Mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal bemutatója
Tartalom 1. 2.
A bemutató helyszíne.......................................................................................................... 1 A Mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal műszaki jellemzői ................................................. 2 2.1. Alépítmény .................................................................................................................. 2 2.2. Felépítmény ................................................................................................................. 5 3. A bemutató végrehajtása..................................................................................................... 6 3.1. Az alkalmazott elrendezés ismertetése ........................................................................ 6 3.2. Előmunkálatok............................................................................................................. 8 3.3. Az elkészült művek tesztelése ................................................................................... 13 3.4. A bemutató ................................................................................................................ 18 4. A mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal értékelése ............................................................. 18
-1-
Mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal bemutatója
1. A bemutató helyszíne A GEOTEAM Kft. és a Novoflex-4 Kft. közös fejlesztéseként létrehozott Mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal bemutatójára 2015. április 23-án, a Kettős-Körös jobb parti hullámterének 24+022 tkm szelvényében (Békés város külterülete, GPS koordináták: É 46°46` 11,53``, K 21°08` 50,37``), egy meglévő, kimerült anyagnyerőhely területén kialakított kísérleti medencét lezáró, helyi anyagból megépített töltésen került sor.
1. ábra: a kísérleti medence helyszínrajza A bemutató helyszínéül szolgáló anyagnyerő DNY-i oldalán helyezkedik el a Kettős-Körös középvízi medre. A kísérleti medence és a mederél között mintegy 4,0 m széles földgerenda húzódik. Ez a körülmény előnyösen szolgálta a medence vízzel való feltöltését, valamint leürítését. Az anyagnyerőn kívüli területeket nemesnyáras fedi. Ápolt, 4*4 m névleges térállású erdőt alkot, melyen belül kialakított földút tette lehetővé a bemutató helyszínének megközelítését, a gépek, anyagok beszállítását. A földút a Kettős-Körös jp-i védtöltésének 24+005 tkm nyilvántartási szelvényében lévő bajuszrámpa aljától indul.
-2-
1. kép: a kísérleti medence A 21,0 m hosszú gátkorona közepén került elhelyezésre az l=5,0+2*1,0=7,0 m-t bevédő Mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal, majd ahhoz kétoldalt csatlakozva készült el az 1,0 m-es vízoszlop tartására kialakított, homokzsák anyagú ideiglenes gát.
2. A Mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal műszaki jellemzői 2.1. Alépítmény A Mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal tartószerkezetének alapozását egymástól max. 5m távolságra telepítésre kerülő, NÁ500 mm fúrt vb. cölöpök képezik, melyek a kísérleti szakaszon 3,0 m mélyek voltak. A cölöpök mélységét –a befogadó talajkörnyezet telített állapotú szilárdsági paramétereinek alapulvételével- minden esetben méretezni kell. A vb. cölöpökbe bebetonozásra kerül 2db l=1500 mm hosszú 100x100x4 mm–es zártszelvény. A zártszelvényeket egyedi terv alapján készülő acél lefedő idomok védik az üzemen kívüli időszak vízbefolyásai, talajbejutásai ellen. Ugyanezen idomok szolgálják a flexibilis falszerkezet felső tartósodronyának rögzítését is. Az NÁ 12 mm-es furatokba NÁ 10 mm-es anyagú feszítőművek kerülnek elhelyezésre.
2. ábra: a tartószerkezet metszete
-3-
3. ábra: a tartószerkezet metszete és felülnézete
4. ábra: lezárósapka és egyben felső rögzítőelem terve
-4-
2. kép: cölöpfúrás
3. kép: a tokszerkezet központosítása és elhelyezése
cölöpvasalás
4. kép: a tokszerkezet és a cölöpvasalás
-5-
2.2. Felépítmény A felépítmény tartószerkezetét 2db 90x90x4 mm zártszelvény képezi, melynek hossza 3m. A teljes hossz fele a fúrt cölöpbe betonozott 100-100 mm-es hüvelybe kerül, vagyis a 90*90 mm-es zártszelvények 1,5 m hosszan befogott konzolként működnek. A gátfal és a töltésre simuló lepel anyaga flexibilis, speciális tulajdonságokkal rendelkező nagy szakító szilárdságú műszaki ponyva, melynek mérete 5,0*5,5m A gátfal és hozzá tartozó lepel konfekcionálása korszerű nagyfrekvenciás hegesztőgépekkel történt. A hegesztési varratok szakítószilárdsága megegyezik a műszaki ponyva szakítószilárdságával. A hegesztési varratok vízre tökéletes vízzárást biztosítanak. A gátfal és lepel alapanyaga antibakteriális és UV álló. A lepel alá elhelyezésre kerül egy vízszigetelő (vízzáró) bentonitpaplan. Az egyes mezők közötti szigetelést a tartó konzolok közötti rés felhasználásával rögzített függőleges, 20 cm széles, 3 cm vastag bentonittal töltött, geotextíliába csomagolt paplanok, valamint az azokra két oldalról ráboruló, tépőzárral záródó ponyva fülek szolgálják.
A műszaki ponyva főbb mutatói: Összsúly: Tulajdonságok: Szakítószilárdság lánc irányba: Szakítószilárdság vetülék: Hőmérséklet tűrőképesség:
1350g/m2 ABUV 7500N/5cm 6500N/5cm -30/+70 C
DIN EN ISO 2286/2 1998 antibakteriális, UV ellenálló EN ISO 1421/1 1998 EN ISO 1421/1 1998 DIN EN 1876/1998
Egy l= 5,0 m lealapozott modulszélesség elzárásához szükséges anyagmennyiség tömege: 2*3000*90*90*4 mm zártszelvény 5*5,5 m felületű ponyva 6000*6 mm lánc 2*5000*10 mm drótkötél 5,0*0,2 m vízszintes paplan 1,5*0,2 m függőleges paplan feszítőművek Összesen:
64,8 kg 37,1 kg 4,8 kg 3,5 kg 5,5 kg 1,7 kg 1,0 kg 118,0 kg
-6A szerelés egyszerű, gyors, nem igényel speciális szaktudást vagy eszközt. A flexibilis gátfal anyaga és ahhoz tartozó szerelvények valamint a vízszigetelő paplan hajlékony falú konténerbe van csomagolva. Az 1,0 km szakasz felépítményéhez szükséges szerelvény és flexibilis gátfal elszállítható 1db 24,0 t-ás kamionnal. A bentonit paplan műszaki paraméterei:
3. A bemutató végrehajtása 3.1. Az alkalmazott elrendezés ismertetése Igazgatóságunk –mint a bemutató helyszínének biztosítója– mindenben alkalmazkodott a Novoflex-4 Kft. és a GEOTEAM Kft. képviselőinek kéréseihez. A fejlesztők a 3. ábra szerinti elrendezésnek megfelelő alapozást készíttettek a kísérleti töltéskoronán, vagyis egy 5,0 m-es modulhoz kétoldalt 1,0-1,0 m hosszan csatlakozó szakasz előkészítése történt meg. A medence zárásához szükséges további építményrészt a KÖVÍZIG készítette el hagyományos védelmi anyagok felhasználásával.
-7Tekintettel a magas vízoszlop tartásának igényére (h=1,0 m vízoszlopot feltétlenül magasnak kell értékelni), a vízügyi szakmai alapelvek szerint jászolgátas szerkezet építése szokásos. A Novoflex-4 Kft. kifejezett kérésére a bemutatóhoz jászolgát helyett fóliával erősített homokzsákos védmű készült. A védmű tulajdonképpen egy karósorral, pallókkal megerősített nagyméretű (1,2 m magas) nyúlgát volt. A flexibilis gátfal alapozása során telepített cölöpsor –a végtelen féltér passzív földnyomása rendelkezésre állásának tervezői igénye miatt- a gátkorona tengelyébe került.
5. ábra: a passzív földnyomás csúszólapja Az 5. ábra szerint így sem sikerült biztosítani a végtelen féltér teljes passzív földnyomását. A homokzsákos védmű a jól bevált szakmai gyakorlat szerint készült, vagyis a vízoldali koronaél közelébe került a homloksík.
6. ábra: a homokzsákfal metszete A talpszélességet úgy lett megválasztva, hogy a max. víznyomás kétszerese legyen. Ez az arány hivatott biztosítani az esetleges szivárgás gradiensének kritikus szint alatt tartását.
-8-
3.2. Előmunkálatok A bemutató sikerének biztosítása céljából 2015. április 08-14. között megépítésre és tesztelésre került a védmű együttes. Először a homokzsák mű DNY-i fele épült meg, mégpedig úgy, hogy a flexibilis gátfalhoz csatlakozó 1,0 m-es szakasz kimaradt.
5. kép: karóverés
6. kép: a gáttest alsó része
7. kép: az elkészült, fóliázatlan gáttest
-9A gáttest alsó, 80 cm magas része jutazsákokból készült. Szélessége 6 sor volt, a mentett oldalon karósorral gyámolított négysoros vízszintes pallózású megtámasztás készült. Április 09-én megérkezett a flexibilis gátfal. Felszerelését a GEOTEAM Kft. szakemberei végezték. A szerelés időigénye mintegy 120 perc volt. Ez az időigény abból adódott, hogy a kivitelezők először szerelték ezt a szerkezetet, ezen kívül apróbb átalakításokra is szükség volt. Kialakult szerelési technológia és szerkezeti elemek birtokában a valós szerelési idő lényegesen rövidebb lehet, 40-50 perc körüli idő alatt megszerelhető egy 5 m-es mező. A szereléshez szükséges valamennyi elem kézzel mozgatható. A flexibilis rész modulonként, füles tárolóba van csomagolva, két fő biztonsággal tudja szállítani.
8. kép: becsomagolt flexibilis modul kézi szállítása
9. kép: a tartószerkezet szerelése
-10-
10. kép: a tartószerkezet szerelése
bentonit paplan
11. kép: a flexibilis gátfal szerelése
12. kép: a flexibilis gátfal és tartóoszlop kapcsolata
-11-
13. kép: a függőleges kapcsolati szigetelő elem behúzása
14. kép: a szigetelő lepel kialakítása
15. kép: a flexibilis gátfal felső befogása
-12-
a végső, 1,0 m széles mező befogása
az 5,0 m-es modul mező befogása
16. kép: a flexibilis gátfal alsó befogása
bentonit paplan
17. kép: a flexibilis gátfal és a „nyúlgát” összeépítése
18. kép: az elkészült művek
-13-
3.3. Az elkészült művek tesztelése Április 09-én elkészült a flexibilis gátfal és a hozzá csatlakozó homokzsák védmű. Amint lehetett, feltöltésre került a medence. A vízterhelés megjelenését követő, mintegy 10 percen belül a védművek mögötti gátkoronán megjelent a szivárgó víz. A szivárgás intenzitása egyre nagyobb lett, amint nőtt a vízterhelés. Leginkább a homokzsákok alól jött a víz, de a flexibilis gátfalnál is jelentkezett az átfolyás. Mintegy 40 cm-es vízterhelésnél hidraulikus talajtörés jött létre, ezért leállításra került a szivattyúzás és a szivattyúk átfordítását követően megkezdődött a víz visszajuttatása a KettősKörösbe, vagyis a tehermentesítés.
19. kép: hidraulikus talajtörés Első okként a homokzsákos védmű homlokfelületeinek fóliázatlansága merült fel.
A homokzsákok részleges bontását követően fény derült egy további kivitelezési hibára, miszerint az ÉK-i első pallósor megtámasztására le lett rakva egy sor zsák, ugyanakkor a víz felőli oldalról indult az építés. Ily módon az 5. sor számára nem maradt elég széles hely és egy „csatorna alakult ki alatta:
20. kép: a helytelen kivitelezés miatt kialakult „csatorna”
-14A fóliázatlan homlokfelületen bejutó víz gyakorlatilag zérus ellenállással tudott a gáttest hosszában végigmenni, ily módon elegendő energiával bírt a hidraulikus talajtörés előidézéséhez. A DNY-i (folyó felőli) védműben ugyan nem alakult ki a „csatorna”, ám a fóliázatlan homlokfelületen belépő víz a zsáksorok között viszonylag könnyedén utat lelt magának. Tekintettel arra a körülményre. hogy a töltés friss földmű, amin még nem nőtt ki a gyeptakaró, emellett anyaga is erősen homoklisztes, az átszivárgott vizek erősen erodálni kezdték a koronát és a rézsűt.
21. kép: a mentett oldal eróziós jelenségei Április 10-én visszabontásra és újjáépítésre került a homokzsákos védmű mentett oldal felé eső három sora. A vízbejutás minimalizálása céljából módosítást nyert a homokzsákos védmű fóliázása. A módosítás két módon valósult meg. Első lépésként a víz oldali rézsűre lefutó fólia vége bekötésre került a rézsűbe.
7. ábra: szigetelő fólia bekötése a rézsű talajába
-15Mindezt addig lehetett megtenni, amíg a fólia el nem érte a mobil flexibilis gátfal szélső síkját, ugyanis onnantól a fólia rátakart a mobil flexibilis gátfal lepel részére.
22. kép: a fólia és a mobil flexibilis gátfal átfedése A megfelelő vízzárás érdekében letisztításra került a gátfal anyaga, majd szárazra lett törölve. A fólia vége túlnyúlt a gátfal toldási szelvényén. A fólia rögzítését és a víz alájutásának megakadályozását a fóliának a flexibilis gátanyaghoz TESA szalaggal történő leragasztása szolgálta.
23. kép: a fólia és a mobil flexibilis gátfal TESA szalagos összedolgozása A ragasztószalag csíkok egysoros homokzsák leterhelést kaptak, ezzel is elősegítve a kívánatos vízzárást. Az ismertetett munkálatok elkészültét követően ismételten feltöltésre került a medence. Három HONDA WT 40 típusú, Qnévleges=40 l/s kapacitású hordozható szivattyú emelte át a Kettős-Körös vizét. A töltéskorona feletti 100 cm-es vízborítás mintegy 120 perc alatt állt elő. Ugyan a gátfal névleges terhelhetősége 150 cm vízoszlop, ám a flexibilis szerkezet belógása és a mezőközépen terhelés hatására történő további alakváltozás miatt nem tanácsos 100-110 cm-nél és nem lehet 130 cm-nél magasabb vizet tartani.
-16A terhelés hatására kisebb-nagyobb szivárgások jelentek meg a védművek teljes hosszán. A korábbiakkal ellentétben most a flexibilis gátfal alatt alakult ki hidraulikus talajtörés. A homokzsákos védműnél az anyagnyerő rézsű-védmű csatlakozásnál jelentkeztek a relatíve erősebb szivárgások. A flexibilis gátfalnál középen és a középső mező támaszainál lehetett észlelni a talajtörést. A művek tehermentesítését követően fel lett szedve a lepel. A felszedést követően két eróziós csatorna vált láthatóvá.
24. kép: a kialakult eróziós csatornák A lepel vízzáróképességének növelése érdekében eltávolításra került a gátkorona vízoldali koronaélének mintegy 30 cm széles 3-4 cm vastagságban átázott sávja.
25. kép: a koronaél melletti 30 cm-es átázott földsáv eltávolítása
-17Az így kialakított ”árok” aljába őrölt bentonit került elterítésre. A bentonitszórásra bentonit paplan lett elhelyezve, melynek tetejére újabb bentonit szórás lett terítve. Erre a szerkezetre lett visszahajtva a mobil gátfal lepel része. A lepel alja egysoros homokzsákkel lett rögzítve és leterhelve. Szintén egysoros homokzsák leterhelést kapott a lepel koronaél menti sávja, vagyis a korábban elhelyezett bentonit szórással tömített bentonit paplan.
26. kép: a koronaél melletti, bentonitszórással tömített bentonitpaplan elhelyezése A továbbiakban rendezésre került a rézsű-védmű csatlakozások fóliaborítása. A módosításokat követően feltöltésre került a medence. Csupán jelentéktelen átszivárgásokat lehetett tapasztalni.
27. kép: a feltöltött medence
28. kép: az átszivárgások
-18-
3.4. A bemutató Az eredményes tesztelést követően 2015. április 23-án zajlott le a mobil flexibilis árvízvédelmi fal bemutatója. A bemutató előtt és alatt semmilyen műszaki beavatkozás nem történt, a művek az utolsó tesztelés utáni állapotukban várták a bemutatót, csupán a vízterhelés lett levéve róluk. A bemutató napjának reggelén a három Honda WT 40-es szivattyúval megkezdődött a vízfeltöltés, mely 10 órára befejeződött. A védművek alatt minimális átszivárgás történt, a bemutató eredményesen zárult.
29. kép: a bemutató végén észlelt átszivárgások
4. A mobil flexibilis árvízvédelmi gátfal értékelése Az árvízvédelmi anyagok fejlesztése dinamikusan fejlődő üzletág. Világszerte folynak ilyen irányú tevékenységek, számos termék és gyártó létezik a piacon. A főbb termékcsoportok: tömlősgátak o vízzel töltött o levegővel töltött lapgátak o mobil ferde támasz-szigetelést hordozó síklap-fóliaszigetelés o kompakt, szögtámfal rendszerű elemek árvízvédelmi falak o merev falak o flexibilis falak A Geoteam flexibilis árvízvédelmi gátfal több rendszer tulajdonságait egyesíti: telepítési szükségletei, habitusa az árvízvédelmi falakéval azonos vízzárása a lapgátak, illetve a levegővel töltött tömlősgátak működésével egyező Telepítési szükségletei eleve korlátozzák alkalmazási feltételeit, hiszen csak olyan helyen létesíthető ilyen szerkezet, ahol: a telepítési sík több évtizedes távon stabilnak tekinthető
-19 az alaptesteket véletlenül sem érheti közlekedési terhelés az alaptestek a méretezett módon kivitelezhetők Alkalmazását behatárolja még a beruházási költség és a raktározási, fenntartási igény. A szerkezet vízzárását és ezáltal tulajdonképpen a használati értékét a töltéstestre fektetett lepel határozza meg. Mivel maga a lepel (és a teljes flexibilis árvízvédelmi fal) anyaga vízzáró, valamint bőven a tényleges terhelés fölötti terhek elviselésére is alkalmas, ezért ép és az elöregedés hatásaitól mentes anyagot feltételezve nem kell számolni statikai tönkremenetellel. Egyedül a hidraulikai alkalmasság az a tényező, amely alapján minősíthető a szerkezet. A kísérleti környezet némileg idealizáltnak tekinthető, hiszen a gáttesten nem volt semmilyen növényzet. Valós körülmények között ez elkerülhetetlen, ezért ha tényleges használatbavételre kerülne sor, legalább a szerkezet által lefedésre kerülő kemény szárú növényzetet rendezni kellene a telepítés előtt. A lepel hossza 4,0 m, ami impozánsnak tekinthető, különösen, ha összevetésre kerül más, hasonló termékek ilyen jellegű méretével. Az alábbiakban egy merev lapgát és egy levegős tömlősgát szivárgásgátló elemei láthatók:
30. kép: AQUA Fence lapgát
31. kép: NOAQ levegővel töltött tömlősgát
-20A bemutatott termékekkel összevetve megállapítható: a GEOTEAM gát lényegesen hosszabb szivárgási utat aktivál, mint az egyéb rendszerek a flexibilis anyag jobb felfekvést biztosít mint a merev lapgátak anyaga A termék kedvező tulajdonságai révén tehát kellően állékony és jó felfekvés esetén hosszú szivárgási utat eredményez, ami meggátolja a talajtörést. A tesztelés alkalmával bebizonyosodott, hogy –mint minden hasonló rendeltetésű és kialakítású szerkezet- a gátfal rendkívül érzékeny a lepel precíz fektetésére. Amennyiben ugyanis a lepel alatt járat alakulhat ki vagy pl. gyűrődések alatt eleve rendelkezésre áll, akkor a szivárgási gradiens szempontjából mértékadó pont nem a lepel széle, hanem a gyűrődés vagy pl. a növényzet eltartó hatása miatti járat töltéshez legközelebbi pontja lesz. Mindezek okán a lepel végszelvényének quasi hermetikus zárása jelenti az eredményesség zálogát. Ekkor gondolni kell a flexibilis szerkezet vízterhelés hatására történő elmozdulásaira. A bemutató egyik nevesített célja volt a mobil gátfal és a hagyományos szerkezetű ideiglenes védmű csatlakozásának kimunkálása, tesztelése. E téren a következő tapasztalatok születtek: ha nyúlgát jellegű szerkezethez csatlakozik a mobil gátfal, akkor az alábbi elrendezés jelenti a szerencsés megoldást:
8. ábra: nyúlgát és mobil gátfal csatlakozása
-21 az optimális csatlakozási mód az alábbi:
9. ábra: jászolgát és mobil gátfal csatlakozása Talán a legfontosabb tapasztalat az volt, hogy a szerkezetet ki kell vinni a gátkorona széle melletti 0,5-1,0 m-es távolságra, mert ellenkező esetben ellehetetlenül az erőforrások gátkoronán való mozgása. Ilyen telepítés mellett számolni kell a passzív földnyomás részleges rendelkezésre állásával (lsd. 5. ábra!), mely körülményt a méretezésnél számításba kell venni. A tesztelés eredményeként összefoglalóan az állapítható meg, hogy a vizsgált termék használati érték tekintetében jobb több, neves gyártó hasonló termékénél. Ahol a beszerzés, a telepítés és fenntartás adottságai fennállnak, ott versenyképes alternatívát jelenthet. Mindenképpen gondolni kell az alkotóelemek (különösen a műanyagok) öregedési problémáira. Ki kell dolgozni az időszakos minőségvizsgálatok rendjét, melynek alapján megítélhető lesz a raktározott készlet felhasználhatósága, illetve cseréjének szükségessége. Igénybevételt követően a vízzel érintkezett bentonit paplanokat nagy valószínűséggel ki kell dobni, és le kell cserélni. Mindezt azért kell megtenni, mert nedves állapotban nem vihetők raktárba, kiszárításuk nem reális, kiszáradt állapotukban pedig amúgy is kezelhetetlen állagúvá válnának. Gyula, 2015. május 18.
Kisházi Péter Konrád osztályvezető
