Analiza profesora Kuzmanovića o pukotinama na brani Grančarevo

Koliko je ozbiljan problem sa pukotinama na brani Grančarevo govori i stručna Studija analize pojava i stanja brane Grančarevo, koju je krajem 2017. izradio i Upravi HET-a dostavio dr Vladan Kuzmanović, dekan Građevinskog fakulteta u Beogradu, profesora hidrotehničkih konstrukcija i ekspert iz ove oblasti. Iz analize se vidi koliko je popucala brana mrežama pukotina od temelja do krune, zbog čega profesor Kuzmanović, između ostalog, upozorava Upravu da visina nivoa vode u Bilećkom jezeru ne smije preći 380 metara nadmorske visine. Nažalost Uprava HET-a ignoriše upozorenja stručnjaka, i za dvije godine nije urađeno skoro ništa da se veliki problem riješi. Objavljujem najzanimljivije dijelove stručne Analize i preporuke profesora Vladana Kuzmanovića.

 

  1.           ANALIZA UOČENIH POJAVA U DESNOM BOKU BRANE

 

                                             2.1. Pukotine na kruni brane

 

Ove pukotine detektovala je Služba osmatranja na blokovima (konzolama, lamelama) broj 1 do 5, nakon skidanja degradiranog asfalta sa krune brane. Na dan stručnog vizuelnog pregleda Ekpertskog tima (2.11.2017.) kruna brane bila je asfaltirana od levog boka do bloka broj 6 na desnoj obali. U zoni blokova 1 do 5 na kruni brane mestimično je bilo prašine i naslaga peska, što je onemogućavalo precizno sagledavanje betonske površine, niti izgleda prslina i pukotina.

U cilju ispitivanja širine pukotina i pravaca pružanja, Investitor je izvršio kartiranje svih pukotina u osnovi i izveo istražne bušotine sa krune brane i sa nizvodnog lica. Takođe, angažovan je „Centar za nedestruktivna testiranja i geofiziku“, koji je sačinio Izveštaj o izvedenim probnim geofizičkim ispitivanjima u bloku 4. Urađena je i videoendoskopija bušotina na kruni brane (Rudarsko-geološki fakultet iz Beograda). Na ovaj način sagledane su razmere problema i približno je određen položaj pukotina.

Na osnovu navedenog utvrđeno je da se pukotine po kruni pružaju približno u tangencijalnom pravcu, prateći osu brane i aktivni luk. Ispucalost se povećava od bloka 1 prema bloku 5, a najveća je na bloku 4. Širina prslina je različita i iznosi približno d=0,5-1,0 mm (prsline bliže uzvodnom i nizvodnom licu) do d=3,0-5,0 mm (pukotine u središnjem delu krune brane). Opisane pukotine su smaknute, tj. nemaju kontinuitet (ne nastavljaju se na mestima radijalnih spojnica između susednih blokova).

Snimanjem izvedenih bušotina na kruni brana, utvrđeno je da na zidovima bušotina postoje prsline, najčešće bez vidljivog zeva. U zonama gde pukotine presecaju bušotinu zev se jasno uočava, a mestimično je prisutna i degradacija betona, koja izvesno nije posledica bušenja. Kroz sistem prslina voda procuruje u bušotinu, a u zonama pukotina mestimično postoje jaki mlazevi kojima voda dotiče u bušotinu. Na osnovu ovoga zaključeno je da (naročito u bloku 4) postoji mreža međusobno povezanih prslina, pukotina i kanala manjih dimenzija, kroz koji voda cirkuliše, od krune brane do pukotina na nizvodnom licu.

                               2.2. Pukotine na nizvodnom licu i procurivanje brane

 

Analizom dokumenta Mjere za sprečavanje pukotina u betonu za vrijeme izgradnje brane Grančarevo, decembar 1965. može se zaključiti da su se prve pukotine javile još u vreme izgradnje brane. Uprkos ograničenju temperature u masi betona na 45 OS,  propisanoj tehnologiji betoniranja i cementu niske toplote hidratacije, u oktobru 1965. godine javile su se (vertikalne) prsline u radijalnim fugama i prsline u horizontalnim radnim spojnicama (d=0,1-0,5 mm, dužine 3,0 do 6,0 m). Dubina prostiranja bila je do 2,0 m od lica brane. Kao uzrok nastanka ovih prslina navedeno je termičko skupljanje betona usled naglog zahlađenja i velikog temperaturnog gradijenta (razlika temperature vazduha i temperature betona).

Prema dokumentu Opis brane, sa fotodokumentacijom i Registracijom pojave procjednih voda, jun 2006. godine, pukotine na uzvodnom i nizvodnom licu registrovane su tokom prvog punjenja akumulacije (do kote 370,00 mnm 1967/68.) kao i tokom drugog punjenja (do kote 390,00 mnm 1968/69.) Procurivanje se javilo duž perimetralne galerije i na nizvodnom licu brane. Prema navodima predstavnika Investitora, sledeća intenzivnija sanacija procurivanja obavljena je 1984. godine. Nakon toga, detaljno kartiranje izvršeno je 2006. godine, od kada su se pukotine na nizvodnom licu mogle i vizuelno registrovati, jer je vlaženje i procurivanje povećano. Od 2010. godine procurivanje na nizvodnom licu je dodatno intenzivirano.

Pukotine na nizvodnom licu blokova broj 1 do 5 (koje su predmet ovog izveštaja), detaljno su kartirane novembra 2017. i prikazane u .dwg crtežima: Situaciji pukotina na blokovima Bl.1 do Bl.8 i Razvijeni profil brane Grančarevo Bl.1 do Bl.8 (položaj pukotina na nizvodnom licu).

U bloku 1 postoje 4 prsline, od kojih su dve od krune na dole, a dve od temeljne spojnice na gore; pravac pružanja je subvertikalan, približno paralelan radijalnoj fugi zmeđu bloka 1 i bloka 2; dužine su ssa 1 do 1,5 m a širina oko 0,5 mm.

Na nizvodnom licu bloka 2 razlikuju se dve familije prslina koje su međusobno približno upravne: subvertikalne (paralelne radijalnim fugama) i horizontalne i subzorizontalne (približno paralelne temeljnoj spojnici). Subhorizontalne prsline se pružaju od radijalne fuge između blokova 2 i 3 prema radijalnoj fugi između blokova 1 i 2 (ali ne dostižu do nje). Dve subvertikalne prsline idu od temelja na gore, dve su od krune na dole, a četiri prsline su po visini u središnjem delu bloka 2.  Širina prslina je cca  1,0 mm. Sa nizvodne strane bloka 2 izvađen je jedan kern koji je pokazao da prsline nisu samo površinske, već se prostiru i po dubini bloka 2.

Mreža i karakteristike prslina u bloku 3 su slične prslinama u bloku 2. Razlika je u tome što na rastojanju 1 do 1,5 m od temeljne spojnice postoji veća pukotina, širine oko 2 mm iz koje su izvađena dva kerna, kojima je potvrđeno da se i ova pukotina pruža u dubinu bloka 3.

Mreža prslina i pukotina na nizvodnom licu bloka 4 i bloka 5 je još izraženija nego kod prethodno opisanih blokova. Subvertikalne pukotine su paralelne radijalnim fugama između blokova; širine su oko 1-2 mm; one se diskontinualno spuštaju od krune brane do temeljne spojnice. Horizontalne pukotine postoje i u radnim spojnicama i između njih; njihova širina je ssa 2 do 3 mm i kontinualno se prostiru od leve do desne radijalne fuge, po čitavoj širini bloka. Ispod horizontalnih pukotina vidni su tragovi procurivanja. Prilikom kernovanja pukotina na kruni brane, uočeno je procurivanje u ovim pukotinama, čime je dokazana povezanost pukotina na kruni brane i pukotina na nizvodnom licu blokova 4 i 5. Najizraženije su subhorizontalne (kose) pukotine koje su približno paralelne sa linijom terena; njihova širina je 4 do 5 mm i kontinualno povezuju radijalne fuge na granicama ovih i susednih blokova. Beton u kosim pukotinama je mestimično degradiran, patiniran, mestimično obrastao mahovinom i travom. Nema svežih tragova nastanka pukotina i degradacije betona.

3.1. Pomeranja temeljnih stopa lukova

Za merenje pomeranja temeljnih stopa lukova u razmatranoj zoni desnog boka postoje invarske trake K-1 i H-1 na koti 330 mnm, trake K-3 i H-3 na koti 370 mnm i trake R-5 i T-5 na koti 398 mnm. Oznaka K odnosi se na merenje vertikalnih pomeranja, N znači merenje pomeranja u pravcu uzvodno-nizvodno, dok su R i T radijalno i tangencijalno pomeranje. Analizom pomeranja može se uočiti sledeće:

  • traka K-1 pokazuje da je juna meseca 2005. sleganje naglo povećano sa 7,7 na 9,0 mm
  • traka K-3 od 2003. do 2010. godine sleganje povećano sa 7,0 mm na 8,5 mm i od tada do danas ima približno konstantnu vrednost
  • u ostalim trakama sleganja, radijalna i tangencijalna pomeranja imaju ustaljene vrednosti, očekivane sezonske promene i povoljne trendove.

Iz navedenog se može zaključiti da u desnom boku između kote 330 i 370 mnm postoji tendencija blagog sleganja temeljnih stopa lukova.

 

3.2. Pomeranja tla ispod temelja brane

 

Pomeranja tla ispod temelja brane u zoni desnog boka može se analizirati na osnovu rezultata osmatranja višestrukih stenskih ekstenzometra ED1-1 do ED1-5 na koti 365 mnm, odnosno ED2-1 do ED2-5 na koti 314 mnm. Pomeranja tla u navedenim ekstenzometrima dominantno zavise od nivoa vode u akumulaciji i pokazuju sledeće trendove:

  • ekstenzometri ED1-1 do ED1-5 imaju ujednačena sezonska pomeranja u granicama od 0,2 mm do 1,2 mm, u pravcu prema sidrištu
  • ekstenzometri ED2-1 do ED2-5 imaju ujednačena sezonska pomeranja u granicama od 0,4 mm do 3,8 mm, u pravcu prema sidrištu.

To znači da u zoni ovih stenskih ekstenzometara nema neočekivanih pomeranja stene ispod temelja brane, odnosno da su pomeranja sezonski ujednačena i da nema negativnih tendencija. Takođe, temeljne stope lukova na kotama 330 i 370 mnm su relativno daleko, tako da sleganja iz prethodne tačke nisu registrovana stenskim ekstenzometrima ED1 i ED2.

 

  1.                      PREDLOG MERA I PROGRAM BUDUĆIH MERENJA

 

Iz svega opisanog može se zaključiti da je sistem akumulacija-brana-stena kod brane „Grančarevo“ izuzetno složen i da u godinama i decenijama koje predstoje traži povećanu pažnju. Zato predlog mera i program budućih merenja obuhvata sledeće:

  1. Hitno uraditi Projekat sanacije desnog boka, čija će revizija biti izvršena „u hodu“.
  2. Uraditi Elaborat praćenja pukotina koji će sadržati sve potrebne instrumente (deformetre, steklene pločice za praćenje otvaranja pukotina, ekstenzometre, idr.).
  3. Izvršiti sanaciju pukotina u desnom boku u skladu sa Projektom sanacije.
  4. Testiranje krana na levoj obali odložiti do završetka sanacije desnog boka.
  5. Do sanacije pukotina u desnom boku nivo vode u akumulaciji ograničiti na 380 mnm.
  6. Sačiniti ekspertsku ocenu stanja postojećeg sistema tehničkog osmatranja i po potrebi predložiti izradu osavremenjenog Projekta tehničkog osmatranja.
  7. U cilju provere dobijenih rezultata osmatranja i daljeg praćenja ponašanja desnog boka brane i padinskih tačaka, uraditi osavremenjeni Projekat geodetskih merenja.
  8. Seizmička i vizuelna osmatranja uvrstiti u Interpretaciju rezultata osmatranja.
  9. Uraditi Inovirani proračun brane, sa novim numeričkim modelom, koji će u obzir uzeti stvarna reološka svojstva betona, interakciju akumulacije, konstrukcije i stenske mase, uticaj preliva i brzotoka, realnu geometriju, sve uticaje i opterećenja koja deluju na konstrukciju i merodavne kombinacije opterećenja.
  10. Izvršiti verifikaciju i kalibraciju numeričkog modela za proračun brane, sa izmerenim podacima.
  11. Sastavni deo inoviranog proračuna brane treba da bude i Projekat graničnih vrednosti svih mernih veličina, sa kriterijumima za kontrolu i ocenu stanja brane.
  12. Institut „Jaroslav Černi“ treba da proveri čvrstoću betona na pritisak iz svog Izveštaja o ispitivanju naponskog stanja metodom hidrauličkog jastuka, jer su dobijene vrednosti međusobno kontradiktorne i suprotne svim dosadašnjim podacima.
  13. S obzirom na veliki dotok vode iz tunela Dabarsko polje – akumulacija Bileća, u Projektu upravljanja bezbednošću brane (koji radi Institut „Jaroslav Černi“) neophodno je propisati maksimalnu brzinu punjenja akumulacije, odnosno dati Projekat upravljanja akumulacijom „Bileća“.

 

 

U Beogradu,

  1. 11. 2017.

 

                                                                     Član Ekspertskog stručnog tima,

 

 

prof. Vladan Kuzmanović, dipl.građ.inž