Решения Маккаферри: эффективная защита от камнепадов

Концепция «Маккаферри» заключается в приме­нении комбинированных инженерных систем, которые обеспечивают необходимую и доста­точную защиту, причем позволяют избежать излишне­го проектирования и ненужных затрат. Наши решения разработаны с использованием самых современных программ и методов моделирования, сертифици­рованы и протестированы ведущими профильными институтами в соответствии с международными стан­дартами качества.

Существует ряд факторов, которые следует учи­тывать при выборе оптимальных мер по предот­вращению стихийных бедствий. Важно понимать пригодность и эффективность систем в зависимо­сти от места, где они могут сработать наилучшим образом.

Варианты применения систем инженерной защи­ты в разных зонах развития опасных геологических процессов показаны на рисунке 1.

Рис. 1. Варианты применения систем инженерной защиты

Спектр технических решений «Маккаферри» для защиты от камнепадов обширен, при этом можно выделить три основных сегмента:

• противокамнепадная драпировка;
• гибкие камнеулавливающие барьеры;
• камнеулавливающие насыпи.

Однако зачастую один тип решения не может ре­шить все задачи, связанные с защитой от опасных природных явлений. Поэтому применение ком­бинированных систем помогает соблюсти баланс между техническими характеристиками, снижением риска, простотой установки и стоимостью для кли­ента.

Системы драпировки склонов

Использование драпировки актуально для ав­тотрасс, дорожное полотно которых расположено вплотную к крутому горному склону. Для этих целей инженеры «Маккаферри» разработали эффектив­ное решение — Стилгрид®.

Данная запатентованная система защиты иде­ально подходит для использования в качестве простой драпировки на высоких обрывистых скалах, крутых склонах или в местах, где высока вероятность камнепадов. Такое решение работает как завеса. Система закрепляется анкерами только по верхней кромке склона и внизу, а ее основная функция — это сбор обломков у подножия склона в «карман».

Стилгрид® — это комбинация стальной про­волочной сетки двойного кручения и высоко­прочных (1770 Н/мм²) стальных тросов в одном, простом в установке, изделии. Тросы диаметрами 8 или 8,2 мм вплетаются в сетку при производ­стве, что позволяет обеспечить лучшее распреде­ление напряжений в верхних продольных тросах и минимальное удлинение всей драпировочной системы.

Стилгрид® сочетает в себе гибкость и простоту монтажа стальной проволочной сетки двойного кручения с высокой прочностью на растяжение, низким удлинением и долговечностью стального троса. Выпускается с различными характеристиками (с сопротивлением растяжению до 180 кН/м и со­противлением удару до 155 кН), что позволяет по­добрать адресное решение как в техническом, так и в коммерческом плане.

Рис. 2. «Карман» с камнями у подножия склона

Выбор оптимального решения основан на анали­зе условий площадки проекта (геология, рельеф, окружающая среда, условия статической и дина­мической нагрузки) и требований заказчика (срок службы, обслуживание).

Мы производим Стилгрид® с двумя варианта­ми противокоррозионной защиты:

• Стилгрид® HR: проволока сетки и тросы име­ют плотное цинковое или цинк-алюминиевое по­крытие класса A;
• Стилгрид® HR-ПВХ: соответствует Стил­грид® HR, но имеет дополнительное сплошное полимерное покрытие сетки и тросов, которое способно долгое время сохранять свои эксплу­атационные характеристики в условиях агрес­сивной внешней среды, например в прибрежной зоне.

Все виды драпировки производятся на за­воде «Маккаферри» в г.Зарайск по ТУ 1275-003-42873191-2013.

Рис. 3. Полотна «Стилгрид®»

Практическое применение Стилгрид® для защиты склонов в Сочи

Вдоль дороги А-147 «Джубга — Сочи — гра­ница с Республикой Абхазия» находилось 18 опас­ных участков с крутыми осыпающимися склонами протяженностью более 2 км, представлявшими се­рьезную угрозу для проезжающего транспорта. Так, близ пос. Тюменский на 42-м км трассы ежегодно происходило от пяти до десяти обвалов, которые повреждали автомобили. Были зафиксированы случаи вывала крупных обломков весом 15–16 т.

Чтобы осыпающиеся камни не повредили дорогу, в 2018 году в качестве завесы на опасных участках была установлена высокопрочная противокамне­падная драпировка «Стилгрид® HR150». Стальные тросы этой системы диаметром 8,2 мм вплетены в сетку с шагом 150 см. На склонах закрепили около 86 тыс. м2 драпировки.

Драпировка не утяжелила склон, так как материал весит в среднем 2 кг/м2. Это позволило монтиро­вать сетку без удаления деревьев. Такое решение оказалось экологичным и более эстетичным вариан­том, по сравнению с традиционной оборкой склона, когда они срезаются все.

Рис. 4. Противокамнепадная драпировка вдоль А-147

Рис. 5. Экологичное использование Стилгрид® на А-147

Динамические камнеулавливающие барьеры

Когда по техническим, топографическим или эконо­мическим соображениям нельзя применить драпировку, эффективным решением оказывается установка дина­мических барьеров для перехвата камнепада на склоне.

Для этого важно их расположить в нужном месте, чтобы остановить движение обломка или, в крайнем случае, погасить его кинетическую энергию и снизить скорость. Если в основании склона имеется достаточ­но места для их установки, они могут стать наилучшим решением.

Способность барьера поглощать энергию от удара обе­спечивают запатентованные алюминиевые компрессион­ные тормоза (гасители). Во время удара они сжимаются, рассеивая энергию за счет пластической деформации. Они легки, устойчивы к коррозии, легко заменяются и очень просты для визуального осмотра на наличие при­знаков даже незначительного воздействия.

Камнеулавливающие барьеры устанавливаются в виде комплекта: улавливающие сетчатые панели, стой­ки, опорные плиты основания, элементы фундамента и анкера, тормозные устройства, тросы и такелажные детали.

Рис. 6. Установка камнеулавливающего барьера

Каждая модель барьера имеет свои конструкцион­ные особенности. Барьеры различаются по:

• поглощаемой кинетической энергии удара: от 500 до 8500 кДж;
• высоте: от 2 до 8 м;
• типу стоек: трубчатые и двутавровые;
• типу перехватывающей панели: сетка двойного кручения с канатами или с кольчужной сетью;
• количеству гасителей энергии;
• диаметру удерживающих тросов: от 16 до 22 мм.

Стандартное расстояние между стойками — 10 м, а рекомендуемая длина барьера — от 30 до 70 м.

Конструктив барьеров позволяет выполнить уста­новку быстро и безопасно, сократив время монтажа. Причем сделать это можно практически на любом склоне, вне зависимости от уклона и подстилающей поверхности. Расчетами определяется тип, местополо­жение, высота и другие характеристики конструкции.

Динамические камнеулавливающие барьеры «Мак­каферри» были испытаны и сертифицированы в соот­ветствии с Европейским руководством по испытаниям и сертификации 27 (ETAG 27) Европейской организа­ции технической сертификации (EOTA).

Рис. 7. Конструктив камнеулавливающего барьера «Маккаферри»

Последующая детальная проверка изготовления, по­ставки и сборки систем позволила получить маркировку СЕ. В России продукция прошла сертификацию в Мин­строе России и по ГОСТ Р, имеет маркировку «Барьеры RMC». Все модели этих конструкций производятся на заводе в Зарайске по ТУ 1275-008-42873191-2012.

Все это обеспечивает заказчику и проектировщику гарантию того, что комплект камнеулавливающих барьеров прошел независимые испытания и оценку в соответствии со строгими требованиями стандартов качества и эффективности.

Практическое применение — защита Гоцатлинской ГЭС

В 2015 году предприятие ПАО «РусГидро» ввело в эксплуатацию Гоцатлинскую ГЭС в Дагестане.

Для строительства здания ГЭС и вспомогатель­ной инфраструктуры был подрезан крутой сильно­трещиноватый склон, скально-обвальные явления угрожали жизни обслуживающего персонала и бес­перебойному функционированию самого объекта.

Инженерная защита представляет собой ком­плексное решение. На промежуточной берме уста­новлен камнеулавливающий барьер RMC/100А,  рассчитанный на удержание обломков кинетиче­ской энергией до 1000 кДж. Ниже него, непосред­ственно над зданием ГЭС, на 30-метровом склоне устроена драпировка «Стилгрид® HR150». Таким образом, здание защищено от обвальных явлений как на вышележащих естественных склонах, так и на искусственно созданном склоне самого котлована.

Рис. 8. Схема инженерной защиты Гоцатлинской ГЭС

Рис. 9. Установка камнеулавливающего барьера, Гоцатлинская ГЭС

Габионные стены и армогрунтовые насыпи

Противокамнепадные насыпи применяются для защиты от особо крупных стихийных явлений в ситуациях, когда использование динамических камнеулавливающих барьеров может быть недо­статочным.

Вдоль трасс камнеулавливающие стены проек­тируют таким образом, чтобы каменный материал, скатывающийся вниз по склону, накапливался в па­зухе между задней гранью стены и подошвой горы. Это позволяет к тому же беспрепятственно удалять его по мере необходимости.

Такие стены способны выдерживать системати­ческие обвалы без ремонта. Естественно, подобное  решение предусматривает наличие свободного про­странства вдоль дороги.

Стандартная камнеулавливающая гравитационная стена сооружается из коробчатых габионов «Макка­ферри». Одна из них возведена на Култукском тракте в Иркутской области (Р-258), что позволяет не на­рушать здесь двухполосное движение, интенсивность которого достигает 12 тыс. автомобилей в сутки.

Рис. 10. Гравитационная камнеулавливающая стена в действии

До недавнего времени размеры этих насыпей были ограничены геотехническими параметрами материалов, из которых они сооружались. Обладая более чем 30-летним опытом применения георе­шеток, сейчас «Маккаферри» предлагает широкий выбор технологий по армированию грунта.

Подобные конструкции позволяют выдерживать удары обломков крупных размеров, скатывающихся на высокой скорости. В отличие от камнеулавлива­ющих гравитационных стен, сооруженные из арми­рованного грунта противокамнепадные насыпи в состоянии выдерживать экстремальные камнепады. Это доказано анализом устойчивости конструкции методом конечных элементов (FEM).

При наличии достаточного пространства дости­жимы практически неограниченные возможности поглощения энергии. Для возведения таких кон­струкций используются две уже широко известные в России технологии «Маккаферри»: «Террамеш®» и «Зеленый Террамеш®».

Армогрунтовые камнеулавливающие насыпи обла­дают рядом преимуществ:

• выдерживают нагрузки более 20 000 кДж;
• площадь насыпи может быть уменьшена за счет армирования;
• выдерживают систематические камнепады — рассчитаны на долгий срок службы без дополнитель­ного ремонта;
• возможность повторного использования мест­ных материалов (каменного наполнителя или грунта) без потери устойчивости;
• экологичность системы за счет возможности вос­становления растительности на насыпи.

Рис. 11. Армогрунтовая камнеулавливающая насыпь по технологии «Зеленый Террамеш®»

Гарантия качества

Решения «Маккаферри» были тщательно проте­стированы ведущими техническими институтами и на объектах по всему миру. Компания при этом по­стоянно совершенствует свои системы в рамках про­цедуры управления качеством.

Везде, где это возможно, проводятся натурные ис­пытания для моделирования реальных ситуаций и ус­ловий нагрузки с максимально возможной точностью.

Так, тестирование системы драпировки «Стил­грид» проводилось в соответствии со стандартами UNI EN11437:2012. Использование натурных об­разцов позволило включить результаты испыта­ний с применением данной методики в ПО MacRO Studio. Это специальный программный комплекс «Маккаферри» для расчета средств инженерной за­щиты от опасных геологических процессов. MacRO сертифицирован в системе ГОСТ Р. В России он уже используется многими проектными институтами для расчета противокамнепадной драпировки.

Специалисты московского офиса «Маккаферри» консультируют и контролируют весь цикл проекта инженерной защиты: от разработки технического ре­шения и проектирования до авторского надзора при установке систем на объекте.

Решения «Маккаферри» просты в установке, дол­говечны и эффективны. Компоненты системы под­бираются так, чтобы уменьшить трудозатраты при монтаже, а местное производство позволяет снизить логистические издержки.

Все это помогает нам предлагать высококаче­ственное, индивидуальное и экономически эффек­тивное решение в зависимости от конкретных задач клиента.