Geomehanska analiza pokritega vkopa na železniški progi ...Geomehanske analize stabilnosti izkopov predvkopa sever in ločne armirano betonske (AB) konstrukcije pokritega vkopa sever

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO

EKONOMSKO-POSLOVNA FAKULTETA

Patricija Turnšek

Geomehanska analiza pokritega vkopa na

železniški progi Divača-Koper in ocena

ustreznosti “in-house” pogodbe v primerjavi z

drugimi razmerji javno-zasebnega partnerstva

Diplomsko delo

Maribor, december 2012

I

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa gospodarsko inženirstvo, smer

gradbeništvo

Geomehanska analiza pokritega vkopa na železniški progi Divača-Koper in

ocena ustreznosti “in-house” pogodbe v primerjavi z drugimi razmerji javno-

zasebnega partnerstva

Študentka: Patricija TURNŠEK

Študijski program: univerzitetni, gospodarsko inženirstvo

Smer: gradbeništvo

Mentorja: izr. prof. dr. Stanislav Škrabl

doc. dr. Dušan Jovanovič

Maribor, december 2012

II

III

IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorjema izr. prof. dr.

Stanislavu Škrablu in doc. dr. Dušanu

Jovanoviču za pomoč in vodenje pri

opravljanju diplomskega dela. Zahvaljujem se

tudi vsem ostalim zaposlenim in študentom

Fakultete za gradbeništvo, ki so kakorkoli

prispevali k mojemu znanju, uporabljenemu v

tem delu.

Prav je, da se zahvalim tudi družini in ostalim

bližnjim, ki so mi študij omogočili. In seveda

gimnazijski profesorici slovenščine za

jezikovno znanje.

V

GEOMEHANSKA ANALIZA POKRITEGA VKOPA NA ŽELEZNIŠKI PROGI DIVAČA-KOPER IN OCENA USTREZNOSTI “IN-HOUSE” POGODBE V PRIMERJAVI Z DRUGIMI RAZMERJI JAVNO-ZASEBNEGA PARTNERSTVA

Ključne besede: geomehanika, pokriti vkop, javno-zasebno partnerstvo UDK: 624.191.82:624.131(043.2)

Povzetek

Diplomsko delo obravnava pokrite vkope na splošno in geomehansko analizo

pokritega vkopa na železniški progi Divača-Koper. V prvem delu je razložen sam

postopek izvedbe pokritega vkopa, pridobljeni podatki o stabilnosti tal pa so bili

uporabljeni kot kriteriji za izvedbo pokritega vkopa.

Drugi, pravno-gospodarski, del diplome prikazuje različne zakonsko opredeljene

možnosti razmerij javno-zasebnega partnerstva. Zanima nas tudi, če je »in-house«

pogodba res primerna za oddajo obravnavanega projekta.

VI

GEOMECHANICAL ANALYSIS OF CUT AND COVER

STRUCTURE ON RAIL-WAY DIVAČA-KOPER AND

EVALVATION OF IN-HOUSE CONTRACT IN COMPARISON

TO OTHER FORMS OF PUBLIC-PRIVATE PARTNERSHIP

Key words: geomechanics, cut and cover structure, public-private partnership

UDK: 624.191.82:624.131(043.2)

Abstract

In this diploma work the cut and cover structures in general and a specific project of

cut and cover structure on rail-way Divača-Koper are being discussed. The

procedure of execution of cut and cover structures was explained in first part, in

second part the ground data for the project was used as a criteria for the execution of

the structure in the practical case.

The second part of the work is showing us the possibilities of public-private

partnerships. And we want to find out whether the in-house contract is suitable for

discussed project.

VII

VSEBINA

1 UVOD .................................................................................................................... 1

1.1 Splošni opisi in definicije ................................................................................. 3

2 SPLOŠNO O POKRITIH VKOPIH ...................................................................... 4

2.1 Proces načrtovanja pokritega vkopa ................................................................. 6

2.2 Situacije, v katerih je ustrezno uporabiti metodo pokritega vkopa ................... 7

2.3 Prednosti in slabosti pokritih vkopov ............................................................... 8

2.4 Izvedba pokritih vkopov ................................................................................... 8

2.5 Vkop ................................................................................................................ 10

2.5.1 Načrtovanje vkopa ..................................................................................... 10

2.5.1 Primerjava trajnih in začasnih vkopov ..................................................... 13

2.5.2 Izvedba vkopa .......................................................................................... 14

2.5.3 Varovanje in oblikovanje vkopov ............................................................ 15

2.6 Podporne konstrukcije in zasutje .................................................................... 16

2.6.1 Težnostne podporne konstrukcije ............................................................ 16

2.6.2 Vrste težnostnih podpornih konstrukcij ................................................... 20

2.6.3 Upogibne podporne konstrukcije ............................................................. 21

2.6.4 Podporne konstrukcije iz armirane zemljine ............................................ 22

2.6.5 Dimenzioniranje podporne konstrukcije iz AB plošč .............................. 23

2.7 Sidranje in sidra .............................................................................................. 23

2.7.1 Vrste sider ................................................................................................ 24

2.7.2 Porušitve in projektiranje sider ................................................................ 25

3 PRAKTIČNI PRIMER: GEOMEHANSKA ANALIZA POKRITEGA VKOPA

NA ŽELEZNIŠKI PROGI DIVAČA – KOPER ......................................................... 27

3.1 Predstavitev projekta ....................................................................................... 27

3.2 Terenske preiskave .......................................................................................... 29

VIII

3.2.1 Vrtine in strojni razkopi ........................................................................... 29

3.2.2 Geotehnične meritve ................................................................................ 29

3.2.3 Geofizikalne raziskave ............................................................................. 32

3.2.4 Hidrogeološke raziskave .......................................................................... 32

3.3 Laboratorijske raziskave ................................................................................. 35

3.3.1 Preiskave vlažnosti w (%) ........................................................................ 35

3.3.2 Preiskave plastičnosti wp, wl, Ip (%) ........................................................ 36

3.3.3 Preiskave naravne in suhe gostote , d ................................................... 36

3.3.4 Direktna strižna preiskava 2 - ’, c’ (, kPa) .......................................... 36

3.3.5 Zrnavostna sestava Cu, Cc ........................................................................ 36

3.3.6 Preiskave enoosne tlačne trdnosti ............................................................ 37

3.3.7 Preiskave točkovnega trdnostnega indeksa .............................................. 37

3.3.8 Preiskave statičnih elastičnih lastnosti hribin .......................................... 37

3.4 Inženirsko geološke razmere ........................................................................... 38

3.4.1 Litološko-stratigrafski pregled obravnavanega prostora ......................... 38

3.4.2 Inženirsko geološke razmere .................................................................... 39

3.4.3 Seizmičnost terena ................................................................................... 39

3.4.4 Geomehanske vrednosti inženirsko-geoloških enot ................................. 40

3.5 Hidrogeološke razmere ................................................................................... 43

3.6 Geotehnične osnove projektiranja................................................................... 44

3.6.1 Hribinska klasifikacija ............................................................................. 44

3.6.2 Geotehnični pogoji projektiranja ............................................................. 44

3.7 Izračun ene karakteristične kampade .............................................................. 48

3.7.1 Razlaga metode končnih elementov (MKE) in programa Plaxis ............ 48

3.7.2 Računski postopek ................................................................................... 49

3.7.3 Rezultati ................................................................................................... 71

IX

4 USTREZNOST “IN-HOUSE” POGODBENEGA RAZMERJA ZA PROJEKT

DRUGEGA TIRA ŽELEZNIŠKE PROGE DIVAČA-KOPER .................................. 73

4.1 Javno-zasebno partnerstvo .............................................................................. 75

4.2 Pogodbeno partnerstvo.................................................................................... 75

4.2.1 Postopek ustanovitve javno-zasebnega partnerstva ................................. 76

4.2.2 Koncesije gradenj ..................................................................................... 78

4.3 Statusno partnerstvo ........................................................................................ 79

4.3.1 Možnosti vključevanja nelastniških vložkov ........................................... 80

4.3.2 Statusna pogodba ..................................................................................... 81

4.4 “In-house” pogodba ........................................................................................ 82

4.4.1 Definicija.................................................................................................. 82

4.4.2 Slovenska zakonodaja in “in-house” pogodba ......................................... 83

5 ZAKLJUČKI........................................................................................................ 85

5.1 Zaključki gradbeniškega dela diplomske naloge ............................................ 85

5.2 Zaključki gospodarsko-pravnega dela diplomske naloge ............................... 87

6 VIRI ..................................................................................................................... 89

6.1 Literatura ......................................................................................................... 89

6.1.1 Tiskovine.................................................................................................. 89

6.1.2 Splet ......................................................................................................... 89

6.1.3 Projektna dokumentacija .......................................................................... 90

6.2 Slike ................................................................................................................ 91

6.3 Preglednice ...................................................................................................... 91

7 PRILOGE ............................................................................................................. 93

7.1 Projekti ............................................................................................................ 93

7.2 Seznam slik ..................................................................................................... 93

7.3 Seznam preglednic .......................................................................................... 95

X

7.4 Naslov študenta ............................................................................................... 95

XI

UPORABLJENI SIMBOLI

A - površina prečnega preseka vrtine

Ac - površina betonskega prereza

Asw - presek prečne (strižne) armature

D - statična višina

D - premer vrtine

E - modul elastičnosti

EaH - horizontalna komponenta sile akt. zemeljskega pritiska

EaV - vertikalna komponenta sile akt. zemeljskega pritiska

F - faktor oblike

F - količnik varnosti

Fmax, lin - maksimalna sila na tekoči meter globine

Fmax, sidro - končna maksimalna sila na sidro

G - sila teže

K - koeficient prepustnosti

L - dolžina preiskovanega odseka

M - moment

Md - projektni moment

Mprev - prevrnitveni moment

Mstab - odpornostni moment

N - rezultanta normalnih napetosti

Nd - projektna osna sila

Pd - projektna sidrna sila

Ra;d - projektna izvlečna sila

Ra;k - karakteristična izvlečna sila

XII

T - vsota rezultantnih strižnih napetosti zaradi kohezije in rezultantnih strižnih

napetosti zaradi kota notranjega trenja

XMSU - vrednost notranje statične količine po MSU

Xd - vrednost notranje statične količine za dimenzioniranje betonske konstrukcije

(projektna vrednost)

bw - najožji del nosilca

cRd,c - redukcijski faktor

dA - diferencial ploskve

dtraku - debelina traku enega sidra

e - ekscentričnost

ekr - projektna (zahtevana) ekscentričnost

fcd - projektna tlačna trdnost betona

fck - karakteristična tlačna trdnost betona

fctm - natezna trdnost betona

fd - projektna trdnost

fsd - projektna natezna trdnost jekla

fk - karakteristična trdnost

fy (tudi fyk) - karakteristična natezna trdnost jekla

h - ocenjena višina izkopa na opazovanem območju

h1, h2 - višina vode nad nivojem podzemne vode

ht - gladina podzemne vode po času t t0

k - koeficient

k1 - redukcijski faktor za zmanjšanje vpliva tlačne napetosti zaradi osne sile

mu - vpliv momenta na prerez

nu - vpliv osne sile na prerez

r - srednji radij območja odčitavanja pritiska

XIII

rc - radij zaprtega dela vodnjaka, v katerem opazujemo spremembe nivoja

podzemne vode

rEh - ročica horizontalne komponente sile aktivnega zemeljskega pritiska

rEv - ročica vertikalne komponente sile aktivnega zemeljskega pritiska

rew - efektivni radij odprtega dela vodnjaka

- ročica sile teže glede na točko “C”

xdop - maksimalni dovoljeni pomik

z - ročica notranjih sil

α - odklonski kot prečne armature od pravokotnice na os nosilca

αcw - koeficient, ki upošteva stanje napetosti v tlačnem pasu

p - sprememba pritiska izbranega območja izračuna

r - sprememba radija izbranega območja izračuna

t - sprememba časa

H - sprememba povprečne horizontalne specifične deformacije

V - sprememba vertikalne specifične deformacije

- sprememba normalne napetosti

, a - faktor varnosti

θ - naklonski kot tlačene diagonale

- Poissonov količnik

νmin - koeficient

ν1 - redukcijski faktor tlačne trdnosti strižno razpokanega betona

ρ1 - delež vzdolžne armature

σ - normalna napetost v diferencialu ploskve

σcp - napetost zaradi osne sile

τ - strižna napetost v diferencialu ploskve

XIV

UPORABLJENE KRATICE

AB – armirano betonska (konstrukcija)

AC – avtocesta

DRI – Družba za razvoj infrastrukture

EU – Evropska unija

GSI - Geological Strength Index (indeks geološke trdnosti)

LMP – lapor, meljevec, peščenjak

MKE – metoda končnih elementov

MPRS – Ministrstvo za promet Republike Slovenije

MSN – mejno stanje nosilnosti

MSU – mejno stanje uporabnosti

PGD – projekt za gradbeno dovoljenje

RMR – Rock Mass Rating (indeks kakovosti kamnine)

RP – ročni penetrameter

RQD - Rock Quality Designation (indeks kakovosti jedra kamnine)

SIST ENV 1998-1-1 ali EC 8 – standard slovenskega inštituta za standardizacijo o

potresnoodpornih konstrukcijah ali evrokod 8

SIST EN 1997:2005 – standard slovenskega inštituta za standardizacijo; evrokod 5

SPT – standardni penetracijski poskusi

ZAG – Zavod za gradbeništvo Slovenije

ZJZP – Zakon o javno zasebnem partnerstvu

XV

Geomehanska analiza pokritega vkopa na železniški progi Divača-Koper in ocena ustreznosti “in-

house” pogodbe v primerjavi z drugimi razmerji javno-zasebnega partnerstva

1

1 UVOD

V diplomskem delu so predstavljeni postopki načrtovanja, geotehničnega

projektiranja in dokazovanja mejnih stanj pokritega vkopa. Diplomska naloga je

razdeljena na dva dela s področja gradbeništva in tretji del s področja gospodarskega

prava.

Prvi del diplomske naloge je namenjen predstavitvi procesov projektiranja pokritih

vkopov in s tem povezani problematiki. Na kratko je s tehnično-tehnološkega vidika

predstavljenih tudi nekaj že izvedenih primerov iz geotehnične prakse. V okviru

načrtovanja pokritih vkopov so prikazane tudi najpomembnejše značilnosti podpornih

konstrukcij, variante izračunov ter principov sidranja geotehničnih objektov

V drugem delu so predstavljeni rezultati računskih analiz praktičnega primera

pokritega vkopa severnega dela predora T5 na železniški progi Divača-Koper, za

katerega že obstaja projektna dokumentacija z vsemi predhodno potrebnimi

preiskavami. Podatki, povzeti iz obravnavane dokumentacije, ki so osnova za

opravljene računske analize, so prikazani v uvodnih podpoglavjih tretjega poglavja

diplomskega dela.

Geomehanske analize stabilnosti izkopov predvkopa sever in ločne armirano betonske

(AB) konstrukcije pokritega vkopa sever so opravljene na numeričnem modelu tal in

konstrukcije po metodi končnih elementov s programom PLAXIS 3D. Analizirana je

stabilnost predvkopa, varovanega s sistemskim sidranjem, ki se izvaja postopno od

zgoraj navzdol. Rezultati izračunov kažejo, da bo načrtovani predvkop mogoče izvesti

tudi v praksi. Iz njih je namreč razvidno, da je kljub težavnim geološko-

geomehanskim pogojem zagotovljena zanesljivost podpornega sistema, skladna z

zahtevami veljavnega standarda SIST EN 1997:2005.

Z računsko metodo so analizirana še mejna stanja nosilnosti in uporabnosti ločne AB

konstrukcije pokritega vkopa. Rezultati analiz kažejo, da bo s primernim armiranjem



2

mogoče zagotavljati trajno stabilnost konstrukcije v predvideni projektni življenjski

dobi.

Ekonomski del diplomske naloge se nanaša na pogodbeno razmerje, ki je pri tem

projektu bilo sklenjeno. Dandanes imamo možnosti sklepanja različnih pogodb in

delovnih razmerij. Tudi javne institucije oddajajo naročila zasebnemu sektorju v

različnih oblikah. Tako imenovana “in-house” pogodba je le ena izmed možnosti, ki

jo lahko investitorji izberejo, zato se sklepa, da bi lahko bila kakšna druga oblika

javno-zasebnega partnerstva ugodnejša. V ta namen diplomsko delo obravnava še

pogodbeno in statusno partnerstvo na področju gradenj in ju primerja z “in-house”

pogodbo.



3

1.1 Splošni opisi in definicije

Pokriti vkop je metoda gradnje tunelov in se nanaša na izkop dela nekega pobočja, v

katerem se gradi tunel, in naknadnem zasutju s prej izkopanim materialom.

Vkop je odvzem zemljine izpod površine terena, zemeljska dela za izdelavo vkopa ali

zaseka, gradbene jame ali jarka, v našem primeru obravnavamo odkop zemljine z

namenom izgradnje predora.

Podporna in oporna konstrukcija varujeta vkop pred zasutjem, na splošno neko

brežino ali nasip pred zdrsom. Pri podporni konstrukciji gre za varovanje nasipa, pri

oporni pa za varovanje vkopne brežine.

Zasutje je napolnitev jarka, gradbene jame, vrnitev in namestitev predhodno

odkopanega materiala na odkopano območje.

Lateralni zemeljski pritisk je bočni pritisk zemljine na konstrukcijo.

Akt je dejanje, ki ima pravne posledice. V našem primeru je pravni dokument, ki

ureja različna razmerja.

Pogodba je dvo- ali večstranski pravni posel, na podlagi katerega za eno stranko

nastane terjatev, za drugo stranko pa obveznost, da terjatev izpolni.


house” pogodbe v primerjavi z drugimi razmerji javno-zasebnega partnerstva 4

2 SPLOŠNO O POKRITIH VKOPIH

Metoda gradnje pokritih vkopov – kot varianta tunelogradnje – je splošno razširjena

tehnika gradnje tunelov v urbanih in ruralnih območjih. Pogoji, ki vplivajo na izbiro

te metode, so mehka oziroma šibka tla ali zelo mala višina nadkritja nad tunelom.

Metoda je sestavljena iz izkopavanja odprtega zaseka (tehnična izvedba je ista kot pri

tradicionalnem izkopu) in nameščanju temeljne podlage za eno- ali dvopasovni tunel,

kot bi to počeli v normalnih okoliščinah na gradbišču. Po izvedbi betonske

konstrukcije, opravljenih meritvah vodonepropustnosti in dreniranju se tunel zasuje

do prvotne kote tal. Posebno pozornost je potrebno posvetiti procesu komprimiranja

prvih podložnih slojev zemljine, saj težki vibracijski valjarji s pritiski povzročajo

neravnotežje napetosti in s tem ogrožajo stabilnost in varnost konstrukcije. Po zasutju

se ponovno vzpostavijo prometno območje in infrastruktura ter naravno okolje, kot je

bilo pred izkopom.

Pri projektih na neposeljenih območjih je potrebno metodo pokritega vkopa uporabiti

v primerih, ko bo vsek v smeri železniškega ali cestnega predora izveden v slabih

tleh, pri majhnem nadkritju ali na nestabilnih območjih. V primeru slabih tal v

mnogih primerih prav nestabilnost pobočja pogojuje izvedbo pokritih vkopov. In

čeprav bi se lahko na nekaterih območjih enostavno izognili kopanju tunela s

spremembo trase ceste ali železnice, v goratih in nestabilnih območjih to mnogokrat

ni izvedljivo.

Plazeča področja se pri izkopu zavarujejo s sidri, ki se uvrtajo v pobočje in

prednapnejo. Sidrani oporni zidovi preprečujejo problematične vplive nadaljnje

spremembe bočnih napetosti, povzročene z izkopavanjem. Prav tako je potrebna

pazljivost pri ponovnem nasutju gramoza, saj ni pomemben le okoljski učinek nasutja,

temveč tudi ponovna vzpostavitev trajnega ravnovesja sil in posledično napetosti v

tleh.

S posebno vrsto izvedbe pokritih vkopov se srečamo pri portalih tunelov, v primerih

ko predvideni načini podpiranja pobočja ne ustrezajo manjšim in dobro preiskanim ter



definiranim težavam s stabilnostjo tal. V takšnih primerih tunelogradenj na začetnem

delu uporabimo metodo pokritega vkopa za zagotavljanje varnega dostopa do

podzemnega projekta med izvedbo ter za zagotovitev potrebne geotehnične stabilnosti

med gradnjo in uporabo samega predora. Glavne prednosti uporabe pokritega vkopa

pri gradnjah tunelov so ohranjanje narave, olajšano trasiranje in zagotovitev varnih

geotehničnih pogojev. Pokriti vkop se ponavadi kot najboljša možnost izgradnje

izkaže v naslednjih situacijah:

- Ko planiramo izkop tunela v šibki zemljini z majhnim in neenakomernim

nadkritjem, kar lahko privede do nestabilnosti nad kaloto.

- Ob pričakovanju zdrsov brežine ali plazenja nad portali, ne glede na kvaliteto

kamnine pobočja.

- V primeru možnosti bočnega zdrsa zaradi nezaželeno usmerjenih

diskontinuitet ali slabih geotehničnih pogojev.

Metoda pokritega vkopa je v bistvu dvojni projekt. Začasno podprt vkop je začetna

konstrukcijska faza podzemnega izkopavanja, trajna konstrukcija pa je zgrajena

skupaj s podložno konstrukcijo celotnega tunela. Izkop je praviloma varovan z nizi

sider nad tunelom (sistemsko sidranje) ali pa s podpornimi konstrukcijami –

mnogokrat so uporabljene pilotne stene itd. Dolžina predhodno sidranega odseka je

odvisna od geotehničnih pogojev in stabilnostnih razmer.

Včasih uporabimo tudi metodo koroškega pokrova, kjer površino vkopa nad

predorom prekrijemo npr. z obokom iz brizganega betona, ki je lahko sidran ali

privijačen, lahko tudi delno pokrit za doseganje boljše stabilnosti in tudi temeljen na

nizu mikropilotov. Slika 1 prikazuje opisano konstrukcijo.



Slika 1: Skica prereza primera pokritega vkopa po metodi koroškega pokrova[1]

2.1 Proces načrtovanja pokritega vkopa

Kot pri vsakem drugem tunelu, je tudi pri izvedbi metode pokritega vkopa potrebnih

veliko predhodnih študij in projektov. Potrebno je preučiti vplive na okolje, izdelati

geotehnično poročilo, projekte izkopa, podporne konstrukcije, statične preračune in

projekte za pridobitev gradbenega dovoljenja in za izvedbo.

Iz geotehničnega poročila dobimo osnovne podatke za statični izračun. Na terenu se

opravijo terenske preiskave, na odvzetih jedrih vrtin pa laboratorijski testi, ki nam

olajšajo izbiro projektnih lastnostih zemljin in kamnin. To so prostorninska teža, suha

prostorninska teža, podatki o višini podtalnice, vlažnost zemljin, kohezija in strižni

kot.

Prav tako se v sklopu geotehničnega poročila oceni stabilnost pobočja in oporne

konstrukcije. Pobočje se torej preveri po različnih porušitvenih metodah (ravne in

polkrožne porušnice, lamelna metoda – grafična in numerična analiza po MKE), glede

na razmere se nato načrtujejo tudi oporne konstrukcije. S tem moramo zadovoljiti

zahtevi o varnem izkopu, predpisanemu varnostnemu faktorju in kontroli deformacij

zaradi zemeljskih premikov.

Najbolj problematično za bočni zdrs zemljine v neposredni okolici vkopa, ki lahko

poveča nevarnost plazenja pobočja, je obdobje med izkopom in izvedbo oporne



konstrukcije. V primeru metode izvedbe pokritega vkopa, pri kateri je izkop kot tak

začasen, lahko uporabimo varnostne faktorje za začasne konstrukcije pri najslabših

možnih pogojih.

V statični analizi tunela se upoštevajo različne stalne obtežbe, kot so teža vgrajenega

betona, pritisk zemljine, napetosti zaradi zemeljskih premikov, skrčki zaradi

dehidracije, hidrostatični pritiski in dodatne temperaturne obtežbe ter dinamične

obtežbe, kot sta potres ali eksplozija. Na tunelski konstrukciji se kot glavni

obremenitvi upošteva težo nasutja in zemeljske pritiske. Lateralni zemeljski pritisk se

računa kot diagram-ovojnica, po katerem se vrednosti pritiskov večajo od zgoraj

navzdol. Ovojnico upoštevamo, ker je dejanski pritisk odvisen od sekvenčnosti

konstrukcije in relativne togosti reber (ločnih elementov) in stebrov ali sten

(vertikalnih elementov) masivne konstrukcije.

Preračun največkrat opravimo po metodi končnih elementov, ki dovoljuje popolno

upoštevanje obtežb in obratovalnih ter izvedbenih faz. Strukturo tunela modeliramo

kot tridelno okvirno konstrukcijo, temeljeno na elastični zemljini. Temelj iz zemljine

modeliramo kot omejeno število vzmeti, vendar ne dodajamo nobenih naknadnih

posedkov ali porušitev.

2.2 Situacije, v katerih je ustrezno uporabiti metodo pokritega vkopa

Ustreznost metode, ki se uporabi za gradnjo tunela, se preverja glede na več

dejavnikov. Najpomembnejša sta cena in vpliv gradnje na okolje. Potrebno je torej

preveriti več metod gradnje tunelov in glede na vse kazalce ustreznosti izbrati

najprimernejšo za določeno okolje.

Najbolj tipični načini gradnje tunelov so naslednji:

- odprti način gradnje tunelov,

- gradnja s pokritim vkopom,

- gradnja predorov na polodprt način in

- gradnja predorov na zaprt (rudarski) način.

Pokriti vkop najpogosteje pride v poštev, ko so utemeljeni naslednji razlogi oziroma

izpolnjeni pogoji:



- neugodni geotehnični pogoji,

- nestabilna tla s kritično začetno stabilnostjo (fosilni plazovi),

- omejena globina trase in

- okoljska ali urbana neustreznost uporabe popolnoma odprtih načinov gradnje.

2.3 Prednosti in slabosti pokritih vkopov

Metoda pokritega vkopa je od drugih boljša predvsem zaradi možnosti segmentne

gradnje, kjer se trenutni segment dela na odprtem gradbišču. Prav tako je zaradi

ponovnega prekritja dokaj ekološka in lahko jo varno uporabimo v zemljinah manjše

trdnosti. Sicer težave nastopijo pri večjih globinah, ampak tehnologije napredujejo in

bo v prihodnosti po tej metodi mogoče kopati tudi globlje. Zaradi izkopavanja in

pokrivanja (na nek način torej dvojnega dela) pa sorazmerno z globino vkopa

naraščajo tudi stroški. Težave nastanejo tudi v prometnih oz. urbanih območjih, ko je

treba zaradi odkritega površinskega gradbišča preusmerjati prometne poti.

Ravno zato se največkrat metodo odkopa in ponovnega prekritja uporabi za gradnjo

portalov. Območje portala je namreč zelo občutljivo in pri izkopu lahko naletimo na

težave z zemljino kot konstrukcijskim materialom, ki na pobočju zlahka zdrsne.

2.4 Izvedba pokritih vkopov

Ločimo več vrst izvedbe pokritih vkopov, katerih tehnologija izvedbe mora biti

usklajena predvsem z geomehanskimi in hidrogeološkimi pogoji gradnje na

mikrolokaciji.

Na sliki 2 je prikazanih nekaj faz gradnje, kjer izvedemo široki izkop gradbene jame z

začasnim podpiranjem brežin, kjer je to mogoče. Nato konstrukcijo pokritega vkopa

izvedemo v odprti gradbeni jami, uredimo odvodnjavanje ter izkop zasujemo (primer

na AC v Malečniku).



Slika 2: Skice faz gradnje pokritega vkopa s širokim izkopom gradbene jame[2]

Kadar pa geološko-geomehanski in hidrogeološki pogoji ne omogočajo izvedbe v

širokem izkopu, moramo pred izvedbo izkopa brežine zavarovati npr. s pilotnimi

stenami (te predstavljajo že bočne stene konstrukcije pokritega vkopa), izdelati

krovno ploščo in zasutje nad njo ter nato med stenami, razprtimi s krovno ploščo,

izvedemo izkop zemljin po rudarski metodi (primer predora Močna in Cenkova).

Zlasti pri nizkih nadkritjih, ko izvajamo predore na robovih strmih brežin, pa se

mnogokrat uporablja metodo koroškega pokrova, kjer nad predvidenim predorom

najprej izvedemo AB pokrov (sestavljen iz več segmentov krožnih lokov), ki je lahko

temeljen na pilotih in tudi sidran, nato pa izkop pod njim izvedemo po metodi

predorskega ali rudarskega izkopa.

Ob izkopu je treba najprej izvesti oporno konstrukcijo, kakršna je bila določena pri

projektiranju. Oporne konstrukcije lahko v grobem delimo na gibke (fleksibilne) in

delno toge. Razlikujejo se po stopnji prožnosti in podajnosti.

Med izkopavanjem in izgradnjo oporne konstrukcije nastanejo spremembe bočnih

napetosti. Čas med tema dvema aktivnostma pa je bistven za omejitve vplivov in

intenzitete bočnih pritiskov. Daljši ko je, večja je možnost, da se brežina poruši. Takoj



po izvedbi sidranja se morajo napetosti ustaliti, sidra pa bi morala (če je to mogoče)

segati do trdne (skalnate) podlage.

Ko je to izvedeno, se lahko prične z gradnjo konstrukcije tunela, ki je prav tako

računsko preverjena in usposobljena za prevzem, s sidri ustrezno zmanjšanih, bočnih

pritiskov ter vertikalnih tlakov, ki so posledica ponovno nasute zemljine.

2.5 Vkop

Prvi del procesa gradnje je torej izkop. Ta del je, upoštevajoč dane predpise, norme in

ostale podatke, ki ji potrebujemo za projektiranje, razdeljen na posamezne aktivnosti,.

2.5.1 Načrtovanje vkopa

Pred vsakim posegom je potrebno najprej izvesti kvalitetne raziskave. Z inženirsko

geološkim kartiranjem in drugimi raziskavami dobimo podatke o zgradbi tal,

predvsem pa moramo biti pozorni na izmenjavanje prepustnih in manj prepustnih

slojev ter njihovo obnašanje na medsebojnih kontaktih, nivoje podtalnice in smer

razpok ter plastovitosti v hribinah. S sondažnimi deli s terenskimi preiskavami

karakteristik tal pridobimo tudi ustrezne vzorce, ki jih nato uporabimo v laboratorijih

za določanje geomehanskih parametrov. Prav tako lahko pomembne podatke dobimo

z geofizikalnimi meritvami in drugimi laboratorijskimi preiskavami, s katerimi

ugotovimo, kako se posamezni materiali obnašajo pod tlakom, pri temperaturnih

spremembah in različnih vlažnostih ter kakšna je njihova kemijska struktura.

Prva od spodnjih dveh slik prikazuje, kakšna je obtežba zemljine, ki jo nameravamo

odkopati na globini, do katere bomo kopali. Z izračuni in simulacijami moramo

ugotoviti, kako bo primanjkljaj te obtežbe vplival na stabilnost pobočja.

Druga slika pa prikazuje, kako se ob vkopu spremeni režim podtalnice. Že samo njeno

ime pove, da se nahaja pod tlemi in ko tla odstranimo, moramo predvideti tudi

odstranitev podtalne vode, ki se v njih nahaja, kar povzroča padec nivoja podtalnice in

s tem drugačno obnašanje materialov v vplivnem območju, kot prikazujeta sliki 3 in

4.



Slika 3: Zmanjševanje napetosti v tleh zaradi izvedbe izkopa[3]

Slika 4: Sprememba nivoja podtalnice po vkopu[4]

2.6.1 Projektni kriteriji in analiza stabilnosti

Ko preučimo vse dejavnike, ki vplivajo na statično stabilnost neke hribine ter s tem

posledično tudi stabilnost vkopa vanjo, jih moramo primerjati z zahtevanimi po

predpisih. Slika 5 je končni rezultat rezultantne metode stabilnostne analize s

krožnimi porušnicami. Prikazuje postopek izračuna količnika varnosti F, ki mora

zadostovati projektnemu pogoju:

1, 25F , (2.1)

kar pomeni, da v primeru, ko je razmerje F večje od 1,25, je zemljina

stabilna.

Nekateri predpisi predvidevajo tudi faktorje varnosti 1,5, kar je razumljivo, saj

podatki, pridobljeni z raziskavami, lahko odstopajo od dejanskih razmer na terenu.

Večjo varnost je potrebno zagotavljati predvsem pri projektiranju najzahtevnejših

objektov (kategorija 3 po EC 7).

Vse aktivne obtežbe (lastna teža, površinska obtežba, filtracija, potres itd.) je potrebno

združiti v rezultanto R, ki jo uravnotežimo z rezultanto sil napetosti, ki delujejo na



porušni ploskvi. Te pa so: rezultanta strižnih napetosti zaradi kohezije, rezultanta

strižnih napetosti zaradi kota notranjega trenja in rezultanta normalnih napetosti. Prvi

dve označujemo skupaj s črko T, drugo pa z N.

rR N T

(2.2)

Sile dobimo z integracijo posamičnih napetosti po porušni ploskvi.

A

N dA

, (2.3)

kjer sta:

σ - normalna napetost v diferencialu ploskve in

dA - diferencial ploskve.

A

T dA

, (2.4)

kjer je:

τ - strižna napetost v diferencialu ploskve.

Končni rezultat dobimo z izrisom posamičnih dejanskih sil glede na njihove lege.

Slika 5: Rezultantna metoda stabilnostne analize s krožno porušnico[5]



2.5.1 Primerjava trajnih in začasnih vkopov

Glavna razlika med trajnimi in začasnimi vkopi je v tem, da morajo začasni vkopi biti

stabilni samo takoj po izgradnji, pri trajnih pa mora biti zagotovljena stabilnost v

celotni življenjski dobi objekta. Na stabilnost začasnih vkopov lahko računamo v

glinah, saj je v prepustnih zemljinah kratkotrajna. Analiziramo jih v nedreniranih

stanjih z upoštevanjem nedreniranih strižnih trdnosti. Takoj po posegu je stanje

ugodno na račun zmanjšanja površinske napetosti med zrnci zemljine. Da bi vkop čim

dlje bil v ustreznem stanju, pa je potrebno vkopne brežine zaščititi pred padavinami.

Nasprotno z začasnimi, se pri trajnih vkopih po začetnem ugodnem pornem tlaku ta

poveča, material izgubi na trdnosti, mehanske lastnosti se slabšajo tudi zaradi

izpostavljenosti vremenskim razmeram (erozija, preperevanje), vkopi ne morejo biti

tako strmi kot začasni. Logično je torej, da se tudi končno stanje po določenem času

doseže prej v prepustnih zemljinah (začetno je najbolj idealno v neprepustnih) in

kasneje v manj prepustnih (tudi šele v več letih). Tu upoštevamo drenirano strižno

trdnost. Količnike varnosti v primerjavi s pornim tlakom v neki točki v odvisnosti od

časa prikazuje slika 6.

Slika 6: Stabilizacija pornega tlaka in količnika varnosti v odvisnosti od časa[6]



2.5.2 Izvedba vkopa

Najprej je potrebno opraviti zakoličbo vkopa in postaviti delovne profile, nato se

odstrani in deponira humusno plast. Med izkopom je potrebno vodo odvajati in

odvodnjavanje urediti tudi trajno. Prej deponiran humus se ob zaključku vrne ter

zatravi ali zasadi.

Izkope lahko izvajamo strojno (plodno zemljo, slabo nosilno zemljo, drobnozrnato ali

grobozrnato zemljino, mehko kamnino) ali z miniranjem (trdno kamnino). Tudi izbira

stroja (buldožer, bager, buldožer z rijačem, rezkar, bager s pnevmatskim kladivom,

transportna sredstva) je odvisna od materiala, iz katerega je zemljina sestavljena.

Ločimo tudi čelni odkop in odkop v plasteh. Pri prvem gre za enkratni odkop vsega

predvidenega materiala, lažji je za odvodnjavanje, izkopan material je zaradi

segregacije slabši za vgradnjo v nasipe. Vendar pa je organizacija dela zaradi ožjega

delovnega prostora zahtevnejša in zaradi vožnje težke mehanizacije po končanem

delu se uničuje tla na dnu vkopa, zato v primeru slabih materialov zadnji meter ali

manj odkopljemo ob zaključku del.

Odkop v plasteh (kot pove že ime) poglabljamo v slojih in material zato lažje

uporabimo za vgradnjo v nasipe. Delovna površina je vsaj v prvih slojih večja in

transportne poti dobre. Vendar pa je potrebno ves čas skrbeti za odvajanje podtalne

vode in v primeru padavin paziti, saj se takrat navlaži večja plast materiala, ki nato v

nasipe ni vgradljiv.

Vračanje rodovitne plasti in zasajevanje nista potrebna samo zaradi estetike, saj

vegetacija predstavlja neke vrste zaščito pred erozijo in vdorom meteornih vod.

Trajno urejeno odvodnjavanje pa preprečuje zasičenje brežin z vodo in varuje

konstrukcijo v vkopu.

Med procesom izvedbe je potrebno ves čas spremljati zgradbo terena, kartirati

odkopne brežine in opazovati deformacije, s čimer preverjamo dejansko stabilnost

vkopa. Kot vsak gradbeni objekt je tudi vkop potrebno spremljati med uporabo, v tem

primeru to zajema preglede brežin in drenažnih sistemov (stalno v naprej določenih

časovnih intervalih) ter geodetsko opazovanje in meritve z inklinometri (občasno, ko

nastanejo spremembe in vplivi na stabilnosti terena).



2.5.3 Varovanje in oblikovanje vkopov

Obstaja več načinov, kako izvesti vkop in kako ga varovati, glede na pogoje, ki jih

narekujejo terenske razmere.

Pri idealnih razmerah je možen prost vkop v primernem naklonu, po potrebi z

vmesnimi bermami. Za ojačitev zgornje plasti, podvržene preperevanju, je primerna

vegetativna zaščita. V primeru lomljenja in krušenja površine se uporabljajo žične

mreže za zadrževanje odpadlega materiala, v primeru, da je v bližini ogrožen objekt,

je potrebno brežino tudi premestiti ali ustrezno zavarovati.

Če se relaksacija in preperevanje brežin izkažeta za neugodna, jih ojačimo z

roliranjem (polaganjem kamenja, vgrajenega v beton, na brežino). Podtalnico

kontroliramo z različnimi drenažnimi sistemi, kot so na primer kamnita drenažna

rebra, ki omogočajo tudi ojačitev brežine. Te razvrstimo sistematično ali lokalno,

odvisno od mesta in razsežnosti razmočene cone.

V zahtevnejših razmerah je potrebna izgradnja podpornih konstrukcij, katere se po

potrebi tudi sidra. Običajno pa brežine večjih vkopov varujemo s pasivnimi sidri. Ta

so sistematično vgrajena vsaj z gostoto enega sidra na šest kvadratnih metrov.

Preračun potrebne količine sider se izvede glede na karakteristično silo oz.

karakteristično nosilnost, ki jo prevzame napeto sidro v primerjavi z dejansko

površinsko silo, ki jo mora sistem sider uravnotežiti. Najpreprosteje in najceneje se

sidra z navadno rebrasto armaturno palico, vtisnjeno v, z injekcijsko maso predhodno

zapolnjeno, vrtino (SN sidra).

Glede na obnašanje terena poznamo več vrst sider. V primeru nestabilnosti vrtine se

vstavljajo sidra z lastno vrtalno krono (IBO sidra). Ta so votla in se maso vanje

injektira naknadno. V suhih kamninah pa lahko takojšen učinek dosežemo z votlimi

sidri iz tanke pločevine, ki jih napnemo po vstavitvi. Ustrezno napeta imajo dober

trenjski stik s kamnino.

Sidranje poteka v slojih in se tako tudi preračuna. Razdalje med sidri so odvisne od

karakteristične sile sidra v primerjavi z aktivnim zemeljskim pritiskom. Ponavadi

vzamemo prečni prerez planiranega vkopa in ga razdelimo na trikotnike, katerih

obtežbe se porazdelijo na posamezno sidro. Tako dobimo vertikalne razdalje med

sidri. Izvedbe se lotimo enako – odkopljemo sloj, ga sidramo (sidro prevzame obtežbo



prvega dela zemljine), zgradimo steno (lahko jo zalijemo z brizganim betonom ali

obložimo s ploščami) in izkopljemo naslednji sloj.

Slika 7: Sidranje pobočja[7]

Po potrebi pa se seveda zgornje načine varovanja vkopov lahko tudi kombinira.

2.6 Podporne konstrukcije in zasutje

Drugi del izvedbe pokritega vkopa sestavljata dve fazi – postavitev podporne

konstrukcije in zasutje z delom prej odstranjenega materiala. Poznamo več vrst

podpornih konstrukcij, delimo jih na težnostne in upogibne, posebno vrsto izvedbe

predstavlja armirana zemljina. Še en od vidikov, glede na katere delimo te

konstrukcije, je način gradnje.

2.6.1 Težnostne podporne konstrukcije

Že samo ime pove, da zemeljskim pritiskom nasprotujejo z lastno težo. Nadalje jih

delimo glede na to, ali so toge ali gibke, glede na vrsto materiala in glede na oblike.

Dimenzioniramo jih na mejna stanja zdrsa temelja po zemljini pod njim, nosilnosti

temeljnih tal, globalne stabilnosti, prevrnitve in lege rezultante v dnu temelja, na



mejno stanje zaradi toka talne vode in z dimenzioniranjem kritičnih prerezov

podpornih konstrukcij.

Najpomembnejši sili pri dimenzioniranju oziroma preverjanju podpornega zidu sta

aktivni in pasivni zemeljski tlak. Ta dva morata biti uravnotežena z lastno težo

podporne konstrukcije, na sam izračun stabilnosti pa lahko vplivajo tudi druge ugodne

in neugodne obremenitve. Na sliki 8 lahko vidimo sile, ki jih povzročata pasivni in

aktivni tlak, ter lastno težo podpornega zidu s temeljem in na desni tudi lastno težo na

temelj nasute zemljine.

Slika 8: Levi podporni zid ima temelj naprej, desni v zaledje[8]

Statično presojo težnostnega podpornega zidu izvedemo po naslednjem postopku.

Najprej izračunamo projektni aktivni zemeljski pritisk (upoštevamo predpisane

varnostne faktorja) in projektno vrednost lastne teže konstrukcije. Preračunamo še

ostale obremenitve in nato opravimo statične kontrole. Te zajemajo preverbo globalne

stabilnosti in prevrnitve. Prvo opravimo s stabilnostno analizo, drugo pa s preverbo

lege rezultante v dnu temelja. S to metodo preverimo, kolikšen del prereza je tlačen

(po predpisih je zahtevanih od 60 do 100 %). Do prevrnitve pride, če je rezultanta

izven prereza (torej niti del prereza ni tlačen). To pa najlažje vidimo z izračunom

ekscentričnosti. Naslednja skica in enačbe prikazujejo izračun zahteve za takšno

ekscentričnost, da je rezultanta v jedru prereza (kar pomeni, da je cel temelj tlačen).



Slika 9: Skica za izračun ekscentričnosti podpornega zidu[9]

Ekscentričnost računamo kot razmerje med rezultantnim momentom okrog točke “C”

in rezultantno vertikalno silo podlage. Izračunajmo torej rezultantni moment:

CaH Eh G aV EvM E r Gr E r , (2.5a)

kjer so:

M - rezultantni moment v Nm,

EaH - horizontalna komponenta sile akt. zemeljskega pritiska v N,

rEh - ročica horizontalne komponente sile aktivnega zemeljskega

pritiska v m,

G - sila teže podpornega zidu v N,

- ročica sile teže glede na točko “C” v m,

EaV - vertikalna komponenta sile akt. zemeljskega pritiska v N,

rEv - ročica vertikalne komponente sile aktivnega zemeljskega

pritiska v m.

Sledi izračun vertikalne sile podlage:

aVN G E (2.5b)

kjer so:



N - sila podlage v N,

G - sila teže podpornega zidu v N,

EaV - vertikalna komponenta sile akt. zemeljskega pritiska v N.

Imamo vse podatke, da lahko izračunamo ekscentričnost:

/ kre M N e , (2.5c)

kjer sta:

e - ekscentričnost v m,

ekr - projektna (zahtevana) ekscentričnost v m, če zadostimo

zahtevi, da je rezultanta v jedru prereza, mora biti ekr enak eni

šestini širine temelja »B«.

Prevrnitev pa lahko preverimo tudi drugače. Preračunamo prevrnitveni moment, na

katerega vplivajo vse sile z ročicami, ki neugodno vplivajo na podporni zid (glavna je

projektni aktivni zemeljski pritisk). Dobljen rezultat pa enačimo z odpornostnim

momentom, v katerega vključimo vse ugodno delujoče sile z ročicami (bistvena je

projektna lastna teža zidu).

Najprej preračunamo prevrnitveni moment:

prev a EM E r , (2.6a)

kjer so:

Mprev - prevrnitveni moment v Nm,

Ea - sila aktivnega zemeljskega pritiska v N,

rE - ročica sile aktivnega zemeljskega pritiska v m.

Preračunamo še stabilitetni moment:

astab GM Gr , (2.6b)

kjer so:

Mstab - odpornostni moment v Nm,

G - sila lastne teže podporne konstrukcije v N,



- ročica sile lastne teže glede na točko “A” v m.

Oba momenta primerjamo in če želimo, da se temelj ne prevrne, mora biti

odpornostni večji od prevrnitvenega, kar prikazuje (2.6c).

prev stabM M (2.6c)

Posamične vrste težnostnih podpornih konstrukcij dimenzioniramo in preverjamo z

dodatnimi kontrolami, ki bodo opisane v nadaljevanju.

2.6.2 Vrste težnostnih podpornih konstrukcij

Za nižje podporne konstrukcije je ustrezen kamniti podporni zid, katerega pravilno

oblikovani kamni so med sabo povezani z malto ali betonom. Takšna konstrukcija

hitro razpoka. Rezultanta mora biti v jedru prereza, potrebno pa je tudi kontrolirati

zdrs prereza.

Kamnito zložbo lahko izvedemo z betonom ali brez. Večji kot je delež kamenja, bolj

je zid podoben kamnitemu podpornemu zidu in se tako tudi obravnava. Obratno, če je

večji delež betona, konstrukcijo preučimo kot nearmiran betonski zid. Tipične

kamnite zložbe v ožjem pomenu (brez ali z minimalno količino betona) so gibke, torej

primerne za sanacije manjših plazov, in vodoprepustne. Preverjamo jih z analizo

globalne stabilnosti.

Armirano betonski (AB) in betonski podporni zidovi so najbolj tipična izvedba

težnostnih podpornih zidov. Najlažje jih je oblikovati – tako s konstrukcijskega, kot z

estetskega vidika. Veliki masivni zidovi zaradi teže ne potrebujejo toliko armiranja,

manjši pa bi brez armature razpokali. Nedeformabilnost masivnih zidov zahteva tudi

izvedbo dilatacij in vodonepropustnost ter ureditev odvodnjavanja. AB zid moramo

dimenzionirati po predpisih za tovrstne konstrukcije.

Poznamo tudi gibke podporne konstrukcije. To so kašte in gabioni. Oboji

predstavljajo okvir, v katerega se nasuje kamnit material. Prve so AB prefabrikati,

kovinske ali lesene, drugi pa kar iz žične ali plastične mreže. Videti so naravno, zato

so ti prefabrikati primerni za urejanje naravnih objektov. Pri kaštah mora biti

rezultanta za vsak prerez v jedru prereza, prav tako pa moramo kontrolirati zdrs v

posamičnih prerezih, pri gabionih pa kontroliramo nosilnost mrež.



2.6.3 Upogibne podporne konstrukcije

Poznamo konzolne, enkratno in dvo- ali večkratno sidrane pilotne stene. Razlikujejo

se po statični zasnovi. Pri vseh pa moramo poleg ustrezne statične analize preveriti

tudi globalno stabilnost.

Bistvena za uporabo konzolne stene je predpostavka, da se pod zaledno obremenitvijo

stena zavrti okrog neke točke pod nivojem vpetja. Zasuk pomeni, da pasivni tlaki

spredaj preidejo v aktivne in obratno v zaledju. Za izračun izrišemo diagrame

zemeljskih pritiskov in iz ravnovesnih pogojev za moment in horizontalne sile

izračunamo globino vpetja in globino do obračalne točke. Po izračunu prečnih sil in

upogibnih momentov se dimenzionira vsak kritični prerez. Ravnovesni pogoj v

vertikalni smeri ponavadi zaradi velike globine vpetja ni kritičen.

Pri enkratno sidrani steni pa se točka zasuka locira v sidro. Zaradi deformacije sidra

lahko predpostavimo kar aktivni zemeljski pritisk v zaledju, pasivnega pa na

sprednjem delu. Tokrat iz horizontalnega in momentnega ravnotežja dobimo poleg

globine vpetja potrebno sidrno silo. Enako kot prej je potrebno dimenzionirati kritične

prereze in v tem primeru tudi sidro. Zadnje mora ustrezati zahtevam glede dolžine

veznega in prostega dela, nosilnosti ter trajnosti. Tokrat pa je preverba ravnovesnega

pogoja v vertikalni smeri priporočljiva, saj dodatno obremenitev predstavlja

vertikalna komponenta sidrne sile.

Slika 10: Konzolna stena (levo) in enkratno sidrana stena (desno)[10]

Pilotne stene so upogibne podporne konstrukcije, kot že ime pove, iz armirano

betonskih pilotov okroglega prereza. Z njimi varujemo globoke gradbene jame. Prav

pridejo v primerih, ko je potrebno najprej z neko konstrukcijo podpreti bodočo

brežino in šele nato izvesti izkop. Pilote se armira simetrično. Lahko se jih tudi sidra.



Če so piloti postavljeni na medosni razdalji, ki je manjša od trikratnika premera

pilota, jih računamo kot diafragmo. To je kontinuirna armirano betonska oporna

konstrukcija. Paneli se izdelajo na gradbišču, so debelin od 40 do 100 cm in širine 3

do 6 m. Prednosti pred pilotno steno ima zaradi možnosti uporabe kontinuirne stene

kot dela objekta, zaradi pravokotnih prerezov, ki lahko bolje izkoristijo armaturo in

zaradi možnosti, da jo lahko naredimo vodotesno. Slabša od pilotne stene pa je v

primerih, ko je potrebno prodreti skozi trši material, saj je za izkop potrebna posebna

oprema. Gradimo jo s pomočjo vodila, ki je v bistvu plitev jarek na vrhu konstrukcije

v širini diafragme in omogoča, da je stena kljub segmentni gradnji ravna. To pa je

zelo pomembno, ker izkop za diafragmo pred rušenjem varujemo s težko betonitno

izplako, ki jo je najlažje izvesti, če so segmenti diafragme poravnani.

Poznamo tudi zagatne stene, ki pa so zelo gibke konstrukcije. Izdelane so iz

prefabriciranih elementov, najpogosteje kovinskih, redkeje betonskih ali lesenih. Te

enostavno vtisnemo v tla in jih sestavljamo v poljubne oblike. Njihove lastnosti nam

omogočajo, da jih uporabimo pri manjših gradbenih jamah, različnih začasnih in tudi

trajnih podpornih konstrukcijah, lahko jih razpiramo ali sidramo. Po drugi strani pa

jih je težko uporabljati v trših plasteh.

Podporne konstrukcije pa lahko izvedemo tudi z jeklenimi H ali I profili, prostor med

njimi pa zapolnimo z lesenimi plohi. Tako konstrukcijo imenujemo berlinska stena, je

gibka in lahko jo sidramo. Računamo jo podobno kot zagatno.

2.6.4 Podporne konstrukcije iz armirane zemljine

Največkrat jih uporabimo, ko varujemo nasipe. Delujejo po principu vgrajevanja

armaturnih trakov ali mrež v posamezne sloje nasipa. Izvajamo jih na dva načina.

Obložne AB plošče s sidrnimi trakovi vizualno spominjajo na masivne podporne

zidove, a je betonska obloga veliko tanjša (meri le od 10 do 15 cm) in ima predvsem

protierozijski in estetski učinek, konstrukcijske lastnosti namreč zagotavljajo armirni

trakovi. Vendar pa takšen nasip lahko zgradimo le na dobro nosilnih temeljnih tleh.

Nasipe lahko gradimo tudi brez AB plošč. Nekatere razmere takšno izvedbo tudi

zahtevajo. V takih primerih lahko delamo brežine z naklonom do 75 °, namesto

armiranih trakov pa uporabimo geotekstil ali geomreže. Brežine ponavadi zatravimo



ali zasadimo ali počakamo, da jih rastline obrastejo same. Zopet je potrebno preveriti

nosilnost temeljnih tal.

2.6.5 Dimenzioniranje podporne konstrukcije iz AB plošč

Statična analiza se nanaša na potrebno dolžino in število armirnih trakov. Izračun

izvedemo na podlagi spodnje skice in ustreznih enačb.

Slika 11: Statična analiza podporne konstrukcije iz AB plošč in armiranih trakov[11]

Desni trikotnik (diagram zemeljskih pritiskov) razdelimo na dele, ki obremenjujejo

posamezni trak. Koliko obtežbe pade na posamezni del, izračunamo iz zemeljskega

pritiska na globini traku in vertikalne razdalje med trakovi. Število trakov v eni plasti

pa enostavno določimo z razmerjem med rezultanto in projektno nosilnostjo traku.

Dolžino trakov sestavljata nenosilni in nosilni del. Prvi premosti razdaljo od obloge

do aktivne porušnice in ga določimo iz geometrije aktivne porušnice, drugi prenaša

preko trenja silo traku na zemljino in ga dobimo iz ravnovesnega pogoja za

posamezen nivo trakov v horizontalni smeri.

2.7 Sidranje in sidra

V primeru, da je hribina nestabilna, jo je potrebno sidrati. Marsikdaj se zgodi, da bi

lahko z nevarovanim posegom porušili okoljske stene in s tem zasuli vkop. Sidra



vgrajujemo postopoma med vkopavanjem. Potem ko se izkoplje določeni sloj oziroma

faza, se stene učvrsti z začasnimi (z življenjsko dobo do dveh let) ali trajnimi sidri.

Postopek vstavljanja sider se deli na posamezne aktivnosti. Začnemo z izvedbo vrtine,

ki se napravi z rotacijsko ali udarno-rotacijsko tehnologijo s srednje velikimi

vrtalnimi garniturami. Sidro se vstavi v vrtino in se ga oblije s cementno injekcijsko

maso.

Nadaljujemo z napenjanjem sidra. To mora biti dobro kontrolirano in izvedeno po

precizno določenih postopkih s strokovno in redno servisirano opremo. Napnemo ga

do projektne sidrne sile.

Sidra so narejena iz visokovrednega jekla (kot kabli za prednapenjanje). Njihovo

delovanje pa je odvisno tudi od nosilnosti tal. Potrebno jih je tudi testirati. Opravljen

odobritveni preizkus pomeni, da sidro izpolnjuje projektne zahteve, ustreznostni pa,

da bo delovalo v določenih geomehanskih okoliščinah (ustreznostni preizkus je nujen

za preveritev izvlečne sile injektiranega ali uvrtanega sidra). Zato se drugi izvede na

mestu vgraditve.

2.7.1 Vrste sider

Poznamo prednapeta, nenapeta in pasivna geotehnična sidra. Prva so sestavljena iz

dveh delov. Globlji je t. i. vezni del sidra, zunanji pa prosti del sidra. Vezni del, kot že

ime pove, prenaša natezno silo iz vrvi na injektiran cementni valj, z njega na plašč

valja, ki jo prenese naprej na okoliški material. Prosti del vsebuje prednapeti kabel, ki

nima omejene možnosti raztezanja in krčenja. Preverjajo se s hidravličnimi

napenjalkami.

Nenapeta sidra se za razliko od prednapetih ne prednapenjajo, kar pomeni, da svojo

vlogo začenjajo opravljati šele, ko se podporna konstrukcija deformira. So iz kablov z

manjšo trdnostjo, imajo pa, enako kot prednapeti, prosto in sidrno dolžino.

Tretja vrsta sider se največkrat uporablja kot začasna. Koristna so pri sistemskem

sidranju brežin vkopov in za ojačitve okoliške zemljine tunelskih cevi. Injektiramo jih

po celi dolžini, kar povezuje palico sidra s hribino.



2.7.2 Porušitve in projektiranje sider

Vsak konstrukcijski element je treba preveriti na različne porušitve. Konstrukcijska

porušitev pramen sidra ali sidrne glave nastane kot posledica vnesenih napetosti.

Druga napaka, vezana na sidro, je deformacija ali korozija sidrne glave. Injektirana

sidra se lahko porušijo zaradi neustreznega stika med injekcijsko maso in tlemi ali

med jeklenimi prameni in injekcijsko maso. Sidra, ki se vpenjajo v blok, se lahko

porušijo zaradi nezadostnega odpora sidrnega bloka ali zidu.

Še ena mogoča napaka sidra je izguba sidrne sile zaradi lezenja in relaksacije ali

prevelikih pomikov sidrne glave. Zaradi sidranja se lahko deformira ali poruši tudi del

sidrane konstrukcije, ki ne prenaša sidrne sile. Na podoben način lahko škodujemo

tudi stabilnosti podpiralnih tal in povzročimo porušitev lastne podporne ali celo

sosednje konstrukcije.

Zato je potrebno biti pri projektiranju sider pozoren na vse naštete scenarije ter

njihove kombinacije med gradnjo in med projektno življenjsko dobo, obenem pa ne

pozabiti na pričakovane nivoje talne vode, pritiske v zaprtih vodonosnikih, odpoved

kateregakoli sidra in previsoko vrednost sidrne sile glede na dimenzioniranje celotne

konstrukcije, za katero je sidrna sila neugodna obtežba. V primeru, da prameni sidra

niso v taki smeri, da bi omogočali samonapenjanje zaradi deformacij, ki so posledica

porušnih mehanizmov, moramo upoštevati še ta neugoden vpliv.

Predpisi zahtevajo, da mora biti sidrna sila dovolj oddaljena od podpiranega volumna

tal (drugače bi škodljivo vplivala na njihovo stabilnost). Prav tako mora biti dovolj

oddaljena od obstoječih temeljev in ostalih nameščenih sider. Najmanjša dovoljena

razdalja med sidri je 1,5 m.

Kot vse ostale konstrukcijske elemente in materiale tudi sidra projektiramo na mejno

stanje uporabnosti (MSU) in mejno stanje nosilnosti (MSN). Projektna vrednost

sidrne sile Pd mora biti manjša ali enaka izvlečni sili Ra;d. Standard sicer dopušča, da

se pogoj oceni z izračunom, vendar je zaradi njihove nezanesljivosti pogoj potrebno

preveriti s preizkusi.

Ko opravimo preizkus, dobimo karakteristično izvlečno silo, ki jo moramo deliti s

faktorjem varnosti. Ta predvideva različne projektne pristope in je lahko enak 1,0 ali

1,1. Dobimo torej naslednji enačbi:



, , /a d a k aR R , (2.7)

kjer so:

Ra;d - projektna izvlečna sila v kN,

Ra;k - karakteristična izvlečna sila v kN in

a - varnostni faktor.

,d a dP R (2.8)

kjer je:

Pd - projektna sidrna sila v kN.

Projektna vrednost notranje nosilnosti sidra Ra;d pove, kolikšno obremenitev prenese

samo sidro in tudi ta ne sme prekoračiti projektne izvlečne sile. Potrebna projektna

vrednost sidrne sile se računa v skladu s podporno konstrukcijo. Izmed vseh vrednosti

se izbere največja vrednost po MSN in po potrebi po MSU. Po MSU je potrebno sidra

upoštevati kot vzmeti, če so prednapeta, kot prednapete vzmeti. Vzamemo

najneugodnejšo kombinacijo ekstremne vrednosti togosti sidra in ekstremne vrednosti

prednapetja.



3 PRAKTIČNI PRIMER: GEOMEHANSKA ANALIZA

POKRITEGA VKOPA NA ŽELEZNIŠKI PROGI DIVAČA –

KOPER

3.1 Predstavitev projekta

V letu 2010 je bila v Sloveniji zaradi naraščajočega prometa Luke Koper predvidena

dopolnitev železniške proge Divača – Koper, odsek Črni Kal – Koper od km 15+915

do km 28+100. Na spodnji sliki je trasa prikazana z rdečo barvo.

Slika 12: Pregledna situacija drugega tira železniške proge Divača – Koper v merilu

1:25000, odsek s predorom T5[12]



Obravnavan je predor T5, projektiran pri IRGO Consulting iz Ljubljane. V

nenaseljeno območje je bil umeščen enocevni predor z izkopnim profilom 71,7 m2,

širino 8,77 m in višino 10 m.

Trasa predora T5 poteka pod severovzhodnim pobočjem Tinjana v smeri SZ-JV in je

dolg 138 m. Južni portal se tako nahaja pod strmim delom severovzhodnega pobočja,

njegovo nadkritje dosega maksimalno debelino 21,5 m po približno 35 m izkopa, na

severnem portalu pa je pobočje manj strmo, nadkritje pa je podobno nadkritju na

južnem portalu.

Po planu je bila projektna dokumentacija PGD oddana oktobra 2010, začetek del pa je

bil predviden do konca leta 2011. Odsek proge Koper-Črni Kal bi naj končali do leta

2015, odsek Črni Kal-Divača pa do leta 2018. Več o realizaciji rokov je v tretjem,

pravno-gospodarskem delu diplome.

V nadaljevanju bodo predstavljene informacije, pomembne za izračun podanega

primera – ene kampade severne portalne konstrukcije, prikazane na naslednji sliki.

Preiskave so bile povzete po Geološko-geotehničnem elaboratu za predor T5, ki ga je

pripravil IRGO Consulting, d. o. o. Severni portal predstavlja zaključek tunelske cevi,

ko ta preide iz varovalne konstrukcije s kamnito oblogo. Dominanten element na tem

območju je podporna stena s kamnito oblogo. Oblikovana je s po odsekih ravnimi

ploskvami in na vrhu povezana z AB vencem.

Slika 13: Severni portal drugega tira železniške proge Divača – Koper[13]



Točke označujejo naslednje elemente risbe (od zgoraj navzdol):

- traso železniške proge v smeri Koper,

- manipulativni prostor,

- pilotno steno,

- severni portal in

- ozelenitev.

3.2 Terenske preiskave

Delo na terenu je bilo opravljano od novembra 2009 do konca aprila 2010. Zajemalo

je naslednje aktivnosti1:

- pripravo ter sanacijo dostopnih poti,

- vrtalna dela s spremljajočimi meritvami v vrtinah,

- geološko in inženirsko-geološko kartiranje terena in jeder vrtin,

- izvedbo dinamičnih penetracij,

- sočasno izvajanje preiskav zemljin in kamnin v laboratoriju in

- kabinetno interpretacijo vseh opravljenih preiskav.

3.2.1 Vrtine in strojni razkopi

Na območju severnega portala so bile v času od 11. 1. 2010 do 16. 2. 2010 izvrtane

strukturne vrtine od T5-4 do T5-6. Enojni jedrnik na suho je bil uporabljen do treh

metrov globine, naprej pa dvojni jedrnik z vodo. V območju portala je bil v vrtino T5-

4 vgrajen inklinometer in obsut s kremenčevim peskom Ø 2 – 4 mm, ustje

inklinometrov pa je bilo zaščiteno z zaklenjenimi litoželeznimi kapami. Vrtina je bila

stabilizirana z betonsko kocko dimenzij 0,5 × 0,5 × 0,2 m, v katero je bil vgrajen

reper za geodetske meritve.2

3.2.2 Geotehnične meritve

Izvedba standardnih penetracijskih poskusov (SPT) je bila opravljena na območju

portalov, po 2 SPT testa v zgornjih treh metrih vsake vrtine. Na območju gline in

1 IRGO Consulting, Ljubljana, Junij 2012: Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, poglavje Terenske preiskave (v nadaljevanju IRGO1) 2 IRGO1, podpoglavje Raziskovalno vrtanje in strojni razkopi



grušča v zgornjem delu so bile na jedru vrtin izvedene tudi meritve z ročnim

penetrametrom (RP).3

Naslednje podatke o spreminjanju tal z globino smo pridobili iz ustreznih geološko-

geotehničnih profilov vrtin T5-4 do T5-6.4

Na vrtini T5-4 je bilo ugotovljeno, da je do prvega metra globine sestava tal iz rjave

meljaste gline. Po prvem metru glino zamenja oranžno rjav zaglinjen grušč, ki po

dobrih nadaljnjih 90 cm preide v svetlo rjavega, do 2,5 m globine pa se spremeni v

močno preperel lapor, spremenjen v glino. Do skoraj osmih metrov globine se

izmenjujejo debelejše plasti laporja, ki je še vedno mestoma spremenjen v glino in

tanjše plasti sivega apnenčevega peščenjaka. Po naslednji pol-metrski plasti laporja se

sestava tal nadaljuje plastovito v variacije sivega apnenčevega peščenjaka, sivega

laporja, mestoma spremenjenega v glino, mešanice peščenjaka in laporja itd. Plasti

generalno gledano vpadajo po linijah ostankov kalcitnih žil, po petnajstih metrih

globine se izmenjujejo plasti temno sivega laporja in drobnozrnatega peščenjaka.

Peščenjak je laminiran z vidnim vpadom plasti, ki so konvolutno povite. Pole

peščenjaka so debele največ 5 cm in so medsebojno oddaljene od 1 do 80 cm. Z

globino se delež peščenjaka močno poveča iz 15 % na 45 %.

Vrtina T5-5 je dala podobne rezultate z laporjem in peščenjakom, le da je

razporeditev malo drugačna. Prvega pol metra s površja pokriva rjav humus, ki se

dober meter globlje nadaljuje v rjav zaglinjen grušč s kosi flišnih kamnin premera do

10 cm in deležem med 60 in 70 odstotki. Tla se nadaljujejo v močno preperel fliš, ki

se razteza na globini od 1,9 do 8,9 m. V tem sloju se izmenjavata rjav do sivorjav

lapor in svetlo siv peščenjak v razmerju 60/40. Lapor je pogosto spremenjen v glino.

Do nadaljnjega metra globine pole peščenjaka dosegajo debeline do 5 cm, lapor je

pregneten, zdrobljen in ožiljen. Pod to globino se še vedno izmenjavajo plasti laporja

in peščenjaka, pri čemer je prvi ožiljen, na določenih mestih spremenjen v glino in na

koncu že mešan z meljevcem, drugi pa čedalje bolj ožiljen, ne nekaterih mestih siv, na

drugih apnenčev. Po 21. metru globine se v sivem peščenjaku že lepo vidijo vpadi

3 IRGO1, podpoglavje Geotehnične meritve 4 IRGO Consulting, Ljubljana, Junij 2012: Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, P.1 Geotehnični profili vrtin



plasti, ki se začnejo zelo spreminjati iz subhorizontalnih do 70- in na dnu do 20-

stopinjskih.

Tretja in zadnja vrtina T5-6 je pokazala naslednje rezultate. Prva dva metra

pridobljenega jedra sta iz preperine fliša, v katerem se menjujeta rjav zaglinjen grušč

in preperel peščenjak. Nadaljuje se v pretrt in mestoma v glino spremenjen lapor s

trdimi kosi peščenjaka, ki z debelino do 10 cm že nakazujejo na plastovitost. Vmes se

pojavljajo vrste peščenjaka, na splošno pa je od dveh do dobrih osmih metrov globine

plast močno preperelega fliša, v katerem se menjujejo rjav do svetlo rjav lapor in sivo

rjav peščenjak. Na četrtem metru je sivo rjav apnenčev peščenjak limotiziran po

razpokah, na petem se pojavi povita laminacija, po šestem pa imajo žile sivega

peščenjaka subvertikalno smer vpada. Od 8,5 do 10,5 m globine je umeščen preperel

fliš s sivim apnenčevim peščenjakom in plastmi rjavega do sivorjavega laporja.

Nadaljuje se v izmenjujoče se sloje sivega pregnetenega laporja, pogosto

spremenjenega v glino, pomešanega z večjimi kosi kamnin in sivega peščenjaka,

povprečno debelega med 5 in 15 cm. Razmerje med laporjem in peščenjakom je 60 /

40.

Poleg SPT in RP preizkusov so bile opravljene tudi presiometrske meritve5. Ena

preiskava je sestavljena iz dveh do treh meritev na izbranem odseku od 2 do 3 m.

Model uporabljenega presiometra je bil OYO Elastmeter 2, model 4018. Postopek

poteka tako, da v vrtini s krono premera Ø 76 izvrtamo izbran odsek dolžine 2 do 3 m

in ga s tem pripravimo, da lahko vanj spustimo sondo. Sonda deluje kot obremenitev

na ostenje vrtine, ki jo primerjamo z deformacijami vrtine. Obremenitve so omejene s

porušitvijo ostenja vrtine oz. z dovoljeno vrednostjo razširitve sonde pri določenem

tlaku. Maksimalen tlak v sondi je 20 MPa pri premeru Ø 80 mm oziroma 30 MPa pri

Ø 92 mm. Tlak se spreminja po korakih 3 MPa/min, na vsako preizkušanje pa je

potrebno izvesti vsaj eno razbremenilno stopnjo (na tem projektu so bile izvedene po

tri). Po prvem sklopu meritev se postopek ponovi od 0,5 do 1,0 m višje, kar znese dve

meritvi na vrtino in 6 obremenilno-razbremenilnih zank.

Rezultati meritev nam dajo vrednosti presiometričnih modulov elastičnosti. Iz ene

obremenilno-razbremenilne zanke tako dobimo razbremenilni modul E2, naklon

premice linearnega dela prve obremenilne krivulje pa podaja elastični modul prve

5 IRGO1, pod-podpoglavje Presiometrske meritve



obremenitve E1. Mejo plastične deformacije in velikost horizontalnega pritiska H

lahko preberemo iz krivulje pritisk/deformacija. Elastični modul izračunamo:

(1 )n

pE r

r

, (3.1)

kjer so:

- Poissonov količnik (v izračunu uporabljena vrednost 0,25),

r – srednji radij območja odčitavanja pritiska v m,

r – sprememba radija izbranega območja izračuna v m,

p – sprememba pritiska izbranega območja izračuna v MPa.

Komisija ISSMGE, TC16, 1998 priporoča v trdih hribinah uporabo modula E1, saj

predstavlja modul hribinskega masiva, E2 predstavlja modul intaktne osnovne hribine,

razmerje E2/E1 pa stopnjo razpokanosti. Razmerje se giblje od 10 (zelo razpokana

kamnina) do 1 (kompaktna, nerazpokana kamnina).

3.2.3 Geofizikalne raziskave6

Na severnem portalu predora so bile v času med avgustom in novembrom 2009

opravljene geofizikalne preiskave z dvema križnima visoko-resolucijskima

seizmičnima profiloma (VS-P2-1, VS-P2-2) in enim visoko-resolucijskim seizmičnim

profilom na območju grape (VS-P2-3) skupne dolžine 285 m in enim profilom

električne tomografije dolžine 188 m (ET-1).

Meritve so pokazale, da je na območju SZ portala debelina sedimentov z nižjimi

hitrostmi vsaj 8 m. Te plasti so iz grušča in močno preperelega flisa.

3.2.4 Hidrogeološke raziskave7

Predor T5 je na območju slabo do srednje prepustnih flišnih skladov, na večjem delu

območja prekritih s plastjo gruščev, sestavljenih predvsem iz peščenjakov, laporovcev

in meljevcev. Zgornje plasti so preperele, kar vpliva na spremembe njihovih

hidrogeoloških lastnosti.

6 IRGO1, podpoglavje Geofizikalne raziskave 7 IRGO1, podpoglavje Hodrogeološke raziskave



V nezasičeni coni se zaradi plasti grušča in v preperelih flišnih plasteh pojavljajo

posamezne viseče podzemne vode (horizonti), ki počasi odteka proti gladini

podzemne vode in k izvirom. Razpoke v posameznih litoloških členih, ki so

najpogostejše v peščenjakih, usmerjajo tok v zasičeni coni in proti njej.

Hidravlični preizkusi so bili izvedeni januarja in februarja 2010. Na severnem portalu

je bil izveden en impulzni in en stacionarni nalivalni preizkus. Pri prvem gre za hitro

dodajanje čiste vode v vrtino nad statični nivo podzemne vode in opazovanje vračanja

nivoja podtalne vode v vrtini na prvotnega, pri drugem pa za konstantno nalivanje

čiste vode in opazovanje hitrosti naraščanja vode. V vrtini T5-5 je bil na intervalu

testiranega odseka 16 – 25 m najden siv pregneten lapor z vmesnimi plastmi

peščenjaka v razmerju 80 proti 20.

Pri tem projektu sta bili uporabljeni metoda Hvorsleva in metoda Cooperja. Prva

temelji na predpostavkah, da je “dotok vode v hidrogeološko formacijo ob vsakem

času sorazmeren s koeficientom prepustnosti in s spreminjanjem hidravličnega nivoja

v vodnjaku, da je vodonosnik homogen in izotropen, da sta voda in formacija

nestisljivi in da v vodnjaku ni hidravličnih izgub” (citirano po IRGO1, Metoda

Hvorsleva). Za preračun se uporabi enačba:

1

2

lnhA

Kt F h

, (3.2)

pri čemer je faktor F oblike:

22

ln

lF

lD

(3.2a)

in simboli pomenijo:

K – koeficient prepustnosti v m/s,

A – površina prečnega preseka vrtine v m 2,

F – faktor oblike v m,

l – dolžina preiskovanega odseka v m,

D – premer vrtine v m,

t – sprememba časa v s,



h1, h2 – višina vode nad nivojem podzemne vode v m.

Metoda Cooperja8 je metoda prilagajanja tipskim krivuljam. Predpostavlja naslednje

pogoje: zaprtost vodonosnika, aproksimacijo vodonosnika z neskončnim, v območju

impulznega preizkusa mora biti homogen, izotropen in enakomerne debeline. Prav

tako je pomembno, da je pred preizkusom v vplivnem območju impulznega preizkusa

piezometrična gladina horizontalna, da vodnjak zajema celotno debelino

vodonosnika, da je sprememba nivoja vode v trenutku t0 nična, da je tok v vrtino ali iz

nje nestacionaren. Hitrost, s katero teče voda v ali iz vodonosnika, mora biti enaka

hitrosti, s katero se spreminja volumen vode v vodnjaku, viskozne in trenjske sile

vodnega stolpca v vodnjaku ter turbulentne izgube pa morajo biti zanemarljive ter

premer vodnjaka mora biti končen in tako se uskladiščenja ne sme zanemariti.

Podatke v tem primeru vstavimo v enačbo Cooperja:

1 0 ( , )h h F ali (3.3a)

0

( , )thF

h , (3.3b)

2

20

8 exp( / )( , )

( , )

a uF

uf u

, (3.3c)

kjer je:

2 2

0 1 0 1, ( ) 2 ( ) ( ) 2 ( )f u uJ u J u uY u Y u (3.3č)

in so J0(u), J1(u), Y0(u), Y1(u) Besselove funkcije nultega in prvega reda

prve in druge vrste.

Koeficiente , in h0 dobimo po naslednjih enačbah:

2

2ew

c

r S

r in (3.3d)

2c

KDt

r . (3.3e)

Začetna sprememba gladine podzemne vode se računa pom enačbi:

8 IRGO1, podpoglavje Hidrogeološke raziskave, Metoda Cooperja



0 2c

Vh

r

, (3.3f)

ostale oznake pa pomenijo:

ht – gladina podzemne vode po času t t0 v m,

rew – efektivni radij odprtega dela vodnjaka v

m,

rc – radij zaprtega dela vodnjaka, v katerem

opazujemo spremembe nivojev podzemne vode

v m.

V vrtini T5-5 so po meritvah dobili srednjo vrednost K = 1,67 E-05 m / s v globini 25

m, kar potrjuje, da imamo na tem območju opravka s slabo do srednje prepustnimi

sedimenti in kamninami, katerih glavne prevodne strukture predstavljajo razpoke, ki

so pogostejše v delih z večjim odstotkom peščenjaka, kakršen je v vrtini T5-5

predvsem na odseki med globinami 18 in 18,8 m. Prepustnost preperelih flišnih plasti

je bila ocenjena na podlagi rezultatov hidravličnih poizkusov v nepreperelih plasteh,

in sicer na večjo od 5 x 10 - 6 m/s.

Na območju predora T5 sta bila pred pričetkom in po končanju vrtalnih del opravljena

inženirsko-geološka pregleda terena. Pri drugem pregledu so bili preverjeni predvsem

vkopi, napravljeni za potrebe izvedbe dostopnih poti.

3.3 Laboratorijske raziskave

Za ta projekt so bile po standardu SIST ENV 1997-2:2004 delno v Geomehanskem

laboratoriju IRGO, delno na ZAG-u opravljene preiskave 17 vzorcev kamnin.

Laboratorijske preiskave so povzete po Geološko-geotehničnem elaboratu za predor

T5 (IRGO Consulting, Ljubljana, Junij 2012), natančneje po poglavju Laboratorijske

raziskave.

3.3.1 Preiskave vlažnosti w (%)

Vlažnost vzorca je bila določena s sušenjem treh vzorcev zemljin v sušilniku pri

temperaturi 105 C do konstantne mase.



3.3.2 Preiskave plastičnosti wp, wl, Ip (%)

Uporabljene so bile Atterbergove meje plastičnosti: meja plastičnosti z metodo

svaljkov, meja židkosti s konusnim penetrametrom in indeks plastičnosti. Preizkušeni

so bili štirje vzorci, ki so bili prej zdrobljeni in presejani na situ 0,5 mm.

3.3.3 Preiskave naravne in suhe gostote , d

Preizkušanci so bili izmerjeni in stehtani. Naravna gostota kamninskih vzorcev

pravilnih oblik je bila določena s pomočjo merjenja in tehtanja, nepravilnih pa s

pomočjo potapljanja v tekočino. Zemljine so bile preiskane po metodi s kalibriranimi

cilindri, linearnim merjenjem in s potapljanjem parafiniranih (povoščenih)

preizkušancev v vodo. Rezultati so podani v tabeli.

Tabela 1: Povprečne vrednosti prostorninskih tež materialov v tleh9

Material v preiskovanih tleh Povprečna prostorninska teža povp [kN/m3]

Peščenjak 25.102 - 26.519

Lapor 23.679

Menjavanje peščenjaka, laporja

in meljevca

24.361 - 25.701

3.3.4 Direktna strižna preiskava 2 - ’, c’ (, kPa)

En vzorec je bil neporušen, ostali trije pa predhodno presejani in zgoščeni. Vzorce so

obremenili s po tremi različnimi normalnimi tlaki, preplavili z vodo in konsolidirali

najmanj do končane primarne konsolidacije. Obremenitev s strigom je bila izvedena s

konstantno hitrostjo do prestriga. Strižni kot in kohezija sta bila ovrednotena s

privzetjem kriterija maksimalne zabeležene strižne napetosti ob porušitvi. Vrednosti

strižnih kotov so znašale od 15,9 do 25,9 , kohezije pa od 10 kPa do 25 kPa.

3.3.5 Zrnavostna sestava Cu, Cc

Za frakcije večje od 0,063 mm je bila zrnavostna sestava določena s sejanjem na

standardnih sitih, za manjše pa s sedimentacijsko metodo z aerometrom.

9 Preglednica je bila pripravljena po: IRGO Consulting, Ljubljana, Junij 2012: Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, poglavje Laboratorijske raziskave (v nadaljevanju IRGO2), Preiskave naravne in suhe gostote



3.3.6 Preiskave enoosne tlačne trdnosti

Opravljene so bile na hidravlični stiskalnici SBEL kapacitete 1140 kN. Vzorec je bil

obremenjen z vertikalno silo s konstantnim prirastkom od 0,5 do 1,0 MPa / s vse do

porušitve. Na peščenjaku so bile ugotovljene vrednosti enoosne tlačne trdnosti od

46,99 do 107,07 MPa, odčitane pri maksimalnih napetostih.

3.3.7 Preiskave točkovnega trdnostnega indeksa

Uporablja se v primerih, ko so vzorci nepravilnih oblik in izdelava valjastega ali

prizmatičnega preizkušanca ni mogoča. Z ročno stiskalnico s koničastimi nastavki

vzorec obremenjujemo do porušitve. Vzorci nepravilnih oblik so bili obremenjeni

vzporedno in pravokotno na smer osi vrtine.

Tabela 2: Vrednosti enoosne tlačne trdnosti iz točkovnega indeksa za različne

materiale10

Material v preiskovanih tleh Enoosna tlačna trdnost iz točkovnega indeksa

c ekv [MPa]

Peščenjak 82,5 – 122,0

Lapor 4,0

Menjavanje peščenjaka, laporja

in meljevca

6,1 – 13,0

3.3.8 Preiskave statičnih elastičnih lastnosti hribin

V treh zankah preizkušenim vzorcem je bilo potrebno izravnati osnovne ploskve, med

preizkusom pa izmeriti vzdolžne in prečne deformacije. Elastični modul je bil

preračunan iz meritvenih podatkov po naslednji enačbi:

E

, (3.4)

kjer so:

E – modul elastičnosti v kN/m2,

- sprememba normalne napetosti MPa,

10 Preglednica je bila pripravljena po: IRGO2, Preiskave točkovnega trdnostnega indeksa



v - sprememba vertikalne specifične deformacije.

Izmerjena je bila tudi vrednost sekantnega modula.

Poissonov količnik je bil pridobljen z merjenjem osnih in specifičnih deformacij v

horizontalni smeri in izračunan po enačbi:

H

V

, (3.5)

kjer so:

- Poissonov Količnik,

H – sprememba povprečne horizontalne specifične deformacije,

V – sprememba vertikalne specifične deformacije.

Vzorci zaradi možnosti poškodb deformametrov niso bili obremenjeni do porušitve,

temveč je bila porušna trdnost ugotovljena s ponovnim obremenjevanjem in

merjenjem deformacij v osni smeri oz. na drugem preizkušancu istega intervalnega

območja. Za peščenjak je bila izmerjena vrednost sekantnega modula od 30678 MPa

do 53443 MPa, vrednost Poissonovega količnika pa od 0,16 do 0,24.

3.4 Inženirsko geološke razmere11

Na pobočju Tinjanskega hriba so bile opažene erozijske grape s hudourniškimi potoki

s smerjo toka proti Osapski dolini in v Osapsko reko. Severni portal je v položnejšem

pobočju. Na tem območju se pojavlja tudi labilen teren oziroma nestabilnosti v obliki

površinskih preperinskih zdrsov.

3.4.1 Litološko-stratigrafski pregled obravnavanega prostora

Območje sodi v Zanigradsko narivno enoto, sestavljeno iz flišnih plasti eocenske

starosti, za katere je, kot na obravnavanem območju, značilno menjavanje tankih

plasti laporja, meljevca in peščenjaka. Na območju severnega portala skoraj ni

11 IRGO Consulting, Ljubljana, Junij 2012: Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, poglavje Inženirsko geološke razmere (v nadaljevanju IRGO3)



izdankov, ker je prekrito s plastjo grušča, nekaj jih je bilo razkritih v fazi izdelave

pripravljalne ceste.

Generalni vpad plasti je proti severu do severo-vzhodu med 0 in 30 . Lokalno je

nagubanost plasti močnejša v prečno dinarski smeri SV-JZ, zaradi gubanja pa so bili

pričakovani tudi vpadi plasti v druge smeri. Generalna debelina preperinskega

pokrova na severnem portalu je od 2 do 3 m.

3.4.2 Inženirsko geološke razmere12

Na območju T5 so bili določeni en značilen tip zemljine (glinasto meljast grušč) in

dva značilna tipa kamnin (menjavanje laporja, meljevca in peščenjaka – LMP in

tektonska cona v plasteh laporja, meljevca in peščenjaka – LMP). Na območju

severnega portala se pojavljajo plasti laporja L 60 % in posamezne nekoliko

debelejše plasti peščenjaka P 70 %.

Severna pobočja grap so brez izdankov in nakopičena s preperino zaglinjenega grušča

do globine 3 m, pod njim pa je plast močno preperelega fliša do globine 10 m, zmerna

do rahla preperelost kamnine je prisotna do globine 13,0 m. Plasti so subhorizontalne

in v naklonu od 0 do 30 vpadajo proti severu do severozahodu, torej iz pobočja. To

pomeni, da je za čelno steno vkopa to manj ugodna situacija. V spodnjem delu vkopa

se bo pojavila cona porušene/pretrte kamnine v debelini do 2 m s slabšimi

geomehanskimi karakteristikami.

Grbinast teren v območju portala in odlomni robovi v grapi kažejo na labilnost plasti

zaglinjenega grušča. Generalna globina sega do kontakta zaglinjenega grušča z močno

preperelim flišem na globini treh metrov, ki pa se lahko tudi podaljša nekaj metrov v

močno preperelo flišno plast.

3.4.3 Seizmičnost terena13

Območje trase po SIST ENV 1998-1-1 spada v 7. potresno stopnjo. Vrednost

potresnega pospeška je 0,125 g za povratno dobo 475 let. Predor bo namreč izdelan v

flišu, ki ga pravilnik uvršča v kategorijo A.

12 IRGO 3, podpoglavje Inženirskogeološke razmere 13 IRGO 3, podpoglavje Seizmičnost terena



3.4.4 Geomehanske vrednosti inženirsko-geoloških enot14

Slika 14: Razpredelnica vrednosti GSI indeksov.[14]

GSI indeksi so bili določeni vzdolž vsake vrtine. Upoštevalo se je tip kamnine, stanje

jedra, stanja glavnih diskontinuitet – predvsem plastovitosti, tektonsko porušenost

kamnine in preperelost. Minimalne in maksimalne vrednosti GSI v materialih na

opazovanem območju so ocenjene in podane v Tabeli 3.

Tabela 3: Vrednosti GSI indeksa za značilne tipe kamnin[1]

Tip kamine Opis kamnine GSI

Lapor, meljevec,

peščenjak (LMP)

Menjavanje laporja, meljevca in peščenjaka

(30 % lapor 60 %)

20-35

Menjavanje preperelega laporja, meljevca in

peščenjaka (30 % lapor 60 %)

20-25

Menjavanje močno preperelega laporja,

meljevca in peščenjaka (30 % lapor 60 %)

15-20

Posušen/pretrt material Porušena/pretrta cona v plasteh LMP 15-20

14 IRGO3, podpoglavje Geomehanske vrednosti inženirsko-geoloških enot



Za določitev RMR vrednosti so bili upoštevani trdnost kamnine, RQD jedra,

diskontinuitete, dotok vode na 10 m predorske cevi ter vpliv vpada diskontinuitet na

smer predora (povzeto po IRGO3, RMR vrednosti značilnih tipov kamnin).

Diskontinuitete so bile določene po ISMR klasifikaciji. Najpogostejša je plastovitost

(ss), v porušenih conah se pojavljajo prelomne ploskve (f), drsne ploskve (sl) in

razpoke (j).

Znotraj LMP plasti je intenziteta drsnih ploskev večja v bližini porušenih con.

Prevladuje skupina razpok s subvertikalno lego, kartriana v jedrih vrtin, vendar pa je

njihova intenziteta manjša in ne bodo imele večjega vpliva na globalno stabilnost

izkopnega čela. Površine ss ploskev v LMP plasteh so večinoma gladke (sm), lokalno

tektonsko zglajene (sl). Razdalje med diskontinuitetami so od ekstremno majhnega do

zelo majhnega razmika.

Plasti laporja so, razen lokalno 20 cm, debeline od 1 cm do 6 cm, plasti peščenjaka pa

so redke, a debelejše, do 0,5 m. Razdalja med vertikalnimi razpokami je bila tako

ocenjena na več kot 6 m. Diskontiunitete vplivajo neugodno na severni portal, saj je

predviden blag naklon plasti iz čela v desni bok predora.

Tabela 4: Vrednosti RMR za različne kamnine[2]

Zemljinam in kamninam so bile določene tudi trdnostne karakteristike. Glinasto

meljast grušč je bil preiskan z direktnimi strižnimi preiskavami na odsejanih vzorcih

(4 mm). Vrednosti pri 95% stopnji zaupanja so naslednje15:

- Økarakt = 24 (Ømin = 21,9 ; Ømax = 30,8 ),

- ckarakt = 5 kPa (cmin = 0 kPa; cmax = 30 kPa),

- E1 = 13,5 MPa (E1, min = 14 MPa; E1, max = 29 MPa) in

- E1 = 25 MPa (E1, min = 43 MPa; Emax = 25 MPa).

15 IRGO3, pod-podpoglavje Trdnostne karakteristike značilnih tipov zemljin in kamnin



Kamnine so bile za določitev enoosne trdnosti vzorčene iz celotne trase od Črnega

Kala do Kopra. Vzorci so bili razdeljeni v štiri skupine razmerij LMP. Povprečne

vrednosti karakteristične tlačne trdnosti so bile izvedene pri 95 % stopnji zaupanja.

Tabela 5: Enoosna tlačna trdnost v različnih smereh za posamezne materiale[3]

Material Enoosna tlačna trdnost [MPa]

Točkovni

indeks

vzporedno z

osjo vzorca

Točkovni

indeks

pravokotno na

os vzorca

Enoosna

izmerjena

vzporedno z osjo

vzorca

Lapor – L 100 % 2,6 - -

Lapor 60 %, podrejeno

meljevec, peščenjak

(L/M/P)

8 6,8 6,7

Peščenjak / meljevec /

lapor v podobnih

razmerjih (L/M/P)

24,4 10,9 15,5

Peščenjak – P 70 % 89,2 57,6 67,8

Test točkovnega indeksa pravokotno na os vzorca ni bil izveden, ker so laporji na tem

območju porušeni in so bili najdeni le v tankih plasteh. Ustreznih vzorcev tako ni bilo

mogoče dobiti.

V laboratorijih so bile z deformametri in ultrazvokom določene deformacijske

karakteristike na vzorcih, v katerih je prevladoval peščenjak (IRGO3, Deformacijske

vrednosti, določene v laboratoriju). Rezultati so pokazali, da je ujemanje tangentnega

elastičnega modula in elastičnega modula, določenega z ultrazvokom, dobro.

Deformacijske vrednosti hribinske mase pa so bile določene z upoštevanjem

presiometričnih rezultatov (IRGO3, Deformacijske vrednosti, določene s

presiometrom), ki so bili korelirani glede na določen GSI indeks jedra ter glede na

litološko sestavo na območju meritve. Meritve v območju predora T5 so pokazale, da



je v zgornji coni preperelih kamnin in v litološki enoti LMP GSI vrednost med 20 in

35. Karakteristične vrednosti deformacijskih modulov so naslednje:

- Peščenjak 70%: Etang = 33366 MPa, stat = 0,2 MPa, Edinam = 30299 MPa, dinam =

0,3 MPa.

- Preperela cona, L in LP (GSI 15 - 20): E1 = 18,0 MPa, E2 = 65,3 MPa.

- Lapor, L (GSI 20 – 30): E1 = 151,6 MPa, E2 = 679,6 MPa.

- Lapor, meljevec, peščenjak, LMP (GSI 25 – 30): E1 = 504,6 MPa, E2 = 1173,1 MPa.

- LMP (GSI 30 – 45): E1 = 1532,0 MPa, E2 = 3872,7 MPa.

- Peščenjak, P (GSI 20 – 25), zdrobljen: E1 = 612,1 MPa, E2 = 1302,6 MPa.

- P (GSI 30 – 45): E1 = 2705,3 MPa, E2 = 4813,8 MPa.

- P (GSI 40 – 60): E1 = 4718,6 MPa, E2 = 10660,2 MPa.16

3.5 Hidrogeološke razmere17

Na vrtinah T5-2 in T5-5 so bili izvedeni hidravlični poskusi za določitev

hidrogeoloških lastnosti flišnih kamnin. V območju portalov je hidrostatični tlak

minimalen, 0 bar. Tu so namreč bolj preperele flišne plasti v nadkritju. Na severni

strani je pretok površinskega toka v bližini portala 0,3 l/s. Podzemna voda se bo

izcejala iz celotnega odkopanega profila, predvsem pa bodo dotoki vezani na kontakte

slabo in srednje prepustnih hidrogeoloških enot. Pričakovani dotoki so sicer majhni, a

bodo zaradi drobnozrnatosti materiala v tleh lahko povzročili poslabšanje stabilnosti.

16 Povzeto po IRGO3, preglednica 9a: Statistična obdelava presiometričnih meritev glede na tip kamnine in GSI vrednosti na predoru T7 17 IRGO Consulting, Ljubljana, Junij 2012: Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, poglavje Hidrogeološke razmere



3.6 Geotehnične osnove projektiranja18

3.6.1 Hribinska klasifikacija

Dolžina posega, ki ustreza obravnavanemu območju severnega portala, je 28,00 m.

Večina območja tunela je iz hribinskega tipa menjavanja meljevca, peščenjaka in

laporja, kjer se delež laporja giblje med 30 % in 60 % (tip 1a), razen pri severnem

portalu ta hribinski tip ni tako prevladujoč. V spodnjem delu severnega portala je

pričakovati tektonski material, kot so porušene, pretrte plasti laporja, meljevca in

peščenjaka (tip 2a). Na cone preperele kamnine na območju portala pa sta vezana

hribinska tipa menjavanja preperelega laporja, meljevca in peščenjaka (tip 1b) ter

menjavanje močno preperelega laporja, meljevca in peščenjaka (tip 1c).

Bolj ko se približujemo koncu tunela pri severnem portalu, slabše so razmere v

zemljini. Na mestu izkopa v zgornjem delu se nahajajo preperele in močno preperele

LMP plasti, vmes pa se pojavljajo tudi manjše cone večjih koncentracij laporja. V

smeri proti severnemu portalu se glavna porušena cona postopoma dviguje do nivelete

predora.

3.6.2 Geotehnični pogoji projektiranja

Najprej je bilo določen geotehnični model in projektne vrednosti materialov. V

spodnji preglednici so prikazane trdnostno-deformacijske vrednosti vsakega od treh

določenih hribinskih tipov, ki sestavljajo zemljino na območju tunela. LPM1 označuje

menjavanje laporja, meljevca in peščenjaka.

18 IRGO Consulting, Ljubljana, Junij 2012: Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, poglavje Geotehnične osnove projektiranja (v nadaljevanju IRGO4)



Tabela 6 (prvi del): Karakteristične geomehanske vrednosti posameznih hribinskih

tipov (GT) na območju predora T5[4]

Oznaka

hribinski

tip GT

Opis hribinske

enote

Prostorninska

teža

[kN/m]

Enoosna

tlačna

trdnost

[MPa]

GSI Eo

[MPa]

Er

[MPa]

GT 0 Zaglinjen grušč 21 0,2 - 0,5 - 13,5 25

GT 1a LMP1 25 24,4 20 – 35 365 1005

GT 1b LMP2 24,5 10,8 20 – 25 143 400

GT 1c LMP3 24 6,7 15 – 20 18 65

GT 2a Tektonska cona

v LMP

24 3,3 15 – 20

Obrazložitve k preglednici:

LMP2 pomeni menjavanje preperelega laporja, meljevca in peščenjaka, LMP3 pa

menjavanje močno preperelega laporja, meljevca in peščenjaka. Za GSI v LPM1 je v

nadaljnem računu upoštevan GSI 25. Eo in Er za LPM2 je bil določen na osnovi

meritev v podobni enoti zemljine na drugem delu trase železniškega tira.

Tabela 6 (drugi del): Karakteristične geomehanske vrednosti posameznih hribinskih


Oznaka

hribinski

tip GT

Hoek&Brown-ovi parametri Minimalno

nadkritje

[m]

cmin

[kPa]

min

[] mi D

Ei/Mr

[MPa]

Erm

[MPa]

cm

[MPa]

GT 0 - - - - - - 5 25

GT 1a 5 0,35 -/350 347 1,19 10 45 41

GT 1b 5 0,35 -/350 125 0,43 6 23 32

GT 1c 5 0,35 -/350 66 0,12 4 11 29

GT 2a 5 0,5 -/300 30 0,08 13 15 15



Tabela 6 (tretji del): Karakteristične geomehanske vrednosti posameznih hribinskih


Oznaka

hribinski

tip GT

Maksimalno

nadkritje

[m]

cmax

[kPa]

max []

GT 0 - - -

GT 1a 22 66 35

GT 1b 11 33 28

GT 1c 7 16 25

GT 2a 20 15 15

Vsakemu hribinskemu tipu je bilo potrebno določiti deformacijsko obnašanje 19 .

Trdnost hribine (c), določena s preiskavami, je bila primerjana z in-situ napetostjo,

ki je bila ocenjena glede na višino nadkritja.

Tabela 7: Določitev potencialne deformacije za posamezne hribinske tipe (GT) glede

na višino nadkritja[5]

Hribinski tip Nadkritje [m]

5 10 20 30

1a 9,5 4,7 2,4 1,6

1b 3,4 1,7 0,8 0,6

1c 0,9 0,5 0,25 1,16

2a 0,7 0,35 0,17 0,11

19 IRGO4, Deformacijsko obnašanje hribinskih tipov



Tabela 8: Rangi klasifikacije po Hoek-u[6]

c / 0,5 izpadanje blokov in klinov

0,5 c / 0,3 izpadanje blokov in klinov

0,3 c / 0,17 stisljivo

0,17 c / 0 stisljivo do zelo stisljivo

Problematika tipov obnašanj hribin20 , ki so bili pripisani posamičnim hribinskim

tipom, se nanaša na nepodprta območja tunela (od km 19+222 do km 19+275) in na

območje samega stalnega portala na severni strani zaradi predvidene podpore ne

vpliva.

Se pa v območju celotnega predora pojavljajo potencialni geotehnični problemi21.

Nabrekanje se lahko pojavi zaradi večje količine glinenih materialov v območju

porušene kamnine v spodnjem delu predora con. Večjih nabrekalnih tlakov ni

pričakovati, lokalno pa lahko pride do nabrekanja zaradi razbremenitve. Pri izkopu s

severne strani se lahko zaradi gravitacijskega delovanja pojavi izpadanje pol in plošč

šibke hribine. Težave lahko povzroči tudi razpadanje laporne kamnine, ki se bo

reševalo s kontroliranim odvajanjem tehnološke vode po kanalih in s primerno zaščito

talnega oboka. Manjša prisotnost pirita v vodi pa lahko vpliva na njeno kemijsko

sestavo in posredno na stabilnost primarne obloge.

Splošna geološka situacija na severnem portalu prikazuje močno zaglinjen grušč do

globine treh metrov. Ta plast je labilna, predvidena globina zdrsov sega do stika z

močno preperelim flišem. Močna preperelost se začne zmanjševati po 10 metrih

globine in preide v nepreperelo flišno podlago do 13. metra globine.

Subhorizontalnost plasti od severa proti severovzhodu in porušena ali pretrta kamnina

v spodnjem delu predvkopa pa zahtevata preprečitev morebitnih zdrsov z ustreznimi

podpornimi konstrukcijami.

20 IRGO4, pod-podpoglavje Tipi obnašanja hribine (BT) 21 IRGO4, pod-podpoglavje Potencialni geotehnični problemi



3.7 Izračun ene karakteristične kampade

3.7.1 Razlaga metode končnih elementov (MKE) in programa Plaxis

Metoda končnih elementov nam omogoča, da zvezna trdna telesa ali tekočine

razdelimo na pod-domene, imenovane končne elemente. Te dobimo z mreženjem

prvotne domene in so zato enostavnih geometrijskih oblik.

Klasično reševanje inženirskih problemov zveznih sredin sicer temelji na reševanju

vodilnih diferencialnih enačb. Vendar pa te ne ustrezajo zahtevnejšim problemom in

so bile v ta namen razvite diskretne algebrajske enačbe, ki so nastale iz zveznih

diferencialnih enačb.

Na stikih mreže, imenovanih vozlišča, tem elementom lahko računsko določimo

končno število neznanih osnovnih spremenljivk. Da obnašanje materiala definiramo

čim bolj podobno kot pri zvezni domeni, moramo z interpolacijskimi funkcijami

predpostaviti še spremenljivost osnovnih spremenljivk znotraj posamičnega elementa.

Te so odvisne od vrednosti spremenljivk v vozliščih in vrednosti robnih pogojev na

robovih elementov. Večjo natančnost dobimo z “drobljenjem” mreže. Več in manjše

elemente kot imamo, bolj natančna bo naša rešitev.

Sicer se s to metodo lahko rešuje temperaturne domene, analizo toka tekočin,

elektromagnetnega polja, ravnotežne in konstitutivne enačbe itd. V gradbeništvu pa jo

najpogosteje uporabljamo pri statičnih in dinamičnih analizah deformabilnih teles. Za

analogen način uporabe gre tudi pri našem primeru.

Program Plaxis 3D je bil razvit z namenom računanja deformacij in stabilnosti

geotehničnih inženirskih projektov. Z njim je mogoče izračunati vse od temeljev v

zbiti glinasti podlagi in izkopov v pesku do izračuna konstrukcije nasipa in potresne

analize.

V našem primeru smo uporabili različico Plaxis 3D Tunnel, ki je namenjen analizam

predorov. Ko vstavimo osnovne geometrijske in materialne podatke, program deluje

popolnoma avtomatizirano in nam predloži tako končne rezultate kot posamezne faze

računanja, ki so istočasno tudi načrtovane faze fizične izvedbe tunela.



3.7.2 Računski postopek

Sam program Plaxis 3D Tunnel najprej ponudi okno za definicijo imena projekta,

enot in okvirnih dimenzij “risalne površine” (to so skrajne zunanje dimenzije prereza,

ki definirajo vizualno polje, v katerega bomo vnesli model). Za pripravo 3D modela je

ustrezno najprej ustvariti dvo-dimenzionalni prečni prerez. Ta vsebuje razdelitev

podtalja na značilne zemeljske sloje, strukturo objektov, stopnje izvedbe in obtežbe.

Poleg točk, linij in ravnin, kot klasičnih elementov konstruiranja, lahko v programu

uporabljamo še druge. Skladi (ang. clusters) so območja, zaključena z linijami, ki jih

program definira sam. Privzame tudi, da je v enem skladu zemljina homogena, zato

jih je dobro že z linijami predvideti kot zemeljske sloje. V dvodimenzionalnem

prerezu se je torej sama ustvarila mreža končnih elementov, ki smo ji definirali še

globino in tako dobili tridimenzionalni problem.

Ta je definiran z dodatnimi elementi, in sicer z vertikalnimi ravninami. Postavljamo

jih na poljubnih razmikih, na mestih, kjer so bili vneseni razmiki preveliki za ugodno

generiranje mreže, pa program sam določi še vmesne. Uporabne so za (de)aktivacijo

obremenitev, sider ali skrčkov. Analogno delujejo rezi (slices), le da imajo ti še

globino, ustrezno dvema sosednjima vertikalnima ravninama in temu primerno

omogočata manipulacijo z linijsko in ravninsko porazdeljenimi obtežbami,

volumskimi in ravninskimi kosi zemljine ter hidrogeološkimi razmerami.

Generirajo se tristrane prizme klinastih oblik, ki vsebujejo skupno 15 točk,

porazdeljenih v kote in na sredino vsakega roba. V teh točkah so preračunani in

prikazani pomiki v vseh treh smereh.

Obremenjene točke (stress points) pa niso izbrane glede na linije mreže, ampak kot

posamične Gaussove integracijske točke. Lahko jih izberemo tudi sami, kot si želimo,

da bi se nam, kot že ime pove, skoznje prikazale trajektorije napetosti.



Slika 15: Vnos geometrijskih podatkov v računalniški program

Kot je vidno v sliki zgoraj, je bil geometrijski model definiran z geometrijskimi

podatki zemeljskih slojev, izkopa, pozicije sider in betonske obloge. Geometrijski

podatki o konstrukciji samega tunela so razvidni iz prereza v prilogi, zemljina pa se

nahaja v štirih pomembnih slojih, opisanih v naslednji dvo-delni preglednici. Vpisani

so podatki za drenirana stanja (v programu označeno kot “Type: Drained”).

Tabela 9 (prvi del): Lastnosti posamičnih geoloških slojev na računanem območju



Tabela 9 (drugi del): Lastnosti posamičnih geoloških slojev na računanem območju

Zgornji podatki nimajo upoštevanega faktorja varnosti in so podatki za računanje v

mejnem stanju uporabnosti. V programu smo definirali odkopavanje po korakih,

enako tudi zasutje. Prva faza izračuna je torej izkop. Spodaj vidimo prikazani

narivnici pri izračunu za mejna stanja uporabnosti.

Slika 16: Horizontalni zdrsi zemljine pri postopnem odkopavanju po MSU

Največji pomik zemljine je skoraj 2,5 cm, kar še ustreza standardom. Potrebovali smo

tudi podatke o silah v IBO sidrih, ter pri MSU dobili maksimalno silo na sidro 78kN.



Slika 17: Sile v IBO sidrih po MSU

Ekstremna sila v sidru je po izpisu programa sodeč 1950 kN/m. Da bi dobili ustrezno

maksimalno silo v sidru, jo moramo iz sile na tekoči meter pretvoriti v silo na en trak

sidra, ki je širok 4 cm. To storimo preprosto:

max, max,sidro traku linF d F , (3.6)

kjer so:

Fmax, lin – maksimalna sila na tekoči meter globine v kN/m,

dtraku – debelina traku enega sidra v m,

Fmax, sidro – končna maksimalna sila na sidro v kN.

Iz enačbe sledi izračun:

max, 0,04 1950 / 78sidroF m kN m kN

Izkoristili smo tudi točke obremenitve in pripravili prikaz trajektorij glavnih napetosti.

Vidimo jih lahko v spodnji sliki.



Slika 18: Trajektorije glavnih napetosti po MSU

Maksimalna totalna glavna napetost v tleh na tem območju znaša 881,02 kPa, in sicer

tlak.

Za izračun količin pri mejnem stanju nosilnosti pa moramo upoštevati varnostni

faktor (PP1, kombinacija 2). V našem primeru smo uporabili vrednost F = 1,245.

Slika 19: Vnos varnostnega faktorja za izračun po MSN



Sledijo horizontalni pomiki po MSN z upoštevanjem delnega količnika.

Slika 20: Horizontalni pomiki z upoštevanjem delnega količnika

Maksimalni horizontalni pomik po MSN je dobrih 6 cm, kar je vrednost, višja od

dvakratne vrednosti po MSU, a še vedno ustrezna. Po MSN moramo preveriti še

sidra.



Slika 21: Sile v sidrih z upoštevanjem faktorja varnosti

Kot vidimo, je maksimalna sila na tekoči meter tudi višja od izračunane po MSU, in

sicer 5930 kN/m. Silo, ki jo mora prenesti posamično sidro, izračunamo po

analognem postopku kot prej.

max, max,sidro traku linF d F , (3.7)

kjer so:

Fmax, lin – maksimalna sila na tekoči meter globine v kN/m,

dtraku – debelina traku enega sidra v m,

Fmax, sidro – končna maksimalna sila na sidro v kN.

Iz enačbe sledi izračun

max, 0,04 5930 / 237, 20sidroF m kN m kN

Eno IBO sidro mora torej prenesti 237,20 kN. IBO sidra so že predhodno preizkušena

in jih izberemo glede na predvideno obremenitev.



Tabela 10: Vrste in lastnosti posameznih vrst IBO sider[7]

Anchor type Unit R32L 2)

R32N 2)

R32S 2)

R38N 2),3)

R51L 3)

R51N 3)

T76N 3)

T76S 3)

Outer diameter

[mm] 32 32 32 38 51 51 76 76

Max. tensile load

[kN] 200 280 360 500 500 800 1600 1900

Yield load [kN] 160 230 280 400 450 630 1200 1500Weight [kg/lf

m] 2,7 3,4 4,1 6,1 7,0 8,4 15,0 19,7

V preglednici so predstavljene posamezne vrste IBO sider. Podani so podatki (od

zgoraj navzdol v skrajnem levem stolpcu) o zunanjem premeru sidra, maksimalno

natezno (sidrno) silo v kN, ki jo sidro prenese, porušitveno silo in težo sidra.

Imamo na razpolago katerakoli od sider v preglednici in ker je naša maksimalna sila,

ki jo lahko apliciramo na sidro 237 kN, moramo izbrati sidro R32N, ki je pri

izvlečnem preizkusu dalo vrednost projektne odpornosti večjo od 237,20 kN.

Po odkopu in sidranju preidemo v drugo fazo konstrukcije pokritega vkopa.

Predvideli smo zasutje z zdrobljeno flišno kamnino z naslednjimi karakterističnimi

parametri:

- strižni kot = 25,

- kohezija c = 1 kPa,

- prostorninska teža = 22 kN/m2,

- modul stisljivosti komprimirane zemljine Ecom = 30 MPa in

- Poissonov količnik = 0,3.

Pred zasutjem se izvede betonsko konstrukcijo tunela, izračun katere je zaradi lažje

sledljivosti prikazan na koncu poglavja. V programu Plaxis 3D Tunnel kar opišemo

lastnosti uporabljenega betona:

- obloga je iz betona C30,

- debelina obloge pa 0,6 m.

Nadaljujemo s postopnim zasutjem konstrukcije in komprimiranjem nasute zemljine v

slojih. Končni vizualni prikaz izkopa, betonske konstrukcije in zasutja je prikazan na

naslednji sliki.



Slika 22: Geomertijski podatki za izračun sil v betonski konstrukciji

Sledi prikaz končnih pomikov po zasutju v smeri x osi.

Slika 23: Premiki tal zaradi nesimetričnega zasipanja



Maksimalna vrednost premikov ne presega dovoljene in znaša 2,2 cm. Premiki pri

izkopu niso upoštevani (prikazani so premiki izključno zaradi vplivov zasipavanja po

plasteh).

Potrebno je prikazati še premike betonske obloge (na vseh slikah so količine

poudarjene zaradi lažje vizualne predstave).

Slika 24: Totalni premiki (posedki) AB obloge

Maksimalni totalni premik obloge znaša 2,7 cm in ni prevelik. Pomembnejši podatki,

ki jih bomo potrebovali za izračun armature betonskega detajla pripenjanja obloge na

temelj, sledijo v nadaljevanju. Najprej so bili preračunani po MSU, nato pa še po

MSN.

Dimenzionirali bomo armaturo v desnem spodnjem območju vpenjanja, zato so za nas

pomembni podatki za to področje. V primeru, da maksimalna vrednost ne bi bila v

tem območju, bi morali najti drugo vrednost, ki bi temu območju ustrezala.



Slika 25: Diagram upogibnih momentov v betonu po MSU

Maksimalni upogibni moment po MSU znaša 821,74 kNm/m.

Slika 26: Diagram prečnih sil v betonu po MSU

Maksimalna prečna sila sovpada z desnim spodnjim robom in znaša 658,29 kN m.



Slika 27: Diagram osnih sil v betonu po MSU

Maksimalna osna sila znaša -1080 kN/m. Upoštevali bomo silo v skrajnem desnem

robu loka (kjer se lupina pripenja na temelj) in smo jo zato ocenili glede na barvno

lestvico na desni. Ocenjena je bila na približno -950 kN/m. Te sile tudi ne bomo

povečevali z varnostnim faktorjem, saj tlačna obremenitev pozitivno vpliva na

stabilnost konstrukcije.

Ponovno smo upoštevali faktor varnosti, ki po iteracijskem postopku dosega vrednost

F=1,253 (zahteva SIST EN 1997, F=1.25).



Slika 28: Upoštevanje delnega količnika za materialne lastnosti (pravimo mu tudi

faktor varnosti za PP1, kombinacija 2)

Sledijo diagrami in maksimalne vrednosti notranje statičnih količin po MSN.

Slika 29: Diagram upogibnih momentov v betonu po MSN

Maksimalna vrednost znaša 817,22 kNm/m.




Maksimalna prečna sila sovpada z desnim spodnjim robom in znaša 640 kN/m.


Maksimalna osna sila znaša -1090 kN/m. Kot vidimo, se momenti, prečne in osne sile

bistveno ne spremenijo veliko, tudi če uporabimo delni količnik za materialne



lastnosti. Za tako minimalno odstopanje lahko privzamemo, da so vpliv dveh

lastnosti. Prva je, da je prerez konstrukcije skoraj krožne oblike, druga pa, da je

konstrukcija vpeta v togo temeljno ploščo.

Izračun potrebne armature bo opravljen na podlagi predpisa Evrokod 2: Projektiranje

betonskih konstrukcij (Slovenski inštitut za standardizacijo, 2006). Uporabljeni bodo

za naš primer ustrezni postopki, diagrami in enačbe.

Za nadaljevanje potrebujemo maksimalne vrednosti po mejnem stanju uporabnosti, ki

jih bomo faktorizirali z delnimi količniki in te vrednosti uporabili za dimenzioniranje

betonske konstrukcije na spodnjem desnem robu, in sicer po naslednji formuli:

d MSUX X , (3.8)

kjer so:

XMSU - vrednost notranje-statične količine po MSU v kN ali kNm,

- faktor varnosti,

Xd - vrednost notranje-statične količine za dimenzioniranje

betonske konstrukcije (projektna vrednost) v kN ali kNm.

Najprej faktorizirajmo maksimalna moment in prečno silo. Uporabili smo delni

količnik 1,35. To je faktor varnosti, ki ga uporabimo, ko je neka konstrukcija

obremenjena z lastno težo.

1,35 821,74 / 1109,35 /dM kNm m kNm m

1,35 658,29 / 888,69 /dV kN m kN m

Če bi še za osno silo uporabili takšen količnik, bi storili resno napako. Osno silo

bomo faktorizirali kar z 1 (oziroma je praktično ne bomo), saj ima na stabilnost

konstrukcije ugoden vpliv, ki bi ga s faktorizacijo še povečali in s tem ne dobili

realnih podatkov za izvedbo.

1 950 / 950 /dN kN m kN m

Sedaj imamo vse podatke, ki so potrebni za dimenzioniranje betona na spodnjem

desnem robu:

h = 60 cm



c = 5 cm

Md = 1,109 MNm/m

Vd = 888,69 kN/m

Nd = 950 kN/m

Beton: C30

Armatura S500

Ločno konstrukcijo si bomo predstavljali kot vpet betonski lok (izjemne debeline),

kateremu določamo armaturo na desnem robu (kjer je vpet v togi temelj). Imamo že

vse podatke v zvezi z obtežbami, moment in osna sila bosta upoštevana v armaturi v

smeri osi tega loka (vzdolžna ali natezna armatura), prečno silo oziroma strig pa bo

prevzela prečna oziroma strižna armatura. Prikaz poenostavitve je tudi na naslednji

sliki.

Slika 32: Skica poenostavitve izračuna potrebne armature s predvidenim

pozicioniranjem vzdolžnih in prečnih palic

Ta poenostavitev omogoča, da armaturo za izbrani detajl izračunamo brez pomoči

računalniških programov.

Izračunajmo najprej projektni vrednosti trdnosti betona in jekla:



kd

ff

, (3.8)

kjer so:

fd – projektna trdnost v MPa,

– faktor varnosti,

fd – karakteristična trdnost v MPa.

23020 2,0 /

1,5 1,5ck

cd

f MPaf MPa kN cm ,

kjer sta:

fcd - projektna tlačna trdnost betona in

fck – karakteristična tlačna trdnost betona.

2500435 43,5 /

1,15 1,15y

sd

f MPaf MPa kN cm ,

kjer sta:

fsd – projektna natezna trdnost jekla in

fy (tudi fyk) – karakteristična natezna trdnost jekla.

Sedaj se lahko lotimo izračuna natezne armature z uporabo interakcijskega diagrama,

ki je na sliki 33.



Slika 33: Interakcijski diagram za izračun natezne armature za elemente, obremenjene

z osno silo in momentom

Postopek uporabe interakcijskega diagrama:

9500,079

6000 2,0d

uc cd

Nn

A f

,

kjer so:

nu – vpliv osne sile na prerez,

Nd – projektna osna sila v kN in

Ac – velikost betonskega prereza ( / 30 /100b h cm ) v cm.

1109,35 1000,168

6000 55 2,0d

uc cd

Mm

A d f

,

kjer so:

mu – vpliv momenta na prerez,

Md – projektni moment v kNcm,

d – statična višina ( d h c ) v cm.



Z diagrama odčitamo interakcijski faktor: µ0= 0,35. Pomnožiti ga moramo še z

razmerjem trdnosti obeh materialov, da dobimo odstotek armiranja:

0

200,35 0,016

435cd

sd

f

f ,

100% 1,6% .

Z odstotkom armiranja nato določimo zahtevan presek armature:

2, 0,016 3000 48s potr cA A cm .

Izberemo: 8 Ø 28, 2, ,49,26s izbr s potrA cm A .

Preverimo še pogoja minimalnega in maksimalnega armiranja po spodnjih enačbah

(povzeto po SIST EN 1992).

,min

0, 26max

0,0013

ctm

yks

fb d

fA

b d

, (3.9)

kjer je:

fctm – natezna trdnost betona v MPa.

,max 0,04s cA A (3.10)

2

2,min

2

2,90, 26 100 55 8, 294

max 8, 29500

0,0013 100 55 7,15s

cmA cm

cm

2,max 0,04 6000 240sA cm

Preverimo:

,min , ,maxs s izbr sA A A

2 2 28, 29 49,48 240cm cm cm

Izbran presek armature ustreza pogojema.

Položili bomo po štiri palice na zgornji in spodnji rob. Sedaj lahko že natančneje

določimo pozicije vzdolžne in prečne armature na tekočem metru betonskega oboka,

zato pripravimo novo skico, ki jo predstavlja slika 34.



Slika 34: Razvrščanje vzdolžne in (posledično) prečne armature

Prečno armaturo bomo računali po SIST EN 1992. Za izbiro strižne armature moramo

najprej narediti t. i. kontrolo tlačne diagonale oziroma preveriti strižno odpornost

prereza.

,maxRd EdV V

,max 1 tan cotcd

Rd cw w

fV b z

, (3.11)

kjer so:

αcw – koeficient, ki upošteva stanje napetosti v tlačnem pasu –

priporočena vrednost je 1,

bw – najožji del nosilca (v našem primeru imamo konstantno širino

1 m),

z – ročica notranjih sil (določimo jo kot 0,9 d ),

ν1 – redukcijski faktor tlačne trdnosti strižno razpokanega betona,

nacionalni dodatek določa:

1

300,6 1 0,6 1 0,528

250 250ckf MPa

in

θ – naklonski kot tlačene diagonale (privzamemo 45 ).



,max

21 100 49,5 0,528 2613,6 888,69

2RdV kN kN

Prerez, v katerem je predvidena navpična strižna armatura, ustreza pogoju tlačene

diagonale.

Za strižno armaturo bomo izbrali palice Ø12, enemu tekočemu metru pa ustrezajo štiri

(povezujejo vzdolžne palice kot prikazuje slika 34). Minimalno (sl,min) in maksimalno

(sl,max) vzdolžno razdaljo med stremeni izračunamo po naslednjih enačbah:

,1

,min

1

2sw y wd

cw cdw l

A ff

b s

in (3.12)

,max 0,75 (1 cot )ls d , (3.13)

kjer sta:

Asw – presek prečne (strižne) armature ( 24 12 4,52swA cm ) in

α – odklonski kot prečne armature od pravokotnice na os noslica

(v našem primeru loka).

,,min

1

2 4,52 435 23,72

100 1 0,528 20sw y wd

lw cw cd

A fs cm

b f

,max 0,75 55(1 0) 41, 25ls cm

Pogoj minimalnega armiranja:

,min

0,08 ckw

yk

f

f

(3.14)

,min

0,08 300,000876

500w

.

Preverimo še največjo razdaljo s pogojem minimalnega armiranja:

max,min

sw

w

As

b

(3.15)

max

4,5251,598

100 0,000876s cm

.



Ta razdalja je večja od prej izračunane, zato ni relevantna. Uporabimo namreč manjšo

od obeh.

Določena je prečna armatura za cel lok, sedaj se je potrebno osredotočiti na izbrani

odsek pri podpori in na tem odseku določiti optimalno razdaljo med stremeni. Najprej

izračunamo projektno vrednost strižne odpornosti VRd,c brez strižne armature.

3

, 1 1,

min 1

( 100 )max

( )

Rd c ck cp wRd c

cp w

c k f k b dV

k b d

, (3.16)

kjer so:

σcp – napetost zaradi osne sile

(

2

0,9501,73

0,55d

cp

c

N MNMPa

A m

), ki mora zadostiti pogoju

0, 2 ,0, 2 0, 2 20 4cp cd cdf f MPa (pogoju zadošča),

k1 – redukcijski faktor za zmanjšanje vpliva tlačne napetosti zaradi

osne sile, nacionalni dodatek določa vrednost 0,15,

cRd,c – redukcijski faktor, kateremu nacionalni dodatek določa

vrednost po enačbi ,0

0,18 0,180,12

1,5Rd cc

,

k – koeficient, ki ga določa izraz

200 200

1 1 1,605500

kd mm

in mora ustrezati pogoju

2,0k (ustreza),

ρ1 – delež vzdolžne armature ( 11

49, 260,00896

100 55s

w

A

b d

), ki

mora ustrezati pogoju 1 0,02 (ustreza),

νmin – koeficient, ki se po nacionalnem dodatku računa z

naslednjim izrazom:

3 3min 0,035 0,035 1,6 30 0,388.ckk f

Sedaj lahko vse vrednosti vstavimo v formulo in preverimo:



33

,

(0,12 1,6 100 0,00896 30 0,15 1,37) 10 550 429,35max

(0,388 0,15 1,37) 1000 550 326,43Rd c

kNV

kN

, 429,35Rd cV kN

Ugotovili smo, da ,Rd c dV V , betonski prerez torej ne nosi striga brez strižne armature.

(Druga ugotovitev je tudi, da strižne armature ne potrebujemo več na odsekih, kjer je

projektna prečna sila manjša od 429,35 kN.) Sledi izračun razdalje med stremeni na

izbranem območju (to je tudi območje maksimalne prečne sile). Določa jo naslednja

enačba:

,, , cots w

Rd s y wd

AV z f

s (3.17)

,,

4,52cot 49,5 43,5 1 10,95

888,69s w

y wdd

As z f cm

V

Izberemo razdaljo med stremeni 10 cm in z vstavitvijo vseh podatkov v enačbo (3.17)

preverimo, če ustreza:

,

4,5249,5 43,5 1 973, 27

10Rd sV kN

Ugotovili smo, da ,Rd s dV V , kar pomeni, da izbrana presek in izračunana razdalja

med stremeni na tem območju ustrezata. Izbrana prečna armatura za to območje je

torej 4 Ø 12 / 10 cm.

3.7.3 Rezultati

Z računalniškim izračunom smo ugotovili, da je izkop in zasutje potrebno izvesti v

fazah. Vsi izmerjeni pomiki ustrezajo pogoju, da morajo biti manjši od

dvestopetdesetine višine izkopa. Povprečna globina izkopa na opazovanem odseku, ki

je razvidna iz vzdolžnega in prečnega prereza, meri približno petnajst metrov.

250dop

hx

, (3.18)

kjer so:

xdop – maksimalni dovoljeni pomik v cm,

h – ocenjena višina izkopa na opazovanem območju v cm.



Največji dopustni pomik je torej:

1500

6250dopx cm

,

Kateremu ustrezajo vsi pomiki iz prejšnjih izračunov.

Izračunali smo tudi potrebno vzdolžno in prečno armaturo na spodnjem desnem robu,

na, glede na dobljene rezultate, maksimalno obremenjenem delu loka tunela. Za

vzdolžno armaturo smo iz interakcijskega diagrama določili 8 Ø 28 na tekoči meter,

za prečno pa 4 Ø 12 / 10 cm na tekoči meter.

Na skici je vidno, za kateri del tunela gre in kako je armatura razvrščena.

Slika 35: Detajl ločne tunelske konstrukcije, v katerem smo računali armaturo

Na skici vertikalno prikazane palice predstavljajo vzdolžno armaturo in horizontalno

postavljene prečno. Palice, ki kažejo v navidezno globino predstavljajo konstrukcijsko

armaturo.



4 USTREZNOST “IN-HOUSE” POGODBENEGA RAZMERJA

ZA PROJEKT DRUGEGA TIRA ŽELEZNIŠKE PROGE

DIVAČA-KOPER

Objekti, ki jih gradimo, se ločijo na zasebne in javne. Razlikujejo se glede na

vlagatelja – v prva vlagajo zasebniki (fizične osebe, tuje in domače gospodarske

družbe …), za druga nameni sredstva država. Poznamo tudi posebne, mešane oblike,

kot je primer Stožic, kjer je bil del sredstev pridobljen od javnih in del od zasebnih

vlagateljev. Ta sistem vlaganja je v tujini že veliko uporabljan v praksi. Z decembrom

2006 pa je bil z namenom omogočiti in pospeševati vlaganja zasebnih sredstev v

javne projekte zakonsko opredeljen tudi v Sloveniji.

V primeru drugega tira železniške proge Divača-Koper gre med naročnikom in

izvajalcem za t. i. “in-house” pogodbeni model. Naročnik je Ministrstvo za promet

Republike Slovenije (MPRS), vodenje projekta pa je prevzela Družba za razvoj

infrastrukture (DRI). Lastnik DRI je Republika Slovenija, ustanovila pa jo je z

namenom, da bi zanjo opravljala storitve na področjih vodenja investicij v javno

infrastrukturo.

Investitor je Ministrstvo za infrastrukturo in prostor. Sredstva se bi naj pridobivala iz

skladov Evropske Unije. Vrednost projekta je ocenjena na 1,3 milijarde evrov, kar bi

celo s pridobitvijo EU sredstev bilo za proračunska sredstva preveč. Za drugi tir

železniške proge Divača – Koper bi v vsakem primeru bilo potrebno najti še zunanje

investitorje, jih je pa lažje pridobiti, če je del sredstev že zagotovljen.

Sama izvedba projekta se je zavlekla, v prvi polovici leta 2012 se je pokazalo, da se

dela ne bodo mogla začeti po planu in s tem je bilo in še je ogroženo tudi koriščenje

evropskih sredstev v namen gradnje drugega tira. 14. maja letos pa je Koalicija za

trajnostno prometno politiko v sporočilu za javnost izdala Stališče do zamujene

priložnosti črpanja evropskih sredstev, v kateri je med drugim navedla naslednje

težave:



- Slovenija v Bruselj ne bo poslala vloge za dodelitev petdesetih milijonov

kohezijskih sredstev in s tem zamudila možnost koriščenja kohezijskih

sredstev v letu 2013, en od razlogov ustavitve vloge je bila slabo pripravljena

dokumentacija,

- projekt se je v zadnjih petih letih bistveno podražil (na skoraj dvakratno

vrednost),

- če bomo hoteli črpati v obdobju od 2014 – 2020 pa se nam lahko zgodi, da

projekt ne bo več imel narave evropske prioritete in posledica tega bi lahko

bila neupravičenost do evropskih sredstev za drugi tir železniške proge

Divača-Koper.

V izjavi za javnost so se pojavile tudi zahteve po ugotavljanju odgovornosti, saj bi naj

"prejšnje in sedanje ministrstvo (z vsemi družbami, agencijami in sodelavci) s prstom

kazali eno na drugo in ne želeli prevzeti krivde za zamude pri prijavi projekta". Tudi

prispevki v javnih občilih zadnja dva meseca ne napovedujejo kaj boljše prihodnosti

za pridobitev sredstev iz Evropske unije.

Pri Delu 22 so 1. 10. 2012 objavili raziskovalni članek o ugotavljanju nadaljnjih

možnosti za drugi tir. Po petih mesecih se odgovornost še vedno prelaga na izvajalca

DRI, čeprav je bila projektna dokumentacija z njihove strani že oddana in revidirana.

Težave bi naj povzročala le študija okoljske problematike, katere edina težava je, da

je še niso uspeli pregledati domači in italijanski državni organi oziroma inštitucije. Pri

DRI so z deli že pričeli, a so bila ustavljena s strani investitorja. Ne glede na

odgovornost pa je vprašljivost črpanja EU sredstev za drugi tir železniške proge

Divača-Koper iz dneva v dan večja in bodo morali investitorji pomisliti tudi na druge

možnosti pridobivanja sredstev za izvedbo. Tako velik projekt je po mnenju

strokovnjakov nujen, saj bi omogočil tako porast možnosti dela in zaposlitve na

gradbeniškem področju, nadalje pa tudi splošno gospodarsko izboljšanje, ki bi ga

prinesla večja pretočnost železniškega tovora skozi Slovenijo. Od vrste sklenjenega

razmerja med javnim naročnikom in zasebnim izvajalcem pa je odvisno, če je

investicija v javni objekt s strani zasebnikov pravno sploh mogoča.

22 Aleš Stergar: Proga Koper-Divača prestavljena v časovni okvir 2014-2020, Delo, dostopno na: <http://www.delo.si/gospodarstvo/makromonitor/proga-koper-divaca-prestavljena-v-casovni-okvir-2014-2020.html>, [23. 1. 2012]



Država lahko torej najde zasebnika, ki bi zanjo opravil določeno delo in to lahko

izvede na več načinov. Najbolj klasičen je način z javnim naročilom (izda se razpis,

na katerega se prijavijo izvajalci in se izbere najustreznejši). Drugi pa so načini javno-

zasebnega partnerstva (ki nas zanimajo predvsem zaradi možnosti vlaganja

zasebnikov v javne objekte). Ti so podrobneje opisani v nadaljevanju, saj so osnova

za razlago “in-house” pogodbe, ki je sorazmerno nova ureditev v slovenski

zakonodaji.

4.1 Javno-zasebno partnerstvo

Javno-zasebno partnerstvo označuje tako javno sofinanciranje v zasebne in zasebno

financiranje v graditev objektov, ki so v javnem interesu ali kombinacijo obojega.23

Država (v našem primeru Ministrstvo za infrastrukturo in prostor) je torej t. i. “javni

partner”. Zasebni partner oziroma izvajalec javno-zasebnega partnerstva pa je zasebna

pravna ali fizična oseba, ki sodeluje pri projektu. S tem pridobi pravice in obveznosti,

ki izhajajo iz naslova izvajalca javno-zasebnega partnerstva.

Javno-zasebno partnerstvo pa je lahko:

- pogodbeno partnerstvo ali

- statusno partnerstvo.24

4.2 Pogodbeno partnerstvo25

To zajema dve različni obliki. Prva opisuje dvostransko pravno razmerje med državo

(koncedentom) in pravno ali fizično osebo (koncesionarjem) in ga imenujemo

koncesijsko partnerstvo. Druga vrsta je javnonaročniško razmerje (ali partnerstvo), ki

pomeni, da država (v našem primeru recimo MPRS) naroči izvedbo gradnje in jo

plača najustreznejšemu izbranemu izvajalcu.

Glavna razlika med njima je v nosilcu poslovnega tveganja. Če ga nosi javni partner

vsaj večino, gre za javnonaročniško razmerje. Tudi v primeru dvoma (ko se ne da

23 2. člen Zakona o javno-zasebnem partnerstvu (ZJZP), Ur. l. RS, št. 127/2006 24 23. člen ZJZP 25 26. – 30. člen ZJZP



točno ugotoviti, kolikšen del poslovnega tveganja pade na katero stranko) štejemo, da

gre za javnonaročniško partnerstvo: “Če iz okoliščin javno-zasebnega partnerstva ni

mogoče ugotoviti, kdo nosi večino poslovnega tveganja, se v dvomu šteje, da gre za

javnonaročniško partnerstvo.” (28. člen ZJZP)

Lahko se tudi zgodi, da se začne postopek pod predpostavko koncesijskega razmerja

in se nato spremeni v javnonaročniško. In sicer v primeru, da se ugotovi sprememba

razmerja tveganja skozi postopek izbora koncesionarja in ta ne zadostuje več pogojem

za koncesijsko razmerje.

4.2.1 Postopek ustanovitve javno-zasebnega partnerstva

Začeti je potrebno z javnim pozivom, v katerem (ali v priloženi dokumentaciji) javni

partner navede opredelitev svojih potreb in bistvene podatke o investiciji, ne sme pa

predvidevati oblike javno-zasebnega partnerstva26. Razpis mora biti javen, njegov

namen pa je najti ekonomsko najugodnejšega ponudnika za izvedbo gradbenega

projekta. V razpisu morajo biti navedene naslednje informacije:

- da gre za javno-zasebno partnerstvo po ZJZP,

- podatki javnega partnerja,

- predmet, vrsto, obseg, območje,

- časovno opredelitev projekta,

- opis postopka izbire z merili,

- navedba kraja, časa in plačilnih pogojev za dvig razpisne dokumentacije, ki jo

zagotavlja javni partner,

- rok in kraj predložitve vloge,

- opis zahtev o vsebini vloge,

- pogoje za kandidate,

- rok za obvestilo (s strani javnega partnerja) o izidu javnega razpisa.27

To imenujemo prva faza t. i. “postopka konkurenčnega dialoga” (46. člen ZJZP). V

tej fazi javni partner tudi izbere kandidate (če ni objektivnih razlogov v smislu

nezadostne konkurenčnosti trga, najmanj tri), ustrezne za drugi krog ali drugo fazo

26 33. člen ZJZP 27 48. člen ZJZP, 1. odstavek



konkurenčnega dialoga, v katerem se dogovarja o sredstvih in najprimernejših

rešitvah za zadovoljitev cilja javnega partnerja.

Tu se običajno postopek izbire izvajalca zaključi. Če je podanih ustreznih rešitev

preveč, pa se lahko konkurenčni dialog nadaljuje v še več fazah, dokler ni izbor

zaključen. To možnost je potrebno predvideti že v javnem razpisu. Od ponudnikov se

lahko tudi zahteva, da se ponudbe pojasnijo, dopolnijo ali uskladijo s potrebami

javnega partnerja, vendar pa to ne sme biti izvedeno na način, ki bi na ostale

kandidate lahko vplival diskriminatorno.

Včasih je edino merilo javno-zasebnega partnerstva najnižja cena. To se zgodi v

primerih javnih naročil. Takrat se postopka konkurenčnega dialoga ne izvaja. 16.

odstavek 46. člena ZJZP namreč pravi: “Če ima javno-zasebno partnerstvo naravo

javnega naročila, postopka konkurenčnega dialoga ni dopustno uporabiti v primerih,

ko je edino merilo najnižja cena.”

Promotor28 (vsaka pravna ali fizična oseba, ki se prijavi na poziv) mora predložiti

zahtevane dokumente, a ima na njih pravico, kar pomeni, da se mu v primeru, če

partner ni bil izbran, vrnejo.

Ko je izbran zasebni partner, se sestavi akt o javno-zasebnem partnerstvu29, ki se v

primeru koncesijskega razmerja imenuje koncesijski akt. Akt dovoljuje več javnih in

zasebnih partnerjev, kjer se v primeru več zasebnih partnerjev ti smejo prijaviti samo

enkrat (posamično ali v skupini z drugimi) in v primeru, da njihova kombinacija

prinese najugodnejšo ponudbo, ustanoviti t. i. projektno podjetje, v imenu katerega se

podpiše akt in nadaljujejo pogajanja oziroma delo.

V drugem odstavku 40 člena ZJZP sam akt ureja, določa in ugotavlja:

- vrsto izvajalcev, posebne ali izključne pravice,

- obveznosti izvajalca (npr. v nekem roku po določeni ceni izvesti gradbeni

projekt),

- financiranje in druga finančna razmerja med partnerjema (situacije, na ključ

itd),

28 5. člen ZJZP, 22. alineja 29 Akt o javno zasebnem partnerstvu, 36. – 41. člen ZJZP



- javno korist pri razlastninjenju ali zmanjšanju lastninske pravice na

nepremičninah (pri javnih transportnih objektih pogost postopek),

- splošne pogoje uporabe dobrin in storitev (po izgradnji),

- pravice in obveznosti uporabnikov dobrin ali storitev javno-zasebnega

partnerstva (po izgradnji).

Razmerje javno-zasebnega partnerstva pa nastane ob podpisu pogodbe o javno-

zasebnem partnerstvu oziroma koncesijske pogodbe. 68. člen ZJZP namreč pravi:

“Pravice in obveznosti, ki izhajajo iz razmerja javno-zasebnega partnerstva, nastanejo

s trenutkom sklenitve pogodbe o javno-zasebnem partnerstvu (oziroma koncesijske

pogodbe) razen če zakon določa drugače ali če je v pogodbi o javno-zasebnem

partnerstvu določeno, da se te pridobijo pozneje ali ob izpolnitvi določenega pogoja.”

Gre za “dolgoročno razmerje, sklenjeno za določen čas”30, do podaljšanja katerega

pride velikokrat pri gradbenih projektih, če je bilo izvajalcu zaradi ukrepov javnega

partnerja ali vpliva vremenskih razmer delo oteženo oziroma onemogočeno. Rok se

lahko podaljša za polovico prvotno predvidenega.

4.2.2 Koncesije gradenj31

O koncesiji lahko govorimo, če je večina ali vso poslovno tveganje na strani javnega

partnerja. V času koncesijskega razmerja lahko koncesionar zato uporablja objekte ali

njihove posamezne dele oziroma kot nadomestilo za uporabo dobi znesek, ki pokriva

vrednost objektov, ki jih dobi javni partner. Takoj ali po določenem času po končanju

koncesijskega razmerja pa za vsak objekt in napravo koncesije velja, da mora preiti v

last javnega partnerja. V nasprotnem primeru tehnično gledano ne bi šlo za koncesijo

gradenj, ampak koncesijo storitev.

Postopek za oddajo koncesije gradenj temelji na objavi javnega razpisa, ki se izvede

po postopku oddaje javnih naročil. Naročilo je potrebno najprej oddati za objavo v

uradno glasilo EU, šele nato pa se lahko objavi v drugih medijih in ne bolj podrobno

kot prvotno.

Pod pogoji varovanja izključnih pravic, nepredvidljivosti ali nujnosti pa lahko

koncedent koncesionarja izbere tudi brez javnega razpisa. Prav tako lahko koncedent

30 71. člen ZJZP, prvi odstavek 31 79. – 95. člen ZJZP



že obstoječemu koncesionarju doda nove koncesijske gradnje, ki so nujne za

dokončanje prvotno predvidenega projekta, vendar te ne smejo presegati vrednosti

petdesetih odstotkov prvotnega predmeta koncesije.

Če vrednost koncesije gradenj znaša najmanj 5.278.000 evrov, lahko koncedent od

koncesionarja zahteva dodelitev najmanj tridesetih odstotkov vrednosti del tretjim

osebam (podizvajalcem), v vsakem primeru pa mora koncesionar že v ponudbi

navesti, kolikšen delež del bo oddal podizvajalcem. Koncesionar, ki je javni naročnik

(npr. DRI) jih izbere skladno z Zakonom o javnem naročanju in ostalih pristojnih

zakonih. To ne velja za povezane družbe – te skupaj veljajo kot ena druga oseba – a

mora tudi seznam teh kandidat za koncesijo oddati z vlogo.

Koncesijska pogodba določa naslednje:

- obliko in namen koncesije,

- kako visoka so zasebna sredstva in koliko se sofinancira,

- kakšna so razmerja v zvezi z javnimi sredstvi in na kakšen način se povrnejo,

- terminski plan in nadzor porabe sredstev,

- terminske plane izpolnjevanja ostalih obveznosti,

- model lastninske pravice,

- kako se lahko odda posel podizvajalcem,

- spremembe družbe koncesionarja, menjavo koncesionarja, pogodbene kazni in

pravice ter obveznosti obeh pogodbenih strank v primeru odpovedi, razveze

ali razdrtja pogodbe.

4.3 Statusno partnerstvo

Statusno javno-zasebno partnerstvo opredeljuje VI. del ZJZP v členih vključno od 96.

do 103. Zakon pravi, da lahko nastane kot razmerje med javnim in zasebnim

partnerjem. Javni partner sicer nima posebnega naziva, zasebni pa se pri takem

razmerju imenuje izvajalec statusnega partnerstva. Vendar pa mora za ta naziv

razmerja biti izpolnjen en naslednjih pogojev, ki tudi opisujejo, na kakšne načine se

takšna zveza lahko ureja32:

32 Oblike statusnega partnerstva: 98. člen ZJZP



- Javni partner (država, samoupravna lokalna skupnost ali druga oseba javnega

prava) in zasebni partner skupaj ustanovita pravno osebo. Na to osebo se

prenesejo vse pravice in obveznosti javno-zasebnega partnerstva.

- Lahko tudi javni partner proda del svojega deleža pravni osebi, ki je nosilec

posebnih oziroma izključnih pravic ali javnih pooblastil.

- Mogoče je tudi, da se delež javnega partnerja kupi nosilcu posebnih oziroma

izključnih pravic ali javnih pooblastil.

V primeru razmerja, ki ima naravo koncesije gradenj, veljajo za izbor izvajalca in

podizvajalcev pravila kot v koncesijskem razmerju. Zaradi vseh možnosti

ustanavljanja statusnega partnerstva pa je potrebno biti pozoren še na ostale pogoje

ustanovitve.

Za namen statusnega partnerstva na novo ustanovljena pravna oseba je lahko v obliki

kapitalske družbe ali druge pravne osebe, ki izključuje odgovornost ustanoviteljev

(106. člen ZJZP). Javni partner odgovarja za izvajanje partnerstva z zakonom,

izdanimi predpisi in ostalimi pristojnostmi ter pravicami, ki izhajajo iz naslova deleža

v pravni osebi.

V primeru, da gre za partnerstvo s prodajo deleža33, se izvajalec izbere po predpisih

javnih financ o prodaji finančnega premoženja. Pogajanja lahko potekajo skladno s

konkurenčnim dialogom ali po predhodni objavi, skladni z Zakonom o javnem

naročanju.

4.3.1 Možnosti vključevanja nelastniških vložkov

Posebnost statusnega partnerstva je, da imajo možnost vlagati tudi zasebniki. Vloži se

lahko kakršen koli nelastniški vložek, ki ni delež v družbi z omejeno odgovornostjo,

delnica v delniški družbi ipd. Kot ustrezni vložki štejejo nepremičnine, premičnine,

pravice, denarna sredstva ipd. (114. člen ZJZP)

“Izvajalec javnega partnerstva mora možnost vlaganja objaviti na internetu, vlagatelje

pa izbirati transparentno in nediskriminatorno.” 34 Vlagatelj ima pravice, ki se

nanašajo na vložena sredstva. Ta se mu povrnejo v obliki dela dobička statusnega

partnerja oziroma ustreznega dela ostanka premoženja v primeru prenehanja izvajalca

33 Definicija pojma deleža: 109. člen ZJZP 34 115. člen ZJZP



statusnega partnerja. Vloga se mu lahko z zmanjševanjem vrednosti projekta tudi

zmanjšuje, ni pa mu treba ob izgubi, v primeru, da je večja od vložka, vlagati

dodatnih sredstev za poplačilo izgube, temveč se ta poplača z dobički v naslednjih

obdobjih, stanje pa se beleži v poslovni knjigah, katere mora imeti vlagatelj tudi

možnost pregledati. Pravice vlagatelja določa 116. člen ZJZP.

Razmerje med vlagateljem zasebnega prava in statusnim partnerjem mora biti podprto

s pogodbo. V pogodbi so v glavnem navedeni podatki o premoženju, ki se vlaga,

njegovi vrednosti in uveljavljanju pravic ter možnosti prenehanja pogodbe.35 Zadnje

se lahko zgodi, če so zaradi sprememb pri projektu bistveno prizadeti interesi

vlagatelja. Se pa v vsakem primeru zgodi na dan, na katerega je določena povrnitev

vloge, ki se mora izplačati v treh letih od dneva zahteve (121. člen ZJZP).

4.3.2 Statusna pogodba

Izvajalec statusnega partnerstva in javni partner skleneta pogodbo o statusnem

partnerstvu. Poleg poglavij, ki jih narekuje koncesijska pogodba, so v pogodbo o

statusnem partnerstvu vključene še nekatere dodatne določbe, ki jih določa 127. člen

ZJZP:

- opisati je potrebno obliko in namen statusnega partnerstva,

- ugotoviti, kolikšen je čigav delež sredstev (javni, zasebni partner, vlagatelji),

- predvideti vračilo ali odkup vloženih javnih sredstev,

- opredeliti in kontrolirati je treba tudi terminski plan,

- izbrati model lastninske pravice,

- določiti, pod kakšnimi pogoji se lahko posel odda podizvajalcem,

- obvestiti o spremembah v družbi statusnega partnerja, za katere je ta dobil

privoljenje javnega partnerja,

- določiti višino pogodbenih kazni in razloge za končanje pogodbe ter

- postaviti pogoje za izključitev ali izstop javnega partnerja in za možnost

vstopa v statusnega partnerja.

Vstop v statusnega partnerja36 pomeni zamenjavo zasebnega partnerja, ki je izvajalec

statusnega partnerstva in zanj veljajo pravila razpisa. Izjema je primer prenosa

35 120. člen ZJZP, drugi odstavek 36 130. člen ZJZP



razmerja statusnega partnerja37 , ko se to izvede brez javnih razpisov, vendar po

privolitvi javnega partnerja.

O nadzoru v javno-zasebnem partnerstvu razlaga VII. del ZJZP (vključno 135. – 138.

člen). Nadzor mora imeti možnost in je obvezan izvajati javni partner. V pogodbi je

za sam nadzor pripravljen načrt, ki se ga mora javni partner držati. Lahko pa vedno

zahteva določena (ponavadi letna) poročila, v katerih so po pogodbi dogovorjeni

podatki o:

- izpolnjevanju obveznosti,

- premoženju (obveznosti, terjatve izvajalca),

- pritožbah uporabnikov,

- podizvajalskih poslih,

- škodnih dogodkih,

- spremenjenih pogojih izvajanja pogodbe,

- koriščenju zavarovanj in ostalim, kar posredno ali neposredno vpliva na

izvajanje pogodbe o javno-zasebnem partnerstvu,

ki jih določa 135. člen ZJZP.

Pri popisu obveznosti in terjatev mora biti prisoten predstavnik javnega partnerja.

Javni partner ima še pravico vpogleda v poslovne knjige in letne računovodske

izkaze.

Izvaja se tudi nadzor nad izvrševanjem nalog izvajalca statusnega partnerstva.

Predstavnik javnega partnerja sme preverjati objekte in naprave javno-zasebnega

partnerstva, vso dokumentacijo in ugotavljati kakovost in morebitne napake izvajanja.

Neizpolnjevanje pogodbenih obveznosti se ureja z ustrezinimi odločbami, ki nalagajo

izvedbo zamujenih del.

4.4 “In-house” pogodba

4.4.1 Definicija

“In-house” razmerje v širšem smislu nastane med javnim naročnikom in družbo

(pravno osebnostjo), ki jo kontrolira. V ožjem pomenu (ki se ne nanaša na pravo

37 131. člen ZJZP



javnih naročil) pa nastane med javnim naročnikom in njegovo enoto, ki nima pravne

osebnosti.

4.4.2 Slovenska zakonodaja in “in-house” pogodba

Dobri dve leti nazaj je bil podan predlog za spremembo Zakona o javno-zasebnem

partnerstvu (imenovan “Predlog zakona o spremembah in dopolnitvah Zakona o

javno-zasebnem partnerstvu”, ki sicer še ni primeren za nadaljnjo obravnavo38), saj je

stari, ki sicer sistematično ureja pravna razmerja med javnimi organi in privatnim

gospodarstvom, pomanjkljiv. S tem predlogom je bila ustvarjena tudi pravna podlaga

za udejstvovanje zasebnikov v javnih projektih. Ti imajo od takrat zakonsko možnost

financiranja, upravljanja, vodenja, prenove, vzdrževanja javnih objektov.

Pomanjkljivost zakona je bila s strani takratnih predlagateljev sprememb v

neusklajenosti z Zakonom o javnem naročanju. Zakon o javnem naročanju namreč v

vrsti izjem omogoča izbiro izvajalca brez izvedbe razpisa, kar pa ni popolnoma

usklajeno z ZJZP, ki to predvideva le pri redkih izjemah. Težava se je pojavila pri

družbah, ki se iz javnih preoblikujejo v zasebne in s tem izgubijo koncesijsko

pogodbo in pravočasno ponovno pridobivanje po ZJZP sicer je zapisano, praktično pa

se je izkazalo, da ni mogoče.

V pravni ureditvi nekaterih ostalih članic EU je bilo ugotovljeno, da sta bili direktivi o

vodnem, energetskem in transportnem sektorju ter sektorju poštnih storitev in o javnih

naročilih gradenj blaga in storitev, že implementirani v zakon in upoštevani pri sodnih

obravnavah. Primer je Italijansko državno tožilstvo, ki je v neki sodbi dovolilo oddajo

naročila ponudniku brez javnega razpisa, saj je šlo za t. i. odnos znotraj

“ekonomskega pojma podjetja”. Oddajo dela so upravičili z zaupanjem in notranjim

nadzorom tesno povezane lokalne skupnosti s ponudnikom.

Na podlagi vsega navedenega so torej bile sprejete spremembe v ZJZP, ki urejajo t. i.

“in-house” pogodbo oziroma pogodbo med javnim naročnikom in gospodarskimi

subjekti, ki so notranje službe javnega naročnika. Gre za možnost, da se v določenih

primerih iskanja ustreznega izvajalca določenega projekta ali storitve tega najde brez

38 Predlog zakona o spremembah in dopolnitvah zakona o javno-zasebnem partnerstvu, DZ RS in Ministrstvo za finance. Dostopno na: <http://zakonodaja.gov.si/rpsi/r02/predpis_ZAKO5932.html> [12. 7. 2012]



razpisa (83. člen ZJZP). Določene naloge se torej lahko podelijo brez razpisa, in sicer

pod naslednjimi pogoji:

- ko javni naročnik izvaja nad izvajalcem osebni nadzor, podoben tistemu, ki ga

izvaja nad svojimi lastnimi oddelki,

- ko izvajalec izvaja bistveni del svojih dejavnosti skupaj z nadzornimi organi,

- ko gre za izbor izvajalca za vodno, energetsko, transportno področje ali

področje poštnih storitev,

- za gradbeni objekt, ki znaša najmanj 5.278.000 evrov in za katerega je

izpolnjen še en od pogojev varovanja izključnih pravic, nepredvidljivosti ali

nujnosti.



5 ZAKLJUČKI

5.1 Zaključki gradbeniškega dela diplomske naloge

V diplomskem delu so prikazane nekatere metode in postopki izvedbe podzemnih

objektov (predorov) po metodi “Cut and Cover”, ki ji pravimo tudi metoda pokritih

vkopov. Metoda je uporabna zlasti v primerih majhnega in neenakomernega nadkritja

ter na stabilnostno zelo problematičnih pobočjih, kjer klasičnih predorskih cevi

praktično zaradi nestabilnosti nad kaloto predorskih cevi ni mogoče varno in

zanesljivo izdelati.

Obravnavane so tri tehnologije izvedbe in sicer v širokem izkopu, z izkopom do

predvidenega temena pokritega vkopa, izvedbo sten s piloti, izvedbo krovne plošče ter

podkopavanjem po rudarski metodi ter izvedbo dela izkopa. Druga tehnologija

izvedbe je po metodi koroškega pokrova, po potrebi sidranega in temeljenega na

pilotih, lociranih v gabaritih zunanje površine potrebne primarne predorske

podgradnje. Tretja pa je izvedba klasičnega tunelskega izkopa.

Izbira optimalne tehnologije izvedbe je v največji meri odvisna od geomehanskih in

hidrogeoloških pogojev, prostorskih omejitev, globine objekta in seveda vrednosti oz.

stroškov izvedbe projekta.

V praksi se pokriti vkopi pogosto izvajajo na portalnih območjih daljših predorov,

kjer zaradi majhnega nadkritja in težavnega prehoda iz območja predorskih cevi na

portale samo klasična tunelska izgradnja ni mogoča oz. kamnine ne omogočajo varne

izvedbe predora, ker praviloma ni mogoče zagotoviti potrebnih ločnih vplivov v

kamnini na spodnji (zunanji) strani predora. Takšen primer je obravnavan v

predloženem diplomskem delu, kjer so analizirani geomehanski pogoji izvedbe

pokritega vkopa na severnem portalu predora T5 na trasi železniške proge Divača-

Koper.



Na območju severnega portala se na površju nahajajo v glino in grušč spremenjene

flišne kamnine, pod njimi pa plasti bolj ali manj preperelih flišnih kamnin. Na

mikrolokaciji severnega portala sta locirani dve globoki drsni ploskvi (narivnici) , ki

bi se ob izvedbi predvkopa lahko dodatno aktivirali (zdrs izkopne brežine) v smeri

predvkopa. S stabilnostnimi presojami je dokazano, da je s sistemskim sidranjem z

IBO sidri v 13 nivojih mogoče zagotavljati potrebno zanesljivost izvedenega

predvkopa. Sile v IBO sidrih pri analizi mejnega stanja nosilnosti dosegajo vrednosti

do 237 kN na sidro, kar je že lahko kritično, zlasti v primerih sorazmerno majhnih

sidrnih dolžin oz. delov IBO sider, ki se nahajajo za narivnicama.

Zato predlagamo, da se ob izvedbi pasivnih IBO sider nameni posebno pozornost

lociranju narivnic na območjih posameznih IBO sider ter kontroli sidrnih dolžin, tako

da bodo segale vsaj 5,0 m globlje od potencialnih porušnih ploskev, ki pa jih ni

mogoče povsem zanesljivo v naprej določiti.

V tipičnem oz. karakterističnem prečnem prerezu je opravljena tudi statična analiza

ločne konstrukcije pokritega vkopa, kjer je dokazano, da je s kontrolirano izvedbo

zasutja na obeh straneh konstrukcije pokritega vkopa mogoče dosegati približno

simetrične obremenitve ločne konstrukcije. Največje neugodne notranje obremenitve

betonske ločne konstrukcije debeline 60 cm se pojavljajo na priključku AB loka na

temelj pokritega vkopa, kjer je potrebno skrbno in pravilno armiranje stika.

Kot zanimivost pri statični presoji ločne konstrukcije pokritega vkopa se je izkazalo

dejstvo, da zaradi zagotovljene stabilnosti zasutja analiza mejnega stanja nosilnosti po

PP1, kombinacija 2, SIST EN 1997, ne kaže na kritične obremenitve betonske

konstrukcije. Opazimo, da se z redukcijo razpoložljive strižne trdnosti za količnik

1,25 zaradi prostorskega napetostnega stanja deformacije zasutja ne morejo aktivirati

in s tem povečati neugodne vplive na ločni AB konstrukciji. Zato je za presojo

zanesljivosti in doseganje ustrezne varnosti AB konstrukcije upoštevano mejno stanje

uporabnosti ter ustrezno povečanje neugodnih upogibnih momentov in strižnih sil za

količnik 1,35, ki ga veljavni standard SIST EN 1997 zahteva za geotehnične analize

po pristopu PP2, ki se največkrat upošteva pri načrtovanju drugih gradbenih

konstrukcij. Torej je v obravnavanem primeru delni količnik vplivov uporabljen na

učinke vplivov, ki delujejo na nosilno AB konstrukcijo pokritega vkopa, kar je prav



tako dopustno in skladno z določili veljavnega slovenskega standarda za geotehnično

projektiranje.

Zaradi prisotnosti stalne in zanesljivo določene tlačne osne sile v ločni konstrukciji pa

le ta z vidika upogibnih in strižnih obremenitev ne bo pretirano problematična.

Priložena je tudi shema armiranja za zagotavljanje potrebne zanesljivosti AB

konstrukcije pokritega vkopa.

S statičnimi analizami posameznih faz izvedbe izkopa na severnem portalu predora

T1 ter s statično analizo vplivov na AB ločno konstrukcijo pokritega vkopa je

dokazano, da predvidena tehnologija izvedbe izkopa in predložena konstrukcijska

zasnova severnega portala omogočata varno izvedbo in doseganje potrebne

zanesljivosti načrtovanega objekta skladno z veljavnim standardom za geotehnično

projektiranje SIST EN 1997: 2005 in drugimi veljavnimi predpisi za gradnjo

podzemnih objektov.

5.2 Zaključki gospodarsko-pravnega dela diplomske naloge

Namen raziskave javno-zasebnih razmerij pri javnih gradbenih projektih v Sloveniji

je bil ugotoviti ustreznost “in-house” pogodbe v primerjavi z dvema drugima

oblikama javno-zasebnega partnerstva. Na vse zakonsko določene možnosti pa se da

po mojem mnenju pogledati z dveh zornih kotov. S stališča konkurenčnosti in

transparentnosti ter s stališča zaupanja in pospešitve postopka.

Oba vidika sta bila predstavljena že v jedru diplomskega dela. Če povzamem, je ravno

vidik konkurenčnosti bolj na strani koncesijskega ali statusnega razmerja. Saj gre pri

teh dveh za točno opredeljen postopek izbire izvajalca, ki mora biti tudi transparenten.

Drug vidik pa je zadoščen ravno pri t. i. “in-house” pogodbi. Ker gre za oddajo del

“notranjemu” pogodbeniku, to pomeni, da ima nad njim naročnik velik (tudi interni)

nadzor, ki ga, če odda delo javnemu partnerju, nima. Prav tako se ob določenih

referencah in pozitivnih izkušnjah postopek pridobitve izvajalca skrajša, saj izvajalca

že imamo izbranega, potrebna so le pogajanja in podpis pogodbe.

Večina posameznikov bi se seveda najprej vprašala, kako se lahko projekt, vreden

takšno vsoto denarja, odda brez preučevanja konkurence. Sploh zaradi morebitnih

nižjih cen konkurentov. Zakon pa določa možnost oddaje del brez predhodnega



javnega razpisa le v določenih primerih. V našem za izbor izvajalca “za gradbeni

objekt, ki znaša najmanj 5.278.000 evrov in je izpolnjen še en od pogojev varovanja

izključnih pravic, nepredvidljivosti ali nujnosti.” Pri posebnih primerih bi torej morali

popolnoma zaupati oblasti, da so bile reference izbranega izvajalca skrbno preučene,

prav tako njegove možnosti za kvalitetno izveden projekt.

V pravno urejeni državi bi zato moral drugi vidik prevladati, saj gre pri skrajšanju

časovnega zamika izvajanja zaradi izbire izvajalca za velike finančne prihranke.

Najprej zaradi manj birokratskega dela, nato pa, sploh pri gradbenih projektih, kjer

vrednosti naročil hitro presežejo devetmestna števila, tudi s samim prihrankom časa.

Denar je namreč v sedanjem času z vsakim dnem vreden manj in prej kot je nek

projekt izveden, prej se lahko investicija začne povračati.

Vse naštete oblike javno-zasebnega sodelovanja pa imajo še eno prednost. V javne

projekte lahko vlagajo zasebniki, ki imajo od tega korist. Država, ki je v gospodarski

krizi, pa takšne vlagatelje resnično potrebuje. In v te namene urejena pravna podlaga

je prvi pogoj za sklepanje tovrstnih investicijsko poslov. Še en pozitiven aspekt

vlaganja javnosti je dodaten nadzor, saj morajo zasebni vlagatelji imeti možnost

vpogleda v letna poročila in tako spremljati projekt ter na njegov potek tudi vplivati.



6 VIRI

6.1 Literatura

6.1.1 Tiskovine

Šuklje, L 1984, Mehanika tal, Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo,

Ljubljana

Macuh, B 2011, Mehanika tal, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor

Macuh, B 2011, Zemeljska dela in temeljenje, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor

Leban, Klemen, Pokriti vkopi, diplomska naloga, Fakulteta za gradbeništvo,

Univerza v Mariboru, Maribor, 2004

Škrabl, S 2011, Galerije in pokriti vkopi, Sidra, zapiski predavanj

Škrabl, S 2011, Sidra, zapiski predavanj.

Slovenski inštitut za standardizacijo, 2006, Evrokod 2: Projektiranje betonskih

konstrukcij

Slovenski inštitut za standardizacijo, 2006, Evrokod 7: Geotehnično projektiranje

6.1.2 Splet

Slovar cestnih izrazov, Dars. Dostopno na:

<http://www.dars.si/Dokumenti/Medijsko_sredisce/Slovar_cestnih_izrazov_382

.aspx> [18. 8. 2011]

Oporne in podporne konstrukcije, Janko Logar. Dostopno na: <http://www.fgg.uni-

lj.si/kmtal-gradiva/Gradiva%20za%20vec%20predmetov/Skripta%20Janko%20

LogaPODPORNE%20KONSTRUKCIJE.pdf> [18. 8. 2011]

Cut and Cover, Wikipedia. Dostopno na: <http://en.wikipedia.org/wiki/Cut-and-

cover#Cut-and-cover> [18. 8. 2011]



The “Cut-and-Cover” and “Cover-and-Cut” Techniques in Highway Engineering, A.

Mouratidis, Aristotle University of Thessaloniki. Dostopno na:

<http://www.ejge.com/2008/Ppr0864/Ppr0864.pdf> [23. 1. 2012]

Vkopi, Janko Logar. Dostopno na: <http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-

gradiva/Gradiva%20za%20vec%20predmetov/Skripta%20Janko%20Logar/VK

OPI2003.pdf> [6. 5. 2012]

Proga Divača–Koper, DRI. Dostopno na: <http://www.dri.si/sl/project/proga-Divaca-

--Koper_7> [2. 7. 2012]

Uradni list Republike Slovenije, Zakon o javno zasebnem partnerstvu. Dostopno na:

<http://www.uradni-list.si/_pdf/2006/Ur/u2006127.pdf> [2. 7. 2012]

Predlog zakona o spremembah in dopolnitvah zakona o javno-zasebnem partnerstvu,

DZ RS in Ministrstvo za finance. Dostopno na:

<http://zakonodaja.gov.si/rpsi/r02/predpis_ZAKO5932.html> [12. 7. 2012]

Žerjav: Prerazporeditev evropskih sredstev za drugo tir in vračilo za Stožice, Planet

Siol. Dostopno na

<http://www.siol.net/novice/gospodarstvo/2012/05/zerjav_prerazporeditev_evro

pskih_sredstev_drugi_tir_in_stozice.aspx> [15. 5. 2012]

»Izgubili« drugi tir železnice Divača – Koper?, CIPRA Slovenija. Dostopno na:

< http://www.cipra.org> [14. 5. 2012]

Proga Koper-Divača prestavljena v časovni okvir 2014-2020, Aleš Stergar, Delo.

Dostopno na: <http://www.delo.si/gospodarstvo/makromonitor/proga-koper-

divaca-prestavljena-v-casovni-okvir-2014-2020.html> [1. 10. 2012]

6.1.3 Projektna dokumentacija

Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, Irgo Consulting d. o. o., Ljubljana, junij

2010

PGD za drugi tir železniške proge Divača – Koper, odsek Črni Kal – Koper –

PREDORI, Irgo Consulting d. o. o., Ljubljana, junij 2010



6.2 Slike

[1], [2] The “Cut-and-Cover” and “Cover-and-Cut” Techniques in Highway

Engineering, A. Mouratidis, Aristotle University of Thessaloniki. Dostopno na:

<http://www.ejge.com/2008/Ppr0864/Ppr0864.pdf> [23. 1. 2012]

[3], [4], [6]: Vkopi, Janko Logar. Dostopno na: <http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-

gradiva/Gradiva%20za%20vec%20predmetov/Skripta%20Janko%20Logar/VK

OPI2003.pdf> [6. 5. 2012]

[5]: rezultantna metoda, krožna drsina, analitični pristop. Dostopno na:

<http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-gradiva/VKI-UNI/MT/Primeri/Rezultantna%20

metoda%20- %20krozna%20drsina%202.htm> [27. 8. 2012]

[7]: Slope And Slope-Retaining Structure Design, Dappolonia. Dostopno na:

<http://www.dappolonia.com/found3.htm> [6. 6. 2012]

[8], [9], [10], [11]: Oporne in podporne konstrukcije, Janko Logar. Dostopno na:

<http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-gradiva/Gradiva%20za%20vec%20predmetov/

Skripta%20Janko%20Logar/PODPORNE%20KONSTRUKCIJE.pdf> [18. 8.

2011]

[12]: Drugi tir železniške proge Divača – Koper, pregledna situacija, Lineal.

Dostopno na:

<http://www.lineal.si/novice/2009/915_II%20Tir/PREGLEDNA%20II.%20TIR

%20DIVACA%20-%20KOPER_25000.pdf> [13. 6. 2012]

[13]: Irgo, Irgo consulting. Dostopno na: <http://www.irgo.si/> [13. 6. 2012]

[14]: Geološko geotehnični elaborat za predor T5, Irgo Consulting, Ljubljana, Junij

2012

6.3 Preglednice

[1], [2], [3], [4], [5], [6]: Geološko-geotehnični elaborat za predor T5, Irgo

Consulting d. o. o., Ljubljana, junij 2010



[7]: Anchors and Rock Bolts, Dywidag-Systems International. Dostopno na:

<http://www.alwag.com/products/anchors-and-rock-bolts/ibo-self-drilling-

anchors.html> [15. 9. 2012]



7 PRILOGE

7.1 Projekti

- PGD za drugi tir železniške proge Divača – Koper, odsek Črni Kal – Koper –

Predor T5, načrt gradbene konstrukcije, vzdolžni profil


Predor T5, načrt gradbene konstrukcije, prečni profil na km 19+300,00


Predor T5, načrt gradbene konstrukcije, prerez portalne konstrukcije (A – A)

7.2 Seznam slik

Slika 1: Skica prereza primera pokritega vkopa[1]

Slika 2: Skice faz gradnje pokritega vkopa s širokim izkopom gradbene jame[2]

Slika 3: Zmanjševanje napetosti v tleh zaradi izvedbe izkopa[3]

Slika 4: Sprememba nivoja podtalnice po vkopu[4]

Slika 5: Rezultantna metoda stabilnostne analize s krožno porušnico[5]

Slika 6: Stabilizacija pornega tlaka in količnika varnosti v odvisnosti od časa[6]

Slika 7: Sidranje pobočja[7]

Slika 8: Levi podporni zid ima temelj naprej, desni v zaledje[8]

Slika 9: Skica za izračun ekscentričnosti podpornega zidu[9]

Slika 10: Konzolna stena (levo) in enkratno sidrana stena (desno)[10]

Slika 11: Statična analiza podporne konstrukcije iz AB plošč in armiranih trakov[11]



Slika 12: Pregledna situacija drugega tira železniške proge Divača – Koper v merilu

1:25000, odsek, ki vsebuje predor T5[12]

Slika 13: Severni portal drugega tira železniške proge Divača – Koper[13]

Slika 14: Razpredelnica vrednosti GSI indeksov[14]

Slika 15: Vnos geometrijskih podatkov v računalniški program

Slika 16: Horizontalni zdrsi zemljine pri postopnem odkopavanju po MSU

Slika 17: Sile v IBO sidrih po MSU

Slika 18: Trajektorije glavnih napetosti po MSU

Slika 19: Vnos varnostnega faktorja za izračun po MSN

Slika 20: Horizontalni pomiki z upoštevanjem faktorja varnosti

Slika 21: Sile v sidrih z upoštevanjem faktorja varnosti

Slika 22: Geometrijski podatki za izračun sil v betonski konstrukciji

Slika 23: Premiki tal zaradi nesimetričnega zasipanja

Slika 24: Totalni premiki (posedki) obloge

Slika 25: Diagram upogibnih momentov v betonu po MSU



Slika 28: Upoštevanje delnega količnika za materialne lastnosti (pravimo tudi faktorja

varnosti za PP1, kombinacija 2)

Slika 29: Diagram upogibnih momentov v betonu po MSN



Slika 32: Skica poenostavitve izračuna potrebne armature s predvidenim

pozicioniranjem vzdolžnih in prečnih palic

Slika 33: Interakcijski diagram za izračun natezne armature za elemente, obremenjene

z osno silo in momentom

Slika 34: Razvrščanje vzdolžne in (posledično) prečne armature



Slika 35: Detajl ločne tunelske konstrukcije, v katerem smo računali armaturo

7.3 Seznam preglednic

Tabela 1: Povprečne vrednosti prostorninskih tež materialov v tleh

Tabela 2: Vrednosti enoosne tlačne trdnosti iz točkovnega indeksa za različne

materiale

Tabela 3: Vrednosti GSI indeksa za značilne tipe kamnin

Tabela 4: Vrednosti RMR za različne kamnine

Tabela 5: Enoosna tlačna trdnost v različnih smereh za posamezne materiale

Tabela 6 (prvi del): Karakteristične geomehanske vrednosti posameznih hribinskih

tipov (GT) na območju predora T5

Tabela 6 (drugi del): Karakteristične geomehanske vrednosti posameznih hribinskih


Tabela 6 (tretji del): Karakteristične geomehanske vrednosti posameznih hribinskih


Tabela 7: Določitev potencialne deformacije za posamezne hribinske tipe (GT) glede

na višino nadkritja

Tabela 8: Rangi klasifikacije po Hoek-u

Tabela 9 (prvi del): Lastnosti posamičnih geoloških slojev na računanem območju

Tabela 9 (drugi del): Lastnosti posamičnih geoloških slojev na računanem območju

Tabela 10: Vrste in lastnosti posameznih vrst IBO sider[1]

7.4 Naslov študenta

Patricija Turnšek

Braslovče 75

3314 Braslovče



Tel.: (03) 5709 011

e-mail: [email protected]

Documents

Geomehanska analiza pokritega vkopa na železniški progi ...Geomehanske analize stabilnosti izkopov predvkopa sever in ločne armirano betonske (AB) konstrukcije pokritega vkopa sever