Εκτίμηση Κινδύνου στην Επέκταση της Γραμμής 2 του Μετρό των Αθηνών «Άγιος Αντώνιος-Περιστέρι»

Abstract

Η συνεχώς αυξανόμενη ανάγκη για ανάπτυξη υποδομών παγκοσμίως, ειδικά εντός αστικών περιοχών, έχει οδηγήσει, μεταξύ άλλων, στην ραγδαία αύξηση του αριθμού υπογείων έργων όπως το Αττικό Μετρό. Αυτού του είδους τα τεχνικά έργα όμως συχνά αντιμετωπίζουν προβλήματα κυρίως κατά τη φάση κατασκευής τους. Οι τύποι κινδύνων που αντιμετωπίζονται από την σηραγγοποιία είναι κυρίως γεωτεχνικής φύσεως, και οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στην αβεβαιότητα που χαρακτηρίζει το γεωλογικό μέσο. Η παρούσα διπλωματική εργασία πηγάζει από τις αυξανόμενες ανάγκες για ασφάλεια και αποφυγή ανεπιθύμητων συμβάντων κατά την ανάπτυξη υπογείων έργων. Ασχολείται με την διαχείριση της αβεβαιότητας σε σήραγγες που διανοίγονται χρησιμοποιώντας την New Austrian Tunnelling Method (ΝΑΤΜ). Αυτό επιχειρείται εφαρμόζοντας μία μεθοδολογία εκτίμησης κινδύνων σε ένα μελετώμενο έργο˙ την σήραγγα που διανοίχθηκε με ΝΑΤΜ στα πλαίσια της επέκτασης της Γραμμής 2 του Αττικό Μετρό, «Άγιος Αντώνιος – Ανθούπολη». Η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται εκτιμά τους πιθανούς γεωτεχνικούς παράγοντες που μπορούν να οδηγήσουν σε επικίνδυνες καταστάσεις και εν συνεχεία να υπολογίσει τη σημασία τους και συνδυαστική επίδρασή τους, σε μια προσπάθεια εκτίμησης συγκριτικά των περιοχών οι οποίες εμφανίζουν τη μεγαλύτερη τρωτότητα (χρησιμοποιώντας την έννοια του Δείκτη Τρωτότητας), όσον αφορά την κατασκευαστική διαδικασία. Απώτερος σκοπός της είναι να εκτιμηθούν οι πιθανοί κίνδυνοι που απειλούν την σωστή ανάπτυξη και την εύρυθμη λειτουργία του έργου. Τα βασικά βήματα υλοποίησης της μεθοδολογίας είναι: • Αποδελτίωση γεωτρητικών δεδομένων από ερευνητικές γεωτρήσεις μέσα στην περιοχή εξέτασης. • Αναγνώριση των κυριότερων παραμέτρων που επιδρούν στην τρωτότητα του γεωλογικού μέσου. • Εισαγωγή των γεωτρητικών δεδομένων στο λογισμικό Surpac μαζί με τοπογραφικά δεδομένα (θέσεις γεωτρήσεων, ανάγλυφο περιοχής), και δημιουργία τεσσάρων τρισδιάστατων μοντέλων (block models) με στόχο την χωρική ανάλυση των διαθέσιμων δεδομένων. • Διάκριση τις περιοχής μελέτης σε έξι υποπεριοχές ανάλυσης. • Προσδιορισμός των τιμών των παραμέτρων αντιστοιχίζοντας τις με τα δεδομένα της χωρικής ανάλυσης και δημιουργώντας στατιστικές κατανομές προσομοίωσης της συμπεριφοράς τους. • Βαθμονόμηση των παραμέτρων εξέτασης και συνθετική εκτίμηση της επίδρασης τους στην κατασκευαστική λειτουργία. • Εκτέλεση πιθανολογικής προσομοίωσης με τεχνικές Monte-Carlo (Monte-Carlo simulation) χρησιμοποιώντας το λογισμικό Crystal Ball για την τελική αξιολόγηση της τρωτότητας του γεωλογικού μέσου και της μεταβλητότητας που αυτή εμφανίζει. • Έλεγχος των αποτελεσμάτων της μεθοδολογίας με αντιπαραβολή πραγματικών δεδομένων από το ολοκληρωμένο έργο.

The constantly increasing need for the development of infrastructures globally, especially in urban areas, has led, among others, to a rapid increase in the number of underground projects, like urban metro systems as the Athens Metro. However, this kind of engineering projects are usually facing problems primarily during their construction phase. The types of dangers that are usually encountered are mainly of geotechnical nature and are largely related to the uncertainty that characterizes the geological medium. The present Diploma thesis stems from the need to avoid undesirable events or even to be properly prepared to address them during the development phase of underground projects. It’s main concerns with the management of uncertainty in tunnels bored using the New Austrian Tunnelling Method (ΝΑΤΜ). This is made available by applying a methodology of risk analysis in a case study; the “Agios Antonios – Anthoupoli” tunnel which is constructed using NATM as part of the extension of Line 2 of the Athens Metro. The methodology proposed in the thesis uses the concept of Vulnerability Index and estimates the possible geotechnical factors that can lead to dangerous situations. Furthermore it calculate their importance and their combinatorial impact, in an effort to identify the areas that appear to be most vulnerable, as regards the construction procedure. Its ulterior goal is to assess the possible dangers that threaten the uninhibited development and operation of the project. The basic steps of implementation of the methodology are: • Indexing of drill hole data from the area of interest. • Identification of the main parameters that influence the vulnerability of the geological medium. • Introduction of the drill hole data to the SURPAC software along with topographic data (drill hole coordinates, area layout), and creation of four 3D models (block models) aiming to spatially analyse the available data. • Division of the area of interest to six analysis segments. • Determination of the parameters’ values by correlating them to the data from the spatial analysis and by creating statistical distribution that simulate their behavior. • Calibration of the reviewed parameters and combinational assessment of their effect on the construction procedure. • Execution of probabilistic simulation using the Monte-Carlo method, using the Crystal Ball software for the conclusive evaluation of the vulnerability of the geological medium and the variability it displays.