedenom oblogom,
- analiza III: naponsko-deformacijsko stanje dva nova tunela, sa izvedenom oblogom.
Sve analize su izvršene za karakteristične A, B i C preseke, na osnovu geotehničkog preseka terena duž tunela. Navedeni preseci reprezentuju izdvojene kvazihomogene zone.
Slika 3. Karakteristični A, B i C preseci
Vrednosti pomeranja su računate u odnosu na nulto deformacijsko stanje, odnosno u odnosu na deformaciju sadašnjeg postojećeg tunela. Slika 4 prikazuje pomeranje čvora K u preseku A i B. Slika 5 prikazuje pomeranje čvora K u preseku C. Evidentno je da za stenski masiv, odnosno dijabaze (E=40GPa), veličine vertikalnog pomeranja na površini su zanemarljivo male. Ovo ukazuje na to da su i diferencijalna pomeranja jako mala. Smanjenjem modula elastičnosti, povećavaju se deformacije, odnosno ugibi na površini terena, što je i prikazano na slici 5. Neophodno je istaći, na bazi sveukupnih analiza, da je zastupljenost sredine kakva je u analiziranom preseku C izrazito mala. U suštini radi se o dve rasedne zone procenjene dužine od 1m do 2m.
Slika 4. Vertikalno pomeranje čvora K u funkciji gravitacionog opterećenja za preseke A i B
Slika 5. Vertikalno pomeranje čvora K u funkciji gravitacionog opterećenja za presek C
Link za više informacija:
Vasić M., Đogo M., Ćosić M.: Geotechnical Conditions for Building a New Tunnel Instead of the Old One Trough the Petrovaradin Fortress Hill, Rating Condition, Maintenance and Renovation of Buildings and Settlements, Zlatibor, Serbia, 2007, pp. 71-78.