V Austrálii zhotovili horninové kotvy s rekordní únosností i délkou


English summary

Poblíž australského Perthu byly při rekonstrukci přehrady použity trvalé kotvy s neobvyklými parametry. Pramencové kotvy z 8 – 91 pramenců o délce až 139,2 m a únosnosti 18 526 kN byly nejprve pečlivě otestovány v laboratoři a poté zhotoveny na stavbě.

Horninové kotvy s rekordními parametry o celkové délce téměř třinácti kilometrů byly použity při zajištění stability přehradní hráze v blízkosti Perthu v západní Austrálii. Jedná se patrně o nejdelší trvalé kotvy s nejvyšší únosností, jaké byly dosud na světě zhotoveny.
Australská firma Structural Systems použila tyto kotvy s neobvyklými parametry při rekonstrukci 467 m dlouhé a 70 m vysoké přehrady Canning Dam, která je klíčovým zdrojem vody pro přímořské město Perth.
Bezpečnostní revize stavby zjistila několik vážných nedostatků, včetně neodpovídající odolnosti proti zemětřesení, značných prasklin a nevyhovující kapacity bezpečnostního přepadu pro projektované srážkové maximum. Uvedené nedostatky by mohly vést k přelití hřebene hráze a poškození přehrady, a tím k potenciálnímu ohrožení životů až 100 000 lidí v oblasti pod přehradou.
Součástí nápravných opaření ke zvýšení stability a seismické odolnosti přehradní hráze byly kotevní práce. Vhodnost navržených až 91-pramencových kotev byla ověřena pomocí laboratorních zkoušek. Kotvy se zkoušely ve speciálně připraveném betonovém bloku čtvercového průřezu o hraně jeden metr a délce 18 m, do kterého byl vyhlouben vrt o průměru 356 mm. Aby mohla být odzkoušena odolnost protikorozní ochrany kotvy při namáhání vyšším, než bude použito na stavbě, byly stěny vrtu pro zajištění lepšího přenosu kotevních sil zdrsněny. Během napínání byl zkušební blok monitorován 92 snímači napětí. Blok byl umístěn do svislé polohy a do něj bylo osazeno 20 m dlouhé táhlo s 10 m dlouhou injektovanou kořenovou částí. Kotva byla napnuta 22 dnů po zainjektování na zkušební zatížení 18 526 kN, které bylo následně sníženo na 17 101 kN a denně monitorováno po dobu 21 dní. Krípové prodlužování táhla se projevovalo po dobu prvních 14 dnů a potom se stabilizovalo. Průměrná hodnota zatížení přenášeného kořenem byla 7,3 MPa.
Po deaktivaci kotvy byl zkušební betonový blok rozřezán a odhalily se části volné délky kotvy, kontakt volné délky a kořene a kořenová část o délce 2,5 m. Konstrukce kotvy byla ve všech částech detailně prozkoumána z hlediska porušení jednotlivých částí protikorozní ochrany vzniklých při zatížení kotvy. Ačkoliv došlo k rozpraskání injekční hmoty obklopující táhlo kotvy, nebyly zjištěny žádné poruchy na obalu kotvy, tvořeném vlnitou povlakovou trubkou.
Společnost Structural Systems získala zakázku na stabilizaci přehrady v celkové hodnotě 12 mil. australských dolarů (cca 264 mil. Kč) v dubnu 1999. Práce započaly v červenci téhož roku třemi zkušebními 91-pramencovými kotvami o délce 45 m v severním křídle přehrady.
Zhruba 85 % zařízení použitých na stavbě muselo být vyvinuto a zhotoveno speciálně pro tuto zakázku. Délka kotev se pohybovala v rozmezí 18,6 až 139,2 m a byly zhotoveny z 8, 27, 55, 65 a 91 pramenců. Z celkové délky 12 846 m kotev bylo 45 % kotev o 91 pramencích. Kořenová délka kotev byla navržena v rozsahu 5 až 12 m, volná délka se pohybovala mezi 13,6 až 127,19 m. Jak už bylo výše naznačeno, kořenová délka táhla byla chráněna vlnitou povlakovou trubkou, volná délka pak hladkou povlakovou trubkou. Součástí kotvy byla též galvanizovaná čtvercová podkladní deska o hraně 0,9 m a tloušťce 0,2 m. Konstrukce kotev umožňuje všechny kotvy trvale monitorovat, znovu napínat nebo deaktivovat.
Injekční směs se vyráběla přímo na stavbě a její maximální spotřeba na jednu kotvu dosáhla až 15 tun. Kotvy se napínaly po 21 dnech od zainjektování, u 91-pramencových kotev až po 28 dnech. Napínání se provádělo hydraulickými napínacími jednotkami. Pro napnutí 91-pramencových kotev na zkušební zatížení 18 526 kN muselo být vyrobeno speciální napínací zařízení o kapacitě 20 000 kN.
Napínání probíhalo v pěti stupních do hodnoty 78 % minimálního mezního zatížení a udržovalo se 10 minut, poté bylo sníženo na 72 % a kotva byla upnuta. Napnutí kotvy se kontrolovalo po 28 dnech a pokud ztráta napětí nepřekročila 2 % z mezního zatížení, byla kotva převzata. Proto, aby kotva plnila svoji funkci, nesmělo podle projektu napnutí klesnout pod 60 % mezního zatížení.

RNDr. Ivan Beneš podle článku „Aussies claim anchor record“, Ground Engineering, II/2002


English summary

Rock anchors with record load capacity and length were installed in Australia

Permanent rock anchors with abnormal parameters were used for a dam safety upgrade at australian Perth. Strand anchores consisting of 8–91 strands with the length up to 139,2 m and with the load capacity 18 526 kN were carefully laboratory tested and then installed at the site.