Реферат на тему «Применения геотехнических анкерных устройств»

Содержание

Введение

1       Теоретические основы геотехнических методов устройства грунтовых анкеров

1.1    Основы проектирования грунтовых анкеров

1.2    Понятие и особенности грунтовых анкеров

2       Технология и область применения геотехнических анкерных устройств

2.1    Основные технологии устройства грунтовых анкерных свай

2.2    Области применения геотехнических технологий устройства грунтовых анкеров

Заключение

Список использованных источников

Введение

В условиях плотной городской застройки при выполнении работ по реконструкции, модернизации и реставрации зданий объектов культурного наследия, в отрывке больших и глубоких в плане котлованов, а также устройстве разных геотехнических сооружений (грунтовые анкеры, подпорные стены, геотекстиль, струйная технология закрепления грунтов), все чаще применяются так называемые «щадящие» технологии. Их основное преимущество состоит в выполнении работ по усилению существующих оснований и фундаментов, креплению опорных конструкций (временные и постоянные стены), нагельному креплению склонов и закреплению грунтового основания без ударных, механических и вибрационных воздействий.

Одним из ярких представителей этой технологии являются грунтовые анкерные сваи. Использование анкерных свай продиктовано интенсивным развитием инфраструктуры городов при строительстве и проектировании высотных жилых и общественных сооружений и зданий в больших и глубоких в плане котлованах для закрепления ограждающих подпорных стен, конструкций, фундаментных плит, укрепления склонов и откосов, прокладки подземных тоннелей, дорог и иных геотехнических сооружений. Следовательно, разработка эффективных конструкций буроинъекционных анкеров и свай, оценка их взаимодействия с глинистым грунтовым основанием является актуальной темой для изучения.

Вышеизложенное обусловило актуальность выбранной темы.

Целью данной работы является изучение геотехнической технологии устройства грунтовых анкеров.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, таких как:

• рассмотреть основы проектирования грунтовых анкеров;
• дать понятие и изучить особенности грунтовых анкеров;
• охарактеризовать основные технологии устройства грунтовых анкерных свай;
• проанализировать области применения геотехнических технологий устройства грунтовых анкеров.

Объектом исследования являются грунтовые анкера, предметом – технология их устройства.

1 Теоретические основы геотехнических методов устройства грунтовых анкеров

1.1 Основы проектирования грунтовых анкеров

В современной отечественной и зарубежной геотехнической практике применение анкерных свай имеет большое значение. Необходимость их использования связана с обеспечением безопасности строительного производства, уменьшением сроков выполнения работ нулевого цикла и экономической эффективностью принятых инженерных решений. Несмотря на большое разнообразие существующих конструкций грунтовых анкеров, все они, как правило, изготавливают по технологии компании Bauer из города Шробенхаузен. Компания Bauer в 1958 г. в рамках проекта строительства здания Баварского радио в Мюнхене (см. рис. 1.1), когда было необходимо возведение глубокого котлована без использования сдерживающих опорных элементов, разработала и запатентовала инъекционный стяжной анкер, который предназначается для крепления конструкций ограждения котлована в грунте без устройства распорных элементов. Благодаря успешному внедрению грунтовых анкеров в практику строительства и появлению высокопрочной стали, грунтовые анкеры стали активно применять как в США, так и Европе.

Рисунок 1.1 — Котлован для здания Баварского радио в Мюнхене

С конца 1950-х гг. анкеры стали применяться повсеместно в государствах ЕС. Их использовали при реконструкции и строительстве новых плотин и иных инженерных сооружений[1]. В СССР и в США грунтовые анкеры стали внедрять в строительную практику только в 1970-х гг. В это же время выполнили первые научно-исследовательские работы, которые были посвящены грунтовым анкерам, такими учеными как В.Н. Бронин, Н.Н. Баранов, В.В. Лушников, Г.О. Дегиль, В.А. Мишаков, Г.Г. Болдырев и др.[2]. На сегодня разработкой анкерных свай занимаются: Д.А. Малинин, А.Г. Малинин, А.А. Овчинников, А.А. Петухов, М.В. Петров и др.

Существуют два утверждения, которыми можно объяснить появление центрально растянутых элементов — анкерных свай.

В соответствии с первым из них (по утверждениям Ф. Отто и Р. Тростеля) впервые анкерные сваи применяли для анкерования палаток и шатров, а самое серьезное появление проблемы анкерования относят к строительству в середине XVIII в. большепролетных висячих мостов. В них растянутые элементы передавали выдергивающие усилия на грунтовый массив и грунты основания при помощи тяжелых анкерных блоков. В 1874 г. Фрэйзер испытал анкеры, которые представляют собой стержневую конструкцию, которые были установлены дляудержания склона водного канала.

В соответствии со вторым утверждение, впервые анкеры нашли свое применение при строительстве плотины на северо-востоке Алжира в г. Шерфа в 1934 г. Тогда инженер Койн применил анкерование в глубоких буровых скважинах при помощи замоноличивания тросов несущей способностью в 10 000 кН (1000 т) и расположенных с шагом 3–3,5 м в скальном массиве для удержания фундамента.

Новым является проведение анализа существующих (отечественных и зарубежных) конструкций буроинъекционных анкерных свай как ранее известных миру, так и новых, недавно апробированных и изобретенных в полевых условиях, устранение пробелов и получение большей информации о буроинъекционнных анкерах и сваях.

1.2  Понятие и особенности грунтовых анкеров

Анкерные сваи (центрально-растянутые стержневые конструкции) представляют собой устройства, которые предназначаются для восприятия и передачи растягивающих (выдергивающих) усилий от закрепляемой конструкции на грунтовый массив и грунты основания. Грунтовые анкеры применяются для крепления откосов и оползневых склонов, восприятия удерживающих нагрузок в фундаментах дымовых труб и опрокидывающего момента от перекрытий ангаров, крепления сводов подземных переходов, противодействия взвешивающему давлению грунтовой воды на тоннели, крепления днища и стенок дока, шлюза и опускного колодца[3].

В гражданском строительстве анкерные сваи используются для крепления и усиления ограждений (подпорных стен) в глубоких и больших в плане котлованах при возведении подземной части высотных сооружений и зданий, а также при строительстве в стесненных условиях центральной части городской застройки. Применение анкерных свай позволяет выполнять безопасно строительные работы и рационально использовать подземное пространство[4].

В современной отечественной и зарубежной геотехнической практике сфера применения анкерных свай значительно расширилась, в настоящее время их применяют для усиления и повышения несущей способности существующих фундаментов оснований и гражданских и промышленных зданий, нагельного крепления оползневых склонов и разных конструкций типа кессонов, мачт, подпорных стен, стоек и башен, которые, как правило, воспринимают растягивающие (выдергивающие) нагрузки.

Обширное использование анкерных свай обеспечено положительным опытом их применения при возведении разных сооружений с характерными преимуществами такой технологии, а именно:

• возможность устройства закрепления даже в стесненных условиях;
• работа анкерной сваи в большей мере на растяжение позволяет воспринимать горизонтальные усилия от действия активного давления грунтового массива;
• возможность сохранения свободного пространства подземной части сооружения или здания при применении этой технологии;
• технологичность — в итоге получается армированный железобетонный массив, в котором труба-инъектор выполняет роль армирующего элемента;
• отсутствие сварочных работ и, как следствие, уменьшение времени стыковки;
• экономическая эффективность в связи с вышеперечисленными показателями;
• высокая несущая способность при проведении детального проектирования длины анкерных свай, шага их установки, определения угла наклона с учетом физико-механических характеристик грунтов и особенностей закрепляемых конструкций подземного пространства.

К вышеперечисленным условиям следует добавить, что анкерные конструкции используются при необходимости защиты от всплытия заглубленных сооружений, поскольку в итоге использования технологии устройства анкеров конструкция получается более легкой. Восприятие опрокидывающего момента дымовых труб, опор линий электропередачи и т.д. также можно осуществить с помощью анкерных свай. Это позволяет не только улучшить устойчивость сооружения, но и снизить его размеры и массу.

За счет включения в работу грунтового массива, который находится за пределами призмы обрушения, эффективны анкерные сваи при укреплении оползневых склонов, подпорных стен и во многих иных ситуациях (см. рис. 1.2).

За рубежом применяются различные конструкции распорных анкеров в виде расклинивающихся элементов или гарпунов с раскрывающимися при выдергивании полосами и лопастями. Известны анкеры с разворотом наконечников для повышения их опорной площади и сопротивляемости грунта. Все они требуют тщательного исполнения и не могут устраиваться на большой глубине, что ограничивает сферу их использования[5].

Рисунок 1.2 — Область применения анкерных свай: а — крепление ограждений котлована; b — усиление подпорной стены; c — крепление откоса; d — восприятие выдергивающих сил в фундаментах дымовых труб; e — восприятие опрокидывающего момента от перекрытия ангара; f — крепление свода подземного перехода; g — противодействие взвешивающему давлению грунтовой воды на тоннели; h — крепление днища и стенок дока или шлюза

В мировой практике есть большое число разновидностей анкерных свай как отечественного («РИТ», «ЭРГТ», «Буран», «Атлант», GEOIZOL-MP), так и зарубежного (TITAN ischebeck, GEWI, DYWI DRILL) производства. Все они, как правило, изготавливают по технологии фирмы Bauer. Каждый вид анкерной сваи имеет свою сферу применения, характеристики которых в значительной степени отличаются[6], в связи с этим появляется необходимость понимать, как их устраивать и как они работают в грунте[7].

Грунтовые анкеры классифицируют по ряду показателей:

• по направлению тяги — вертикальные, наклонные и горизонтальные;
• по способу образования скважин — буровые с проходкой скважин с обсадными трубами, под глинистым раствором, шнеком и с погружением обсадной трубы вдавливанием или забивкой;
• по способу устройства заделки анкера — инъекционные (заделка образована подачей цементного раствора под избыточным давлением), с разбуренными уширениями, цилиндрические (скважину заполняют раствором без избыточного давления);
• по материалу анкерных тяг — из стержневой и канатной (прядевой) арматуры;
• по сроку службы — временные (до 2-х лет) и постоянные (анкеры, которые предназначены для работы в течение всего срока службы сооружения);
• по предварительному натяжению — предварительно-напряженные анкеры и анкеры без предварительного напряжения;
• по способу связи анкерной тяги с цементным камнем заделки — с замоноличенной тягой в зоне заделки и со свободной тягой в зоне заделки.

2  Технология и область применения геотехнических анкерных устройств

2.1 Основные технологии устройства грунтовых анкерных свай

Любое строительство сопровождается необходимостью проведения земляных работ, которые предполагают рытье котлована и последующую выемку земли, которая перемещается и складывается в определенном месте. Разработка грунта — необходимый этап, который осуществляется на одном из этапов строительных работ.

Анкерные сваи устраивают следующими способами:

1. Устраиваемые по разрядно-импульсной технологии (РИТ).

Ключевой чертой такого типа анкерных свай является то, что после заполнения скважины цементным раствором она подвергается влиянию высоковольтных электрических разрядов там, где требуется по расчету. В итоге осуществляется глубинное уплотнение грунта на требуемой глубине, формируется корень или тело анкера. После обработки скважины серией электрических разрядов ее диаметр может быть увеличен в 2–3 раза за счет уплотнения грунта, который располагается вдоль ствола или в месте расположения корня анкера. По этой технологии могут изготавливать анкеры разной конфигурации, с уширением в одной или в нескольких зонах.

Основное отличие анкеров, которые устраиваются по разрядно-импульсной технологии, (см. рис. 2.1) от иных способов устройства анкеров состоит в способе опрессовки грунта, которая в анкерах РИТ осуществляется за счет создания серии электровзрывов.

Рисунок 2.1 — Схема обработки скважины по разрядно-импульсной технологии: 1 — зона уплотнения грунта; 2 — излучатель энергии; 3 — разрядная станция; 4 — растворонасос; 5 — зона цементации грунта

Отметим, что ударная волна и 7импульсы давления действуют очень короткое время, следовательно, их не «чувствуют» сооружения и здания, которые находятся в непосредственной близости к месту производства работ.

Последовательность операций по устройству свай:

• установка инвентарного кондуктора;
• бурение скважины; 7
• промывка скважины бетонной смесью;
• заполнение скважины мелкозернистой бетонной смесью (в Германии делали сваи-РИТ из бетонной смеси со щебнем фракции 8 мм);
• монтаж армокаркаса;
• установка электродной системы на забой скважины, обработка пяты и ствола сваи по расчетному режиму;
• устройство оголовка;
• утепление оголовка в зимнее время от замерзания бетона.

2. «Атлант».

Основой технологии устройства анкерных свай «Атлант» является бурение скважин на проектную глубину при помощи специализированных полых буровых штанг, которые после завершения работ остаются в скважине в качестве армирующего элемента анкера.

В технологии устройства анкерных свай «Атлант» в качестве полой буровой штанги используют трубу с гладкой внешней поверхностью. Такое решение позволяет значительно снизить стоимость технологии за счет применения стандартных труб, которые выпускает отечественная промышленность. По обоим концам штанг есть резьбовая поверхность, через которую они наращиваются муфтами. Длина штанг обычно не превышает 3 м. Также штанги могут иметь длину 2 и 1 м, в основном их используютдля выполнения работ в стесненных условиях.

Диаметр корня анкерных свай «Атлант» зависит от диаметра буровой коронки и может составлять от 150 до 200 мм. Поверхность анкерной сваи имеет корневидную структуру, что обеспечивает высокую несущую способность.

Как показывает практика, применение труб с гладкой внешней поверхностью не приводит к значительному уменьшению несущей способности свай или анкеров. Это можно объяснить значительной величиной удельного сцепления между цементным камнем и внешней поверхностью трубы. Отметим, что прочность контакта обеспечивается как шероховатостью внешней поверхности трубы, так и действием «обжимающих» усадочных напряжений в цементном камне, которые появляются в ходе твердения раствора, а также при помощи действия гидростатического давления грунта на цементную оболочку. Все приведенные выше факторы приводят к срыву анкера или сваи не по контакту «труба – цементная оболочка», а по грунту.

Отличительными чертами анкерных свай «Атлант» являются имеющиеся анкерные элементы — гомогенизаторы, которые выполняют следующие функции:

• гомогенизация цементной смеси при опрессовке скважины;
• улучшение проработки скважины при бурении, а также повышение ее диаметра;
• увеличение несущей способности анкерной анкера или сваи.

При устройстве анкерных свай «Атлант» гомогенизаторы рациональней устанавливать только на тех штангах, которые будут располагаться в корневой части анкера, а при устройстве свай «Атлант» достаточно установить гомогенизаторы только на тех частях трубы, которые в последующем будут прорезать самые прочные слои грунта (как правило, в непосредственной близости к пяте сваи).

Модификацией технологии устройства свай «Атлант» является ее совмещение с технологией струйной цементации грунтов (jet-grouting) при давлении 20 МПа (200 атм). Такая технология получила название AtlantJET. Для реализации струйной цементации буровую головку оснащают форсунками, а в муфтовое соединение устанавливают дополнительные уплотняющие элементы из алюминия.

Главным достоинством этой технологии является значительное повышение диаметра в сравнении с устройством свай «Атлант» при низком давлении инъекции.

Сопоставление технологий показывает, что применение струйной цементации значительно повышает диаметр свай. Если при стандартной технологии «Атлант» диаметр свай обычно составляет от 150 до 200 мм, то при использовании высоких давлений AtlantJET диаметр может достигать от 400 до 700 мм, что значительно увеличивает несущую способность сваи по грунту.

Применение струйной технологии в ряде случаев представляется оправданным. К таким ситуациям следует отнести устройство свай в слабых грунтах, когда для обеспечения несущей способности нужно повысить диаметр сваи, а в иных задачах повышение диаметра сваи нужно для обеспечения пересечения свай, к примеру, при создании технологических экранов между строящимися котлованами и близко расположенными зданиями и т.п.

К достоинствам анкерных свай «Атлант» можно отнести:

• высокую несущую способность сваи (анкера) по грунту и по материалу;
• высокую производительность (100–200 пог. м. анкерных свай в смену);
• возможность устройства анкерных свай в обводненных грунтах без применения обсадных труб.

Устройство анкерных свай, которые изготавливаются по технологии «Атлант», происходит за две технологические операции: бурение скважины с промывкой и опрессовка. Бурение скважины с промывкой на проектную глубину (горизонтально, вертикально или под требуемым углом) осуществляется с одновременным нагнетанием густого цементного раствора с водоцементным отношением В/Ц = 1,0. Применение цементного раствора обусловлено необходимостью транспортировки разрушенных в ходе бурения скважины частиц грунта на поверхность, а также необходимостью заполнения пустот, пор и трещин в грунте. В связи с чем важно, чтобы в ходе бурения скважины происходило вытекание раствора из нее, так как это позволяет гарантировать качество инъекции окружающего анкер грунта:

• опрессовка скважины более густым цементным раствором (В/Ц = 0,4…0,6), в процессе которой формируется оболочка из чистого цементного камня высокой прочности;
• анкерные сваи «Атлант» после их устройства не требуют преднапряжения.

Если по такой технологии будут устраиваться грунтовые анкеры, то для обеспечения совместной работы элементов нужно предусматривать крепление анкера к обвязочному поясу.

Анкерные сваи, которые устраиваются по технологии «Атлант», в сравнении с иными технологиями устройства анкеров, обладают рядом преимуществ:

• отсутствие большого числа технологических операций по устройству анкерных свай;
• повышение производительности труда приблизительно в 5–10 раз по сравнению с устройством традиционных буроинъекционных свай или грунтовых анкерных конструкций;
• возможность устройства свай и анкеров в неустойчивых грунтах без применения обсадных труб;
• возможность применения малогабаритных буровых установок для работ по усилению фундаментов в стесненных условиях (из подвалов существующих зданий);
• отсутствие отрицательного влияния на фундаменты близко расположенных сооружений и зданий;
• возможность производства работ в заводских цехах без остановки производственного процесса;
• уменьшение расходов ручного труда.

3. «Буран».

Анкерные сваи «Буран» (см. рис. 2.2) — это разновидность буроинъекционных свай, диаметром от 30 до 300 мм, а также метод устройства свай и анкеров путем забуривания в грунт трубчатых штанг, которые оснащены буровой коронкой, с одновременной и последующей инъекцией цементных растворов различной консистенции. При этом труба является и буровым, и армирующим элементом.

Рисунок 2.2 — Конструкция анкерной сваи «Буран»

Отличительная особенность применения анкерных свай «Буран» заключается в использовании пустотелых, винтовых штанг и теряемых буровых коронок. Это позволяет объединить процессы бурения и инъектирования раствора в скважину, а также выполнять работы без использования обсадных труб. Установка производится последовательным забуриванием штанг в грунт под проектным углом или вертикально. Первая штанга должна быть оснащена буровой коронкой, последующие наращиваются в процессе бурения с помощью переходных муфт. После завершения работы штанги остаются в грунте в качестве армирующего элемента сваи или тяги анкера. Данная технология успешно зарекомендовала себя в разных сферах транспортного, городского, подземного и гидротехнического строительства, а также в горной промышленности[8].

Процесс производства работ по устройству анкерных свай «Буран» состоит из следующих технологических операций: бурение скважины на проектную глубину горизонтально, вертикально или под проектным углом посредством анкерных тяг, которые в последующем будут оставаться в грунте в качестве армирующего элемента тела сваи. Тяги наращиваются при помощи специальных муфт. На первой тяге устанавливается буровая коронка соответствующего типоразмера для улучшения проходки грунта.

Перед забуриванием производится предварительная контрольная сборка и освидетельствование несущей конструкции каждого анкера.

При устройстве преднапряженных анкеров штанги по свободной длине тяги должны быть защищены пластиковой трубой-оболочкой, а муфтовые соединения покрыты кабельной изоляционной лентой, которая наматывается послойно и с наклоном, начиная от конца муфты, обращенного к передовой штанге. Перехлест каждого защитного слоя должен составлять не менее 50 % ширины клейкой изоляционной ленты.

В то же время с забуриванием через полость трубчатой винтовой штанги и выпускные отверстия буровой коронки производится подача в грунт бурового промывочного раствора, в качестве которого применяют водоцементный раствор.

4. GEWI и GEWI Plus.

Микросваи GEWI и GEWI Plus (см. рис. 2.3) — разновидность свай, которые отличаются малым диаметром (как правило, до 220 мм). Микросваи GEWI и GEWI Plus диаметром от 18 до 75 мм временного или постоянного типа соответствуют требованиям современных нормативных документов. Микросваи применяются в любых климатических зонах, грунтовых условиях, агрессивных средах, как элемент несущей конструкции при новом строительстве и реконструкции.

Рисунок 2.3 — Конструкция микросвай GEWI и GEWI Plus: 1 — жесткое крепление оголовка сваи; 2 — анкерная гайка; 3 — анкерная плита; 4 — гофрированная полиэтиленовая (ПЭ) оболочка (элемент двойной коррозийной защиты); 5 — прокат винтового профиля; 6 — соединительные муфты; 7 — центраторы; 8 — цементный камень; 9 — торцевая заглушка

5. TITAN ischebeck.

В технологии устройства анкерных свай TITAN (рис. 2.4) в качестве штанг используются полые трубчатые элементы с накатанной волновой поверхностью, которая обеспечивает качественный контакт между трубчатым элементом и цементным камнем[9].

Рисунок 2.4 — Основные элементы анкерных свай TITAN: 1 — сферическая анкерная гайка; 2 — опорная пластина; 3 — полая штанга с накатанной волновой поверхностью — стальной несущий элемент; 4 — соединительная муфта; 5 — центратор; 6 — буровая коронка

Буроинъекционные анкерные сваи TITAN — один из самых быстрых, простых и надежных способов устройства свайных фундаментов. Суть технологии заключается в том, что сборная металлическая конструкция одновременно выполняет три функции:

• полая штанга с накатанной волновой поверхностью является буровым инструментом, на нижнем конце которой устанавливается буровая коронка в зависимости от вида грунта;
• трубчатые полые штанги с накатанной волновой поверхностью и буровые коронки с отверстиями позволяют совместить бурение, нагнетание цементного раствора и заполнение скважины с забоя в одной технологической операции;
• трубчатые полые штанги с накатанной волновой поверхностью наращиваются с устья при помощи соединительных муфт до требуемой глубины и остаются в скважине после выполнения работ в качестве армирующего элемента анкера.

В качестве цемента применяют обычно ординарный или быстротвердеющий портландцемент[10]. Однако тип цемента может быть изменен при каких-то иных химических характеристиках воды, например,  как сульфатостойкий цемент. Инъекционный раствор обычно готовят смешивая портландцемент с водой при водоцементном отношении от 1,5 до 0,8. Бентонит может быть также включен, чтобы улучшить характеристики смеси при ее закачивании, а также для повышения деформационных свойств материала[11].

Следует заметить, что в случае грунтов с возможностью интенсивной фильтрации инъекционный раствор может размываться до того, как он схватится. В этом случае необходимо применять смеси с добавлением, например, 3% хлоридов (CaCl₂) по весу относительного цемента. С целью ускорения перехода заполнителя из жидкого состояния в твердое в раствор-заполнитель добавляют ускорители схватывания (жидкое стекло и др.)[12].

Струйная цементация отличается от обычной цементации тремя основными особенностями: метод может применяться для большинства нескальных грунтов – от мягкой глины и песка до гравия; исходный пункт в результате цементации полностью преобразуется в новый материал – грунтобетон, характеризующийся высокой прочностью, низкой способностью к деформациям и очень низкой водопроницаемостью; геометрические размеры и свойства грунтобетонных элементов могут обоснованно выбираться на стадии проектирования и экспериментально проверяться в процессе возведения сооружения.

Давление при подаче цементного раствора – это один из наиболее важных параметров, определяющий радиус действия струи. Его классифицируют следующим образом: низкое – 20-25 МПа; среднее – 30-40 МПа; высокое – 40-70 МПа. Но при этом рекомендуется учитывать, что больший радиус действия не влечет увеличения радиуса колонн; постоянный радиус достигается благодаря продолжительности процесса. Поэтому увеличение давления в некоторых случаях не приводит к ожидаемым результатам и увеличение затрат энергии не вызывает соответствующего увеличения диаметра колонн.

Чтобы достичь эффектного смешивания грунтов основания и инъекционного раствора скорость вращения бурового снаряда должна быть достаточно низкой, скорость подъема должна обеспечивать однородное распределение раствора в освобождаемом пространстве. Скорость вращения обычно колеблется от 10 до 30 об/мин.

Завеса, выполненная струйным методом обычно имеет весьма низкую водопроницаемость, порядка 10^-9см/сек. Но такая  водопроницаемость может быть в основном на небольшой глубине и при достаточно одинаковых свойствах грунтов. Повышение коэффициента фильтрации до 10^-7 см/сек может иметь место на значительных глубинах и при более сложных условиях распространения завесы, когда необходимо уменьшать ее проницаемость за счет заполнения образовавшихся «окон», уменьшения расстояния между осями колонн или назначая дополнительные линии колонн.

2.2 Области применения геотехнических технологий устройства грунтовых анкеров

Малые значения деформаций микросвай TITAN позволяют применять их не только как свайные фундаменты сооружений и зданий, но и как основания мостов, эстакад и более сложных конструкций (рис. 2.5). Основания, которые состоят из групп микросвай, могут воспринимать все виды, значения и направления нагрузок. В сейсмоактивных зонах фундаменты из групп «корневых» микросвай более эффективны по сравнению с массивными свайными фундаментами[13].

Рисунок 2.5 — Применение микросвай TITAN в качестве оснований сооружений

Реконструкция и усиление существующих фундаментов и оснований приведена ниже:

Технология устройства позволяет применять малогабаритные буровые установки для реконструкции и санации фундаментов эксплуатируемых сооружений и зданий. Микросваи TITAN обширно используют для усиления ленточных, свайных и плитных фундаментов, а также для остановки прогрессирующих деформаций (см. рис. 2.6).

Рисунок 2.6 — Применение микросвай TITAN при реконструкции фундаментов эксплуатируемых зданий и сооружений

Анкерные сваи TITAN применяют для крепления разных видов временных и постоянных стен (см. рис. 2.7) для:

• реконструкции и строительства причальных сооружений;
• анкерования противооползневых защитных стен;
• крепления котлованов в гражданском строительстве;
• крепления опорных стен в транспортном строительстве.

Рисунок 2.7 — Применение микросвай TITAN для крепления различных видов постоянных и временных стен

За счет их высокой жесткости и малых деформационных значений при активации анкера в грунте, по сравнению с тросовыми анкерами, они не нуждаются в предварительном преднапряжении, и таким образом, в последовательном периодическом контроле. Это предоставляет возможность оставлять головную конструкцию недоступной, омоноличивая ее в самой стене в целях осуществления защиты от коррозии.

В зависимости от вида грунта на выбор имеются специализированные подходящие буровые коронки. Если грунт оказывается неоднородным или другим, чем ожидалось, то это, как правило, не означает изменения способа бурения анкерных свай TITAN, а только замену буровой коронки.

В ходе бурения центральное положение буроинъекционной штанги в скважине обеспечивается при помощи центраторов (см. рис. 2.8).

Рисунок 2.8 — Общий вид центратора

В соответствии с требованиями Евростандартов для постоянных конструкций центраторы гарантируют толщину слоя цементного камня, которые является антикоррозионной защитой стальных элементов.

Заключение

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

Проведенный поиск существующих решений анкерных свай позволяет сделать ряд следующих выводов:

• в современной отечественной и зарубежной геотехнической практике применение анкерных свай имеет большое значение. Необходимость их использования связана с обеспечением безопасности строительного производства, уменьшением сроков выполнения работ нулевого цикла и экономической эффективностью принятых инженерных решений;
• было установлено, что несмотря на большое число видов анкерных свай все они, как правило, изготавливают по технологии фирмы Bauer, которая в 1958 г. разработала инъекционный стяжной анкер, который предназначается для крепления конструкций ограждения котлована в грунте без устройства распорных элементов;
• было установлено, что в большинстве ситуаций конструкция анкера состоит из трех основных частей: оголовка (опорный элемент), тяги (элемент, который передает нагрузку от оголовка анкера на его корень) и корня анкера (элемент, который передает нагрузку от закрепляемой конструкции на грунтовый массив и грунты основания).

По итогам патентного поиска существующих решений анкерных свай были выявлены технологические решения, которые имеют особую популярность за рубежом, а именно:

• распорные конструкции в виде расклинивающихся стальных элементов или гарпунов с раскрывающимися при выдергивании лопастями и полостями, а также анкеры с разворотом наконечников для повышения их опорной площади и сопротивляемости грунта, основными минусами которых является сложная конструкция и подверженность коррозии стальных элементов в водонасыщенном глинистом грунте;
• буроинъекционные анкерные сваи, которые выполняются из трубчатых полых винтовых штанг, которые соединены между собой в единую тягу при помощи втулочных соединительных муфт с инъекцией цементного раствора (технология TITAN, «Атлант»), основными минусами которых является большая (до 20–30 м) длина из-за низкой несущей способности по боковой поверхности и неконтролируемый характер распространения цементного раствора в пылевато-глинистом грунтовом массиве во время инъекции.

Перспективой развития исследований в данном направлении будет являться разработка новой конструкции буроинъекционной анкерной сваи, отличительной особенностью которой является армированное контролируемое уширение на ее нижнем конце.

Список использованных источников

1. Руководство по проектированию и технологии устройства анкерного крепления в транспортном строительстве. М. : Научно-исследовательский институт транспортного строительства, 1987.
2. ВСН 506-88 Минмонтажспецстрой СССР. Проектирование и устройство грунтовых анкеров. М. : Стандартинформ, 1989.
3. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. Введ. 01.01.2012. М. : Стандартинформ, 2012.
4. Instructions for drilled piling. Design and execution guide. Helsinki : FINNRA, 2003.
5. DIN 1054:2005. Subsoil. Verification of the safety of earthworks and foundations. 2005.
6. Recommendations for prestressed rock and soil anchors. Post Tensioning Institute PTI. 1996. P. 108.
7. СТО НОСТРОЙ 109-2013. Устройство грунтовых анкеров, нагелей и микросвай. Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ. М., 2013.
8. Производство и поставка самозабуривающихся, буроинъекционных, винтовых свай и анкерных систем типа «Буран». URL: http://psk-stroitel.ru/oborudovanie-iehlementy-sistem/elementy-sistem-geotekhniki/ankernyevintovye-svai-buran.html
9. Анкерные сваи. URL: http://burss.ru/ankernie_svai.html
10. СТО-ГК «Трансстрой»-023-2007. Применение грунтовых анкеров и свай с тягой из трубчатых винтовых штанг «Титан». М., 2007.