Натяжной инъекционный анкер Советский патент 1983 года по МПК E02D5/80 

Изобретение относится к строительству, касается выполнения грунтовых натяжных анкеров, приме няемых.для укрепления широких котлованов и горных склонов, преимущественно скальных, для анкеровки конструктивных элементов и сооружений к скальному основанию и для других целей.

По основному авт. св. 924248 известен натяжной инъекционный анкер, включающий размещенные в скважине тягу с натяжным приспособлением, инъекционную трубку и пакер, выполненный в виде оболочки, который снабжен дисками, установленными на тяге на расстоянии друг от друга и с зазором относи тельно стенок скважины, причем дис обращенный к забою скважины, установлен с зазором относительно тяги, а оболочка выполнена в виде рукава из водо- и воздухопроницаемого материала и прикреплена своими концами к дискам С13.

Недостатком известного анкера является то, что при монтаже анкер имеющего массу сотни кг, в наклонной скважине глубиной 15-30 м диски могут вызвать большое сопротивление скольжению анкера по стенкам скважины и заклинить его, это может произойти из-за большого диаметра дисков, из-за .трещин- и каве в стенках скважины, из-за остатков бурового шлама или осыпавшейся породы. Возможно также нарушение крепления рукава к дискам, поскольку такое крепление чаще всего выполняется проволочной обвязкой, которая может сползти при скольжении диска по дну наклонной скважины, вместе с тем обвязка проволокой является трудоемкой, не поддающейся контролю операций, при которой не удается избежать острих концов проволочных скруток, о которые рукав рвется при своем раздувании в момент инъекции цементного раствора, что приводит к выходу анкера из строя.

Кроме того, эластичнйй рукав может быть перетерт о стенки скважины в месте примыкания его к диску обращенному к устью скважины,

Чтобы облегчить при монтаже движение анкера по наклонной скважине и избежать его заклинивания, обычно уменьшают диаметр дисков для увеличения зазора межлу ними и стенкой скважищл, что, однако, снижает надежность анкера из-за усиления цементного раствора в обход пакера,

Цель изобретения - повышение . надежности В работе анкера и снижение трудоемкости его сборки.

Поставленная цель достигается тем, что в натяжном инъекционном анкере пакер снабжен обоймами, каждая из которых выполнена с конической внутренней поверхностью, 5 охватывающей соответствующий конец оболочки, и ребрами, каждое из которых имеет скошенную в сторону забоя скважины часть и прямоугольную часть, заведенную в зазор меж0 {ду тягой и диском, обращенным к

забою скважины, причем диски выполнены с конической поверхностью, соответствующей конической поверхности, обойм, при этом обойма,

5 обращенная к забою скважины, выполнена со скосом в сторону забоя и с кольцевыми канавками, расположенными на скосе.

Причем инъекционная трубка мо„ жет в зоне между дисками иметь отверстие с клапаном.

Пакер может быть снабжен по крайней мере одним дополнительным диском с наружной конической поверхностью, установленным между основными, и дополнительной обоймой,

с конической внутренней поверхностью, соответствующей конической поверхности дополнительного диска, а между диском и обоймой пропущена оболочка.

Кроме того, пакер может быть снабжен жгутами, прижимающими оболочку к тяге.

На фиг. 1 изображен предлагаемый анкер, общий вид, продольный разрез,по скважине; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг.2} на фиг.4 ребро, на фиг. 5 - узел 1 на фиг.1}

Q на фиг. 6 - узел I на фиг. 15 на фиг. 7 - аикер с отверстием в инъекционной трубке, размещенным между дисками; на фиг. 8 - анкер с дополнительным диском, продольный разрезJ на фиг. 9 - анкер, в котором рукав прижат к тяге резиновыivffl жгутами, продольный разрез.

Натяжной инъекционный анкер состоит из тяги 1 с инъекционной

0 трубкой 2 по всей длине тяги. К замковой части 3 анкера примыкает диск 4, установленный на тя)ге 1с зазором 5 и связанный с диском 6, закрепленным на тяге 1 без iзазора, оболочкой 7 из эластичного

водо- и воздухопроницаемого материала, например из бязи, тика, холста и т,По Положение оболочки в монтажном положении анкера показано сплошной линией, а после раздувания инъекционным раствором пунктиром, К торцу диска 4, обращенному к забою скважины, и к тяге 1 прикрепленв ребра 8 со скошенной в сторону забоя частью, на

5 диски 4 и б насажены обоймы 9,

при этом наружные поверхности дисков и внутренние обоймы выполнены коническими. Между обоймами 9 и стенкой скважины создается кольцевой зазор 10, причем площадь кольцевого зазора 10 меньше (в несколько раз ) площади зазора 5 с таким расчетом,, чтобы его пропускная способность-была ниже. Наружная поверхность чэбоймы 9, насаженной на диск 4, выполнена со скосом 11, обращенным к забою сква|Жины, причем на скосе 11 выполне-ны кольцевые канавки 12. Кроме того, у устья скважины имеется натяжное устройство 13. Оболочка 7 анкера в примыкании к диску б может быть выполнена по крайней мере, двуслойной, а конец оболочки 7 , примыкающий к диску 4, после пропуска его под втулкой может быть завернут от забоя скважины на втулку. ,

В стенке инъекционной трубки 2 может быть выполнено отверстие

,14, размещенное на участке между дисками 4 и 6, это отверстие может

(быть снабжено клапаном 15.

Между дисками 4 и 6 может быть установлен по крайней мере еще один дополнительный диск 16, аналогичный диску 4 с насаженной на.нем обоймой 9 и пропущенной между ними оболочкой 7. Оболочка 7 может быть снабжена жгутами 17,

прижимающими ее к тяге 1.

Анкер собирается и устанавливается следующим образом.

На тяге 1 закрепляют инъекционную трубку 2 по всей длине тяги и диск 6, причем закрепление диска б выполняется герметично без образования зазоров между ним тягой 1 и трубкой 2. На тягу одевают одну обойму 9 и временно размещают ее около диска б, затем одевают и закрепляют на тяге 1 диск 4 с поглощью ребер 8, создающих зазор 5 между диском 4 и тягой 1. После этого одевают оболочку 7, пропуская его под обоймой 9, свободно одетой на тягу 1 между дисками 4 и 6, и закрепляют концы оболочки 7 на дисках 4 и б путем надвигания и забивки на них обойм 9. После этого анкер заводят в пробуренную скважину, при этом беспрепятственному скольжению анкера по наклонной ,скважине способствуют ребра 8 обтекаемой формы и скос 11 на обойме 9. Через инъекционную трубку 2 нагнетают цементный раствор в замковую часть 3, который, поднимаясь восходящим потоком от забоя в сторНУ устья скважины, попадает од-, повременно в з.азор 5 между тягой 1 и диском 4 и в кольцевой зазор , 10 между обоймой и стенкой скваживы. Раздувание оболочки 7 обеспечивается за счет более высокой пропускной способности зазора 5 в сравнении с пропускной способностью кольцевого зазора 10 вследствие того, что площадь живого сечения зазора 5 в несколько раз больше, чем площадь живого сечения зазора 10, а также того, что кольцевые канавки 12 создают турбулентные

0 завихрения потока раствора, направленные перпендикулярно основному потоку .и ослабляющие его.

Поступающий в полость оболочки 7 цементный раствор вытесняет через материал оболочки 7 воздух и

5 в.oдy и заполняет ее, в результате чего кольцевой зазор 10 запирается. Тяга 1 при этом не выталкивается из скважины, поскольку до момента полного распора оболочки паке0ра она закреплена в устьевой части, .например, временным клином не . показан). После набора цементным раствором в замковой части проектной прочности тяга 1 напрягается

5 при помощи натяжного устройства 13.

В случае выполнения оболочки 7 двуслойной «а участке примыкания к диску б, повышается прочность рукава, что позволяет ему перекрывать

0 увеличенный зазор между обоймой 9 диска б и стенкой скважины. Выполнение оболочки 7 отогнутой на обойму 9 диска 4 будет еще более способствовать уменьшению пропуск5ной способности зазора 10 за счет того, что ткань и ее складки частично перекроют сечение зазора и увеличат гидравлическое сопротив.ление на входе в зазор.

В случае выполнения устройства с

0 отверстием 14 в инъекционной трубке 2 заполнение оболочки 7 пакера происходит не только через зазор 5, но и через это отверстие.При наличии клапана 15 на этом .отверстии раствор через него начинает изливаться только после заполнения з,амковой части, поскольку для ист ечения раствора через клапан необходимо повышение давления в инъ0екционной трубке.

Эластичные жгуты 17, прижимающие оболочку 7 к тяге 1 предохраняют oJбoлoчкy, имеющую диаметр больше диаметра скважины и длину больше длины пакера, от протирания при скольжении по наклонной скважине. При заполнении оболочки цементным раствором жгуты растягиваются или разрываются.

Снабжение устройства дополнительным диском 16, аналогичным диску 4, с обоймой 9 предохраняет оболочку 7 от протирания в скважинах с повьоаенной осыпаемостью

щебенистого материала со стенок скважины.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежность работы анкера за счет уменьшения возможности его заклинивания при погружении в наклонную сквйжину, благодаря ребрам обтекаемой формы, надежность повышается также за счет обойм, защищающих места прикрепления оболочки к дискам, что препятствует срыву оболочки с дисков при скольже- . НИИ анкера по стенкам наклонной скважины, причем прижатие оболочки к дискам при сборке анкера является нетрудоемкой, легкой операцией, хорошо поддающейся контролю, и обеспечивает безотказность крепления, не создавая при этом острых выступов, прокалывающих оболочку при его раздувании раствором, наличие скоса на обойме, насаженной на диск, обращенный к забою скважины, Препятствует зацеплению дисков с неровностями стенок скважины, что уменьшает возможность Зс1клинивамия анкера и повьпнает его надежность, благодаря кольцевым канавкам на указанном скосе обоймы создаются турбулентные завихрения обходного потока цементного раствора, которые снижают пропускную способность зазора между обоймой и стенкой скважины, что позволяет уменьшить диаметр диска и обоймой и тем самым еще более уменьшить возможность заклинивания анкера в скважине при его установке, что существенно повышает его надежность.

Преимущество в случае применения технического решения, в котором участок оболочки, пршвлкающий к диску, обращенному в сторону устья Скважины, зьтолнен двуслойным, состоит в том, что при этом диаметры диска и втулки могут быть уменьшены тоже, поскольку двуслойность позволяет бболочке перекрыть зазор больший, чем при одном слое, и вследствие этого, можно умень шить диаметр диска и обоймы, что уменьшает возможность заклинивания анкера при его установке в скважину, соответственно повышая его надежность. Аналогичная цель достигается в случае, когда конец оболочки, пропущенный между диском и обоймой, обращенными к забою скважины, отогнут и одет на обойму.

Предлагаемое устройство, в котором в инъекционной трубке выполнено отверстие, размещенное на участке между дисками, благодаря которому ускоряется заполнение оболочки цементным раствором, что повышает надежность пакера, а также поз воляет уменьшит диаметр диска, обращенного к забою скважины, и обоймы, насаженной на него, что упрощает установку анкера в скважину. Снабжение указанного отверстия клапаном, например обмотка его изоляцирнной лентой, позволяет регулировать время начала истечения раствора через его отверстие, например к моменту подъема уровня цементного раствора от забоя скважины до пакера.

При установке еще одного диска, имеющего зазор относительно тяги, и еще одной насаженной на этот диск обоймы, между/которыми пропущена средняя часть оболочки, повышается сохранность оболочки от перетирания щебенистым материалом, попавшим на тягу при скольжении анкера по скважине. Кроме того, это позволяет удлинить .пакер в

плохих геологических условиях,

Эластичные жгута, прижимающие оболочку к тяге, надежно предохраняют оболочку от протирания в мес-тах примыкания его к диску, обращенному к забою скважины, при установке анкера в сквгикину.

б-б

фие.д

1. НАТЯЖНОЙ ИНЪЕКЦИОННЫЙ АНКЕР по авт. св. 924248, о т 71 и ч а ю Dt и и с я тем, что, с целью повЕшюния надежности в работе анкера и снижения трудоемкости его сборки, пакер снабжен обоймами, каждая из которых выполнена с конической внутренней поверхностью, охва тывающей соответствующий конец оболочки, и ребрами, каждое из которых имеет скошенную в сторону забоя скважины часть и прямоугольную часть, заведенную в зазор между тягой и дясксйА, обращенным к забою скважины, причем диски выполнены с конической поверхностью, соответствующей конической поверхности обойм, при обойма, обращенная к забою скв ажины,,выполнена со скосом в сторону забоя не кольцевыми канавками, расположенными на скосе. 2.Анкер по п. 1, о т л и Ч аю щ и и с я тем, что инъекционная трубка в зоне между дисками имеет отверстие с клапаном. 3.Анкер ПОП.1, от л и ч аю щ и и с я тем, что пакер снабжен , по крайней мере одним дополнительным диском с наружной конической поверхностью, установленк:1М меаду основными, и дополнительной обоймой с конической внутренней поверхностью, соответствующей конической поверхности дополнительного диска, а между диском и обоймой пропущена оболочка. . . .4. Анкер по п. 1, от л-и-ч а ю щ и и с я тем, что пакер снабжен эластичными жгутами, прижимающими оболочку к тяге. тз & СЛ Фие.1