Poprawa bezpieczeństwa obiektów hydrotechnicznych poprzez realizację przesłon przeciwfiltracyjnych z zawiesin twardniejących

Streszczenie

Bezpieczeństwo obiektów hydrotechnicznych jest kluczowe dla strategicznego bezpieczeństwa Polski zarówno w zakresie zaopatrzenia w  wodę, jak i  ochrony obszarów zurbanizowanych przed powodzią. W  pracy opisano wybrane rozwiązania służące poprawie stabilności ziemnych obiektów hydrotechnicznych w dobie zmieniającego się klimatu oraz postępujących przemian zachodzących w  zlewniach rzecznych. Zaprezentowano możliwość uszczelnienia korpusu oraz podłoża ziemnych budowli hydrotechnicznych poprzez zastosowanie przesłon przeciwfiltracyjnych z zawiesin twardniejących. Scharakteryzowano materiał w  kontekście wykorzystania w  nim różnego rodzaju ubocznych produktów spalania oraz przedstawiono wymagania odnośnie do  właściwości technologicznych (w stanie płynnym) i użytkowych (po stwardnieniu) stawianych zawiesinom twardniejącym używanym w  przesłonach przeciwfiltracyjnych w  wałach przeciwpowodziowych. Artykuł przedstawia aktualne, wykorzystywane w  praktyce technologie wykonywania przesłon przeciwfiltracyjnych, takie jak: DSM, CSM, wykop wąskoprzestrzenny oraz CDMM. W pracy zaprezentowano studium przypadku dotyczące zastosowania nowej technologii – hybrydowej przesłony przeciwfiltracyjnej (HPP). Analiza została opracowana na  przykładzie remontu ziemnej zapory czołowej zbiornika retencyjnego w Cedzynie. Wykonane doszczelnienie zapory polegało na realizacji przesłony przeciwfiltracyjnej w technologii CDMM, a następnie do świeżo zmieszanego z zawiesiną twardniejącą gruntu wprowadzono dodatkowe elementy uszczelniające w postaci grodzic winylowych ze specjalnie uszczelnionymi zamkami. Technologia ta przynosi wiele korzyści, m.in. eliminuje ryzyko powstania uprzywilejowanej drogi filtracji przez przesłonę w trakcie formowania się struktury cementowo-gruntowej (faza przejściowa z postaci płynnej w stałą). Przedstawiona metoda stanowi przełom i wyznacza nowy kierunek rozwoju branży hydrotechnicznej.

Abstract

The safety of hydraulic structures is crucial to Poland’s strategic security in terms of water supply and the protection of urban areas from flooding. This paper presents selected solutions to improve the safety of earthen hydraulic structures in an era of changing climate and ongoing transformations in river basins. The possibility of sealing the body and subsoil of earthen hydraulic structures by constructing cut-off walls made of hardening slurries is demonstrated. The material is characterized in the context of its use of various combustion by-products, and the requirements for the technological properties (in the liquid state) and performance (after hardening) of hardening slurries used in cut-off walls in flood embankments are presented. The paper presents current, practical technologies for constructing cut-off walls, including DSM, CSM, narrow-space excavation, and CDMM. The paper presents a  case study of the application of a new technology, the so-called Hybrid Anti-filtration Cut-off Wall. A case study was presented using the example of the renovation of the earthen frontal dam of the Cedzyna reservoir. The dam’s sealing involved constructing a filter screen using CDMM technology, followed by the introduction of additional sealing elements in the form of vinyl sheet piles with specially sealed interlocks into the freshly mixed soil. This technology offers advantages, including eliminating the risk of a privileged filtration path through the screen during the formation of the cement-soil structure (the transition phase from liquid to solid). The presented technology represents a breakthrough and sets a  new direction for the hydraulic engineering industry.