Refuerzo de cable de anclaje pretensado
Los países extranjeros comenzaron a aplicar la tecnología de anclaje geotécnico en la construcción minera y de conservación de agua ya en la década de 1920, desde la década de 1960 hasta la de 1980, con la aplicación de cordones de acero de alta resistencia y baja relajación y el desarrollo de. tecnología de construcción, tecnología de anclaje a gran escala Los cables de anclaje pretensados de varios tonelajes se utilizan ampliamente. La capacidad de carga de un solo cable de anclaje alcanza más de 3000 kN y el más grande alcanza los 16500 kN.
En 1964, mi país utilizó cables de anclaje pretensados de 2400-3200 kN para reforzar los cimientos de la presa en el embalse de Meishan en la provincia de Anhui. A principios de la década de 1980, mi país comenzó a utilizar tecnología de anclaje pretensado para la prevención y control de deslizamientos de tierra, y posteriormente desarrolló el uso de marcos de cables de anclaje pretensados (anclaje de celosía) para controlar deslizamientos de tierra, como el control del deslizamiento de tierra K14 en la carretera secundaria de De Taiyuan a Gujiao en Shanxi, y más El método más eficaz es utilizar marcos de cables de anclaje pretensados (vigas de tierra o pilares de anclaje) y pilotes antideslizantes para controlar los 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, construcción urbana y otras construcciones.
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 pasar el dispositivo de reacción (pilote, marco, viga de tierra o anclaje). muelle) transmite el empuje del deslizamiento a la sección de anclaje para estabilizar el deslizamiento. Por lo tanto, el diseño del cable de anclaje pretensado incluye el diseño del propio cable de anclaje y el diseño del dispositivo de reacción.
(1) Formas de falla de los cables de anclaje
1. Tipos de cables de anclaje
Según el modo de transmisión de carga, los tipos de cables de anclaje se dividen en tres tipos, a saber, cables de anclaje de fricción de orificio recto (incluidos cables de anclaje de tracción y cables de anclaje de compresión), 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 un único segmento libre se denomina cable de anclaje único. El más común es el cable de anclaje de tensión de tipo fricción, que es el cable de anclaje más utilizado en la actualidad. Este tipo de cable de anclaje tiene una estructura simple y es fácil de construir; sin embargo, el mecanismo de transmisión de fuerza en el estado de tensión no es lo suficientemente razonable, lo que provoca una concentración de tensión en la parte superior de la sección de anclaje y la resistencia a la fricción se distribuye de manera desigual; la sección de anclaje cuando la longitud de la sección de anclaje supera los 10 m, es difícil aumentar la fuerza de anclaje, no tiene ningún efecto obvio y no favorece la prevención de la oxidación. Por lo tanto, en los últimos años han aparecido cables de anclaje compuestos de un solo orificio. Cualquier cable de anclaje que tenga dos o más modos de transmisión de fuerza o cordones de acero con diferentes secciones libres se denomina cable de anclaje compuesto de un solo orificio.
Los tipos de cables de anclaje compuestos de un solo orificio incluyen: cables de anclaje con tensión dispersa, cables de anclaje con presión dispersa, cables de anclaje híbridos de tensión-presión, cables de anclaje con orificio de expansión, cables de anclaje de expansión con fondo de orificio, cables de anclaje de expansión del fondo del orificio y cables de anclaje del fondo del orificio. Configure el cable de anclaje del cabezal de anclaje interno mecánico.
La ventaja del sistema de anclaje compuesto es que la distribución de la tensión es relativamente uniforme a lo largo de toda la sección de anclaje y puede aprovechar al máximo la resistencia a la fricción entre la roca circundante (suelo) y el Cuerpo de mortero del cable de anclaje y la capacidad de carga de la formación, maximizando así la mejora significativa de la fuerza de anclaje del cable de anclaje. Dado que las secciones libres de cada cuerpo unitario del cable de anclaje compuesto tienen diferentes longitudes, se debe realizar un tensado compensatorio durante el bloqueo por tensión para garantizar que los cordones de acero estén tensados uniformemente. En principio, el valor de pretensado aplicado a cada cordón de acero debe ser igual. a la sección libre. La longitud es directamente proporcional a la relación.
2. Formas de daño de los cables de anclaje
El daño de los cables de anclaje generalmente se divide en las siguientes 7 formas:
1) El cuerpo del mortero del cable de anclaje y La roca circundante (suelo) no es lo suficientemente grande, el cuerpo del cable de anclaje se saca del agujero.
2) La roca circundante (suelo) tiene una resistencia a la compresión insuficiente o el cuerpo del mortero del cable de anclaje tiene una resistencia insuficiente, lo que provoca que el cable de anclaje falle.
3) La fuerza de sujeción entre el mortero de cemento y la barra de acero no es suficiente y la barra de acero se sale del cuerpo del mortero.
4) La sección libre del cordón de acero se rompió. Las razones incluyen: longitud insuficiente de la sección libre, material no calificado, falta de coincidencia entre el factor de seguridad del material y el factor de seguridad de la carga, etc.
5) El clip de la cabeza del anclaje no está calificado, lo que hace que el hilo de acero se deslice o rompa el hilo de acero en la cabeza del anclaje.
6) El cable de anclaje es arrastrado hacia afuera con la roca circundante (suelo).
7) La parte inferior de la sección de anclaje del anclaje del grupo cae fuera de la superficie de la fisura al mismo tiempo, y el macizo rocoso se afloja a lo largo de la superficie de la fisura después de que se tensa el cable de anclaje.
La posibilidad de que se produzcan los dos tipos de daños 6) y 7) anteriores es muy pequeña y no existen precedentes en el país ni en el extranjero, por lo que generalmente no se realiza la verificación y el diseño no se controla. La fuerza de sujeción del cuerpo de mortero de cemento sobre las hebras de acero es mucho mayor que la capacidad de carga última de las hebras de acero y la resistencia de fricción entre el cuerpo de mortero y la roca circundante (suelo), por lo que no se producirá el modo de falla 3). Necesito comprobarlo. Los tipos 4) y 5) de daños son causados por errores de diseño y mala calidad del anclaje. Por lo tanto, para un cable de anclaje de tipo de tensión única, solo necesita verificar lo primero), es decir, la resistencia a la fricción entre el cuerpo del mortero del cable de anclaje y la roca circundante (suelo) para controlar el diseño, mientras que para un cable de anclaje compuesto, También debe verificar el primero) tipo y 2) tipo 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 Para dos situaciones.
(1) Deslizamiento de rocas
El cálculo basado en el método de equilibrio límite requiere considerar la fuerza antideslizante ejercida por el pretensado a lo largo de la superficie de deslizamiento y la resistencia al deslizamiento normal ejercida por el superficie deslizante vertical. La fórmula recomendada para calcular el coeficiente de estabilidad es la siguiente:
Tecnología de control y prevención de desastres geológicos
En consecuencia, la fuerza de anclaje pretensado es
Prevención de desastres geológicos y Tecnología de control
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); la presión de elevación a lo largo de la superficie de deslizamiento, H es la altura de la pendiente (m); φ es el ángulo de fricción interna (°) es el ángulo de inclinación del cable de anclaje (°); (°), que es la suma del ángulo de inclinación del deslizamiento (α) y el ángulo de inclinación del cable de anclaje (θ) La relación entre la fuerza de cohesión (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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En consecuencia, la fuerza de anclaje pretensado es
Tecnología de prevención de desastres geológicos
Los significados de los símbolos en el La fórmula es la misma que antes.
(2) Deslizamiento de capa de acumulación (incluido suelo)
Calculado según el método del coeficiente de transferencia, teniendo en cuenta la fuerza antideslizante ejercida por el cable de anclaje pretensado a lo largo de la superficie de deslizamiento , y no necesita considerar la superficie de deslizamiento vertical. La fuerza de deslizamiento normal generada. 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); θ es el ángulo de inclinación del cable del anclaje (°).
Además, al bloquear los cables de anclaje pretensados, la fuerza de anclaje de bloqueo debe determinarse en función de la estructura del deslizamiento y las condiciones de deformación. 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 el cuerpo del deslizamiento se desplaza significativamente 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, la fuerza de anclaje de bloqueo debe ser del 30% al 70% de la fuerza de anclaje de diseño.
2. Calcular el número de cables de anclaje
Tecnología de prevención de desastres geológicos
En la fórmula: N es el número de cables de anclaje; P es la resistencia de; un solo cable de anclaje Fuerza de tracción (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 (° α es el ángulo entre el cable de anclaje y); la superficie de deslizamiento (°); El factor de seguridad oscila entre 2,0 y 4,0. Generalmente se recomienda tomar 2,0.
3. Longitud efectiva de anclaje
La longitud efectiva de la sección 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 del tramo de anclaje efectivo 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) necesaria para evitar que el cuerpo del cable de anclaje se salga del cuerpo de cemento; T es la fuerza de anclaje de diseño (kN); es el factor de seguridad, con un valor de 2,0 ~ 4,0, generalmente se recomienda 2,0; n es el número de cordones de acero; d es el diámetro del cordón de acero (mm) es la resistencia de unión permitida entre el mortero y el acero; hebra (MPa).
2) De acuerdo con el cuerpo de cemento y el cuerpo del cable de anclaje deslizándose juntos 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), que es 1/ de la resistencia del mortero Divida 10 por el factor de seguridad (el factor de seguridad es 1,75 ~ 3,0; otros símbolos tienen el mismo significado que antes).
(2) Método de analogía
Basado en la experiencia del proyecto de anclaje del macizo rocoso peligroso de Lianziya, la longitud de anclaje efectiva recomendada se muestra en la Tabla 2-16.
(3) Ensayo de extracción
Cuando las condiciones geológicas del deslizamiento son complejas o la ingeniería de prevención y control es importante, se pueden combinar los dos métodos anteriores y realizar un ensayo destructivo. se puede realizar en el cable de anclaje para determinar la longitud efectiva de anclaje. La prueba de extracción se puede realizar en tres condiciones: 7 días, 14 días y 28 días. La relación agua-cemento se ajusta de 0,38 a 0,45.
Tabla 2-16 Valores recomendados para la longitud del anclaje
4. Ángulo de inclinación del cable de anclaje pretensado
El ángulo de inclinación del cable de anclaje pretensado está determinado principalmente por la construcción condiciones. 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 Fuerza de deslizamiento, 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, también se reduce la fuerza antideslizante proporcionada, lo que también es antieconómico, por lo que existe el problema de elegir un ángulo de inclinación óptimo. El ángulo de inclinación óptimo se puede considerar de manera integral de acuerdo con los dos métodos siguientes.
(1) Fórmula teórica
El análisis teórico muestra que es más económico cuando el ángulo de inclinación del cable de anclaje satisface la siguiente fórmula
Prevención de desastres geológicos tecnología
En la fórmula: θ es el ángulo de inclinación del cable de anclaje (°); α es el ángulo de inclinación de la superficie deslizante (°); φ es el ángulo de fricción interna de la superficie deslizante (°); ).
(2) Experiencia práctica
Para cables de anclaje de lechada libre, el ángulo de inclinación del cable de anclaje debe ser superior a 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 los cables de anclaje debe ser superior a 4 m; si la distancia entre los cables de anclaje es inferior a 4 m, se debe realizar un análisis del efecto del anclaje grupal. La fórmula recomendada es la siguiente:
1) Las "Especificaciones de diseño y construcción de anclajes VSL" de Japón adoptan la fórmula:
Tecnología de prevención de desastres geológicos
En la fórmula : D es el espaciado mínimo del cable de anclaje (m); d es el diámetro del orificio de perforación del cable de anclaje (m) es la longitud del cable de anclaje (m);
2) La fórmula recomendada por el "Reglamento Técnico para el Diseño y Construcción de Prevención y Control de Deslizamientos de Tierra en el Área del Embalse del Proyecto de las Tres Gargantas del Río Yangtze":
Tecnología de control y prevención de desastres geológicos
En la fórmula: T es la fuerza de anclaje de diseño (kN); ρ es el coeficiente de corrección (tomado como 105 kN2 · m);
6. Disposición de los extremos interiores de los cables de anclaje
Los cables de anclaje adyacentes no deben diseñarse con longitudes iguales, pueden disponerse de forma escalonada según la resistencia e integridad del mismo. Macizo rocoso, con una diferencia de longitud entre 1 y 2 m.
7. Pérdida pretensada de cables de anclaje
La pérdida pretensada de cables de anclaje generalmente consta de tres partes:
1) Cuando se aplica el pretensado, en la parte superior. La pérdida causada al presionar el clip de anclaje de trabajo es inevitable. Esta parte de la pérdida de pretensado se puede calcular en función del valor aumentado del manómetro de la bomba de aceite de alta presión al presionar el clip de anclaje.
2) Luego de aplicado el bloqueo de pretensado, la pérdida de pretensado generada durante el proceso de descarga del gato también es inevitable. Después del bloqueo, en el momento en que se descarga el gato, el hilo de acero pierde el equilibrio e inevitablemente se retraerá en el orificio con el clip, provocando un movimiento acelerado, que puede provocar un ligero deslizamiento. Esta parte de la pérdida se puede calcular midiendo la longitud de retracción del cordón del cable de anclaje en el anclaje y el desplazamiento del muelle de reacción.
3) Además de lo anterior, factores como la fluencia del suelo, la relajación de los cordones de acero, la holgura de las cabezas de los anclajes, 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 la vida útil de los cables de anclaje. Los principales factores que causan la corrosión del cable de anclaje son la erosión de la formación y del agua subterránea, falla del sistema de protección del cable de anclaje, efectos bimetálicos y la presencia de corrientes parásitas en el agua de formación. Pueden provocar diferentes formas de corrosión, como corrosión general, corrosión local y corrosión bajo tensión. Además de la corrosión causada por medios corrosivos, la corrosión bajo tensión bajo la acción de una alta tensión de tracción y el daño resultante pueden causar directamente la rotura de alambres y cordones de acero. Por ejemplo, en la presa de Jukes en Francia, varios alambres de acero pretensados de cables de anclaje con una capacidad de carga de 1.300 kN se rompieron después de solo unos meses de uso. La tensión aplicada en los alambres 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 daño al 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 existen métodos de protección de doble capa, es decir, se utilizan tubos de metal corrugado para cubrir el exterior de los cordones de acero, y se vierten juntos mortero, lechada de cemento de resina y fundas protectoras de tubos corrugados para formar una protección de doble capa. El costo es relativamente alto y generalmente se usa en proyectos importantes y se ha usado en condiciones ambientales fuertemente corrosivas.
9. Diseño del cabezal de anclaje externo y dispositivo de reacción que soporta la presión
Los anclajes son una parte importante de los cables de anclaje pretensados. Debe elegir productos de soporte confiables y de calidad. A continuación se explica principalmente el diseño del dispositivo de reacción que soporta presión: muelle de anclaje, viga de tierra y marco.
(1) Diseño de pilares de anclaje
El tamaño específico del muelle de anclaje está determinado por el tamaño de la carga y la capacidad de carga del talud. Cuando la masa rocosa deslizante está completa, tiene alta resistencia y tiene una gran capacidad de carga, el muelle de anclaje se puede diseñar a un tamaño más pequeño, por el contrario, cuando la superficie del cuerpo deslizante es tierra o roca suelta rota, debe controlarse; por su capacidad de carga El tamaño de la superficie inferior del muelle de anclaje es para evitar la pérdida de pretensado del cable de anclaje debido a un tamaño demasiado pequeño y una capacidad de carga insuficiente.
El tamaño del muelle de anclaje debe cumplir los requisitos de la siguiente fórmula:
Tecnología de prevención de desastres geológicos
En la fórmula: P es el tirador diseñado. fuerza de salida de un solo cable de anclaje (kN); A es el área inferior del pilar de anclaje (m2) es la capacidad de carga permitida de la roca y el suelo sobre la superficie del cuerpo deslizante (kN/m2);
Además, la superficie inferior del muelle de anclaje es preferiblemente perpendicular al cable de anclaje para garantizar una tensión uniforme. Si hay un ángulo, se debe tener en cuenta la tensión desigual en el muelle de anclaje y la posibilidad de deslizarse a lo largo de la pendiente después de ser tensionado.
Los pilares de anclaje generalmente se configuran con una sección 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 superior del suelo. Generalmente son pilares de anclaje de hormigón armado. El refuerzo debe disponerse adecuadamente y densamente debajo de la plataforma de acero de la cabeza del anclaje, y se debe instalar una placa de acero de soporte de presión o barras de acero en espiral en la abertura entre el muelle de anclaje y el anclaje. Para pendientes de suelo, debido a la pequeña capacidad de carga de la superficie del suelo, a menudo se requieren grandes pilares de anclaje y la apariencia es pobre, 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: primero, la tensión de diseño del cable de anclaje, segundo, la capacidad de carga; de la roca del talud y del suelo. Cuando la roca y el suelo de la pendiente son débiles 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 puede ser demasiado pequeña, la distancia entre las vigas de tierra es generalmente de 3 a 4 m.
El cálculo de la viga es relativamente simple. Todavía se calcula de acuerdo con la viga de cimentación elástica. El empuje del deslizamiento se distribuye uniformemente en un rectángulo dentro de la longitud de la viga. fulcro Cuando se colocan dos cables de anclaje sobre una viga, el cálculo simple es. Al calcular las vigas de soporte, cuando se colocan más de tres cables de anclaje, se calculan como vigas continuas. El empuje de deslizamiento que soporta cada viga es el empuje de deslizamiento de la viga. Ancho de separación entre vigas adyacentes. Cuando el empuje del deslizamiento de tierra es grande, las vigas de tierra se pueden diseñar con múltiples filas hacia arriba y hacia abajo. El diseño de la viga es el mismo que el de la viga de hormigón armado y no se describirá en detalle aquí. Las cuestiones que vale la pena destacar son los siguientes cinco aspectos:
1) Las vigas de tierra se diseñan, calculan y refuerzan según dos etapas de tensión. La primera es cuando el deslizamiento de tierra está en un estado relativamente estable, sin o solo un pequeño empuje de deslizamiento que actúa sobre la viga de tierra. La viga de tierra soporta principalmente la pretensión impuesta sobre el cable de anclaje, es decir, la etapa pretensada. , el momento de flexión exterior en el medio de la viga es grande, con más refuerzo; el segundo es que cuando el empuje del deslizamiento alcanza el empuje de diseño después de aplicar el pretensado, el empuje del deslizamiento se convierte en la carga externa principal (cuando el empuje del deslizamiento lo hace). no alcanza el valor máximo, a veces la presión activa del suelo también puede convertirse en la carga externa principal), es decir, la presión del suelo Durante la etapa de trabajo de la viga, el momento flector máximo ocurre en el lado de la montaña de la parte media de la viga , que controla el refuerzo. La antigua viga de tierra debe reforzarse por ambos lados.
2) Para evitar un asentamiento desigual de las vigas, las vigas deben instalarse por separado donde cambian las capas de roca y suelo.
3) El refuerzo debe disponerse densamente donde se concentra la tensión del cable de anclaje.
4) Cuando el terreno es demasiado suave, por ejemplo, menor que 1:1.5, para evitar la pérdida de pretensado causada por el desplazamiento de la viga trasera tensionada hacia arriba en la ladera, la inclinación del El cable de anclaje debe ser más empinado o se deben agregar instalaciones anti-escalada.
5) Para evitar que la viga se dañe debido a una tensión desigual al agregar pretensado, los cables de anclaje en cada orificio deben tensarse en etapas y no deben estirarse hasta la tensión de diseño de una sola vez. Por ejemplo, si sobre una viga hay dos haces de cables de anclaje, cada uno tensa el 50% de la tensión diseñada la primera vez, y el 50% restante y la parte supertensada la segunda vez. Si hay tres cables de anclaje en una viga, es mejor tensar los tres al mismo tiempo. Sin embargo, durante la construcción, a menudo es difícil hacerlo debido a las limitaciones del equipo. Primero puede tensar el del medio al 50 %. la tensión diseñada y luego tense el haz de cables superior e inferior. Repita este método por segunda vez para alcanzar la tensión de diseño y la pieza sobretensada para evitar que la viga de tierra se agriete durante el proceso de tensado.
Los cálculos de diseño siempre se simplifican hasta el estado ideal de tensión uniforme, que a menudo se desvía del proyecto real. Por lo tanto, 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 debe colocar cables de anclaje pretensados en la intersección de las vigas verticales y horizontales, y debe colocarse de forma continua, como se muestra en Figura 2-16.
Figura 2-16 Diagrama esquemático del marco del cable de anclaje y la viga de tierra
Teóricamente, es más razonable calcular el diseño y el cálculo del marco basándose en la tensión espacial tridimensional. en la ingeniería real, a menudo se simplifica al cálculo vertical. Las vigas y las vigas transversales 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. La distribución de fuerzas sobre vigas verticales y vigas transversales suele tener los siguientes tres métodos:
1) Las vigas verticales se utilizan para soportar el empuje del deslizamiento y las vigas transversales solo se utilizan como componentes de conexión para expandir la Área de carga de las vigas verticales. El cálculo de diseño es el mismo que el de las vigas de tierra, pero el tamaño de la sección transversal de las vigas transversales puede ser menor.
2) Las vigas verticales y las vigas transversales soportan el empuje del deslizamiento, pero a las vigas verticales se les asigna más, representando 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 toma como un nodo y la mitad de las vigas verticales y horizontales se diseñan como vigas en voladizo. Este método es más seguro, pero desperdicia más material.
(3) Estructura de cable de anclaje pretensado
1. Los cables de anclaje generalmente utilizan cordones de acero o haces de alambres de acero de alta resistencia. El cordón de acero utilizado para los cables de anclaje debe cumplir con las normas nacionales (GB/T 5223-95, GB/T 5224-95). Los parámetros del cordón de acero estándar de 7 hilos estándar nacional de mi país se muestran en la Tabla 2-17.
Tabla 2-17 Parámetros del cordón de acero estándar estándar nacional de 7 hilos
2 Soporte de centrado (anillo de cableado)
Los cables de anclaje pretensados deben estar espaciados a intervalos. Se instala un soporte de centrado a 1,5~3,0 m para evitar que los hilos de acero se enreden y se reduzca el efecto de retención del mortero. El soporte de centrado se puede fabricar con chapa de acero o plástico duro.
3. Anclajes
Existen muchos tipos de anclajes de cable pretensados. Los más utilizados son los cabezales de anclaje externos XM, QM y OVM. La unidad de diseño de ingeniería debe enumerarlos en la ingeniería. Planos de diseño y construcción. Indicar el modelo, marca y parámetros de funcionamiento del anclaje. Los parámetros básicos del anclaje 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 pórtico de 3 categorías, fabricados en hormigón armado. El muelle de anclaje es un dispositivo de reacción de un cable de anclaje de un solo haz en el suelo. Es un componente puramente compresivo y generalmente tiene una sección trapezoidal. Su función es distribuir la carga concentrada del anclaje y transferirla. el cuerpo deslizante. La viga de suelo es una o más filas de vigas verticales dispuestas perpendicularmente a la dirección principal de deslizamiento en la superficie del deslizamiento de tierra (o pendiente alta). En cada viga se disponen dos o tres haces de cables de anclaje. Cuando el cuerpo deslizante es suelo o macizo rocoso erosionado y roto, para permitir que el sistema de anclaje soporte la fuerza en su conjunto para estabilizar el deslizamiento o reforzar el talud, se debe utilizar un marco de hormigón armado como dispositivo de reacción. El marco se compone generalmente de dos vigas verticales, dos o tres vigas horizontales.
5. Carcasa de la punta guía
Hecha con la forma que se muestra en la Figura 2-17 en la parte frontal del cable de anclaje. Cuando los hilos de acero descienden hasta el fondo del agujero, aumente el empuje de modo que los hilos de acero que no están soldados a la carcasa puntiaguda sean empujados fuera de los agujeros laterales en forma de ancla, aumentando así la resistencia de la esfera y la Fuerza de sujeción entre los hilos 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 de punta guía con orificios laterales
Figura 2-18 Diagrama esquemático de la estructura del cable de anclaje por fricción
(4) Construcción del cable de anclaje pretensado
La construcción de cables de anclaje pretensados incluye los siguientes procesos: perforación y limpieza de cables de anclaje; trenzado y conformado de cordones de acero; colocación de lechadas de secciones de anclaje interiores; Cables de anclaje Tracción y bloqueo de fuerza de anclaje.
1. Perforación y limpieza de orificios para cables de anclaje.
Para la perforación se utilizan equipos de perforación de anclaje. Fije la plataforma de perforación de acuerdo con el ángulo de depresión diseñado para el cable de anclaje (generalmente de 15° a 30°), ajuste el acimut y la inclinación, verifique la posición de perforación y luego apriete todos los sujetadores. Una vez que esté listo, puede comenzar las operaciones de perforación. La profundidad real del pozo es 1,0 m más larga que la profundidad diseñada, dejando una sección de sedimento.
La apertura del cable de anclaje pretensado está relacionada con el número de torones de acero, el espesor de la capa protectora de mortero y la estructura antideslizamiento. Generalmente, un cable de anclaje compuesto de 5 a 10 cordones de acero tiene un diámetro de orificio de 75 a 115 mm; un cable de anclaje compuesto de 11 a 15 cordones de acero tiene un diámetro de orificio de 115 a 135 mm; un cable de anclaje compuesto de 15 a 20 cordones de acero; , la apertura es de 135~175 mm. Cuando la estructura del deslizamiento de tierra está suelta o el diámetro del pozo se reduce significativamente, se puede aumentar el diámetro del pozo.
Cuando el cuerpo deslizante es una capa de suelo o una capa de roca blanda, y cuando el lecho deslizante es una capa de roca dura, se debe utilizar una broca de tres conos para perforar la sección desde la abertura del orificio hasta la superficie deslizante, y Se debe utilizar aire a presión para eliminar la escoria. Si la porosidad de esta sección de la formación es buena, se puede realizar perforación en pozo abierto; si la porosidad de esta sección de la formación es pobre, se puede utilizar perforación con tubería y se puede colocar un revestimiento para proteger la pared del pozo. o se puede utilizar lechada de cemento para reforzar la pared del orificio; desde la superficie 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 una tubería de polietileno con una regla para verificar la profundidad del orificio y sople el orificio con aire a alta presión o lave el orificio con agua a alta presión. Cuando se limpie el polvo en el orificio y la profundidad del orificio cumpla con los requisitos. Saque el tubo de polietileno y selle el orificio. Cubra y reserve.
Requisitos de precisión de perforación: una vez formado el orificio, utilice un inclinómetro de orificio para medir la inclinación del orificio que no exceda 1/100 y el error de posición de perforación sea inferior a 100 mm; Los errores de ángulo horizontal están dentro de ±1°. La profundidad del orificio debe garantizar que la sección de tensión 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 Nivel I, la carga de diseño de los cordones de acero se puede reducir en un 65% de la carga de falla; para los Niveles II y III Para proyectos de prevención y control de deslizamientos de tierra, la carga de diseño de los cordones de acero se puede reducir entre un 65% y un 80%.
Según la longitud diseñada del cable de anclaje y el número de hilos de acero por orificio, utilizar una máquina cortadora de muela para cortar el cable de anclaje además de la sección libre y la sección de anclaje del cable de anclaje. , la longitud debe extenderse 1,5 m como sección de tracción. La hebra debe quedar recta.
Los cables de anclaje se trenzan y ensamblan en el banco de trabajo. Los cables de anclaje que son demasiado largos se pueden ensamblar en un sitio con un andamio, y luego transportarlos e izarlos hasta el pozo. 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 suavemente sobre el soporte e inspeccione uno por uno para eliminar los hilos de acero dañados. Ate los anillos de alambre, los aros de apriete, las carcasas guía y los tubos de lechada según sea necesario. Las secciones libres de los cordones de acero se recubren con aceite anticorrosión y se colocan respectivamente en tubos de plástico y se sellan en la parte inferior. Los tubos de plástico no deben sufrir daños durante el tejido, transporte e instalación.
Los cables de anclaje ensamblados deben ser inspeccionados y registrados por una persona dedicada. Verifique la longitud, la instalación del marco centrado y si los hilos de acero se superponen. Tras superar la prueba serán numerados y marcados, y se instalarán en los agujeros.
3. Instalación del cable de anclaje
Antes de insertar el cable de anclaje en el orificio, es necesario 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. Si no hay obstrucciones, 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.
Generalmente se utiliza mortero de cemento para la cementación. La relación de mezcla del mortero de cemento es agua:cemento:arena=0,4:1:1. Para acelerar el progreso, se puede agregar a la lechada 0,3‰~0,5‰ de agente de resistencia temprana (teniendo en cuenta la masa de cemento), y se requiere que la resistencia a la compresión f de 7 días sea ≥ 25~30MPa.
La calidad del cemento debe ser no inferior a 32,5, la arena debe tamizarse con un diámetro de orificio de 4 mm y lavarse con agua. Si el tamaño de las partículas de arena es demasiado grande, se segregará fácilmente y bloqueará la tubería de lechada. El mortero mezclado también debe tamizarse para evitar que el cemento se aglomere y bloquee el tubo de lechada. También está disponible lechada de cemento puro, pero se encoge fácilmente.
Al aplicar lechada, utilice lechada inversa, es decir, baje el tubo de lechada hasta el fondo del orificio y aplique lechada inversa desde el fondo del orificio hacia la abertura del orificio. La lechada inversa puede garantizar que el mortero llene completamente el orificio del cable de anclaje, mientras que la lechada directa puede causar fácilmente que el tubo de escape bloquee el fondo del orificio y forme aire comprimido, haciendo imposible presionar el mortero. La presión de inyección es generalmente de 0,3 a 0,6 MPa.
El tubo de lechada en el agujero está hecho de tubo metálico o tubo de PVC. Cuando utilice tuberías metálicas, utilice acoplamientos externos para conectarlas y está prohibido utilizar juntas reductoras para conectarlas. 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 debe 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. Utilice un tubo de polietileno con una regla para recalibrar la longitud de la lechada de la sección de anclaje interior. Si no cumple con los requisitos, se debe agregar lechada. El mortero utilizado se debe mezclar uniformemente con una batidora hasta alcanzar el índice especificado, y no se debe detener la mezcla hasta que se complete la lechada. No tire ni mueva el cable de anclaje antes de que el mortero esté completamente curado. Una vez finalizada la lechada, extraiga el tubo de lechada de la primera etapa. Cuando el suelo en la sección 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
El muelle de anclaje externo generalmente debe empotrarse 20 cm en la pendiente, utilizando una estructura de hormigón armado colada in situ C25 o superior, preferiblemente con una 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 de pilares de anclaje externos
Nota: Φ es el diámetro.
Figura 2-19 Esquema estructural de muelle de anclaje externo de cable de anclaje pretensado grado 3000kN (unidad: mm)
6. El tesado se realiza 7 días después del rejuntado del tramo de anclaje interior. Antes de la operación de tensado, es necesario calibrar el equipo tensor. Al calibrar, conecte el gato, la tubería de aceite, el manómetro y la bomba de alta presión. Utilice el método de salida de fuerza activa del gato en la prensa para repetir tres veces, tome el valor promedio y dibuje una curva entre la salida del gato y la presión indicada por el manómetro como base para tensar el cable de anclaje. Al calibrar, la salida máxima del gato debe ser mayor que el valor cuando el cable de anclaje está sobretensado.
Primero, pretense un solo cable de anclaje dos veces para mejorar la uniformidad de la tensión de cada hilo de acero del cable de anclaje. Para cables de anclaje de grado 3000 kN, la fuerza de tensión única es de 30 kN; para cables de anclaje de grado 2000 kN, la fuerza de tensión única es de 20 kN; para cables de anclaje de grado 1000 kN, la fuerza de tensión única es de 10 kN;
El cable de anclaje se tensa aplicando carga por etapas, y la operación de bloqueo sólo se puede realizar hasta que el manómetro no regrese. Si la pérdida de pretensado es demasiado grande, se requiere tensionar y volver a bloquear en general. Después de tensar y bloquear, se realiza una lechada secundaria. Cuando el mortero llega al pilar de anclaje exterior, se puede detener la inyección. Al sellar el orificio, deje 100 mm de hilo de acero medido desde el anclaje, corte la sección sobrante y cúbralo con una capa protectora de mortero de cemento con un espesor no inferior a 100 mm.
El tamaño de la fuerza de anclaje de bloqueo se puede determinar mediante dos métodos: medición directa mediante una célula de carga y cálculo de la deformación del cordón de acero pretensado durante el bloqueo por tensión. La fórmula de cálculo es la siguiente:
Tecnología de prevención de desastres geológicos
Donde: Px es el pretensado que se puede obtener después del bloqueo (kN); P es la tensión requerida para el anclaje (kN); ); P0 es la carga de tracción máxima (kN); Pi es la carga de tracción inicial (kN) 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 de orificios de anclaje y cuerpos de varillas de anclaje. colocación, rejuntado, tensado y bloqueo, etc.
2. Elementos de medición real
1) Orificio de anclaje: posición del orificio, diámetro del orificio, ángulo de anclaje, longitud de la sección de anclaje interior y otros elementos.
2) Producción y colocación de varillas de cables de anclaje: resistencia de los cordones de acero, configuración de los cordones de acero, longitud de la varilla, densidad de los anillos de alambre, no debe haber juntas cuando se utilizan cordones de acero.
3) Rejuntado: relación de mezcla del mortero, resistencia, profundidad de inserción del tubo de rejuntado, etc.
4) Tensión y bloqueo: la resistencia del hormigón del muelle de anclaje exterior, la verticalidad del plano de la plataforma de acero y el 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 y control de deslizamientos de tierra debe realizar una inspección de la capacidad de carga del cable de anclaje. Seleccione aleatoriamente del 10% al 20% del número total para la inspección de sobretensión y la fuerza de tensión será el 120% de la fuerza de anclaje de diseño. Si el proyecto es importante, todos los cables de anclaje se pueden probar para detectar un sobretensión del 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 diseñada.
5. Requisitos de evaluación de calidad
(1) Elementos de garantía
1) Diámetro del orificio, longitud del anclaje interno, resistencia del cordón de acero, configuración del cordón de acero, cuerpo de la varilla La longitud y resistencia del mortero deben cumplir con los requisitos de diseño.
2) No se permiten alambres rotos en un solo cordón de acero.
3) Los gatos, medidores de aceite, reglas de acero y otros equipos utilizados para las pruebas de capacidad de carga deben ser inspeccionados y calibrados, y la capacidad de carga debe cumplir con los requisitos antes mencionados.
4) Los anclajes deben ser inspeccionados y calificados antes de poder utilizarse.
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