Solutii de stabilizare a terasamentului unui drum amplasat in albia minora a unei ape curgatoare de munte

Amplasarea terasamentului unui drum in imediata vecinatate a unei ape curgatoare de munte a condus la cedarea acestuia. Cedarea terasamentelor a avut loc ca urmare a fenomenelor de eroziune si a celor de afuiere. Fenomenele de afuiere au condus la distrugerea structurilor de sprijin existente si la pierderea sta­bilitatii malului raului, iar fenomenele de eroziune, la cresterea maselor de pamant deplasate de sub structura rutiera. Articolul prezinta cauzele cedarii si analizeaza si propune solutii pentru stabilizarea terasa­mentelor. 

Dezvoltarea continua a asezarilor omenesti a condus la dispunerea diferitelor constructii pe tere­nuri dificile de fundare, pe amplasamente cu potential ridicat de alunecare sau in albiile minore sau majore ale apelor curgatoare. In cele mai multe cazuri, inginerul geotehnician intalneste in practica curenta amplasamente cu combinatii ale factorilor mentionati mai sus.

Lucrarea de fata trateaza problema unei alunecari de teren situate in albia minora a unei ape curgatoare de munte, prin de­terminarea cauzelor care au condus la producerea alunecarii si propune posibile solutii de interventie.

Se estimeaza ca, in Romania, suprafata supusa alunecarilor de teren este de circa 900.000 hectare. Cea mai importanta si cunoscuta alunecare de teren este deplasa­rea Varfului Suhardelului, care a dus la bararea raului Bicaz si la formarea Lacului Rosu. Alune­cari de teren de amploare s-au produs la Malul cu Flori, in iunie 1979 si la Varfuri, in februarie 1980, ambele in judetul Dambovita, Zemes (in 1992) in judetul Bacau si Izvoarele (august 1993) in judetul Galati.

Alunecarile de teren sunt deplasari gravitationale ale maselor de roci, pamanturi sau combinatii ale acestora, pe o panta. Producerea acestor fenomene reprezinta o amenintare la adresa fondului construit si implicit, la adresa vietii umane. In cele mai multe cazuri importanta acordata acestor fenomene este scazuta, mai ales in ceea ce priveste alunecarile care nu se produc cu viteza sporita.

Procesul de alunecare include trei faze [1]:

• faza pregatitoare, de alunecare lenta, incipienta (procese ante-prag);
• alunecarea propriu-zisa (trecerea peste pragul geomorfologic);
• stabilizarea naturala (echilibrarea, procese post-prag).

Aparitia sau reactivarea alunecarilor este controlata de doua categorii de factori: naturali si antropici [2]. Factorii naturali sunt reprezentati de modificarea nivelului apelor naturale, de ploile torentia­le, miscarea seismica, de eroziunea si/sau afuierea terenului. Factorii antropici sunt reprezentati de executia necontrolata a unor constructii pe versanti cu potential de alunecare si despadurirea/decopertarea vegetatiei de pe aceiasi versanti.

SITUATIA DIN TEREN

Amplasamentul studiat se afla pozitionat in arealul comunei Zemes din judetul Bacau, in albia minora a raului Tazlaul Sarat, o zona cunoscuta pentru potentialul ridicat de producere al alunecari­lor de teren.

Cu ocazia vizitei in amplasament s-au constatat urmatoarele:

• albia raului Tazlaul Sarat era colmatata in proportie de circa 50-60% cu bolovani de dimensiuni mari, precum si de trunchiuri de copaci si resturi de vegetatie;
• s-au identificat ramasite ale unor vechi ziduri de greutate din beton simplu si din gabioane;
• terasamentul drumului a fost afectat de o alunecare de teren de tip prabusire de mal [3]; alu­necarea s-a produs din cauza subminarii prin erodare, de catre apele raului Tazlaul Sarat, a piciorului taluzului pe care se afla pozitionat drumul DC 130;
• in imediata apropiere a zonei alunecarii, in aval de aceasta, in albia raului Tazlaul Sarat exista un zid de greutate din beton simplu care sprijina terasamentul drumului; la o analiza vizuala a acestuia s-a constatat ca primul tronson, din imediata apropiere a zonei analizate, a su­ferit o cedare de tip GEO la translatie pe orizontala; restul tronsoanelor vizualizate prezinta de­gradari structurale, precum si semnele unei viitoare cedari geo-rotationale ca urmare a erodarii, prin subspalare, a terenului de fundare a acestora, fundatiile fiind, in momentul de fata, pe o suprafata de circa 30-40% in consola (fig. 3).

In cadrul lucrarilor de prospectare geotehnica s-a intalnit urmatoarea stratificatie geologica, pornind de la gura forajului spre baza acestuia: 60 cm de bolovanis, 230 cm de nisip slab legat argilos, in amestec cu pietris si bolovanis, 90 cm de pietris cu bolovanis si bolovani, 100 cm argila marnoasa cenusie si stratul de baza alcatuit dintr-o gresie cenusie compacta.

SOLUTII DE INTERVENTIE PROPUSE

Analizand caracteristicile fizico-mecanice ale stratificatiei terenului de pe amplasament si topo­grafia terenului, s-a ajuns la concluzia ca alunecarile de teren din amplasament sunt activate de urmatorii factori:

• apele raului Tazlaul Sarat au erodat, in timp, piciorul taluzului pe care este pozitionat drumul DC 130, fapt ce a condus la cedarea acestuia prin prabusire;
• cedarea zidurilor de sprijin existente, din punct de vedere structural si geotehnic, din cauza procesului de erodare a bazei acestora de catre apele raului Tazlaul Sarat; s-a identificat, in imediata apropiere a zonelor cu prabusiri de maluri, existenta unor ziduri de sprijin in aval dezona investigata, lucrari care, pe moment, confera stabilitate zonei;
• procentul mic de impadurire, raportat la zonele adiacente;
• existenta unor zone de contrapanta in amonte de drum, care au permis stagnarea pe perioade
  indelungate a apelor de suprafata, influentand, astfel, caracteristicile fizico-mecanice locale ale pamanturilor din amplasament.

Avand in vedere cele prezentate mai sus, s-au luat in considerare urmatoarele 3 solu­tii posibile de interventie asupra terasamentului drumului:

• Taluzarea terasamentului drumului, fara dispunere de elemente de sprijin:

– se propune taluzarea terasamentului drumului cu o panta dulce, conform prevederilor STAS 2914-1984;

– se vor executa lucrari de decolmatare a albiei pe zona analizata.

• Solutia maximala cu dispunere de elemente de sprijin:

– se propune sprijinirea terasamentului drumului prin dispunerea unui perete de sprijin din piloti forati, dispusi cu interspatii, dimensionat conform normativelor tehnice in vigoare; se propune amplasarea peretelui la marginea dalei carosabile, spre albia raului Tazlaul Sarat;

– se vor executa lucrari de decolmatare a albiei, pe zona analizata, cu amenajarea taluzului din fata
peretelui de sprijin; in acest sens, se recomanda ca bolovanii din albie sa fie dispusi in aval de pere­tele de sprijin, creand, astfel, o protectie antierozionala a pamantului dintre interspatiile pilotilor;

• Solutia minimala cu dispunere elemente de sprijin:

– se propune sprijinirea terasamentului drumului prin dispunerea unui zid de sprijin din beton armat tip cornier, dimensionat conform normativelor tehnice in vigoare; se propune amplasarea acestui zid la baza taluzului aferent terasamentului drumului, spre albia raului Tazlaul Sarat; zidul va avea o adancime de fundare care sa ia in calcul si adancimea de afuiere maxima;

– se vor executa lucrari de decolmatare a albiei pe zona analizata, cu amenajarea taluzului din fata zidului de sprijin; in acest sens, se recomanda ca bolovanii din albie sa fie dispusi in aval de zidul de sprijin, creand, astfel, o protectie antierozionala a fundatiei acestuia.

Pentru cele trei solutii de interventie propuse s-au efectuat calcule de stabilitate folosind programul Plaxis 2D, cu modelul constitutiv Mohr-Coulomb [4] si algoritmul de calcul „Phi-c reduction” [5].

In Tabelul 1 sunt prezentate valorile factorilor pentru analizele de stabilitate efectuate. In figurile 1, 2 si 3 sunt prezentate aliurile suprafetelor de lunecare pentru modelele de calcul 1.1, 1.2, II.2, II.4, III.2 si III4.

Pe baza calculelor de stabilitate efectuate se pot trage urmatoarele concluzii:

• In cazul taluzului amenajat fara sarcina se observa ca cedarea se produce la piciorul taluzului prin erodarea hidraulica a acestuia; in cazul taluzului cu sarcina se constata ca suprafata de cedare are o forma circular cilindrica, cedarea afectand intreg terasamentul drumului; de mentionat ca fac­torii de stabilitate prezentati sunt valabili doar in situatia in care piciorul taluzului nu este erodat de apele raului Tazlaul Sarat; in situatia in care piciorul taluzului va fi erodat, factorii de stabilitate vor prezenta valori subunitare, lucru ce poate fi constatat si in momentul de fata pe amplasament;
• In cazul terasamentului sprijinit de perete, de un zid de sprijin din beton armat de tip cornier, se constata formarea unei suprafete de cedare circular cilindrica, suprafata care se extinde in adancime si cuprinde intreaga zona sprijinita; s-a considerat ca situatie critica erodarea pi­ciorului taluzului, erodare care sa conduca la cedarea terasamentului din fata zidului de sprijin pe o inaltime de circa 2,00 m; indiferent de situatia analizata se constata formarea unei suprafete de ce­dare in aval de zidul de sprijin, suprafata care indica posibilitatea pierderii stabilitatii zidului, prin cedare de tip GEO la rotire si capacitate portanta;
• In cazul terasamentului sprijinit de un perete de piloti forati cu interspatii se constata existenta
  unei suprafete de cedare circular cilindrice, dar care se produce doar in aval de peretele de sprijin,
  terasamentul drumului prezentand stabilitate; s-a considerat ca situatie critica erodarea piciorului
  taluzului, erodare care sa conduca la cedarea terasamentului din fata peretelui de sprijin pe o inaltime de circa 3,00 m; in acest caz, se observa o crestere a factorului de stabilitate, deoarece suprafata de cedare se formeaza in adancime, cuprinzand intreaga zona sprijinita.

ANALIZA SOLUTIILOR

Toate cele 3 solutii de interventie propuse mai sus confera stabilitate amplasamentului, dar analizand  tehnologiile de executie si conditiile de exploatare a constructiilor au rezultat urmatoa­rele:

• Solutia de amenajare a taluzului drumului fara dispunerea altor lucrari de protectia a acestuia prezinta aplicabilitate pe termen scurt, avand in vedere ca taluzul va fi erodat de ape, si deci, terasamentul se va prabusi din nou in punctul analizat;
• Pentru executia zidurilor de sprijin aferente solutiei minimale, sunt necesare excavatii deschise cu adancimi de circa 2,00 m (adancimea de afuiere + adancimea de incastrare), fapt ce conduce la formarea unui taluz vertical cu inaltimi de 3,00 m – 5,00 m, spre terasamentul drumului; in aceastasituatie, se pune problema realizarii unui sistem de sprijinire a taluzului pentru ca acesta sa-si pastreze stabilitate pe durata executiei lucrarilor; pentru preintampinarea fenomenului de afuiere a fundatiilor se pot executa lucrari de decolmatare a albiei, cu dispunerea bolovanilor recupe­rati din albie la baza zidului de sprijin; asa cum s-a putut observa pe amplasament, debitul si viteza raului Tazlaul Sarat conduc la afuierea puternica a terenului de sub fundatiile zidurilor existente (fig. 3);
• Executia pilotilor din cadrul solutiei maximale, la marginea carosabila a drumului, confera un grad mare de stabilitate a terasamentului, chiar si in ipoteza producerii unei cedari a taluzului din fata peretelui de sprijin pe o inaltime de circa 3,00 m; pentru a putea executa pilotii in conditii de siguranta este necesara decolmatarea albiei si executia unui taluz la marginea terasamentului, prin dispunerea bolovanilor din albie, lucrari ce confera stabilitate taluzului pe durata de executie a pilotilor, precum si stabilitate in exploatare, prin indeplinirea rolului de „saltea” antierozionala.

CONCLUZII

In toate situatiile in care este necesara proiectarea unor structuri de sprijin, se impune o analiza pertinenta a mai multor solutii, din care sa fie aleasa solutia cea mai eficienta din punct de vedere tehnico-economic.

Amenajarea unui taluz nu este corespunzatoare, avand in vedere inaltimea sa, reducerea sectiunii albiei si posibilitatea erodarii acestuia de apa raului.

Solutia cu zid de sprijin este dificil de realizat din punct de vedere tehnologic.

Solutia pe piloti confera un grad mare de stabilitate terenului si este simplu de executat. Desi solutia pe piloti este aparent mai scumpa, aceasta reduce volumul de lucrari si riscurile in execu­tie si creste gradul de siguranta in exploatare.

BIBLIOGRAFIE

1. ro.wikipedia.org/wiki/Alunecare_de_teren;
2. Asuencei V., Alupoae D., Baron A., Raileanu P., Alunecarile de teren. Factorii care le produc si metode de combatere. Revista Constructiilor nr. 120, 2015, 44-49;
3. Note de curs. Geomorfologie – semestrul II – Geografia mediului, Ene M.;
4. *** Plaxis Version 8. Materials models manual.
5. *** Plaxis Version 8. Reference manual. 

Autori:
conf. univ. dr. ing. Dorel Platica,
ing. Irina Elena Platica (Ciobanu) – Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul CCF
ing. Vlad Mircea Grigoras – PROCONRIM SRL, Iasi 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 148 – iunie 2018, pag. 24