Refuerzo de cable de anclaje pretensado
En 1964, se utilizaron cables de anclaje pretensados de 2400-3200 kn para reforzar los cimientos de la presa del embalse de Meishan en la provincia de Anhui. A principios de la década de 1980, mi país comenzó a utilizar tecnología de cables de anclaje pretensados para la prevención y el control de deslizamientos de tierra, y luego desarrolló marcos de cables de anclaje pretensados (anclajes de celosía) para el control de deslizamientos de tierra, como el control de deslizamientos de tierra en la carretera secundaria K14 de Taiyuan a Gujiao en En la provincia de Shanxi, los marcos de cables de anclaje pretensados (vigas de tierra o pilares de anclaje) combinados con pilotes antideslizantes se utilizan a menudo para controlar deslizamientos de tierra y reforzar pendientes altas para evitar deslizamientos de tierra. Hoy en día, la tecnología de anclaje se ha utilizado ampliamente en carreteras, minas, conservación de agua y construcción urbana.
El cable de anclaje pretensado utilizado para estabilizar deslizamientos consiste en fijar la sección de anclaje en el estrato estable debajo de la superficie de deslizamiento (o potencial superficie de deslizamiento), y a través del dispositivo de reacción en el suelo (pilotes, marcos, suelo Las vigas (o muelle de anclaje) transfieren el empuje del deslizamiento a la sección de anclaje para estabilizar el deslizamiento, por lo que el diseño del cable de anclaje pretensado incluye el diseño del propio cable de anclaje y el diseño del dispositivo de reacción.
(1) Modos de falla de los cables de anclaje
1. Tipos de cables de anclaje
Según el modo de transmisión de carga, existen tres tipos de cables de anclaje, a saber, cables de anclaje de tipo fricción de orificio recto (incluidos cables de anclaje de tensión y cables de anclaje de presión), cables de anclaje de soporte y cables de anclaje compuestos de soporte de fricción. Un cable de anclaje con un solo modo de transmisión de fuerza y una única sección transversal libre se denomina cable de anclaje único. El más común es el cable de anclaje de tensión de fricción, que es el cable de anclaje más utilizado actualmente. Este tipo de cable de anclaje tiene una estructura simple y es fácil de construir; sin embargo, el mecanismo de transmisión de fuerza del estado de tensión no es lo suficientemente razonable, lo que resulta en una concentración de tensión en la parte superior de la sección de anclaje y una distribución de fricción desigual a lo largo de la sección de anclaje; . Cuando la longitud de la sección de anclaje supera los 10 m, no tiene ningún efecto obvio en la mejora de la fuerza de anclaje y no favorece la prevención de la corrosión. Por ello, en los últimos años han aparecido cables de anclaje compuestos de un solo orificio. Se denomina cable de anclaje compuesto de un solo orificio a cualquier cable de anclaje compuesto por cordones de acero o secciones libres con dos modos de tensión diferentes.
Los tipos de cables de anclaje compuestos de un solo orificio incluyen: cables de anclaje de tensión dispersa, cables de anclaje de presión dispersa, cables de anclaje mixtos de tensión-presión, cables de anclaje de orificio expandido, cables de anclaje de expansión con fondo de orificio, fondo de orificio cables de anclaje Cuerda de anclaje con cabeza de anclaje interior mecánica.
La ventaja del sistema de anclaje compuesto es que la distribución de la tensión a lo largo de toda la sección del anclaje es relativamente uniforme y puede aprovechar al máximo la resistencia a la fricción entre la roca circundante (suelo) y el mortero de anclaje y la capacidad de carga de la formación, mejorando así en gran medida la fuerza de anclaje del cable. Dado que las longitudes de las secciones libres de cada unidad del cable de anclaje compuesto no son iguales, se debe realizar un tensado compensatorio durante el bloqueo por tensión para garantizar una tensión uniforme en los cordones de acero. En principio, el valor del pretensado aplicado a cada cordón es proporcional a la longitud de su sección libre.
2. Formas de falla de los cables de anclaje
El daño de los cables de anclaje generalmente se divide en las siguientes siete formas:
1) Cuerpo de mortero del cable de anclaje y roca circundante ( La resistencia a la fricción entre suelo y suelo no es lo suficientemente grande y el cuerpo del cable de anclaje se saca del agujero.
2) El cable de anclaje falla debido a una resistencia a la compresión insuficiente de la roca circundante (suelo) o una resistencia insuficiente del mortero del cable de anclaje.
3) La unión entre el mortero de cemento y el cordón de acero es insuficiente y el cordón de acero se sale del cuerpo del mortero.
4) La sección libre del cordón de acero está rota. Las razones incluyen: la longitud de la sección libre es insuficiente, el material no está calificado y el factor de seguridad del material no coincide con el factor de seguridad de la carga.
5) El clip del cabezal del anclaje no está calificado, lo que hace que el cordón de acero se deslice o se atasque en el cabezal del anclaje.
6) El cable de anclaje es arrastrado junto con la roca circundante (suelo).
7) Al mismo tiempo, la parte inferior de la sección de anclaje del grupo de anclaje cae fuera de la superficie de ruptura y la masa rocosa se afloja a lo largo de la superficie de fractura después de que se tensa el cable de anclaje.
Las dos formas de daño 6) y 7) mencionadas anteriormente son muy poco probables y actualmente no existe ningún precedente ni en el país ni en el extranjero. Por lo tanto, generalmente no se realiza la verificación y no se controla el diseño. La fuerza de unión del mortero de cemento sobre el cordón de acero es mucho mayor que la capacidad de carga última del cordón de acero y la resistencia de fricción entre el mortero y la roca circundante (suelo). Por lo tanto, la tercera forma de daño no ocurrirá y no. se requiere verificación. La cuarta y quinta forma de daño son causadas por errores de diseño y mala calidad del anclaje. Por lo tanto, para un cable de anclaje de tracción simple, solo necesita verificar el tipo 1), es decir, la resistencia a la fricción entre el cuerpo de mortero del cable de anclaje y la roca circundante (suelo) para controlar el diseño, mientras que para un cable de anclaje compuesto, usted Es necesario verificar el tipo 1) al mismo tiempo y el tipo 2) en forma de daño.
(2) Diseño de cables de anclaje pretensados
1. Fuerza de anclaje de diseño de cables de anclaje pretensados
La determinación de la fuerza de anclaje de diseño de cables de anclaje pretensados puede dividirse en dos situaciones.
(1) Deslizamiento de rocas
Según el método de equilibrio límite, la fuerza antideslizante ejercida por el pretensado a lo largo de la superficie de deslizamiento y la fuerza antideslizante normal ejercida por la vertical Se debe considerar la superficie de deslizamiento.
La fórmula recomendada para calcular el coeficiente de estabilidad es la siguiente:
Tecnología de Prevención de Riesgos Geológicos
Por tanto, la fuerza de anclaje pretensado es
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p>
En las ecuaciones (2-40) a (2-43), v es la presión hidrostática de la grieta del borde de salida, γw es la densidad aparente del agua (kn/m3); u es la fuerza de elevación a lo largo de la grieta; superficie de deslizamiento, h es la altura de la pendiente (m); φ es el ángulo de fricción interna (°); θ es el ángulo de inclinación del cable de anclaje (grados); β es el ángulo entre el cable de anclaje y el deslizamiento de tierra (grados); que está relacionado con el ángulo de pendiente (α) y el ángulo de inclinación del cable de anclaje (θ). La relación es β=α+θ t es la fuerza de anclaje del cable de anclaje pretensado (kn) a es la aceleración del terremoto (aceleración de la gravedad); g es el peso del ancho unitario del cuerpo deslizante (kn/m); c es la zona de deslizamiento. Cohesión del suelo (kPa) es la longitud de la superficie de deslizamiento (m);
Si la fuerza de anclaje de bloqueo es inferior al 50% de la fuerza de anclaje de diseño, se puede ignorar la fuerza antideslizante normal generada por el cable de anclaje pretensado y la fórmula de cálculo del coeficiente de estabilidad se simplifica de la siguiente manera:
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Por lo tanto, la fuerza de anclaje pretensado es
Tecnología de control y prevención de desastres geológicos
Los símbolos en La fórmula tiene el mismo significado que antes.
(2) Deslizamiento de capa de acumulación (incluido suelo)
Según el método del coeficiente de transferencia, considerando la fuerza antideslizante ejercida por el cable de anclaje pretensado a lo largo de la superficie de deslizamiento, la normal Dirección generada por la superficie deslizante vertical. La fuerza antideslizante es insignificante. La fuerza de anclaje requerida es
Tecnología de Control y Prevención de Desastres Geológicos
donde: t es la fuerza de anclaje de diseño (kn/m); p es el empuje del deslizamiento (kn/m); θ es el ángulo de inclinación del cable de anclaje (grados).
Además, cuando se bloquea el cable de anclaje pretensado, se debe determinar la fuerza de anclaje de bloqueo en función de la estructura y deformación del deslizamiento. Hay tres situaciones:
1) Cuando la integridad estructural del cuerpo del deslizamiento es buena, la fuerza de anclaje de bloqueo puede alcanzar el 100% de la fuerza de anclaje de diseño.
2) Cuando la fluencia del deslizamiento de tierra es obvia y los cables de anclaje pretensados se combinan con pilotes antideslizantes, la fuerza de anclaje de bloqueo debe ser del 50 % al 80 % de la fuerza de anclaje de diseño.
3) Cuando el deslizamiento tiene propiedades de colapso y deslizamiento, la fuerza de anclaje de bloqueo debe ser del 30% al 70% de la fuerza de anclaje de diseño.
2. Calcule el número de cables de anclaje
Tecnología de prevención de desastres geológicos
En la fórmula: n es el número de cables de anclaje; resistencia de un solo cable de anclaje Fuerza (kN), obtenida a través de pruebas de campo; e es la fuerza de deslizamiento del deslizamiento (kn es el ángulo de fricción interna de la superficie de deslizamiento (); y la superficie de deslizamiento (°); k es el factor de seguridad. El valor es 2,0 ~ 4,0. En términos generales, se recomienda 2.0.
3. Longitud efectiva de anclaje
La longitud efectiva de anclaje se puede determinar de manera integral de acuerdo con los siguientes tres métodos, entre los cuales el método de analogía empírica es más importante. La especificación estipula que la longitud efectiva de anclaje no debe ser superior a 10 m.
(1) Cálculo teórico
1) Cuando el cuerpo del cable de anclaje se extrae del cuerpo de cemento, la fórmula para calcular la longitud de anclaje es
Geológico tecnología de prevención de desastres
En la fórmula: Lm1 es la longitud efectiva de anclaje (m) requerida para evitar que el cable de anclaje se salga del cuerpo cementante; t es la fuerza de anclaje de diseño (kn k es); el factor de seguridad, que oscila entre 2,0 y 4,0, generalmente recomendado es 2,0; n es el número de cordones de acero; d es el diámetro del cordón de acero (mm); C1 es la resistencia de unión permitida entre el mortero y el cordón de acero (MPa); ).
2) Basado en el cuerpo de cemento y el cuerpo del cable de anclaje deslizándose a lo largo de la pared del orificio, la fórmula para calcular la longitud del anclaje es
Tecnología de control y prevención de desastres geológicos
En la fórmula: Lm2 es la longitud efectiva de anclaje (m) requerida para evitar que el cuerpo de cemento y el cuerpo del cable de anclaje se deslicen a lo largo de la pared del orificio; d es el diámetro del orificio (mm) C2 es el coeficiente de cementación entre el mortero y la roca (MPa), dividida por 1/10 de la resistencia del mortero. Con factor de seguridad (el factor de seguridad es 1,75 ~ 3,0); el significado de los demás símbolos es el mismo que antes.
(2) Método de analogía
Basado en la experiencia de ingeniería de anclaje de masas rocosas peligrosas en Lianziya, la longitud de anclaje efectiva recomendada se muestra en la Tabla 2-16.
(3) Prueba de extracción
Cuando las condiciones geológicas del deslizamiento son complejas o la ingeniería de prevención y control es importante, los dos métodos anteriores se pueden combinar para realizar una prueba destructiva. Pruebe el cable de anclaje para determinar la longitud efectiva del anclaje. La prueba de extracción se puede dividir en 7 días, 14 días y 28 días, y la relación agua-cemento es de 0,38 ~ 0,45.
Tabla 2-16 Longitud de anclaje recomendada
4. Ángulo del cable de anclaje pretensado
El ángulo de inclinación del cable de anclaje pretensado está determinado principalmente por las condiciones de construcción. Suponga que la capacidad de carga de diseño de un cable de anclaje de un solo haz es P y que la fuerza antideslizante (F) que proporciona es
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La máxima Se puede obtener fuerza antideslizante cuando θ = φ, pero el cable de anclaje es demasiado largo, lo que hace que la construcción sea difícil y antieconómica. Si θ es demasiado grande, aunque se reduce la longitud del cable de anclaje, la fuerza antideslizante proporcionada también se reduce, lo que también es antieconómico. Por lo tanto, existe el problema de seleccionar el ángulo de inclinación óptimo. El ángulo de inclinación óptimo se puede considerar de manera integral basándose en los dos métodos siguientes.
(1) Fórmula teórica
El análisis teórico muestra que cuando se cumple la siguiente fórmula, el ángulo de inclinación del cable de anclaje es la más económica
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donde: θ es el ángulo de inclinación del cable de anclaje (grados); α es el ángulo de inclinación de la superficie de deslizamiento (grados); φ es el ángulo de fricción interna de la superficie de deslizamiento ().
(2) Experiencia práctica
Para cables de anclaje de lechada libre, el ángulo de inclinación del cable de anclaje debe ser mayor que 11; de lo contrario, es necesario agregar un anillo de tope de lechada para la lechada a presión.
5. Separación de cables de anclaje y efecto de anclaje en grupo
El número de cables de anclaje pretensados depende del empuje generado por el deslizamiento y del factor de seguridad del proyecto de prevención y control. La distancia entre cables de anclaje debe ser superior a 4 m; si la distancia entre cables de anclaje es inferior a 4 m, se debe analizar el efecto de anclaje del grupo. La fórmula recomendada es la siguiente:
1) Las especificaciones de diseño y construcción del anclaje VSL de Japón adoptan la fórmula:
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En la fórmula: d es el espaciado mínimo del cable de anclaje (m); d es el diámetro del orificio del cable de anclaje (m) es la longitud del cable de anclaje (m);
2) Fórmula recomendada de las "Especificaciones técnicas para el diseño y construcción de sistemas de prevención y control de deslizamientos de tierra en el área del embalse de las Tres Gargantas":
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Donde: t es la fuerza de anclaje de diseño (kn); ρ es el coeficiente de corrección (tomado como 105 kn 2m););
6. Disposición de los extremos interiores de los cables de anclaje.
Los cables de anclaje adyacentes no deben diseñarse para que tengan la misma longitud. Pueden disponerse de forma escalonada según la resistencia. e integridad del macizo rocoso. La diferencia entre las longitudes es de entre 1 y 2 m.
7. Cable de pérdida de anclaje pretensado
El cable de pérdida de anclaje pretensado generalmente consta de tres partes:
1) Al pretensar, levante el anclaje de trabajo. Los daños causados por la sujeción son inevitables. Según el valor aumentado del manómetro de la bomba de aceite de alta presión cuando se levanta la abrazadera del anclaje, se puede calcular la pérdida de pretensión de esta pieza, que generalmente ronda el 5%.
2) Después de aplicar el bloqueo de pretensado, inevitablemente se producirá una pérdida de pretensado durante el proceso de descarga del gato. Después del bloqueo, cuando se descarga el gato, el hilo de acero pierde el equilibrio e inevitablemente se retraerá dentro del orificio con la abrazadera y acelerará, posiblemente provocando un ligero deslizamiento. Esta parte de la pérdida se puede calcular midiendo la longitud de retracción de los cables de anclaje y torones de acero en el anclaje y el desplazamiento del muelle de reacción.
3) Además de las situaciones anteriores, factores como la fluencia del suelo, la relajación del cordón de acero, la holgura de la cabeza del anclaje, etc., causarán pérdida de pretensado.
8. Anticorrosión de los cables de anclaje
La corrosión de los cables de anclaje es un factor importante que afecta a su vida útil. Los principales factores que causan la corrosión del cable de anclaje son la erosión de la formación y del agua subterránea, la falla del sistema de protección del cable de anclaje, el efecto bimetálico y las corrientes parásitas en el agua de formación. Pueden provocar diferentes formas de corrosión, como corrosión general, corrosión localizada y corrosión por tensión. Además de la corrosión causada por medios corrosivos, la corrosión bajo tensión elevada y el daño causado pueden causar directamente la rotura de alambres y cordones de acero. Por ejemplo, varios cables de acero pretensados con una capacidad de carga de 1.300 kN en la presa de Jukes se rompieron al cabo de pocos meses. La tensión aplicada en los cables de acero fue del 67% del valor final. Después de muchas pruebas, se concluyó que la corrosión bajo altas tensiones de tracción es la principal causa de falla del alambre de acero.
Existen muchas medidas anticorrosión para los cables de anclaje, pero ya sea nacional o extranjero, envolver uniformemente los hilos de acero con mortero de cemento sigue siendo la medida más básica y eficaz. También existe una protección de doble capa, es decir, los tubos corrugados de metal se instalan fuera de los cordones de acero, y el mortero de lechada, la lechada de cemento de resina y las fundas protectoras de tubos corrugados forman una protección de doble capa. Se utiliza generalmente en proyectos importantes y en condiciones ambientales fuertemente corrosivas.
9. Diseño de cabeza de anclaje externo y dispositivo de reacción portante.
El anclaje es una parte importante del cable de anclaje pretensado, por lo que es necesario elegir un conjunto de productos con Calidad confiable. A continuación se explica principalmente el diseño del dispositivo de reacción que soporta presión: pilares de anclaje, vigas de tierra y marcos.
(1) Diseño del muelle de anclaje
El tamaño específico del muelle de anclaje está determinado por la carga y la capacidad de carga del talud. Cuando el macizo rocoso deslizante está completo, tiene alta resistencia y tiene una gran capacidad de carga, el muelle de anclaje se puede diseñar más pequeño, por el contrario, cuando la superficie del cuerpo deslizante es tierra o un macizo rocoso suelto roto, el tamaño de la superficie inferior; del muelle de anclaje debe controlarse de acuerdo con su capacidad de carga para evitar que el tamaño sea demasiado pequeño y la capacidad de carga sea insuficiente, lo que resultará en la pérdida de pretensado del cable de anclaje.
El tamaño del muelle de anclaje debe cumplir los siguientes requisitos:
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Donde: p es la fuerza de extracción de diseño de un solo cable de anclaje (kn );
Además, la superficie inferior del muelle de anclaje debe estar perpendicular al cable de anclaje para que la fuerza sea uniforme. Si hay un ángulo, considere la posibilidad de que se produzca una tensión desigual en el muelle de anclaje y que se deslice a lo largo de la pendiente después de ser estresado.
Los pilares de anclaje generalmente se configuran con una sección transversal trapezoidal con una parte superior pequeña y una parte inferior grande para dispersar la presión de los cables de anclaje sobre el talud y reducir la pérdida de pretensado causada por la deformación por compresión de la capa superficial del suelo. Generalmente son pilares de anclaje de hormigón armado. Las barras de acero reforzadas deben disponerse adecuadamente densamente debajo de la plataforma de acero de la cabeza del anclaje, y se deben agregar almohadillas de acero o barras de acero en espiral entre el muelle de anclaje y el anclaje. Para pendientes de suelo, debido a la pequeña capacidad de carga de la capa superior del suelo, a menudo se requieren pilares de anclaje más grandes y la apariencia no es buena, por lo que generalmente se utilizan vigas o marcos de tierra como dispositivos de reacción.
(2) Diseño de vigas de suelo
El tamaño de la sección transversal de las vigas de suelo está controlado por dos factores: uno es la tensión de diseño del cable de anclaje y el otro es el soporte; Capacidad de la roca del talud y del suelo. Cuando la pendiente de la roca y el suelo es débil y la tensión del cable de anclaje es grande, se debe aumentar el ancho de la viga para aumentar el área de apoyo y evitar la pérdida de pretensado. Teniendo en cuenta que la distancia entre las secciones de anclaje no debe ser demasiado pequeña, la distancia entre las vigas del suelo es generalmente de 3 a 4 m.
El cálculo de vigas es relativamente sencillo y se sigue basando en vigas de cimentación elásticas. El empuje del deslizamiento se distribuye uniformemente en forma rectangular alrededor del sector largo de la viga, con el cable de anclaje como punto de apoyo. Cuando se tienden dos cables de anclaje sobre una viga, se calcula como una viga simplemente apoyada; cuando se colocan más de tres cables de anclaje, se calcula como una viga continua.
El empuje de deslizamiento que soporta cada viga es el empuje de deslizamiento del ancho de separación entre vigas adyacentes. Cuando el empuje del deslizamiento es grande, las vigas de tierra se pueden diseñar en dos filas, una hacia arriba y otra hacia abajo. El diseño de las vigas es el mismo que el de las vigas de hormigón armado y no se describirá en detalle aquí. Hay cinco aspectos a destacar:
1) Las vigas de suelo se diseñan, calculan y refuerzan según dos etapas de tensión. La primera es que el deslizamiento de tierra se encuentra en un estado relativamente estable y no hay o solo un pequeño empuje de deslizamiento que actúa sobre la viga de tierra. La viga de tierra soporta principalmente la pretensión ejercida por el cable de anclaje, es decir, la etapa pretensada. esta vez, el momento de flexión lateral en el medio de la viga es relativamente grande, más barras de acero. La segunda es que después de aplicar el pretensado, cuando el empuje del deslizamiento alcanza el empuje de diseño, el empuje del deslizamiento se convierte en la carga externa principal ( cuando el empuje del deslizamiento de tierra no alcanza el valor máximo, a veces la presión activa del suelo también puede convertirse en la carga externa principal), es decir, la etapa de trabajo de la viga de tierra. En este momento, el momento de flexión máximo se produce en el lado posterior de. la parte media de la viga, que controla el refuerzo. Las antiguas vigas del suelo deben reforzarse por ambos lados.
2) Para evitar un asentamiento desigual de la viga, la viga debe abrirse por separado donde cambian las capas de roca y suelo.
3) El refuerzo debe disponerse densamente en el punto de concentración de tensiones del cable de anclaje.
4) Cuando el suelo es demasiado lento, como por ejemplo más lento que 1:1,5, para evitar la pérdida de pretensado causada por el desplazamiento de la viga en la ladera después de ser tensada, una inclinación pronunciada del cable de anclaje o se deberían añadir instalaciones anti-escalada.
5) Para evitar que la viga se dañe debido a una tensión desigual cuando se aplica el pretensado, los cables de anclaje en cada orificio deben tensarse en etapas y no pueden tensarse hasta la tensión de diseño al mismo tiempo. Por ejemplo, sobre una viga hay dos cables de anclaje. La primera tensión es el 50% de la tensión diseñada, y el 50% restante y la parte supertensada se tensan una segunda vez. Si sobre una viga hay tres cables de anclaje, lo mejor es tensarlos al mismo tiempo. Sin embargo, hacerlo suele resultar difícil debido a las limitaciones del equipo durante la construcción. Primero tense la del medio al 50% de la tensión diseñada y luego tense las vigas superior e inferior. Siga este método durante un segundo ciclo para alcanzar la tensión de diseño y la porción de sobretensión para evitar que la viga de tierra se agriete durante el proceso de tensado.
Los cálculos de diseño siempre se simplifican hasta un estado de tensión uniforme ideal, que a menudo se desvía del proyecto real. El refuerzo de la viga debe aumentarse adecuadamente para garantizar la seguridad.
(3) Diseño del marco de cables de anclaje
El marco de cables de anclaje está equipado con cables de anclaje pretensados en la intersección de vigas verticales y vigas transversales, y debe colocarse de forma continua, como se muestra en la Figura 2-16.
Figura 2-16 Diagrama esquemático del marco del cable de anclaje y las vigas de tierra
Teóricamente, el cálculo tridimensional de la tensión del marco es razonable, pero en la ingeniería real, se simplifica a vigas verticales. Los pórticos y vigas se diseñan por separado, y el diseño se controla en dos estados: la etapa de aplicación de pretensado y la etapa de acción de empuje de deslizamiento. Generalmente existen tres métodos para lidiar con la distribución de fuerzas sobre vigas verticales y vigas transversales:
1) Las vigas verticales se usan para resistir el empuje de deslizamientos de tierra y las vigas transversales solo se usan como miembros de conexión para expandir la carga. -área portante de vigas verticales. Diseño y cálculo de vigas en el mismo terreno, el tamaño de la sección transversal de la viga puede ser menor.
2) Las vigas verticales y las vigas transversales soportan el empuje de los deslizamientos de tierra, pero las vigas verticales están más distribuidas, representan alrededor del 60% al 70%, y se diseñan por separado.
3) Las vigas verticales y las vigas transversales soportan el mismo empuje de deslizamiento. Para simplificar el cálculo, cada cable de anclaje se considera un nodo y las vigas verticales y horizontales se diseñan como 1/2 vigas en voladizo. Este método es seguro, pero desperdicia mucho material.
(3) Estructura de cables de anclaje pretensados
1. Cables de anclaje
Generalmente se utilizan cordones de acero o haces de alambres de acero de alta resistencia. Los cordones de acero utilizados para los cables de anclaje deben cumplir con las normas nacionales (GB/T 5223-95, GB/T 5224-95). Los parámetros del cordón de acero de 7 hilos estándar nacional de China se muestran en la Tabla 2-17.
Tabla 2-17 Parámetros del cordón de acero estándar estándar nacional de 7 hilos
2. Soporte central (anillo de alambre)
El cable de anclaje pretensado debe ser cada 1,5. Se instala un soporte de centrado a ~3,0 m para evitar que los hilos de acero se enreden y reducir el efecto de retención de la pulpa. El soporte de centrado puede estar fabricado de chapa de acero o de plástico duro.
3. Anclaje
Los cables de anclaje pretensados incluyen cabezales de anclaje externos XM, QM, OVM, etc. La unidad de diseño de ingeniería debe indicar el anclaje en los planos de diseño de ingeniería y construcción. Marcados y parámetros de rendimiento del anclaje de la herramienta. Los parámetros básicos de los anclajes OVM se muestran en la Tabla 2-18.
Tabla 2-18 Parámetros básicos del anclaje OVM (unidad: mm)
4. Dispositivo de reacción que soporta presión
El dispositivo de reacción que soporta presión incluye anclaje Pilares, vigas de suelo y pórticos, fabricados en hormigón armado. El muelle de anclaje es un dispositivo de reacción del cable de anclaje de una sola viga en el suelo. Es un elemento puramente de compresión, generalmente de sección trapezoidal, y su función es distribuir la carga concentrada del anclaje al cuerpo deslizante. La viga de suelo es una o más filas de vigas verticales dispuestas en la superficie del deslizamiento de tierra (o pendiente alta) perpendiculares a la dirección de deslizamiento principal. Se disponen de dos a tres cables de anclaje en cada viga. Cuando el cuerpo deslizante sea suelo o macizo rocoso erosionado y quebrado, se deberá utilizar un marco de hormigón armado como dispositivo de reacción para forzar todo el sistema de anclaje a estabilizar el deslizamiento o reforzar el talud. El marco se compone generalmente de dos vigas verticales y dos o tres vigas transversales.
5. Carcasa de la punta guía
La forma de la parte frontal del cable de anclaje se muestra en la Figura 2-17. Cuando el hilo de acero desciende hasta el fondo del agujero, el empuje aumenta, lo que hace que el hilo de acero sin la punta soldada salga del agujero lateral en forma de ancla, lo que aumenta la resistencia de la esfera y la fuerza de sujeción entre el cordón de acero y el mortero.
La estructura de cable de anclaje comúnmente utilizada actualmente en China se muestra en la Figura 2-18.
Figura 2-17 Carcasa del extremo de la guía con orificios laterales
Figura 2-18 Diagrama esquemático de la estructura del cable de anclaje de fricción
(4) Construcción del cable de anclaje pretensado
La construcción de cables de anclaje pretensados incluye los siguientes procedimientos: perforación y limpieza de cables de anclaje; trenzado y formación de cordones de acero; colocación de lechadas de secciones de anclaje interiores y; Fuerza de anclaje de los cables de anclaje de la cerradura.
1. Perforación de cables de anclaje y limpieza de orificios
Las plataformas de perforación de ingeniería de anclaje se utilizan para perforar orificios. Fije la plataforma de perforación de acuerdo con el ángulo de inclinación diseñado del cable de anclaje (generalmente 15° ~ 30°), ajuste la orientación y el ángulo de inclinación, verifique la posición de perforación, luego apriete todos los sujetadores y comience a perforar cuando esté listo. La profundidad de perforación real es 1,0 m más larga que la profundidad diseñada y está reservada para la sedimentación.
El diámetro del cable de anclaje pretensado está relacionado con el número de torones de acero, el espesor de la capa protectora de mortero y la estructura antideslizamiento. Generalmente, el diámetro de la cuerda de anclaje compuesta de 5 ~ 10 hebras de acero es de 75 ~ 115 mm; la cuerda de anclaje está compuesta de 11 ~ 15 hebras de acero, el diámetro del orificio es de 115 ~ 135 mm; la cuerda de anclaje está compuesta de 15 ~ 20 hebras de acero; , el diámetro del orificio es de 135 ~ 175 mm. Cuando la estructura del deslizamiento de tierra está suelta o el diámetro del orificio se reduce significativamente, se puede aumentar el diámetro del orificio. Cuando el cuerpo deslizante es tierra o roca blanda y el lecho deslizante es roca dura, la sección desde la abertura del orificio hasta la superficie deslizante debe perforarse con una broca de tres conos y se debe usar aire a alta presión para descargar la escoria. Si la porosidad de esta capa es buena, se puede realizar una perforación a cielo abierto; si la porosidad de esta capa es pobre, se puede utilizar una perforación de seguimiento y se puede colocar un revestimiento para proteger la pared del pozo, o se puede colocar una lechada de cemento. se puede utilizar para reforzar la pared del orificio; desde la superficie deslizante hasta el fondo del orificio, se puede utilizar perforación por impacto.
Después de perforar, extraiga la tubería de perforación y las herramientas de perforación. Utilice un tubo de polietileno con una regla para comprobar la profundidad del agujero y sople el agujero con aire a alta presión o enjuáguelo con agua a alta presión. Cuando el polvo del orificio haya desaparecido y la profundidad del orificio cumpla con los requisitos, saque el tubo de polietileno y cubra el orificio para su uso posterior.
Requisitos de precisión de perforación: después de perforar, use un inclinómetro para medir la inclinación del pozo. La inclinación del pozo no debe exceder 1/100; el error de la posición de perforación debe ser inferior a 100 mm; Los errores deben estar dentro de 65438 ± 0 °; La profundidad del orificio debe garantizar que la sección tensora pase a través de la correa deslizante en 2 m.
2. Los cordones de acero se trenzan en haces.
Para proyectos de control y prevención de deslizamientos de tierra de primer nivel, la carga de diseño de los cordones de acero puede reducir la carga de daño en un 65%; Proyectos de control y prevención de deslizamientos de tierra de tercer nivel Ingeniería, la carga de diseño de los cordones de acero se puede reducir entre un 65% y un 80%.
De acuerdo con la longitud diseñada del cable de anclaje y el número de hilos de acero por orificio, utilice una máquina cortadora de muela para cortar el cable de anclaje, excepto la sección libre y la sección de anclaje del cable de anclaje. su longitud se amplía en 1,5 m como tramo de tensión. La hebra debe quedar recta.
El cable de anclaje se teje y se ensambla sobre la mesa de trabajo. Para los cables de anclaje que son demasiado largos, se pueden utilizar andamios para ensamblarlos en el sitio y luego transportarlos e izarlos hasta el orificio. Instale un banco de trabajo de aproximadamente 0,5 m de alto y 1,5 m de ancho en un sitio plano. Coloque los hilos de acero cortados de manera constante en el banco de trabajo e inspecciónelos uno por uno. Se deben eliminar todos los hilos dañados. Fije los bucles de alambre, los anillos de fijación, las carcasas de desviación y los tubos de lechada según sea necesario. Cubra los hilos de acero libres con aceite anticorrosión, luego colóquelos en tubos de plástico y séllelos en el fondo. Los tubos de plástico no deben sufrir daños durante el tejido, transporte e instalación.
El cable de anclaje ensamblado debe ser inspeccionado y registrado por una persona dedicada. Verifique la longitud del marco de centrado, la instalación y la superposición de los hilos. Después de pasar la prueba, numere, marque e instale en el agujero.
3. Instalación del cable de anclaje
Antes de introducir el cable de anclaje en el orificio, debe verificar si el número del cable de anclaje y el número del orificio coinciden. Después de confirmar que la profundidad del orificio y la longitud del cable de anclaje son correctas, utilice una sonda guía para sondear el orificio. Una vez que esté limpio, se puede insertar el cable de anclaje en el orificio.
Coloque el haz de cables de anclaje trenzado en el orificio de forma manual o mecánica y verifique si llega a la posición diseñada en el fondo del orificio. De lo contrario, deberá extraerse, limpiarse y reinstalarse.
4. Lechada de consolidación de la sección de anclaje interior.
El mortero de cemento se utiliza generalmente para la cementación y la proporción de mezcla de mortero de cemento es 0,4: 1: 1. Para acelerar el progreso, se puede agregar 0,3 ‰ ~ 0,5 ‰ de agente de resistencia temprana (teniendo en cuenta la masa de cemento) a la lechada de cemento, lo que requiere una resistencia a la compresión de 7 días f ≥ 25 ~ 30 MPa.
La calidad del cemento no será inferior a 32,5, la malla de la arena será de 4 mm y el cemento se lavará con agua. El tamaño de las partículas de arena es demasiado grande y es fácil segregar y bloquear la tubería de lechada. El mortero mezclado también debe protegerse para evitar que el cemento se aglomere y bloquee la tubería de lechada. También se utiliza lechada de cemento puro, pero se encoge fácilmente.
La lechada inversa se utiliza cuando se realiza la inyección, es decir, el tubo de inyección se baja hasta el fondo del orificio y la inyección se inyecta de manera inversa desde el fondo del orificio hasta la abertura del orificio. La lechada inversa puede garantizar que el mortero llene completamente el orificio de anclaje, mientras que la lechada directa puede formar fácilmente aire comprimido debido al tubo de escape que bloquea el fondo del orificio, evitando que el mortero se presione hacia adentro. La presión de inyección es generalmente de 0,3 ~ 0,6 MPa.
El tubo de lechada en el agujero está hecho de tubo metálico o tubo de PVC. Cuando se utilizan tuberías metálicas, se deben utilizar acoplamientos externos para la conexión y están estrictamente prohibidas las juntas reductoras. Moje la pared interior del tubo de lechada con agua limpia antes de realizar la lechada.
Para garantizar una inyección uniforme, la velocidad de inyección no puede ser demasiado rápida. Utilice un miliamperímetro como indicador principal de lechada, pero asegúrese de que la distancia entre las dos sondas sea superior a 800 mm y que la parte expuesta no pueda entrar en contacto con el hilo de acero. Cuando la longitud de la lechada de la sección de anclaje en la escuela no puede cumplir con los requisitos, se debe agregar lechada adicional. El mortero utilizado debe mezclarse con una mezcladora para lograr los indicadores especificados y la mezcla se puede detener una vez finalizada la lechada. No tire ni mueva el cable de anclaje hasta que el mortero haya curado por completo. Una vez finalizada la inyección, el primer paso es sacar el tubo de inyección. Cuando el estrato de anclaje es débil y la fuerza de anclaje es insuficiente, se puede utilizar lechada de división secundaria.
5. Vertido del muelle de anclaje externo
Generalmente, el muelle de anclaje externo debe enterrarse en una pendiente de 20 cm, utilizando una estructura de hormigón armado colada in situ de C25 o superior, con sección transversal trapezoidal. Las dimensiones del pilar de anclaje externo se muestran en la Tabla 2-19 y su estructura se muestra en la Figura 2-19.
Tabla 2-19 Dimensiones externas del muelle de anclaje
Nota: φ es el diámetro.
Figura 2-2-19 Esquema estructural de pila de anclaje externo de cable de anclaje pretensado de 3000 kn (unidad: mm)
6. p>El tensado debe realizarse 7 días después del enlechado de la sección de anclaje interior. Antes de las operaciones de tensado, se debe calibrar el equipo tensor. Al calibrar, conecte el gato, la tubería de aceite, el manómetro y la bomba de alta presión. Repetir el método de salida activa del gato tres veces en la prensa, tomar el valor promedio y trazar una curva entre la salida del gato y la presión indicada por el manómetro como base para el tensado del cable de anclaje. Al calibrar, la salida máxima del gato debe ser mayor que el valor cuando el cable de anclaje está demasiado estirado.
En primer lugar, un único cable de anclaje se pretensa dos veces para mejorar la uniformidad de la tensión en cada hilo de acero del cable de anclaje. Un cable de anclaje de 3000 kN tiene una tensión única de 30 kN; un cable de anclaje de 2000 kN tiene una tensión única de 20 kN;
El tensado del cable de anclaje debe aplicar la carga en etapas hasta que el manómetro no tenga ningún fenómeno de retorno antes de que se pueda realizar la operación de bloqueo. Si la pérdida de pretensado es demasiado grande, es necesario tensarlo y volver a bloquearlo. Después de tensar y bloquear, se debe realizar una lechada secundaria. Cuando el mortero llega al muelle de anclaje exterior, se puede detener la inyección. Cerrar el orificio, dejar 100 mm de hilo de acero en el anclaje, cortar la parte sobrante y cubrirlo con una capa protectora de mortero de cemento de al menos 100 mm de espesor.
El tamaño del anclaje de bloqueo La fuerza se puede determinar mediante dos métodos: Los sensores de fuerza miden y calculan directamente la deformación de los cordones de acero pretensados durante el proceso de bloqueo por tensión. La fórmula de cálculo es la siguiente:
Tecnología de prevención de desastres geológicos
Donde: Px es el pretensado (kn) que se puede obtener después del bloqueo; p es la tensión necesaria para el anclaje (kn); ); P0 es la carga de tracción máxima (kn); Pi es la carga de tracción inicial (kn); δL es la cantidad de retracción del cable de anclaje (mm) cuando Pi se carga a P0, y la cantidad de retracción del clip es de 6 mm.
(5) Inspección de calidad de cables de anclaje pretensados
1. Contenido de la inspección de calidad de cables de anclaje pretensados
Incluido el montaje y montaje de orificios de anclaje y varilla de anclaje. Colocar cuerpos, enlechar, tensar y bloquear.
2. Elementos de medición
1) Orificio de anclaje: posición del orificio, diámetro del orificio, ángulo de anclaje, longitud de la sección de anclaje interior, etc.
2) Producción y colocación del cuerpo de la varilla del cable de anclaje: resistencia del torón de acero, configuración del torón de acero, longitud de la varilla y densidad del bucle del cable. Cuando se utilizan cordones de acero, no debe haber juntas.
3) Rejuntado: relación de mezcla del mortero, resistencia, profundidad de inserción del tubo de rejuntado, etc.
4) Bloqueo de tensión: la resistencia del hormigón del muelle de anclaje exterior, la situación en la que el plano de la plataforma de acero es perpendicular al eje del orificio, la carga de tensión, la carga de bloqueo, los anclajes, la capa protectora del anclaje y otros elementos.
3. Cada proyecto independiente de prevención de deslizamientos de tierra debe realizar una prueba de capacidad de carga del cable de anclaje. Seleccione aleatoriamente del 10% al 20% del número total para la prueba de resistencia a la tracción, y la resistencia a la tracción será el 120% de la fuerza de anclaje diseñada. Si el proyecto es importante, todos los cables de anclaje se pueden sobretensar en un 120% de la fuerza de anclaje diseñada.
4. Condiciones de calificación de la calidad del cable de anclaje
La fuerza de anclaje del cable de anclaje debe alcanzar más del 120% de la fuerza de anclaje de diseño.
5. Requisitos de evaluación de calidad
(1) Elementos de garantía
1) Diámetro del orificio, longitud del anclaje interno, resistencia del cordón, configuración del cordón, longitud de la varilla y La resistencia del mortero debe cumplir con los requisitos de diseño.
2) No se permite que un solo hilo de acero se rompa.
3) Los gatos, medidores de aceite, reglas de acero y otros instrumentos utilizados para probar la capacidad de carga deben inspeccionarse y calibrarse, y la capacidad de carga debe cumplir con los requisitos anteriores.
4) El anclaje sólo podrá utilizarse después de pasar la inspección.
5) La carga de bloqueo debe cumplir con los requisitos de diseño.
(2) Elementos de desviación permitidos
Los elementos de desviación permitidos de los cables de anclaje pretensados deberán cumplir con lo establecido en la Tabla 2-20.
Tabla 2-20 Elementos de desviación permitida de cables de anclaje pretensados