Na gradbišču HE Brežice so za zaščito gradbene jame hidroelektrarne pred poplavo zgradili vodotesni zemeljski nasip iz melja in gramoza brez dodatne tesnitve (t. i. homogeni nasip), s čimer so si precej znižali stroške, predvsem pa olajšali izvedbo.
Gradbena jama jezovne zgradbe HE Brežice se precej razlikuje od tiste, ki je bila izvedena pri HE Krško in od ostalih gorvodnih elektrarn na Savi. V Brežicah je objekt grajen na ravnini in ne v ozki dolini, zato je bilo dovolj prostora za izvedbo obtočnega kanala, po katerem teče Sava v času izgradnje HE, sama gradbena jama pa je po celotnem obodu pred visoko vodo Save zaščitena z nasipom, zgrajenim iz lokalnega meljastega peska in gramoza. Z mešanjem zemljin v določenih razmerjih je bila zagotovljena ustrezna vododržnost nasipov brez dodatnega tesnjenja. Pri gorvodnih elektrarnah so bile gradbene jame zavarovane deloma z nasipi, tesnjenimi s tesnilno zaveso in betonsko steno, Sava pa je tekla po zoženi strugi. Tesnitev prepustnih tal pod nasipi je tako kot nasipi pri gorvodnih HE izvedena z že preizkušeno metodo injektiranja Jet-Grouting.
Homogeni nasipi se doslej pri gradnji HE v Sloveniji niso izvajali predvsem zato, ker ni bilo prave potrebe, poleg tega je izvedba homogenih nasipov iz mešanice materialov tehnološko nekoliko zahtevnejša od izvedbe nasipov iz gramoza, ki jih je potrebno tesniti. Predvsem na Savi je dolžina nasipov bazenov HE razmeroma majhna, tudi višine nasipov so omogočale razmeroma enostavno izvedbo tesnilne zavese skozi nasip in podlago.
Pri HE Brežice je situacija precej drugačna. Za zajezitev vode v akumulacijskem bazenu bo potrebno zgraditi nasipe v skupni dolžini 13,7 km in višine do 10 m, pri čem tesnitev bazena vključno z nasipi predstavlja znaten delež stroškov. Izvedba tesnilne zavese v tako visokih nasipih že predstavlja določen tehnološki problem. Na izbiro načina tesnitve nasipov je imelo velik vpliv dejstvo, da podlago nasipov predstavlja do 4–5 m debela plast meljaste in peščene zemljine majhne vodoprepustnosti, ki prekriva dobro prepustno plast gramozne zemljine. Globina neprepustne podlage je 10–15 m (v območju dolvodno od NEK tudi več). Peščenomeljasti material zaradi premajhne nosilnosti na potresno obremenitev ni primerna podlaga za nasip, zato je predvidena njegova zamenjava z nosilnim materialom. Potencialna možnost uporabe tega materiala se je nakazovala pri izvedbi nasipov iz mešanice dobro nosilnega prepustnega gramoza in slabo nosilne, vendar manj prepustne meljasto peščene zemljine. Tako bi rešili problem odlaganja viškov materiala, neprimernega za izvedbo nasipa, poleg tega dodatna tesnitev nasipov ne bi bila potrebna. Poskusna vgradnja meljastopeščene zemljine ter raziskave in analize Fakultete za gradbeništvo in geodezijo v Ljubljani (FGG) so pokazale, da je nasip iz takšnega materiala izvedljiv in dovolj neprepusten.
Glede na to, da v Sloveniji ni bilo izkušenj z izvedbo takšnih nasipov, se je ponudila priložnost, da se tehnologija izvedbe in obnašanje takšnega nasipa preizkusi v realnih pogojih ter da se pridobijo izkušnje za izvedbo nasipov bazena HE Brežice. Projekt ščitenja gradbene jame pred visokimi vodami je tako predvidel tesnitev obstoječega terena gramoznih zemeljskih plasti s tesnilno zaveso, sam nasip pa je izveden iz mešanice gramoza in meljastopeščene zemljine.
Pomemben vidik izvedbe homogenih nasipov je ta, da se s čim večjo uporabo lokalnih materialov zniža stroške gradnje in zmanjša obseg poškodb na lokalni in državni cestni infrastrukturi zaradi transportov gradbenih materialov. Sprejeti državni prostorski načrt (DPN) za gradnjo HE Brežic omejuje tudi izvajanje transportov preko nekaterih območij, predvsem po desnem bregu mimo Krške vasi, zato so morali zgraditi dostopno cesto v dolžini 3 km, ki pa je bila narejena v precej okrnjeni verziji, le kot dostop do gradbene jame.
V sodelovanju med projektanti in FGG se je v zadnjih petih letih izoblikovala projektna naloga, izdelane so bile študije in raziskave, pred samo gradnjo pa so bili postavljeni poskusni nasipi. Ugotovljeno je bilo, da je nasipe iz mešanice materialov dovolj nizke vodoprepustnosti možno ustrezno in kvalitetno vgrajevati, največji problem pa je bil, kako zagotavljati primerno vgradljivost materialov, kako doseči pravo mešanico in pravi način vgrajevanja, mešanja plasti.
Nasip je bil v celoti zgrajen lani julija in avgusta. V približno prvih šestih mesecih pripravljalnih del je prestal že dve visoki vodi, septembra in novembra 2014, a brez večjih posledic. Izkazalo se je, da nasip dobro deluje, ni precejanj, prepuščanja ali deformacij.
V tem času so bili pridobljeni novi podatki o možnih potresnih pospeških, ki so v območju NEK najvišji v Sloveniji. FGG je ponovila laboratorijske raziskave obnašanja mešanice materialov za homogene nasipe, pri čemer je bilo ugotovljeno, da le-ta z upoštevanjem najnovejših podatkov o največjih možnih potresih v pogojih visoke vlažnosti nima zadostne stabilnosti (pri močni dinamični obremenitvi prihaja do utekočinjenja, oz. do t. i. likvifakcije materiala) in ni primerna za izvedbo nasipov bazena HE Brežice. Zato je bila rešitev s homogenimi nasipi bazena opuščena. Kljub temu je metoda primerna za nasipe gradbene jame, saj gre za začasno konstrukcijo, ki bo svojemu namenu služila 2–3 leta. Poleg tega ni stalno omočena, pač pa le ob visokih pretokih Save, zato je zelo malo verjetno, da bi v času gradnje prišlo do hkratnega nastopa močnega potresa in visoke vode, kar bi lahko poškodovalo nasip.
Problem HE Brežice je ravninsko območje
Andrej Unetič, vodja projekta izgradnje HE Brežice, HSE Invest
Kako so zemeljski nasipi sicer grajeni?
Običajno se gradijo iz propustnih materialov, npr. gramozov, ki jih tesnijo z diafragmami ali tesnilnimi zavesami.
Kaj je razlog za tak nasip na HE Brežice? Kako so podobne probleme reševali v preteklosti?
Na spodnji Savi je bilo načeloma na gradbiščih ogromno gramoza, ki ga je bilo možno kvalitetno vgrajevati v nasipe. Nasipi na tem območju niso predstavljali bistvenega obsega del, najdaljši nasip na HE Arto Blanca je na eni strani dolg 3 km. Za tak nasip ni bilo problema dobiti lokalnega materiala in tesnjenje ni predstavljalo velikega stroška.
Na HE Brežice pa so nasipi med HE in NEK na obeh straneh dolgi 6–7 km, to je skupaj 13–14 km. Za razliko od HE Arto Blanca so izjemno visoki, če so tam 8–10 m, so tu ponekod visoki tudi 15 m, pri čemer je upoštevana tudi zamenjava plasti slabo nosilne zemljine pod nasipi. Gre torej za velik obseg zemeljskih del. Če moraš zagotavljati še dodatne tesnitve, postanejo stroški visoki. Zato smo začeli razmišljati, da bi uporabili lokalne materiale, predvsem gramoz in melj, s katerimi bi zgradili vodotesen nasip. Z meljem kot gradbenim elementom do zdaj nismo imeli veliko izkušenj. HE Krško je bila kanjonska gradnja, melji so bili nad gramozom debeli do enega metra, tukaj pa so tudi do 5 metrov, je pa gramoza bistveno manj. V času iskanja projektnih rešitev so se spremenili podatki o možnih maksimalnih potresih v območju HE Brežice, pri katerih ni več mogoče zagotoviti potresne varnosti takšnih nasipov, ki so grajeni kot trajna konstrukcija, ki je stalno omočena. Tudi intenzivnost poplav v zadnjem času je bistveno večja, s tem pa se dodatno ogroža stabilnost takšnih nasipov.
Študijo ste naročili pri FAGG. Kdaj je to bilo in kaj je ta študija pokazala?
Že v fazi načrtovanja zasnov jezovne zgradbe HE Brežice smo predvideli tak nasip. Študija je pokazala, da je iz teh materialov dejansko možno zagotoviti majhno precejanje. Dosežene so bile prepustnosti 10-6 do 10-8 m/s, kar zagotavlja ustrezno vododržnost nasipov. S pravim razmerjem gramoza in meljastopeščene zemljine je zagotovljena stabilnost nasipa ob hkratni vododržnosti brez dodatnega tesnjenja.
Kakšne so vaše izkušnje po uspešno izvedenem projektu?
Za objekte, ki imajo krajše obdobje trajanja, je to zelo dobra varianta. Če bo prišlo do gradnje HE Mokrice, bo gradbena jama varovana na podoben način. Mislim, da se ta nasip ne bo uporabljal na potresnem območju za trajne nasipe, ki omejujejo akumulacijo, kjer je prisotna voda, možna pa je uporaba pri gradnji visokovodnih zaščitnih nasipov naselij, ki niso trajno potopljeni. Tega imamo na gradbišču bazena Brežice kar nekaj in gotovo se bodo vse visokovodne poplavne zaščite naselij gradile na podoben način.
Vladimir Habjan