Анкеры в грунте. Конструкции анкеров и технология их устройства.

Анкеры – устройства для передачи выдергивающих усилий от строительных конструкций на грунтовую толщу.

Рис.13.15. Применение анкерных устройств: а – крепление котлована; б – крепление днища и стенок дока или шлюза; в, г – восприятие выдергивающих сил в фундаментах дымовых труб и мачт ЛЭП; д – крепление откоса; е – усиление подпорной стенки; ж – крепление свода подземного перехода; з – противодействие взвешивающему давлению грунтовой воды на тоннели; и – восприятие опрокидывающего момента от перекрытия ангара

Анкера препятствуют всплытию заглубленных сооружений, что сокращает расход материалов.

Анкера НЕ ИСПОЛЬЗУЮТ В: набухающих, просадочных и сильносжимаемых грунтах, илах, торфах и текучих глинах.

+ при устройстве глубоких котлованов применение анкеров позволяет сделать конструкцию фунд. более легкой и вести строительные работы рядом с существующими сооружениями, не опасаясь чрезмерных деформаций.

+ применение анкеров позволяет полностью освободить внутреннее пространство котлована от распорок и стоек, что упрощает и ускоряет производство работ.

Конструкции анкеров и технология их устройства.

Конструкция анкера зависит от вида возводимого сооружения, его назначения и срока службы, геологических и гидрогеологических условий строительной площадки и ряда других факторов.

По сроку службы анкера подразделяются на временные и постоянные.

Временные анкера устраивают на срок выполнения строительно-монтажных работ или для временных сооружений (шпунтовые стенкииз забитых в грунт трубчатых свай и замыкающих соединительных элементов, размещенных между сваями).

Постоянные анкера являются составной частью конструкции и устраиваются на весь срок службы капитального сооружения. Постоянные анкера отличаются от временных усиленной антикоррозионной защитой.

Грунтовые анкера находятся внутри массива и работают за счет сопротивления грунта.

Конструкция анкера состоит из трех основных частей:

*Оголовок воспринимает усилие от конструкции, которую крепит анкер,

* анкерная тяга передает это усилие на безопасное расстояние в толщу грунта.

Это сплошные металлические стержни, трубы, тросы и т.д..

* анкерная заделка обеспечивает дальнейшую передачу усилия с тяги на окружающий грунт.

В зависимости от способа заделки грунтовые анкера бывают:

- засыпными;

- буровыми;

- инъекционными;

- забивными;

- завинчивающимися и т.д.

При подаче раствора в корень анкера (при инъектировании) подъему раствора из зоны заделки вверх по скважине препятствует особое устройство ­– пакер (рис. 13.16).

Рис.13.16. Инъекционный анкер:

1 – головка; 2 – анкеруемая конструкция; 3 – скважина; 4 – анкерная тяга; 5 – пакер; 6 – зона инъекцированного грунта (корень); 7 – состав для защиты тяги от коррозии

Предварительное натяжение анкеров - с помощью домкратов.

* Пробные испытания - для определения применимости выбранного типа и конструкции анкера, технологии устройства и его несущей способности. Испытанию подвергаются 3…5 анкеров.

* Контрольные испытания: соответствие фактической несущей способности расчетной нагрузкев проекте. Контрольным испытаниям подвергается не менее 10 % от общего числа установленных анкеров.

* При приемочных испытаниях определяют пригодность анкера к эксплуатации. Если при выдержке во времени на испытательной нагрузке превышающей рабочую, разность деформаций в интервалах времени остается одинаковой или уменьшается, то анкер считается пригодным. Приемочным испытаниям подвергаются все анкеры, кроме прошедших контрольные испытания.

Допускаемые усилия на анкер определяются прочностью материала анкерной тяги и несущая способность заделки анкера в грунте.

Ориентировочно несущую способность анкера по грунту можно определить по методике расчета несущей способности свай как сумму сопротивлений по торцу и боковой поверхности зоны заделки:

,

где γ_с, γ_CR, γ_сf – коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.03-85;

D_k – диаметр корня анкера, м, после инъектирования;

R и f – удельные сопротивления по торцу и по боковой поверхности корня, кПа, принимаемые как для свай по СНиП;

l_k – длина заделки анкера, м.

Есть рекомендации определять несущую способность анкера, пренебрегая сопротивлением грунта по торцу заделки, а сопротивление трению по ее боковой поверхности принимать с учетом напряженного состояния окружающего анкер грунта, которое зависит от избыточного давления при инъектировании цементного раствора:

,

k =0,6 – коэффициент однородности грунта;

m_p – коэффициент, учитывающий напряженное состояние грунта в зависимости от давления при инъектировании и принимаемый для песков 0,5, для глин различной консистенции 0,4…0,2;

d_c – диаметр скважины;

F_k – избыточное давление в зоне заделки при инъектировании;

φ_I – расчетное значение угла внутреннего трения грунта в зоне заделки анкера.

Изложенные методики определения несущей способности анкеров по грунту используют только для предварительных расчетов. Окончательные размеры зоны заделки (длины корня анкера) назначаются после проведения испытаний опытных анкеров. Как правило, она принимается в пределах 4…5 м в песчаных грунтах и 5…7 м в глинистых. Расстояние между анкерами в зоне заделки принимается не менее 1,5 м, с тем, чтобы их взаимное влияние не слишком сказывалось на несущей способности анкеров.