Баринов А.Ю., Геобругг // Геориск, №1/2012
Ключевые слова: Швейцария; г. Давос; автомобильная дорога А28; лавины; снегоудерживающие барьеры «Геобругг»; противокамнепадный барьер GBЕ; гибкие анкеры.
Аннотация
В статье рассказывается об установке снегоудерживающих барьеров производства швейцарской компании Gеоbrugg АG над лавиноопасным участком автомобильной дороги федерального значения А28 (Швейцария), ведущей в г. Давос.
Швейцарский город Давос известен во всем мире не только благодаря его превосходным горнолыжным курортам, но и проводимым там ежегодным встречам, организуемым швейцарской неправительственной организацией «Всемирный экономический форум» («ВЭФ»). В Давосе нет аэропорта, способного принять крупные лайнеры, поэтому высшим чинам государств – участников этих форумов приходится добираться до места их проведения автомобильным транспортом.
Основным связующим звеном между крупными городами Швейцарии и Давосом является автомобильная дорога федерального значения А28.
Помимо участников ВЭФ в зимний период в г. Давос приезжает большое количество туристов − интенсивность траффика достигает 10000 автомобилей в сутки. В связи с этим, было решено увеличить пропускную способность трассы А28, в частности, путем строительства объезда и тоннеля в районе города Саас.
Другой проблемой стало обеспечение безопасности транспорта на выезде из тоннеля в районе перекрестка с круговым движением. На этом месте трижды (в 1951, 1954 и 1999 гг.) были зафиксированы сходы крупных лавин. Например, в 1999 году лавина перекрыла трассу А28 на четверо суток, оставив г. Давос без связи с внешним миром. В условиях увеличения пассажиропотока власти пришли к осознанию необходимости защиты данного участка от лавин в рамках проекта по строительству объездного пути (рис. 1).
Рис. 1. Восточный портал строящегося тоннеля и расширяемый участок трассы А28, подверженный лавинной опасности. Лавиноопасные для трассы склоны закрашены серо-голубым цветом. Пунктирной красной линией показано местоположение строящегося тоннеля. Красным и белым с красной границей цветом показаны реконструируемые и строящиеся участки трассы А28.
В августе 2011 года для ознакомления с технологией защиты от снежных лавин этот участок строительства посетила делегация из России. Специалистов российских организаций сопровождали эксперты компании-застройщика Vetsch Klosters («Феч Клостерс») и производителя противолавинных конструкций Gеоbrugg АG («Геобругг»), совместно с представителем администрации кантона Граубюнден. В рамках небольшого семинара гостям было рассказано об истории проекта и принципах проектирования и установки снегоудерживающих барьеров (рис. 2). Несмотря на высокую облачность в первой половине дня, погода разгулялась к вечеру, поэтому проектировщикам и строителям из России удалась не только осмотреть установленные конструкции, но и проследить за работой вертолета.
Рис. 2. Делегация из России в верхней части очага формирования лавин «Аренза 1». На дальнем плане видны частично установленные барьеры очага «Гайсхорн»
Реконструируемый участок трассы подвергается воздействию лавин, формирующихся в трех очагах − «Гайсхорн», «Аренза 1» и «Аренза 2», располагающихся на абсолютных высотах 1880–2200 м (рис. 3). Для определения степени опасности лавин из каждого из них был проведен комплекс изыскательских работ. На первом этапе на карту местности были нанесены сведения о прошедших ранее лавинах и произведенных ими повреждениях. Далее, с использованием специального программного обеспечения, были рассчитаны траектории схода лавин из каждого очага и их мощность в той зоне, где они представляют угрозу для жизни людей. Наличие исторических данных позволило откалибровать модель и получить достоверные результаты.
а
б
Рис. 3. Расположение очагов формирования лавин (а) и план размещения снегоудерживающих конструкций (б)
Выяснилось, что из-за сложной топографии местности трассе угрожают лавины из всех трех очагов. Несмотря на сравнительно небольшую протяженность опасного участка, строительство противолавинной галереи или тоннеля было сочтено экономически нецелесообразным по сравнению с установкой гибких снегоудерживающих барьеров. Среди прочих способов предупреждения лавин именно они отличаются низкой стоимостью работ по установке, высоким уровнем надежности и практически максимальным сроком эксплуатации, не требуя при этом регулярного технического обслуживания.
Принцип работы всех снегоудерживающих систем в целом одинаков: эти конструкции устанавливаются на склоне таким образом, чтобы предотвратить смещение снега в предполагаемом очаге зарождения лавины и тем самым не дать ей сформироваться или снизить ее мощность и, соответственно, разрушительную силу.
Существует множество типов снегоудерживающих барьеров – от самых обычных деревянных заборов до металлических конструкций на основе сетки из высокопрочной стальной проволоки. Именно последние было решено применить для защиты трассы А28. Особенностью рассматриваемого проекта стало и то, что очаги формирования лавин оборудовались такими системами не полностью, а лишь в наиболее опасных местах. Таким образом, формирование лавин все еще возможно на участках склона ниже установленных барьеров, однако их мощности уже не хватит для достижения защищаемой автомобильной дороги (рис. 4).
а б
Рис. 4. Результаты моделирования до (а) и после (б) установки противолавинных барьеров. Розовым цветом закрашена зона наибольшей опасности при сходе лавины, голубым – зона, в пределах которой безопасно находиться только в укрытии. Красным цветом закрашен участок строящейся дороги. Темно- розовым цветом закрашен участок существующей дороги.
Проектирование снегоудерживающих барьеров осуществлялось с учетом швейцарских норм, которые, надо отметить, не только не противоречат действующему в России нормативному документу СНИП 22-02-2003, но и существенно дополняют его главу 7. Проект составлялся в тесном контакте с разработчиком и производителем барьеров (компанией Gеоbrugg АG), поскольку в подобных проектах мельчайшие детали имеют важное значение. После прохождения проектом экспертизы был выбран стройподрядчик (компания Vetsch Klosters), обладающий соответствующим оборудованием и навыками для работы в горах.
Однако к строительным работам приступили не сразу. На первом этапе на место установки снегоудерживающих конструкций были приглашены эксперты компании Gеоbrugg АG, которые совместно со строителями произвели осмотр местности и проконсультировали специалистов-монтажников по разметке выбранных участков под установку барьеров. Следует отметить, что разметка местности относительно точек установки анкеров и опор является одним из наиболее сложных этапов при реализации проекта по защите от лавин с помощью гибких барьеров. Пренебрежение им приводит к крайне нежелательным последствиям, что сейчас можно наблюдать в некоторых регионах России. Важно отметить, что компоненты барьеров Gеоbrugg размечаются еще на производстве для упрощения их установки в условиях горной местности.
Второй этап – выбор точек анкеровки и закрепление барьеров на склоне. Как правило, грунтовые условия на горных склонах далеки от идеальных, но в данном случае преобладали крепкие скальные породы. Важным критерием выбора снегоудерживающих систем является отсутствие фиксированной схемы крепления и сравнительно небольшая глубина установки анкеров. В барьерах, установленных в рассматриваемом случае, это было достигнуто за счет того, что опорные стойки крепились на основаниях шарнирным соединением и были способны изменять геометрию всей линии барьера, снижая воздействие на анкеры в зависимости от нагрузки. Выбор типа анкеров также является ответственным моментом, поскольку от их прочности зависит надежность закрепления несущих и поддерживающих тросов и, следовательно, всей конструкции. Для крепления барьеров сверху и снизу по склону использовались гибкие анкеры из стальных тросов с двойной защитой от коррозии. Их гнущиеся оголовки позволяют принимать нагрузки даже при отклонении вектора усилия на 30° от оси анкера в направлении натяжения троса. Этот нехитрый способ позволяет анкерам приспосабливаться к изменяющейся под давлением снежной массы геометрии барьера, не снижая при этом их удерживающих свойств. Кроме того, они не повреждаются при камнепадах.
Бурение для установки анкеров выполнялось легкими буровыми станками, которые закреплялись на небольшой площадке на склоне (рис. 5). Компрессоры и технические помещения (рис. 6) находились примерно в 400 м от точек бурения на удобной для подлета площадке (при отсутствии подъездных путей доставка материалов к месту установки осуществлялась вертолетом). Барьеры предварительно собирались в блоки из нескольких секций у подножия склона и транспортировались наверх. За один полет легким вертолетом перемещалось 1,5 секции барьера (около 10 м длиной). Вертолет набирал высоту около 700−900 м и перемещался на расстояние в несколько километров. Один полет туда и обратно с установкой секции барьера занимал около 4 минут. В общей сложности вертолету предстояло перевезти 1100 т материалов. На строительной площадке вертолет ожидала бригада из шести человек: пятеро закрепляли барьер на анкерах и устанавливали опоры, а шестой отдавал команды вертолету и отцеплял подвес (рис. 7).
Интересно отметить, что на участке «Аренза 1», ниже строительной площадки, был установлен временный противокамнепадный барьер модели GBЕ. Он выполнял функцию защиты нижележащей строительной площадки от падения обломков во время строительства наверху (рис. 8).
К августу 2011 года был практически полностью застроен участок «Аренза 1» и завершена установка барьеров в очаге «Гайсхорн» (рис. 9).
Проект предполагается завершить за два года – к октябрю 2012 г. Общая длина линий снегоудерживающих барьеров полезной высотой 3,5 м составит 2035 м. Будет пробурено 16900 м скважин под анкеры, перемещено около 250 т стали и 600 т цемента. Общая стоимость реализации проекта составит 3,8 млн швейцарских франков.
Каждый барьер способен выдержать нагрузку 20 т/м2. И лавины на данном участке трассы А28 больше не будут представлять угрозы для жителей Швейцарии и многочисленных туристов.
Рис. 5. Временные площадки для установки переносного бурового станка
Рис. 6. База строителей, компрессорные установки и генераторы. Компрессоры запускаются и выключаются автоматически по сигналу SMS-сообщения
Рис. 7. Доставка очередной секции барьера
Рис. 8. Временный противокамнепадный барьер GBЕ в нижней части строительной площадки защищает строителей и туристов, находящихся ниже по склону
Рис. 9. За день вертолет устанавливает от 50 до 100 пог. м барьеров (в зависимости от погодных условий)
