Consolidarea si conservarea podului natural de la Ponoarele, din rezervatia Geoparc Mehedinti

Podul Ponoarele, declarat monument al naturii, este situat in zona platoului carstic din judetul Mehe­dinti, pe drumul judetean DJ670, intre localitatile Baia de Arama si Marga. Podul reprezinta vechiul portal al pesterii, care face legatura intre lacurile carstice Zatonul Mare si Zatonul Mic. Intre podul natural si lacul Zatonul Mare se interpune o dolina, rezultata din prabusirea pesterii pe o lungime de cca. 60 m – 80 m. Initial, podul natural Ponoarele a functionat ca pod pietonal si mult mai tarziu, ca pod rutier pe DJ670. Traficul intens de pe drumul judetean a dus la degradarea foarte avansata a podului, punand in pericol siguranta in exploatare a acestuia. Proiectarea lucrarilor de consolidare a podului a trebuit sa indepli­neasca doua conditii principale: refacerea rezistentei la parametrii necesari exploatarii sale in conditii de siguranta si executarea lucrarilor de reabilitare astfel incat, din punct de vedere arhitectural, podul sa se inscrie cat mai bine in peisajul natural.

Proiectul de reabilitare a cuprins 3 etape:

Etapa 1. Expertiza geologico – teh­nica a starii de siguranta a podului si efectuarea unui program adecvat de studii geotehnice si geomecanice, pe baza carora sa se elaboreze proiectul de consolidare si conservare, lucrare efectuata de Universitarea Tehnica de Constructii Bucuresti.

Etapa 2. Proiectarea propriu-zisa, la faza unica, efectuata de S.C. S ENGINEERING DESIGN S.R.L.

Etapa 3. Executarea de catre S.C. GEOSOND S.A. a lucrarilor de investigatii geomecanice si a celor de consolidare a masivului de roca, prin injectii de ciment si ancoraje. Lucrarile de investigatii geomecanice prin foraje, teste in-situ pentru ancore si injectii de ciment si analizele de laborator au inceput imediat dupa expertiza geologica (Etapa 1), au continuat pe toata perioada de proiectare (Etapa 2) si dupa finalizarea proiectului, pana la executarea tuturor lucrarilor, conform solutiei adoptate la proiectare.

Lucrarile au fost realizate in cadrul investitiei: “Modernizare si consolidare DJ670 Marga – Baia de Arama, km 21+350 – km 56+650”, al carei antreprenor general a fost firma S.C. CONFORT S.A.

Programul de studii, proiectare si executare a lucrarilor de consolidare s-a desfa­surat pe parcursul anilor 2010 si 2011. Articolul prezinta, sintetic, modul in care s-au derulat lucrarile de studii, proiectare si executie si rezultatele obtinute.

DATE GENERALE

Podul Ponoarele, cunoscut si sub numele de Podul lui Dumnezeu, este declarat monument al naturii, protejat prin lege. Este situat pe teritoriul localitatii Ponoarele si pana nu demult, a fost utilizat ca pod rutier pe DJ670 Marga – Baia de Arama, Judetul Mehedinti. Din cauza soli­citarilor dinamice produse de circulatia intensa a autovehiculelor, inclusiv a celor de mare tonaj, podul a suferit degradari care ii puneau in pericol stabilitatea. Prabusirea podului ar fi insemnat nu numai pagube gene­rate de intreruperea circulatiei pe DJ670, pentru o perioada de timp necesara construirii unui nou pod, ci si pierderea unui monument natural de mare valoare, unic in Romania si printre putinele din Europa. In acest context, Consiliul Jude­tean Mehe­dinti a facut toate demersurile necesare pentru conservarea podului si mentinerea acestuia in ansamblul zonei carstice din care face parte, zona de o importanta exceptionala pentru turismul romanesc.

CONDITIILE GEOLOGICE GENERALE DIN ZONA PODULUI PONOARELE

Zona se caracterizeaza printr-o mare diversitate de structuri geolo­gice, in care un loc important il ocupa rocile calcaroase, acestea contribuind, in mod decisiv, la formarea actualului relief carstic atat de caracteristic Podisului Mehedinti.

Calcarele din zona Ponoarele, de varsta jurasica, se dezvolta in facies recifal, fiind alcatuite din bancuri masive, usor stratificate, de culoare alba-cenusie, cu numeroase diaclaze. Multe dintre acestea, in special la partea superioara, in zona de contact cu depozitele superficiale, sunt colmatate cu material argilos, de culoare galbuie-roscata, in care se remarca prezenta limonitului, ca produs de alterare chimica.

In zonele de fluctuatie a apelor subterane, precum si in reteaua hidrografica de suprafata, s-au dezvoltat numeroase procese de dizol­vare chimica a calcarului, in urma carora s-au format cele mai variate forme sculpturale: lapiezuri, canioane, chei, avene, doline, pesteri s.a. Una dintre cele mai interesante si spectaculoase forme sculpturale de carstifiere este Podul natural de la Ponoarele, pe care localnicii l-au denu­mit simbolic Podul lui Dumnezeu, considerandu-l probabil ca un dar primit de la divinitate (fig. 1 si 2).

Geneza podului natural

In schita din figura 3 este redat amplasamentul formelor de relief carstic, in care este inclus si podul natural. Cu multi ani in urma, probabil cateva mii, in acest loc era o pestera orientata pe directia ENE – VSV, intre lacurile Zatonul Mare si Zatonul Mic. Gura pesterii era aproximativ pe locul actualului pod natural.

In urma prabusirii tavanului pes­terii, pe o distanta de cca. 60 m – 80 m, s-a format o dolina, care separa fosta intrare in pestera, ramasa ca o relicva de forma unei arcade (Podul lui Dumnezeu), de actuala intrare in pestera.

Acest splendid ansamblu structural, Podul lui Dumnezeu, inclus in Rezervatia naturala Complexul Carstic Ponoarele, cuprinde (fig. 3):

• Dolina, de forma circular – ovala, asemanatoare unui amfiteatru in aer liber, marginita de pereti de calcar, cu inclinare mare, pe alocuri aproape de verticala, cu inaltimi de cca. 10 m – 12 m in zona podului si peste 10 m – 15 m in partea opusa, la intrarea in pestera.

• Intrarea in pestera, situata pe peretele opus podului. Pestera are o lungime de cca. 735 m si este in legatura cu Lacul Zatonul Mare, situat dincolo de Dealul Pesterii.

• Podul lui Dumnezeu, de forma unei arcade, care reprezinta un rest din fosta intrare in pestera.

Prin arcada de sub pod, dinspre dolina, se vede lacul Zatonul Mic. Podul are o lungime totala de cca. 60 m si inaltimea de ordinul a 12 m – 13 m. Golul de sub pod, de forma relativ semieliptica, are deschiderea la baza de aproximativ 25 m si inaltimea de cca. 8 m – 10 m.

• Pachetul de roci de deasupra boltii acestui gol este format din strate de calcar sub forma unor placi cvasiorizontale sau slab inclinate catre dolina si insumeaza o grosime minima in bolta de cca. 5 m.

• Lacurile Zatonul Mare, situat din­colo de Dealul Pesterii si Zatonul Mic, situat dupa Podul lui Dumnezeu.

In cadrul expertizei geologice (Etapa 1), S.C. GEOSOND S.A. a efectuat lucrarile de investigare geologica, prin foraje mecanice cu carotaj continuu, pana la adancimi de 5 m – 7 m, teste in-situ de permeabilitate tip Lugeon si injectii de ciment, teste de ancoraje si analize geomecanice de laborator. Cercetarile au fost concentrate, in cea mai mare parte, pe latura podului dinspre dolina unde starea de degradare a rocilor prezenta riscul cel mai mare de prabusire (fig. 4).

PROIECTAREA SI EXECUTAREA LUCRARILOR DE CONSOLIDARE SI CONSERVARE A PODULUI

Lucrarile de consolidare si conservare a podului au cuprins urmatoarele etape:

Etapa 1. Expertiza geologica – tehnica a starii de siguranta a podului

In cadrul expertizei geologice – tehnice s-au efectuat urmatoarele lucrari:

• cartare geologica detaliata;

• prelevarea de probe de roca, din structura geologica a podului si analize geomecanice de laborator pe epruvetele confectionate;

• probe de permeabilitate in gauri forate, de mica adancime, executate de pe pod si injectii cu mortar de ciment efectuate la presiuni reduse (1-2 atm);

• teste de ancorare si smulgere a ancorelor.

In urma cercetarilor geologice efectuate pe teren, s-a constatat ca rocile ce intra in structura masivului in care este sculptat Podul natural sunt, in exclusivitate, calcare dispuse in bancuri cu grosimi de ordinul decimetrilor si metrilor, usor inclinate catre VSV (catre dolina), puternic dislocate, in principal la partea superioara, ca urmare a vibratiilor produse de traficul rutier si afectate de procese avansate de degradare, in mod deosebit in culeea dinspre directia drumului catre localitatea Marga.

Blocurile de roca dislocate, in special cele dinspre dolina, se gaseau la limita de stabilitate, multe dintre ele cu volume de ordinul metrilor cubi, fiind deja prabusite (fig. 4 si 5). Rezultatele analizelor geomecanice, obtinute prin teste de laborator, efectuate pe epruvete confectionate din carote extrase din foraje, arata urmatoarele valori ale parametrilor determinati (tabelul 1).

Testele de smulgere a ancorelor s-au efectuat in doua foraje cu adancimea de 7,5 m, executate de pe partea carosabila dinspre colina, unde masivul de roca este mai pu­ternic fragmentat. In gaurile de foraj s-au introdus ancore autoforate, cu f = 30/16 mm, pana la adancimea de 7,50 m. Ancorele au fost cimentate pe toata lungimea. Testul de smulgere s-a efectuat la 30 zile dupa cimentare.

Incarcarea ancorelor s-a facut in trepte, din 20 kN in 20 kN, pana la 250 kN (25 t), fara sa se atinga limita elasticitatii otelului din care au fost confectionate.

Deformatiile elastice inregistrate la limita maxima a incarcarii (25 t) au fost de 6,03 mm intr-o ancora si 7,01 mm in cea de a doua. Soli­citarea la smulgere a fost limitata la 25 t, pentru a evita o eventuala cedare a rocii si a crea un deranjament suplimentar in masivul de roca.

Teoretic, o ancora cu capul de fixare intr-un masiv omogen de roca, la limita de cedare a masivului, poate smulge un masiv de roca de forma unui con, cu unghiul la varf de 90° si varful situat in capul de fixare al ancorei. In realitate, masivul de roca este afectat de fracturi cu orientare spatiala haotica, ce impart masivul in blocuri cu dimensiuni variabile, astfel incat volumul de roca pe care il poate sustine o ancora va fi mult mai mic decat cel teoretic.

* Caracteristicile geomecanice, determinate in laborator, corespund esantioanelor in stare buna care au putut fi prelevate. In masivul de roca valorile caracteristicilor geomeca­nice sunt mai mici, in functie de starea de degradare a rocilor.

Pe baza datelor obtinute in urma expertizei geologice – tehnice, s-au formulat urmatoarele recomandari cu privire la solutiile de consolidare a podului:

• Realizarea unei variante de drum de ocol, pentru autovehiculele cu greutate totala mai mare de 3 tone, pentru protejarea podului;

• Decopertarea carosabilului, a stratului de balast din fundatia acestuia si indepartarea paturii de roca puternic dezagregata si alterata de sub carosabil;

• Curatarea, prin suflare cu aer, a suprafetei rocii decopertate;

• Consolidarea blocurilor mari de roca, partial dislocate, prin ancore autoforate si cimentate;

• Refacerea fetelor laterale ale masivului de roca, prin lucrari de zidarie sub forma de ziduri de sprijin, executate din blocuri de calcar, astfel incat aspectul masivului de roca consolidat sa fie cat mai apropiat de cel natural;

• Realizarea a doua siruri de ancore cimentate, dispuse pe partile laterale ale carosabilului. Aceste siruri de ancore cimentate au un dublu rol: consolidarea masivului de roca si realizarea unor ecrane care sa impiedice dispersia suspensiilor de ciment ce s-au injectat ulterior la presiunea de 1 – 2 atm;

• Turnarea unei placi din beton armat, cu grosimi de ordinul a 30 cm – 40 cm, pe toata suprafata viitorului carosabil. Placa din beton armat s-a realizat pe masivul de roca prin ancore autoforate si injectate cu lapte de ciment, precum si prin injectii efectuate in gauri forate cu adancimi de 1,5 m – 3,00 m;

• Placa din beton si ancorele la­terale, realizate prin ancore si injectii de ciment, au constituit o incinta in interiorul careia s-au putut efectua injectiile de consolidare.

Etapa 2 – Proiectarea lucrarilor

Solutia constructiva de consolidare

Cu toate investigatiile care au fost facute, a ramas, totusi, un anumit grad de necunoastere a alcatuirii intime a pachetului de roci. Nu au fost cunoscute traseele si marimea fisurilor, rezistenta materialului alte­rat din fisuri si, in ansamblu, punctele de inclestare a blocurilor ce aveau tendinta sa cada, din cauza pozitiei lor in consola etc. Din acest motiv, s-au avut in vedere toate masurile de precautie, privind alegerea solutiei dar si de protectie a muncii.

S-a facut o analiza preliminara pentru alegerea solutiei, urmarindu-se doua ipoteze:

• indepartarea blocurilor nestabile, pentru evitarea degradarii instan­tanee a drumului, ca urmare a prabusirii lor;

• conservarea situatiei actuale, spectaculoase pentru privitorii veniti aici in special datorita ineditului intregii zone.

Solutia de indepartare a blocu­rilor mari, cu greutati de pana la 50 t – 60 t, asezate haotic unele peste altele, cu ajutorul unor utilaje de mare tonaj prezenta un mare pericol de declansare a unor prabusiri in serie. In urma analizei facute de specialistii tuturor partilor implicate s-a optat pentru consolidarea blo­curilor in pozitia existenta.

Solutia constructiva proiectata s-a realizat cu intreruperea totala a circulatiei, pe intreaga perioada de lucru, traficul fiind deviat pe o varianta ocolitoare realizata special pentru aceasta investitie.

Solutia de consolidare si conservare a constat din:

• Consolidarea primara a blocu­rilor in consola si a peretilor laterali;

• In partea dinspre dolina, in zona superioara a boltii podului, blocurile de roca, cu dimensiuni mari, se aflau intr-o pozitie de stabilitate labila. Echilibrul volumului de roci dislocate era dependent, in principal, de un bloc dislocat si deplasat, fixat intr-o pozitie astfel incat in orice moment putea sa se desprinda si sa provoace o prabusire in lant a blocurilor de deasupra (fig. 5 si 6).

Consolidarea primara a blocurilor de calcar, care erau intr-o stabilitate la limita, s-a facut prin betonarea golului din spatele blocului rasturnat, realizandu-se o prima legatura intre acesta si masivul de roca. Astfel, s-a realizat un reazem suplimentar pentru cele doua dale din roca de deasupra.

Pentru consolidarea primara s-au prevazut prin proiect si s-au realizat urmatoarele lucrari:

1. S-a decopertat calea pe pod (straturile asfaltice) si s-a indepartat materialul granular (balast), pana la roca, dupa care s-a facut o curatire a suprafetei.

2. Inainte de realizarea betonarii s-a facut o prindere a blocului rasturnat, cu ajutorul unui jug, pentru a crea o stabilitate pe perioada executiei lucrarilor (fig. 7).

Prinderea blocului in consola s-a facut cu cabluri ancorate la nivelul drumului. Tipul, dimensiunile si po­zitia de prindere au fost stabilite impreuna cu constructorul, in functie de tehnologia folosita. Jugul de prindere a blocului in consola a avut o structura realizata din profile me­talice si a fost ancorat prin intermediul unor cabluri metalice. La capete cablu­rile au fost ancorate in blocuri de beton, care au fost legate de masivul de roca prin cate doua ancore. Inainte de tensionarea cablurilor s-a facut o impanare a spatiilor dintre jug si roca pentru ca legatura intre cele doua sa se faca cat mai continuu. Tensionarea cablu­rilor s-a facut treptat si numai cat sa sustina blocul, fara, insa, a-l disloca de pe pozitia pe care o ocupa in acel moment.

3. Detonarea golurilor din spatele blocului rasturnat s-a facut prin realizarea, in lateral, a unor cofraje mai inalte decat partea superioara a golului si betonarea printr-o palnie (fig. 8).

4. Realizarea ancorelor de fixare a blocurilor de roca instabile s-a facut de catre firma de specialitate S.C. GEOSOND S.A., conform sche­mei prevazute in proiect si prezentate mai sus. Lungimea ancorelor a fost aleasa astfel incat partea lor inferioara sa ajunga la pachetul de roca stabila.

5. Tot in cadrul consolidarii primare s-a realizat curatirea fetelor late­rale (dinspre dolina) de blocurile de roca instabile.

Injectarea de monolitizare a masivului de roca in bolta podului

1. S-a realizat o placa din beton armat (fig. 10). Aceasta placa are rolul de inchidere a partii superioare (capac) pentru efectuarea injectiilor dar si pentru a se putea realiza cotele necesare pentru linia rosie a drumului. In placa de beton au fost lasate tuburi din PVC, cu diametrul de 60 mm pentru injectarea ulterioara.

2. Injectarea masivului de roca – S-au realizat intai injectii de contur pentru a crea o bariera impermeabila, prin colmatarea fisurilor din zona marginala si apoi s-au facut injectii pe zona centrala. De asemenea, pe marginea dinspre amonte a podului s-au fixat ancoraje pentru a lega blocurile de la partea superioara (mai putin stabile) de masivul de roca de la partea inferioara care este stabil (fig. 11).

Amenajarea fetelor vazute

Dupa finalizarea lucrarilor de injectare s-au curatat suprafetele de materialul instabil si s-a realizat zidaria pe partea amonte a podului. Pentru incadrarea lucrarii in mediul inconjurator, zidaria a fost facuta cu piatra naturala, provenita din blocu­rile cazute (fig. 12).

Refacera structurii rutiere din zona podului

In final, s-a refacut structura rutiera pe pod realizandu-se doua straturi de asfalt, turnate pe placa din beton. Se facut o analiza a scurgerii apei pluviale de pe drum, in urma careia s-au luat masurile necesare de drenare a acestora. Astfel, podul a fost redat in exploatare, insa numai pentru trafic usor si pietonal.

In urma lucrarilor de consolidate si conservare efectuate, podul a putut fi repus in exploatare, pentru trafic pietonal si auto usor, res­tric­tionat la 3 tone.

Pentru trafic greu, exista deja realizat drumul nou, care ocoleste podul natural.

CONCLUZII

Consolidarea si conservarea podului natural de la Ponoarele reprezinta unul dintre prea putinele proiecte de protectie a mediului geologic cu destinatie turistica, finalizate pana in prezent in Romania.

Un mare numar de monumente naturale, care privesc mediul geologic, asociate uneori si cu monumente istorice valoroase, asteapta un semnal de salvare, inainte de a fi pierdute iremediabil (vezi Complexul balnear turistic Slanic Prahova, Vulcanii noroiosi, Focurile vii, Lacurile terapeutice din Campia Joasa Buzau – Braila etc.).

Din punct de vedere legislativ, in domeniul geotehnicii nu exista niciun act normativ, ghid, instructiune etc. destinate cercetarii si conservarii monumentelor naturale care au legatura cu mediul geologic si industria turistica.

Subiectul ramane deschis, cu speranta ca, intr-un viitor nu prea indepartat, acest domeniu va fi reabilitat si pus in valoare la adevaratul potential de care dispune.

Autori:

prof. univ. dr. ing. Eugeniu Marchidanu –  Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Facultatea de Hidrotehnica, Departamentul de Geotehnica si Fundatii
ing. Adrian Simescu – S.C. S Engineering Design S.R.L.
ing. Petre Uta – S.C. GEOSOND S.A. 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 101 – martie 2014, pag. 24