GEOBRUGG: Masuri de protectie impotriva torentilor pe DJ 108A si calea ferata adiacenta

De-a lungul ultimilor ani, din cauza cantitatilor istorice de precipitatii, s-a format, in repetate randuri, pe DJ 108A, in dreptul km 77+200 un fenomen torential care transporta material aluvionar de pe versanti. Aceasta avea ca rezultat blocarea traficului auto, uneori chiar intreruperea celui feroviar pe linia de cale ferata din apropiere. Autoritatile locale au luat masurile necesare pentru protectia populatiei si a infrastructurii impotriva acestui fenomen, prin instalarea a doua bariere de tip Geobrugg, care sa opreasca torentii creati.

Zona analizata se afla, asa cum precizam la inceputul articolului, de-a lungul drumului DJ 108 inainte de intrarea in comuna Benesat, la est de bazinul Cehul Silvaniei, in nordul judetului Salaj, in mare parte pe valea Somesului.

Relieful zonei este deluros, brazdat de vai care canalizeaza apele freatice, formand torenti. Ca urmare a caderilor abundente de precipitatii sau a topirii accelerate a zapezii, torentii astfel formati antreneaza ma­teriale de natura granulara (blocuri de piatra de diferite dimensiuni sau material lemnos, r = 1.900 – 2.300 kg/m3) sau noroioasa (r = 1.600 – 1.900 kg/m3).

Suprafata totala a bazinului hidro­grafic (fig. 1), aferenta celor doua vai de torenti, este de 0,7176 km2 iar volumul total, calculat pe baza unor formule empirice din literatura de specialitate (Zeller si Rickenmann; Hampel; D’Agostino et al.), s-a situat intre 1.800 si 2.300 m3.

Aluviunile (rezultate din erodarea superficiala a flancurilor si/sau prabusirea acestora) si materialul deja existent in albie (deluviu, bolovani, crengi, resturi lemonase) au impus luarea unor masuri imediate de prevenire si protectie. Intre solutiile preconizate se aflau: digurile din beton monolit, digurile din cutii de gabioane sau barierele flexibile. Posibilitatea de acces la sectiunea proiectata, durata de executie a lucrarilor, precum si durata de exploatare au constituit criteriile ce au stat la baza alegerii solutiei optime. Avand in vedere ca executia barierelor de protectie impotriva torentilor presupunea transportul de material facil la manipulare (cabluri de sustinere, plasa inelara, ancore si material marunt pentru montaj), durata de executie fiind estimata la o luna calendaristica iar perioada de exploatare normala la 25 de ani, s-a optat, in final, pentru instalarea a doua bariere de protectie impotriva torentilor, realizate din plase inelare din otel de inalta rezistenta (R_t │ 1.770 N/mm2).

Barierele flexibile cu plasa ine­lara preiau, cu succes, incarcari statice si dinamice mari. Fiind sisteme des­chise, acestea retin materialul transportat de torent, permitand, insa, in acelasi timp, drenarea apei. Instalarea acestora necesita un numar redus de echipamente si manopera, redu­cand considerabil costurile si perioada de executie.

In urma calcului de rezistenta utilizand soft-ul DEBFLOW pus la dispozitie online si in mod gratuit de producatorul sistemelor de protectie, a rezultat necesitatea a doua bariere cu plasa inelara de tip VX100-H6, corespunzatoare unor presiuni maxime admisibile de 100 kN/m2 si avand 6 m inaltime, deschideri la par­tea superioara de 10 m (bariera 1), respectiv 12 m (bariera 2).

Ampla­sarea barierelor de protec­tie impo­triva torentilor (fig. 2) s-a facut la aproximativ 30 m de punctul de confluenta al celor doua brate principale ale torentului. S-a ales aceasta solutie in urma optimizarii pozitiei si numarului barierelor, din punctul de vedere al volumului materialului aluvionar capabil a fi retinut in conditii de siguranta in spatele lor. Astfel, capacitatile de retentie ob­ti­nute au fost de 617 m3 (bariera 1) si respectiv, 1.045 m3 (bariera 2).

Capa­citatea maxima de retentie a unei bariere (fig. 3) este dependenta de topografia (deschiderea si adan­cimea vaii, inclinarea talvegului) vaii amonte de locul instalarii barierei. Experienta releva faptul ca gradientul de depozitare in spatele barierei corespunde la 2/3 din gradientul torentului initial, inaltimea remanenta a barierei fiind de 3/4 din inaltimea initiala.   

Elementul principal al barierelor de protectie impotriva torentilor il constituie plasa inelara, plasa ale carei ochiuri de 300 mm, in functie de tipul barierei, pot avea de la 7 pana la 16 fire din sarma de 3 mm fabricata din otel de inalta rezistenta. Prin deformatii elastice si dupa caz, elasto-plastice, plasa preia eforturile survenite in urma acumularilor de material si prin intermediul cablurilor de sustinere si mai apoi al ancorajelor, le transmite terenului in care se realizeaza incastrarea.

Cablurile de ancoraj sunt prevazute, in afara zonei de impact, cu disipatoare de energie, disipatoare care, prin deformatii plastice, protejeaza ancorajele impotriva fenome­nului de smulgere. Cablurile de suport de la partea superioara sunt protejate impotriva deteriorarilor mecanice cauzate de fenomenul de umplere si curgere peste, cu profile metalice de tip cornier realizate dintr-un otel rezistent la uzura.

Avand in vedere natura terenului si anume faptul ca, in timpul executiei forajelor pentru tijele de ancoraj, peretii gaurilor nu si-ar fi putut pastra verticalitatea, la dimensi­onare s-au luat in considerare tije de ancoraj autoperforante. Lungimea lor a fost calculata astfel incat, prin intermediul fenomenului de frecare tija de ancoraj – coloana de ciment si coloana de ciment – teren, sa fie asigurat, in totalitate, transferul fortelor catre teren. Tijele de ancoraj adoptate au avut un diametru exterior de 40 mm, cel interior de 16 mm si lungimea de 7 m. Tehnologia de foraj a fost de tip autoperforant, cu carotiera proprie pierduta iar materialul de injectie de tip suspensie de ciment. Tijele de ancoraj au avut atasate capete de ancorare flexibile, capete care faciliteaza preluarea fortelor, nu doar in directia tijei, ci si sub unghiuri de pana la 300 fata de axa gaurii.

Odata ce amplasamentele barierelor au fost identificate iar pozitiile acestora marcate, s-a trecut la executarea ancorajelor in flancuri.  Dupa ce suspensia de injectie a atins rezistenta minima, conform proiect, s-a trecut la montarea si tensionarea cablurilor superioare si inferioare de suport. S-a fixat plasa inelara de acestea, dupa care s-au instalat si tensionat cablurile intermediare de suport. In final, a fost montata protectia anti-abraziva destinata cablurilor superioare.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 95 – august 2013, pag. 40  

Autor:
ing. George Corbescu – Project Manager, Geobrugg AG Geohazard Solutions