ГИБКИЙ АНКЕР

Полезная модель относится к креплению грунтов и горных выработок, в частности к анкерной крепи и может быть использована в наземном и подземном строительстве, а также в горном деле. Наиболее целесообразно использование полезной модели в качестве грунтового анкера, применяемого в строительстве для крепления ограждений котлованов, тоннелей и стен подземных сооружений на этапе их возведения.
Для этого типа анкеров характерно наличие несущей тяги (стержня), один конец которой расположен в грунте и связан с ним, например, нагнетаемым твердеющим цементным раствором, а на втором (хвостовике) закреплена втулка с гайкой, взаимодействующая с опорной плитой для предварительного натяжения тяги.
В зависимости от конкретных условий (тип грунта, размеры котлована и др.) несущая тяга должна воспринимать нагрузку до 100 т.и может иметь длину до 50-60 метров и более.
Известен грунтовый анкер, содержащий несущий стержень из композиционного материала, выполненный из соединенных посредством муфт отрезков и установленный на хвостовом отрезке узел его натяжения [1].
Использование стеклопластикового несущего стержня позволяет воспринимать большие нагрузки со стороны грунта, а выполнение его составным упрощает установку анкера необходимой длины и его транспортировку. Однако наличие соединительных муфт делает несущий стержень более массивным, усложняет и удорожает его.
Также известен канатный (тросовый) анкер, содержащий несущую тягу, выполненную из семижильного каната, головной наконечник и хвостовую зажимную втулку с конусообразным внутренним каналом, по оси которого установлена разрезная коническая вставка, внутри которой расположена центральная проволока каната, а расплетенные шесть наружных проволок зажаты между конической поверхностью зажимной втулки и внешней поверхностью вставки, а также расположенную снаружи шпура (скважины) опорную плиту и гайку [2].
Этот известный анкер имеет единую несущую тягу без соединительных муфт, что упрощает его конструкцию, однако выполнение несущей тяги из витых проволок, как правило металлических, снижает его несущую способность и увеличивает массу.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является грунтовый анкер, содержащий несущую тягу, выполненную в виде пучка параллельных нитей, связанных между собой хомутами, головной наконечник несущей тяги и расположенную в ее хвостовой части зажимную втулку с конусообразным осевым каналом, сужающимся в сторону головной части [3].
Параллельное расположение в скважине нитей несущей тяги, выполненных из высокопрочных материалов, повышает несущую способность анкера, однако выполнение этих нитей в виде тросов или стержней увеличивает его массу и ограничивает гибкость, что приводит к повышению трудоемкости транспортировки анкера и его монтажа в скважине. Кроме того, установка на каждой нити клиновой вставки, взаимодействующей с конусообразным каналом зажимной втулки существенно усложняет и утяжеляет зажимную втулку, особенно при большом числе нитей.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении несущей способности и надежности крепления анкера, а также в снижении трудозатрат на его транспортировку и установку, а технический результат, который может быть достигнут при ее реализации, заключается в повышении прочности и степени гибкости, а также в снижении массы анкера.
Для решения этой задачи и достижения указанного результата в гибком анкере, содержащем выполненную в виде пучка нитей несущую тягу с хомутами, головным наконечником и зажимной втулкой, предлагается нити несущей тяги выполнить на основе полиуретанового связующего, армированного продольными базальтовыми волокнами, а на внутренней конусообразной поверхности зажимной втулки выполнить продольные пазы, в которых равномерно распределить часть нитей, поджимая их внешней поверхностью установленного в каждом пазу клинового элемента, а вторую часть нитей расположить по оси зажимной втулки и зажать внутренними поверхностями клиновых элементов.
Поверхности клиновых элементов и зажимной втулки, контактирующие с нитями, могут быть выполнены с продольными канавками, поперечный профиль которых соответствует контактирующей с ним части поперечного профиля нитей.
Нити несущей тяги могут быть отформованы методом пултрузии и могут иметь круглый, прямоугольный, трапецевидный или шестигранный профиль поперечного сечения.
Количество нитей несущей тяги и площадь их поперечного сечения определяются в каждом конкретном случае в зависимости от величины нагрузки, которую должен воспринимать анкер и от необходимой степени его гибкости при соблюдении условия симметричности распределения нитей по площади поперечного сечения тяги анкера. Например, зажимная втулка может быть выполнена с тремя внутренними продольными пазами, в каждом из которых расположен клиновый элемент и три нити, и три нити расположены по оси зажимной втулки.
Один из примеров возможной реализации полезной модели представлен на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 представлен общий вид анкера.
На фиг.2 показано сечение А-А несущей тяги с нитями круглого сечения.
На фиг.3-то же с шестигранной формой сечения нитей. На фиг.4 приведено сечение В-В. На фиг.5 показан вид спереди на зажимную втулку. На фиг.6 - поперечное сечение С-С зажимной втулки. На фиг.7 - то же с продольными канавками под нити круглого сечения.
На фиг.8 показано расположение нитей и клиновых элементов внутри зажимной втулки.
На фиг.9 показан общий вид клинового элемента.
Гибкий анкер содержит несущую тягу 1, выполненную в виде пучка параллельных нитей 2, обвязанных хомутами 3. В передней части несущей тяги 1 закреплен головной наконечник 4, а в хвостовой расположена зажимная втулка 5 с гайкой 6, взаимодействующей с опорной плитой (на чертежах не показана).
Нити 2 несущей тяги 1 выполнены из композиционного  материала на основе полиуретанового связующего, армированного продольными базальтовыми волокнами и могут быть отформованы необходимой длины методом пултрузии, при этом они имеют высокую прочность на разрыв, небольшой удельный вес и достаточную гибкость для возможности транспортировки анкера в свернутом положении и для удобного (не трудоемкого) введения его в шпур (скважину).
Для обеспечения надежного и компактного крепления нитей 2 зажимная втулка 5 выполнена с конусообразным осевым каналом, сужающимся в сторону головной части тяги 1 и в ней образованы продольные пазы 7 (фиг.5, 6), в каждом из которых расположено несколько, например три нити 2 и клиновый элемент 8 (фиг.9).
Клиновый элемент 8 своей внешней поверхностью 9 поджимает нити 2 к внутренней поверхности зажимной втулки 5, а внутренней поверхностью 10 зажимает нити 2, расположенные по оси зажимной втулки 5.
Поверхности зажимной втулки 5 в продольных пазах 7 и поверхности 9 и10 клиновых элементов 8, контактирующие с нитями 2, могут быть выполнены с продольными канавками 11, поперечный профиль которых соответствует контактирующей с ним части поперечного профиля нитей 2.
Очевидно, что количество нитей 2, как и продольных пазов 7 может отличаться от количества в примере исполнения, показанном на чертежах и определяется в зависимости от конкретных условий применения анкера.
Установка анкера осуществляется следующим образом. В предварительно пробуренный шпур (скважину) вводят несущую тягу 1 до упора головного наконечника 4. Закрепление несущей тяги 1 в шпуре может осуществляться как инъекционным, так и ампульным методом. После отверждения закрепляющей композиции фиксируют зажимную втулку 5 в устье шпура и осуществляют предварительное натяжение несущей тяги 1 навинчиванием гайки 6, взаимодействующей с опорной плитой (на чертежах не показана).
Выполнение несущей тяги 1 в виде пучка параллельных нитей 2 из композиционного материала на основе полиуретана, армированного базальтовым волокном и предлагаемая конструкция зажимной втулки 5 обеспечивают повышение несущей способности анкера при снижении его массы, а также снижение трудозатрат на его установку.
Источники информации: [1].RU, 97745, E02D 5/80, 2009. [2].RU, 2383739, E21D 21/00, 2008. [3].RU, 2260649, E01D 19/14, 2004, (прототип) [4].WO, 99/60219, E02D 5/80, 1999. [5].US, 5890684, F16L 3/22, 1999. [6].US, 6487757, E04C 5/12, 2002. [7].RU, 105941, E21D 21/00, 2010.