Страница 5: ВСН 126-90. Набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов (29750)

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

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

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

_________

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

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).