Gondolatok korábbi ismereteink felhasználhatóságáról

Átírás

1 Mérnökgeológia-Kőzetmechanika 2015 (Szerk: Török Á., Görög P. & Vásárhelyi B.) oldalak: Gondolatok korábbi ismereteink felhasználhatóságáról Paál Tamás FŐMTERV nyugalmazott szakági főmérnöke, ÖSSZEFOGLALÁS: Az első rész a középső oligocén kiscelli agyaggal kapcsolatos félreértésekkel foglalkozik. A leggyakrabban használt 80 éves budapesti térkép adatai mára már részben elévültek, mert ma sokkal több feltárás áll rendelkezésre és a fejlődés következtében pl. a kor-beosztás is módosult. Így építési kár is volt és az anyagvizsgálat terén is történt félreértés. A második részben tárgyalt hidrogeológiai kérdéseknél viszont alapvetően lényeges, hogy használjuk fel a 300 éves megfigyeléseket is, mert a város fejlődése miatt a mélységi vizek több helyen ma nem jelennek meg a felszínen, de a mélyépítési, alagútépítési munkálatok során nehézségeket okozhatnak, vagy fordítva, az építés befolyásolhatja károsan a hévizeket. Kulcsszavak: geológiai térképek, kiscelli agyag, mélységi vizek 1 BEVEZETÉS A Budapesti Műszaki Egyetem világhírű statika professzora, Csonka Pál gyakran volt bírósági szakértő építési hibák ügyében. Ezekből általában lehetett olyan tanulságokat levonni, amelyek általános tapasztalatot is jelentettek. Ezekről Csonka prof. egy-egy cikkben számolt be, de elmondása szerint ügyelt arra, hogy csak akkor hozza nyilvánosságra az eseteket, amikor az érintett már elhunyt. Nem vitás, hogy ez így igazán gavalléros eljárás volt. Szeretnék itt egy szubjektív kitérőt tenni. Magam, nyolcvanharmadik életévemben nem nagyon vállalkozhatok arra, hogy a nálam sokkal fiatalabbak esetében ilyesmire várjak. Az első részben megemlítendő tapasztalatok mégis olyan jelentőségűek, hogy beszélni kell róluk. Pali bácsi gondolatát követem úgy, hogy nem említek nevet, céget, s a körülményeket is csak annyira részletezem, amennyire feltétlenül szükséges a kérdés megvilágításához. A hibák szóbahozására bátoríthat Széchy Károly professzor több mint fél évszázada megjelent Alapozási hibák c. könyve is, melyet nem sértésnek, hanem segítésnek tekintett a szakma. Két kérdéskört érintek, melyek sokak számára egészen biztosan evidenciát jelentenek, de mégis előfordul olykor-olykor (?), hogy becsúszik egy baki : a kiscelli agyag alapkőzet elterjedtségének kérdését és a budapesti mélységi vizek összefüggésének kérdését. Az első témában már megtörtént esetekről, a másodikban egy nagy távlatban várható beruházás előkészítésének alapvető, koncepciót befolyásoló, lényeges kérdéséről lesz szó. A múltbeliekre vonatkozik az, hogy már megtörtént a tévedés (az elsőnél az építést befolyásoló következményekkel, a másiknál csak egy tudományos vizsgálódás munkaközi eredményének kiértékelésével), a jövőbelire pedig az, hogy ott szó sem lehet félreértésről, mulasztásról, mert annak katasztrofális következményei lehetnének. 2 A BUDAPESTI ALAPKŐZET NEM MINDENÜTT KISCELLI AGYAG Sokszor lehet olyan vélekedést hallani, hogy milyen szerencséje van annak, aki Budapesten akar alapozni: van felül egy ilyen-olyan vegyes talaj, amit nem kell figyelembe venni, alatta a vastag, nagy teherbírású homokos kavics (igaz, vízzel tele), de ha még mélyebbre kell lemenni, akkor ott a kiscelli agyag, amelyik a föld közepéig tart és minden elbír. Most sem a kavics, sem a kiscelli agyag talajfizikai jellemzőivel, teherbírásával nem foglalkozunk, kizárólag a kiscelli agyag elterjedtségével, vagyis hogy mindenütt számítani lehet-e rá?

2 Paál Ebben a kérdésben, érdekes módon, éppen a geológiai szakirodalomban találunk olyan tájékoztatást, ami nem kellő átgondoltság esetén félreértésre adhat okot. 1. ábra A kiscelli agyag vastagsága Budapest környékén (Fodorné Kleb ábrája Báldi után) Az ábra alapján meggyőződhetünk arról, hogy valóban nem téves az a képzet, hogy a kiscelli agyag a föld közepéig tart, legalábbis a gyakorló mérnök szempontjából, mert hiszen akár 200, akár 400 méter vastag a réteg, nem lehet gond vele. Valóban a réteg vastagságával nem lehet gond, de egyáltalán nem közömbös, hogy ez a többszáz méteres réteg milyen szinten van, valóban ezt találjuk-e közvetlenül a kavics alatt? Ebben a tekintetben van egy másik, sajnálatos módon sokakat félrevezető, és általánosan használt információ, nevezetesen a közismert és általánosan használt, bibliának tekintett Horusitzky-féle térkép, amely Budapest belterületéről azt mondja, hogy ott oligocén kori az alapkőzet. Kétágú a probléma ezzel a térképpel. Az első az, hogy az oligocén csak a réteg keletkezési idejére vonatkozik és egyáltalán nem mondja, hogy az kiscelli agyag. Oligocén réteg a kiscelli agyag alatti tardi agyag és a felette lévő homokos rétegcsoport is, és nem mindegy, hogy melyikkel találkozunk. 2. ábra Az alapkőzet Budapest belvárosában (Horusitzky geomorfológiai térképének részlete megjegyzésekkel) 110

3 Korábbi eredmények felhasználhatósága A második probléma abból adódik, hogy a Horusitzky térkép 1935-ben jelent meg, természetesen az ezt megelőző időszak tudásának megfelelően készült. A geológia tudománya is napról napra fejlődik és az újabb vizsgálati módszereknek, valamint az egyre több feltárásnak köszönhetően a rétegek korbeosztása és területi elterjedtsége több helyen lényegesen módosult. 3. ábra Vizsgált területek átnézeti fedetlen földtani térképe (A MÁFI térképének részlete kiegészítve) Jelmagyarázat: 44 középső miocén kőzetlisztes agyag, foraminiferás agyagmárga 50 felső oligocén kavicsos homok, homokkő 51 felső oligocén homok, homokos agyag, agyag 52 középső oligocén kiscelli agyag; 53 alsó oligocén tardi rétegek A Földtani Intézet térképe kereken fél évszázaddal később, több és más ismeret alapján készült, természetes tehát az eltérés. Figyelemre méltó, hogy az oligocén kori rétegek területe jelentősen lecsökkent, már ami a most vizsgált pesti belterületet illeti. Rendelkezésünkre áll a metróépítések kapcsán készült részletesebb térkép, melyen már csak léptéke miatt is sokkal részletesebb információkat találunk. 4. ábra A vizsgált területek részletes fedetlen földtani térképe (Bubics ábrájának részlete kiegészítve) 111

4 Paál 5. ábra Fővám téri állomás környezetének tektonikai vázlata (Raincsákné ábrájának részlete) 6. ábra Fővám téri állomás rétegszelvénye (Raincsákné ábrájának részlete kiegészítve) 112

5 Korábbi eredmények felhasználhatósága Az eddigiek csak az egyre részletesebb és pontosabb térképészeti megismerést szolgálták, de mi a tanulság ebből, miért kellett mindezt áttekinteni? Lássuk a részleteket. Az utóbbi három helyszínrajzon szerepel az A, B, és a MÁFI térképén a C -jel is. Ezek a továbbiakban tárgyalandó helyek megjelölését szolgálják Az A. jelű telek a Rákóczi úton van, a Nagykörút közelében. Még jócskán a múlt században, a többszintes mélygarázzsal tervezett épület alapozásához készített talaj-mechanikai szakvélemény szerint a vízvezető homokos kavics alatt kiscelli agyag van, melyben víztelenítési nehézségek nem várhatók. A pincetömb kiemelése közben egy Tudományos Egyesület tanulmányi kirándulást szervezett a munkálatok megtekintésére. (Magam is ott voltam.) Utóbb érkezett a hír, hogy a legalsó garázs-szint kiemelése kezdetén olyan jelentős vízbetörés történt, hogy a munkálat ellehetetlenült, a tervet módosítani kényszerültek: a legalsó szintet nem is tudták megépíteni. Az utólagosan lefolytatott vizsgálat kiderítette, hogy nem kiscelli agyag volt az épület alatt, hanem a vizet vezető miocén rétegek. Csak feltételezni lehet, hogy a szakvéleményező a Horusitzky-térkép alapján gondolta kiscelli agyagnak a feküt, bár mint az előbb már láttuk, azon csak az oligocén kor volt feltüntetve, ami koránt sem jelenti azt, hogy az csak kiscelli agyag lehet. Elkerülte a figyelmét az is, hogy a Rákóczi út mentén nyugati irányban mintegy 200 méterre, az Uránia előtt a 2. metróvonal építése során olyan víz és homok betörés történt, ami jelentős nehézségeket okozott. Ha ott már miocén rétegek voltak, akkor attól keleti irányban oligocént feltételezni nem megalapozott. Igaz, hogy ez még a 60-as években történt, de azért ez nem volt titkosított hír A Szabadság-hídnál lévő B. fúrás-hely és a Kelenföldi vasútállomás melletti C. terület egyazon dolgozat keretében került tárgyalásra. A kiscelli agyag talajfizikai jellemzőinek meghatározására több éven át tartó, igen részletes, a legkorszerűbb módszereket felvonultató vizsgálat kiértékelése során az derült ki, hogy míg a C. területen mért adatok azonos jelleget mutattak, az ugyanazon ábrákon a B. helyről származó adatok markánsan eltérőek voltak. A különbözőség bemutatásán kívül az eltérések okát nem vizsgálta a dolgozat, de a meghatározni kívánt számértékeket csak a homogén adatokból állapította meg. Az eltérések okainak elemzéséhez elegendő a két területet összehasonlítani. A Kelenföldi vasútállomás környezete egyértelműen a zavartalan kiscelli agyag minta-területe. A másik helyet az alábbi ábra mutatja. A Gellért-hegy tövében igaz, a Duna másik oldalán a nagy tektonikai vonalak környezetében vagyunk, ahol homogén területet nem lehet találni. Mint Horváth et al. írja a kiscelli agyag várhatóan az M-801 jelű fúrás és a pesti rakpart között fog jelentkezni egy rövid szakaszon. Az 5. ábrán mérve ez mintegy 100 méter, az ábrán feltüntetett kiscelli agyag vetők közötti szélessége csupán 60 m. A két méret különbségének nincs jelentősége, mert az a lényeg, hogy a kiscelli agyag kiterjedése csekély. A dolgozatban szereplő helyszínrajzról átszerkesztve erre az ábrára: a B. fúrás a Törökbálinti Formációban van, a Törökbálinti F. és a Kiscelli agyag F. határvonala közelében. A rétegszelvényt vizsgálva még feltűnőbben látszik, hogy vető vető hátán, igen sűrűn váltakoznak a különböző korú és anyagú rétegek. Ilyen körülmények között ha véletlenül sikerül is éppen kiscelli agyagot vizsgálni, a mért tulajdonságok bizonyosan egészen mások lesznek, mint a nagy kiterjedésű, homogén rétegösszletben meghatározottak. A dolgozat három ábráján ezért látunk markáns, de meg nem magyarázott különbözőségeket. Igen helyes, hogy a következtetések levonásakor csak a homogén agyag minták adatai szerepelnek. 3 MÉLYSÉGI VIZEK ÖSSZEFÜGGÉSEI Budapest északi ill. déli környezete és a Belváros közötti személyforgalom növekedése indokolttá teszi a meglévő közlekedési lehetőségek fejlesztését. A jelenlegi külső vonalak korszerűsítése után kínálkozó lehetőség ezek mélyvezetésű összekötése a város belsejében, kialakítva az 5. metróvonalat Szentendrétől Ráckevéig A talaj-, illetve kőzetviszonyok tekintetében ez a vonal alapvetően hasonló körülmények között fog épülni, mint a már meglévő metróvonalak. A felszíni vizek és talajvíz viszonyok is ugyanolyanok, mint az előbbieknél. A 4. vonal legkritikusabb szakasza a Duna keresztezése volt, nem elsősorban a folyó miatt, hanem azért, mert a Gellért-hegy tövében, a nagy tektonikai vonalak mentén feltörő mélységi vizek védelme alapvető követelmény volt. Az építést megelőző több irányú vizsgálódás eredményeként a nyomvonalat többször is módosítani kellett, hogy a vízadó rétegeket el lehessen kerülni. A 113

6 Paál végül is sikeres Duna alatti átkelés bizonyítja, hogy kellő körültekintéssel a mai építéstechnológiával kellő biztonságú lehet az alagútépítés hidrogeológiai szempontból is. Az 5. vonal első koncepció szerinti mélyvezetésű szakasza megközelíti, sőt részben keresztezi azokat a gyógyvíz bázisokat, melyek érintetlensége alapvető érdek mind környezetvédelmi, mind gyógyászati, mind turisztikai, stb. szempontból. A források környezetének esetleges káros befolyásolása kihatással lenne az egész budai dunapart menti forrás tevékenységre. 7. ábra Távlati 5. metróvonal Óbuda-Margit-szigeti részének helyszínrajza (Paál ábrájának részlete) A mélyvezetésű szakaszt érintően figyelembe veendő, hogy a Margit-sziget É-i részén több mélyfúrású kútból történik hévíz kivétel. A sziget É-i csúcsa közelében a folyószabályozás alkalmával megszüntetett ún. Fürdőszigeten törtek fel források, melyek később szökevény-forrásként a mederben működtek és a Dagály-fürdő kútjának lefúrásakor apadtak el. A jelenleg tervezett nyomvonal az ismert mélyfúrású kutakat és szökevény-forrás csoportokat elkerüli, de reális feltételezni, hogy vetők, törésvonalak mentén máshol is előfordulhatnak vízbetörések, amint ezt a Fürdő-sziget példája is bizonyítja. Erre már előzetesen fel kell készülni, illetőleg többfelé lehetnek különböző anomáliák. A legközelebbi fúrt kút a Margitsziget állomástól mintegy 300 m-re délre eső Margitsziget II. sz. un. Magda-kút (a volt Úttörő-stadion É-i végénél) mélyült. De a valamikori póló-pálya környékén az években fúrt 260 m-es meddő hévízkutató fúrás azt bizonyítja, hogy a hegységszerkezetileg erősen igénybevett területeken is számolni lehet vízáramlás-mentes övezetekkel. 8. ábra A valamikori Fürdő-sziget helyszínrajza (Scheuer ábrájának részlete kinagyítva) 114

7 Korábbi eredmények felhasználhatósága 9. ábra A Fürdő-sziget szelvénye természetes és kotrás utáni állapotban (Scheuer ábrája kinagyítva) Jelmagyarázat: A természetes, B kotrás utáni állapot A Duna Margit-sziget melletti budai ágában, az Árpád hídtól mintegy 300 m-re délre meleg források törnek fel, melyeket már Bél Mátyás leír 1738-ban a Magyarország történelmét és földrajzi viszonyait tárgyaló öt kötetes nagy művében. Mindezek a szökevény-források, mind a fürdőszigeti források genetikailag a kiemelt helyzetű és vízzáró harmadidőszaki agyagos rétegekkel körülvett karsztos kőzetből álló ún. sasbérces hévforrások. (Scheuer 2007) Ahol ezek a sasbércek annyira megközelítik a felszínt (akár a meder-feneket, akár a terepfelszínt) ott van, vagy lehet információnk ezek létéről. Bizonyos, hogy még sok helyen van ilyen sasbérc, ahol felszín alatt marad a feltörő hévíz, de ezek még veszedelmesebbek a mélyépítési, alagútépítési munkálatok szempontjából. A nyomvonal és a források közötti látszólag nagyobb távolság nem szabad megtévesztő legyen, mert mint Schafarzik F.-Vendl A.-Papp F. (1964) írja Már Stocker Lőrinc 1721-ben Thermographia c. munkájában említést tesz arról, hogy amikor a Császár-fürdő melletti Malomtavat lecsapolták, a Gellérthegy körüli források vízszintje is lecsökkent. Azóta ezt a jelenséget többször megfigyelték és leírták. (Kiemelés: PT) Szabó József 1856-ban megjelent A budai meleg források földtani viszonyai című közleménye, melyben azt írja (Vitális 2007) : a józsefhegyi (a Császár-, Lukács-fürdők környéki PT) és a gellérthegyi források között földalatti közlekedés van, s hogy ennélfogva mindkettőjöknek egy közös tartójuk van, melyből a víz hydrostatikai nyomás következtében fölnyomatik, s csak közel a földfelülethez ágazik szét egyik a Józsefhegy, másik a Gellérthegy alól törvén elő. Egy másik helyen konkrétan a Fürdő-szigeti forrásokkal kapcsolatban azt írja: a fürdőszigeti meleg források egyik ágát képezik a Józsefhegy alatt felnyúló főnyílásnak, mely a tömöttagyag által a hideg dunavíz behatása ellen óva egész idáig jő, s itt a véknyodó agyagrétegen magát felüti. (Sic!) Mind a XIX., mind a XX. században még számosan publikáltak a közel háromszáz éveshez hasonló, vagy azzal megegyező tapasztalatot. Volt ban egy mintegy kilenc hónapig tartó szisztematikus vizsgálat a Malom-tó leeresztésének hatásaival kapcsolatban. Ennek összefoglalásaként Horváth J. (1968) megállapította, hogy a karsztot különböző helyen és mélységben (20, 109, 137, 500 m-en) megcsapoló kutak és források összefüggnek, vagyis vizüket horizontálisan és vertikálisan is egységes vízadó-rendszerből kapják. Az utánpótlódás mértékét meghaladó, fokozott igénybevétel általános vízszintcsökkenést okoz. Ebben a kérdésben Lorberer Á. (2002). (p.77.) rendkívül markánsan fogalmaz (nyilvánvalóan az akkor közismert építéstechnológia ismeretében): a szentendrei HÉV-vonal további süllyesztése É- 115

8 Paál felé, alagutak létesítése a Margit-szigeten át Angyalföldig a gyógyvíz-bázisok károsítása nélkül nem valósíthatóak meg. Tekintettel arra, hogy nem a közeljövőben kezdődik ez az építkezés, és amikor kezdődik is, nyilván inkább a város belső területeit érinti majd, van idő minden részlet gondos megvizsgálására, sokoldalú, körültekintő elemzések elvégzésére. Célszerű megindítani egy részletes, alapvetően hidrogeológiai vizsgálatot, olyan, minden szakterületet magába foglaló szakértő-bizottság összehívásával amely ki fog térni az építés-technológiai kérdésekre, és az esetleg szükséges nyomvonal módosítások szükségességére, lehetőségére is. Az építés-technológiai kérdések között számításba kell venni az alagútépítő pajzsok eddigi és az ezután várható fejlődését, melyek már jelenleg is igen sok olyan nehézség leküzdésére képesek, melyekre pár éve még nem is gondolhattunk. Ezek a jövő pajzsai, vagy egyéb technológiai fejlesztések várhatóan feloldják azt a veszélyeztetettséget, melyre megalapozottan hivatkozott Lorberer. 4 VÉGKÖVETKEZTETÉS Az első részben azt láthattuk, hogy a nem kellő körültekintéssel felhasznált régi adatok, melyeket sokan akár bibliaként tisztelnek, mégsem feltétlenül az igazságot, a tudomány mai állása szerinti ismeretet tartalmazzák. A második részből csak az a következtetés vonható le, hogy amit már évszázadokkal korábban megtapasztaltak eleink, azt ne röstelljük tekintetbe venni, természetesen a legújabb vizsgálatokkal kiegészítve. Röviden, amit Seneca (Kr. e. ~ 5 Kr. u. 65), a római bölcs mondott: Quidquid agis, prudenter agas, et respice finem. azaz Bármit teszel, megfontoltan tedd és gondolj a következményekre, avagy tömörebben Mindig légy alapos, előrelátó. A bemutatott anyag első részében az alaposság hiánya volt a jellemző. A második rész szempontjából is fontos az alaposság, de még nagyobb jelentőségű az előrelátás. IRODALMI HIVATKOZÁSOK Bubics I. 1978: A budapesti metróépítés földtani eredményei. Mérnökgeológiai Szemle, 21: Fodor T.né, Kleb B. 1986: Magyarország mérnökgeológiai áttekintése. MÁFI kiadványa, Horusitzky H. 1935: Budapest dunabalparti részének talajvize és altalajának geológiai vázlata, Hidrológiai Közlöny, XV. évf Horváth J. (1968): A budapesti hévízkutak és források közötti összefüggések vizsgálata In: Budapest hévizei c. VITUKI kiadvány, Horváth T. et al. 2000: A metróvonal mérnökgeológiai adottságai Földtani Kutatatás, XXXVII(2) Lorberer Á. 2002: Budapest hévizei mérnökgeológiai szemmel. Alagút és Mélyépítő Szakmai Napok, Eger, Magyar Állami Földtani Intézet 1983: Budapest területének fedetlen földtani térképe Paál T. 2008: A távlatban tervezett észak-déli gyorsvasút (5. metróvonal). mélyvezetésű szakaszának első mérnökgeológiai, hidrogeológiai áttekintése. Mérnökgeológia-Kőzetmechanika Kiskönyvtár; Raincsák Gy.né 2000: A Bp-i 4. sz. metróvonal és környezetének földtani adottságai Földtani Kutatás, XXXVII. évf. 2. sz Schafarzik F., Vendl A., Papp F. 1964: Geológiai kirándulások Budapest környékén, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, Scheuer Gy. 2007: A budai termálkarszt, Hidrológiai Közlöny, 87. évf. 5. sz Vitális Gy. 2007: 150 éve jelent meg dr. Szabó József A budai meleg források Hidrológiai Tájékoztató,