ИНЪЕКЦИОННЫЙ ГРУНТОВЫЙ СТЕРЖНЕВОЙ АНКЕР С ИЗВЛЕКАЕМОЙ ТЯГОЙ ВИНТОВОГО ПРОФИЛЯ
INJECTION SOIL THREADED ANCHOR WITH WITHDRAWN BAR OF SCREW PROFILE

Изобретение относится к области строительства и предназначено для крепления ограждений котлованов («стен в грунте», свайных ограждений, шпунтовых ограждений и пр.) и стен подземных сооружений на этапе их возведения при работе в стесненных условиях промышленных и городских территорий с возможностью последующего извлечения арматуры анкера, когда после выполнения основных строительно-монтажных работ необходимость в использовании анкера отпадает.
Предлагаемая конструкция принадлежит к типу, для которого характерно наличие продольно расположенной арматуры, один из концов которой погружен в землю и прикреплен к земле при помощи твердеющего цементного раствора заделки, а ее противоположный конец подвергается воздействию со стороны специальных растягивающих средств, предназначенных для обеспечения предварительного напряжения данной анкерной связи.
В мировой практике грунтовые анкеры известны с 1950-х годов. В настоящее время используется достаточно много типов грунтовых анкеров, отличающихся конструктивно, по предназначению, по способу установки и т.д.
Из уровня техники известен грунтовый инъекционный анкер, включающий анкерную тягу, корпус, инъекционную трубу с двойным поршнем и уплотнитель (Патент ФРГ №1484572, Кл. E02D 5/54, 1976 год).
Известен способ извлечения арматуры анкерной связи и соответствующая анкерная связь (патент РФ №2101418, Кл. E02D 5/80, публ. 10.01.98, Бюл. №1).
Изобретение касается предварительно напряженной анкерной связи и способа извлечения арматуры анкерной связи. Продольно расположенная арматура анкерной связи замуровывается в землю при помощи затвердевающего раствора, в массе которого вокруг арматуры располагается защитная труба, способная выдерживать тянущее усилие предварительного напряжения, но разрушающаяся при воздействии приложенного к арматуре тянущего усилия, превышающего по величине усилие предварительного напряжения, но недостаточного для разрушения самой арматуры.
Известен трубчатый инъекционный винтовой анкер класса ТВА600 в комплекте с соединительными элементами, включающий винтовую тягу, гайки-направляющие, защитную трубку и круглые гайки (см. Трубчатые винтовые анкеры ТВА600 в комплекте с соединительными элементами (муфты и гайки). ТУ 0932-002-56543451-2006, держатель подлинника ООО «Строймехсервис Метростроя», дата введения 05.09.2006 год).
ТВА600 могут применяться в качестве грунтовых анкеров, свай, нагелей, тяжей, соединительных элементов и пр.
В зависимости от вида использования они могут быть инъекционными и могут содержать в конструкции защитную трубку (при использовании в качестве арматуры грунтового анкера часть арматуры помещается в пластиковую трубку, изолирующую сталь от контакта с цементным телом, что позволяет создать зону упругой деформации и одновременно защитить металл от коррозии).
Приведенные выше анкеры и большинство известных типов грунтовых анкеров представляют собой конструкции с неизвлекаемой подземной частью, т.е. после выполнения своей функции они остаются в земле и могут быть извлечены при необходимости только после проведения дорогостоящих, трудоемких и масштабных земляных работ, связанных с разработкой котлована в зоне их расположения.
В тех случаях, когда речь идет о временном использовании анкерной связи, предпочтительным является наличие потенциальной возможности извлечь арматуру этой анкерной связи после ее использования с тем, чтобы она не создавала препятствий как на поверхности земли, так и в подземном пространстве, что в последующем обеспечивает беспрепятственное использование подземного пространства для прокладки коммуникаций методом микротоннелирования, строительства фундаментов методом «стена в грунте» и т.д.
В этом случае возникает задача освободить подземное пространство от арматуры анкеров без проведения дорогостоящих земляных работ.
В мировой практике известны различные способы решения.
Например,
- метод разбуривания, когда вокруг арматуры анкера разбуриваются скважины на глубину установки анкера, после чего анкер извлекается с помощью домкратов;
- метод «отстреливания» арматуры анкера, когда в конструкции анкера используется пиропатрон, позволяющий механически разрушить связь арматуры анкера с рабочим телом для извлечения арматуры;
- метод извлечения канатных прядей способом вворачивания пряди вместе с устройством зажима пряди в специальное устройство, обеспечивающее освобождение пряди от устройства зажима.
Все эти методы также являются дорогостоящими. Применяемые в этих случаях конструкции анкеров сложны в изготовлении, ненадежны при эксплуатации и также дорогостоящи.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является конструкция инъекционного грунтового прядевого анкера с анкерной тягой, извлекаемой методом извлечения канатных прядей способом закручивания прядей (см. патент США №6932543 от 23.08.2003 года).
Известный анкер содержит анкерную тягу, выполненную в виде прядей из стальных канатов, и узлы заделки прядей анкерной тяги, расположенные в рабочей зоне. Анкер обеспечивает защемление канатных прядей при натяжении и освобождение их после снятия нагрузки и вращении канатных прядей.
Известная конструкция анкера позволяет извлекать тягу анкера из грунта без проведения дорогостоящих земляных работ.
Однако такая конструкция анкера достаточно сложна в изготовлении и ненадежна в процессе эксплуатации (при натяжении анкеров на опорные конструкции при проведении испытаний и при задании усилия преднатяжения (блокировочного усилия) возможна незначительная деформация защитных оболочек канатных прядей с защемлением прядей, что делает невозможным последующее извлечение канатов).
Технической задачей изобретения является создание простой и надежной в эксплуатации конструкции анкера, обеспечивающей компенсацию нагрузок, действующих со стороны грунта на закрепляемую конструкцию, с последующим извлечением крепежных элементов анкера из грунта, когда указанные нагрузки со стороны грунта сняты с помощью элементов постоянных конструкций или надобность в ограждающих конструкциях отпала.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в инъекционном грунтовом стержневом анкере с извлекаемой тягой, включающем анкерную тягу, узел заделки анкерной тяги в рабочей зоне, анкерная тяга выполнена в виде винта, узел заделки анкерной тяги представляет собой футляр в виде полого элемента, состоящий из соединенных между собой в заданной последовательности отдельных деталей, в числе которых две гайки-направляющие для обеспечения ввертывания-вывертывания винта анкерной тяги, заглушка для изоляции полости футляра от твердеющего раствора заделки со стороны грунта, защитная трубка из полиэтилена низкого давления для изоляции полости футляра и анкерной тяги от твердеющего раствора заделки со стороны буровой скважины, при этом полый элемент выполнен с развитой наружной поверхностью, образованной резьбой периодического профиля, установлен между гайками-направляющими и связан с каждой из них жестким соединением, защитная трубка установлена на конце футляра и жестко соединена с одной из гаек-направляющих, заглушка размещена на другом конце футляра и жестко соединена с другой гайкой-направляющей, причем узел заделки имеет, по крайней мере, три круглые гайки, соединенные с полым элементом посредством резьбового соединения, и, по крайней мере, три распорных элемента, связанных с гайками-направляющими и с каждой из круглых гаек.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема конструкции анкера, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - соединение защитной трубки и гайки-направляющей, на фиг.4 и фиг.5 - соединение полого элемента с развитой наружной поверхностью с гайками-направляющими, на фиг.6 и фиг.7 - конструкции гаек-направляющих, на фиг.8 - соединение гайки-направляющей и заглушки.
Предлагаемая конструкция включает выполненную в виде винта (винтовая) анкерную тягу 1, один из концов которой размещен во внутренней полости узла заделки, выполненного в виде футляра. Футляр состоит из отдельных, соединенных между собой в заданной последовательности, деталей - по крайней мере, двух гаек-направляющих 2 и 3, полого элемента 4, защитной трубки 5 из полиэтилена низкого давления и заглушки 6. Гайки-направляющие 2 и 3 соединены винтовым соединением с винтовой анкерной тягой 1. Полый элемент 4 выполнен с развитой наружной поверхностью, образованной резьбой периодического профиля, размещен между гайками-направляющими 2 и 3 и соединен с ними жестким соединением (см. фиг.4 и фиг.5).
Защитная трубка 5 установлена на конце футляра и жестко соединена с гайкой-направляющей 2 (фиг.3). На другом конце футляра расположена заглушка 6, которая жестко связана с гайкой-направляющей 3. Заглушка 6 установлена со стороны грунта и предназначена для предотвращения попадания грунта и твердеющего раствора заделки во внутреннюю полость футляра при проведении работ. Узел заделки имеет, по крайней мере, три круглые гайки 7 и, по крайней мере, три распорных элемента 8. Круглые гайки 7 равномерно распределены по длине анкера в зоне заделки и соединены с полым элементом 4 посредством резьбового соединения (фиг.1 и фиг.2). Распорные элементы 8 установлены по длине анкера в зоне заделки и связаны с гайками-направляющими 2 и 3 и с каждой из круглых гаек 7.
Изобретение представляет собой конструкцию, получаемую в результате выполнения нескольких последовательных технологических операций: бурения скважины с заполнением скважины раствором заделки через буровой став, установки в заполненную раствором скважину арматуры анкера в комплекте с инъекционной трубкой, доуплотнения рабочей зоны анкера путем инъецирования под избыточным давлением рабочей зоны анкера через инъекционную трубку тампонажным раствором в период от 12 до 24 часов после установки, натяжения арматуры анкера на опорных конструкциях закрепляемого объекта и фиксации усилия натяжения (блокировочная нагрузка) с помощью завинчивания гайки.
Из уровня техники указанный выше перечень технологических операций для установки анкеров хорошо известен и широко применяется. Новизна изобретения заключается в применении новой конструкции арматуры анкера, позволяющей сформировать рабочее тело анкера локально в зоне заделки без защемления извлекаемой части (винтовой тяги 1) анкера раствором рабочего тела.
Предлагаемое техническое решение отличается конструкцией анкера в рабочей зоне, позволяющей извлекать анкерную тягу способом вывертывания. Для этого в рабочей зоне (зоне защемления арматуры анкера твердеющим раствором заделки на основе, например, портландцемента) анкерная тяга не должна быть защемлена раствором заделки. Поэтому в зоне заделки анкерная тяга помещена в футляр.
Согласно изобретению конструкция футляра разработана таким образом, что одновременно может обеспечить и несущую способность анкера, и защиту арматуры анкера от повреждений и коррозии, и беспрепятственное извлечение его из грунта при необходимости без проведения земляных работ.
Благодаря развитой наружной поверхности полого элемента 4 обеспечивается хороший контакт арматуры анкера с раствором заделки, что увеличивает несущую способность анкера по грунту.
Гайки-направляющие 2 и 3 в конструкции футляра служат для обеспечения ввертывания винта анкерной тяги 1, передачи нагрузки с тяги на рабочее тело и вывертывания винта тяги при демонтаже анкера.
Полость внутри узла заделки анкера изолирована со стороны грунта заглушкой 6, установленной в торец гайки-направляющей 3, а также защитной трубкой 5, напрессованной с помощью термоусадки на хвостовик гайки-направляющей 2. Защитная трубка 5 предназначена для изоляции полости футляра и анкерной тяги от твердеющего раствора заделки со стороны буровой скважины.
Распорные элементы 8 необходимы для лучшего центрирования анкера в скважине при погружении и для увеличения контакта с раствором заделки (например, водоцементный раствор в определенном соотношении). При производстве неизвлекаемых анкеров центрирование осуществляется иначе - с помощью специальных элементов из ПНД трубы (полиэтилен низкого давления).
Извлечение анкера из грунта осуществляют следующим образом. С помощью домкрата, установленного на опорную конструкцию, создают усилие для компенсации усилия преднатяжения анкера (блокировочного усилия). Далее отворачивают анкерную гайку настолько, чтобы между гайкой и опорной плитой образовался зазор порядка 1 см. После этого домкрат снимают, а на хвостовик анкера накручивают вторую гайку для фиксации первой гайки от проворачивания. После этого гаечным ключом тягу анкера выворачивают из футляра и извлекают за пределы опорной конструкции. В зависимости от типа опорная конструкция демонтируется с помощью газосварки после извлечения тяги анкера (опорные столики) или после извлечения всех анкерных тяг в поясе (опорные пояса).
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет:
- сформировать рабочую зону анкера (зону заделки анкера) длиной, заданной проектом, с развитой поверхностью под защемление раствором заделки;
- обеспечить антикоррозионную защиту тяги анкера, находящейся в грунте, на весь период службы анкера;
- обеспечить беспрепятственное извлечение тяги анкера путем вывертывания после снятия нагрузки с анкера, когда надобность в использовании анкера отпадает.
А также по сравнению с ближайшим аналогом предлагаемая конструкция анкера не содержит высокоточных в изготовлении узлов, что делает его в производстве значительно дешевле. Предлагаемый анкер имеет более развитую зону защемления, что делает его более перспективным при использовании в связных грунтах со слабой несущей способностью.