Порта3 – градежништво, архитектура и екологија Порта3 – градежништво, архитектура и екологија
Во тек е градбата на два нови хидротехнички системи: хидросистемот „Злетовица“ со браната „Кнежево“ и хидросистемот ХЕЦ „Св. Петка“. Првата е наменета за формирање акумулација на вода за водоснабдување, наводнување и производство на електрична енергија, а втората ќе акумулира вода само за производство на електрична енергија.
Карактеристично за браната „Кнежево“ од хидросистемот „Злетовица“ е тоа што таа е камено-насипна брана со асфалтно јадро и е прва од тој тип на нашите простори. Во текот на 2010 година заврши изградбата на браната, а се доработуваат евакуационите органи, кои се очекува да бидат готови до крајот на годинава.
Првата насипна брана со машинско вградување на асфалтна дијафрагма беше изградена во Германија во 1962 гoдина. Сè до 1970 година само такви јадра, вградувани во слоеви, беа користени кај големите насипни брани. Ваквата машинска постапка не бара користење на метална оплата. Како варијација на овие методи, сосема различна техника е користена во Русија во 90- тите години од минатиот век.
Повеќето од браните со асфалтно јадро изградени во тој период се фундирани на дебели компресибилни алувиални депозити, кои би можеле да предизвикаат големи диференцијални слегнувања и деформации во телото на браната. Асфалт-бетонската мешавина со битуменска содржина од 10-12%, беше лиена во 1 м високи метални оплати, поставени на претходниот слој. Оплатите се вадени откако асфалтната мешавина ќе се излади на приближно 45°C, а потоа беа вградувани соседните преодни зони. Асфалтното јадро кое е максимално заситено со битумен, не би можело ефективно да се збива. Единствената причина за користење на оваа техника за разлика од слоевито вградување со збивање, се екстремно студените услови и потребите од дополнителна дуктилност. Освен тоа овие техники на вградување не бараат некоја специјализирана опрема за вградување и збивање на јадрото.
Новина на Балканот
Постапката со машинско вградување што за првпат сега е употребена во Македонија и на Балканот вклучува вградување и збивање на јадрото со соседните преодни зони. Единечните трошоци значително се намалени, што моментално претставува конкурентна алтернатива дури и кога глинените материјали локално се достапни. Исто така, потенцијални оштетувања на природниот пејзаж би се избегнале од големите глинени позајмишта.
Споредено со глинените јадра, вградувањето и збивањето на асфалт-бетонското јадро е помалку осетливо на неповолни временски услови што овозможува изведувачот да ја продолжи градежната сезона и да спроведува речиси континуална градежна активност, следејќи го предвидениот динамички план. Ова придонесе да се намали рокот на изведбата на браната. Асфалт-бетонот е материјал кој практично е водонепропустлив, флексибилен, отпорен на ерозија и стареење, обработлив и вградлив, и нуди можност за спојна конструкција на јадрото.
Кога асфалт-бетонската мешавина е соодветно дизајнирана, нејзините високоеласто-пластични и дуктилни особини обезбедуваат способност на „самозалекување” (самозатнување) на евентуалните пукнатини кои би се појавиле на асфалтното јадро. Тенкото асфалт-бетонско јадро треба да ги следи и да се приспособува на поместувањата и деформациите наметнати од насипот како целина. Овие деформации мора да бидат прифатени од асфалт-бетонот без појава на пукнатини или значајни торзиони дилатации, кои би можеле да водат кон зголемување на водопропустливоста. За намалување на можноста од појава на пукнатини во јадрото како резултат од статички или динамички деформации и поместувања, насипот треба да биде оптимално вградуван – збиен.
Фундирање на карпа
Речиси повеќето од каменонасипните брани се фундирани на цврста карпеста основа. Базирано на досегашните искуства, ова барање не е повеќе приоритетен проектен критериум. За идните случаи на каменонасипните брани фундирани на компресибилни речни депозити, дополнителна флексибилност и дуктилност на јадрото би требало да биде обезбедена со збогатување на асфалт-бетонската мешавина. Рецептурата со битуменска содржина од 5-6% дава оптимална густина, а исто така и користењето на помек, помалку вискозен битумен кој ја зголемува „самозатнувачката” особина и дозволува пониска работна температура за време на вградувањето. ICOLD Билтенот 84 (1992 година) ги претставува по хронолошки ред од 1984 година до 1991 година, постоечките насипни брани со битуменизирано јадро од различен тип, рачно и машински вградувано и ги дава препораките за изградба на ваков тип брани.
Процедурата на вградување што беше успешно применета во Европа на неколку брани, е “stonebitumen” методата. Јадрото се состои од униформно градуирани, кршени камења или чакал импрегнирани до заситување со битумен. Метални оплатни лимови се користени по должина на двете страни од јадрото, што е градено во последователни хоризонтални слоеви од 0.2-0.3 м. Слојната оплата најпрвин е полнета со чист и сув камен материјал кој треба прецизно да биде израмнет по цела должина на слојот пред врелиот битумен да биде испумпан во оплатата. За да се избегне вовлекување на вода и воздух, полнењето на битумен почнува од крајот. Со “stone bitumen” методата, соседните преодни зони доаѓаат до израз и се од значајна важност затоа што мора да бидат непропустливи на битумен. Преодот мора да биде со таква конзистентна финост и збиеност, што битуменот не може да биде истиснат на кое било место од страна на водениот притисок од акумулацијата. Реверзибилната постапка со вибрирање на чакал во асфалтен мастикс исполнет меѓу оплата по должина на страните од јадрото, се покажала како помалку сигурна и затоа е послабо прифатена во светската пракса.
Вода за 100 000 жители, наводнување на 4500 ha и струја од 48 GWh
Хидросистемот „Злетовица“ се наоѓа во североисточниот дел на Република Македонија. Објектите од овој систем се лоцирани во сливната површина на Злетовска Река во планинскиот терeн на Осоговските Планини кој има регионално и повеќенаменско значење и претставува заокружување на водостопанското користење на водите од најсушниот дел на нашата земја. Хидросистемот „Злетовица“ е важен поради тоа што со неговата изградба ќе се реализира и определбата во просторното планирање за максимално користење на изворите на вода и синхронизирана изградба на водостопански објекти со кои се овозможува голем број корисници да се снабдуваат со квалитетна вода.
Реализацијата на овој проект значи создавање акумулација од која ќе се обезбеди вода за снабдување на 100.000 жители, наводнување на 4.500 ха и производство на електрична енергија од 48 GWh , обезбедување биолошки минимум на реката Злетовица, намалување на опасноста од поплави и контрола на наносот. Повеќенаменскиот хидросистем „Злетовица“ се состои од повеќе заеднички и посебни објекти за водоснабдување, наводнување и енергетика. Тој е наменет за водоснабдување на 100.000 жители во регионот.
За таа цел се изградени зафати и доводни цевководи за водоснабдување во должина од 57 км до општините Пробиштип, Штип, Свети Николе, а во изградба се доводните цевководи за Лозово и Карбинци во должина од 15 км. Проектот ХС „Злетовица“ се реализира во три фази. Првата е водоснабдување, втората изведба на системи за наводнување на 4.500 ха земјоделска обработлива површина во регионот, а третата градење на објекти за производство на електрична енергија.
Jадро со константна дебелина
Браната „Кнежево“ e клучен објект од регионалниот повеќенаменски хидросистем „Злетовица“, а се изведува според главниот проект на ЕМО-ХЕП во 1996 година. Браната за чија реализација ќе бидат употребени 1.550.000 м3 градежен материјал е висока 75 м. Со неа ќе се регулира и употребува годишниот воден потенцијал на реката Злетовица од 60.000.000 м3 вода. Се наоѓа на надморска височина од 1.000 м, а под неа е изведена едноредна инјекциона завеса која има за задача да ја намали филтрацијата и да ги подобри физичко- механичките карактеристики во контактната зона. Со браната ќе биде формирана акумулација со волумен од 23.500.000 м3. Одведување на големите води се врши преку преливна шахта.
Водонепропустливоста на браната првобитно беше планирана да се оствари со глинено јадро. Како погодно најблиско позајмиште на глина е дефинирано позајмиштето на 1 км југозападно од Злетово, односно на околу 20 км од профилот на браната. Ова позајмиште во 2005 година е оценето како неподобно и нерационално и како такво придонесе за преиспитување на водозатнувачкиот дел на камено-насипната брана. Сега водонепропустливоста на браната е осигурана со централно и вертикално асфалтно јадро со две филтерски зони од дробен камен, и од низводната страна и спротивно од неа. Асфалт-бетонското јадро ја обезбедува водонепропустливоста на браната. Јадрото е вградувано со константна дебелина од основата до врвот. За браната „Кнежево“, со максимална висина од 80 м лоцирана во сеизмичко подрачје, асфалт- бетонското јадро е проектирано како централно и вертикално јадро со широчина од 60 см. Јадрото се фундира на бетонска подлога (плинт) фундирана во централниот темелен праг достигнувајќи здрава карпа. За подобра атхезија се нанесува асфалтен мастикс на допирната површина помеѓу бетонскиот плинт и првиот слој од асфалт- бетонското јадро, што е поврзано со проширувањето на основата на јадрото. Бетонскиот плинт е анкеруван во карпата и го прави консолидациското инјектирање под својата основа полесно заедно со инјектирањето на завесата, проширувајќи ја водонепропустливоста во централниот дел на браната во темелот.
Вградување на асфалт- бетонско јадро
Техниката на вградување на асфалт-бетонското јадро во однос на изминатите години е многу подобрена и со сегашната врвна технологија е постигната со машина за вградување која се движи по дијафрагмата и дозволува вградување на врелиот асфалт-бетон за дијафрагмата заедно со неговата гранична ситна преодна зона која игра улога на потпора.
За набивање на дијафрагмата и граничните преодни зони се користени три самоодни мазни вибрациони валјаци. Во долните секции на браната и кон боковите е вршено рачно вградување бидејќи финишерот не може да достигне, и постои проектирано локално дополнително проширување. Два слоја од асфалт-бетон може да се вградат за 24 часа. Вградувањето на асфалт- бетонското јадро е независно од климатските влијанија. Високиот термички капацитет на врелата битуменска маса овозможува вградувањето да се одвива и под неповолни временски услови. Оваа карактеристика е особено значајна бидејки локацијата на браната „Кнежево“ е во планински терен и има многу карактеристични временски услови, па со тоа се овозможува продолжување на периодот за вградување бидејќи се овозможува и насипување на потпорните тела и за време и после дождовен период.
Tехничко набљудување на браната
Мониторингот на браната „Кнежево“ е со цел да се контролира однесувањето на браната при градба, првото полнење на резервоарот и за време на експлоатацијата. Предвидено е да се набљудуваат општото однесување на браната и придружните објекти, поместувањата, притисоците во контактот брана-фундамент, филтрационите појави, сеизмичките појави итн. Слегнувањата на браната ќе бидат анализирани преку набљудување на поместувањето на геодетските белези поставени на телото на браната. Дополнителни информации ќе се обезбедат преку DSM системот.
Овие уреди поставени на два различни дела на браната ќе овозможат мерење на внатрешното поместување во телото на браната, кои би настанале поради природното слегнување на камениот насип. Со вградувањето на инклинометрите од круната на браната ќе се овозможи следење на свиткувањето на асфалт-бетонското јадро и изведување на корелации помеѓу поместувањето на јадрото и варијациите на водното ниво во резервоарот. Свиткувањето на јадрото се следи поради евентуалната појава на пукнатина на асфалтот, а со тоа и евентуално протекување на вода низ него.
За следење на евентуалните поместувања во бетонските елементи на придружните објекти, е предвидено да се вградат по две мерни точки на преливната шахта, брзотокот и отскочниот праг, така што поместувањето ќе се следи со геодетски методи. Од овие причини ќе се постават различни типови опрема за оскултација за време на градбата на браната и со очитувањето ќе се започне веднаш по поставувањето бидејќи овие податоци при градбата на браната се користат за да се оцени однесувањето на браната.
Покрај оптичкиот кабел, се вградуваат и пиезометри, инклинометри, сеизмички станици, хидрометеоролошка станица и др. Со предвиденото техничко набљудување се планира извршување на следните мерења: мерење на деформации по површината на браната (геодетско набљудување); мерење на порните притисоци под телото на браната; мерење на хоризонтални и вертикални поместувања во телото на браната, мерење на притисокот на водата пред и по инјекционата завеса; мерење на филтрационите води и набљудување на филтрационите појави низ браната и околу браната; сеизмички мерења; хидрометеоролошки мерења.
Реализирани работи од хидросистемот „Злетовица“
Досега е започната реализацијата на фаза 1. Во оваа фаза се гради пристапниот пат во должина од 20 км од Злетово до браната „Кнежево“ кој е асфалтиран со широчина од 5,5 м. Во рамките на фаза 1 е и изградбата на зафати со доводни цевководи за водоснабдување на општините Пробиштип, Штип, Свети Николе, Лозово и Карбинци. Досега се изградени двата зафата за водоснабдување и доводни цевководи за Пробиштип, Штип, Свети Николе, Лозово и Карбинци, како и за наводнување на долната зона.
Поставен е челичен доводен цевковод за водоснабдување на Штип во должина од 35 км, а исто така е поставен и полиестерски доводен цевковод за водоснабдување на Пробиштип во должина од 20 км и за Свети Николе во должина од 25 км. Изграден е тиролски зафат 1 – зафат за водоснабдување на Пробиштип и Злетово кој се наоѓа на надморска височина од 776,00 м, со пресметан истек од 120 м3/с, со преливен праг со височина од 4 м и слапиште од 10 м. Тиролскиот зафат 3 – зафат за водоснабдување на Штип, Свети Николе, Карбинци и Лозово, како и за наводнување на долната зона (1.500 ха) на земјоделската површина во атарот на Пробиштип, се наоѓа на надморска височина од 496,00 м, со пресметан истек од 127 м3/с, со преливен праг со височина од 3,5 м и слапиште од 10 м. Браната „Кнежево“ е изградена, а се доградуваат евакуационите органи, како и електромеханичката опрема со што ќе може да почне и полнењето на акумулацијата. Реализацијата на првата фаза се одвива со помош на кредит од Јапонската банка за меѓународна соработка (JBIC).
Изградбата се врши со помош на домашни градежни фирми (Бетон, Гранит) и странски фирми за јадро од асфалт-бетон (Kolo Veidekke a.s. Oslo, Norway), а под надзор и консултантство на меѓународен консултантски тим (PCEJV), составен од надворешни експерти од Pacific Consultants International-Japan, Coyne Et Belier-Francija, Electric Power Development Co.Ltd-Japan и локални експерти од Градежниот институт „Македонија“ и Градежниот факултет – Скопје.
Искуства од градбата на браните со јадро од асфалт- бетон и нивна иднина
Примерот на изградбата на браната „Кнежево“ и досегашното успешно педесетгодишно искуство ги заокружува добрите перформанси на насипните брани со асфалтна дијафрагма.
Меѓу сите досегашни изградени брани, нема случај на појавени протекувања низ асфалтната дијафрагма. Последните анализи и документирани теренски истражувања покажуваат дека асфалт-бетонот е многу отпорен на сеизмички товарења, строгите барања за квалитетот на агрегатот користен во асфалтната мешавина можат да бидат повеќе релаксирачки и асфалтните дијафрагми можат да бидат подигнати на повисока конструктивна вредност одошто беше практикувано кај првоизградените брани со асфалтна дијафрагма. Исто така, праксата покажува дека може да се користи камен насип со послаб квалитет од досега применуваниот.
Лоцирано во внатрешноста на браната асфалт-бетонското јадро се наоѓа во реални идеални услови. Прилично константната температура, без променливо изложување на сонце, придонесува богато заситената асфалтна мешавина да не е подложна на оксидација и стврднување во текот на времето. Покрај тоа, денес можат да се користат неколку видови битумени и адитиви за подобрување на карактеристиките на асфалт-бетонската мешавина, и пред сè да задоволат специјални проектни барања. Компаративните студии за неколкуте нови проекти покажуваат дека асфалт- бетонското јадро кај насипните брани е многу конкурентна опција. Кина на пример, изгради и моментно гради уште неколку насипни брани со асфалтна дијафрагма, а пред неколку години ја изгради 125 м високата брана Yele, која е фундирана на дебел алувијален слој во високо сеизмичен регион и во тешки климатски услови.
На повидок е изградбата на 200 метарската брана Houziyan во Кина. Шпанија и Иран пред неколку години изградија по две, а наскоро ќе се гради уште една насипна брана со асфалтна дијафрагма. Во 2008 год. Канада почна да ја гради својата прва брана од овој тип, а и неколку проекти за каменонасипни брани со асфалтна дијафрагма во Квебек се во завршна фаза и чекаат на својата реализација.
м-р Славко Милевски, дипл. град.инж.
