Zahraničné stavby spoločnosti MACCAFERRI v oblasti ochrany proti padaniu skál

• Foto

V druhej časti príspevku sa venujeme vybraným referenčným stavbám spoločností Officine Maccaferri S.p.a., Bologna a Maccaferri Central Europe s.r.o. Bratislava. Odprezentujeme zabezpečenie obce Fognialise v Taliansku, zabezpečenie miestnej komunikácie na Tenerife ako aj zabezpečenie nestabilného skalného zárezu na diaľnici A1 v Srbsku v úseku Caričina Dolina – Tunel Manajle, úsek Momin Kamen.

DYNAMICKÉ BARIÉRY

Spoločnosť MACCAFERRI patrí k celosvetovým lídrom v oblasti vývoja, návrhu a výroby systémov ochrany proti padaniu skál. Medzi najpoužívanejšie systémy ochrany proti padaniu skál patria popri tradičných oplášteniach vysokopevnostnými sieťami a klincovaním aj systémy zaistenia pomocou dynamických bariér, ktoré predstavujú pasívne systémy ochrany proti padaniu skál.

Každý typ dynamickej bariéry proti padaniu skál je na stavbu dodávaný ako zostava, ktorá pozostáva z panelových záchytných polí, stĺpov, základových platní, disipátorov (zariadenia tlmiace energiu dopadajúceho bloku), lán a spojovacieho materiálu. Každá dynamická bariéra, ako samostatná zostava prvkov na zachytenie padajúcich blokov, musí byť podrobená testovaniu v zmysle Európskeho technického osvedčenia (ETA), podľa smernice ETAG 027 - návod pre európske technické osvedčenie: Zostavy na ochranu pred padajúcimi skalami. Zostava je špeciálna forma stavebného výrobku v duchu Smernice o stavebných výrobkoch, ktorá pozostáva z minimálne 3 funkčných modulov. Tri funkčné moduly predstavujú 3 polia bariéry.

Stĺpy bariéry sú namontované na základových oceľových platniach, ktoré sú v závislosti od základových pomerov kotvené do podkladu injektovanými mikropilótami alebo tyčovými svorníkmi, prípadne samozávrtnými kotvami. Zakladanie bariéry je vždy špecifické od inžiniersko-geologických pomerov stavby, a navrhuje ich projektant stavby, ktorému dodávateľ poskytne zaťaženia pre všetky základové prvky bariéry. Hlavný záchytný panel pozostáva z oceľovej siete vystuženej lanami alebo zo siete z kruhových panelov, a je doplnený dvojzákrutovou oceľovou sieťou, ktorá slúži na zachytenie drobných úlomkov. Bariéry sa zvyčajne inštalujú v dĺžke minimálne 30 m, pričom takáto bariéra má 3 záchytné polia dĺžky 10 m. Optimálna dĺžka bariéry je 50 m.

Kompletný rad dynamických bariér od spoločnosti Maccaferri pokrýva energetické hladiny od 500 kJ do 8 600 kJ (energetická hladina = kinetická energia bloku pri náraze do bariéry).. Podstatou účinnosti bariéry je jej schopnosť efektívne rozniesť energiu padajúceho skalného bloku deformáciou celého systému. Priamy náraz hmoty nastáva do hlavného záchytného panelu, ktorý prenáša napätie do lán, disipátorov – absorbérov kinetickej energie z dopadajúceho bloku, nosných stĺpov a základov. Úlohou oceľových lán a disipátorov je navyše udržiavať záchytnú bariéru v správnej polohe aj po zásahu.

Smerová a výšková flexibilita dynamických bariér umožňuje ich použitie v zložitých morfologických podmienkach, či na rovinnom podklade alebo na kolmých skalných stenách. Takisto možno bariérou preklenúť erózne ryhy a skalné zárezy.

Pri navrhovaní vhodnej zostavy pre konkrétny prípad musí zodpovedný projektant zohľadniť viaceré údaje ako je energetická trieda dynamickej bariéry (v závislosti od veľkosti energie pre zachytenie impaktu), výška bariéry vzhľadom na trajektóriu dopadajúceho bloku, reziduálna výška a deformácia bariéry po impakte. Tieto parametre sú definované výsledkami veľkorozmerných skúšok vyhotovených podľa ETAG 027. ETAG 027 zjednocuje podmienky, definuje veľkorozmernú skúšku a kategorizuje bariéry. Všetky bariéry používané na stavebnom trhu musia byť certifikované práve na základe tejto skúšky. 

Charakteristiky systému, ktoré sú podstatné pre vhodnosť použitia podľa smernice ETAG ako aj návrh samotnej bariéry v konkrétnom prípade sú: úroveň prevádzkovej energie (SEL), úroveň maximálnej energie (MEL), klasifikácia systému do kategórie A, B, C, zostatková výška, maximálne predĺženie, zaťaženie základov, životnosť. Výsledky skúšok v zmysle metodiky ETAG 027 radia dynamické bariéry MACCAFERRI do najlepšej kategórie A.

Hodnota maximálnej deformácie je dôležitá z hľadiska určenia minimálnej vzdialenosti bariéry od chránenej infraštruktúry alebo objektu. Ďalším meraným parametrom je reziduálna alebo zostatková výška bariéry po impakte. Táto je rozhodujúca pre definovanie zostatkovej účinnosti bariéry po prvom impakte. Vyššia reziduálna výška po zásahu blokom zabezpečuje dynamickým bariéram funkčnosť i po zásahu, medzi jednotlivými servisnými intervalmi, čím sa znižuje náročnosť na údržbu, pričom systém je aj po impakte naďalej funkčný a plní svoju funkciu. V tabuľke 1 uvádzame prehľad energetických úrovní a nominálnych výšok dynamických bariér. Pre príklad uvádzame základné údaje k testu bariéry o energii 8 600 kJ podľa ETAG 027. Testovaná bariéra v testovacom centre v Taliansku (Fonzasso, BO) bola dĺžky 30 m (t.j. mala tri funkčné polia) a bola podrobená pádu 18,8 tonového betónového bloku do záchytného poľa bariéry z výšky 34 m. Pád bloku dosiahol pred impaktom rýchlosť 25 m/s. Súčasťou testu bolo aj meranie šmykových a normálových síl počas impaktu, ako aj hodnoty deformácie konštrukcie, ktorá sa namerala počas každej fázy testu.

Tab. 1 – Prehľad energetických úrovní, nominálnej výšky bariér RMC a nových bariér typu RB

POUŽITIE DYNAMICKÝCH BARIÉR RMC 850A (8 600 KJ) – FOGLIANISE (IT) A TENERIFE (ES)

Zabezpečenie obce Foglianise (IT) pred skalným rútením

Na základe viacerých havarijných situácií, ktoré nastali v dôsledku pádu kameňov z hory Monte San Michele a zasiahli mestečko Foglianise bolo pristúpené k návrhu zabezpečenia tejto obce pred dôsledkami geodynamických javov. Jedným z rozhodujúcich momentov, kedy sa samospráva odhodlala riešiť zabezpečenie skalných stien bola
udalosť z 8. 5. 2000, kedy došlo k skalnému rúteniu v objeme 100 m³, pričom skladný blok o rozmeroch 2 × 1,8 × 1,6 m zasiahol dom. Pri udalosti našťastie nedošlo k ohrozeniu ľudských životov.

Na základe podrobnej analýzy a terénneho prieskumu s cieľom určenia rozsahu a početnosti výskytu týchto javov, bolo ako najvhodnejšie riešenie zvolené použitie pasívneho systému ochrany proti padaniu skál pomocou vysokozáťažových dynamických bariér MACCAFERRI RMC 850A s výškou 8 m, pričom bolo celkovo inštalovaných 5 bariér, každá s dĺžkou 50 m.

V rámci sanačných opatrení boli najskôr odťažené nestabilné skalné bloky a takisto bola v rámci možností upravená morfológia terénu s cieľom zmiernenia účinkov geodynamických javov – skrátenie trajektórie a zníženie kinetickej energie dopadajúcich blokov.

Dynamické bariéry v danej lokalite plnia svoju funkciu a chránia obyvateľov obce pred padaním kameňov.

Zabezpečenie miestnej komunikácie GC210 – PK4+700 medzi obcami Tejeda a Artenara na Tenerife

Geomorfologický charakter oblasti spolu s eróziou rôznych typov hornín vedie v lokalite cesty GC210 – PK4+700 medzi obcami Tejeda a Artenara na Tenerife ku vzniku geodynamických javov skalného rútenia. Eróziou a vyplavovaním jemných častí vrstevnatých hornín spolu s eróziou pozdĺž diskontinuít totiž dochádza k vzniku a padaniu samostatných blokov, ktoré ohrozovali bezpečnosť cesty.

Riešením, ktoré zabezpečuje pasívnu ochranu komunikácie, bolo použitie vysokozáťažových dynamických bariér MACCAFERRI typovej rady RMC 850A s výškou 6 m a dĺžkou 80 m.

Voľba energetickej triedy bariéry, jej výšky a umiestnenia v teréne podliehala analýze simulácií možných trajektórií dopadu skladných blokov, pričom rozhodujúcimi faktormi pre výber typu a polohy bariéry boli kinetická energia dopadajúceho bloku, zostatková výška bariéry po impakte a takisto maximálna deformácia bariéry vzhľadom na fakt, že ochraňuje priľahlú komunikáciu.

Zabezpečenie nestabilného skalného zárezu – sanácia lomu Momin Kamen na diaľnici A1 Caričina dolina – Vladičin Han, úsek 5 – Caričina dolina – tunel Manajle, Srbsko

Projekt A1 je súčasťou severo-južného cestného koridoru E75, ktorý spája nórske mesto Vardø pri brehoch Barentsovho mora s Gréckom, pričom prechádza Fínskom, Poľskom, Českom, Slovenskom, Maďarskom, Srbskom, Macedónskom a končí v Grécku.

Projekt JUH, alebo aj Južná vetva je 105 km dlhý úsek medzi mestami Niš – Leskovac – Vranje a hranicou s Macedónskom. Ku kompletnému prepojeniu Srbska s Macedónskom na srbskej strane chýba z celkovej dĺžky 105 km, 34 km diaľnice, ktorá je momentálne vo výstavbe pričom jej otvorenie je naplánované na koniec roka 2017.

Diaľnica v úseku Grdelica – Vladičin Han prechádza geomorfologicky náročným terénom.

Zhotoviteľom úseku Caričina dolina – tunel Manajle je združenie firiem Integral Inžinjering Belehrad a Prijedor Putevi Prijedor. Aj keď má tento úsek dĺžku len 6,75 km, je mimoriadne technicky náročný.

V trase diaľnice sa nachádza 7 mostov, 3 tunely, 28 priepustov a veľké množstvo zárubných múrov.

Súčasťou realizácie tohto projektu bola aj sanácia pôvodného dobývacieho priestoru lomu Momin Kamen, ktorý v km 891 – 425 až 891 – 625 dosahoval maximálnu výšku viac ako 125 m.

V dôsledku intenzívnej antropogénnej činnosti – ťažba kameňa pomocou trhavín došlo k značnému rozrušeniu masívu. Projektová dokumentácia uvádza, že už počas ťažby vypadávali zo stien masívu bloky veľkosti 0,1 až 1 m³. Tento nepriaznivý stav bol spôsobený nielen trhacími prácami, ale hlavne nepriaznivou orientáciu diskontinuít vzhľadom na sklon skalných svahov.

Spoločnosť MACCAFERRI CENTRAL EUROPE participovala na projekte sanácie zárezu ako dodávateľ materiálu pre zabezpečenie svahov. Rozsah sanácie predstavuje viac ako 60 000 m² plochy rôznych typov sanácií v závislosti od geologickej skladby a stupňa rozrušenia masívu. Vrámci prípravných prác boli zo svahu odstránené nestabilné skalné bloky a svah bol očistený.

Vrchné – neprístupné etáže zárezu s nestabilnými blokmi boli sanované pasívnymi opatreniami – 30 m pod korunou svahu boli umiestnené dynamické bariéry MACCAFERRI typ RB 1 000 kJ výšky 4 m. Celkovo boli inštalované 4 bariéry o celkovej dĺžke 240 m. Dynamické bariéry vytvorili v počiatočnej fáze bezpečný pracovný priestor pre robotníkov tak aby neskôr mohli v nižších etážach vŕtať kotvy a realizovať ďalšie práce spojené so stabilizáciou svahu.

Stredné, najviac rozrušené etáže zárezu boli stabilizované pomocou klincovaného opláštenia zo samozávrtných oceľových IBO kotviev priemeru 32 mm a 38 mm v kombinácii s kruhovými panelmi z vysokopevnostnej ocele tzv. RING PANEL (s okamžitou nominálnou pevnosťou v ťahu 285 kN/m). Na zachytenie drobných úlomkov bola pod kruhové panely inštalovaná dvojzákrutová šesťuholníková oceľová sieť typu 8 × 10 s priemerom drôtu 3 mm.

Hĺbka a raster stabilizácie boli individuálne prispôsobené stupňu a hĺbke rozrušenia masívu v danej polohe, pričom údaje z IGP sa počas realizácie priebežne overovali.

Spodné etáže svahu – v blízkosti diaľnice (momentálne v realizácii) budú takisto stabilizované aktívnym zabezpečením pomocou zaisteného opláštenia – stabilizácia IBO kotvami D32 mm v kombinácii s vysokopevnostným geokompozitom STEELGRID HR30 resp. dvojzákrutovou šesťuholníkovou oceľovou sieťou typu 8 × 10 s priemerom drôtu 3 mm.

ZÁVER

Zabezpečenie nestabilných skalných svahov vo Foglianise v Taliansku, zabezpečenie miestnej komunikácie GC210 – PK4+700 medzi obcami Tejeda a Artenara na Tenerife alebo projekt sanácie bývalého lomu Momin Kamen v trase diaľnice A1 Caričina dolina - Vladičin Han, úsek 5 – Caričina dolina – tunel Manajle v Srbsku, ale aj mnohé iné, dokumentujú, že spoločnosť MACCAFERRI je kompetentným a spoľahlivým partnerom pri návrhu, dodávke a realizácii náročných projektov ochrany infraštruktúry pred padaním kameňov. Vzhľadom na komplexné portfólio riešení, tím skúsených odborníkov na lokálnej ale aj medzinárodnej úrovni, dlhodobé praktické skúsenosti ale aj výskum
v tejto oblasti, je spoločnosť MACCAFERRI právom považovaná za popredného lídra v poskytovaní služieb a dodávok pre sektor ochrany proti padaniu kameňov a stabilizácií svahov.

LITERATÚRA:
[1] Literatúra spoločnosti Maccaferri

Buildings of MACCAFERRI Abroad with the Protection against Falling Stones
A dynamic barrier is nowadays a common structural solution used to protect buildings and people against falling stones. One of the main advantages of dynamic barriers is that only minimum intervention into the environment is necessary to build them up. Other advantages include simple installation and maintenance. The purpose, structure, operating principle and design of dynamic barriers is described in the first part of the contribution. The following section is devoted to selected reference constructions executed by Officine Maccaferri S.p.A., Bologna and Maccaferri Central Europe s. r. o. Bratislava.

Autor

• Mgr. Lichý Ľuboš