Рис. 6. Схема расположения анкеров при слоистой кровле
4.15. При изготовлении металлических анкеров необходимо выполнять следующие условия:
а) стержень должен быть прямым, а торцы—перпендикулярными к его оси; стержень длиной до 2 м рекомендуется изготовлять из стали марки Ст.З, при большей длине—из стали с более высоким пределом текучести; диаметр стержня клинового анкера определяют расчетом, однако, из условия обеспечения необходимой жесткости, он должен быть не менее 20 мм при длине анкера до 1,8 м и 25 мм—при длине анкера от 1,8 м до 3,3 м.
Если расчетный диаметр стержня анкера меньше диаметра его замка, то анкер целесообразно делать составным. Соединение замка со стержнем необходимо осуществлять на резьбе или контактной сваркой встык;
б) резьба должна быть образована накаткой; нарезка резьбы допускается при условии, если при расчете анкеров учтено ослабление в результате нарезки сечения стержня;
в) поверхность прорези в замке анкера должна быть гладкой, без заусенцев и окалины. Прорезь при ширине 2—4 мм не должна отклоняться от оси анкера более 1 мм; кромки прорези в верхнем конце анкера должны быть округлены; режущие кромки в торце замка должны быть острыми;
г) клин, отлитый из чугуна или штампованный из стали марки Ст.З, должен быть очищен от заусенцев и окалины;
д) гайки должны соответствовать ГОСТ 5915—70;
е) стыки составных анкеров должны быть равнопрочными со стержнем; длина резьбовых соединений должна быть не менее 40 мм;
ж) опорные шайбы из стали Ст.З должны иметь размеры от 100 х 100 х 8 до 200 х 200 х 12 мм.
4.16. Применение клиновых и распорных анкеров рекомендуется в технологических крепях для подвески ограждающих сеток и закрепления отдельных вывалов или неустойчивых участков обнажения.
4.17. Цельноомоноличиваемый набивной железобетонный анкер представляет собой арматурный стержень периодического профиля с заостренным заглубляемым концом, омоноличенный по всей длине шпура песчано-цементным раствором (рис. 7).
При использовании анкеров для подвески ограждающей сетки или армирующих элементов обделки наружный конец анкерного стержня должен иметь отверстие для шплинта.
Рис. 7. Схема набивного железобетонного анкера:
1—арматурный стержень; 2— раствор
4.18. Железобетонные анкеры следует применять в слабообводненных или сухих выработках, расположенных в монолитных или слаботрещиноватых породах, т. е. в условиях, исключающих утечку или вымывание из шпура песчано-цементного раствора.
4.19. В комплект цельноомоноличиваемого анкера типа “Перфо” (рис. 8) входят арматурный стержень периодического профиля и перфоцилиндр с отверстиями диаметром от 4 до 6 мм, заполненный консистентным песчано-цементным, быстротвердеющим раствором.
Из приведенных на рис. 8 двух типов перфоцилиндров более удобным для снаряжения и установки анкера является щелевой.
4.20. Диаметры анкерных стержней и перфоцилиндров должны приниматься в зависимости от диаметра шпура в соответствии с данными табл. 7.
Рис. 8. Цельноомоноличенный анкер типа “Перфо”:
а—анкер в сборе при установке в шруп; б—анкер после установки;
в—перфоцилиндр разъемного типа; г—разрезной перфоцилиндр; 1—анкерный арматурный стержень; 2—деревянный клин; 3—кондуктор; 4??песчано-цементный раствор; 5— перфоцилиндр; 6—разрушаемое фибровое дно перфоцилиндра
Таблица 7
Диаметры анкеров типа “Перфо”, мм |
|||
шпура |
перфо- цилиндра |
стержня- анкера “Перфо” |
стержня сталеполимермого или железобетонного набивного и нагнетаемого анкера |
34 |
29 |
18??22 |
16—18 |
36 |
31 |
22—25 |
18—20 |
40 |
35 |
25—28 |
22—25 |
43 |
38 |
28—32 |
25—28 |
4.21. Анкеры “Перфо”, ввиду их более высокой стоимости и сложности изготовления, рекомендуется применять в постоянных и временных конструкциях в условиях, непригодных для набивных железобетонных анкеров.
Наиболее целесообразно использование таких анкеров в интенсивно деформируемых и разуплотняющихся сильнотрещиноватых и обводненных грунтах.
4.22. Применяемые для железобетонных анкеров растворы должны состоять из материалов, соответствующих требованиям государственных стандартов: портландцемент— ГОСТ 10178—85; глиноземистый цемент—ГОСТ 969—77; песок—ГОСТ 10268—80; хлористый кальций—ГОСТ 450—77; вода—ГОСТ 23732—79.
4.23. С целью удовлетворения требованиям технологичности (свободное прохождение раствора через растворонагнетатель, подводящие шланги и инъектор, а также исключение вытекания раствора из шпуров) на месте производства работ допускается корректировать величину водоцементного отношения.
4.24. В комплект сталеполимерного анкера входят заостренный анкерный стержень из стали периодического профиля и ампул-патроны, заполненные пластораствором на основе эпоксидной, полиэфирной или других синтетических смол с капсулой, заполненной отвердителем.
Омоноличивание анкера после достижения им в течение 5—10 мин расчетной несущей способности осуществляют путем разрушения оболочек ампул-патрона и капсулы и последующего перемешивания их содержимого при внедрении в шпур и вращении анкерного стержня.
4.25. Цельноомоноличиваемые сталеполимерные анкеры с соответствующими быстросхватывающимися составами рекомендуется использовать в сложных гидрогеологических условиях, в том числе при высокой степени трещиповатости пород.
4.26. Армирующие стержни омоноличиваемых анкеров следует изготовлять из горячекатаной стали периодического профиля (ГОСТ 5781—82). Корневой конец стрежня должен быть заострен, другой конец—расклепан с отверстием для шплинта.
Допускается использование иных конструктивных решений концов стержня, выступающего в выработку (резьба с гайкой, петля и т. д.). Корневые концы сталеполимерных анкеров должны быть кососрезанными для обеспечения внедрения в ампул-патрон и качественного перемешивания пласторастворов.
4.27. Перед применением анкеров необходимо проверять свойства закрепляющих составов (методика по ГОСТ 5802—86) и проводить испытания анкеров, установленных на этих растворах.
4.28. Для закрепления в слабоустойчивых грунтах на глубину более 5 м подземных выработок пролетом более 10 м сопряжении выработок, а также откосов котлованов при соответствующем технико-экономическом обосновании следует применять омоноличиваемые в скважине по всей длине или в замковой части предварительно напрягаемые анкеры прядевой или стержневой конструкции (приложение 17)
4.29. Во всех обделках, а также в крепях, устанавливаемых в агрессивных средах или со сроком службы крепей от 1 года и более, анкерные стержни должны иметь покрытие в виде консистентной смазки, резиновой или полиэтиленовой рубашки, песчано-цементного камня и пр., обеспечивающее необходимую антикоррозийную защиту.
Расчет анкеров и составление паспорта
4.30. Параметры анкерной крепи—тип, размеры замка длина анкеров, расстояние между ними, величина натяжения стержней—определяются строением горного массива механическими свойствами грунтов и размерами подземной выработки. Как правило, параметры анкерной крепи следует назначать с учетом опыта ее применения в аналогичных инженерно-геологических условиях.
4.31. Основной эффект от крепления выработок анкерами состоит в том, что окружающие выработку породы, имеющие склонность к расслоению и обрушению, прикрепляются к устойчивым областям горного массива, лежащим за пределами расчетного свода давления, при помощи анкеров. В отдельных случаях кровля выработки, закрепленная анкерами, может рассматриваться как несущая армокаменная конструкция, уменьшающая высоту свода давления грунта.
4.32. Анкеры, применяемые в качестве временной крепи подземных сооружений, рассчитывают по прочности закрепления замков и прочности стержней по аналогии с соответствующими требованиями глав строительных норм и правил на проектирование тоннелей и бетонных (железобетонных) конструкций.
Под прочностью закрепления замка анкера понимают максимальную нагрузку, при приложении которой к стержню установленного анкера осевое перемещение его конца не превышает 10 мм.
4.33. В расчете основных параметров анкерной крепи (рис. 9), исходя из гипотезы “подвешивания” зоны возможного обрушения к ненарушенным грунтам, согласно требованиям к временному креплению, расчет следует производить в следующем порядке:
определить расчетную (рабочую) длину стержня анкера lр;
определить длину части анкера, заглубленную в ненарушенный грунт (замковой части) l3;
определить предельное расстояние между анкерами а по прочности закрепления заглубленной части замка;
выбирать диаметр и материал стержня dст.
Рис. 9. Основные параметры анкерной крепи:
1—анкер; 2—шайба или подхват; 3—граница зоны возможного обрушения
4.34. Расчетную длину стержня анкера lр следует назначать равной не менее высоты возможного обрушения , принимаемой на основании опыта строительства в аналогичных инженерно-геологических условиях.
При отсутствии опытных данных расчетную глубину зоны возможного обрушения следует определять по формуле, м:
где Кт—коэффициент учета трещиноватости скальных грунтов, принимаемый здесь равным: для слаботрещииоватых грунтов 1; для трещиноватых 2; для сильнотрещиноватых 2,5.
Если коэффициент крепости грунта f (см. приложение 11) определен с учетом трещиноватости, то Кт=1.
В слабоустойчивых грунтах типа аргиллитов должно удовлетворяться условие
lр ?? 0,5В (z—1),
где z—относительная величина, принимаемая в зависимости от глубины заложения тоннеля Н и предела прочности грунта на сжатие ??к по номограмме (рис. 10).
Расчетную величину прочности закрепления заглубленной части необходимо корректировать натурными испытаниями согласно пп. 4.40.
4.35. Длину замковой части l3 и концевой части lк, выступающей в выработку, следует назначать конструктивно в зависимости от типа замка и конструкции крепления подхвата. При этом для клинощелевых анкеров длина замковой части должна быть не менее 20 см.
Рис. 10. Номограмма для определения относительных
размеров зоны возможного обрушения z в зависимости
от глубины заложения тоннеля
4.36. Разница между диаметрами шпура и замка клинощелевого анкера не должна превышать 8 мм. Толщину клина в в основании рекомендуется назначать равной диаметру замка анкера, но не менее величины, определяемой из выражения
вmin = 2l + (dш ?? dа) + tп ,
где l—глубина внедрения “усов” анкеров и породу, принимаемая при отсутствии фактических данных но табл. 8; dш и da—соответственно диаметры шнура и замка анкера; tп—ширина прорези.
Таблица 8
Коэффициент крепости грунта f |
10-20 |
6 |
4 |
Глубина внедрения l, мм |
2 |
4 |
6 |
Длину клина следует назначать конструктивно, но при условии, что его длина не должна превышать половину основания более чем в 12 раз.
4.37. Правильность назначения параметров замка необходимо обязательно проверить путем испытаний прочности за крепления замков в производственных условиях, проводимых в соответствии с указаниями пп. 4.71—4.81 настоящих Норм.
Для конструкций замков, приведенных в пп. 4.13; 4.14 и предназначенных для применения в грунтах с коэффициентом крепости 6—10 (“в куске”), разрешается принимать расчетную прочность закрепления по табл. 9 без предварительных испытаний.
Таблица 9
Диаметр замка, мм |
Толщина клина, мм |
Диаметр коронки, мм |
Расчетная прочность закрепления, кН1 |
25 |
25 |
32 ?? 1 |
90 |
36 |
25 |
41 ?? 1 |
60 |
_________
1Расчетная прочность закрепления приведена для фрезерованных поверхностей прорези и боковых граней клина анкера.
4.38. В случаях, когда замки анкеров могут подвергаться воздействию попеременного замораживания и оттаивания, испытания замков на прочность закрепления следует проводить в талом грунте.
4.39. Длину замковой части железобетонных анкеров сначала назначают ориентировочно, как правило, в пределах от 20 до 60 см. При этом прочность N1, МПа, закрепления замка определяют по формуле
,
где —предварительная длина замка, см; dст—диаметр армирующего стержня, см; ??сц—удельное сцепление бетона с армирующим стержнем, МПа, принимая по табл. 10.
Таблица 10
Температура твердения, 0С |
??сц , МПа, при сроке твердения бетона, ч |
||||
|
2 |
4 |
6 |
24 |
48 и более |
+5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
4,0 |
4,5 |
+10 |
0,8 |
1,5 |
2,0 |
4,0 |
4,5 |
+15 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,5 |
4,5 |
+20 |
1,5 |
3,0 |
3,5 |
4,5 |
4,5 |
Примечания: 1. Удельные сцепления даны для следующих быстротвердеющих растворов:
указанного в п. 4.22 (для набивных анкеров); раствора из глиноземистого цемента марок 400—500 и воды (В/Ц=0,45—0,55) с добавкой 6% хлористого кальция от массы цемента (для нагнетаемых анкеров).