СПОСОБ ДЕМОНТАЖА ГРУНТОВОГО ТРУБЧАТОГО АНКЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ЕГО ТРУБЧАТОЙ ТЯГИ
METHOD FOR DISMANTLING A GROUND TUBULAR ANCHOR AND A DEVICE FOR CUTTING ITS TUBULAR ROD

Область техники, к которой относятся изобретения
Заявленная группа изобретений относится к устройствам и способам анкеровки конструктивных элементов оснований и фундаментов, а именно, к временным грунтовым трубчатым анкерам, предназначенным для временного крепления котлованов, подпорных стен, грунтовых откосов и оползневых склонов, днищ доков и опускных колодцев, опор мостов и матч, а также входящих в состав фундаментов зданий и сооружений различного назначения или используемых для усиления грунтового основания существующих фундаментов. Уровень техники
Известны различные способы демонтажа грунтового анкера (и соответствующее устройство анкера), общим признаком которых является полное или частичное извлечение тяги анкера, осуществляемое либо вывинчиванием, либо выдергивающим тяговым усилием.
Примером может служить конструкция анкера с полностью извлекаемой стержневой тягой и упорной трубой в зоне заделки. Такой анкер включает анкерную тягу из арматурного стержня винтового профиля, защитную с герметизирующими уплотнениями в нижнем конце пластиковую трубу-оболочку и упорную трубу с винтовой нарезкой или рифлениями по внешней поверхности. При этом анкерная тяга соединена с упорной трубой при помощи муфты с внутренней резьбой, закрепленной на нижнем конце трубы. Технология монтажа такого анкера включает: бурение скважины шнеком, погружение анкера в скважину, заполнение скважины обойменным цементным раствором, последовательную опрессовку заделки внешними инъекционными трубками после набора обойменным раствором прочности от 0,8 до 1,5 МПа, натяжение и блокировку анкера на строительной конструкции. Для извлечения тяги из трубы-оболочки после окончания срока службы анкера тягу вывинчивают из муфты на нижнем конце трубы (см. документ: НАЦИОНАЛЬНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ СТРОИТЕЛЕЙ Стандарт организации Освоение подземного пространства УСТРОЙСТВО ГРУНТОВЫХ АНКЕРОВ, НАГЕЛЕЙ И МИКРОСВАЙ Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ СТО НОСТРОЙ 2.5.126-2013 II Официальное издание: Филиал ОАО ЦНИИС «Научно-исследовательский центр «Тоннели и метрополитены», «Центральный институт типового проектирования им. Г.К. Орджоникидзе». - Москва, 2016: пункты Г. 1, Г. 1.1, Г. 1.2, Г. 1.3, рисунок Г. 1 на стр. 152-153).
Другим примером является анкер с частично извлекаемой стержневой тягой, в котором данная тяга уже изначально в самой конструкции анкера выполнена состоящей из извлекаемой и неизвлекаемой частей с фиксаторами положения. При этом по свободной длине извлекаемая часть анкерной тяги защищена жесткой пластиковой трубой-оболочкой. В процессе монтажа анкера части анкерной тяги объединяют в единую конструкцию при помощи соединительной муфты. А затем в процессе демонтажа анкера осуществляют отсоединение извлекаемой части анкерной тяги путем вывинчивания из соединительной муфты, закрепляемой на нижнем неизвлекаемом элементе (см. тот же стандарт СТО НОСТРОЙ 2.5.126-2013: пункты Г. 2, Г. 2.1, Г. 5 и рисунок Г. 2 на стр. 153-155).
Третьим примером является анкер с полностью извлекаемой тягой из арматурных канатов, образующих петлю. Конструкция такого анкера включает извлекаемую анкерную тягу из арматурных канатов, образующих при помощи стяжных и распорных элементов волнообразную форму в зоне заделки, и неизвлекаемую оболочку. В нижней части арматурные канаты тяги имеют плавный петлевой перегиб радиусом не менее 75 мм, образуемый при помощи формообразующих оправок (см. тот же стандарт СТО НОСТРОЙ 2.5.126-2013: пункты Г. 3, Г. 3.1, Г. 5 и рисунки Г. 3, Г. 4, Г. 5 на стр. 153-155).
Четвертым примером является извлечение части анкерной тяги, выполненной в виде арматурных канатов, с использованием микровзрыва при помощи детонирующего шнура с зарядом взрывчатого вещества. Этот заряд опускают в специальную закладную пластиковую трубу, входящую в конструкцию анкера, которую располагают в центре пучка канатов. После взрыва извлечение анкерной тяги или ее части осуществляют с помощью домкрата, создающего выдергивающее тяговое усилие, или бурового станка (см. тот же стандарт СТО НОСТРОЙ 2.5.126-2013. пункты Г. 4, Г. 5 и рисунок Г. 6)
Пятым примером является способ демонтажа грунтового анкера с анкерной тягой, выполненной в виде предварительно напряженной продольной арматуры, один конец которой погружен в землю и закреплен в земле при помощи твердеющего раствора, а противоположный конец подвержен воздействию средств напряжения для создания предварительного напряжения анкерной связи. Извлечение анкерной тяги осуществляют приложением выдергивающего усилия, превышающего усилие натяжения предварительного напряжения, но меньшего усилия разрушения арматуры, так что посредством приложения к арматуре упомянутого выдергивающего усилия разрушают введенную в твердеющий раствор перед его схватыванием трубу, которая охватывает с зазором арматуру и способна сопротивляться натяжению предварительного напряжения (Патент RU №2101418 С1, МПК E02D 5/80, опубликовано 10.01.1998).
Признаки известных способов, совпадающие с существенными признаками заявленного технического решения (способа), заключаются либо в извлечении анкерной тяги, либо в разрушении анкерной тяги, либо в разрушении и силовом извлечении соответствующей части анкерной тяги. При этом соответствующие известные устройства не имеют признаков, общих с заявленным.
Причина, препятствующая получению в известных способах и устройствах заявленного технического результата, заключается в технологической и конструктивной невозможности их применения для демонтажа грунтового анкера с трубчатой тягой, так как предназначены для анкеров с иными (нетрубчатыми) тягами.
Известны способ и соответствующее устройство демонтажа грунтового трубчатого анкера (прототипы). Известный способ заключается в том, что в предварительно промытую полость трубчатой тяги грунтового трубчатого анкера опускают на заданную глубину погружения в эту тягу детонирующий шнур с зарядом взрывчатого вещества, осуществляют взрыв на заданной глубине и тем самым на заданной глубине трубчатой тяги осуществляют разрушение части этой тяги, а соответствующую ее верхнюю часть при необходимости затем извлекают силовым выдергивающим усилием. Устройство для осуществления этого способа содержит заряд взрывчатого вещества и связанный с ним детонирующий шнур (см. тот же стандарт СТО НОСТРОЙ 2.5.126-2013: пункты Г. 4, Г. 5 на стр. 155).
Признаки известного способа, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения (способа), заключаются в разрушении части его трубчатой тяги, осуществляемом изнутри этой тяги на заданной глубине погружения в эту тягу. Признаков известного устройства, совпадающих с признаками заявленного изобретения (устройства), нет.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении или использовании заявленных изобретений (способа и устройства), заключается в необходимости расширения арсенала технических средств демонтажа грунтового трубчатого анкера, характеризующихся технологической и конструктивной простотой, безопасностью проведения демонтажных работ и исключением негативного воздействия на сооружения, находящиеся в зоне проведения демонтажных работ. Это, прежде всего, касается тех случаев, когда речь идет о временном использовании наклонной анкерной связи с тем, чтобы она в дальнейшем (после ее использования) не создавала препятствий при возведении новых сооружений в зоне расположения анкера, когда при бурении в связи с этим в этой зоне новых скважин через такую анкерную связь может быть оказано разрушительное воздействие на ранее воз двигнутое с помощью этого анкера сооружение. Это касается и того случая, когда речь идет о повторном использовании трубчатой тяги анкера (части этой тяги).
Причины, препятствующие решению этой технической проблемы и получению заявленного технического результата в наиболее близких аналогах, т.е. прототипах (способе и устройстве), заключаются в наличии существенных ограничений на применение микровзрыва, связанных с известной опасностью и сложностью использования взрывных устройств, а также возможного негативного воздействия взрыва на здания, сооружения и подземные коммуникации, находящиеся в зоне проведения взрывных демонтажных работ.
Раскрытие сущности изобретений
Технический результат, опосредствующий решение указанной технической проблемы, заключается в реализации указанного назначения: поперечная резка трубчатой тяги изнутри этой тяги в заданной поперечной плоскости на заданной глубине погружения в эту тягу поперечными вращающимися струями водно-цементного раствора с использованием его (раствора) абразивного действия.
Достигается технический результат в заявленном способе тем, что осуществляют разрушение части трубчатой тяги изнутри этой тяги на заданной глубине погружения в эту тягу, для чего в трубчатую тягу вводят устройство для резки трубчатой тяги, содержащее полый круговой цилиндр с боковыми соплами в боковой стенке цилиндра, выполненного с одного торца заглушенным, и инжекционную трубу, одним концом механически и гидравлически соединенную с открытым торцом указанного цилиндра, а другим ее концом ее соединяют с блоком подачи водно-цементного раствора, при этом указанный цилиндр вводят в трубчатую тягу на такую глубину погружения этого цилиндра в эту тягу, при которой боковые сопла этого цилиндра располагаются в заданной плоскости поперечного сечения трубчатой тяги, в которой планируется разрушение этой тяги путем ее поперечного разрезания, поселе этого при помощи блока подачи водно-цементного раствора через инжекционную трубу в указанный цилиндр под давлением подают водно-цементный раствор, при этом одновременно инжекционную трубу с цилиндром вращают вокруг своей оси, так что указанный водно-цементный раствор, истекая под давлением из цилиндра через его боковые сопла, образует поперечные вращающиеся вокруг оси цилиндра струи водно-цементного раствора, которые за счет его абразивного действия на стенку трубчатой тяги изнутри этой тяги осуществляет разрезание стенки трубчатой тяги в заданной плоскости ее поперечного сечения.
Достигается технический результат в способе также тем, что: 1) в период монтажа этого анкера, предшествующий его демонтажу, осуществляют вымывание цементного раствора из внутренней полости его трубчатой тяги с тем, чтобы внутренняя полость этой трубчатой тяги стала свободной от цементного раствора или цементного камня; 2) в период монтажа анкера, предшествующий его демонтажу, осуществляют защиту части наружной поверхности трубчатого анкера от твердеющего цементного раствора посредством установки на этой части защитного рукава из пластика; 3) после выполнения резки трубчатой тяги отрезанную часть этой тяги вытягивают при помощи внешнего силового выдергивающего усилия (экскаватором, краном-манипулятором или полым домкратом, установленным на оголовке анкера).
Достигается технический результат в заявленном устройстве тем, что устройство содержит полый круговой цилиндр с боковыми соплами в боковой стенке цилиндра, выполненного с одного торца заглушенным, и инжекционную трубу, один конец которой механически и гидравлически соединен с открытым торцом указанного цилиндра, а другой конец выполнен с возможностью соединения с блоком подачи водно-цементного раствора.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 в разрезе показан наклонно установленный грунтовый трубчатый анкер; на фиг. 2 схематично показано устройство для резки трубчатой тяги анкера.
Осуществление изобретений
Трубчатый грунтовый анкер 1 (фиг. 1) содержит трубчатую тягу 2, выполненную из винтовых высокопрочных трубчатых штанг, соединенных между собой муфтами (муфты не показаны), цементный камень 3, породо-разрушающий инструмент 4, представляющий собой долото с промывочными отверстиями, установленное на нижнем конце тяги 2, узел крепления 5 верхнего конца тяги 2 к обвязочному поясу, включающий опорную пластину, шайбу и сферическую гайку, а также пластиковый защитный рукав 6, выполненный в виде трубки из полиэтилена низкого давления и предназначенный для защиты тяги 2 от твердеющего раствора с целью облегчения процесса извлечения тяги 2 (ее части).
Устройство для резки трубчатой тяги 2 (фиг. 2) содержит полый круговой цилиндр 7 с боковыми соплами 8 в боковой стенке цилиндра и инжекционную трубу 9. Цилиндр 7 с одного (нижнего) торца выполнен заглушенным, а другим, т.е. верхним (открытым) торцом механически и гидравлически соединен с нижним концом трубы 9, другой (верхний) конец которой выполнен с возможностью соединения с блоком подачи водно-цементного раствора (блок не показан). При этом указанное механическое соединение трубы 9 с цилиндром 7 означает неподвижное неразъемное соединение, например, при помощи сварки, а сопла 8 представляют собой отверстия, расположенные в плоскости 10 поперечного сечения цилиндра 7. В одном варианте выполнения цилиндра 7 этот цилиндр весь выполнен из высокопрочного металла, а отверстия 8 выполнены непосредственно в боковой стенке этого цилиндра, образуя искомые сопла. В другом варианте выполнения цилиндра 7 этот цилиндр выполнен из обычного металла, в стенке которого выполнены увеличенные в диаметре отверстия, в которые герметично заделаны сопла 8 из высокопрочного металла.
Заявленный способ демонтажа грунтового трубчатого анкера предусматривает два варианта его осуществления.
Первый вариант способа предусматривает извлечение части трубчатой тяги 2 с целью ее повторного использования. Для этого еще на стадии монтажа анкера производят установку защитного рукава 6, а также осуществляют промывку внутренней полости трубчатой тяги 2. Далее на стадии демонтажа анкера в трубчатую тягу 2 вводят устройство для резки этой тяги, включающее цилиндр 7 и инжекционную трубу 9. При этом цилиндр 7 этого устройства вводят (опускают) в трубчатую тягу 2 на такую глубину погружения этого цилиндра в эту тягу, при которой боковые сопла 8 этого цилиндра располагаются в заданной плоскости 10 поперечного сечения трубчатой тяги 2, в которой планируется разрезание стенки этой тяги. После этого свободный (верхний) конец трубы 9 соединяют с блоком подачи водно-цементного раствора (блок не показан) и осуществляют подачу этого раствора под высоким давлением в цилиндр 7. Одновременно осуществляют вращение трубы 9 и цилиндра 7 вокруг своей оси (т.е. оси трубы 9 и оси цилиндра 7). В результате этого водно-цементный раствор, истекая под большим давлением и с повышенной скоростью через сопла 8 наружу, создает поперечные водно-цементные струи, вращающиеся вокруг оси цилиндра 7. Эти струи за счет абразивного действия водно-цементного раствора на стенку трубчатой тяги 2 изнутри этой тяги осуществляют разрезание стенки трубчатой тяги 2 в заданной плоскости 10 ее поперечного сечения, расположенной ниже нижнего конца защитного рукава 6. После этого отрезанную верхнюю часть трубчатой тяги 2 извлекают путем ее вытягивания при помощи внешнего силового выдергивающего усилия (экскаватором, краном-манипулятором или полым домкратом, установленным на оголовке анкера).
Второй вариант способа не предусматривает извлечение части трубчатой тяги (в случае, когда не требуется ее повторное использование), а ограничивается ее разрезанием на отрезки. В этом случае предварительная установка защитного рукава 6 не требуется. В то же время внутренняя полость трубчатой тяги 2 должна быть свободной для возможности введения в нее устройства для резки. Эта возможность может быть обеспечена либо предварительной (на стадии монтажа) промывкой внутренней полости тяги 2, либо на стадии демонтажа высверливанием в затвердевшем цементе, находящемся во внутренней полости тяги 2, продольного канала, достаточного по своему диаметру для прохождения цилиндра 7. После этого, опуская цилиндр 7 во внутреннюю полость тяги 2 на заданную глубину и подавая в цилиндр 7 водно-цементный раствор с одновременным вращением цилиндра 7, осуществляют резку тяги 2. Эту резку осуществляют на разном уровне погружения цилиндра 7 с тем, чтобы образовавшиеся в результате этого короткие отрезки тяги 2 не препятствовали в дальнейшем проведению строительных работ в зоне расположения этого грунтового трубчатого анкера.