БУРОИНЪЕКЦИОННЫЙ НАГЕЛЬ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к нагельному креплению (армированию) грунтов, в частности к креплению котлованов и склонов, и может быть использовано в наземном и подземным строительстве.
Известны нагельные крепи для крепления стенок котлованов и откосов, содержащие арматурный стержень, установленный в пробуренную в грунте скважину горизонтальную или наклонную, заполненную твердеющим раствором /1/.
Наиболее близким является инъекционный нагель, состоящий из металлического армирующего стержня, размещенного в скважине, пробуренной в грунте и заполненной твердеющим раствором. /2/
Недостатками известных решений являются значительные трудозатраты на погружение и фиксацию металлического армирующего стержня в скважине с твердеющим раствором, необходимость проведения антикоррозионных мероприятий (нанесение различных покрытий, оцинковывание металлического стержня, подбор состава твердеющего раствора с антикоррозийными добавками и др.)
Техническая задача заключается в снижении материалоемкости и трудозатрат на возведение нагеля, при повышении долговечности буроинъекционного нагеля.
Поставленная задача решается таким образом, что буроинъекционный нагель для армирования грунтового массива, включающий расположенный в пробуренной в грунте скважине затвердевший раствор и армирующий элемент, согласно полезной модели, в качестве армирующего элемента содержит размещенный в твердеющем растворе скважины с возможностью образования заданного сечения и рифленой боковой поверхности, рукавный с закрытым концом геотехнический элемент из полимерной или стекловолокнистой ткани, полость которого заполнена цементным или полимерцементным раствором. Причем, размещенный в твердеющем растворе скважины рукавный геотехнический элемент может быть выполнен с рифленой боковой поверхностью в виде гофр. Или, размещенный в твердеющем растворе скважины рукавный геотехнический элемент может быть выполнен с винтообразной рифленой боковой поверхностью. Или, рукавный геотехнический элемент может быть снабжен металлическим или композитными стержнем или трубой, погруженными в цементный или полимерцементный раствор.
Предлагаемая конструкция буроинъекционного нагеля отличается от известной тем, что в качестве армирующего элемента содержит размещенный в твердеющем растворе скважины с возможностью образования заданного сечения и рифленой боковой поверхности рукавный с закрытым концом геотехнический элемент из полимерной или стекловолокнистой ткани, полость которого заполнена цементным или полимерцементным раствором. Рифленая боковая поверхность армирующего элемента может быть выполнена винтообразной формы или в виде гофр.
Предлагаемая конструкция нагеля позволяет получать повышенную несущую способность нагеля за счет уплотнения контактной поверхности грунта, и оптимальную степень сцепления армирующего элемента с твердеющим раствором в скважине за счет различной конфигурации его боковой поверхности.
Технический результат состоит в снижении трудоемкости и материалоемкости устройства буроинъекционного нагеля при получении буроинъекционного нагеля повышенной несущей способности и эксплуатационной надежности, и возможности выполнить его из коррозионностойких материалов. Кроме того, расширяются технологические возможности использования твердеющих растворов различных составов и регулирования режима твердения.
На фиг.1 представлен нагель, вид сбоку; фиг.2 - сечение А-А фиг.1; фиг.3 - то же, что и на фиг.1, вариант с выполнением гофр; фиг.4 - сечение А-А фиг.3; фиг.5 - то же, что и на фиг.1, вариант с выполнением винтообразной поверхности; фиг.6 - сечение А-А фиг.5; фиг.7 - то же, что и на фиг.1, вариант с композитным стержнем; фиг.8 - сечение А-А фиг.7.
Буронъекционный нагель состоит из твердеющего раствора 1, размещенного в скважине 2, пробуренной в укрепляемом грунтовом массиве, и армирующего элемента, выполненного в виде рукавного с закрытым концом геотехнического элемента 3 из полимерной или стекловолокнистой ткани, полость которого заполнена цементным или полимерцементным раствором 4. В растворе 4 полости армирующего элемента может быть расположен металлический или композитный стержень или труба 5. Раствор в полость рукавного элемента инъецируют посредством жесткого инъектора 6.
Буроинъекционный нагель возводят следующим образом.
В грунтовом массиве стенки котлована пробуривают наклонную или горизонтальную скважину 2 и заполняют ее твердеющим раствором 1, например, бетонным или цементно-песчаным раствором, или глинистым раствором, или полимерцементным раствором. После этого осуществляют выдержку в зависимости от состава твердеющего раствора и грунтовых условий. За период выдержки происходит фильтрация избыточной воды из твердеющего раствора в поры грунта. На инъектор 6 надевают и закрепляют, с помощью бандажей (хомутов, проволочных вязей, резиновых колец и др.), рукавный с закрытым концом геотехнический элемент 3, выполненный из полимерной, например, полипропиленовой (по ТУ-2282-001-00300311-2000) или стекловолоконной (по ГОСТ 19170-2001) ткани. В зависимости от заданной конфигурации рифления боковой поверхности геотехнического элемента 3, которую выбирают исходя из свойств используемого твердеющего раствора 1, и характеристик грунтового массива, рукавный геотехнический элемент 3 перед закреплением на инъекторе 6 собирают в гофры (см фиг.3), или скручивают по спирали вокруг инъектора (см. фиг.5) с образованием складок. Инъектор 6 с рукавным геотехническим элементом 3 погружают в твердеющий раствор 1 скважины 2 на всю ее глубину и в его полость нагнетают цементный или полимерцементный раствор до расправления образованных складок и достижения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента и образования рифленой рабочей боковой поверхности по всей длине нагеля. После этого инъектор 6 извлекают из скважины 2 и осуществляют выдержку до затвердевания цементного или полимерцементного раствора 4 в полости рукавного геотехнического элемента 3 и твердеющего раствора 1 в скважине 2.
Кроме того, при необходимости увеличения жесткости и прочности нагеля, возможно после извлечения инъектора 6 из полости рукавного геотехнического элемента 3 погрузить арматурный стержень 5 металлический или композитный (стеклопластиковый, базальтопластиковый и др.) или трубу (см. фиг.7).
Использование гибкого рукавного геотехнического элемента из полимерной или стекловолокнистой ткани с дополнительным армированием на основе композитной арматуры позволит применить нагели в условиях агрессивной среды и повысить долговечность и надежность крепи. Кроме того, при использовании в качестве дополнительного армирования металлической арматуры, рукавный геотехнический элемент из полимерной или стекловолокнистой ткани дополнительно является защитной оболочкой, что позволяет уменьшить толщину защитного слоя раствора и уменьшить материалоемкость при обеспечении коррозионных свойств конструкции.
Источники информации:
1. ВСН 126-90 «Крепление выработок набрызгбетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов. Нормы проектирования и производства работ», ВПТИтрансстрой, Москва, 1991.
2. СТО-ГК «Трансстрой» 013-2007 «Нагельное крепление котлованов и откосов в транспортном строительстве», Москва, 2007 (прототип).