Проектирование и устройство грунтовых анкеров

Временный анкер с канатной (прядевой) арматурой

1 - конус; 2 - колодка; 3 - опорная плита; 4 - закрепляемая конструкция; 5 - изолирующая оболочка; 6 - тяга; 7 - замок; 8 - цементная заделка; 9 - проволочная скрутка; 10 - разделители; 11 - инъекционная трубка; 12 - пята

Черт. 5

3.3.8. Тяга состоит из 3-12 семипроволочных канатов (прядей) 15К7.

3.3.9. Замок из арматурных прядей следует выполнять в пределах заделки анкера в виде волнообразной пространственной конструкции с помощью чередующихся разделителей и стяжных хомутов (скруток) с шагом 500-800 мм.

3.3.10. Разделители в зоне заделки следует изготавливать из стальных отрезков труб длиной 20 мм и толщиной 1-2 мм. Разделители должны обеспечивать удаление арматуры тяги от инъекционной трубки не менее чем на 15 мм.

3.3.11. Колодку изготавливают из стали Ст5 (ГОСТ 380-71), а конус - из стали 40Х (ГОСТ 4543-71).

3.3.12. Заделку анкера можно выполнять инъекцией цементного раствора через обсадные трубы по мере их извлечения или повторной инъекцией раствора через стационарную инъекционную трубку, а также свободной заливкой цементного раствора в скважину при устройстве анкера в скальных грунтах или с предварительным разбуриванием уширений в пылевато-глинистых грунтах.

Пример инъекционного анкера с тягой из четырех канатов 15К7 показан на черт. 5.

Временный инъекционный анкер с манжетной трубой при наружном расположении тяги из канатной арматуры

3.3.13. Анкер (черт. 6) включает в себя манжетную трубу 4 с пакером 5, тягу 2 с изолирующей оболочкой 3 в свободной части анкера, замок 6, оголовок 1 и разделители 7. Для инъекции цементного раствора используют инвентарный инъектор.

3.3.14. Манжетную трубу внутренним диаметром не менее 32 мм следует изготавливать из бесшовных стальных труб в зоне заделки анкера и пластмассовых труб в свободной зоне анкера. Манжетная труба должна состоять из труб, внутренняя поверхность которых по всей длине имеет один размер, гладкая, без наплывов, выступающих швов, задиров и заусенцев.

3.3.15. В манжетной трубе в пределах заделки с шагом, как правило, 0,5 м следует устраивать не менее четырех выпускных отверстий диаметром 8-10 мм, расположенных равномерно по сечению с минимальным снижением прочности трубы. Расстояние между осями выпускных отверстий и краем манжеты должно быть не менее 35 мм.

3.3.16. манжету следует выполнять литой из эластичной резины толщиной 3-5 мм. Ширина манжеты, как правило, 100 мм.

3.3.17. Пакер в виде рукава длиной 1,5-2 м, диаметром, равным 1,5-2 диаметра скважины, следует изготавливать из прочного тканевого материала, способного фильтровать воду. Закрепление концов пакера на манжетной трубе должно быть надежным и герметичным. Под пакером в манжетной трубе следует выполнять выпускные отверстия, закрытые манжетой.

3.3.18. Тягу следует выполнять из арматурных канатов (прядей) 15К7, равномерно размещенных вокруг манжетной трубы.

3.3.19. Замок следует выполнять в пределах заделки анкера в соответствии с п. 3.3.9.

3.3.20. Разделители следует устанавливать на расстоянии 15-20 мм от края манжеты.

Временный инъекционный анкер с манжетной трубой при наружном расположении тяги

Черт. 6

1 - манжетная труба; 2 - тампон; 3 - трубка инъектора; 4 - манжета

Черт. 7

3.3.21. Изолирующую оболочку (для исключения сцепления тяги с затвердевшим обойменным раствором в пределах свободной длины анкера) следует выполнять из пластмассовых труб (ГОСТ 226893-77, ГОСТ 18599-83).

Нижняя часть оболочки должна быть изолирована от попадания внутрь оболочки обойменного раствора (возможна заделка нижнего конца оболочки цементным раствором на длине 0,5 м).

3.3.22. Инъектор (черт. 7) следует изготавливать из стальной цельнотянутой трубки, рассчитанной на давление не менее 10 МПа, с проходным отверстием диаметром 10 мм, нижний конец которой заглушен. На трубке закрепляют саморазжимающиеся тампоны из кожи или литой резины.

3.3.23. Анкер следует применять для ответственных сооружений с высокой несущей способностью во всех грунтах, за исключением пылевато-глинистых текучей консистенции, торфов и илов.

Постоянный инъекционный анкер со стержневой арматурой и упорной трубой

3.3.24. Анкер (черт. 8) включает в себя тягу 15, пяту 11, упорную трубу 12 с фиксатором 13 и муфтой 16, связанную с трубой оболочкой 14, верхний конец которой вместе с уплотнительным кольцом 1 размещен в трубе 2, соединенной со сферической шайбой 4, закрытой колпаком 7, свободное пространство которого заполнено антикоррозионной массой 6, причем зазор между тягой 15 и упорной трубой или поливинилхлоридной трубой-оболочкой 14 заполнен антикоррозионным составам 8, нагнетаемым через отверстие 18 в пяте 11, закрытое пробкой 19. Для обеспечения защитного слоя цементного раствора на торце пяты 11 приварена скоба 9.

3.3.25. Тягу 15 следует выполнять в соответствии с п.п. 3.3.2 и 3.3.4.

3.3.26. Упорную трубу 12 следует изготавливать из бесшовной стальной трубы диаметром 76 мм и толщиной стенки 8-16 мм. Упорная труба по всей длине с наружной стороны имеет нарезку с шагом 6 мм, глубиной 1,5-2 мм в виде трапецеидальной резьбы, сделанной для лучшего сцепления трубы с цементным раствором.

3.3.27. Пяту 11 следует выполнять в виде винтовой муфты диаметром, равным диаметру упорной трубы длиной 170 мм, если тяга выполнена из арматурного стержня с винтовым профилем в соответствии с ТУ 14-2-286-86.

3.3.28. Если тяга выполнена из стержневой арматуры класса A-IV, A-V или А-III, то пяту следует выполнять в виде диска толщиной 15-30 мм, подкрепленного коротышами 10. На пяту надевают колпак 17, выполненный из стали, толщиной 1-2 мм. Пяту приваривают к упорной трубе герметично.

3.3.29. По длине упорной трубы 12 с расстоянием 2 м друг от друга приварены фиксаторы 13.

3.3.30. Муфту 16 приваривают герметично к верхнему концу упорной трубы 12.

Постоянный инъекционный анкер с упорной трубой из стержневой арматуры

Черт. 8

3.3.31. Трубу-оболочку 14 следует выполнять на свободной части тяги 15 из полиэтиленовой или поливинилхлоридной трубы диаметром 50-54 мм и толщиной стенки 4-5 мм, обеспечивая герметичное соединение с верхним концом упорной трубы 12. Соединение трубы-оболочки по длине следует выполнять с помощью винтового муфтового соединения на поливинилхлоридном клее. Монтаж стыка полиэтиленовой или поливинилхлоридной трубы с муфтой 16 упорной трубы 12 следует осуществлять только после размещения внутри упорной трубы 12 тяги 15 и ввертывания последней в винтовую муфту пяты 11.

3.3.32. Зазор между тягой 15 и упорной трубой 12, а также тягой и трубой-оболочкой 14 следует заполнять антикоррозионным составом через впускное отверстие 18. Качество заполнения контролируют по выходу антикоррозионного состава через верх трубы-оболочки 14.

3.3.33. Оголовок анкера следует выполнять в виде опорной плиты 3, сферической опорной шайбы 4 и сферической гайки 5.

3.3.34. Антикоррозионную защиту оголовка следует выполнять в виде соединения с опорной шайбой 4 стальной трубы 2 с уплотнительным кольцом 1, надеваемым на верхний конец трубы-оболочки 14, и устанавливаемого поверх гайки 5 защитного колпака 7, в свободное пространство которого нагнетают антикоррозионную массу. В качестве антикоррозионной массы следует использовать смазку ПВК (пушечная) в соответствии с ГОСТ 19537-83.

3.3.35. Анкер следует применять при цементации заделки через обсадную трубу или повторной инъекцией при включении в конструкцию анкера стационарной инъекционной трубки (см. п. 3.1.23).

Постоянный инъекционный анкер с манжетной трубой при внутреннем расположении анкерной тяги из канатной арматуры

3.3.36. Анкер (черт. 9) включает в себя оголовок, манжетную трубу 9 с пакером 10, трубчатый замок 13 с концевым патрубком 14, тягу 12 с изолирующей оболочкой 11 и нагнетательной трубкой 15. Для инъекции цементного раствора в скважину используют инвентарный инъектор.

3.3.37. Манжетную трубу 9 следует изготавливать из бесшовных стальных труб (в зоне заделки анкера) и пластмассовых (в свободной зоне анкера) внутренним диаметром, обеспечивающим свободную установку тяги. Манжетная труба по всей длине должна иметь одинаковый внутренний диаметр без выступающих швов.

3.3.38. Тягу следует выполнять в виде пучка параллельных арматурных канатов, как правило 15К7, размещенных равномерно вокруг нагнетательной трубки 15.

3.3.39. Трубчатый замок 13 следует выполнять из стальной трубы длиной 1,0-1,5 м (диаметром, как минимум, на 10 мм больше диаметра манжетной трубы) с закрепленными в ней на цементном растворе арматурными канатами в виде волнообразной конструкции 8. Концевой патрубок 14 должен иметь длину, равную шагу манжет, и диаметр, равный диаметру манжетной трубы.

Постоянный инъекционный анкер с манжетной трубой при внутреннем расположении анкерной тяги из канатной арматуры

Черт. 9

3.3.40. Изолирующую оболочку 11 тяги следует выполнять в виде рукава или обмотки липкой лентой.

3.3.41. Оголовок следует выполнять в виде опорной плиты 1, колодки 2 и запрессовывающего конуса 3 с пазами для размещения арматурных канатов 4 и закрытым пробкой центральным отверстием для нагнетания антикоррозионного состава после натяжения.

Оголовок закрывают защитным колпаком 5, укрепленным винтами 7. Под колпак 5 нагнетают антикоррозионную массу 6.

Постоянный инъекционный анкер с манжетной трубой при внутреннем расположении тяги из стержневой арматуры

3.3.42. Анкер (черт. 10) включает в себя манжетную трубу 1 с пакером 2, тягу из стержневой арматуры 6 с изолирующей оболочкой 3 в свободной части тяги, пяту 7 и оголовок. Для инъекции цементного раствора в скважину используют инъектор.

Постоянный инъекционный анкер с манжетной трубой при внутреннем расположении тяги из стержневой арматуры

Черт. 10

3.3.43. Манжетную трубу следует изготавливать в соответствии с пп. 3.3.14 и 3.3.15.

3.3.44. Тяга анкера выполнена из стержневой арматуры (см. пп. 3.3.2 и 3.3.4).

3.3.45. Тяга анкера на всем ее протяжении, за исключением нижнего конца длиной 1,5 м, заключена в изолирующую оболочку, выполненную из полиэтиленовой или поливинилхлоридной трубы диаметром 50 мм.

Для закрепления изолирующей оболочки на нижнем конце тяги (на расстоянии 1,5 м от конца) приварена стальная муфта 5 сплошным швом, в которую ввернута изолирующая оболочка.

В муфту заподлицо с ее поверхностью вварена втулка 4 с внутренней резьбой, в которую ввертывают штуцер для нагнетания антикоррозионного состава в изолирующую оболочку.

4. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА АНКЕРОВ 4.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ 4.1.1. Устройство грунтовых анкеров должно производиться в соответствии с проектом и ППР, которые должны содержать: данные об инженерно-геологических и гидрогеологических условиях площадки; сведения о подземных коммуникациях, стройгенплан с указанием мест изготовления и складирования анкеров; данные о закрепляемом сооружении; расположение анкеров с указанием их конструкции, глубины заложения заделки, угла наклона к горизонту, длины анкеров, диаметров скважин и допустимых отклонений по направлениям; данные пробных испытаний анкеров; перечень бурового, инъекционного, смесительного и другого оборудования для производства работ, а также оборудования для натяжения анкеров; технологическую последовательность выполнения работ по устройству анкеров с указанием параметров инъекции (общее количество нагнетаемого раствора, расход, давление и т.п.); программу испытаний анкеров с указанием расчетной нагрузки, допускаемой на анкер, максимальной испытательной нагрузки и блокировочной нагрузки, при которой следует закреплять анкер на конструкции; мероприятия по проведению испытаний с включением контроля нагрузок; мероприятия по обеспечению техники безопасности, включая работы по натяжению при испытаниях.

4.1.2. Материалы, изделия конструкции, применяемые при изготовлении и устройстве анкеров, должны соответствовать проекту, требованиям стандартов технических условий. Замена материалов и изменения конструкции должны производиться только по согласованию с проектной организацией.

4.1.3. Все работы по изготовлению и устройству анкеров следует выполнять в соответствии с действующими строительными нормами и правилами с составлением актов на скрытые работы. В акты должны быть включены: количество и состав инъецируемого раствора, давление и расход при инъецировании заделки по этапам, границы между слоями грунта, устанавливаемые при бурении скважин, уровень грунтовых вод и др.

4.1.4. Во время транспортирования, хранения, подъема и установки анкеры следует надежно предохранять от возможных повреждений.

4.1.5. Способы бурения скважин должны предусматривать мероприятия, снижающие разуплотнение грунта стенок скважин.

В зависимости от инженерно-геологических условий площадки, конструкции и технологии устройства анкеров бурение скважин следует выполнять с использованием инвентарных обсадных труб или под глинистым раствором.

В устойчивых грунтах допускается бурение скважин без крепления их стенок.

4.1.6. При вращательном бурении следует контролировать соответствие действительного напластования грунтов проектному. В случае существенных отклонений необходимо ставить в известность проектную организацию.

4.1.7. Скважины следует бурить станками, специально предназначенными для устройства анкеров, a также буровым оборудованием, обеспечивающим устройство скважин в соответствии с проектом (справочное приложение 3).

4.1.8. Перед установкой арматуры анкера скважина должна быть очищена от шлама.

4.1.9. При бурении через грунтовые воды, находящиеся под артезианским давлением, или в случае наличия метана необходимо применять защитные меры (пакер, тяжелые буровые растворы, предварительная цементация и понижение уровня воды).

4.1.10. В скальных грунтах перед установкой анкера скважина должна быть испытана на водонепроницаемость.

4.1.11. В сильно обводненных и трещиноватых грунтах, когда раствор заделки может вытекать, скважину необходимо зацементировать, пробурить вновь и провести повторное испытание на водонепроницаемость. Допускается утечка воды о расходом 1 л/мин на 1м длины скважины при давлении 1 МПа на поверхности.

4.1.12. Опускать арматуру анкера в скважину следует плавно, без рывков. После установки арматуры анкера в проектное положение она должна быть закреплена по центру устья скважины.

4.1.13. В анкерах с манжетной трубой для образования обоймы следует применять, как правило, глиноцементный раствор, прочность которого в возрасте 7 сут должна составлять 1-2 МПа.

4.1.14. Цементный раствор для образования заделки следует приготавливать на строительной площадке непосредственно перед нагнетанием в скважину. Во избежание расслаивания раствор в течение всего периода нагнетания должен периодически перемешиваться.

4.1.15. При установке анкера с уклоном вниз цементация должна быть восходящей, причем подающая труба должна быть постоянно погружена в раствор.

4.1.16. Составы растворов, соответствующих требованиям проекта, должны подбиваться и контролироваться строительной лабораторией. Из каждой порции изготавливают 9 кубиков размерами 7´7´7 см и испытывают их в возрасте 1, 3 и 7 сут.

4.1.17. Оборудование для приготовления раствора следует выбирать в соответствии со справочным приложением 4.

4.1.18. При образовании заделки анкера следует обеспечивать нагнетание проектного объема раствора с обязательной регистрацией расхода и давления. При резком подъеме давления инъекция должна быть прекращена. Допускается подъем давления в начале инъекции при прорыве обоймы в случае инъецирования раствора через инъекционную или манжетную трубу.

4.1.19. При устройстве анкеров, заделка которых образуется путем многократной инъекции через манжетную трубу при помощи инъектора с двойным тампоном или глиноцементной обоймы, каждая последующая инъекция должна выполняться не ранее чем через 16 ч после окончания предыдущей.

При использовании цементной обоймы интервал времени между инъекциями должен определяться проектом.

4.1.20. Оборудование для нагнетания раствора следует выбирать в соответствии со справочным приложением 5.

4.1.21. Анкеры для крепления конструкций должны устраиваться по той же технологии и иметь те же размеры, что и анкеры, подверженные пробным испытаниям.

4.1.22. Несущая способность каждого анкера должна быть проверена до включения его в работу совместно с закрепляемой конструкцией путем проведения контрольных или приемочных испытаний на максимальную испытательную нагрузку.

4.1.23. Контрольным испытаниям следует подвергать первые три анкера в каждом новом слое грунта и каждый 10-й из последующих, установленных в данном слое грунта.