Stabilizarea si protectia unui versant cu alunecari active

Pentru protectia unor constructii ale asezamantului monahal Cornu din judetul Prahova, au fost prevazute lucrari de stabilizare a versantului estic, aflat in alunecare activa. Pierderea de stabilitate a inceput sa se contureze inca din anul 2008.

Versantul este compus dintr-o marna la care, in contact cu apa, suprafata are o slaba rezistenta la alunecare. Alunecarea este de tip delapsiv si necesita lucrari de sustinere pe tot versantul. Pe baza calculelor de rezistenta si stabilitate, pentru stabilizarea deplasarilor si imbunatatirea caracteristicilor geotehnice ale terenului, au fost prevazute ziduri de sprijin ancorate, micropiloti cu rol de ranforsare a terenului, protectie cu gabioane si sistem de drenaj. In lucrarea de fata prezentam solutiile tehnice aplicate pe un versant in alunecare activa, in etape bine definite.

Asezamantul monahal cuprinde Manastirea cu hramul „Sf. loan Evanghelistul si Sf. Cuv. Eufrosina”, cunoscuta si ca Manastirea Cornu, precum si cladirile anexe, amplasate toate la marginea sud-estica a comunei Cornu, pe un platou situat pe culmea unui deal, in zona de interfluviu Prahova – Campinita. Aceasta culme e cunoscuta si prin numele Topseni-Podisor. Spre est de Asezamantul monahal se afla un versant supus unor fenomene de alunecare, acestea afectand unele dintre cladiri, dupa cum s-a intamplat si in trecut, mai ales in perioada 2007 – 2013, odata cu executia diverselor constructii. Ele au generat cedarea lucrarilor de stabilizare executate anterior.

Pentru ca Asezamantul monahal sa fie pus in siguranta au fost prevazute lucrari de stabilizare necesare, cu mentiunea ca ele sa fie facute pana la Limita de Proprietate (L.P.) dinspre est, care se afla la cca. 83,0 m distanta, in josul pantei, fata de creasta versantului. Diferenta de nivel este de 36 m in dreptul Limitei de Proprietate si de 172 m in dreptul paraului Campinita. Lucrarile de stabilizare vor fi extinse si in afara L.P., in aval, pe lungimea intregului versant, pana in valea paraului Campinita.

CONDITII NATURALE

Versantul are o inclinare de cca. 1:1,7 la partea sa superioara, aceasta reducandu-se treptat la cca. 1:4 langa albia paraului Campinita, pe o distanta de cca. 850 m. Natura terenului a fost pusa in evidenta printr-o serie de studii si investigatii geotehnice care au relevat faptul ca la suprafata se afla un strat de pietris in amestec cu argila (greutate volumica 17 kN/m3, unghi de frecare interna 30° si coeziune de 20 kPa) grosime de 2,00 ~ 2,50 m, dupa care urmeaza un strat de argila galbuie (greutate volumica 17 kN/m3, unghi de frecare interna 10° si coeziune de 20 kPa). Sub aceste straturi a fost intalnit un strat foarte gros de marna, cu intercalatii de straturi subtiri de nisip (greutate volumica 20 kN/m3, unghi de frecare interna 10° si coeziune de 20 kPa ).

Marna are o permeabilitate redusa, astfel incat apa infiltrata prin stratul superior ramane cantonata in ea, ceea ce conduce la inmuierea partii sale superioare. Se formeaza, astfel, deasupra, un strat cu caracteristici geotehnice reduse, care favorizeaza producerea fenomenelor de alunecare.

Apa subterana are tendinta de a se scurge spre paraul Campinita fiind interceptata in unele foraje, care au aratat ca debitele captate cresc in perioadele cu precipitatii.

SOLUTII CONSTRUCTIVE

In aceasta etapa, asa cum am aratat, lucrarile de stabilizare au fost prevazute pana la Limita de Proprietate. Lucrarile constau in: doua ziduri de sprijin ancorate; protectia terenului in aval de ziduri prin intermediul unor saltele din gabioane; stabilizarea terenului din aval de ziduri cu micropiloti; drenuri sub-orizontale; profilarea taluzului si protectia sa.

Zidul de sprijin

Zidul din beton armat are o inaltime de 2,50 m, cu grosimea, la partea superioara, de 0,35 m si de 1,10 m la baza, unde se prevede un radier de 0,50 m grosime si 1,60 m latime, inaltimea totala a zidului, inclusiv radierul, fiind de 3,00 m.

Armarea este prevazuta cu bare din otel PC 52, cu un consum de 82,60 kg/m3 de beton; in corpul zidului se prevad barbacane de f110 mm, iar in spate un prism de piatra bruta si geotextil, necesare pentru a asigura drenarea apei, care s-ar putea acumula in aceasta zona si care ar exercita eforturi suplimentare.

Se prevede, de asemenea, ancorarea zidului prin doua randuri de ancore, constituite din bare rigide care sunt folosite si ca tija de injectie a suspensiei de ciment, consolidand, astfel, terenul. Barele sunt de tip autoforant, cu diametrul f52/26 mm (diametrul exterior / interior) si lungimea de 21,00 m. Pe un tronson de zid de 5,00 m lungime se prevad 8 ancore. Sectiunea transversala a unei bare de ancoraj este de 12,50 cm2 iar rezistenta la limita de curgere de 730 kN. Consumul de suspensie de injectare, la executarea ancorelor, este de cca. 40 l/m. Ancorele se vor pretensiona la o forta de 50 kN pentru a intra in lucru imediat.

Conform celor precizate in reglementarile tehnice in vigoare, este necesar ca, pentru un minimum de 2% din totalul de ancore, sa se efectueze incercari de smulgere de control. Incercarile distructive se vor efectua pe ancore suplimentare, care nu raman in serviciu, pana la cedare sau pana la o forta de smulgere de 500 kN.

Pentru preluarea fortelor verticale generate de impingerea masivului de pamant si de greutatea proprie a zidului, se prevad, sub radierul acestuia, micropiloti. Micropilotii sunt alcatuiti din bare de tip autoperforant cu diametrul de f40/16 mm si 9,0 m lungime. Barele sunt dispuse pe doua randuri, cate 11 bucati pe un tronson de zid de 5,0 m lungime.

Sectiunea transversala a unei bare are o arie de 9,00 cm2 iar rezistenta la limita de curgere este de 525 kN. Capetele superioare ale micropilotilor se vor ingloba in radierul zidului, in acest scop prevazandu-se piulitele si placa de ancoraj necesare.

Protectia terenului in aval de zid

Terenul din aval de cele doua ziduri va fi acoperit cu o saltea tip gabion, umpluta cu piatra bruta, de 17 cm grosime si 22,00 m latime, pe toata lungimea zidului. Sub saltea se prevede o folie cu permeabilitate redusa (etansa) si un geotextil. Pe o latime de cca. 10,50 m, se prevad micropiloti din bare tip autoperforant, cu diametrul de f30/11 mm si f40/16 pe randul marginal si cu lungimea de 6,00 m. Capatul lor superior se fixeaza in salteaua de tip gabion.

Barele cu diametrul de f30/11 mm au sectiunea transversala de 4,15 cm2 iar rezistenta la limita de curgere este de 260 kN. De asemenea, se prevede conlucrarea acestor micropiloti la partea superioara, prin legarea capetelor lor cu un cablu toron de 8 mm in diametru si intre ei cu plasa de sarma a gabionului (fig. 4).

Profilarea taluzurilor si protectia lor

Pentru a elimina riscul de prabusire a versantului inalt si abrupt, se va executa o profilare a sa prin realizarea unor taluze stabile si berme, folosind si plase de sarma ancorate. Suprafata astfel profilata va fi protejata prin reconstructie vegetala, in care sens vor fi executate trepte de infratire. Materialul rezultat din excavarea si decaparea stratului de sol vegetal superficial va fi depozitat in halde/masive separate fata de cele continand solul steril excavat in profunzime; aceasta va facilita, ulterior, operatiile de protectie vegetala si inierbare, diminuind atat costurile, cat si timpii de punere in opera.

Drenuri sub-orizontale

Acestea se executa prin foraj orizontal cu lungimea de cca. 30,00 m si se echipeaza cu teava PVC slituita, cu diametrul de f110 mm, invelita in geotextil cu masa de 250 g/m2. Forajul necesar pentru drenuri este cu diametrul f146 mm. Inclinarea drenurilor este de 7° ascendent fata de orizontala.

La debusare se vor prevedea corpuri de dren din beton, care pot prelua fiecare pana la 4-5 capete de dren. Din acestea, apele colectate vor fi evacuate controlat, in aval.

Lucrari de urmarire in timp a alunecarii

Pentru urmarirea alunecarii pe durata desfasurarii lucrarilor, este necesar sa se efectueze o serie de investigatii geotehnice, care constau din: patru foraje geotehnice (inclusiv SPT) cu adancimea de 15,00 m fiecare; patru piezometre cu lungimea de 15,00 m fiecare; patru inclinometre cu lungimea de 20,00 m fiecare.

Lucrarile geotehnice vor pune in evidenta, in detaliu, natura terenului, evolutia nivelului apei subterane si deplasarile terenului. Piezometrele si inclinometrele vor fi urmarite de constructor pe intreaga perioada de executie.

VERIFICAREA STABILITATII

Pentru determinarea fortelor care actioneaza si determina pierderea stabilitatii taluzului au fost efectuate o serie de calcule, prin care au fost luate in considerare diverse suprafete de alunecare. Aparitia unor astfel de suprafete impune adoptarea unei solutii de stabilitate a taluzului cu elemente care sa preia fortele cu efect destabilizator care apar. A rezultat ca situatia cea mai defavorabila, in care factorul de stabilitate este subunitar, apare in cazul formarii unui plan de alunecare obligat la fata marnei, prin umezire, in timpul precipitatiilor. Intrucat amenajarea suprafetei terenului incepe de la baza zidului de sprijin, actiunea pe suprafata CE (fig. 5) se considera nula. De asemenea, avand in vedere grosimea relativ redusa a stratului in alunecare, pe suprafata BF (vezi Figura 5) nu se considera ca se mobilizeaza frecarea si coeziunea. Valorile j’ si c’ reprezinta unghiul de frecare pe suprafata de alunecare si respectiv, coeziunea mobilizata. Au fost adoptati coeficientii partiali de siguranta de 1,40 pentru coeziune si 1,25 pentru tangenta unghiului de frecare interna:

c`m = 20/1,40 = 14,30 kPa;

j`m = tan(10°)/1,25 = 8°

Factorul de siguranta global a fost adoptat de 1,35, deci mai mare decat 1,0, avand in vedere natura fenomenului care se poate produce. La panta terenului de 1:2,50 rezulta ca forta de alunecare trebuie preluata atat prin rezistenta terenului, cat si prin bare verticale, prevazand, astfel, cate o bara tip Ischebeck f30/11 mm pe fiecare 3,5 m2 de teren.

 CONCLUZII

Alunecarile de teren care au avut loc pe un versant inalt de 172,00 m au afectat amenajarile de la partea superioara a sa. Pentru a stopa acest fenomen a fost conceput un complex de lucrari de stabilizare dispus pe taluz. Calculul a avut la baza un studiu geotehnic si hidrogeologic. Aceaste lucrari constau in: ziduri de sprijin ancorate, micropiloti de ranforsare, protectie cu gabioane, taluzari si un sistem de drenaj. Pentru urmarirea comportarii in timp a lucrarilor a fost prevazuta monitorizarea lor, monitorizare care, pana in prezent, a evidentiat comportarea corespunzatoare a lucrarilor executate.

BIBLIOGRAFIE

1. SREN 1997-1-2006 Eurocod 7. Proiectare geotehnica. Partea 1. Reguli generale;
2. GP 129-2014 Ghid privind proiectarea geotehnica;
3. NP 114-2013 Normativ privind proiectarea geotehnica a ancorajelor in teren;
4. SREN 1537-2004 Executia lucrarilor geotehnice speciale. Ancoraje in teren;
5. GP 113-2004 Ghid privind proiectarea si executia minipilotilor forati;
6. SREN 14199-2006 Executia lucrarilor speciale. Micropiloti;
7. SREN 1998-5-2006 Eurocod 8. Proiectarea constructiilor pentru rezistenta la cutremur. Partea 5. Fundatii, structuri de sustinere si aspecte geotehnice;
8. STAS 9539-87 Lucrari de imbunatatiri funciare. Descarcari – Drenaje – Prescriptii de proiectare;
9. SC GEOSOND SA – Stabilizarea versantului de est la Manastirea „Sf. loan Evanghelistul si Sf. Cuvioasa Eufrosina”, localitatea Cornu de Jos, jud. Prahova;
10. SC GEOSOND SA – Studii geotehnice si expertize in amplasament.

Autori:
ing. Petre Uta – director general SC GEOSOND SA
prof. dr. ing. Romeo Ciortan – membru corespondent al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania
ing. Eugeniu Vasilache – SC GEOPIER RO SRL 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 153 – noiembrie 2018, pag.16