GEOSTUD: Importanta implementarii unui sistem organizat de urmarire a comportarii in situ a lucrarilor de terasamente si consolidari la autostrazi si linii de cale ferata

Programul de construire a autostrazilor din Romania si reabilitare a liniilor de cale ferata care compun coridorul IV este in plina desfasurare. Astfel, pana in prezent s-au executat si sunt in exploatare 807 km de autostrada si 118 km sunt in lucru. De asemenea, la calea ferata coridorul IV s-au realizat si dat in exploatare 396 km linie cale ferata pentru circulatia trenurilor cu viteza maxima de 160 km/h si sunt in lucru 335 km.

In general, terenurile pe care se construiesc autostrazile sunt dificile si se impun masuri de imbunatatire a capacitatii portante a terenului de fundare sau a versantilor adiacenti afectati de alunecari vechi si noi. Pentru cresterea capacitatii portante a terenurilor de fundare la autostrazi si la calea ferata se folosesc tehnologii noi, inca insuficient cunoscute ca mod de comportare in exploatare.

Articolul de fata scoate in evidenta necesitatea urmaririi in situ a acestor lucrari si trece in revista principiile de organizare a unui sistem modern de urmarire in trei etape a terasamentelor si versantilor adiacenti. De asemenea, clasifica parametrii ce trebuie urmariti, insistand asupra acelora care activeaza mecanismele de cedare, cat si a celor generati de vicii ascunse (antropice). Se evidentiaza, de asemenea, importanta si avantajele unui astfel de sistem organizat, precum si necesitatea elaborarii unui normativ specific.

Factori care reclama monitorizarea in situ a lucrarilor de terasamente si consolidari

Autostrazile, prin specificul lor, ocolind localitatile, se construiesc in zonele de campie pe terenuri formate din pamanturi contractile, pline de apa si cu vegetatie specifica de balta (foto 1, 2, 3 si fig. 1).

In zonele de deal si de munte, autostrazile trec pe langa sau taie versanti naturali afectati de alunecari si framantari vechi si noi, asa cum se vede din imaginile fotografice alaturate (foto 4 si 5). In consecinta, sunt necesare lucrari de stabilizare, asanare, captare torenti, bariere contra caderilor de stanci.

Terenurile pe care se fundeaza autostrazile necesita lucrari de imbunatatire a caracteristicilor fizice si mecanice, pentru asigurarea capacitatii portante care trebuie sa preia sarcinile statice produse de constructia insasi, cat si cele dinamice provocate de traficul intens. Noile metode de imbunatatire a pamanturilor slabe de fundare privesc introducerea pe scara larga a geosinteticelor, a tehnicilor de injectare si consolidare in adancime, necesitand, astfel, o urmarire in timp (perne de balast invelite in geotextil consolidate cu geogrile, geocelule, jet grouting, vibrocompactarea in adancime etc. (fig. 2, 3, 4 si 5).

Lucrarile de reabilitare a cailor ferate pentru circulatia trenurilor cu viteze de pana la 160 km/h impun, de asemenea, cresterea capacitatii portante a terenului de fundare,  tot prin sisteme noi de imbunatatire care sa preia sarcinile suplimentare induse de viteza crescuta.

S-au introdus si aici sisteme moderne de protectie contra caderilor de stanci si actiunii torentilor si alunecarilor de teren de pe versanti, pentru siguranta circulatiei (foto 6 si 7).

Caderea are loc atunci cand planul de discontinuitate face un unghi cu orizontala mai mare decat unghiul de frecare pe discontinuitatile transversale.

Principii de organizare a unui sistem modern de urmarire in situ a terasamentelor si lucrarilor de consolidare la autostrazi si linii de cale ferata

Asa cum s-a demonstrat in capitolul anterior, este imperios necesar ca aceste constructii sa fie urmarite in timp iar urmarirea sa inceapa inca din faza de executie si sa se desfasoare neintrerupt pe toata durata de viata.

In principal, trebuie urmarite aceste categorii de lucrari:

1. a) versanti naturali adiacenti aflati in zone cu probleme de instabilitate;
2. b) lucrarile de sustinere si consolidare a versantilor adiacenti;
3. c) sistemele de colectare si evacuare a apelor pluviale de pe carosabil si platforma liniei de cale ferata, functionarea drenurilor adanci;
4. d) stabilitatea taluzurilor rambleurilor inalte (h≥10,00 m) si a debleurilor adanci (h≥10,00 m);
5. e) tasarea si consolidarea, in timp, a terenurilor de fundare care au fost imbunatatite;
6. f) lucrarile de aparari de mal si comportarea albiei raurilor in dreptul traversarii lor.

De o deosebita importanta este urmarirea in situ a executiei lucrarilor de terasament, indeosebi verificarea capacitatii portante a stratelor puse in opera. In prezent, aceasta verificare se face cu mijloace moderne, atat pe fiecare strat (foto 8), cat si in adancime (foto 9).

Parametrii care se urmaresc si se masoara pot fi clasificati in doua categorii:

• cei legati de mediul inconjurator:

– intensitatea traficului;

– nivelul apelor subterane;

– nivelul precipitatiilor (ploi, zapezi, gheata);

– morfologia terenului adiacent, care in cazul ploilor abundente poate genera acumulari de ape si aluviuni la baza rambleurilor;

– degradari rezultate in urma accidentelor rutiere si de cale ferata;

• cei legati de raspunsul lucrarii.

Aici se au in vedere, in primul rand, parametrii care activeaza mecanismul de cedare a terasamentelor sau a versantilor, cum sunt: presiunea apei din pori, parametrii rezistentei la forfecare, tasarile terasamentelor si ale terenului de fundare, sistemul de fisuri in versanti, adancimea si directia planurilor de alunecare etc.

In al doilea rand, trebuie sa se aiba in vedere aparitia „la zi” a unor „vicii ascunse” legate, in principal, de executie, cum sunt: introducerea in lucrare a unor pamanturi cu materii organice, concretiuni calcaroase, ce se dizolva in timp producand cai preferentiale de scurgere a apelor si declansand fenomenul de „sufozie”, care, daca nu este urmarit si controlat, poate conduce la aparitia fenomenului de rupere hidraulica. In foto 10a si 10b este exemplificata existenta unui astfel de sistem de urmarire in timp a fenomenului de sufozie.

De asemenea, furturile de material din rambleuri creeaza goluri ce conduc la pierderea stabilitatii taluzurilor si in final, la distrugerea lucrarii.

Luand ca model „Sistemul pentru urmarirea comportarii constructiilor hidrotehnice – NP 087/2003” si din experienta in domeniu, constatam ca urmarirea comportarii terasamentelor si versantilor trebuie  facuta in 3 etape:

• Etapa I – observatii directe si inspectii vizuale facute in mod constant de personal specializat.
• Etapa II – urmarire speciala, prin masuratori cu aparatura speciala care vizeaza, in principal, parametrii ce activeaza mecanismul de cedare descris anterior. De o importanta deosebita, in aceasta etapa, este stabilirea pozitiei punctelor de masurare, care trebuie sa se faca in functie de mecanismele de cedare.

Ambele etape se efectueaza cu metode specifice fiecarei lucrari in parte, stipulate intr-un caiet de sarcini.

• Etapa III – analiza datelor obtinute, interpretarea acestora, intocmirea rapoartelor de sinteza cu propuneri concrete privind incadrarea lucrarii intr-una din urmatoarele stari: situatie normala de exploatare, starea de atentie, starea de alerta si starea de interventie.

CONCLUZII

Organizarea si implementarea unui sistem unitar de urmarire in situ a lucrarilor de terasamente si versanti prezinta urmatoarele avantaje:

• Prevenirea degradarilor si avariilor ce pot conduce la scoaterea din exploatare, pe perioade de timp mai mari sau mai mici si care conduc, inevitabil, la pagube materiale, atat directe (lucrari de reparatii sau refacere), cat si indirecte (trasee ocolitoare de mers, degradarea marfurilor perisabile etc.) dar si posibile pierderi de vieti omenesti.

Cele mai importante degradari ce pot aparea sunt:

– ruperea taluzurilor, debleelor sau rambleurilor;

– avarierea sau distrugerea lucrarilor de consolidare a bazei versantilor datorata caderilor de stanci, avalanse sau torenti;

– tasari diferentiate mari in corpul terasamentelor si a terenului de fundare, ce se transmit la suprastructura si conduc la aparitia de fisuri longitudinale;

– aparitia deformatiilor plastice evidentiate prin umflarea terenului de fundare in fata taluzurilor de rambleu sau debleu, refularea laterala a terasamentelor, iar in final, fisurarea, ruperea si scoaterea din functiune a lucrarii;

– dezvelirea fundatiei podurilor aflate in albia raurilor, distrugerea pragului de fund din cauza afuierilor.

• Realizarea unei baze de date tehnico-stiintifice legate de cunoasterea fenomenelor ce se produc in corpul terasamentului sau al lucrarii de sustinere (variatia presiunii interstitiale, starea de eforturi in zonele sensibile, variatia parametrilor rezistentei la forfecare, rata consolidarii in timp etc.). Cunoasterea mai aprofundata a acestor fenomene conduce, fara doar si poate, la confirmarea ipotezelor de calcul si imbunatatirea procesului de proiectare a unor astfel de lucrari.
• Reducerea impactului lucrarii asupra mediului inconjurator.

Ca urmare, se fac urmatoarele propuneri:

• Elaborarea normativului privind implementarea sistemului de urmarire a comportarii terasamentelor si versantilor adiacenti autostrazilor, variantelor ocolitoare, drumurilor expres, a cailor ferate sub egida Ministerului Dezvoltarii Regionale si Administratiei Publice.
• Organizarea, de catre Compania Nationala de Administrare a Infrastructurii Rutiere si CN-CFR SA, a unor cursuri de specializare pentru personalul care va face observatiile directe si inspectiile vizuale.

SC GEOSTUD SRL are expertiza, capacitatea si specialitatea pentru elaborarea normativului.

ALTE CONSIDERATII

Aducem multumiri domului Constantin Flamanzeanu, director general al S.C. CONS DRUM S.R.L. si membru A.P.D.P, pentru organizarea sistemului de urmarire in situ a fenomenului de sufozie de pe DN67 – km 160.

BIBLIOGRAFIE

• A. Barariu, Degradari ale terasamentelor cailor de comunicatii: cauze si masuri – Revista Drumuri si poduri, nr. 169, iulie 2017;
• Legea Nr. 10/1995 privind Calitatea in Constructii, republicata in M.O. 765/2016;
• NP 087/2003, Normativ pentru urmarirea comportarii constructiilor hidrotehnice;
• R. Bucuta, Urmarirea comportarii Constructiilor Hidrotehnice. Alcatuirea si exploatarea sistemului de urmarire speciala, Buletinul informativ CisC, nr. 2/2005.

Autori:
Petru Nicolae – director general GEOSTUD SRL
Aurel Barariu – consilier pe probleme de geotehnica si mediu GEOSTUD SRL

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 158 – mai 2019, pag. 20