Меню Рубрики

Установка грунтовых инъекционных анкеров

Секретная «миссия» грунтового анкера

Инновационная технология укрепления грунта анкерными тяжами большинству пользователей абсолютно незнакома и представляется настоящей « тайной за семью печатями». Чтобы познакомиться с разновидностями грунтовых анкеров , узнать об их невидимой для всех работе в толще грунта и в чем состоит их секретная миссия, рекомендуем прочесть нашу обзорную информационную статью.

Устройство грунтового анкера

Технический термин «анкер» в переводе с немецкого языка означает якорь. Первые упоминания о грунтовых анкерах появились 30 лет тому назад, когда известная американская компания Foresight Products LLC получила заказ на закрепление плавающих платформ по добыче нефти. Чтобы решить поставленную задачу, инженеры разработали систему специальных якорей, надежно удерживающие массивный корпус платформы на дне океана. Результат оказался настолько успешный, что идею якоря перенесли с океана на землю, вследствие чего и появился грунтовый анкер.

Грунтовый анкер – это крепежное изделие, закрепленное в прочном несущем основании (грунте), обеспечивающее передачу растягивающих усилий от закрепляемых конструктивных элементов непосредственно на прочное грунтовое основание.

Составные элементы грунтового анкера:

  • Оголовок. В конструкции анкера эта часть выполняет функцию передачи нагрузочных усилий закрепляемой конструкции или другого элемента непосредственно на стержень анкера – анкерный тяж.
  • Анкерная тяга. Главное техническое назначение элемента заключается в промежуточной передаче выдергивающих усилий от оголовка на корневую часть анкера.
  • Корневая часть – заделка, оставляемая в земле.

Более подробная информация об остальных устройствах земляных анкеров содержится в техническом документе ведомственных норм ВСН 506-88 «Проектирование и устройство грунтовых анкеров».

Виды грунтовых анкеров

Выполнение строительно-монтажных работ в глубоких котлованах массивных объектов городских районов с плотной застройкой, связано с риском обрушения почвы под основаниями фундаментов и осыпания стенок котлованов. Чтобы максимально защитить несущее основание нового дома и не допустить развития разрушительных деформаций соседних существующих зданий, приходится устанавливать сдерживающую вертикальную опалубку. Конструкция изготавливается из отдельных досок или металлических щитов с жестким распределительным поясом по всей площади котлована. Понятно, что такие классические методы защиты значительно увеличивают бюджет строительства и намного отодвигают сроки сдачи объекта в эксплуатацию.

Технология укрепления несущего основания грунтовыми анкерами эффективно решает проблему не только обрушения стенок котлована, но и позволяет надежно укрепить фундаментные основания соседних построек.

Классификация типов грунтовых анкеров проводится по следующим направлениям:

  • Срок службы. Анкеры могут быть временными с максимальным сроком использования до двух лет и постоянными, устанавливаемые на весь период эксплуатации капитального здания или сооружения. Ввиду продолжительного срока службы второй разновидности необходима антикоррозийная обработка
  • Схема взаимодействия с грунтами. Земляные анкеры различаются на наземные (другое название – гравитационные) и заглубленные, устанавливаемые непосредственно в массив основания. Первый тип используется в качестве временных закрепляющих элементов. В заглубленном устройстве в передаче усилий от конструкционного элемента до окружающего грунта задействованы все составные части анкера.
  • Направленность действия. Устройства могут располагаться вертикально или с небольшим углом наклона.
  • Способы устройства заделки (корня). По этому направлению анкерные устройства классифицируются на инъекционные или цилиндрические. Первый вариант предусматривает инъекции цементным раствором, который подается в пробуренную скважину под избыточным давлением. Второй вариант предусматривает цементирование подготовленной скважины пластичной цементно — песчаной смесью раствором без дополнительного давления. Часто грунтовые анкеры устанавливаются с разбуренными уширениями.
  • Материал. Анкера изготавливаются из арматурных стержней, трубных изделий или прядей стального каната.
  • Предварительно — напряженные изделия. Существует предварительно – напряженные анкеры, у которых на оголовке заранее создано предварительное натяжение равное 30% величины рабочих нагрузок

Среди большого количества видов грунтовых анкеров к самым надежным и прогрессивным относятся инъекционные анкеры с предварительным напряжением оголовка.

Основная функция грунтовых анкеров состоит в передаче выдергивающих усилий и нагрузок от здания и сооружения непосредственно на прочное основание.

Область применения

Выбор анкерных свай и область применения во многом зависит от нагрузочных усилий, действующих на анкер и от категории грунтов, на которые будет передаваться вся нагрузка. Понятно, что для установки анкерных тяжей не подходят просадочные, сильносжимающиеся грунты, а также илистые, торфяные почвы. В зоне риска находится также глинистый грунт с повышенной пластичностью.

В строительстве анкерными сваями закрепляют стены подземных сооружений, земляные откосы и вертикальные стенки глубоких котлованов.

Применение грунтовых анкерных тяжей в условиях малых нагрузочных усилий:

  • В индивидуальном строительстве: укрепление ограждений и заборов, столбов и мачт уличного освещения, фиксация опорных элементов спортивных и детских игровых площадок, монтаж строительных инвентарных лесов.
  • В садово-парковом хозяйстве: для закрепления малых архитектурных форм, укрепления корневой системы и крон крупных деревьев, виноградников.

Использование земляных анкерных устройств в зоне действием средних усилий:

  • Закрепления опорных конструкций ЛЭП.
  • Укрепляющие инженерные элементы защиты насыпей и склонов.
  • Закрепление несущих стен из сборных железобетонных блоков.
  • Фиксация габионов.
  • Предотвращение провисания подземных трубопроводных коммуникаций.
  • Фиксирование плавучих буев, понтонов, причалов и доков.
Читайте также:  Установка кодового замка на калитку из профнастила

Область применения грунтовых анкеров в условиях действия сильных опрокидывающих усилий и нагрузок:

  • Закрепление стен глубоких котлованов.
  • Укрепление опорных мачт высоковольтных линий.
  • Укрепление теле и радиовышек.

Установка грунтовой анкерной микросваи в прочное грунтовое основание снимает все риски развития разрушительных деформаций в закрепляемых конструкциях и их выдергиванию из почвы.

Принципы расчета

Главная цель расчета грунтовых анкерных тяжей заключается в определении несущей способности, при которых устройство будет эффективно работать в условиях постоянных выдергивающих и опрокидывающих нагрузок. Искомая величина — длина анкера, во многом зависит от грунтового массива, в котором будет закреплена корневая часть анкера. В расчете в обязательном порядке учитывается параметры общей устойчивости закрепляемых анкерами конструкций и сооружений.

Несущая способность грунтовых анкеров зависит от их способности эффективно работать под действием выдергивающих нагрузок.

Отечественными и зарубежными проектировщиками разработано множество методик расчета основных параметров грунтовых анкеров. Надо понимать, что любая расчетная методика позволяет ориентировочно определять несущую способность грунтовых анкерных тяжей. На практике уточнение полученных результатов производится пробными испытаниями.

Таблица расчетов по различным методикам определения несущей способности земляных анкеров:

Перед тем, как выполнять расчет несущей способности необходимо собрать пакет исходных данных:

  • План участка застройки с нанесенными подземными инженерными коммуникациями и близко расположенными объектами с отметками подошвы фундаментов.
  • Подробная информация о технических показателях проектируемого здания или сооружения с указанием назначения объекта, глубины заложения фундаментов, предполагаемой нагрузки.
  • Детальное описание фундаментных конструкций близлежащих объектов.
  • Отчеты инженерно-геологических изысканий состояния грунтов в районе проектируемой застройки.
  • Сбор информации об усилиях и нагрузках действующих на земляную поверхность в зонах разработки котлована.

Установка анкерных креплений в грунтовом массиве исключает проведение большого объема земляных работ и не наносит ущерб экологии.

Технология устройства

Способ установки грунтовых анкеров зависит от их конструкции и назначения. В строительной практике чаще всего используются две разновидности грунтовых анкеров:

  • Буроинъекционные анкерные свайные анкеры.
  • Самораскрывающиеся устройства

Технологические процессы установки перечисленных тяжей различаются, поэтому предлагаем более детально рассмотреть способы их установки.

Буроинъекционные грунтовые анкеры

Анкерные тяжи, устанавливаемые буро-инъекционным способом, применяют для закрепления грунтовых массивов и конструкций, работающих в условиях постоянно действующих растягивающих и изгибающих усилий. Если рассматривать грунтовые анкеры с теории сопромата и строительной механики, нужно отметить, что в зонах закрепления тяжи подвергаются растягивающим или сжимающим нагрузкам, а также изгибающим моментам.

  • Насыпи автомобильных дорог, горные склоны, земляные откосы железнодорожного полотна.
  • Подземные паркинги, тоннели в горных массивах.
  • Стены глубоких котлованов.
  • Несущие мачтовые опоры ЛЭП, телекоммуникационные вышки и сооружения.
  • Массивные здания.

Неправильный расчет несущей способности грунтового анкера вызывает развитие необратимых деформаций, вплоть до выдергивания крепления и опрокидывания конструкции.

Буроинъекционные анкеры состоят из следующих разборных элементов:

  • Винтовой штанги, которая работает как бурильная труба, передающая крутящие моменты на нижнюю часть анкера и одновременно обеспечивает подачу буровой смеси в скважину.
  • Муфтового соединения для скрепления элементов винтовых штанг.
  • Центратора, помогающего правильно расположить бурильную колонну в пробуриваемой скважине и равномерно распределить цементную смесь.
  • Буровой насадки – коронки, остающейся в скважине. Конструкция состоит из режущей матрицы, соединительного кольца для крепления долота на штанге. Подача промывочной воды производится через специальные каналы, предусмотренные в конструкции насадки.

На выбор типа буровой коронки влияет тип грунтового основания и диаметр бурильного стержня.

Процесс установки производится в следующей последовательности:

  1. В грунтовом массиве производится бурение скважин до расчетной отметки, указанной в проекте.
  2. На этом этапе начинается погружение арматурного стержня в отверстие скважины до проектной отметки. По мере углубления анкерной конструкции в тело скважины подается промывочная жидкость. Обычно это водно-цементная смесь, которая очищается скважину от шлама.
  3. Достижение буровой коронки проектной глубины означает завершение процесса бурения
  4. Через установленный анкер начинается процесс нагнетания готовой цементной смеси. Марка, прочность и состав раствора указывается проектом и контролируется строительной лабораторией.
  5. Подачу густой растворной смеси производят до полного заполнения полости скважины. При этом остатки промывочной жидкости постепенно вытесняются цементным раствором.

Сам анкер, в заполненной цементной смесью скважине, выполняет функцию армирующего элемента.

Самораскрывающиеся грунтовые тяжи

Основное назначение грунтовых тяжей с самораскрывающим якорем состоит в восприятия растягивающих нагрузок. Погружение анкеров в грунтовое основание осуществляют ударным или вибрационным способом.

Все виды грунтовых самораскрывающихся анкеров устанавливаются по следующему принципу

  1. Бурение скважины. Для передачи нагрузки на расчетную глубину в почвенном массиве пневмопробойником пробивается скважина. При малых нагрузочных усилиях для пробивки отверстий используется ручной инструмент.
  2. В подготовленную скважину анкер опускается стальным стержнем.
  3. После достижения нужной глубины стержень извлекают. Анкер раскрывается, и его корневая пластина начинает функционировать как «плита в грунте».
  4. На заключительном этапе происходит тестирование устройства специальным погрузочным механизмом.
Читайте также:  Установка встраиваемой вытяжки без шкафа

Грунтовые тяжи с самораскрывающимися опорными пластинами применяются в качестве фиксирующих растяжек для фиксации мачтовых элементов, стенок котлованов, укрепления фундаментных стен и перекрытия, инженерных коммуникаций, крон деревьев и других конструкций.

Примеры применения этой популярной группы анкеров:

источник

Устройство грунтовых анкеров

Известно, что устойчивость сооружению придает фундамент. Однако приспособление такой массы и размеров значительно утяжеляет всю конструкцию, и приводит к многочисленным расходам. Грунтовые анкеры – специальные устройства, позволяющие решить эту проблему иным способом.

Что такое грунтовой анкер

По сути дела, грунтовой анкер заменяет собой фундамент. Он передает вырывающую нагрузку от сооружения, расположенного на поверхности к несущим слоям почвы.

Это позволяет сделать сооружение более легким без потери устойчивости и надежности. Особенно заметен этот эффект при строительстве подводных объектов.

Особенности установки грунтовых анкеров рассмотрены в этом видео:

Параметры и строение этого вида крепежа довольно сильно отличаются от обычного.

Принцип подобен: при погружении в грунт анкер раскрывается так, чтобы пластины превратились в удерживающие поверхности – своего рода якорь, который и будет фиксировать и сам крепеж, и какую-либо конструкцию.

Другой вариант – формирование расширяющегося конуса при помощи цементного раствора.

Но учитывая вес и размеры этой конструкции, понятно, что строение грунтового анкера имеет особенности. Состоит крепеж из следующих частей:

оголовок – опорная плита с крепежом: гайкой, шайбой, конусом. Они передают нагрузку от тяги к оголовку;

тяга – передает нагрузку от оголовка к заделке;

заделка – приспособление, передающее нагрузку от тяги в грунт;

манжетная труба – оснащена выпускными отверстиями, закрытыми резиновыми клапанами. Может комплектоваться пакером – уплотняющим устройством, которое препятствует выводу раствора. Эта модель используется при инъекцировании;

инъекционная трубка – приспособление для подачи раствора;

инъектор – позволяет осуществить поэтапное иньекцирование. Для этого раствор подается через последовательное перекрывание отверстий в манжетной трубе;

обойма – затвердевший строительный раствор в пространстве между стеной скважины и корпусом;

замок – обеспечивает передачу нагрузки на заделку;

упорная труба – требуется для передачи нагрузки от замка к камню заделки;

изолирующая оболочка – труба из пластика, предупреждающая схватывание тяги с затвердевшим раствором;

пята – располагается на конце тяги и передает сжимающую нагрузку на заделку;

разделитель – конструкция, позволяющая фиксировать положение тяги.

Конструкция анкера определяется его назначением. 3 первых элемента являются обязательными. Остальные могут наличествовать или отсутствовать.

Если по отношению к другому виду крепежа говорят о расчетах числа и мощности для удержания конструкции, то по отношению к грунтовым анкерам это звучит как проектирование. Выбор и обустройство крепления определяется массой факторов:

класс, назначение, параметры и условия эксплуатации возводимого сооружения;

конструкция фундаментов или опор всех окружающих строений – существующих и предполагаемых;

строение грунта на участке, для чего проводятся инженерно-геологические изыскании;

характеристики грунта: состав, оценка пучения и взбухания почвы, сезонных колебаний грунтовых вод, состав вод и так далее;

несущая способность самого грунтовочного анкера;

прочность его элементов – по конструкции и по материалу.

Перед анкеровкой проводятся испытания крепежа. После практического исследования допускается установка грунтовых анкеров.

Преимущества и недостатки

Грунтовые анкеры – весьма специфическое устройство, незаменимое в свое области, но не имеющее столь широкого распространения как, например, обычный клиновой анкер. В своей сфере крепеж обладает неоспоримыми достоинствами:

чрезвычайно высокая несущая способность. Изделия используются при сооружении объектов любой массы и высоты;

отсутствует необходимость в бетонировании оснований, поскольку анкера и так удерживают конструкцию;

отсутствие необходимости в рытье котлованов. В ряде случаев не требуется даже бурение. Тем самым сохраняется естественный грунт и значительно уменьшаются затраты: сооружение фундамента составляет не менее 30% стоимости;

монтаж грунтовых анкеров занимает куда меньше времени, чем заливка бетона или установка свай;

сразу после установки изделие можно использовать: статического испытания достаточно;

стоимость объекта снижается: и за счет отсутствия фундамента, и за счет облегчения всего сооружения.

К недостаткам относится некоторая избирательность в грунте. Так же как и его бытовые аналоги, анкер «предпочитает» крепление в плотных тяжелых материалах. Присадочные, набухающие грунты, или сильно сжимаемые наподобие ила, торфа, текучих глин исключаются.

Классификация крепежа довольно сложна, поскольку видов их существует немало. Связано это с большим разнообразием грунтов и характеристик строений, фиксацию которых анкер должен обеспечивать.

По длительности эксплуатации

По длительности эксплуатации выделяют:

временные грунтовые анкеры
– эксплуатируются в течение 2 лет;
постоянные – должны сохранять свои качества на протяжении всего срока эксплуатации объекта. Обязательно имеет более высокую антикоррозийную защиту.

По направлению тяги выделяют:

вертикальные – устройство устанавливают вертикально;
наклонные – монтируют под углом.

По методу образования скважин

Читайте также:  Установка готики 3 отвергнутые боги

По методу образования скважин различают такие виды:

буровые с прохождением – обсадная труба погружается методом вращательного бурения, грунт выносится черед трубу;
забивные – обсада забивается в скважину, затем нагнетается цементный раствор;
буровые под глинистым раствором или шнеком – вариант для устойчивой почвы. Осуществляется как с обсадой, так и без нее;
с разбуриванием уширений – в этом случае после формирования скважины специальным расширителем разбуривается уширение;
с вибропогружателем – обсада вибропогружателем продавливается на необходимую глубину. Метод годится только для вертикальных грунтовых анкеров.

По методу заделки и материалу

По методу заделки различают:

инъекционные грунтовые анкеры – в скважину через инъекционную трубку нагнетают цементный раствор;
цилиндрические – раствор подают без давления.

Классификация по материалу тяги включает 2 основные группы:

стержневые – основой его выступает металлический стержень. Это придает конструкции большую жесткость и обеспечивает более высокую несущую способность;
прядевые – тяга свита из арматурных канатов. Его надежность ниже, но такое строение позволяет регулировать параметры путем уменьшения или увеличения витков канатов.

По предварительному натяжению

Различают 2 группы и по предварительному натяжению:

предварительно-напрягаемые анкеры – при их изготовлении тяга к оголовку закрепляется с предварительным натяжением, нагрузка составляет не менее 30% от рабочей;
крепеж без напряжения – тяга закрепляется без нагружения.

Крепления, в свою очередь, могут быть свободными и несвободными.

В первом случае тяга регулируется в зависимости от нагрузки, приходящейся на конструкцию.
Во втором тяга зацементирована и передает напряжение окружающему материалу.

Схематично установка грунтового анкера показана в этом видео:

Использование крепежа определяется его возможностями. Назначение грунтовых анкеров – обеспечить устойчивость и неизменность положения любых строительных конструкций путем передачи напряжения от самой конструкции к несущим грунтовым слоям.

Материалом основания может быть любой не рыхлый грунт – скальные и нескальные породы, а также нетекучие глинистые. Не годятся только рыхлые: торф, ил, осадочные породы.

Закреплять к грунту анкеры могут практически все:

днища объектов, если они оказываются ниже уровня грунтовых вод – колодцы, доки;

подземные устройства и коммуникации, особенно трубопроводы;

практически все гидротехнические сооружения;

линии электропередач, дымовые заводские трубы, мачты;

стенки туннелей котлованов и траншей – анкеры позволяют избавиться от многочисленных подпорок и временных стоек;

крепеж может фиксировать даже саму почву. При эрозии анкерами фиксируют георешетку, предупреждающую подвижки грунта.

Далее рассмотрена технология устройства грунтовых анкеров типа Атлант, Буран и других.

Разработка конструкции грунтового анкера и метода его установки определяется многочисленными факторами еще на стадии проектирования. В целом применяется одна и та же схема. Но различий слишком много, чтобы говорить об общей технологии.

Например, установка инъекционного анкера включает следующие операции:

бурят скважину – с обсадой или без нее в зависимости от грунта;

устанавливают тягу – в несвязанном грунте в скважину помещают тягу в оболочке и с инъекционными трубками. Если почва устойчива, скважина просто заполняется раствором;

в несвязанном грунте скважину заполняют цементом и извлекают инъекционную трубку. В связанном – погружают тягу в изолирующей оболочке и со стационарной трубкой;

на сутки анкер оставляют, чтобы раствор схватился;

в трубку подают воду под давлением с тем, чтобы прорвать цементную обойму, а азотом нагнетают цемент;

по мере заполнения скважины вытягивают трубы с шагом в 0,5 м;

приемные испытания обязательны. Проводятся после достижения раствором заданной прочности.

Об известных производствах и ценах на грунтовый анкер читайте ниже.

Грунтовые анкеры можно было бы разделить еще на 2 вида: ручные и требующие при установке специального инструмента.

Ручные успешно применяются в малом строительстве, для установки не требуют оборудования, их стоимость вполне доступна.

Строительные модели, рассчитанные на высокую нагрузку, представляют собой куда более массивные конструкции и стоят заметно дороже.

Наиболее известны на этом рынке следующие компании.

DUCKBILL – выпускает модели, предназначенные для бытового использования, и конструкции для крупного строительства.«Ручной» анкер для малых объектов стоит от 560 до 780 р. за шт. Относительно легкое устройство для крепления георешеток, например, стоит от 10741 р. за шт.

Manta Ray – предлагает крепеж, для монтажа которого требуется по меньшей мере гидравлический молот. Стоимость различна – от 9823 р. до 34560 р. за шт.

STINGRAY специализируется на выпуске крупных анкеров для крепления котлованов, стен, фундаментов, мачт электросети и так далее. Стоимость таких изделий соответствующая, например: анкер с несущей способностью в 50 тонн стоит 173950 р. за шт.

Грунтовой анкер – крепеж, обеспечивающий фиксацию наземных и подводных сооружений. Такая конструкция отличается огромной несущей способностью и чаще всего предназначена для крупномасштабного строительства.

Испытания грунтовых анкеров на выров представлено в этом видео:

источник