Анализа професора Кузмановића о пукотинама на брани Гранчарево

Колико је озбиљан проблем са пукотинама на брани Гранчарево говори и стручна Студија анализе појава и стања бране Гранчарево, коју је крајем 2017. израдио и Управи ХЕТ-а доставио др Владан Кузмановић, декан Грађевинског факултета у Београду, професора хидротехничких конструкција и експерт из ове области. Из анализе се види колико је попуцала брана мрежама пукотина од темеља до круне, због чега професор Кузмановић, између осталог, упозорава Управу да висина нивоа воде у Билећком језеру не смије прећи 380 метара надморске висине. Нажалост Управа ХЕТ-а игнорише упозорења стручњака, и за двије године није урађено скоро ништа да се велики проблем ријеши. Објављујем најзанимљивије дијелове стручне Анализе и препоруке професора Владана Кузмановића.

 

2.         АНАЛИЗА УОЧЕНИХ ПОЈАВА У ДЕСНОМ БОКУ БРАНЕ

 

                                             2.1. Пукотине на круни бране

 

Ове пукотине детектовала је Служба осматрања на блоковима (конзолама, ламелама) број 1 до 5, након скидања деградираног асфалта са круне бране. На дан стручног визуелног прегледа Екпертског тима (2.11.2017.) круна бране била је асфалтирана од левог бока до блока број 6 на десној обали. У зони блокова 1 до 5 на круни бране местимично је било прашине и наслага песка, што је онемогућавало прецизно сагледавање бетонске површине, нити изгледа прслина и пукотина.

У циљу испитивања ширине пукотина и праваца пружања, Инвеститор је извршио картирање свих пукотина у основи и извео истражне бушотине са круне бране и са низводног лица. Такође, ангажован је „Центар за недеструктивна тестирања и геофизику“, који је сачинио Извештај о изведеним пробним геофизичким испитивањима у блоку 4. Урађена је и видеоендоскопија бушотина на круни бране (Рударско-геолошки факултет из Београда). На овај начин сагледане су размере проблема и приближно је одређен положај пукотина.

На основу наведеног утврђено је да се пукотине по круни пружају приближно у тангенцијалном правцу, пратећи осу бране и активни лук. Испуцалост се повећава од блока 1 према блоку 5, а највећа је на блоку 4. Ширина прслина је различита и износи приближно d=0,5-1,0 mm (прслине ближе узводном и низводном лицу) до d=3,0-5,0 mm (пукотине у средишњем делу круне бране). Описане пукотине су смакнуте, тј. немају континуитет (не настављају се на местима радијалних спојница између суседних блокова).

Снимањем изведених бушотина на круни брана, утврђено је да на зидовима бушотина постоје прслине, најчешће без видљивог зева. У зонама где пукотине пресецају бушотину зев се јасно уочава, а местимично је присутна и деградација бетона, која извесно није последица бушења. Кроз систем прслина вода процурује у бушотину, а у зонама пукотина местимично постоје јаки млазеви којима вода дотиче у бушотину. На основу овога закључено је да (нарочито у блоку 4) постоји мрежа међусобно повезаних прслина, пукотина и канала мањих димензија, кроз који вода циркулише, од круне бране до пукотина на низводном лицу.

                               2.2. Пукотине на низводном лицу и процуривање бране

 

Анализом документа Мјере за спречавање пукотина у бетону за вријеме изградње бране Гранчарево, децембар 1965. може се закључити да су се прве пукотине јавиле још у време изградње бране. Упркос ограничењу температуре у маси бетона на 45 ^ОС,  прописаној технологији бетонирања и цементу ниске топлоте хидратације, у октобру 1965. године јавиле су се (вертикалне) прслине у радијалним фугама и прслине у хоризонталним радним спојницама (d=0,1-0,5 mm, дужине 3,0 до 6,0 m). Дубина простирања била је до 2,0 m од лица бране. Као узрок настанка ових прслина наведено је термичко скупљање бетона услед наглог захлађења и великог температурног градијента (разлика температуре ваздуха и температуре бетона).

Према документу Опис бране, са фотодокументацијом и Регистрацијом појаве процједних вода, јун 2006. године, пукотине на узводном и низводном лицу регистроване су током првог пуњења акумулације (до коте 370,00 mnm 1967/68.) као и током другог пуњења (до коте 390,00 mnm 1968/69.) Процуривање се јавило дуж периметралне галерије и на низводном лицу бране. Према наводима представника Инвеститора, следећа интензивнија санација процуривања обављена је 1984. године. Након тога, детаљно картирање извршено је 2006. године, од када су се пукотине на низводном лицу могле и визуелно регистровати, јер је влажење и процуривање повећано. Од 2010. године процуривање на низводном лицу је додатно интензивирано.

Пукотине на низводном лицу блокова број 1 до 5 (које су предмет овог извештаја), детаљно су картиране новембра 2017. и приказане у .dwg цртежима: Ситуацији пукотина на блоковима Bl.1 до Bl.8 и Развијени профил бране Гранчарево Bl.1 до Bl.8 (положај пукотина на низводном лицу).

У блоку 1 постоје 4 прслине, од којих су две од круне на доле, а две од темељне спојнице на горе; правац пружања је субвертикалан, приближно паралелан радијалној фуги змеђу блока 1 и блока 2; дужине су сса 1 до 1,5 m а ширина око 0,5 mm.

На низводном лицу блока 2 разликују се две фамилије прслина које су међусобно приближно управне: субвертикалне (паралелне радијалним фугама) и хоризонталне и субзоризонталне (приближно паралелне темељној спојници). Субхоризонталне прслине се пружају од радијалне фуге између блокова 2 и 3 према радијалној фуги између блокова 1 и 2 (али не достижу до ње). Две субвертикалне прслине иду од темеља на горе, две су од круне на доле, а четири прслине су по висини у средишњем делу блока 2.  Ширина прслина је cca  1,0 mm. Са низводне стране блока 2 извађен је један керн који је показао да прслине нису само површинске, већ се простиру и по дубини блока 2.

Мрежа и карактеристике прслина у блоку 3 су сличне прслинама у блоку 2. Разлика је у томе што на растојању 1 до 1,5 m од темељне спојнице постоји већа пукотина, ширине око 2 mm из које су извађена два керна, којима је потврђено да се и ова пукотина пружа у дубину блока 3.

Мрежа прслина и пукотина на низводном лицу блока 4 и блока 5 је још израженија него код претходно описаних блокова. Субвертикалне пукотине су паралелне радијалним фугама између блокова; ширине су око 1-2 mm; оне се дисконтинуално спуштају од круне бране до темељне спојнице. Хоризонталне пукотине постоје и у радним спојницама и између њих; њихова ширина је сса 2 до 3 mm и континуално се простиру од леве до десне радијалне фуге, по читавој ширини блока. Испод хоризонталних пукотина видни су трагови процуривања. Приликом керновања пукотина на круни бране, уочено је процуривање у овим пукотинама, чиме је доказана повезаност пукотина на круни бране и пукотина на низводном лицу блокова 4 и 5. Најизраженије су субхоризонталне (косе) пукотине које су приближно паралелне са линијом терена; њихова ширина је 4 до 5 mm и континуално повезују радијалне фуге на границама ових и суседних блокова. Бетон у косим пукотинама је местимично деградиран, патиниран, местимично обрастао маховином и травом. Нема свежих трагова настанка пукотина и деградације бетона.

3.1. Померања темељних стопа лукова

За мерење померања темељних стопа лукова у разматраној зони десног бока постоје инварске траке К-1 и H-1 на коти 330 mnm, траке К-3 и H-3 на коти 370 mnm и траке R-5 и T-5 на коти 398 mnm. Ознака К односи се на мерење вертикалних померања, Н значи мерење померања у правцу узводно-низводно, док су R и Т радијално и тангенцијално померање. Анализом померања може се уочити следеће:

• трака К-1 показује да је јуна месеца 2005. слегање нагло повећано са 7,7 на 9,0 mm
• трака К-3 од 2003. до 2010. године слегање повећано са 7,0 mm на 8,5 mm и од тада до данас има приближно константну вредност
• у осталим тракама слегања, радијална и тангенцијална померања имају устаљене вредности, очекиване сезонске промене и повољне трендове.

Из наведеног се може закључити да у десном боку између коте 330 и 370 mnm постоји тенденција благог слегања темељних стопа лукова.

 

3.2. Померања тла испод темеља бране

 

Померања тла испод темеља бране у зони десног бока може се анализирати на основу резултата осматрања вишеструких стенских екстензометра ED1-1 до ED1-5 на коти 365 mnm, односно ED2-1 до ED2-5 на коти 314 mnm. Померања тла у наведеним екстензометрима доминантно зависе од нивоа воде у акумулацији и показују следеће трендове:

• екстензометри ED1-1 до ED1-5 имају уједначена сезонска померања у границама од 0,2 mm до 1,2 mm, у правцу према сидришту
• екстензометри ED2-1 до ED2-5 имају уједначена сезонска померања у границама од 0,4 mm до 3,8 mm, у правцу према сидришту.

То значи да у зони ових стенских екстензометара нема неочекиваних померања стене испод темеља бране, односно да су померања сезонски уједначена и да нема негативних тенденција. Такође, темељне стопе лукова на котама 330 и 370 mnm су релативно далеко, тако да слегања из претходне тачке нису регистрована стенским екстензометрима ED1 и ED2.

 

4.                    ПРЕДЛОГ МЕРА И ПРОГРАМ БУДУЋИХ МЕРЕЊА

 

Из свега описаног може се закључити да је систем акумулација-брана-стена код бране „Гранчарево“ изузетно сложен и да у годинама и деценијама које предстоје тражи повећану пажњу. Зато предлог мера и програм будућих мерења обухвата следеће:

1. Хитно урадити Пројекат санације десног бока, чија ће ревизија бити извршена „у ходу“.
2. Урадити Елаборат праћења пукотина који ће садржати све потребне инструменте (деформетре, стеклене плочице за праћење отварања пукотина, екстензометре, идр.).
3. Извршити санацију пукотина у десном боку у складу са Пројектом санације.
4. Тестирање крана на левој обали одложити до завршетка санације десног бока.
5. До санације пукотина у десном боку ниво воде у акумулацији ограничити на 380 mnm.
6. Сачинити експертску оцену стања постојећег система техничког осматрања и по потреби предложити израду осавремењеног Пројекта техничког осматрања.
7. У циљу провере добијених резултата осматрања и даљег праћења понашања десног бока бране и падинских тачака, урадити осавремењени Пројекат геодетских мерења.
8. Сеизмичка и визуелна осматрања уврстити у Интерпретацију резултата осматрања.
9. Урадити Иновирани прорачун бране, са новим нумеричким моделом, који ће у обзир узети стварна реолошка својства бетона, интеракцију акумулације, конструкције и стенске масе, утицај прелива и брзотока, реалну геометрију, све утицаје и оптерећења која делују на конструкцију и меродавне комбинације оптерећења.
10. Извршити верификацију и калибрацију нумеричког модела за прорачун бране, са измереним подацима.
11. Саставни део иновираног прорачуна бране треба да буде и Пројекат граничних вредности свих мерних величина, са критеријумима за контролу и оцену стања бране.
12. Институт „Јарослав Черни“ треба да провери чврстоћу бетона на притисак из свог Извештаја о испитивању напонског стања методом хидрауличког јастука, јер су добијене вредности међусобно контрадикторне и супротне свим досадашњим подацима.
13. С обзиром на велики доток воде из тунела Дабарско поље – акумулација Билећа, у Пројекту управљања безбедношћу бране (који ради Институт „Јарослав Черни“) неопходно је прописати максималну брзину пуњења акумулације, односно дати Пројекат управљања акумулацијом „Билећа“.

 

 

У Београду,

30. 11. 2017.

 

                                                                     Члан Експертског стручног тима,

 

 

проф. Владан Кузмановић, дипл.грађ.инж