Galerie flexibil mpotriva c derilor de pietre,

pentru o protec ie eficient

Corinna Wendeler 1 , Axel Volkwein 2 , Marius Bucur 3

Rezumat romn

Prezenta lucrare descrie o soluie inovatoare de protecie mpotriva c derilor de pietre, realizat la iesirea i intrarea unui tunel vechi existent, zon n care s-au nregistrat numeroase accidente datorate c derilor de pietre provenite de la versanii abrupi.

Cuvinte cheie: sisteme flexibile de protecie mpotriva c derilor de pietre, absorbie de energie,

protecie activ .

Abstract

This paper describe an innovative protection solution against rockfall, at the exit and entrance to an existing old tunnel portal, which abuts an extremely steep rock face, there were a number of serious dangers because of rockfalls.

Key words: flexible protection systems against rockfall, energy absorption, active protection.

1. Introducere

Fenomenele de c deri de pietre sunt evenimente obi nuite n cazul drumului ce duce c tre Val DAnniviers din cantonul Valais. Pentru asigurarea unei explot ri n siguran , au fost deja instalate sute de metri de sisteme flexibile de protecie. La cca. fiecare 10 ani pot fi a teptate evenimente nsemnate de c deri de pietre ce pot dezvolta energii de impact de pn la 2000 kJ i frecvente c deri de blocuri mai mici. Numeroase studii n faza preliminar de proiectare au scos n eviden faptul c o galerie flexibil de protecie ar fi o alternativ mai economic comparativ cu soluia de extindere a tunelului cu o galerie din beton sau al devierii traseului drumului cantonal.

Dr. Ing. Corinna Wendeler - Geobrugg AG Geogazard Solutions, manager departament tehnic, Elveia

Dr. Ing. Axel Volkwein WSL, Institutul Federal El veian de Cercetare pentru P duri, Z pad i Mediu, Birmensdorf

Dipl. Ing. Marius Bucur- Geobrugg AG Geogazard So lutions, project manager i reprezentant Geobrugg AG n Romnia

Peretele abrupt de roc deasupra intr rii n tunelul Pontis Sud.

2. Solu ie

Lipsa suficientelor m suri de protecie ale drumului cantonal din Val DAnniviers a

devenit evident n anul 2006. Compania Nivalp SA ncepuse concepia unei galerii

flexibile ca soluie pentru protecia mpotriva energiilor de impact de pn la 1000 kJ. Alte

alternative posibile erau devierea traseului drumului sau construirea unui portal extins la

tunelul existent. Ca o potenial soluie pe termen lung, devierea traseului nu a fost

complet abandonat ; oricum, o soluie trebuia g sit ntr-un timp ct mai scurt.

Poza 3- Simul ri ale c derilor probabile de pietre la galleria flexibil a tunelului Pontis cu urm toarele date preliminare: Dimensiune blocuri : 1.0 2.5 m c n lime de c dere: >100 m Energia relevant : E = 2000 kJ

Cercet ri i simul ri ulterioare realizate n anul

2008 au dezv luit c nivelul determinat al energiei

produse n cazul unui eveniment probabil de c deri

de pietre era substanial mai mare. Aproape 2000 kJ

pot fi dezvoltai pe acest sector de drum: un bloc de

piatr de 1 pn la 2.5 m3 combinat cu o n lime de

c dere > 100 m produce un nivel determinat al

energiei de E = 2000 kJ. Tehnologia galeriei flexibile

de 1000 kJ propus iniial a fost revizuit de

contractantul Geobrugg AG i adaptat noilor m suri

de protecie necesare.

Inginerii au realizat repede c o galerie flexibil de protecie pentru 2000 kJ este o

provocare complet nou , avnd n vedere c cea mai mare galerie flexibil proiectat

pn atunci era pe sfertul energiei necesare acum ( de exemplu, galeria de 500 kJ

Elsigbachgraben din cantonul Berna i Tunelul Mosi din cantonul Schwyz). Dup aceea,

lucrurile au devenit i mai complicate datorit lu rii n calcul a posibilit ii l rgirii drumului,

ceea ce a cauzat probleme la proiectare. n calcul au trebuit considerate dechideri ale

stlpilor de pn la 11 m, a teptndu-se astfel a fi dezvoltate for e considerabile.

n Elveia, toate sistemele flexibile de protecie mpotriva c derilor de pietre sunt

ncercate n prealabil conform normelor elveiene sau noii directive europene, acestea fiind

supuse testelor n teren la scara de 1:1. Dat fiind faptul c n acest caz a fost necesar o

soluie special , nu a fost realizat nici un test la scara de 1:1 n perioada scurt a

proiectului: proiectul a primit und verde n Februarie 2010, cnd licita ia a fost finalizat i

c tig torii au fost desemnai. Toat documentaia necesar acestui proiect, de la simul ri

i calcule structurale i pn la desenele pentru producia materialelor au trebuit realizate

n doar ase s pt mni. n acela i timp, Nivalp i compania de construcii a nceput

procesul de cur are a versantului facilitnd nregistrarea unor dat e precise din teren.

Efectuarea unui calcul exact al geometriei tunelului a fost posibil doar dup cur area

final a versantului. Aceasta a condus la schimb ri continue pe parcursul proiect rii. A fost

posibil nchiderea drumului doar pe parcursul zilei, astfel c toate utilajele i

echipamentele au trebuit mutate n fiecare noapte.

3. Proiectarea

O bun proiectare nseamn jum tate din reu it

Sistemul proiectat este comparabil cu o copertin ce acoper drumul. Plasa inelar

folosit este susinut de dou rnduri de stlpi, prin intermediul unor cabluri d e suport

fixate de ace tia. Cele dou rnduri de stlpi formeaz cmpuri de acoperi cu nclinaii

diferite. Primul ncepe de la faa peretelui de roc i se termin aproximativ n dreptul

marginii drumului din vecin tatea muntelui. Al doilea cmp acoper drumul i este

conectat de primul.

ntruct nu au fost realizate teste n teren, ntre gul sistem de suport a trebuit proiectat

conform simul rilor rulate pe calculator. S-a recurs la simul ri 3D lund n calcul

dimensiunile cele mai mari posibile pentru barierele proiectate. Fiind la 1000 m altitudine

fa de nivelul m rii, s-a luat n considerare i nc rcarea din z pad avndu-se n vedere

c pe timpul iernii, aceasta s nu i cauzeze constructorului-administratorului costuri

suplimentare din pricina ntreinerii. De asemenea, s-au luat n considerare i ipoteze

speciale cum ar fi impactul unui bloc de piatr asupra stlpilor sau asupra cablurilor

suport.

Simul ri ale sistemului structural pentru galeria flexibil : Poza 4 cu greutatea plasei

i Poza 5 cu impactul de 2.000 kJ n cmp.

n urma simul rilor individuale ale diferitelor ipoteze de calcul au rezultat eforturile

extreme corespunz toare tuturor componentelor, inclusiv al stlpilor, astfel c sistemul de

suport a putut fi dimensionat adecvat. Geometria a fost verificat folosind un model CAD

3D, plan ele de execuie fiind realizate dup acestea. n acela i timp, s-au m surat

ancorajele necesare iar ancorele au fost i ele livrate n antier.

Tabel 1. Ipoteze de nc rc ri Rezultat c deri de pietre Zona de impact nc rcare din z pad

2000 kJ cmp intermediar inferior

2000 kJ cmp intermediar superior

2000 kJ cmp marginal inferior

100 % (4kN/m2 n seciune)

2000 kJ cmp marginal inferior 33 % nc rcare din z pad

2000 kJ cablu support intermediar lovit n cmp.

2000 kJ cablu vertical cmp inferior

2000 kJ Cmp inferior stlp lovit

- Modelul 3-D al sistemului structural f ra plasa inelar

4. Instalarea

Forajul pentru fixarea cablurilor de suport i a celor de ancorare a putut ncepe numai

dup r nguirea suprafeei versantului.

- Lucr ri preliminare

Ancorajul cablurilor s-a realizat cu ancore din cablu spiralat de pn la 6 m lungime iar

pentru fixarea pl cilor de baz s-au folosit tije GEWI din bar plin . Chiar n condiiile n

care roca era puternic fracturat , ancorele au trebuit s transfere versantului n care au

fost ncastrate fore de pn la 350 kN.

Dup atingerea rezistenei minime a suspensiei de ciment, cu ajutorul unei macarale s-

a trecut la poziionarea stlpilor. Cel mai lung stlp, de 11 m lung ime, a fost o adev rat

provocare att la transportul pe drumurile nguste i erpuite ct i la manipulare, acesta

cnt rind 1.8 tone. naintea fix rii cablurilor orizontale, cu ajutorul cablurilor

corespunz toare, toi stlpii au fost adu i la unghiurile corecte. n final, pe partea v ii, au

fost instalate ancorele n form de V. ntruct majoritatea opera iunilor de instalare s-au

desf urat la peste 10 m n lime fa de drum, m surile de protecie au fost eseniale n

tot acest timp. Plasa inelar a fost t iat la faa locului conform planului rezultat n urma

proces rii CAD 3D. Apoi, panourile de plas au fost fixate ntre ele i acoperite cu dou

rnduri de plas secundar cu rol de oprire a blocurilor de piatr mai mici : Poza 10.

Dup dou luni de munc de execuie intens i dup un total de 3 luni i jum tate ct

a durat proiectul, portalul a fost finalizat iar traficul redeschis. Oficialit ile cantonului Valais

au fost mndre s prezinte proiectul ca fiind o realizare inovativ prin intermediul c reia s-

a realizat o economie de aproximativ 7 milioane de franci elveieni. Costurile totale ale

proiectului, inclusiv instalarea, s-au ridicat la 1.1 milioane de franci elveieni, n timp ce

pentru extinderea tunelului existent cu o galerie din beton s-ar fi pl tit n jur de 8 milioane

de franci elveieni.

Dup 3 luni i jum tate, sectorul protejat a putut fi redeschis traficului n condiii de

siguran .

Concluzii

Sistemele flexibile de protecie mpotriva c derilor de pietre sunt soluii modern ce ofer

avantaje din punct de vedere economic dar n acela i timp ofer i protecie. Plasele

flexibile ancorate n roc cu suport dublu opresc blocurile de piatr ce se pot desprinde

prin absorbia de energie.

Bibliografie:

[1] Gerber W.: Ghid de verificare al plaselor de protecie mpotriva c derilor de

pietre. BUWAL-Ministerul Mediului, P durilor i al Peisajului. Institutul de cercetare WSL,

Berna, Elveia (2001\2006)

[2] ETAG 027 Normativ Tehnic European pentru sis temele mpotriva c derilor de

pietre. https:\\www.eota.eu (2008)

[3] Volkwein A.: Protec ii mpotriva c derilor de pietre Pontis Sud. Raport de

simulari numerice ale sistemelor de protecie. WSL (2010)

[4] Volkwein A.: Simulari numerice ale sistemelor de protecie. Prezentare ETH

Zurich. IBK-Raport 289, ISBN 3-7281-2986-0F (2004)

[5] Normativ Tehnic: Prevenirea avalan elor n zone nalte. Biroul Federal pentru

Mediu (BAFU), WSL, Berna, (2007).