ТЯГА ГРУНТОВОГО АНКЕРА

Полезная модель относится к области строительства и предназначена для крепления ограждений котлованов («стен в грунте», свайных ограждений, шпунтовых ограждений и пр.) и стен подземных сооружений на этапе их возведения.
Заявляемая в качестве полезной модели конструкция принадлежит к типу грунтовых анкеров, для которого характерно наличие продольно расположенной тяги, один из концов которой погружен в землю и связан с ней нагнетаемого твердеющего цементного раствора заделки, а противоположный конец подвергается воздействию растягивающих средств для обеспечения предварительного натяжения тяги анкера.
В настоящее время в строительстве используется достаточно много типов грунтовых анкеров, отличающихся конструктивно, по назначению, по способу их установки и т.д.
Основным функциональным и самым ответственным элементом грунтового анкера является тяга, выполняемая, как правило, в виде стержня, трубы или троса. Тяга воспринимает нагрузку от грунта, которая в зависимости от конкретных условий (тип грунта, размеры котлована и др.) может достигать до 100 тонн, при этом длина тяги может быть до 60 метров, поэтому анкерные тяги, как правило, выполняют из высокопрочных материалов (легированных сталей) и составными из последовательно соединяемых отрезков.
Из уровня техники уже известен грунтовый инъекционный анкер, содержащий трубчатый стержень, выполненный из отрезков, соединяемых посредством муфт, установленный на переднем отрезке бур для проходки шпура, а на концевом - узел крепления к ограждению [1].
Трубчатые отрезки и муфты этого известного анкера должны быть рассчитаны не только на восприятие растягивающих усилий (для восприятия которых и предназначен анкер), но и восприятие усилий сжатия и кручения, возникающих при проходке шпура. Это приводит к усложнению конструкции (муфт) и к увеличению ее массы.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является грунтовый анкер с тягой, выполненной из набора насосно-компрессорных труб, соединенных между собой муфтами с конической резьбой, при этом на одном конце трубчатого элемента установлен режущий инструмент, а на другом - натяжное приспособление [2].
Этот известный грунтовый анкер позволяет путем последовательного соединения отрезков труб пробурить шпур необходимой глубины, подать через эти трубы цементный раствор для скрепления концевых секций с грунтом и осуществить предварительное растяжение тяги, однако для восприятия больших растягивающих усилий (а также сжатия и кручения) трубы выполняются из дорогих высокопрочных сталей и имеют большие геометрические размеры, при этом может оказаться необходимым выполнение муфт с диаметром более 25 см., что утяжеляет и удорожает анкер, а также существенно усложняет процесс его установки.
Кроме того, извлечение известного анкера из грунта после выполнения им своей функции (после окончания строительства) весьма трудоемко и дорогостояще, а оставление анкера в грунте приводит к образованию «мертвой зоны» и не позволяет использовать пространство, в котором они установлены, для прокладки коммуникаций и проведения других строительных работ в грунте.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание простой и надежной в эксплуатации конструкции тяги грунтового анкера, обеспечивающей компенсацию нагрузок, действующих со стороны грунта на закрепляемую конструкцию, а технический результат, который при этом может быть достигнут, заключается в снижении стоимости и поперечных размеров тяги без снижения ей несущей способности и кроме того в исключении «мертвой зоны» в местах установки анкеров.
Для решения этой технической задачи и достижения указанного технического результата в тяге грунтового анкера, содержащей трубчатый стержень, выполненный из соединенных посредством муфт отрезков, и узел ее натяжения, установленный на резьбовом хвостовике, закрепленном на концевом отрезке,
Предлагается отрезки трубчатого стержня выполнить из композиционного материала с однонаправленными вдоль оси стержня волокнами и с профильной наружной поверхностью.
Каждый отрезок трубчатого стержня может быть выполнен из стеклопластика, а его профильная наружная поверхность образована в процессе его формования путем намотки на нее в неотвержденном состоянии жгута по спирали.
Муфта, соединяющая отрезки трубчатого стержня может быть выполнена в виде двух, устанавливаемых вдоль оси стержня, втулок с резьбой на их сопрягаемых торцах и с внутренней конической поверхностью, расширяющейся к месту их соединения, и установленной внутри втулок гильзой с наружной конической поверхностью, эквидистантной внутренней поверхности сопряженных втулок, при этом торцовые части соединяемых отрезков трубчатого стержня выполнены с продольными пропилами и расположены между коническими поверхностями втулок и гильзы.
Соединение концевого отрезка трубчатого стержня с резьбовым хвостовиком, на котором расположен узел натяжения, может быть выполнено в виде установленной вдоль оси тяги втулки с внутренней поверхностью в виде конуса, вершина которого направлена в сторону концевого отрезка трубчатого стержня, гильзы с внешней конической поверхностью, соответствующей внутренней поверхности втулки и накидной гайки, навинчиваемой на торец втулки, при этом резьбовой хвостовик может быть закреплен в осевом отверстии накидной гайки, а торцовая часть концевого отрезка трубчатого стержня, в которой выполнены продольные пропилы, зажата между коническими поверхностями втулки и гильзы.
Величина конусности сопрягаемых поверхностей втулки и гильзы в муфтах может составлять от 0,06 до 0,09.
Заявляемая конструкция тяги грунтового анкера оптимальна для восприятия растягивающих ее усилий и для равномерного по ее длине восприятия нагрузки от грунта при этом обладает существенно меньшей массой и оставаясь в грунте после выполнения своих функций не создает существенных препятствий для проведения строительных работ в грунте, т.к. стеклопластиковые отрезки трубчатого стержня по сравнению с металлическими имеют низкие прочностные характеристики при восприятии изгибных, поперечных и сжимающих нагрузок. Кроме того, взаимодействие стеклопластика в грунте с щелочной средой влажного бетона в течение нескольких лет (5-6 и более) приводит к его частичному разрушению и ослаблению.
Возможное конструктивное выполнение полезной модели показано на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 показано размещение тяги в грунте.
На фиг.2 изображен фрагмент отрезка трубчатого стержня.
На фиг.3 представлена схема муфты, соединяющей отрезки трубчатого стержня.
На фиг.4 показано поперечное сечение этой муфты.
На фиг.5 - схема муфты для соединения концевого отрезка стержня с хвостовиком.
Тяга грунтового анкера содержит трубчатый стержень 1, выполненный из соединенных муфтами 2 отрезков 3 и установленный на концевом отрезке 4 резьбовой хвостовик 5 с узлом натяжения 6 тяги.
Отрезки 3, 4 трубчатого стержня 1 выполнены из композиционного материала, преимущественно стеклопластика, с однонаправленными вдоль оси стержня 1 волокнами 7 и имеют профильную наружную поверхность 8 (см. фиг.2), образованную в процессе формования (например, методом пултрузии) отрезков 3 и 4 путем намотки на нее в неотвержденном состоянии по спирали жгута 9.
Продольная ориентация волокон 7 вдоль оси стержня 1 обеспечивает его максимальную прочность при работе на растяжение, на что он и рассчитан, а намотка спиралеобразного жгута 9, выполненного из того же материала, что и волокна 7, обеспечивает равномерное нагружение стержня 1 за счет его надежного сцепления с замоноличивающим стержень 1 составом (цементом).
В зависимости от усилия натяжения жгута 9 при его намотке образующая внешней поверхности 8 отрезков 3, 4 может оставаться практически прямолинейной, а может принимать и волнообразную форму. В любом случае необходимым условием является сохранение целостности и ориентации волокон 7.
Каждая муфта 2, соединяющая отрезки 3, выполнена в виде установленных вдоль оси стержня 1 втулок 10 и 11 (см. фиг.3) с резьбой 12 на их сопрягаемых поверхностях. Внутренние поверхности 13 и 14 втулок 10 и 11 выполнены коническими с основанием конусов в плоскости разъема 15 втулок 10 и 11.
Внутри втулок 10 и 11 установлены гильзы 16 с наружной конической поверхностью 17, эквидистантной внутренней поверхности 13 и 14 втулок 10 и 11.
Торцовые части соединяемых отрезков 3 выполнены с продольными пропилами 18 (фиг.4) и зажаты между коническими поверхностями 17 гильзы 16 и 13, 14 втулок 10 и 11, при этом их наружная поверхность 8 выполнена гладкой и без жгута 9, а конусность составляет примерно 0,06-0,09.
Концевой отрезок 4 трубчатого стержня 1 соединен с хвостовиком 5, на котором устанавливается узел натяжения 6, муфтой 19, выполненной аналогичным образом.
Муфта 19 содержит установленную вдоль оси стержня 1 втулку 20 (см. фиг.5) с внутренней конической поверхностью 21, гильзу 22 с внешней конической поверхностью 23, соответствующей внутренней поверхности 21 втулки 20 и накидную гайку 24 для соединения со втулкой 20 и с осевым резьбовым отверстием 26, в которое ввинчивается хвостовик 5.
Торец концевого отрезка 4 трубчатого стержня 1 также имеет продольные пропилы и зажат между втулкой 20 и гильзой 22.
Муфты 2 и 19 имеют достаточно простое конструктивное исполнение и обеспечивают надежное соединение отрезков 3 и 4 трубчатого стержня 1 и передачу больших растягивающих усилий, имея при этом приемлемые габаритные размеры.
Источники информации:
[1] РСТ, WO 87/05647, E02D 5/80, 1987.
[2] RU, ПМ №83517, E02D 5/80, 2009, (прототип).
[3] RU, №2101418, E02Q 5/80, 1994.
[4] RU, №922414, F16L 19/06, 1980.
[5] RU, ПМ №73351, E02D 27/50, 2008.
[6] US, №4500118, F16L 33/00, 1985.
[7] РФ, Трубчатые винтовые штанги анкерных устройств.
ТУ 5624-001-56705770-2004, зарегистрированы Госстандартом РФ 09.092004.