ГРУНТОВЫЙ АНКЕР И СПОСОБ ЕГО УСТАНОВКИ Российский патент 2023 года по МПК E02D5/80 

Предлагаемое изобретение относится к строительным элементам, а именно к устройству грунтовых анкеров, используемых для крепления к грунту различных конструкций, а также укрепления дорожных и иных откосов.

Известен патент РФ на полезную модель № 197033, «ЗАБИВНОЙ ГРУНТОВЫЙ АНКЕР». Полезная модель относится к строительству и касается выполнения грунтовых анкеров, используемых для крепления к грунту различных конструкций. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, используемых в качестве забивного грунтового анкера, обеспечивающего упрощение технологии возведения анкера, а также расширение его области применения. Для достижения технического результата предложен забивной грунтовый анкер, включающий размещенную в скважине (1) металлическую цилиндрическую оболочку (2) с анкерными элементами (3), стержень (4) для передачи нагрузки и твердеющий раствор (6) заполнения скважины. Новым является то, что он дополнительно содержит жестко и соосно закрепленный на стержне (4) пробойник (5), имеющий форму двух конусов, объединенных общим основанием, и предназначенный для образования скважины (1) при ударном воздействии на стержень (4) и для раскрытия анкерных элементов (3) на проектной глубине при ударном воздействии на металлическую цилиндрическую оболочку (2), которая выполнена с наружным диаметром, меньшим диаметра пробойника (5), формирующего скважину, и расположена соосно на стержне (4) над пробойником (5), причем пробойник (5) расположен между раскрытыми анкерными элементами (3) оболочки (2).

Недостатком данного изобретения является то, что предлагаемый забивной грунтовой анкер сложен в изготовлении, а значит требует значительных материальных и трудозатрат.

Известен патент РФ на полезную модель № 136822 «ГРУНТОВЫЙ АНКЕР». Полезная модель относится к устройствам для закрепления конструкций в грунте и может быть использована при прокладке трубопроводов через водные преграды. Грунтовый анкер содержит симметричные поворотные лопасти, ограничители их поворота, несущий канат, снабженный шарниром и тяги, шарнирно соединенные с лопастями. Новизна заключается в том, что тяги, шарнирно соединенные с лопастями, выполнены жесткими и шарнирно соединены между собой и с гибкой тягой, соединенной с шарниром несущего каната, при этом ограничители поворота лопастей выполнены гибкими и соединены одним концом с шарниром несущего каната, а другим с упором, выполненным на внутренней поверхности лопасти. Шарнирное соединение жестких тяг размещено на внутренней поверхности нижнего окончания лопастей, а упоры размещены от центра тяжести лопастей в сторону шарнирного соединения на них жестких тяг. Кроме того, анкер снабжен наконечником, который в сложенном положении анкера взаимодействует опорной поверхностью с торцами лопастей и отделяется при повороте лопастей в рабочее положение. Заявляемая конструкция позволяет использовать данный анкер для крепления трубопроводов в русле реки, а кроме того, и на незатопляемых участках для крепления различных сооружений.

Недостатком данного устройства является то, что предлагаемый грунтовый анкер имеет сложную систему раскрытия анкеровочных лопастей за счет шарнирно-канатной системы раскрытия и может не сработать на раскрытие из-за, например, заклинивания шарниров или обрыва канатов.

Известен патент РФ на полезную модель № 156537 «АНКЕР ГРУНТОВЫЙ». Полезная модель относится к области строительства, в частности к крепежным изделиям, а именно к грунтовым анкерам для крепления в грунте строительных конструкций и оборудования - подпорных стен, заглубленных сооружений, инженерных сетей, георешеток, полотна в дорожных работах, высотных конструкций и других систем. Анкер грунтовый, содержащий плоскую анкерную плиту, анкерную головку, узел крепления толкающего стержня к плоской анкерной плите, выполненный в виде цилиндрической втулки, с закрытым торцом, неразъемно соединенной с плоской анкерной плитой, узел крепления тяги, соединенный с плоской анкерной плитой с возможностью его поворота, ребра жесткости, отличающийся тем, что края плоской анкерной плиты выполнены в виде направляющих резцов, анкерная головка выполнена как продолжение плоской анкерной плиты, передний край которой имеет участок треугольной формы в плане, при этом сама анкерная головка снабжена ребрами жесткости и имеет в плане крестообразную форму, при этом зуб анкерной головки, образованный ребрами жесткости выполнен скошенным с обеих сторон; узел крепления тяги выполнен в форме вилки, подвижно закрепленной к выступу обходной пирамиды вилки при помощи нерезьбового крепежа, узел крепления толкающего стержня выполнен с отверстием в стенке цилиндрической втулки, при этом часть цилиндрической втулки узла крепления толкающего стержня, выступающая над анкерной плитой со стороны, противоположной расположению узла крепления тяги, выполнена с угловым изгибом, а задний торец цилиндрической втулки срезан под углом к оси втулки и выступает за границу задних кромок плоской анкерной плиты.

Недостатком данной полезной модели является сложность анкерной системы, механизм которой состоит из многочисленных дорогостоящих элементов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент РФ на изобретение № 2788053 «ГРУНТОВЫЙ АНКЕР». Изобретение относится к области строительства, а именно к креплению подпорных стенок и ограждений котлованов в грунтах средней плотности. Грунтовый анкер включает пробуренную в грунтовом массиве скважину, обсадную трубу, размещенную в скважине, анкерную тягу с раскрывающимися лепестками. Грунтовый анкер снабжен узлом анкеровки жестко закрепленным в нижней части полой анкерной тяги, при этом узел анкеровки выполнен в виде четырехлепестковой раскрывающейся лопасти и размещенной внутри нее конусообразной капсулы, заполненной невзрывным разрушающим веществом. Технический результат состоит в увеличении несущей способности анкера, упрощении конструкций механизма раскрытия лопасти.

Недостатком данного решения является то, что предлагаемый анкер достаточно сложен в исполнении и имеет большое количество элементов, монтировать которые может только специалист, а также анкер дополнительно содержит невзрывное разрушающее вещество, что может повлечь за собой производственные травмы.

Задачей предлагаемого изобретения является создание грунтового анкера с упрощенной конструкцией раскрытия лопастей, а также с облегченным способом установки анкера.

Техническим результатом заявляемого изобретения является:

• Получение простого в сборе и установке грунтового анкера;

• Использование для изготовления анкера известных и доступных элементов, не требующих специального изготовления.

Технический результат достигнут за счет того, что грунтовый анкер 1, включает: обсадную трубу 2, якорную тягу 3 и узел анкеровки 4. Грунтовой анкер 1 дополнительно содержит клиновидный наконечник 5, выполненный цилиндрическим у верхнего снования наконечника 5 и переходящим в конус 6 к низу. Цилиндр 7 верхнего основания наконечника 5 выполнен полым. Узел анкеровки 4 содержит стальной канат 8, обойму анкера 9 и трехлепестковый анкерный захват 10. Якорная тяга 3 содержит шайбу якоря 11 и якорь раздвижной 12. Узел анкеровки 4 расположен в полости цилиндра 7 верхнего основания наконечника 5 и заблокирован в полости цилиндра 7 шайбой якоря 11. Лепестки 13 раздвижного якоря 12 шарнирно закреплены на шайбе якоря 11. Обсадная труба 2 выполнена перфорированной и расположена над раздвижным якорем 12. Грунтовый анкер 1 закреплен на поверхности анкерным креплением.

Способ работы грунтового анкера заключается в том, что предварительно собирают грунтовый анкер 1. После чего погружают грунтовый анкер 1 в землю посредством виброударного действия домкрата и после полного погружения анкера производят виброударное воздействие на обсадную трубу 2, которая под давлением домкрата давит на якорь раздвижной 12, который под этим давлением раскрывается на 90 градусов. Затем под давлением начинают инъецирование цементного раствора в обсадную трубу 2. При этом раствор, заполнив обсадную трубу 2, начинает проникать в грунт через перфорацию трубы, образовывая грушевидную полость вокруг грунтового анкера 1. В заключение закрепляют оголовок грунтового анкера 1 на поверхности посредством анкерного крепления.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

Фиг. 1 – Вид грунтового анкера в сборе.

Фиг. 2 – Вид грунтового анкера в сборе в момент начала раскрытия якорной тяги.

Фиг. 3 – Вид грунтового анкера в сборе, в момент полного раскрытия якорной тяги.

Фиг. 4 – Вид узла анкеровки грунтового анкера.

Фиг. 5 – Вид якорной тяги грунтового анкера.

Фиг. 6 – Вид клиновидного наконечника грунтового анкера.

Грунтовой анкер служит для передачи вырывающих усилий от строительных конструкций на грунт. Грунтовые анкеры применяют в промышленном, гражданском, транспортном и гидротехническом строительстве. Их используют для закрепления ограждений котлованов, стен подземных сооружений, опускных колодцев, опор мостовых сооружений, откосов и склонов, мачт и башен и т. д. Широкая практика использования грунтовых анкеров подтверждена многолетним положительным эффектом их применения.

Грунтовый анкер 1 – это крепежное изделие, закрепленное в прочном несущем основании (грунте), обеспечивающее передачу растягивающих усилий от закрепляемых конструктивных элементов непосредственно на прочное грунтовое основание.

Обычно грунтовый анкер состоит из:

• Оголовок (на фиг. не показано), выполненного в виде анкерного крепления, выполняющего функцию передачи нагрузочных усилий непосредственно на стержень анкера.

• Якорной тяги 3, выполненной в виде самораскрывающегося (раздвижного) якоря 12, передающей выдергивающие усилия от оголовка на корневую часть 14 анкера 1.

• Корневой части 14, выполненной в виде клиновидного наконечника 5 с закрепленным в нем трехлепестковым анкерным захватом 10 и обоймой анкера 9, стального каната 8, заделки, закрепляемой в земле.

Выполнение строительно-ремонтных работ по укреплению откосов, устройству и усилению мостовых свай и т. д. связано с риском обрушения почвы под основаниями фундаментов, опор мостов и осыпания стенок. Чтобы максимально защитить несущее основание, откос и т. д. и не допустить развития разрушительных деформаций используют грунтовые анкера.

Технология укрепления грунтовыми анкерами эффективно решает проблему не только обрушения, но и позволяет надежно укрепить фундаментные основания.

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

Грунтовые анкеры могут быть временными с максимальным сроком использования до двух лет или постоянными, устанавливаемыми на весь период эксплуатации сооружения. Предлагаемый грунтовый анкер выполнен постоянным и предполагает установку на весь период эксплуатации.

Предлагаемый грунтовой анкер устанавливают непосредственно в массив грунта, при этом для передачи усилий от конструкционного элемента до окружающего грунта задействованы все составные части грунтового анкера.

Предлагаемый грунтовой анкер располагают вертикально или с небольшим углом наклона.

Предлагаемый грунтовой анкер 1 является инъецируемым самораскрывающимся и предусматривает раскрытие якоря раздвижного 12 и инъекцирование цементным раствором обсадной трубы 2, выполненной с перфорацией 15 с образованием грушевидной полости 16 в грунте за счет проникновения раствора через перфорацию 15 обсадной трубы 2. Погружение грунтовых анкеров 1 в грунтовое основание осуществляют ударным или вибрационным способом.

Грунтовый анкер 1 изготавливают из прядей стального каната 8. Предварительное напряжение, равное 30% величины рабочих нагрузок, создают на оголовке.

Расчет несущей способности грунтового анкера 1, при которой устройство будет эффективно работать в условиях постоянных выдергивающих и опрокидывающих нагрузок во многом зависит от грунтового массива, в котором будет закреплена корневая часть 14 грунтового анкера 1. В расчете обязательно учитывают параметры общей устойчивости закрепляемых анкерами конструкций и сооружений.

При этом любая расчетная методика позволяет ориентировочно определять несущую способность грунтовых анкерных 1 тяжей. На практике уточнение полученных результатов производится пробными испытаниями.

Грунтовый анкер 1 включает: обсадную трубу 2, якорную тягу 3 и узел анкеровки 4. Грунтовой анкер 1 дополнительно содержит клиновидный наконечник 5, выполненный цилиндрическим у верхнего снования наконечника 5 и переходящим в конус 6 к низу. Цилиндр 7 верхнего основания наконечника 5 выполнен полым. Узел анкеровки 4 содержит стальной канат 8, обойму анкера 9 и трехлепестковый анкерный захват 10. Якорная тяга 3 содержит шайбу якоря 11 и якорь раздвижной 12. Узел анкеровки 4 расположен в полости цилиндра 7 верхнего основания наконечника 5 и заблокирован в полости цилиндра 7 шайбой якоря 11. Лепестки 13 раздвижного якоря 12 шарнирно закреплены на шайбе якоря 11. Обсадная труба 2 выполнена перфорированной и расположена над раздвижным якорем 12. Грунтовый анкер 1 закреплен на поверхности анкерным креплением (на фиг. не показано).

Грунтовый анкер 1 работает следующим образом:

• Предварительно собирают грунтовый анкер 1.

• После чего погружают грунтовый анкер 1 в землю посредством виброударного действия домкрата.

• После полного погружения анкера 1 виброударное воздействие производят на обсадную трубу 2, которая под давлением домкрата давит на якорь раздвижной 12, который под этим давлением раскрывается на 90 градусов.

• Затем под давлением начинают инъецирование цементного раствора в обсадную трубу 2, при этом раствор, заполнив обсадную трубу 2, начинает проникать в грунт через перфорацию трубы 15, образовывая грушевидную полость 16 вокруг грунтового анкера 1.

• И в заключение закрепляют оголовок грунтового анкера 1 на поверхности посредством анкерного крепления.

Промышленная применимость

Все вышесказанное говорит о выполнении поставленной задачи и достижении технического результата, а именно создании грунтового анкера простого в сборе и установке и использовании для изготовления анкера известных и доступных элементов, не требующих специального изготовления. Все вышесказанное говорит также о промышленной применимости предлагаемого грунтового анкера.

Перечень позиций:

1. Грунтовый анкер

2. Обсадная труба

3. Якорная тяга

4. Узел анкеровки

5. Клиновидный наконечник

6. Конус

7. Цилиндр

8. Стальной канат

9. Обойма анкера

10. Трехлепестковый анкерный захват

11. Шайба якоря

12. Якорь раздвижной

13. Лепесток якоря

14. Корневая часть

15. Перфорация обсадной трубы

16. Грушевидная полость

Изобретение относится к строительным элементам, а именно к устройству грунтовых анкеров, используемых для крепления к грунту различных конструкций, а также укрепления дорожных и иных откосов. Грунтовый анкер включает обсадную трубу, якорную тягу и узел анкеровки. Грунтовой анкер дополнительно содержит клиновидный наконечник, выполненный цилиндрическим у верхнего основания наконечника и переходящим в конус книзу, причем цилиндр верхнего основания наконечника выполнен полым. Узел анкеровки содержит стальной канат, обойму анкера, трехлепестковый анкерный захват. Якорная тяга содержит шайбу якоря и якорь раздвижной. Узел анкеровки расположен в полости цилиндра верхнего основания наконечника и заблокирован в полости цилиндра шайбой якоря, при этом лепестки раздвижного якоря шарнирно закреплены на шайбе якоря, а обсадная труба выполнена перфорированной и расположена над раздвижным якорем. Технический результат состоит в обеспечении создания грунтового анкера простого в сборке и установке, использовании для изготовления анкера известных и доступных элементов, не требующих специального изготовления. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Грунтовый анкер 1, включающий обсадную трубу 2, якорную тягу 3 и узел анкеровки 4, отличающийся тем, что грунтовой анкер 1 дополнительно содержит клиновидный наконечник 5, выполненный цилиндрическим у верхнего основания наконечника 5 и переходящим в конус 6 книзу, причем цилиндр 7 верхнего основания наконечника 5 выполнен полым, а узел анкеровки 4 содержит стальной канат 8, обойму анкера 9, трехлепестковый анкерный захват 10, при этом якорная тяга 3 содержит шайбу якоря 11 и якорь раздвижной 12, а узел анкеровки 4 расположен в полости цилиндра 7 верхнего основания наконечника 5 и заблокирован в полости цилиндра 7 шайбой якоря 11, при этом лепестки 13 раздвижного якоря 12 шарнирно закреплены на шайбе якоря 11, а обсадная труба 2 выполнена перфорированной и расположена над раздвижным якорем 12.

2. Грунтовый анкер 1 по п. 1, отличающийся тем, что закреплен на поверхности анкерным креплением.

3. Способ установки грунтового анкера, заключающийся в том, что предварительно собирают грунтовый анкер 1, после чего погружают грунтовый анкер 1 в землю посредством виброударного действия домкрата и после полного погружения анкера производят виброударное воздействие на обсадную трубу 2, которая под давлением домкрата давит на якорь раздвижной 12, который под этим давлением раскрывается на 90 градусов, затем под давлением начинают инъецирование цементного раствора в обсадную трубу 2, при этом раствор, заполнив обсадную трубу 2, начинает проникать в грунт через перфорацию трубы, образовывая грушевидную полость вокруг грунтового анкера 1, и в заключение закрепляют оголовок грунтового анкера 1 на поверхности посредством анкерного крепления.