идет загрузка...
искать
Вход/Регистрация
Инженерная защита территории

Обеспечение безопасности объекта от камнепадов под скалистым уступом. Решения Маккаферри во Франции

Авторы
Горбачева Татьяна МихайловнаРуководитель направления «Инженерная защита от опасных геологических процессов»

В статье представлен пример динамического барьера длиной 362 м и прочностью 8600 кДж, предназначенного для защиты очистных сооружений Amphitria на мысе Сисье, которые обрабатывают сточные воды города Тулон. Размеры конструкций основаны на исследованиях возможных траекторий падения обломков, проведенных для определения мощности (энергии), длины и высоты барьера. Особое внимание было уделено экологии участка с учетом наличия чувствительных видов растений и животных. Этот критерий обусловил выбор решения, его реализацию и этапы установки.

 

 

Два года назад на мысе Сисье в коммуне Ла-Сен-Сюр-Мер во Франции был реализован сложный и весьма интересный проект инженерной защиты от камнепадов станции очистки сточных вод. Проведенную работу подробно описали в своей статье начальник департамента предотвращения природных рисков французского отделения компании Maccaferri Альберто Гримо и инженер по геотехнике и предотвращению природных рисков геотехнической компании IMSRN Селин Ауи. Краткий обзор материала с некоторыми профессиональными дополнениями представлен ниже.

 

Объект и задачи инженерной защиты

В 2017 году Городская агломерация Тулона, департамент Вар, регион Прованс – Альпы – Лазурный берег поручила проектному бюро IMSRN разработать и реализовать проект обеспечения безопасности станции очистки сточных вод на мысе Сисье. Она расположена у подножия достаточно высокого скалистого уступа. Перед подрядчиком были поставлены две задачи: восстановить существующие защитные сооружения и укрепить ранее незащищённые участки скалы.

Первые исследования, проведенные на месте в 2017 году, привели к неутешительным выводам: защитные сооружения, установленные до начала строительства станции очистки сточных вод в 1990-х годах, подверглись сильной коррозии. Вероятной причиной этого были названы непосредственная близость к морю и едкие выхлопы от вытяжных труб станции очистки сточных вод. В результате обследования они были признаны нефункционирующими.

Экологические требования

Большое внимание при разработке проекта было уделено соблюдению строгих экологических требований. Кроме того, специалисты IMSRN стремились максимально вписать защитные сооружения в существующий ландшафт, не повредив при этом многие редкие произрастающие здесь растения. Требования экологов в данном случае абсолютно не были формальностью и даже потребовали пересмотра одного из проектных решений.

Изначально проектировщиками было принято решение установить камнеулавливающие барьеры, способные перехватывать и удерживать каменные обломки с высокой суммарной кинетической энергией (5000 кДж). Именно такие чаще всего устанавливаются на территории Франции.

Однако 3D-моделирование показало необходимость установки двух рядов камнеулавливающих барьеров, расположенных друг над другом для соответствия требованиям безопасности. Экологи выступили против такого решения с учетом воздействия на природу.

В результате было разработано другое решение: установить камнеулавливающие барьеры, способные поглощать энергию 8000 кДж. Это позволило ограничиться одним рядом барьеров за счет увеличения высоты перехвата каменных блоков большего объема.

После этого осталось учесть в проекте всего два предложения экологов: отдать предпочтение установке новых барьеров взамен имеющихся сооружений и при возможности установить защитные системы в нижней части скального массива, где реже растительный покров и меньше воздействие на ландшафт.

 

Выбор защитного сооружения

При помощи 3D-моделирования проектное бюро IMSRN рассмотрело различные варианты для того, чтобы предложить генеральному заказчику возможные технические решения.

В рамках аварийно-восстановительных работ предпочтение отдавалось так называемым пассивным решениям в целях обеспечения защиты всего скального массива. При этом цель заключалась в том, чтобы «закрыть» склон новыми рядами камнеулавливающих барьеров согласно европейским стандартам ETAG 027. Исходя из всех имеющихся условий, было решено установить на горном склоне динамические камнеулавливающие барьеры.

Данные системы относятся к защитным сооружениям пассивного типа, поскольку они устанавливаются как правило в зонах транзита и борются с фактом обрушения. Их можно использовать непосредственно перед инфраструктурой, в то время когда зоны отрыва рассредоточены, а топографические или экономические ограничения не позволяют использовать иной тип защиты. Цель состоит в замедлении и остановке летящих вниз каменных блоков, потенциально имеющих высокую кинетическую энергию (от 100 до более чем 8000 кДж). Небольшое количество точек соприкосновения барьеров с поверхностью позволяет устанавливать их на крутых склонах (вертикальных обрывах) или узких расселинах с высокой концентрацией камнепадов [1].

 

Рис. 1. Предлагаемая установка новых динамических камнеулавливающих барьеров на этапе миссии G2 PRO
Рис. 1. Предлагаемая установка новых динамических камнеулавливающих барьеров на этапе миссии G2 PRO

 

Рис. 2. Классификация защитных сооружений от камнепадов пассивного типа: негнущиеся камнеулавливающие барьеры, гибкие динамические камнеулавливающие барьеры и предохранительные валы
Рис. 2. Классификация защитных сооружений от камнепадов пассивного типа: негнущиеся камнеулавливающие барьеры, гибкие динамические камнеулавливающие барьеры и предохранительные валы

 

Динамические камнеулавливающие барьеры состоят из:

  • опорной конструкции (металлических стоек), предназначенной для поддержания перехватывающей конструкции;
  • перехватывающей конструкции (металлической сетки), роль которой состоит в непосредственном поглощении энергии удара за счет упругой и/или пластической деформации и передачи энергии на опорную конструкцию и соединительные элементы;
  • соединительных элементов (тросов, тормозных устройств и пр.), передающих нагрузки на основание (анкерные фундаменты) [2].

 

Рис. 3. Схема комплектующих камнеулавливающего барьера ETAG 027 (EAD 340059-00-0106)
Рис. 3. Схема комплектующих камнеулавливающего барьера ETAG 027 (EAD 340059-00-0106)

 

Натурные испытания (согласно ETAG 027 и EAD 340059-00-0106)

Для определения эффективности работы и сравнения поведения динамических камнеулавливающих барьеров Европейская организация технических оценок (EOTA) опубликовала в 2008 году Руководство по стандарту ETAG 027, которое в июле 2018 года было заменено Европейской технической оценкой EAD 340059-00-0106. На сегодняшний день это мировой эталон для камнеулавливающих барьеров. Согласно документу, любой противокамнепадный барьер должен быть испытан в условиях, приближенным к естественным.

Процедура проведения натурных испытаний камнеулавливающих барьеров стандартизирована. К единому стандарту приведены следующие параметры и условия:

  • форма, размер и плотность каменного блока, используемого для испытаний;
  • геометрия тестируемого камнеулавливающего барьера;
  • характеристики воздействия;
  • минимальная скорость удара (около 90 км/ч).

 

Кроме того, тестовая площадка должна иметь возможность запуска каменного блока как по вертикали, так и по наклонной, и должна обеспечивать отсутствие помех между каменным блоком и грунтом во время удара. При этом необходимо провести три испытания на двух камнеулавливающих барьерах: первый комплекс сооружений должен остановить максимальный уровень энергии удара, поглощаемый комплексом сооружений (максимальная энергия удара: MEL (Maximum Energy Level), приблизительно 3000 кДж); второй комплекс сооружений (эквивалентный первому) должен останавливать два последовательных удара при энергии эксплуатационной пригодности (степень эксплуатационной пригодности: MEL ? 3 SEL (Service Energy Level), т. е. 1000 кДж).

 

Рис. 4. Схема стандартных технологических требований к натурным испытаниям камнеулавливающих барьеров согласно стандарту ETAG 027 (EAD 340059-00-0106)
Рис. 4. Схема стандартных технологических требований к натурным испытаниям камнеулавливающих барьеров согласно стандарту ETAG 027 (EAD 340059-00-0106)

 

Рис. 5. Характеристики камнеулавливающих барьеров: деформация, остаточная высота, боковое отверстие
Рис. 5. Характеристики камнеулавливающих барьеров: деформация, остаточная высота, боковое отверстие

 

Рис. 6. Натурные испытания
Рис. 6. Натурные испытания

 

Динамический камнеулавливающий барьер 8600 кДж (RMC 850/A)

Итак, для защиты объекта на мысе Сисье был выбран динамический камнеулавливающий барьер RMC 850/A от компании Maccaferri. Это первый во Франции динамический камнеулавливающий барьер мощностью более 5000 кДж.

Натурные испытания динамического камнеулавливающего барьера 850 проводились на полигоне Maccaferri в Беллуно (Италия). Окончательный вариант был обусловлен со следующими характеристиками:

  • энергоемкость выше заявленной проектной (Е > 8000 кДж). На момент проведения работ данный динамический камнеулавливающий барьер блочного типа стал обладателем самых высоких эксплуатационных характеристик на рынке с точки зрения поглощения энергии удара (по результатам испытаний CE);
  • остаточная высота категории А (? 50 % от номинальной высоты);
  • отсутствие бокового отверстия;
  • вес комплектующих снижен для облегчения работы вертолета при установке конструкции;
  • сертифицированная высота от 7,0 до 8,0 м, что соответствует техническим требованиям проекта (H = 8,0 м).

Что касается антикоррозийной защиты различных элементов, входящих в защитный комплекс, выбор пал на покрытия, которые на момент проведения работ предлагали самые высокие характеристики на рынке, в соответствии с рекомендациями по обслуживанию Сертификации CE тестируемого продукта.

 

Таблица 1. Эксплуатационные характеристики динамического камнеулавливающего барьера 850, полученные в ходе натурных испытаний

 

Таблица 2. Виды антикоррозийной защиты в соответствии с комплектующими

 

Таблица 3. Стандарт ISO 17745 (панели кольчужные из стальной проволоки), определяющий долговечность продукции в зависимости от окружающей среды и покрытия металлической проволоки

 

Строительство защитных сооружений

С учетом статуса секретного объекта, а также в связи с наличием серьезных экологических ограничений, работы проводились в несколько этапов в течение трех лет. В частности, для соблюдения периодов воспроизводства биологических видов, находящихся под охраной.

Этап 1: с ноября 2018 г. по февраль 2019 г. — завершение строительства первой части камнеулавливающих барьеров;

Этап 2: с августа 2019 г. по февраль 2020 г. — возведение второй части камнеулавливающих барьеров и накопительного «кармана»;

Этап 3: с августа 2020 г. по февраль 2021 г. — завершение работ по установке камнеулавливающих барьеров и закрепление неустойчивых мест, представляющих опасность от высокой до очень высокой и, вероятно, превышающих энергоемкость камнеулавливающих барьеров.

Чтобы соответствовать экологическим ограничениям участка, были приняты различные меры для ограничения вредного воздействия строительства. В частности:

Охраняемые виды растений отмечены цветными флажками, чтобы облегчить их идентификацию и не допустить их повреждения.

Размечены пешеходные дорожки и установлены деревянные настилы для предотвращения развития эрозии почв.

Установка камнеулавливающих барьеров была выполнена на месте в целях согласования оптимального положения, соответствующего экологическим и топографическим ограничениям участка строительства. Длина модулей адаптирована для того, чтобы избежать установки анкеров в местах нахождения растений.

Была внедрена специальная процедура демонтажа прежних камнеулавливающих барьеров с разрезанием сетчатых панелей на земле во избежание выкорчевывания охраняемых видов растений.

Был изучен график работ, в частности, для этапов перевозки вертолетом, с целью ограничения негативного воздействия на ландшафт, был составлен план полета с учетом экологической чувствительности.

В целом, установка камнеулавливающих барьеров осуществлялась быстро и легко за счет вертолётной заброски комплектующих.

 

Рис. 7. Монтаж защитных систем при помощи вертолета
Рис. 7. Монтаж защитных систем при помощи вертолета

 

При транспортировке вертолетом опоры заранее смонтировали с передними и боковыми тросовыми оттяжками и гасителями энергии. Общий вес данных комплектующих составил менее 1000 кг, что было пределом возможности для вертолётной заброски.

Наличие сильного ветра и значительная высота стоек (почти 9 м) потребовали установки растяжек вниз по склону во избежание опрокидывания стоек вверх по склону на начальном этапе монтажа.


Ссылки:

  1. СНиП 22–02–2003. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. М.: Росстрой, 2004.
  2. ВСН 0273. Указания по расчету снеголавинных нагрузок при проектировании сооружений. М.: Московское отделение Гидрометиздата, 1973.
  3. Protection of the rock face overhanging the amphitria sewage plant of cape Sicie at Seyne-sur-Mer // Alberto Grimod, Ginger Cebtp // Travaux №960, p. 37-45

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению