УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГРУНТОЦЕМЕНТНЫХ ТЕЛ

Полезная модель относится к области строительства и предназначена для крепления ограждающих стен котлованов в условиях слабых и неустойчивых грунтов.
В большинстве случаев для формирования рабочего тела анкера и достижения проектных значений несущей способности анкера по грунту требуются специальные мероприятия, выполняемые на стадии установки анкеров. Для увеличения несущей способности анкера необходимо сформировать рабочее тело анкера (обеспечить заделку в виде «груши») и произвести доуплотнение рабочего тела. Известные технологии формирования рабочего тела и доуплотнения, использованные на различных объектах строительства в сложных инженерных гидрогеологических условиях строительства, разнообразны и требуют внесения в конструкцию анкера значительных изменений, что приводит к удорожанию выполняемых работ и используемых конструкций анкеров.
Наиболее близким по конструкции к предлагаемой полезной модели является устройство для формирования грунтоцементных тел (инъекционный анкер), состоящее из трубчатых винтовых анкеров, соединенных между собой муфтами, и буровой коронки, см. Рекламный проспект «Инъекторный анкер «ISCHEBECK» TITAN», ischebek 2000 год.
Однако, известное устройство также позволяет сначала формирование рабочего тела, а затем доуплотнение. Создание грунтоцементного тела большого диаметра (объема) с применением известной конструкции неизбежно приведет к увеличению срока и удорожанию проводимых работ.
Технической задачей полезной модели является создание конструкции устройства, обеспечивающего увеличение несущей способности грунтоцементных тел при одновременном сокращении срока выполняемых работ.
Техническая задача достигается тем, что в устройстве для формирования грунтоцементных тел, включающем грунтовой анкер, состоящий из трубчатых винтовых штанг, соединенных между собой муфтами, инъектор выполнен в виде корпуса с буровым наконечником, представляющим собой буровое долото, при этом буровое долото выполнено с отверстиями для выхода бурового раствора и режущими зубьями из твердосплавного материала, в корпусе монитора выполнены поперечные и/или наклонные форсунки, а внутри корпуса установлен шариковый клапан для прекращения подачи бурового раствора в буровое долото, причем на свободном конце грунтового анкера установлен опорный узел в виде гайки с шайбами конического и сферического профиля и пластины.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 - конструкция инъектора и схема разбуривания скважины с промывкой буровым раствором, на фиг.3 - конструкция инъектора и схема заполнения скважины тампонажным раствором.
Устройство представляет собой полый грунтовой анкер (анкерную тягу) 1, собранный до проектного размера из штанг трубчатого сечения, соединенных между собой с помощью муфт 2. Трубчатое сечение штанги, по сравнению с полнообъемным стержнем
равновеликой площади сечения, является более рациональным при работе грунтового анкера 1 на изгиб, срез и боковое трение вместе с окружающим раствором запрессовки и грунтом. На поверхности трубчатых штанг нанесена крупная резьба, например, трапециевидного профиля, которая позволяет комплектовать грунтовые анкеры 1 с помощью цельных и резаных кусков трубчатых штанг. Соединительные муфты 2 снабжены внутренней резиновой кольцевой прокладкой-фиксатором (на чертеже не показано), обеспечивающей равномерность закручивания штанг. По свободной длине составляющие грунтовой анкер 1 штанги защищены пластиковой трубой 3. Для обеспечения процесса забуривания в грунт, выноса разбуриваемой породы и укрепления скважины грунтовой анкер снабжен инъектором 4, выполненным в виде корпуса, на рабочем конце которого рамещен буровой наконечник 5 в виде бурового долота. Буровое долото выполнено с отверстиями 6 для выхода бурового раствора и режущими зубьями 7 из твердосплавного материала. В корпусе инъектора 4 выполнены поперечные и/или наклонные форсунки 8. Внутри корпуса инъектора 4 установлен шариковый клапан 9, предназначенный для прекращения подачи бурового раствора в буровое долото. Закрепление грунтового анкера 1 на анкеруемом объекте 10 производится путем навинчивания до упора на свободный конец грунтового анкера 1 гайки 11 с предварительно установленными шайбами сферического и конического профиля 12 и 13. Подобное соединение образует шарнир, что уменьшает вероятность среза стали грунтового анкера 1 в узле крепления. Для равномерного распределения усилия в конструкции опорного узла используют пластину 14. В процессе работы устройства идет формирование грунтоцементного тела 15 (рабочая зона).
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом и включает ряд следующих последовательно выполняемых операций.
Первоначально осуществляют формирование буровой скважины - промывка буровым раствором идет под давлением 0,4 МПа с линейной скоростью 0,6 м/мин. Забуривают в грунт трубчатую штангу с инъектором 4 и буровым наконечником 5. Через внутреннюю полость штанги подают буровой раствор под давлением 0,4 МПа. Буровой раствор (см. фиг.2) через отверстия 6 в буровом наконечнике 5 и через отверстия 8 в корпусе инъектора 4 проникает в грунт и размывает его с образованием буровой скважины. Продолжая бурение с промывкой буровым раствором наращивают грунтовой анкер 1 (наращивание производится присоединением через муфту 2 очередной полноразмерной штанги; количество штанг должно обеспечить длину, равную или превышающую длину рабочей зоны 15 анкера. После забуривания штанг, составляющих рабочую зону 15 грунтового анкера 1, продолжается бурение с промывкой и наращиванием трубчатых штанг, оснащенных по длине пластиковой трубой 3 с защитой муфтовых соединений кабельной изоляционной лентой.
Формирование зоны заделки грунтового анкера 1 с цементацией рабочей зоны начинается по достижении проектной длины. По достижении проектной длины повышается давление подачи цементного раствора (В/Ц=0,5-0,6 МПа) с одновременным включением в работу шарикового клапана 9. Шариковый клапан 9 перекрывает проходное отверстие и цементный раствор в буровой наконечник 5 не поступает, а поступает через отверстия 8 корпуса инъектора 4 в рабочую зону 15 грунтового анкера 1. Производится подъем трубчатых штанг с вращением при давлении цементного раствора 6,0-30,0 МПа высот от 2 до 8 м от низа скважины без демонтажа трубчатых штанг. По завершению цементации рабочей зоны 15 грунтового анкера 1 трубчатые штанги возвращаются в проектное положение.
Предлагаемая конструкция устройства позволяет создать грунтоцементное тело большого диаметра за счет обеспечения подачи цементного раствора под более высоким давлением (это обеспечивается за счет установки инъектора с шариковым клапаном). Предлагаемая конструкция также позволяет проводить и процесс разбуривания буровой скважины. По-существу обе операции - разбуривание буровой скважины и доуплотнение - можно проводить одним устройством без дополнительных временных затрат на переоборудование, что значительно сокращает сроки проведения работ и при этом повышается несущая способность анкеров.