Τεχνικές πρόληψης
Αυτό που πρέπει να προσέξει ο πολεοδόμος είναι να βεβαιωθεί ότι υπάρχουν οι κατάλληλες τοπογραφήσεις των περιοχών που ενδέχεται να δώσουν πτώσεις. Οι τοπογραφήσεις αυτές διεξάγονται από γεωλόγους μηχανικούς και γεωμορφολόγους. Σκοπός των τοπογραφήσεων αυτών είναι να προσδιοριστούν οι τομείς που πρόκειται να δώσουν πτώσεις. Αυτό επιτυγχάνεται με έρευνα των δεικτών της επιφάνειας όπως η κατανομή των ρωγμών και το σχήμα της ασυνέχειας των πετρωμάτων.
Αναφορικά με τις κατολισθήσεις βράχων, με προηγμένες έρευνες και ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης είναι δυνατόν να προσδιοριστούν μερικές από τις περιοχές που ενδέχεται να προκαλέσουν αστοχίες και να πάρουμε μία ιδέα για την πιθανή απόσταση που μπορεί να διανύσει το υλικό για κάποιον δεδομένο όγκο. Ο προσδιορισμός των τομέων που ενδέχεται να δώσουν ανατροπές είναι εφικτός με έρευνα των δεικτών της επιφάνειας όπως οι ανοικτές ρωγμές. Οι έρευνες αυτές οδηγούν στην εκτίμηση της επικινδυνότητας των πτώσεων.
Στη συνέχεια, προσδιορίζονται τα στοιχεία που κινδυνεύουν και αξιολογείται η τρωτότητά τους για να συμπεριληφθεί η επικινδυνότητα των πτώσεων στην πολεοδομία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την κατάρτιση ενός χάρτη ζωνοποίησης, ο οποίος προσδιορίζει τα εδάφη που μπορούν να οικοδομηθούν ή όχι, ανάλογα με τον βαθμό επικινδυνότητας και τρωτότητας (βλέπε Περισσότερες πληροφορίες για την χαρτογράφηση των κατολισθήσεων). Σε περιοχές υψηλού κινδύνου θα πρέπει να εγκατασταθούν και συστήματα παρακολούθησης.
Τεχνικές προστασίας
Οι τεχνικές αυτές χρησιμοποιούνται μόνο για την μείωση ελεγχόμενων και μικρής κλίμακας επικινδυνότητες. Σε περιπτώσεις υψηλού κινδύνου και μεγάλης κλίμακας επικινδυνότητες γενικά δεν υπάρχει κάποια λύση. Οι τοποθεσίες αυτές πρέπει να παρακολουθούνται συνεχώς. Στη Γαλλία η πτώση βράχων “Ruines de Séchilienne” κοντά στην Vizille (Isère), αποτελεί καλό παράδειγμα στρατηγικής παρακολούθησης σε συνδυασμό με την πολεοδομία.
Οι τεχνικές προστασίας μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ευδιάκριτες κατηγορίες:
- “Δραστικές τεχνικές”: αποτρέπουν την πυροδότηση της πτώσης. Βασικά πρόκειται για συστήματα ενίσχυσης, τα οποία συγκρατούν τα υλικά (βράχους ή γαίες) στα απόκρημνα πρανή ή σε κρημνούς.
- “Παθητικές τεχνικές”: στοχεύουν στο έλεγχο των επιπτώσεων της πτώσης. Πρόκειται για την τοποθέτηση προστατευτικής επιφάνειας μεταξύ του πρανούς και των τρωτών στοιχείων.
A. Δραστικές τεχνικές:
– Χαλύβδινη ενίσχυση
Τα συστήματα αυτά ενισχύουν την μάζα των πετρωμάτων αυξάνοντας την γενική δύναμη παραμόρφωσης και βελτιώνοντας την αντοχή τους στην διάτμηση κατά μήκος των ασυνεχειών. Τόσο τα δραστικά όσο και τα παθητικά συστήματα ενίσχυσης χρησιμοποιούνται για την σταθεροποίηση των πρανών. Τα δραστικά συστήματα αποτελείται από προεντεταμένες δοκούς ή καλώδια τα οποία αγκιστρώνονται στο ένα άκρο μέσα στην μάζα του πετρώματος με μηχανικά μέσα ή σκυρόδεμα ή χημικό ένεμα ή και τα δύο. Το παθητικό σύστημα αποτελείται από μη προεντεταμένες δοκούς οι οποίες έχουν επικαλυφθεί πλήρως με σκυρόδεμα ή χημικό ένεμα. Το βασικό πλεονέκτημα του δραστικού συστήματος έναντι του παθητικού είναι ότι δεν πρέπει να έχει επέλθει καμία μετακίνηση πριν την πλήρη ανάπτυξη των δυνατοτήτων της αγκίστρωσης. Έτσι οι παραμορφώσεις και οι πιθανές ρωγμές του πρανούς ελαχιστοποιούνται. Οι αγκιστρώσεις θα πρέπει να παρακολουθούνται μακροπρόθεσμα για τυχόν διάβρωση.
Τα αγκύρια βράχων ασκούν μία συμπιεστική δύναμη η οποία αποτρέπει την ελαστική αναπήδηση, τα φαινόμενα ψύξης και γενικά χαλάρωσης ή διάβρωσης , διατηρώντας τα πετρώματα στην αρχική τους θέση. Η αντοχή διάτμησης κατά μήκος των ασυνεχειών βελτιώνεται Τα αγκύρια βράχων συχνά χρησιμοποιούνται στην ελαχιστοποίηση των φαινομένων αποσυμπίεσης ή χαλάρωσης, τα οποία σχετίζονται με πρανή που ανασκάφηκαν προσφάτως. Στο Σχήμα 2 φαίνεται μία συγκέντρωση δοκών μεγάλης διαμέτρου, τοποθετημένοι στην βάση του πρανούς για την διατήρηση της ακεραιότητας μεγάλων τεμαχών.
– Συστήματα εξωτερικής στήριξης
Προσφέρουν αντοχή στα φορτία των υλικών που σχηματίζουν το πρανές. Ορθοστάτες και διαφράγματα έχουν σχεδιαστεί για να ανασηκώσουν μέρος του βάρους του πρανούς, δημιουργώντας συνθήκες σταθερότητας και προλαμβάνοντας την πτώση βράχων. Χρησιμοποιούνται για την σταθεροποίηση τμημάτων που πρόκειται να υποστούν αστοχία ή σε σημεία όπου πρόκειται να προκληθούν ελαφριές ρωγμές ή κάθετες μετακινήσεις. Οι ορθοστάτες τοποθετούνται συνήθως σε επίπεδο αυτοκινητοδρόμων ή σιδηροδρόμων.
Για την πρόληψη της πτώσης μεγάλων τεμαχών από πρανή χρησιμοποιούνται τοίχοι αντιστήριξης. Χρησιμοποιούνται επίσης για τον έλεγχο ή διόρθωση αστοχιών αυξάνοντας την αντοχή στις μετακινήσεις του πρανούς. Το κενό κατά μήκος των σιδηροδρόμων ή των αυτοκινητοδρόμων είναι συνήθως πολύ στενό για κανονικούς τοίχους βαρύτητας, ωστόσο το πρόβλημα λύνεται με την χρήση διαφραγματικών τοίχων. Χρειάζονται μόνο την μισή δύναμη που απαιτείται για την αντοχή κάμψης και διάτμησης μεταξύ αγκύριων βράχων. Στο Σχήμα 5 φαίνεται η εφαρμογή ενός διαφραγματικού τοίχου αντιστήριξης, ο οποίος είναι κατασκευασμένος από γαλβανισμένο χάλυβα για την προστασία του δρόμου.
Ο τοίχος με συρματοκυβώτια είναι ένα τετράγωνο καλάθι χωρισμένο από διαφράγματα σε μικρότερα τετράγωνα που έχουν πληρωθεί με πέτρες. Το καλάθι σχηματίζεται από γαλβανισμένο εξάγωνο συρμάτινο πλέγμα. Το πλέγμα τείνει να ενισχύσει την πέτρα που βρίσκεται υπό πίεση. Το συρματοκυβώτιο είναι μία ελαστική κατασκευή η οποία τείνει να αποκλίνει και να παραμορφώνεται αντί να σπάει από την πίεση του βράχου. Οι τοίχοι με συρματοκυβώτια αναγνωρίζονται ως οι κατάλληλη εναλλακτική λύση για την προστασία των δρόμων από κατολισθήσεων πετρών πλάτους 0,6 έως 1 μέτρο.
– Εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα
Πρόκειται για τσιμεντοκονίαμα το οποίο εκτοξεύεται απευθείας πάνω στην επιφάνεια που πρόκειται να υποβληθεί σε επεξεργασία. Χρησιμοποιείται για την πρόληψη της διάβρωσης και αποφλοίωσης βραχωδών επιφανειών και την ενίσχυση επιφανειών μεταξύ τεμάχων. Το εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα ενεργεί ως προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια του βράχου και βοηθά στην συγκράτηση των διπλανών τεμάχων μέσω της αρχικής του δύναμης διάτμησης και εφελκυσμού. Το Εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με χαλύβδινο πλέγμα και αγκύρια βράχων για την δομική ενίσχυση και τον σχηματισμό ορθοστατών για μικρά φορτία (Σχήμα 9).
Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα του εκτοξευόμενου τσιμεντοκονιάματος είναι ότι προσφέρει μία γρήγορη, μηχανοποιημένη και απλή λύση για τα προβλήματα από τις πτώσεις βράχων. Το εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα μπορεί να αλλοιωθεί με την δράση της ψύξης, των υπογείων υδάτων, ή την αποφλοίωση των βράχων λόγω έλλειψης δεσμών εκτοξευόμενου τσιμεντοκονιάματος.
– Ξεσκάρωμα
Τεχνητή πρόκληση πτώσης βράχων. Σκοπός της τεχνικής αυτής είναι η απογύμνωση του βράχου και η ελαχιστοποίηση του κινδύνου των πτώσεων. Χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για την πρόκληση της πτώσης, όπως το mining, η πλήρωση γεωτρήσεων με χημικά, η υδραυλική θραύση κ.λπ. Το ξεσκάρωμα είναι μία προσωρινή τεχνική προστασίας διότι ο γυμνός βράχος υποβάλλεται σε φαινόμενα σύνθλιψης ή ψύξης και έτσι θα γίνει ξανά ασταθής. Συνεπώς το ξεσκάρωμα χρειάζεται συνεχή παρακολούθηση.
B. Παθητικές τεχνικές:
– Ανίχνευση τάφρων και αναβαθμίδων
Οι τάφροι των πρανών χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση των οδών πτώσεων βράχων στην ανάντη των πρανών. Οι αναβαθμίδες χρησιμοποιούνται στην κορυφή των πρανών ή μπορούν να τοποθετηθούν σε συνδυασμό με μία τάφρο. Οι μέθοδοι αυτοί διασφαλίζουν ότι θα εμποδίσουν τις πτώσεις βράχων κατά την κίνησή τους προς την κατάντη του πρανούς. Οι αναβαθμίδες έχουν συνήθως ύψος 4-6 μέτρα, το υλικό τους (γαίες) είναι συμπιεσμένο και το μέτωπό τους προς την ανάντη συνήθως ενισχύεται με συρματοκυβώτια ή ελαστικά οχημάτων (σχήμα 10). Αναλόγως της φύσης του εδάφους, η κατασκευή των τάφρων και αναβαθμίδων είναι γενικά απλή και η συντήρησή τους εύκολη. Η αναβαθμίδα θα πρέπει να εγκαθίσταται μόνο στο πρανές που μπορεί να δεχτεί την εν λόγω κατασκευή χωρίς να επηρεαστεί η ευστάθεια ολόκληρου του πρανούς.
– Αγκιστρωτά μεταλλικά πλέγματα
Πρόκειται για υλικό πολλαπλών χρήσεων και οικονομικό το οποίο χρησιμοποιείται ως προστασία από την πτώση μικρών βράχων. Συχνά, τοποθετούνται πολλά στρώματα μεταλλικού πλέγματος πάνω στην επιφάνεια των βράχων σαν κουρτίνα για την αποφυγή της αποκόλλησης μικρών βράχων. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να οδηγήσουν τους βράχους σε κάποια τάφρο στην βάση του πρανούς. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται συχνά μόνο σε αποσαθρωμένα πρανή σε απότομα ορεινά εδάφη. Το μεταλλικό πλέγμα μπορεί να συνδυαστεί με μακριά αγκύρια βράχων για περισσότερη ενίσχυση. Οι κατάλληλες συνθήκες για την χρήση μεταλλικών πλεγμάτων είναι όταν η διάμετρος των βράχων κυμαίνεται μεταξύ 0,6 και 1 μέτρο και όταν το πρανές είναι αρκετά ομοιογενές ώστε το πλέγμα να βρίσκεται σε συνεχή επαφή με το πρανές.
Τα αγκιστρωτά μεταλλικά πλέγματα μπορούν να εγκατασταθούν στην απόληξη του μετώπου των βράχων ή στο πρανές και όχι μόνο ως κουρτίνα στην επιφάνεια του βράχου. Στόχος τους είναι η αποφυγή της κινητικής ενέργειας των βράχων που πέφτουν και να σταματήσουν την πορεία τους.
– Άκαμπτοι φράκτες
Τα κιγκλιδώματα αποτελούνται από κάθετους δοκούς και οριζόντια μέρη τα οποία εκτείνονται μεταξύ των κάθετων δοκών. Οι δοκοί είναι κατασκευασμένοι από απορρίμματα χάλυβα και τοποθετούνται μέσα σε τρύπες γεμάτες σκυρόδεμα. Τα οριζόντια μέρη είναι είτε σύνδεσμοι είτε μπάρες από απορρίμματα χάλυβα. Το σύστημα αυτό είναι γενικά λιγότερο αποτελεσματικό από το μεταλλικό πλέγμα.
– Ο ρόλος του δάσους
Η βλάστηση επιδρά θετικά και αρνητικά στην σταθερότητα των πρανών (Περισσότερα στοιχεία για τα αίτια των κατολισθήσεων). Στο πλαίσιο της πρόληψης των πτώσεων βράχων, το δάσος μπορεί να ενεργήσει ως φυσικό εμπόδιο στην πτώση των βράχων. Σήμερα, μία ομάδα ερευνητών στην Grenoble της Γαλλίας εργάζεται για την προστατευτική λειτουργία του δάσους κατά την επικινδυνότητας από την πτώση βράχων. Διάφορα επιτόπια πειράματα διεξήχθησαν για την ανασυγκρότηση φυσικών πτώσεων βράχων και της πορείας τους. Η μοντελοποίηση της πορείας θα αναπτυχθεί ώστε να χρησιμοποιηθεί από τους τοπικούς επαγγελματίες.
Οι πρώτες μελέτες έδειξαν ότι για πρανές με κλίση 25 – 35°, το δάσος διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην προστασία, εμποδίζοντας το 80% των βράχων. Η προστατευτική δράση του δάσους ενεργεί στην απόσταση που διανύουν οι βράχοι και στο ύψος αναπήδησης. Ένα πείραμα έγινε με ένα βράχο τριών τόνων ο οποίος κυλούσε με ταχύτητα 80 χλμ./ώρα και με ύψος αναπήδησης τα 2,5 μέτρα. Το δάσος σταμάτησε την βράχο 80 μέτρα πιο κάτω. Επίσης διεξάγονται έρευνες με διαφορετικά είδη δέντρων. Οι μελέτες αυτές συμβάλλουν στην ανάπτυξη μακροπρόθεσμων στρατηγικών για την πρόληψη φυσικών καταστροφών.
Αναφορές:
– BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.
– BRUNSDEN D., PRIOR D., 1984. Slope instability. John Wiley & Sons Ltd, Chichester
– DIKAU R., BRUNSDEN D., SCHROTT L. & IBSEN M.-L. (eds.), 1996. Landslide Recognition: Identification, Movement and Causes. John Wiley & Sons Ltd, Chichester
– MATE, METL, 1997. Plans de prévention des risques naturels prévisibles (PPR). Guide général. La Documentation française, Paris, 76 p.
– NATIONAL RESEARCH COUNCIL, 2004. Partnerships for reducing landslide risk. Assessment of the landlide hazards mitigation strategy. The National academies press, Washington DC
– SLOSSON E., KEENE A.G., JOHNSON J.A., 1992. Landslides/Landslide mitigation. In: Reviews of Engineering Geology, Volume IX, Colorado
– TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, 1978. Landslides: Analysis and Control. National Academy of Sciences, Special Report 176, Washington DC
Websites: