Pozzillon padon kapasiteetti varmistettiin vesitiiviillä RD®-teräspaaluseinällä Sisiliassa

Pozzillon pato suunniteltiin alun perin noin 154 miljoonan kuutiometrin vesivarastoksi. Sen avulla kastellaan 60 000 hehtaarin viljelyalue ja pato on myös merkittävä osa alueellista vesivoimantuotantoa. Padon käyttöönoton jälkeen 1950-luvulla sen altaaseen on kertynyt sedimenttiä, joka on tukkinut pohjapoistoaukon ja pienentänyt padon alkuperäistä varastointikapasiteettia sekä aiheuttanut toiminnallisia haasteita. 

”Liettymistä aiheuttavat paikallisen geologian olosuhteet, maataloudesta peräisin olevat valumavedet, pitkittyneet kuivuusjaksot sekä vesivoimalaitoksen vedenottopaikan sijainti. Ajan myötä pohjapoistoaukko tukkeutui kokonaan. Ilman toimivaa pohjapoistoaukkoa tekoallasta ei pystytä tyhjentämään kokonaan ja nopeasti hätätilanteessa”, tarkentaa voimalaitosta operoivan Enel Green Power Italian johtaja Girolamo Andrea Cicero.

Ongelman seurauksena Italian patojen turvallisuudesta vastaava viranomainen rajoitti tekojärven suurinta käyttötasoa, mikä pienensi sen käyttökelpoista varastointikapasiteettia 110 miljoonasta 50 miljoonaan kuutiometriin. Se johti merkittävään menetykseen vesivoimatuotannossa ja haittasi kastelua.

Enel Green Power Italia etsi ratkaisua. Insinöörit laativat vuosien varrella useita selvityksiä ja suunnitteluehdotuksia, mutta mikään niistä ei ollut toteuttamiskelpoinen, sillä ne kaikki edellyttivät järven tyhjentämistä. Tyhjentäminen olisi vaarantanut kastelun kunnostustöiden aikana. Vuonna 2018 GeoLSA-konserniin kuuluva LMT Commerciale S.r.L. esitteli aiemmin pääasiassa Pohjois-Euroopassa käytetyn toteutuksen, joka perustuu SSAB:n porattavaan RD^® -teräspaalutekniikkaan. Se mahdollistaa rakentamisen ilman säiliön tyhjentämistä.

”Kun työt on saatu päätökseen, pohjapoistoaukon toimivuuden myötä varastointikapasiteetin rajoitus voidaan poistaa ja vettä voidaan taas varastoida Pozzillon järveen käytettäväksi kuivina kausina”, Cicero sanoo.

Enel Green Power operoi yli 1 400 voimalaitosta viidellä mantereella. Pelkästään Italiassa yhtiö operoi 687 vesi-, tuuli-, aurinko- ja geotermistä voimalaitosta ja ylläpitää 400 patoa.

”Jos Pozzilloon tehtävä ratkaisu onnistuu hyvin, samaa menetelmää voidaan soveltaa myös muihin vastaavista ongelmista kärsiviin patoihin”, Cicero toteaa.

"Tavoitteena ei ollut poistaa sedimenttiä altaasta, mikä olisi ollut epäkäytännöllistä, vaan rakentaa uusi pohjapoistoaukko ja yhdistää se olemassa olevaan tunnelijärjestelmään. Uusi tunneli sijaitsee 16 metriä vanhaa tunnelia ylempänä", kertoo urakoitsija Fondamenta S.p.A.:n projektipäällikkö Paolo Muneretto.

Enel Green Power palauttaa Pozzillon padon kapasiteettia RD-paaluteknologian avulla yhteistyössä milanolaisen maarakennusyrityksen Fondamentan sekä suunnitteluvaiheen teknisen konsultin ja työmaan kalustotoimittajan LTM Commerciale S.r.l. / GeoLSAn kanssa.

”Porattavat RD-paalut ovat ainoa käytännössä toimiva ratkaisu yhtenäisen, vesitiiviin paaluseinän rakentamiseen kovaan kallioon maan pinnalta vedenalaisiin osuuksiin saakka”, Muneretto kertoo.

RD-paaluseinä muodostaa tekoaltaaseen vesitiiviin ja rakenteellisesti vakaan esteen, jonka ansiosta kaivu- ja kunnostustöitä voidaan tehdä turvallisesti samalla, kun tekojärvi on osittain käytössä. Rakenne katkaisee olemassa olevan poistotunnelin ja liittää uuden, korkeammalle sijoitetun purkutunnelin turvallisesti olemassa olevaan järjestelmään. Samalla se pitää sedimentin nykyisellä tasollaan ja vähentää tulevaa ruoppaustarvetta.

”Poraustyö oli tehtävä erittäin tarkasti, sillä olemassa oleva tunneli oli läpäistävä vahingoittamatta rakennetta, joka myöhemmin liitettäisiin uuteen järjestelmään”, Muneretto kertoo.

Paalut asennettiin pääosin kallioon, mikä aiheuttaa poikkeuksellisen suurta kulumista porauskalustolle ja heikentää porauksen tuottavuutta. SSAB:n RD-teräspaalut asennettiin käyttäen erityisesti kovan kallion poraukseen suunniteltua MINCON Ring Bit -suojaputkiporausjärjestelmää sekä hydraulisia ja pneumaattisia huuhtelujärjestelmiä. Paalut on liitetty toisiinsa SSAB:n RM/RF-liittimillä, ja niiden vesitiiveys on varmistettu WADIT^®-tiivistysmateriaalilla. Liittimiin integroitu injektointikanava varmistaa RD-paaluseinän vesitiiveyden sekä jäykän kalliokontaktin ilman erillisiä injektointiputkia.

Seinän paalujen pituus oli enimmillään 45 metriä, joten niiden kuljettaminen täyspitkinä padolle ei ollut mahdollista. Lyhyemmät paaluosat täytyi hitsata yhteen työmaalla, ja liitoskohtien tiukkojen toleranssien säilyttäminen oli ratkaisevan tärkeää. Tarkan yhteensopivuuden varmistamiseksi kunkin paalun kaikki osat valmistettiin peräkkäin samalla SSAB:n putkitehtaalla, mikä minimoi toleranssivaihtelun ja mahdollisti sujuvan asennuksen työmaalla.

Paalut kuljetettiin aluksella Raahen satamasta Pohjois-Suomesta Sisiliaan. Luotettavan ja kustannustehokkaan toimituksen varmistamiseksi tarvittiin myös innovatiivisia logistiikkaratkaisuja.

”Lastasimme paalut muun teräslastin päälle. Alus pysähtyi ensin Sisiliassa, missä paalut purettiin, minkä jälkeen se jatkoi normaalin reittinsä mukaisesti Pohjois-Italiaan”, kertoo Tim Kalthaus, SSAB Europen putkiliiketoiminnan Business Area Manager.

Padolle johtavan tien painorajoitusten vuoksi teräsputkia ei voitu kuljettaa suoraan padon kautta. Sisiliassa sijaitsevaan Augustan satamaan saapuneet materiaalit kuljetettiin kuorma-autoilla työmaalle, minkä jälkeen ne siirrettiin proomuilla ja järeillä nostureilla tekoaltaan yli.

Koko projektitiimi korostaa, että LTM Commerciale S.r.l. / GeoLSAn myynnistä vastaava insinööri Simone Rossetto oli tärkeässä roolissa paitsi tukemalla RD Pile -ratkaisua Pozzillo-projektissa myös tarjoamalla teknistä asiantuntemusta ja tukea suunnittelu- ja alkuvaiheen toteutusvaiheissa.

”SSAB:n tuki on ollut ratkaisevan tärkeää. Kyse ei ole ollut pelkästään paalujen toimittamisesta, vaan myös koko paalutusprosessin kehittämisestä yhdessä kanssamme”, Muneretto jatkaa.

”Yli 300 projektin kokemuksellamme eri puolilta maailmaa olemme vakuuttuneita siitä, että RD-porapaaluseinä on kokonaiskustannukset huomioon ottaen tehokkain ratkaisu tähän hankkeeseen”, Kalthaus vahvistaa.

”Tätä voidaan pitää pilottihankkeena tulevia patojen kunnostushankkeita varten Italiassa, jossa sedimentin kertyminen on yleinen ongelma”, Muneretto sanoo.

Pozzillon padon hankkeeseen kuuluu pohjapoiston toiminnan palauttamisen lisäksi sedimentin ruoppaus jopa 20 metrin syvyydestä ja kirkastetun veden erottaminen ja palauttaminen takaisin tekoaltaaseen. Noin 10 000 kuutiometriä talteen otettua sedimenttiä käytetään uudelleen maataloudessa ja materiaalin käyttömahdollisuuksia esimerkiksi rakennusmateriaaleissa tutkitaan parhaillaan CNR:ssä ja Ennan yliopistossa.

”Pozzillon padon kunnostushanke on tärkeä esimerkki siitä, miten strategisesti tärkeän vesi-infrastruktuurin toimintakyky ja pitkäaikainen turvallisuus voidaan palauttaa yhdistämällä innovatiiviset syväperustamisteknologiat, vesirakennustekniikka ja sedimentinhallinta”, Cicero päättää.