Re Forza Mien To

GEOSERVICE Ingeniera S.A.C. COMPAA MINERA ATACOCHA S.A.

6758 1

INDICE

1.0 GENERALIDADES.................................................................................................. 2

1.1 INTRODUCCION................................................................................................. 2 1.2 UBICACIN DEL PROYECTO .......................................................................... 2

2.0 EVALUACION GEOLOGICA - GEOTECNICA DE LA ........................................

ZONA EN ESTUDIO................................................................................................ 3

2.1 CARACTERSTICAS GEOLOGICO - GEOTCNICAS ................................... 3 2.2 ESTABILIDAD DE TALUDES ........................................................................... 4 2.2.1 SECTOR FRONTAL DE LA EXCAVACION ................................................ 5 2.2.2 ESTRIBO IZQUIERDO.................................................................................... 6

3.0 OBRAS DE REFORZAMIENTO............................................................................. 7

3.1 ALTERNATIVAS DE ANCLAJE........................................................................ 9 3.1.1 ANCLAJES INYECTADOS A GRAVEDAD ............................................. 9 3.1.2 ANCLAJES INYECTADOS A PRESION ................................................... 9 3.1.3 ANCLAJES POST INYECTADOS.............................................................. 9 3.1.4 ANCLAJES A UTILIZAR.......................................................................... 10

3.2 DISEO DE ANCLAJES EN ROCA................................................................. 10 3.2.1 RESISTENCIA AL TIRO POR FALLA EN EL ........................................... MACIZO DE ROCA (CONO DE ROTURA) ............................................ 11 3.2.2 VERIFICACION DE LA INTERFASE INYECCION ROCA................ 12 3.2.3 VERIFICACION DE LA INTERFASE INYECCION TENDON .......... 15 3.2.4 VERIFICACION DEL TENDON DE ACERO.......................................... 15 3.2.5 DISEO POR ESTABILIDAD .................................................................. 16

3.3 DISTRIBUCION DE LOS PERNOS Y CABLES DE .......................................... ANCLAJE EN LOS TALUDES EXCAVADOS................................................ 16

3.3.1 Estribo izquierdo de las plataformas del talud excavado. ........................... 16 3.3.2 Lado frontal de los taludes de corte de las banquetas del talud excavado... 17

3.4 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO PARA LOS ........................................... TRABAJOS DE REFORZAMIENTO................................................................ 18

3.4.1 Perforacin de taladros. ............................................................................... 18 3.4.2 Colocacin de pernos y cables de anclaje. .................................................. 19 3.4.3 Tensiones de ajuste y pruebas. .................................................................... 21 3.4.4 Revestimiento. ............................................................................................. 23

3.5 DRENAJE DE AGUAS DE INFILTRACION EN EL TALUD ........................ 25


6758 2

OBRAS DE REFORZAMIENTO EN LOS TALUDES SUPERIORES DE LA

PLATAFORMA DEL ESPESADOR Y ZONAS ADYACENTES

1.0 GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCION

Compaa Minera Atacocha S.A. viene realizando los trabajos de Movimiento de tierras para la

instalacin del Espesador, correspondiente al Sistema de disposicin de relaves en el Depsito de

relaves Atacocha.

Durante la ejecucin de estos trabajos, los taludes de excavacin en roca realizados, presentan

superficies irregulares con afloramiento de diversos tipos de rocas en grados de alteracin

variables. En vista de estas condiciones, se realiza el presente estudio para proponer obras de

reforzamiento y proteccin de los taludes de roca expuestos.

Las zonas donde se presentan los materiales rocosos, han sido identificadas de manera que se

planteen las obras necesarias para reforzamiento de la estabilidad mediante el empleo de pernos y

cables de anclaje; y las obras de proteccin ante la probable cada de materiales por

desprendimiento del talud, mediante la colocacin de shotcrete reforzado con malla electro soldada.

El presente documento, comprende el diseo de las obras de reforzamiento y proteccin de taludes

para garantizar la seguridad en la operacin del espesador y obras auxiliares.

1.2 UBICACIN DEL PROYECTO

El proyecto est ubicado en el distrito de Yanacancha, provincia y departamento de Pasco,

aproximadamente en el Km 149 de la carretera La Oroya Hunuco.

El rea de emplazamiento del Espesador - Clarificador y Obras auxiliares, se ubica en la ladera de

la margen izquierda del ro Huallaga, entre las cotas 3,530 y 3,600 msnm, aproximadamente.

Localmente, el rea se ubica en el tramo del valle del Huallaga, inmediatamente aguas abajo de la

desembocadura de la quebrada Atacocha (tributario del Huallaga por su margen izquierda).


6758 3

2.0 EVALUACION GEOLOGICA - GEOTECNICA DE LA ZONA EN ESTUDIO

2.1 CARACTERSTICAS GEOLOGICO - GEOTCNICAS Ver planos: MM049-2007-01

MM049-2007-02

La zona prevista para el emplazamiento del espesador se ubica al pie de la ladera izquierda del

valle del ro Huallaga, a una altitud promedio de 3,538.46 msnm.

Geolgicamente la cimentacin del Espesador estar interesando rocas volcnicas andesticas (Kti-

an) y areniscas cuarzosas blanquecinas con intercalaciones de lutitas marrn rojizas pertenecientes

al Grupo Goyllarisquizga (Ki-g). Inicialmente la zona prevista para el espesador se encuentraba

cubierta por depsitos coluviales. Para llegar a la cota de cimentacin (3537.81 msnm) se ha tenido

que realizar trabajos de excavaciones a cielo abierto, encontrndose el basamento rocoso, sobre el

cual estar apoyado el Espesador.

En base a los resultados procedentes de las perforaciones diamantinas y excavaciones a cielo

abierto practicadas en esta zona, se puede afirmar que la cimentacin del espesador estar apoyada

en rocas volcnicas andesticas y rocas sedimentarias del Grupo Goyllarisquizga constituida por

intercalaciones de capas areniscas cuarzosas y lutitas marrn rojizas.

En general, las rocas de los taludes excavados se presentan fracturadas a muy fracturadas,

moderadamente alteradas a muy alteradas, dura a dbil. Geoestructuralmente las capas de

sedimentarias (areniscas y lutitas) presentan direccin general SE-NO con buzamientos del orden

de 60 a 70 al NE. Dentro de los paquetes de areniscas y lutitas aparece la roca volcnica andesita,

meteorizada y fracturada.

Con el fin de asegurar la estabilidad del talud de la ladera del cerro adyacente a la zona del

espesador se han construido niveles de banquetas excavadas en roca meteorizada y fracturada, las

cuales sern mejoradas geotcnicamente mediante la aplicacin de pernos de anclaje, enmallado y

shotcreteado.

El talud del Estribo Izquierdo se encuentra conformado por afloramientos de areniscas cuarzosas

dispuestos en capas de direccin general transversal al valle y con buzamientos de 60 al NE. Este

sector ser mejorado geotcnicamente mediante la aplicacin de pernos de anclaje.


6758 4

2.2 ESTABILIDAD DE TALUDES

Los mtodos para evaluar los empujes del talud incluyen el uso de empujes aparentes, cuas

deslizantes, clculos basados en equilibrio lmite. Estos tipos de clculos pueden desarrollarse

usando mtodos de clculo manuales tales como cuas de prueba o utilizando programas

computarizados de anlisis de estabilidad de taludes.

La magnitud total de la fuerza del anclaje, necesaria para mantener el talud en equilibrio, est

basada en las distintas fuerzas causadas por el terreno (empujes), el agua y las cargas externas. Por

lo tanto se deber cumplir:

Tu > Tmax x F

Tu : Capacidad ltima del anclaje

Tmax : Fuerza total a la que se somete al anclaje

F : Factor de seguridad

Esta fuerza total se transmite al terreno a una distancia adecuada detrs de la zona activa del terreno

para estabilizar, como se ilustra en la figura. Este requisito generalmente define la distancia mnima

a la cual se desarrolla la longitud de adherencia del anclaje.

La raz se debe extender dentro del terreno para interceptar cualquier superficie potencial de falla.

La profundidad necesaria de instalacin de los anclajes se determina en base a la ubicacin de la

superficie potencial de falla ms profunda que tenga un factor de seguridad insuficiente, sin la

reaccin de ningn anclaje.


6758 5

Para realizar la evaluacin de estabilidad de los taludes excavados del espesador, se ha considerado

el mtodo de cua deslizante para el caso del talud frontal de la excavacin, mientras que para la

evaluacin del estribo izquierdo, se ha empleado el mtodo de Bishop simplificado mediante la

aplicacin del programa Slide 5.0, considerando la seccin A-A indicada en el plano MM049-

2007-04.

2.2.1 SECTOR FRONTAL DE LA EXCAVACION

En este caso se ha realizado el anlisis en forma individual para una banqueta de 8.0 m de altura,

empleando el mtodo de equilibrio de cua deslizante para calcular la fuerza total necesaria para

reforzar la estabilidad del corte de la banqueta, dadas las condiciones en que se presentan las

estratificaciones en el talud excavado.

En el anlisis, PREQ representa la fuerza necesaria para dar estabilidad al corte vertical. Esta fuerza

representa la resistencia por la componente horizontal de la fuerza del anclaje, T x cos i. (sin

considerar empuje pasivo).

TgTgHPREQ

)(21 2 =

Para banquetas de 8.0 m de altura, con talud de corte de 0.5H : 1V, considerando densidad de roca

de g = 2.3 Tn/m3 y un ngulo de friccin interna de la roca de f = 40, la tensin de anclaje

requerida para reforzar la estabilidad del corte es de T = 17.9 Tn, la cual puede repartirse en dos

anclajes de 10 Tn cada una, distribudas a y de la altura de banqueta.

Pared

vertical

Raiz


6758 6

2.2.2 ESTRIBO IZQUIERDO

El anlisis de estabilidad de los taludes del estribo izquierdo ha sido desarrollado utilizando el

programa Slide 5.0, mediante el mtodo de Bishop Simplificado, determinndose dos superficies

potenciales de falla en bloque en la seccin A-A.

La primera superficie considerada se ubica a 4.0 m del perfil del terreno excavado, que comprende

capas del material de roca arenisca de espesores entre 0.4 a 0.7 m. El anlisis determina que el

factor de seguridad ante deslizamiento es de 1.33, el cual va disminuyendo a medida que el

material pierde cohesin en las discontinuidades, producindose los deslizamientos observados en

obra.

La segunda superficie de falla considerada en el anlisis, se ubica aproximadamente a 10.0 m del

talud excavado, en sentido paralelo al buzamiento que presenta la roca expuesta. Para este caso, el

anlisis de estabilidad considera un mayor valor de cohesin ya que las discontinuidades no estan

afectadas por procesos de intemperismo, por lo cual el talud presenta un factor de seguridad de 1.46

ante el deslizamiento del bloque. En todo caso, este factor no es el recomendable para asegurar la

estabilidad del macizo, por lo cual deben plantearse anclajes para lograr valores del factor de

seguridad superiores a 1.5.

Los anlisis realizados empleando el programa, para ambas superficies probables de falla se

adjuntan en el anexo Anlisis de Estabilidad.


6758 7

3.0 OBRAS DE REFORZAMIENTO

El proyecto de reforzamiento de los taludes rocosos de la excavacin para el espesador, considera

el empleo de pernos y cables de anclaje, que son elementos estructurales instalados en la roca que

utlizan para transmitir al terreno una carga de traccin aplicada.

Como en este caso los materiales involucrados son rocas de diverso tipo, se trata de mejorar el

comportamiento del talud frente a la posibilidad de un deslizamiento. El mecanismo bsico del

anclaje consiste en transferir las fuerzas de traccin que se generan en las inclusiones, hacia la roca

a travs de la resistencia movilizada en la interfase entre el anclaje y el material que lo rodea (raz).

Los anclajes que atraviesan potenciales superficies de rotura en los taludes generan sobre dichas

superficies un incremento de la presin normal sn la cual a su vez aumenta la resistencia al corte a

lo largo de la misma (ver figura) t =snTgf

De esta manera el sistema de anclaje permite aumentar la seguridad contra el tiro vertical, el vuelco

y el desplazamiento a lo largo de la superficie de falla.

Los componentes de un anclaje son: la cabeza, el tendn (longitud libre) y la raz (longitud de

adherencia).


6758 8

La cabeza del anclaje es el sistema integrado por la placa de apoyo y una tuerca o clavetes, que son

capaces de transmitir la fuerza desde el acero (barra o cable) a la superficie del terreno o a la

estructura de soporte.

El tendn, que conecta la cabeza con la raz, puede estar formado por cables o barras de acero que

puedan elongarse elsticamente y transmitir la fuerza de resistencia de la raz a la estructura. Para

que el acero se deforme libremente se coloca una vaina de material plstico para impedir la

adherencia del tendn con la inyeccin circundante.

La raz es un cuerpo enterrado que acta en el extremo del anclaje destinado a fijar el mismo en el

macizo que lo rodea. Este cuerpo puede formarse con una inyeccin controlada de lechada de

cemento o resina que adopta la forma de un bulbo ramificado. La raz de un anclaje en roca puede

lograrse llenando por gravedad una perforacin con una lechada cementicia, dentro de la cual se

instala una barra de acero o cable; tambin puede inyectarse a presin. De esta manera una porcin

de la barra se adhiere a la lechada y es capaz de transmitir dentro del terreno la carga de traccin

aplicada. La raz debe ubicarse detrs de la superficie crtica de falla.

Existen otros elementos como centralizadores que posicionan el elemento de acero en la

perforacin de manera tal que se logre el mnimo recubrimiento especificado.


6758 9

La inyeccin es una mezcla basada en cemento Portland que provee la transferencia de carga desde

el tendn al terreno y le brinda, a ste ltimo, proteccin contra la corrosin. Los tendones de acero

deben tener propiedades bajas de relajacin como para minimizar las prdidas de carga a largo

plazo.

3.1 ALTERNATIVAS DE ANCLAJE 3.1.1 ANCLAJES INYECTADOS A GRAVEDAD

Este tipo de anclajes se realizan mediante una perforacin que luego se llena con lechada

cementicia por gravedad sin formarse un bulbo en la raz. Son instalados comunmente en roca

utilizando perforadoras rotativas.

La resistencia del anclaje al arrancamiento, depende de la resistencia al corte desarrollada en la

interfase inyeccin suelo.

Dentro de esta clasificacin pueden colocarse los anclajes que utilizan resinas en lugar de

inyecciones para lograr la resistencia al corte.

3.1.2 ANCLAJES INYECTADOS A PRESION

Los anclajes inyectados a presin son ms apropiados para roca debil fisurada. Tambin se emplea

en suelos de granos finos sin cohesin.

La lechada se inyecta dentro de la zona de adherencia bajo presiones mayores de 3.5 Kg/cm2. La

perforacin usualmente se ejecuta usando tcnicas de barrenador de vstago o tcnicas rotatorias

con caeras de encamisado. Cuando el barrenador o la camisa se retiran, la lechada se inyecta

dentro del agujero bajo presin.

Este procedimiento incrementa la resistencia al arrancamiento porque aumenta la tensin normal

(es decir la presin de confinamiento) en el bulbo de inyeccin, como resultado de la compactacin

del material que lo rodea; e incrementa el dimetro efectivo del bulbo de la lechada cementicia.

3.1.3 ANCLAJES POST INYECTADOS

Los anclajes post-inyectados usan inyecciones mltiples retardadas para agrandar el cuerpo de la

lechada cementicia del tipo de anclajes inyectados a gravedad. Las inyecciones se realizan con

intervalos de 1 o 2 das.


6758 10

El post-inyectado se realiza a travs de un tubo de inyeccin sellado instalado con el tendn. El

tubo est equipado con vlvulas de control en la zona de adherencia. Las vlvulas de control

permiten una inyeccin adicional bajo gran presin dentro de la lechada inicial que ya ha sido

realizada. Esta lechada adicional fractura la inicial y la encastra ms afuera, agrandando el cuerpo

de la inyeccin. De esta manera el bulbo tiene la forma de un cilindro con fracturas, cuyo dimetro

es por lo menos dos veces el de la perforacin. Adems, las altas presiones de inyeccin, aseguran

una buena adherencia entre el bulbo y el suelo circundante.

3.1.4 ANCLAJES A UTILIZAR

Considerando que los materiales que conforman los taludes de corte en banquetas son rocas

areniscas, el tipo de anclajes a utilizar para el reforzamiento de este sector, sern pernos de anclaje

del tipo por gravedad, mediante el empleo de barras corrugadas con resinas conformando la raz, y

placa con turca de sujecin conformando la cabeza.

Para el sector izquierdo de la zona de excavacin, dado que se presenta dos superficies potenciales

de falla en bloque, se utilizar pernos de anclaje similares a los utilizados para el reforzamiento de

las banquetas, para controlar los deslizamientos superficiales; mientras que para asegurar la

estabilidad del macizo rocoso se emplearn cables de anclaje inyectados con lechada de cemento a

presin.

3.2 DISEO DE ANCLAJES EN ROCA

Los anclajes en roca constituyen piezas que generan, en el contacto estructura-roca, fuerzas de

compresin, en consecuencia la roca y la estructura prcticamente se adhieren como

consecuencia del proceso.

En el anlisis del diseo de este tipo de anclajes, el objetivo principal es establecer y utilizar

frmulas confiables con factores de seguridad reales.

Un anclaje en roca puede fallar segn uno o ms de los siguientes mecanismos:

- Falla en la masa de roca donde se aloja el anclaje.

- Falla en la interfase inyeccin-roca.

- Falla en la interfase tendn-inyeccin.

- Falla del tendn de acero o falla de la cabeza.


6758 11

Por lo tanto, para proporcionar una seguridad total al anclaje, se debe considerar cada una de las

fallas descritas.

3.2.1 RESISTENCIA AL TIRO POR FALLA EN EL MACIZO DE ROCA (CONO DE ROTURA)

La evaluacin de la resistencia al tiro de un anclaje se lleva a cabo para asegurar que no ocurra la

falla en la masa de roca que rodea al anclaje. Se asume que la falla se desarrolla por un

arrancamiento en la masa de suelo en forma de cono invertido.

La resistencia al tiro del anclaje se supone, usualmente, que es igual al peso efectivo del cono

invertido (como se muestra en la figura), sin tener en cuenta la resistencia al corte de la roca debido

a la posibilidad de existencia de fisuras en la masa de roca. De esta manera, si el peso efectivo de la

roca contenida en el cono es mayor que la carga de diseo del anclaje, el mismo se considera

seguro.

Se supone que el vrtice del mecanismo de falla se ubica en la parte superior, en la parte media, o

en la inferior, de la zona de adherencia del anclaje y que el ngulo del cono oscila entre 60 a 90.

La yuxtaposicin de las zonas de influencia entre anclajes adyacentes da como resultado una

resistencia relativa al tiro menor que para un anclaje actuando solo.

Las recomendaciones mostradas en la figura deben aplicarse en ausencia de modelos o resultados


6758 12

de pruebas de carga a escala total. Para los casos en los que el estrato de roca est debajo de un

manto de suelo, el mecanismo de falla se supone que es cilndrico arriba de la interfase roca-suelo.

Cuando se analiza este tipo de falla se utiliza, comnmente, un factor de seguridad de 1,6

(Littlejohn y Truman-Davies, 1974), 2 (Rawlings, 1968) 3 (Schmidt, 1956), para calcular la

resistencia admisible al tiro.

En nuestro caso, los pernos de anclaje propuestos tienen 6.0 m de longitud, distribuidos en una

cuadrcula de 4.0 a 6.0 m de lado en la zona de las banquetas del espesador, con lo cual la

resistencia al tiro es de:

Resistencia al tiro = Volumen de roca x groca

Considerando una roca arenisca con peso unitario de groca = 2.3 Tn/m3.

Volumen de roca V = A x h / 3 + A x (H h)

A = p x 22 / 4 = 12.57 m2

V = 12.57 x 3.46 / 3 + 12.57 x (5.7 3.46) = 42.61 m3

Resistencia al tiro = 42.61 x 2.3 = 98.0 Tn

Factor de seguridad FS = 2

Resistencia admisible al tiro = 98.0 / 2 = 49.0 Tn

Para el caso de los pernos de anclaje en el estribo izquierdo, stos tienen 6.0 m de longitud,

distribuidos en una cuadrcula de 2.6 a 3.2 m de lado, con lo cual la resistencia admisible al tiro es

de 25.64 Tn.

En el caso de los cables de anclaje en el estribo izquierdo de la excavacin, la longitud es de 15.0

m, espaciados cada 4.0 m verticalmente y 8.0 m horizontalmente, de donde la resistencia admisible

al tiro ser de 158.11 Tn.

3.2.2 VERIFICACION DE LA INTERFASE INYECCION ROCA

La resistencia al tiro del anclaje depende de la profundidad relativa de la raz del mismo, definida

como h/D, donde h es la profundidad desde la parte superior de la raz y D es el dimetro del

anclaje. Para valores de h/D>15, el mecanismo de falla dominante en roca es la falla en la interfase


6758 13

inyeccin-roca. Los resultados de los ensayos indican ms especficamente, que en rocas dbiles, la

falla ocurre en la interfase roca-inyeccin, mientras que en rocas duras la falla ocurre en la interfase

tendn-inyeccin.

En muchos pases la resistencia lateral, por el fuste, se asemeja la que corresponde a un pilote de

dimetro D, siendo D el dimetro de la perforacin del anclaje. Adems, se asume, usualmente,

que la distribucin de la tensin de corte a lo largo de la parte inyectada (raz) es uniforme, a pesar

que la misma decrece con la longitud de la raz, a menos que la raz se forme en roca blanda o

dbil; esto indica que en los extremos ms cercanos a la cabeza puede producirse una progresiva

falla de la adherencia entre lechada y roca.

Por lo tanto, la carga de tiro est dada por:

T = p x D x L x t

donde T, es la fuerza de tiro desarrollada por el anclaje, L es la longitud de la raz, t es la tensin

de corte de trabajo en la interfase inyeccin-roca.

Cuando se conoce bien la resistencia al corte por medio de ensayos realizados en la masa de roca,

la mxima tensin de corte de trabajo en la interfase inyeccin-roca no debe exceder la mnima

resistencia al corte dividida por el factor de seguridad (con FS >= 2). Littlejohn (1977) establece

que la tensin ltima actuante en la interfase inyeccin-roca se toma, usualmente, como el 10% de

la resistencia a la compresin uniaxial de la roca hasta un valor mximo tu = 42 Kg/cm2. En rocas

muy afectadas, especialmente aquellas con un bajo valor del ngulo de friccin, puede considerarse

que la tensin ltima actuante en la interfase inyeccin-roca, es un 25% de la resistencia a la

compresin simple de la roca. En la siguiente tabla se muestran distintos valores de la tensin

ltima de corte para distintos tipos de roca.

Tipo de roca tu (Kg/cm2)

Granito alterado

Granito sano

Basalto sano

Rocas calcreas

Arenisca descompuesta

Arenisca sana

Arcilita (con fisuracin)

15 25

45 50

40 45

13 20

7 9

9 17

3 - 4


6758 14

Dimensionamiento de la raz y tendn.-

Para rocas muy duras a blandas, las longitudes de la raz oscilan entre 4 m a 6 m. Con respecto a la

eleccin del dimetro de los anclajes se deben tener en cuenta distintas consideraciones:

- Tipo y tamao del tendn

- La relacin entre el dimetro y el rea perimetral de la raz

- Relacin del rea de acero respecto del rea transversal del agujero de la perforacin para

una distribucin confiable de la adherencia y una eficiente proteccin contra la corrosin

- Mtodo de barrenado y equipo usado

- Naturaleza de la roca en la zona de anclaje y la existencia de sobrecargas no consolidadas

En la siguiente tabla se muestra la relacin aproximada entre el dimetro de la raz y la capacidad

de trabajo.

Capacidad (Tn) Dimetro (mm)

20 a 120

100 a 300

300 a 450

450 a 1400

50 a 100

90 a 150

150 a 200

200 a 400

Es importante la proteccin contra la corrosin, el dimetro de la raz debe ser mayor o igual al

dimetro del tendn ms 1,2 cm. Littlejohn y Truman-Davies sugieren que la seccin de acero no

debe exceder el 15% de la seccin del agujero de la perforacin (rea del anclaje).

En nuestro caso, los pernos de anclaje propuestos tienen una longitud de raz de L = 5.85 m,

utlizando una barra corrugada de 25 mm de dimetro, y lechada de cemento.

Considerando que se trata de una roca arenisca cuya resistencia tpica en compresin es de 700

Kg/cm2, y aplicando un factor de escala de 5, se obtiene una resistencia al corte ltima de t = 21

Kg/cm2.

El dimetro de la perforacin para colocar la barra de 25 mm es de D = 38.1 mm (11/2), con lo

cual aplicando un factor de seguridad de 1.5, la carga de tiro es de T = 98 Tn.

Los cables de anclaje estan alojados en una perforacin de 4 en el mismo material rocoso


6758 15

(arenisca), con una longitud de raz de 3.5 m, por lo cual aplicando un factor de seguridad de 1.5 la

carga de tiro es de 153.9 Tn.

3.2.3 VERIFICACION DE LA INTERFASE INYECCION TENDON

La longitud de transferencia (LT) es la longitud requerida para transmitir la fuerza de pretensado

inicial del tendn a la inyeccin que lo rodea. La misma vara con la resistencia de la lechada

cementicia, como as tambin del tipo y tamao del tendn (barras o cables).

Segn las normas britnicas, en el caso de cables simples, para una resistencia a la compresin de

la lechada mayor a 350 Kg/cm2, la longitud mnima es 100 dimetros; en el caso de paquetes de

cables de pequeo dimetro (9 a 18 mm), para una resistencia a la compresin de la lechada, entre

340 y 480 Kg/cm2, la longitud oscila entre 15 a 31 dimetros.

En nuestro caso, los pernos de anclaje propuestos son de barra corrugada de 25 mm de dimetro,

adheridos al terreno mediante lechada de cemento de 28 Kg/cm2 de tensin de adherencia, en una

longitud de 5.85 m, pudiendo soportar una carga de tensin admisible de 64.3 Tn, con factor de

seguridad de 2.

Los cables de anclaje tienen un dimetro de , con una raz inyectada de lechada de cemento con

resistencia mnima de 280 Kg/cm2, con lo cual empleando un factor de seguridad de 2, la carga de

tensin admisible del cable es de 19.2 Tn,

3.2.4 VERIFICACION DEL TENDON DE ACERO

Los tendones pueden ser barras, cables o paquetes de cables. Los ltimos dos tienen ventajas con

respecto a las barras y son el almacenamiento, transporte y fabricacin. Las barras se protegen ms

fcilmente contra la corrosin, y para los casos de anclajes superficiales de baja capacidad, son ms

fciles y baratas de instalar.

En nuestro caso, los pernos de anclaje propuestos son de barra corrugada grado 60 de 25 mm de

dimetro, con una resistencia a la traccin mnima de 21.0 Kg/mm2, con lo cual la capacidad del

anclaje es de T = 10.3 Tn.

Los cables de anclaje son de acero grado 270 de baja relajacin, con dimetro de , con una carga

mnima de 16.8 Tn al 1% de elongacin.


6758 16

3.2.5 DISEO POR ESTABILIDAD

De acuerdo a las verificaciones previas realizadas respecto a la capacidad de los pernos y cables de

anclaje, se ha realizado los anlisis respectivos para reforzar los taludes. Para el caso del sector

frontal del talud exvacado, se ha considerado el empleo de pernos de anclaje ubicados a y de

la altura de la banqueta (8.0 m), de acuerdo al anlsis de cua deslizante realizado.

En el caso del reforzamiento del estribo izquierdo, se ha realizado los anlisis de estabilidad

mediante el mtodo de Bishop simplificado del programa Slide 5.0, incluyendo los pernos y cables

de anclaje con sus capacidades admisibles, tanto para el caso de la posible falla superficial (a 4.0 m

del talud) como de la falla profunda (a 10.0 m de la superficie del talud).

En el primer caso el factor de seguridad ante deslizamiento, con el reforzamiento de pernos de

anclaje es de 1.42. El reforzamiento con pernos y cables de anclaje en el caso de la falla profunda,

arroja un factor de seguridad ante desplazamiento del bloque de 1.52, con lo cual se garantiza el

reforzamiento de los taludes excavados.

3.3 DISTRIBUCION DE LOS PERNOS Y CABLES DE ANCLAJE EN LOS TALUDES EXCAVADOS

Las obras de reforzamiento estan distribuidas en dos sectores:

- Estribo izquierdo de las plataformas del talud excavado.

- Lado frontal de los taludes de corte de las banquetas del espesador.

3.3.1 Estribo izquierdo de las plataformas del talud excavado.

De acuerdo con la inspeccin realizada en este sector, las caractersticas de la roca expuesta, y los

anlisis de estabilidad realizados, se ha previsto colocar pernos de anclaje de acero corrugado grado

60 en una malla de 2.6 a 3.2 m de espaciamiento para lograr la estabilidad superficial del talud que

se presenta luego de la excavacin. La longitud de los pernos es de 6.0 m, con dimetro de varilla

de 25 mm (1), colocado en una perforacin de 11/2. La seccin entre el perno y la perforacin

realizada, ser inyectada con lechada de cemento. La tensin de ajuste ser provista mediante un

torqumetro al sistema compuesto por placa sujecin y tuerca de ajuste.


6758 17

Dentro de esta malla de pernos de anclaje, se ha intercalado 20 anclajes de 15.0 m de longitud

inyectados, compuestos cada uno por 3 cables de de acero grado 270 de baja relajacin (acorde

con ASTM A416), para asegurar la estabilidad de la superficie de falla en bloque que pudiera

presentarse a 10.0 m por detrs de la roca expuesta. Los tendones de anclaje sern con cobertura de

proteccin contra ataque moderado, inyectados con lechada de cemento con resistencia en

compresin mnima de 280 Kg/cm2. La capacidad de carga de cada anclaje al 1% de elongacin del

cable, ser de 50.4 Tn. Estos anclajes lllevarn un dispositivo cnico en la punta de la raz para

juntar los cables, y separadores espaciados cada 3.0 m en el tramo libre. La cabeza del anclaje

estar compuesta por una placa de reparticin de esfuerzos de 0.30m x 0.30m x 1, de acero

estructural grado 36 apoyada directamente sobre la roca; y la cabeza propiamente dicha con

clavetes de sujecin y una capucha protectora contra corrosin.

3.3.2 Lado frontal de los taludes de corte de las banquetas del talud excavado.

En esta zona donde la roca expuesta presenta diferentes condiciones geolgicas y geotcnicas, se

ha previsto colocar un sistema de pernos de anclaje con espaciamiento de 4.0 a 6.0 m. Los pernos

sern de acero corrugado fy=4200 Kg/cm2, de 6.0 m de longitud con sistema de sujecin

compuesto por placa y tuerca, similares a los empleados en el sostenimiento del estribo izquierdo.

Adems se realizar un revestimiento con shotcrete de fc=250 Kg/cm2 en un espesor de 7 cm,

reforzado con malla electro soldada de 10 x 10 cm de cocada con dimetro de 4.7 mm. El shotcrete

ser aplicado utilizando el mtodo de la va hmeda.

En los planos MM049-2007-03 y MM049-2007-04 se presenta la distribucin de los pernos de

anclaje y shotcrete para el reforzamiento de los taludes de las banquetas de corte.

En el plano MM049-2007-05 se muestra la ubicacin de los pernos de anclaje y tendones de cables

para el reforzamiento del estribo izquierdo de la excavacin.

En el plano MM049-2007-06 se presentan detalles de los pernos de anclaje, cables de anclaje y

shotcrete.


6758 18

3.4 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO PARA LOS TRABAJOS DE REFORZAMIENTO

Para los trabajos de sostenimiento se ha previsto las siguientes actividades:

- Perforacin de taladros.

- Colocacin de pernos y tendones de anclaje.

- Tensin de ajuste y pruebas.

- Revestimiento.

Los trabajos de colocacin de pernos de anclaje en el sector de las banquetas sern desarrollados

empezando por la banqueta N 9 hasta en nivel 3,570 msnm, previo armado de plataformas sobre

andamios estructurales que soporten los equipos de perforacin, los mismos que sern empleados

hasta la colocacin de la malla del shotcrete. En el estribo izquierdo los pernos y cables de anclaje

sern instalados en forma paralela a la ejecucin de los ubicados en el sector frontal, igualmente

utilizando andamios. Los trabajos de revestimiento con shotcrete en el sector frontal se

implementarn empezando por la banqueta superior una vez completada la instalacin de malla.

En el caso de los pernos y cables por debajo del nivel 3,570 msnm, no se utilizarn andamios,

aprovechando las plataformas de excavacin a medida que son ejecutadas, para realizar los taladros

por hiladas hasta alcanzar el nivel cimentacin de la losa de cimentacin del espesador.

3.4.1 Perforacin de taladros.

La perforacin ser realizada en tal forma que se garantice una superficie rugosa entre la roca y el

cementante, a todo lo largo del bulbo de anclaje. Es importante garantizar que no haya colapso de

las paredes de la excavacin para asegurar que la adherencia de la lechada se haga con la roca

natural intacta. El alineamiento de la perforacin no debe permitir desviaciones mayores de 1 en

20, la desviacin de la lnea recta no debe exceder 20 mm en 3.0 m de longitud.

Los trabajos de perforacin sern desarrollados perpendicularmente al buzamiento de la roca

expuesta, con un dimetro mnimo de 11/2 para los pernos de anclaje, mediante el empleo de track

drill, complementado con el sistema de andamiaje dadas las condiciones en que se encuentra la

excavacin de banquetas realizada al nivel 3,570 msnm.

Para el caso de los cables de anclaje, la perforacin ser desarrollada utilizando el sistema de

perforacin Odex de 4 para lograr la longitud total del anclaje. En todo caso, el dimetro del


6758 19

hueco de perforacin ser determinado segn el equipo disponible. El dimetro ser de tal tamao

que permita la insercin del tendn sin necesidad de forzarlo.

3.4.2 Colocacin de pernos y cables de anclaje.

El anclaje debe colocarse lo ms rpidamente posible despus de terminada la perforacin, y en

ningn caso la demora debe ser superior a 24 horas.

3.4.2.1 PERNOS DE ANCLAJE

La colocacin de los pernos de anclaje de barra corrugada, se realizar previa limpieza de la

perforacin, para luego proceder con la inyeccin de lechada de cemento, para rellenar el espacio

entre el perno y la perforacin realizada en toda su longitud.

Los pernos de anclaje, planchas y tuercas de sujecin deben estar protegidos contra la corrosin,

mediante la utilizacin de pintura anticorrosiva.

3.4.2.2 TENDONES DE ANCLAJE

Los tendones de anclaje sern colocados siguiendo el procedimiento I.R.P (Patente Soletanche),

que comprende 5 etapas:

- Ejecucin de la perforacin.

- Introduccin de lechada cementicia para rellenar la perforacin.

- Instalacin del anclaje prearmado con tubo manguito.

- Inflado del obturador con lechada a una presin de 5 Kg/cm2.

- Inyeccin ascendente de la raz.


6758 20

La inyeccin en los tendones ser realizada utilizando cemento Portland Tipo I; la relacin agua :

cemento variar de 0.4 a 0.45 produciendo una lechada bombeable por el orificio del tendn,

produciendo una alta resistencia con mnimo de exudacin del agua de mezcla. Se pueden agregar

productos qumicos especiales para reducir la contraccin y exudacin y para incrementar la

viscosidad.

No se utilizarn cementos con alto contenido de almina, siendo no recomendable el empleo de

arena mezclada con el cemento. Los contenidos de sulfatos, cloruros y nitratos de la mezcla no

deben exceder los porcentajes de 4%, 0.1% y 0.1% respectivamente.

La expansin libre de la mezcla a temperatura ambiente no debe exceder del 10%. La resistencia de

la mezcla a los 7 das no debe ser menor a 25 MPa, utilizando cubos de 100 mm de lado.

La preparacin de la mezcla de inyeccin debe realizarse utilizando una mezcladora que le de una

consistencia uniforme en un tiempo menor de 5 minutos. Despus de mezclado, la mezcla

preparada debe ser continuamente agitada. Previamente al proceso de inyeccin se debe pasar la

mezcla por un tamiz nominal de 1.2 mm. El tiempo mximo permitido entre la adicin del cemento

a la mezcla y la inyeccin es de 30 minutos. La bomba de inyeccin debe ser de desplazamiento

positivo (pistn o tornillo).


6758 21

El procedimiento de inyeccin debe garantizar que no quede aire o agua dentro de la zona

inyectada. La inyeccin debe realizarse en forma lenta y permanenete, y debe continuar hasta la

culminacin del trabajo que es el momento en el cual ha salido la mezcla continua por el tubo de

salida durante por lo menos 1 minuto.

3.4.3 Tensiones de ajuste y pruebas.

El tensionado del anclaje no debe realizarse hasta que se haya obtenido una resistencia mnima de

25 MPa en la mezcla inyectada o hasta que la resina de anclaje haya fraguado de acuerdo a las

especificaciones del producto.

El gato o equipo de tensionamiento debe tener capacidad para por lo menos 1.8 veces la carga de

diseo. La tensin mxima que se coloque al tendn debe ser menor del 80% de la carga de falla

nominal ltima. En el caso de los pernos de anclaje, la carga de prueba ser de 50% ms que la

carga de trabajo.

Cuando se tensione el anclaje, es importante chequear que la carga de diseo realmente fue

colocada, utilizando el procedimiento del Post Tensioning Institute.

La aceptacin o rechazo de los anclajes sera determinada en base a los resultados de:

- Ensayos de rendimiento.

- Ensayos de prueba.

- Ensayos extendidos de creep.

Cada uno de los anclajes se somete a uno de los ensayos expuestos. Sus resultados se comparan con

los valores de aceptacin para evaluar si el anclaje puede ser puesto en servicio. Los criterios de

aceptacin estn basados en las deformaciones por creep admisibles y en las deformaciones

elsticas admisibles durante los ensayos de carga.

3.4.3.1 ENSAYOS DE RENDIMIENTO U HOMOLOGACIN

Los ensayos de rendimiento involucran ciclos de carga y descarga del anclaje. Estos ensayos se

utilizan para verificar la capacidad del anclaje, establecer el comportamiento carga-deformacin,

identificar las causas del movimiento del anclaje y verificar si la longitud real de la raz es igual o

mayor a la proyectada.


6758 22

Para comenzar el ensayo se aplica una carga de alineacin que es el 5% de la carga de diseo. La

carga de diseo para los pernos de anclaje es de 10 Tn, mientras que para los tendones de anclaje es

de 50.4 Tn.

Los ensayos de rendimiento sern realizados, sobre los dos o tres primeros anclajes instalados y

luego, como mnimo, en el 2% de los anclajes restantes.

Se registrar cada desplazamiento para cada incremento de carga. El desplazamiento total dt, est

compuesto por un desplazamiento elstico de ms un desplazamiento residual dr.

Los desplazamientos elsticos son el resultado de la elongacin del tendn y de los deslizamientos

elsticos del anclaje a travs del suelo. El desplazamiento residual incluye la elongacin de la

inyeccin del anclaje y del movimiento del anclaje total a travs del suelo. Por lo tanto, el

desplazamiento elstico es la diferencia aritmtica entre el desplazamiento total medido para la

carga mxima para un ciclo de carga y el desplazamiento medido para la carga de alineacin.

El criterio de aceptacin est basado en los desplazamientos elsticos durante los ensayos de carga.

Estos desplazamientos elsticos, que se calculan para cada ciclo, se graficarn en funcin de la

carga correspondiente, tambin se realizar el mismo tipo de grfico para los desplazamientos

residuales.

3.4.3.2 ENSAYOS DE PRUEBA O RECEPCION

El ensayo de prueba involucra un solo ciclo de carga y una carga mantenida constante (cuando se

alcanza la carga de ensayo). El ensayo de prueba provee un medio para evaluar la aceptacin de

anclajes que no se someten al ensayo de rendimiento. La informacin del ensayo ser utilizada para

evaluar la capacidad de los anclajes considerando los mismos factores de los datos del ensayo de

rendimiento.

3.4.3.3 CRITERIO DE ACEPTACION

El anclaje ser puesto en servicio siempre que los resultados de los ensayos cumplan con el criterio

de aceptacin, que indica lmites de creep aceptables (movimientos durante carga sostenida) y los

desplazamientos elsticos.


6758 23

Para los ensayos de rendimiento y prueba, los desplazamientos totales medidos para la carga

sostenida no deben exceder 1 mm entre el primer minuto y el dcimo. Si los desplazamientos son

menores que 1 mm para este perodo, los anclajes se consideran aceptables con respecto al creep.

Para ensayos de carga en los cuales los desplazamientos totales exceden el criterio descrito, la

carga se mantiene durante 50 minutos adicionales. Si los desplazamientos totales no exceden los 2

mm durante los 6 a 60 minutos de este perodo, entonces el anclaje se considera aceptado.

3.4.4 Revestimiento.

Las zonas de roca fracturada o degradada correspondientes a los taludes de las banquetas

excavadas, sern protegidas colocando una capa de concreto lanzado.

El shotcrete consiste en lanzar neumticamente por un tubo una mezcla de concreto al que se aade

un aditivo acelerante que produce endurecimiento muy veloz, mientras la mezcla va impactando

sobre la superficie a recubrir. Inicialmente rebota el material grueso y slo se adhiere a la superficie

el mortero, creando una capa base sobre la que posteriormente se incrustan las partculas gruesas,

creando la estructura convencional del concreto. La compactacin por impacto, produce que se

obtengan densidades ligeramente altas pero con gran dispersin.

El sistema de va hmeda a utilizar, se realiza lanzando la mezcla con todos los componentes

incorporados, aadindose el aditivo lquido mediante una vlvula en el extremo de la manguera de

descarga. La mezcla sale dosificada y el operador no tiene injerencia en la cantidad de agua

empleada.

Los agregados deben cumplir con los requisitos de ASTM C-33, utilizndose cemento Portland

Tipo I. Los aditivos debern estar acorde a las normas ASTM C-1102 y C-1141.

El diseo de mezcla deber realizarse para un concreto con las siguientes resistencias mnimas:

Resistencia (MPa) Tiempo

1 a 3

5

20

25

1 a 3 horas

8 horas

7 das

28 das


6758 24

Se utilizar las gradaciones recomendadas por el ACI 506.2-91 para agregados, con una relacin

agua cemento de 0.60 en peso, para un slump de 2 a 3. El tiempo de fraguado inicial ser de 1 a 3

minutos, y el tiempo de fraguado final de 3 a 30 minutos. El diseo ser corregido para lograr la

resietencia necesaria, manteniendo el peso unitario y reduciendo el rebote al mnimo (dentro de 15

a 25%).

Los diseos se pueden probar lanzando el concreto sobre cajones de madera de dimensiones

mnimas 0.75 m x 0.75 m y profundidad similar al espesor del shotcrete a colocar de 2. Durante

las pruebas, los cajones deben colocarse en las posiciones que representen las dificultades de obra,

debiendo curarse en las mismas condiciones que la estructura. A la edad de prueba, se obtienen

testigos de concreto cortando cubos o perforando cilindros con broca diamantina. Los testigos se

ensayan a compresin simple evalundose las resistencias para efectuar las correciones

correspondientes. En obra, el control de calidad consistir en extraer testigos cilndricos con broca

diamantina de los taludes revestidos, ensayndose a compresin simple.

El equipo de shotcreteado debe permanecer en buenas condiciones de operatividad, debiendo

emplearse operadores con experiencia en este tipo de trabajos, tratando de no rotarlos para

mantener la uniformidad.

El concreto lanzado rellenar los espacios entre la roca y producir una estructura de retencin

superficial. Sin embargo, este concreto no impide totalmente el deslizamiento y se requiere que

vaya acompaado de los pernos de anclaje propuestos.

El concreto lanzado deber reforzarse con malla electro soldada para mejorar la ductilidad y

tenacidad del concreto, las mallas debern ser de acero trefilado con cocada rectangular de 10 cm

de lado y 4.7 mm de dimetro, que cumplan con la norma ASTM A82-94 para el acero y la norma

ASTM A185-94 para la soldadura.

El shotcrete ser aplicado mediante proceso hmedo, para reducir el rebote y los problemas de

polvo. El shotcrete se aplicar por capas hasta alcanzar el espesor total de 7.0 cm.


6758 25

3.5 DRENAJE DE AGUAS DE INFILTRACION EN EL TALUD

Para evacuar las aguas de infiltracin de la parte superior del talud revestido, se ha previsto la

construccin de drenes sub horizontales en los taludes de las banquetas, que permitan evacuar las

aguas infiltradas, evitando la aparacin de presiones hidrostticas sobre el revestimiento del talud

mediante shotcrete.

Estos drenes sub-horizontales se clasifican en principales y secundarios. Los drenes sub-

horizontales principales se dispondrn en los taludes correspondientes a las banquetas N 1, N 4 y

N 7. La cantidad de drenes principales en la banqueta N 1 es de 3, ubicados a medio talud como

se aprecia en el plano MM049-2007-07; al igual que en los taludes de las banquetas N 4 y N 7,

donde se colocarn dos drenes en cada banqueta, totalizando 7 unidades.

Los drenes sub-horizonatles secundarios, se han dispuesto en una cantidad de 3 unidades por

banqueta, los cuales irn ubicados a 1.0 m por debajo del nivel de banqueta, totalizando 27

unidades.

Los drenes principales tienen una longitud de 6.0 m con una pendiente de 2% hacia el talud, los

cinco primeros metros estarn provistos de una tubera ranurada de polietileno de alta densidad

HDPE de 2 de dimetro, perforada y envuelta en un geotextil no tejido de 270 gr/m2. El metro

final ser no perforado, y estar cubierto con mortero de cemento-arena 1:3, sellando la abertura

entre la tubera y el taladro de perforacin de 3. La tubera deber prolongarse 0.30 m fuera del

talud, para su ubicacin luego del revestimiento de shotcrete, colocando previamente a estos

trabajos un tapn en la boquilla que evite la obstruccin del dren.

Los drenes secundarios tiene una longitud de 1.0 m con pendiente de 2% hacia el talud, igualmente

prolongado 0.30 m. La tubera utilizada ser de HDPE perforada de 2 de dimetro, revestida con

geotextil no tejido. El sello en el talud ser con mortero cemento-arena 1:3, en una longitud de 0.20

m. Deber colocarse el tapn correspondiente antes de los trabajos de shotcrete.

En ambos casos, la parte inicial de la tubera ser taponeada para evitar el ingreso de materiales al

interior de la tubera.

Adicionalmente se prevee la construccin de cunetas revestidas de concreto fc=175 Kg/cm2, de

forma triangular, con pendiente de 1% desde la parte central de cada banqueta hacia los extremos

para evacuar las aguas de los drenes principales, en las banquetas N 4 y N 7.


6758 26

En los extremos de las cunetas se construrin cajas colectoras de concreto de 0.4 x 0.4 x 0.6 m de

profundidad y 7.5 cm de espesor, donde se colectarn las aguas de la cuneta para derivarlas a los

niveles inferiores mediante tuberas colectoras de HDPE de 2, sujetas al talud mediante

abrazaderas metlicas hasta la descarga final en las cunetas laterales del espesador. La disposicin

y detalles de las obras de drenaje se pueden apreciar en el plano MM049-2007-07.

Re Forza Mien To

Documents

Transcript of Re Forza Mien To