ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО ГРУНТОВЫХ АНКЕРОВ

ВСН 506-88

Минмонтажспецстрой СССР

МИНИСТЕРСТВО МОНТАЖНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СССР

Москва 1989

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ (кандидаты техн. наук В.Ф. Раюк, В.А. Мишаков, Е.М. Перлей) при участии ГПИ фундаментпроект (Н.К. Коньков, Ю.В. Лабзов); НИиОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (доктор техн. наук М.И. Смородинов, Я.М. Бобровский); ЦНИИС Минтрансстроя СССР (кандидаты техн. наук Г.А. Скормин и Э.А. Малоян, инж. И.И. Малый)

ВНЕСЕНЫ И ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным техническим управлением Минмонтажспецстроя СССР

Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР

(Минмонтажспецстрой СССР)

Ведомственные строительные нормы

ВСН 506-88

Минмонтажспецстрой СССР

Проектирование и устройство грунтовых анкеров

Впервые

Настоящие ВСН распространяются на проектирование, устройство, испытание и контроль постоянных и временных анкеров, закрепление которых осуществляется цементным раствором в скальных и нескальных грунтах, за исключением пылевато-глинистых текучей консистенции, торфов и илов, а также рыхлых песков и просадочных грунтов.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1.1. Грунтовый анкер - устройство для передачи растягивающих нагрузок от закрепляемой конструкции на несущие слои грунта.

Анкер (черт. 1) состоит из трех основных частей: оголовка, анкерной тяги и заделки (корня).

1.2. Оголовок - составной элемент анкера, передающий нагрузку от закрепляемого элемента сооружения или грунта на анкерную тягу.

Оголовок анкера состоит из опорной плиты, передающей нагрузку на конструкцию сооружения, и крепежных элементов (гайка, шайба, опорная плита, колодка и конус), передающих нагрузку от тяги на плиту.

1.3. Тяга - составной элемент анкера, передающий нагрузку от оголовка на заделку.

1.4. Заделка (корень) - часть анкера, передающая нагрузку от тяги на грунт.

1.5. Манжетная труба - труба с выпускными отверстиями, закрытыми резиновыми клапанами-манжетами. Манжетная труба может быть снабжена пакером.

1.6. Пакер - уплотняющее устройство в виде расширяющейся камеры, препятствующее выходу раствора из скважины при инъецировании заделки.

1.7. Инъекционная трубка - устройство для подачи твердеющего раствора под давлением в зону образования заделки.

1.8. Инъектор с двойным тампоном - устройство, обеспечивающее поэтапное инъецирование заделки путем перекрытия участка манжетной трубы с выпускным отверстием.

Внесены Главным техническим управлением Минмонтажспецстроя СССР

Утверждены Минмонтажспецстроем СССР

12 января 1988 г.

Срок введения в действие

1 января 1989 г.

Основные конструктивные элементы анкера

а - инъекционный анкер со свободной тягой в зоне заделки (тип II); б - то же с замоноличенной тягой в зоне заделки (тип I); в - анкер с разбуренными уширениями; 1 - скважина; 2 - обойма; 3 - изолирующая оболочка; 4 - антикоррозионная масса; 5 - тяга; 6 - пакер; 7 - заделка (корень); 8 - цементная заделка тяги в манжетной трубе; 9 - манжетная труба (упорная труба); 10 - шайба; 11 - гайка; 12 - опорная плита; 13 - инъекционная трубка; 14 - колодка; 15 - конус; 16 - уширение; 17 - анкеруемая конструкция;

lА - свободная длина анкера; lк - длина заделки (корня); lf - свободная длина анкерной тяги; lv - длина заделки тяги; l - расстояние между уширениями; LА - полная длина анкера; Dс - диаметр скважины; Dк - диаметр заделки; Dу - диаметр уширения

Черт. 1

1.9. Обойма - затвердевший тампонажный раствор между манжетной трубой и стенками скважины.

1.10. Замок - устройство, обеспечивающее передачу усилия от тяги на заделку.

1.11. Упорная труба - стальная труба, работающая на сжатие. Упорная труба воспринимает нагрузку от замка и передает ее на цементный камень заделки.

1.12. Изолирующая оболочка - пластиковая труба, исключающая сцепление тяги с обоймой и заделкой.

1.13. Пята - устройство на концевой части тяги для передачи сжимающих усилий на заделку.

1.14. фиксатор - устройство, предназначенное для фиксации анкера по центру скважины.

1.15. Разделитель - устройство, предназначенное для фиксации положения тяги в защитной оболочке, манжетной трубе или канатов в замковой трубе.

1.16. lf - свободная длина анкерной тяги - часть длины тяги, отделенная от окружающего грунта или цементного раствора. Свободная длина тяги расположена между нижней точкой закрепления тяги в оголовке и верхней точкой ее закрепления в замке.

1.17. lff - эффективная свободная длина анкерной тяги - часть длины тяги, заключенная между нижней точкой закрепления тяги в оголовке и условной точкой, лежащей в пределах замка.

1.18. lА - свободная длина анкера - часть анкера, расположенная между заделкой и оголовком.

1.19. lк - длина заделки - часть длины анкера, в пределах которой усилие передается грунту.

1.20. LА - полная длина анкера.

1.21. Fа - площадь поперечного сечения тяги.

1.22. lv - длина заделки тяги - часть длины тяги, в пределах которой усилие передается цементному камню заделки.

1.23. Пробные испытания - испытания, проводимые с целью установления принципиальной пригодности способа анкерования и приемлемости выбранной конструкции анкера, уточнения технологии и расчетных нагрузок на анкер.

1.24. Контрольные испытания - испытания, проводимые с целью установления соответствия фактической несущей способности расчетной нагрузки.

1.25. Приемочные испытания - испытания, проводимые с целью проверки несущей способности каждого изготовленного анкера.

1.26. Pw - расчетная рабочая нагрузка на анкер - наиболее неблагоприятная комбинация внешних нагрузок на закрепляемую конструкцию c учетом преднапряжения анкера.

1.27. Pа - расчетная предельная нагрузка на анкер, определяемая из расчета устойчивости системы "сооружение - анкер - грунт".

1.28. Pd - расчетная предельная нагрузка на анкер, определяемая из расчета несущей способности анкера по грунту.

1.29. P0 - начальная нагрузка на анкер во время испытаний.

1.30. Pб - блокировочная нагрузка, равная усилию закрепления анкера на конструкции после проведения испытаний.

1.31. Ри - предельная испытательная нагрузка, вызывающая напряжения в тяге, равные 95 % пределу текучести тяги.

1.32. Рв - предельная нагрузка, вызывающая напряжения в тяге, равные пределу прочности на растяжение.

1.33. Рк - предельная нагрузка, вызывающая потерю несущей способности по грунту.

1.34. Ркр - предельная нагрузка, при которой не возникает больших остаточных деформаций анкера.

1.35. РS - Предельная нагрузка анкера, соответствующая коэффициенту ползучести КS = 2 мм.

1.36. lS - остаточная деформация анкера.

1.37. ly - упругая деформация анкера.

1.38. p - расчетное удлинение свободной длины тяги при нагрузке Ри.

1.39. Eт - модуль упругости материала тяги анкера.

1.40. КS - коэффициент ползучести - деформация анкера в грунте при постоянной нагрузке.

1.41. Коэффициенты надежности:

f - по нагрузке;

m - по материалу;

g - по грунту;

n - по назначению сооружения.

1.42. c - коэффициент условий работы.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Грунтовые анкеры следует применять для крепления ограждений котлованов, днищ доков и опускных колодцев, подпорных стен и стен подземных сооружений, оползневых склонов и откосов, фундаментов высоких сооружений и др.

2.2. Анкеры делятся: по направлению тяги - наклонные и вертикальные; по способу образования скважин - буровые с проходкой скважин с обсадными трубами, под глинистым раствором, шнеком и с погружением обсадной трубы забивкой или вдавливанием; по способу устройства заделки анкера - инъекционные (заделка образована подачей цементного раствора под избыточным давлением), с разбуренными уширениями, цилиндрические (скважина заполняется раствором без избыточного давления); по материалу анкерных тяг - из стержневой и канатной (прядевой) арматуры; сроку службы - временные (до 2 лет) и постоянные (анкеры, предназначенные для работы в течение всего срока службы сооружения); по предварительному натяжению - предварительно-напрягаемые анкеры (тяга которых закреплена на оголовке с предварительным натяжением, превышающим 30 % рабочей нагрузки) и анкеры без предварительного напряжения; по способу связи анкерной тяги с цементным камнем заделки - с замоноличенной тягой в зоне заделки (тип I) и со свободной тягой в зоне заделки (тип II).

2.3. При проектировании и устройстве грунтовых анкеров необходимо пользоваться кроме настоящей инструкции нормативными документами, перечисленными в обязательном приложении 1.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНКЕрОВ

3.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

3.1.1. Проектирование анкеров является неотъемлемой составной частью проектирования сооружения в целом. Статическая схема сооружения, конструктивное и объемно-планировочное решения, плановая и высотная привязки анкеров, тип и конструкция анкеров должны приниматься с учетом результатов инженерных изысканий на площадке строительства, на основе расчета системы "сооружение - основание - примыкающие здания" по двум группам предельных состояний (по устойчивости и деформациям), на основе пробных испытаний анкеров и технико-экономических расчетов вариантов.

3.1.2. При проектировании анкеров рассчитывают:

общую устойчивость сооружения;

несущую способность анкера в целом по грунту и материалу;

прочность отдельных элементов (оголовок, замок, упорная труба, цементный камень, закрепление замка в корне, заделка тяги в манжетной трубе или пяте и т.д.), входящих в состав анкера.

3.1.3. При проектировании анкеров необходимо иметь следующие исходные данные:

генеральный план площадки с нанесенными на нем коммуникациями и контурами проектируемого сооружения, прилегающих зданий и сооружений, а также отметками их заложения;

габариты, назначение, класс и эксплуатационные нагрузки проектируемого сооружения;

конструкции фундаментов и несущих элементов прилегающих сооружений, а также нагрузки на них;

отчет по инженерно-геологическим изысканиям на строительной площадке, который должен содержать геологические разрезы, отражающие все грунтовые прослойки и напластования; мощности слоев и их наклон, оценку возможного наличия в грунтах крупных включений валунов с их качественной характеристикой (размер, прочность и др.);

физико-механические характеристики грунтов, слагающих толщу строительной площадки; сезонные колебания уровня подземных вод; степень агрессивности подземных вод и прогноз ее повышения на период эксплуатации анкеров, оценку морозного пучения и взбухания при строительстве и эксплуатации.

3.1.4. При проектировании анкеров следует всесторонне оценить и учесть влияние устройства и испытания анкеров на осадки фундаментов примыкающих зданий и сооружений, систему подземных коммуникаций, экологию земельного участка с точки зрения будущего строительства и др.

3.1.5. Расположение ярусов анкерования по высоте ограждений котлованов и подпорных стен, число ярусов и расстояние между анкерами в ярусе следует определять исходя из: нагрузок, действующих на анкеруемое сооружение; допустимых осадок фундаментов примыкающих зданий, полученных на основе расчета; технико-экономического сравнения вариантов и результатов испытаний опытных анкеров.

3.1.6. При выборе типа и конструкции анкеров необходимо учитывать возможности подрядной строительной организации, ее опыт и оснащенность специальным оборудованием и материалами для устройства и испытания анкеров.

3.1.7. B проекте должны быть предусмотрены конструктивные и технологические мероприятия по проведению пробных испытаний анкеров.

3.1.8. Длина и наклон анкеров определяются из расчета на устойчивость всей системы, состоящей из сооружения анкеров и грунтового массива.

3.1.9. Производится расчет устойчивости на сдвиг грунта по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения и на опрокидывание вокруг низа стенки при сдвиге грунта по плоским поверхностям скольжения (метод Кранца).

3.1.10. Заделку анкеров, применяемых для закрепления ограждений котлованов и подпорных стен, следует располагать за воображаемой плоскостью, проходящей через низ стенки под углом 45°.

3.1.11. Глубина от поверхности грунта до начала заделки анкеров должна быть не менее 4 м.

3.1.12. Длину анкеров, применяемых для закрепления днищ сооружений от всплытия, следует назначать такой, чтобы середина заделки анкеров находилась на уровне условной границы АВ (черт. 2).

Граница АВ определяется из условия устойчивости против всплытия сооружения и присоединенной к нему массы грунта толщиной Нп под действием взвешивающей нагрузки (с учетом веса сооружения, сил трения по боковой поверхности сооружения и присоединенной массы грунта, нагрузок на сооружение и т.д.).

3.1.13. Расстояние между анкерами в зоне их заделки должно быть не менее 1,5 м. При меньших расстояниях между оголовками анкеров следует обеспечивать предельное расстояние между заделками, изменяя наклон анкеров или их длину.

Расчетная схема к определению длины анкеров, удерживающих сооружение от всплытия

Черт. 2

Если интервал между заделками анкеров менее 1,5 м, необходимо в пробных испытаниях проводить опытную проверку несущей способности анкеров при групповом испытании в количестве трех или пяти анкеров для оценки взаимного их влияния на несущую способность.

3.1.14. Расстояние от заделки анкера до фундаментов примыкающих зданий или канализационных систем должно быть не менее 3 м.

3.1.15. Заделку анкеров следует располагать преимущественно в однородных песчаных грунтах.

3.1.16. Длина заделки должна быть не менее 3 и не более 10 м. Рациональная длина заделки инъекционных анкеров в песчаных грунтах 4-6 м, в пылевато-глинистых - 5-7 м.