GEOSOND SA: Consolidarea versantilor pentru siguranta arterelor de circulatie in zona montana

Lucrarea prezinta solutii tehnice de consolidare si protectie a versantilor inalti, precum si de consolidare a terasamentelor drumurilor. Ca studiu de caz se prezinta lucrarile de consolidare pe DN 10, in amonte de acumularea Siriu, intre km 84+500 si 84+600, unde roca desprinsa din versant a acoperit platforma drumului dar blocurile de stanca prabusite au provocat rupturi ale acestuia. S-au executat lucrari de protectie cu plasa ancorata si ancore, pentru consolidarea versantului. Sistemul de siguranta aplicat a constat in plasa de sarma, din oteluri de inalta rezistenta, special utilizate la stabilizarea versantilor abrupti din roca degradata sau stanca ce prezinta pericol de alunecare, desprindere, prabusire.

Lucrarile s-au executat cu instalatii de foraj specializate, pentru zona cea mai inalta de lucru folosindu-se o instalatie fixata direct pe versant, manevrele de suspendare si pozitionare pe locatie fiind realizate cu ajutorul unei macarale. Sunt prezentate dificultatile intampinate in derularea lucrarilor si modul de rezolvare a acestora, precum si modul de realizare, materialele fololsite si utilajele necesare pentru executia lucrarilor. 

Fragmentarea reliefului, reteaua hidrografica si caracteristicile de masivitate ale Carpatilor au fost nu de putine ori, provocari in construirea culoarelor rutiere si feroviare de transport, mai ales in zona Carpatilor Meridionali, strabatuti de rauri de ordin superior (Olt) sau culoare depresionare (Rucar-Bran). Trei sosele europene (E60, E68 si E574) si trei drumuri nationale (DN1A, DN10 si DN73A) se indreapta radial din centrul tarii spre toate directiile, municipiul Brasov fiind cel mai mare nod rutier intracarpatic.

In decursul anilor, modernizarea si devierea retelei de drumuri existente, precum si construirea unor drumuri noi generate de constructiile hidrotehnice au ridicat probleme deosebite (DN6 in lungul Dunarii intre Gura Vaii si Orsova – drum + CF, DN67C pe Valea Sebesului, DN10 pe Valea Buzaului in zona Lacului Siriu, reconstructia drumului DN74 pe Valea Lotrului, DN24C si DN29 pe Valea Prutului, DN7 s.a.). In acelasi context de dificultate se situeaza si traseele turistice aflate in stransa legatura cu dezvoltarea infrastructurii de transport – Trasfagarasan, Transalpina, si mai nou, Transbucegi si Transcarpatica. Proiectarea si executia lucrarilor au impus interventii pentru realizarea elementelor geometrice ale drumului, fapt ce a determinat aparitia problemelor legate de asigurarea stabilitatii corpului drumului si a versantilor adiacenti, si implicit, executia de lucrari specifice pentru aplicarea unor solutii tehnice de consolidare si protectie a versantilor inalti si de consolidare a terasamentelor drumurilor.

La inceputurile executiei acestui gen de lucrari, in gama solutiilor adoptate se regaseau zidurile de sprijin de greutate, drenajele si protectia de taluzuri. In timp, zidurile de sprijin au fost inlocuite cu bolti din pilastri, ranforti din chesoane si coloane, piloti prefabricati, coloane forate, micropiloti forati, micropiloti injectati si sisteme de ancoraje, coloane din pamant stabilizat, ziduri de sprijin din elemente prefabricate si gabioane, toate acestea fiind insotite de drenuri. Pentru protectia si consolidarea taluzurilor au aparut plasele torcretate, cu rol de protectie a taluzurilor stancoase, degradabile sau pentru consolidarea unor versanti stancosi instabili, plasele ancorate cu rol de protectie pentru siguranta circulatiei sau securitatea muncii la executie, elementele prefabricate spatiale cu posibilitate de inierbare si pamanturile armate cu materiale geosintetice.

Evolutia, in ultimii ani, din domeniul constructiilor, cat si dezvoltarea unor echipamente tehnologice specifice, au permis aparitia si aplicarea unor tehnologii si materiale noi / moderne ce pot fi folosite cu succes pentru construirea, intretinerea si dezvoltarea infrastructurii si a sistemelor moderne de transport. In acest context, in cele ce urmeaza se prezinta lucrarile de consolidare din cadrul a doua proiecte executate pe DN10, respectiv DN7C.

Refacere parte carosabila si consolidare versant pe DN10, km 84+500 – km 84+600

• Beneficiar CNADNR SA – DRDP Bucuresti;
• Proiectant EXPERT PROIECT 2002 SRL Bucuresti;
• Antreprenor CONFERIC SRL Buzau;
• Subantreprenor de specialitate GEOSOND SA Bucuresti.

Lucrari de consolidare a versantului pe DN10, km 84, in amonte de acumularea Siriu

Date caracteristice

Drumul National 10 face legatura intre orasele resedinta de judet Buzau si Brasov; amplasamentul zonei studiate a drumului DN10 este in judetul Buzau, in amonte de Acumularea Siriu. In ultimii ani, si preponderent incepand cu anul 2005, pe versantii Raului Buzau din zona Lacului de acumulare s-au accentuat fenomenele de instabilitate, frecvente fiind prabusirile de stanci, legate de stratificatia generala a versantului.

Din punct de vedere geologic, amplasamentul este incadrat zonei externe a flisului si corespunde Panzei de Tarcau (gresia de Tarcau – flis grosier cu intercalatii de flis argilo-grezos, cu alternante de pachete de argile, marne si gresii calcaroase subtiri). Din punct de vedere tectonic, amplasamentul drumului este afectat de o falie importanta (Falia Monteoru) in amonte de barajul Siriu, transversal pe vale, care induce alte doua falii: falia Siriu – in lungul vaii si falia Casoca in aval de baraj, transversal pe vale, fiind acompaniate de izvoare sulfuroase ascendente, care intrerup continuitatea straturilor.

In zona km 84+500 – km 84+600 versantul prezinta o tectonizare puternica, variatia inclinarii si directia stratelor fiind foarte mare. Prabusirea unui volum de cca. 3.000 m3 din blocuri, cu marimea pana la 250 to/buc., a acoperit platforma drumului, iar impactul produs de catre blocurile de stanca asupra corpului drumului a provocat rupturi ale acestuia (fig. 1).

Solutii aplicate

Lucrarile de consolidare si protectie au constat in protectia taluzurilor in rambleu si debleu cu plasa ancorata si refacerea tronsonului degradat al zidului de sprijin.

Solutia aplicata in zona aval de drum este redata in figura 3. 

Sistemul plasa SPIDER

Pentru protectia versantului s-au aplicat sisteme noi de siguranta, din plasa de sarma confectionata din oteluri de inalta rezistenta, folosite la stabilizarea versantilor abrupti din roca degradata sau stanca ce prezinta pericol de alunecare, desprindere, prabusire.

Ancorele de fixare pentru plase; ancorarea grinzii din beton

Pentru montarea plaselor si ancorarea grinzii din beton (ancore active si pasive) s-a folosit sistemul / tehnologia autoforanta Ischebeck® TITAN.

Tijele de ancorare Ischebeck® Titan sunt executate din otel inalt aliat cu titan si au caracteristici fizico-mecanice superioare si rezistenta sporita la coroziune. Sistemul este alcatuit din bare/tije profilate si canal interior de injectare, sapa cu orificii de spalare, centrori, mufe de legatura, placi si piulite de fixare. Tijele prezinta caracteristici superioare comparativ cu o bara plina, la aceeasi suprafata a sectiunii transversale, avand o rezistenta la momentele de incovoiere mai mare si frecare ridicata. Avantajul utilizarii barelor Ischebeck® Titan consta in amprenta profilata a acestora; forma speciala, profilata la exterior, confera o aderenta ridicata la materialul care este injectat (suspensie de ciment), fata de celelalte tipuri de armaturi. Suspensia de ciment, ajunsa la maturare, transfera incarcarea de la elementul portant la teren si realizeaza o buna protectie anticoroziva.

Principiul tehnologiei/metodei consta in forare directa in teren (inclusiv in roci) utilizand elementul portant/armatura, simultan cu injectarea prin canalul acesteia, a suspensiei de ciment. Mentinerea stabilitatii gaurii forate se asigura cu ajutorul suspensiei iar sapa ramane in foraj; ulterior se realizeaza injectarea propriu-zisa a ancorelor. Ansamblul astfel executat este lasat in teren ca element de armare, rezistent la compresiune, intindere, forte taietoare si frecare.

Comparativ cu tehnologia clasica / uzuala (fara injectare, cu carcasa de armatura sau cu injectare, folosind dispozitive specifice), utilizarea acestei tehnologii determina urmatoarele avantaje: nu se sapa in prealabil, in vederea introducerii armaturii; forajul nu necesita tubare (mentinerea stabilitatii peretilor gaurii de sonda se face cu ajutorul suspensiei de ciment); instalare rapida, inclusiv injectare si reducerea timpului de executie.

Executia lucrarilor

S-au executat lucrari de protectie cu plasa ancorata pe o suprafata de cca. 4.750 m2, pentru fixarea plaselor fiind necesara executia a 3.800 ml ancore. Plasele ancorate folosite au fost montate la o inaltime medie cca. 30 m, inaltimea maxima de montare fiind de 49 m.

Petru ancorarea grinzii din beton s-au realizat 436 ml ancore. Durata de executie pentru aceste lucrari a fost de 2 luni, in conditii de restrictionare a circulatiei pe o singura banda.

Utilaje si echipamente specifice

Pentru a se putea realiza si respecta cerintele prevazute in proiect s-au folosit instalatii de foraj specializate (prevazute cu cap rotopercutant), insotite de malaxoare si pompe de injectie cu debit variabil si presiuni de lucru 10-30 bar.

Utilajele si echipamentele au fost astfel alese si dimensionate, incat sa poata asigura diametrul, lungimea, inclinarea forajelor si inaltimea de executie a lucrarilor prevazute in proiect, respectand tehnologia de executie (fig. 4).

Pentru zona cea mai inalta de lucru s-a folosit o instalatie care se fixeaza direct pe versant, manevrele de suspendare si pozitionare pe locatie fiind realizate cu ajutorul unei macarale cu brat telescopic (fig. 5). 

Dificultati

Dificultatile intampinate pe parcursul executiei lucrarilor au fost:

• executia lucrarilor premergatoare celor de baza, prin periere si indepartarea blocurilor de roca afectate de instabilitate pe versant. Lucrarile s-au executat cu mare atentie, respectandu-se normele de securitate a muncii aplicabile in astfel de conditii;
• pregatirea fizica a personalului pentru executia de lucrari la inaltime, asigurati in corzi si centuri de siguranta; supravegherea personalului s-a facut in permanenta, pentru a evita orice context ce ar fi putut genera o situatie care sa puna in pericol sanatatea sau viata personalului;
• utilizarea de echipamente care sa permita montarea si ancorarea acestora pe versantii abrupti si stancosi. Manevrele de pozitionare pe locatii s-au realizat cu ajutorul unei macarale; pentru anumite locatii ale ancorelor de fixare, in zonele abrupte, s-a folosit o instalatie de foraj care se poate fixa pe versant.

Refacere parte carosabila si podet pe DN7c, km 64+380, stanga

• Beneficiar CNADNR SA – DRDP Bucuresti;
• Proiectant MODUL PROIECT SA Alexandria;
• Antreprenor SC RMR ARGES SRL Curtea de Arges;
• Subantreprenor de specialitate GEOSOND SA Bucuresti. 

Lucrari de consolidare a corpului drumului – executie in regim de urgenta

Date caracteristice

Locatia de studiu se afla in zona satului Arefu, comuna Arefu, jud. Arges, la intersectia cu un drum forestier. Fenomenul de instabilitate ce a afectat drumul national s-a produs, in principal, din cauza drenarii defectuoase a apelor de suprafata, care a deversat peste drum unde a ravinat deluviul in care a fost fundat zidul de sprijin. Alte cauze favorizante au provenit din fundarea superficiala a zidului de sprijin, din panta accentuata a versantului si neamenajarea intersectiei dintre drumul forestier si drumul national. Prabusirea unui tronson din zidul de sprijin existent a produs o rupere a corpului drumului pe o lungime de cca. 10.00 m, afectand si un podet, iar la suprafata drumului a aparut o caverna cu diametrul de cca. 2.00 m.

Solutii aplicate

Pentru restabilirea integritatii platformei drumului, precum si a sigurantei in exploatare a drumului, solutiile de remediere au constat in lucrari de consolidare, de refacere a drumului si scurgere a apelor.

Lucrarile de consolidare au constat in:

• executia de micropiloti la capetele exterioare ale rupturii drumului, pentru consolidarea terenului de sub fundatia zidului existent;
• micropiloti injectati, verticali si inclinati pentru consolidarea terenului stancos de sub platforma drumului.

Executia lucrarilor

Pentru executia lucrarilor de consolidare s-a folosit sistemul / tehnologia autoforanta Ischebeck® TITAN, caracteristicile tehnice ale materialelor si modul de executie a lucrarilor fiind cel prevazut in capitolul 2.3.2. anterior.

In etapa initiala, pentru stoparea rapida a fenomenului de instabilitate, in zona axului drumului si la capetele exterioare ale rupturii s-a utilizat o instalatie de foraj BOART Longyear Delta Base 100, capabila sa realizeze cu productivitate mare micropiloti de diverse adancimi si inclinari.

In etapa ulterioara s-au executat micropilotii din zona zidului de sprijin, conditiile de acces si manevrele din amplasament, cat si cele de siguranta a muncii determinand necesitatea folosirii unui echipament de foraj montat pe bratul unui excavator.

S-au executat 1.663 ml micropiloti injectati cu bare autoforante 30×11, 40×16 si 52×26, dintre care 345 ml inclinati si 1318 ml verticali.

Durata de executie a lucrarilor de consolidare mentionate a fost de numai 22 zile, inclusiv mobilizare / demobilizare, durata totala a lucrarilor din cadrul proiectului fiind de 40 zile. Executia lucrarilor s-a facut cu restrictionarea circulatiei pe o singura banda.

Dificultatile intampinate pe parcursul lucrarilor au fost: amenajarea platformei de lucru pentru utilajele si echipamentele de interventie in zona alunecarii (pentru asigurarea stabilitatii platforma a fost ancorata pe gabioane) si spatiul relativ redus de manevra in zona excavatiei, la cca. 3 m adancime (s-a recurs la utilizarea excavatorului).

CONCLUZII

Exemplele prezentate pun in evidenta importanta fazei de executie, bazata pe tehnologii recente si care asigura o productivitate sporita, in special in cazurile in care lucrarile au caracter de interventie reclamate de deteriorari structurale si cedari ale terenului care survin si evolueaza foarte rapid.

In faza de proiectare, pentru astfel de lucrari ar fi de dorit sa se tina mai mult seama de acest aspect, insa, de multe ori, solutiile tehnice prevazute implica elemente pentru a caror realizare e necesara o cantitate mare de resurse si timp (piloti, coloane, diverse tipuri de elemente de sprijin s.a.) sau solutiile nu sunt realizabile la fata locului din cauza dimensiunii si posibilitatilor de acces ale utilajelor necesare in zona de lucru.

BIBLIOGRAFIE

1. ***, GP 113-04, Ghid privind executia minipilotilor;
2. ***, SR EN14199-2015, Executia lucrarilor geotehnice speciale. Micropiloti;
3. *** Agrement tehnic 016-01/341 TIJE AUTOFORANTE CU CANAL DE INJECTARE PENTRU ANCORARE TITAN, Consiliul Tehnic Permanent pentru Constructii, BUCURESTI, 2016;
4. ***, TITAN Micropiles Brochure, TITAN Anchor Piles Brochure, New Dimensions Brochure, FRIEDR. ISCHEBECK GMBH Ennepetal, 2008;
5. ***, Infrastructura de transport – factor cheie in dezvoltarea durabila a Regiunii Centrul, ADR CENTRU, 2011;
6. ***, Raport de expertiza tehnica, „Refacere partii carosabile si consolidare de versant pe DN 10 km 84+500 – 84+600 din cauza alunecarilor de bolovani”, VIACONS SA, 2011 – arhiva GEOSOND SA;
7. ***, Referat geotehnic, „Refacere parte carosabila si consolidare versant”, pe DN 10 km 84+500 – 84+600”. GEO-SERV SRL, 2011, arhiva GEOSOND SA;
8. ***, PROIECT TEHNIC SI DETALII DE EXECUTIE, „Refacere parte carosabila si consolidare versant, pe DN 10 km 84+500 – 84+600”, EXPERT PROIECT 2002 SRL, dec. 2011 , arhiva GEOSOND SA;
9. ***, Raport de expertiza tehnica, „Refacere parte carosabila si podet pe DN7C, Km 64+380 stanga”, ROAD CONSULTING & DESIGN SRL, – arhiva GEOSOND SA;
10. ***, PROIECT TEHNIC SI DETALII DE EXECUTIE, „Refacere parte carosabila si podet pe DN7C, km 64+380 stanga”, MODUL PROIECT SA, 2011 – arhiva GEOSOND SA;
11. Petre Uta, Raluca Pascalau, Reinforcement, sealing and anchoring of rock massif and building structures, Seminar Stiintific, VSB – Technical University of Ostrava, Cehia, 2013.

Autori:
ing. Petre Uta,
ing. Vasile Mares,
ing. Raluca Pascalau – GEOSOND SA 

GEOSOND SA este o firma dinamica, adaptata cerintelor pietei moderne, atuul ei fiind cei peste 24 ani de experienta in domeniul constructiilor speciale si ingineriei geotehnice. 

Contact:
GEOSOND SA
Splaiul Independentei 294
060031 – Bucuresti
Tel./Fax: 021 319 48 44
Email: office@geosond.com
Web: www.geosond.com

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 146 – aprilie 2018, pag. 34