Грунтовый анкер Советский патент 1992 года по МПК E02D5/80 

Изобретение относится к строительству и касается конструкции грунтовых анкеров, применяемых при закреплении газопровода в мягком водонасыщенном грунте для предотвращения его от всплытия.

Известен грунтовый анкер, который содержит штангу, попарно расположенные на высоте штанги лопасти в виде пластин, шар- нирно прикрепленных к штанге 1.

Недостатком этого анкера является высокая металлоемкость и трудоемкость в момент монтажа (необходимость выдергивания анкера для раскрытия лопастей).

Существенным недостатком этого анкера является ненадежность закрепления трубопровода, когда он работает в паре. Ненадежность закрепления трубопровода

выражается в опасности разрыва сварного шва в месте приварки силового пояса к штанге анкера. Разрыв сварного шва происходит в результате концентрации напряжений в корне шва, чему способствует большое расстояние (плечо до 400 мм) от штанги анкера до трубы. Большое расстояние является следствием значительных конструктивных габаритов анкера.

Механика концентрации напряжений в корне шва такова.

Выталкивающая сила действует на силовой пояс, который, передавая усилия на штангу анкера, стремится штангу прогнуть или развернуть весь анкер в сторону труЬы по линии действия силы. Если штангу сделать довольно жесткой и она будет сопроXI

х|

О

ч

тивляться изгибу, то грунт, если он недостаточно плотный, позволяет развернуться анкеру, В этом случае уменьшается проекция лопастей на грунт, а следовательно.-умень- шается несущая способность анкера. Наклон анкера приводит к большим напряжениям в месте приварки силового пояса к штанге, сварка не выдерживает и рвется, освобождая трубопровод от анкеров. Трубопровод, всплывая, передает усилие на очередную пару анкеров, причем усилие значительно большее и нарастает оно лавинообразно. Трубопровод начинает освобождаться от анкеров, вырывая их из грунта. Чтобы это не произошло, проектировщики идут на уменьшение шага крепления трубопровода анкерами. Такое действие приводит к удорожанию строительства,

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является . грунтовый анкер, который содержит полый корпус, шарнирно прикрепленные к его нижней части поворотные лопасти с ребрами, соосно расположенный в корпусе стержень с фиксатором положения лопастей на его нижнем конце. Ребра лопастей обращены к стержню и выполнены с вырезами, образующими на ребрах наклонные кромки, окантованные пластинами с образованием карманов, куда введены фиксаторы, выполненные в виде наклонных к оси стержня упоров. Анкер снабжен опертый на корпус полой инвентарной штангой, в которую заведен с возможностью фиксации верхний конец стержня.

Существенным недостатком этого анкера являются его габариты, из-за которых он также ненадежно работает с паре, создавая опасные концентрации напряжений в корне приварки силового пояса к стержню (тяге) анкера.

Цель изобретения - повышение надежности анкера при работе в ларе с другим анкером, соединенным силовым поясом.

Поставленная цель достигается тем, что в грунтовом анкере тяга выполнена составной из верхнего участка в виде плоской ленты и нижнего - в виде охватывающих коромысло вильчатых тяжей. Штанга выполнена с вильчатым фиксатором, лапы которого размещены между лопастями. Причем лопасти и лента тяги ориентированы перпендикулярно коромыслу, а расстояние между наружными поверхностями лопастей не превышает наружного диаметра штанги.

Кроме того, лента тяги снабжена муфтой под шкворень, а анкер снабжен поворотным устройством для контроля положения тяги.

На фиг,1 показан анкер перед соединением его с инвентарной штангой; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З анкер соединен с инвентарной штангой и поворотным

устройством; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З. на фиг.5 - раскрывшийся анкер с инвентарной штангой; на фиг.6 - раскрывшийся анкер с демонтированной инвентарной штангой; на фиг.7 - раскрытый работающий

анкер в паре с другим аналогичным анкером; на фиг.8 - штанга с вильчатым фиксатором и поворотным устройством; на фиг.9 - разрез В-В на фиг.8.

Грунтовый анкер (фиг.З) включает полый корпус 1 с вваренным коромыслом 2, имеющим по концам цапфы 3, шарнирно прикрепленные к цапфам 3 поворотные плоские лопасти 4, каждая из которых выполнена с ребрами жесткости: боковыми 5 и

центральным 6, К торцам центрального ребра 6 прикреплены упорные пластины 7 и 8, Упорная пластина 8 выполнена наклонной к плоскости лопасти 4 для придания направления движению в момент разворота лопастей 4. Пластины лопастей 4 на конце отогнуты во внешнюю сторону.

Через корпус 1 пропущена тяга 9. Тяга 9 выполнена составной из верхнего участка в виде плоской ленты с отверстием 10 с

возможностью фиксирования и нижнего - в виде охватывающих коромысло 2 вильчатых тяжей 11, заканчивающихся в нижней части фиксатором 12, расположенным между тяжами 11 перпендикулярно к плоскости лопастей 14. Фиксатор 12 выполнен в виде наклонных к оси упоров, взаимодействующих с упорными пластинами 8 ребер 5 и 6 лопастей 4, и предназначен для фиксации лопастей 4 в момент забивки анкера в грунт

и фиксации лопастей 4 в рабочем положении после их раскрытия.

Анкер содержит полую штангу 13 инвентарную, опирающуюся на корпус 1, в которой размещен шкворень 14, посредством

которого обеспечивается возможность фиксирования тяги 9 со штангой 13 путем введения шкворня 14 в муфту 15, вставленную в отверстия 16 штанги 13, выполненные в определенном месте.

Кроме того, анкер снабжен поворотным устройством (фиг.З, 5, 8), состоящим из упора 17 поворотного, выполненного в виде полурамки из круглого прутка и пропущенного через сквозные отверстия в верхней

части штанги 13 (в определенном месте) и жестко насаженной на упор 17 (снаружи штанги)стрелки 18.

Назначение поворотного устройства - обеспечить контроль положения тяги 9.

Штанга 13 содержит обойму 19 и прикрепленный на ней вильчатый фиксатор 20 (фиг.8), лапы 21 которого размещены между лопастями 4 (фиг.З).

Основное назначение фиксатора - обеспечить устойчивое продольное состояние парнб скрепленных лопастей 4, причем лопасти 4 и лента тяги 9 ориентированы перпендикулярно коромыслу 2, а расстоя-: ние между наружными поверхностями лопастей 4 не превышает наружного диаметра штанги 13.

Перед забивкой анкера в грунт его собирают со штангой 13 инвентарной.

В начале, как показано на фиг.1, необходимо собрать сам анкер. Для этого тяга 9 совместно с тяжами 11 и фиксатором 12 сдвигается в сторону лопастей так, чтобы фиксатор 12 при развороте лопастей по ходу забивки анкера был за наклонными упорами 8. После этого разворачиваются лопасти по ходу забивки анкера до полного соприкосновения центральных ребер, при этом наклонные упоры 8 должны войти между тяжами, образовав карман, ограниченный наклонным упором и по бокам тяжами, и в таком положении производится фиксация лопастей путем подтягивания тяги 9 и ввода наклонных упоров фиксатора 12 под упоры 8. На собранный анкер насаживается инвентарная штанга 13 (фиг.З). С этой целью тяга 9 со вставленной втулкой 15 в отверстие 10 вводится вовнутрь штанги инвентарной до совмещения оси отверстия втулки с осью отверстия 16 инвентарной штанги, при этом обойма 19 штанги инвентарной должна сесть на корпус 1 анкера. В образовавшийся отверстием муфты 15 и отверстием 10 канал вводится шкворень 14. На этом подготовка анкера к монтажу заканчивается. В собранном положении, как показано на фиг.2, с максимальным приближением плоскости анкера к боковой поверхности трубы анкер забивается в грунт посредством ударов по верхней части инвентарной штанги.

Воспринимая удары, инвентарная штанга совместно с анкером погружается в грунт. Под действием реактивного топора грунта на отогнутые концы лопасти лопасти стремятся развернуться, однако этому препятствуют упоры 8. которые упираются в упоры фиксатора 12, который через тяжи и тягу удерживается шкворнем 14.

По достижении концами лопастей проектной отметки производится раскрытие лопастей. Оэтой целью шкворень 14 выдергивается из отверстия, освобождая тягу 9 и соответственно фиксатор 12 от удерживания лопастей от раскрытия.

Получив свободу, тягу 9 совместно с фиксатором 12 под действием вертикальной составляющей силы на наклонных упорах 8, возникшей от действия реактивного отпора 5 грунта на отогнутые концы лопастей, проседает, освобождая лопасти от зацепления наклонных упоров 8 от наклонных упоров фиксатора 12. При дальнейших ударах по верхней части штанги инвентарной осво0 божденные лопасти от зацепления начинают разворачиваться. В это время тяга 9 с фиксатором 12 (фиг.5) остаются на месте, а штанга 13 инвентарная с корпусом 1 анкера погружаются в грунт, приближаясь ниж5 ним концом корпуса 1 к фиксатору 12. При достижении заданного разворота лопастей корпус 1 анкера совместно с упорами 7 садится на наружные поверхности фиксатора 12.

0 Происходит замыкание лопасти от складывания при действии на анкер выдергивающей силы. На этом забивка анкера в грунт немедленно прекращается, так как дальнейшая забивка анкера приведет к выворачи5 ванию лопастей и потере несущей способности анкера.

Контроль забивки анкера в грунт осуществляется поворотным устройством по внешним признакам, характеризующимся

0 началом поворота стрелки 18. Начало поворота стрелки указывает, что тяга 9 подошла к упору 17 поворотному, а окончание поворота стрелки указывает, что корпус анкера 1 сел на фиксатор 12 и что наружные поверх5 ности фиксатора 12 подошли к упорам 7.

По окончании забивки анкера в грунт извлекается из грунта штанга инвентарная, а из отверстия 10 тяги 9 извлекается муфта 15, которая служит для уменьшения удель0- ного давления на шкворень 14 и извлечения грунта, попавшего в полость штанги инвентарной при забивке анкера в грунт. После раскрытия лопастей, извлечения из гоунта штанги инвентарной, а из отверстия тяги5 втулки анкер приобретает вид, как показано на фиг.6.

Аналогичным образом на противоположной стороне трубы монтируется второй анкер и, как показано на фиг.5, анкеры соединяются

0 между собой. Для этого на поверхность трубопровода накладывается бризоловая прокладка 22, мат23, выполненный из деревянных реек, и пояс 24 силовой, представляющий из себя полосовую сталь, на которой загибаются

5 концы тяг 9 анкеров. Загнутые концы тяг привариваются к поясу силовому,

На этом монтаж анкерного устройства заканчивается.

Как видно из вышеуказанного, благодаря выполнению анкера плоским, появилась

возможность значительно приблизить анкер к трубе, тем самым практически устранить плечо (расстояние от тяги анкера к трубе) и направить выталкивающую силу со стороны трубы не под углом, как в аналоге, а по вертикали и этим самым полностью использовать проекцию лопастей на грунт, а следовательно, использовать расчетную несущую способность анкера. Направление выталкивающей силы по вертикали позволяет улучшить работу сварки штанги анкера с силовым поясом, охватывающим трубу. Сварной шов стал работать не на разрыв, а на растяжение, что увеличило гарантию сварочного соединения.

При сравнении с базовым объектом, в качестве которого принят грунтовый анкер АР-401 на участке КС Таежная, применение анкера предложенной конструкции позволяет получить экономию на 1 комплект 161.6 руб. Потребность на строительство газопровода Ямбург-Тула П 16000 комплектов в год. Экономический эффект составит 2,58 млн.руб.

Формула изобретения 1. Грунтовый анкер, включающий полый корпус с кронштейном в виде коромысла, шарнирно прикрепленные к коромыслу поворотные плоские лопасти, каждая из которых выполнена с центральным ребром с прикрепленной к его торцу наклонной упорной пластиной, опертую на корпус полую

штангу, тягу, прикрепленную к корпусу и размещенную в полости штанги с возможностью фиксирования посредством шкворня, и прикрепленный к нижнему концы тяги фиксатор в виде упоров, взаимодействующих с упорными пластинами ребер лопастей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности анкера при заанке- рировании трубопровода, тяга выполнена составной из верхнего участка в виде плоской ленты и нижнего участка в виде охватывающих коромысло вильчатых тяжей, а штанга выполнена с вильчатым фиксатором, лапы которого размещены между лопастями, причем лопасти и лента тяги ориентированы перпендикулярно коромыслу, а расстояние между наружными поверхностями лопастей не превышает наружного диаметра штанги.

2.Анкерпоп.1,отл ича ю щи и с ятем, что лента тяги снабжена муфтой под шкворень.

3.Анкер попп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен поворотным устройством для контроля положения тяги.

Использование: закрепление трубопроводов в мягких водонасыщенных грунтах. Сущность изобретения: грунтовый анкер содержит полый корпус, поворотные лопасти, тягу и полую штангу. Корпус выполнен с кронштейном в виде коромысла. Лопасти прикреплены к коромыслу и выполнены в виде пластины с отогнутым концом. Каждая лопасть имеет центральное ребро, к нижнему торцу которого прикреплена наклонная упорная пластина. Тяга пропущена через корпус и выполнена из двух частей. Верхняя часть представляет собой плоскую ленту, а нижняя часть выполнена из двух тяжей, которые охватывают коромысло и имеют на нижних концах упоры: упоры взаимодействуют с упорными пластинами лопастей. Полая штанга оперта на корпус. Нижний конец штанги выполнен с вильчатым фиксатором. Лапы фиксатора размещены между лопастями. Штанга фиксирована относительно тяги посредством шкворня. Расстояние между лопастями не превышает диаметра штанги. Положение тяги контролируется поворотным устройством. 2 з.п. ф- лы, 9 ил. СО с

12ьш

N

в;

10

16

ftf2 r

фиг. 2

3- S

Фиг.

t

(puf.5

Фигб

Я

Фиг

/8

17

Фае. 8