ВСН 126-90 сторінка 5 з 18

Набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов

4.34. Расчетную длину стержня анкера l_р 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 К_т—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 К_т=1.

В слабоустойчивых грунтах типа аргиллитов должно удовлетворяться условие

l_р³ 0,5В (z—1),

где z—относительная величина, принимаемая в зависимости от глубины заложения тоннеля Н и предела прочности грунта на сжатие s_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 l_к, 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

в_min= 2l + (d_ш– d_а) + t_п ,

где l—глубина внедрения “усов” анкеров и породу, принимаемая при отсутствии фактических данных но табл. 8; d_ш и d_a—соответственно диаметры шнура и замка анкера; t_п—ширина прорези.

Таблица 8

Коэффициент крепости грунта f

10-20

Глубина внедрения l, мм

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

32 ± 1

41 ± 1

_________

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; d_ст—диаметр армирующего стержня, см; t_сц—удельное сцепление бетона с армирующим стержнем, МПа, принимая по табл. 10.

Таблица 10

Температура твердения, ⁰С

t_сц , МПа, при сроке твердения бетона, ч

48 и более

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

+20

1,5

3,0

3,5

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).

2. Удельное сцепление цементно-песчаных растворов состава 1 : 1 без ускорителей твердения следует принимать равным 4,5 МПа при глиноземистом цементе марок 400—500 в возрасте 48 ч и более; портландцементе марок 400—500 в возрасте 72 ч и более.

Ориентировочно прочность закрепления железобетонных анкеров с замковой частью длиной 50 см при температуре в шпуре не ниже +5°С допускается принимать:

при содержании СаСl₂ 5—6% от массы цемента 50 кН через 6 ч и 100 кН через 24 ч после установки; при содержании CaCI₂ менее 3% от массы цемента 100 кН через 48 ч после установки.

Прочность закрепления замков железобетонных анкеров должна быть подтверждена результатами испытаний (см. п. 4.37).

4.40. Если результаты проведенных испытаний покажут прочность закрепления замков анкеров ниже расчетной, необходимо изменить конструкцию замка или отдельные параметры (диаметр, толщину клина и т. д.).

Длину замковой части железобетонных анкеров l₃, м, на основе результатов испытаний следует откорректировать по соотношению:

где N—расчетная прочность закрепления, определяемая в результате испытаний, кН.

4.41. Для крепления тоннельных выработок запрещается применять анкеры длиной менее 1 м, а также анкеры с прочностью закрепления замка менее 40 кН.

4.42. Предельное расстояние между анкерами а, м, следует определять по формуле

где g_гр—объемный вес грунта, кН/м³.

4.43. Чтобы исключить возможность образования вывалов между анкерами, должно быть выполнено условие а £ l_р.

В сильнотрещиноватых породах расстояние между анкерами следует назначать не более 0,5 l_р.

4.44. Расчетная нагрузка Р, кН, на анкер будет

P=1,5g a²l_р

где 1,5—коэффициент перегрузки.

4.45. Ориентировочно выбранный диаметр стержня анкера необходимо корректировать по формуле

где Р= l,5g_гра²L, R_a—расчетное сопротивление материала стержня, кПа.

4.46. Для нетрещиноватых, слаботрещиноватых и трещиноватых грунтов с одной или двумя системами трещин, где возможно омоноличивание грунтовых блоков анкерами, крепь рекомендуется рассчитывать по гипотезе образования несущей конструкции из окружающих выработку грунтов (рис. 11). Представляя эту конструкцию в виде породной арки, следует пользоваться соотношением, связывающим длину анкеров l_a и расстояние между ними (межанкерное расстояние) а.

где коэффициент m принимается равным

, для одиночных анкеров;

, при наличии групповой шайбы или подхватов;

s_р—предел прочности породы на растяжение (табл. 11)

;

Таблица 11

№

пп

Горные породы

Предел прочности на растяжение s_p, МПа

Порфирит

20,0

Габбро-диабаз

23,9—16,0

Базальт

9,0—19,0

Алеврит

8,0—12,0

Известняк

9,0

Аргиллит

4,6—7,1

Песчаник

4,4—8,0

Сланец

3,0

Рис. 11. Схема несущей породной конструкции,

образуемой вокруг выработки с помощью анкеров:

1—анкер; 2—несущая породная конструкция

4.47. При установке анкеров непосредственно возле забоя сразу после обнажения выработки в стержнях возникают дополнительные усилия, связанные с взаимовлияющим деформированием крепи и породы. Определение этих усилий рекомендуется выполнять по программе для ЭВМ “Анкер-контакт” (см. приложение 10), в которой учтены взаимное влияние анкеров, место и время их установки, ползучесть окружающего выработку грунта.

Технология установки анкерной крепи 4.48. Анкеры следует устанавливать сразу вслед за продвижением забоя. В слаботрещиноватых породах допускается отставание постановки подхватов или сетки (должно быть отражено в паспорте крепления), но не более чем на 20 м от лба забоя. В этом случае для навешивания подхватов или сетки па стальной анкер устанавливают вторую опорную шайбу и гайку.

4.49. Перед установкой крепи следует произвести тщательную оборку кровли и подтянуть ганки на двух последних рядах анкеров способом, указанным в п. 4.55 настоящих Норм.

4.50. Бурение шпуров под анкеры следует производить по размеченной сетке, строго соответствующей паспорту крепления, бурильными машинами с манипуляторами на самоходных шасси или на буровых рамах.

Допускается бурение анкерных шпуров телескопическими или ручными перфораторами с пневмоподатчиками.

4.51. Бурение с промывкой водой разрешается при последующей тщательной продувке шпура сжатым воздухом; в нестойких по отношению к воде грунтах бурение следует производить только всухую при обеспечении пылеулавливания (отсосе пыли).

4.52. Отклонения диаметра и длины шпуров от указанных в паспорте крепления не должны превышать соответственно 1 мм и 5 см.

4.53. Перед установкой необходимо осмотреть детали анкера. Смазка элементов замка должна быть удалена за исключением стержней корневых анкеров, где смазка предусмотрена как защита от коррозии. Запрещается устанавливать анкеры с плохо нарезанной или поврежденной резьбой, гнутым стержнем и прочими механическими дефектами.

4.54. При установке клинового анкера стержень с вставленным в прорезь на 20—30 мм клином вводят в шпур. Для создания предварительной расклинки следует доводить анкер до конца резким движением до упора в дно шпура, после чего анкер следует забивать пневматическим ударным инструментом со специальной насадкой до прекращения заглубления анкерного стержня.

Забивка анкера кувалдой допускается как исключение при установке отдельных анкеров или их малочисленных партий.

После забивки на наружный конец анкера следует установить опорную шайбу, гайку.

4.55. В клинощелевых и распорных анкерах сразу после установки следует произвести натяжение стержня для предотвращения расслоений и частичной релаксации напряжений в горном массиве.

Величина натяжения менее 40 кН (4 тс) при установке анкеров не допускается.

Гайки анкеров должны быть затянуты до отказа ключом длиной 0,7 м, либо пневматическим или электрическим сбалчивателем с крутящим моментом 350 кН·см.

4.56. В набивных железобетонных анкерах нагнетание раствора в шпуры следует производить растворонагнетателями.

4.57. Заполнение шпуров раствором производится через шланг с соплом в два приема; первая доза нагнетается при сопле, недоведенном на 20—30 см до дна шпура, вторая при сопле, выдвинутом к устью на 20—30 см.

4.58. Анкерный стержень следует устанавливать в шпур сразу после извлечения сопла и закреплять в устье шпура деревянным клином.

4.59. Зазор между стенками шпура и шлангом при нагнетании раствора и между стержнем и стенками шпура при установке следует перекрывать в устье резиновым или сальниковым уплотнением, препятствующим утечке раствора из шпура до твердения.

4.60. Навешивать сетку или подхват разрешается после достижения раствором 20%, а производить взрывные работы—60% проектной прочности. Сроки достижения этой прочности должны быть оговорены в паспорте крепления подземной выработки.

4.61. При анкерном креплении с жестким подхватом вначале следует установить анкеры в средней трети свода и к ним подвешивать подхват. Шпуры для остальных анкеров пробуривают через отверстия в подхвате, после чего устанавливают анкеры.

4.62. Если анкер установлен не перпендикулярно подхвату, вместо обычных опорных шайб следует устанавливать специальные: сферические, клиновые или из неравнобоких уголков.

4.63. Установку омоноличиваемых преднапрягаемых анкеров (рис. 12) производят после устройства оголовка в такой последовательности:

очистка скважины сжатым воздухом;

промер глубины скважины;

сборка анкера;

установка анкера в сборе в скважину на заданную глубину;

нагнетание раствора в корневой замок до истечения его из воздухоотводной трубки;

глушение нагнетательной и воздухоотводной трубок;

натяжение (после набора песчано-цементным камнем 100% прочности) анкерного стержня с фиксацией его в оголовке.

В анкерах с песчано-цементной изоляцией напрягаемого участка стержня нагнетание раствора в незаполненную часть скважины осуществляется после напряжения стержня.

4.64. При возможности утечки или вымывания раствора из скважины установку анкеров с нагнетаемым корневым замком (см. рис. 12) следует производить только после цементации, глинизации или силикатизации закрепляемой области породного массива.

4.65. Натяжение анкерных стержней следует производить гайкой при помощи динамометрического ключа или гидравлическими домкратами с цанговым или резьбовым захватом. Рекомендуется применять домкраты с цанговым захватом и полым штоком.

Домкраты и маслостанции должны быть укомплектованы тарированными манометрами.

4.66. Операции по установке анкеров с закрепляющим составом в ампул-патронах и жестким стержнем (рис. 13) осуществляются в такой последовательности:

заполнение шпура требуемым количеством ампул-патронов;

заглубление стержня с разрушением оболочек ампул и капсул до упора в дно, вращение стержня до начала схватывания полимерного состава;

натяжение и фиксация стержня после отверждения омоноличивающего состава (в анкерах замкового типа).

При использовании анкеров с канатной тягой операции по установке следует выполнять в следующей последовательности:

заглубление при помощи трубчатого упора анкера в сборе, включая требуемое количество ампул-патронов и уплотнительную диафрагму, до упора анкера в дно шпура;

досылка замковой части анкера трубчатым упором до отказа и вращение анкерного стержня до начала схватывания закрепляющего раствора;

извлечение трубчатого упора из шпура;

натяжение стержня после схватывания (отверждения) до достижения расчетной нагрузки и фиксация наружного конца в оголовке.

Рис. 12. Нагнетаемый корневой многопрядевый анкер:

1—наконечник; 2—распорки; 3—хомут; 4—арматурная высокопрочная прядь;

5—растворонагнетательная трубка; 6—разделительная диафрагма; 7—кондуктор; 8—фиксатор натяжения арматурных прядей; 9—железобетонный оголовок; 10— гнездо фиксатора;