Анкеровка шпунтовых стен
В последнее время возрос спрос на анкерные и якорные устройства в связи с развитием и освоением новых способов возведения зданий и сооружений в сжатые сроки, например плавучая нефтяная платформа, нуждающаяся в надежном креплении ко дну океана, или грунтовый откос вдоль дороги, который необходимо защитить от эрозионных процессов. В данный момент существует большое количество всевозможных анкерных систем, каждая из них по-своему уникальна и служит для тех или иных целей.
Больверк — это заанкеренная тонкая подпорная стена, воспринимающая горизонтальную нагрузку грунта за счет погружения самой стенки в грунт (рис. 1.1). Анкерные тяги должны обладать достаточной несущей способностью для восприятия нагрузок, действующих на анкеруемую стенку. Для перераспределения нагрузок, действующих на стенку, устраиваются распределительные пояса, при помощи которых крепятся анкерные тяги к лицевой стене.
Также в последнее время возник интерес к шпунтовым двухрядным взаимно- заанкерованным (рис. 1.2). Это весьма перспективный вариант шпунтовых конструкций, нашедший свое применение при строительстве гидроузлов Белоомут и Кузьминский на р. Оке, на которых из двухрядного взаимно-заанкерованного шпунта выполнены глухие части плотин, судоходные шлюзы и направляющие палы.
При строительстве больверков применяются следующие анкерные системы: железобетонные (в том числе инъектируемые), металлические, синтетические, металлические типа Mantaray, Stigray.
Анкерные и якорные устройства в конструкциях сооружений континентального шельфа
Анкерные и якорные устройства часто применяют при строительстве сооружений континентального шельфа, которые могут быть стационарными или плавучими. Наиболее распространены сооружения стационарного базирования, которые часто возводят с применением свайных и высокопрочных анкерных устройств.
Анкера РИТ
Разрядно-импульсная технология (РИТ) заключается в обработке скважины, заполненной мелкозернистым бетоном, высоковольтными электрическими разрядами (рис. 2.6), возбуждающими электро- гидравлический эффект от которого происходит цементация окружающего грунта, и самое главное, формирование ствола анкера. Первоначальный диаметр скважины (130...300 мм) в процессе обработки электрическими разрядами может увеличиться более чем в 2 раза, в зависимости от гидрологии и энергии разрядов.
В процессе пробоя бетонного раствора плотность электрической энергии может достигать до 10 Дж/м . В момент пробоя бетонной смеси образуется высоковольтный разряд, при котором давление смеси достигает 1013 Па. Разряд распространяется по скважине, тем самым вдавливает бетонную смесь в поры грунта в скважине. Процесс вдавливания смеси занимает немного времени, в течение которого бетонная смесь не подвергается нагреву.
В процессе электрической волны возникает ударная волна, которая воздействует на грунт скважины, тем самым деформируя его. В процессе деформаций давление падает, а бетонная смесь заполняет полости грунта. Подача разрядов продолжается до тех пор, пока у основания анкера не образуется зона уплотнения грунта.
Ударно-импульсная волна продолжается недолго, из-за этого импульсы не доходят до соседних зданий и сооружений, тем самым не разрушает их.
Процесс установки анкера разделяется на следующие этапы
Инъектирование в скважину бетонной смеси
3
Промывка скважины инъектируемой бетонной смесью
4
Установка электродной системы с последующей обработкой разрядами
5
Монтаж арматурного каркаса
6
Формирование оголовка анкера
7
Преимущества разрядно-импульсной технологии
✔️ Размер зоны уплотнения грунта вокруг в точке установки анкера зависит от количества разрядов, частоты, их энергии и свойства уплотняемости грунта. Уплотнение грунта может достигать 2-3 диаметров частиц в пределах зоны уплотнения и заполнения бетонной смесью;
✔️ Уплотнение грунта от электрических импульсов, обеспечивает высокую жесткость грунта в основании сваи. Сваи диаметром 300 мм, воспринимающие нагрузку 240 тонн, дают осадку в пределах 2 см;
✔️ Висячая Свая-РИТ, устроенная в песке создает большую зону уплотнения песка в основании, вследствие чего, характеристики сваи-РИТ приближаются к характеристикам сваи стойки;
✔️ Высокий контакт между бетоном и грунтом позволяет отказаться от проверки сваи на устойчивость, за исключением слабых грунтов с низким сопротивлением сдвиговой нагрузке, таких как торф, ил;
✔️ Технологический процесс устройства анкеров-РИТ хорошо контролируем, это позволяет добиться нужных параметров при устройстве анкера;
✔️ Высокая несущая способность анкеров, позволяют их применять для высотных зданий в качестве свай стоек;
✔️ При устройстве анкеров-РИТ форма и размер анкера тщательно контролируется;
✔️ Несущая способность основания грунтового анкера-РИТ превышает прочность стального тяжа;
✔️ Нет вреда экологии;
✔️ Высока надежность конструкции анкера;
✔️ Возможность установки анкера под углом.
Недостатки анкеров РИТ
❌ Требуется специальное электротехническое оборудование;
❌ Нет возможности спрогнозировать точные объемы бетонной смеси в процессе производства работ.
Классические металлические анкерные тяги
Существует большое количество металлических анкерных тяг различного исполнения от зарубежных и отечественных производителей. В качестве тяги в основном применяется стержневая арматура с резьбой по всей длине. Для соединения стержней между собой применяются специальные муфты или талрепы, а для закрепления тяг по месту применяются специальные металлические подкладки, шайбы и гайки. Также существуют металлические тяги, выполненные в виде металлической полосы, трубы или тросы.
В качестве анкерного устройства используют железобетонные плиты или шпунтовый анкерный ряд. В случае с шпунтовыми стенками для равномерного распределения нагрузок в качестве крепления анкерных тяг служат металлические распределительные пояса. В качестве распределительного пояса чаще всего служат два скрепленных между собой швеллера. Распределительный пояс может быть как внутреннего, так и наружного исполнения.
Сегодня существует большое количество анкерных тяг из различных сталей с разным пределом текучести и пределом прочности на разрыв, который может превышать 4500 кН. Так же существуют тяги с завышенным пределом текучести для предотвращения удлинения тяги в процессе эксплуатации, что приводит к разрыву тяги, не достигая предела текучести.
Установка анкерных тяг (рис. 2.15) это не сложный процесс, но требует высокой степени контроля. Для установки анкерных тяг не требуется высокотехнологично специального оборудования. Монтаж тяг производится вручную с применением грузоподъемного оборудования и домкратов для натяжения тяг до проектных усилий. При больших длинах анкерных стержней устраиваются подпорные поддерживающие конструкции, чаще всего это сваи и металлические профили.
Для увеличения срока службы анкерные тяги принято устанавливать на 0,5м выше уровня воды, но возможны случаи, когда необходимо установить тяги ниже уровня воды. Так же тяги могут устанавливаться горизонтально или под наклоном, это определяется условиями расчетов несущей способности. В качестве антикоррозионной защиты применяют различные лакокрасочные покрытия, смолянистые составы, оцинковку методом термодиффузии, а так же существуют тяги из нержавеющих сталей это очень дорогой вариант, но оправдывает себя при эксплуатации анкерных тяг в агрессивной среде.
Выбор типа анкерного устройства при проектировании зависит от задач, которые он должен выполнять, типов и величины нагрузок на сооружение, геологических и климатических условий района строительства, методов производства работ, сроков строительства, финансового обеспечения объекта и многих других немаловажных факторов.
При выборе типа анкерных устройств в первую очередь обращают внимание на три важных фактора
Тип и характеристики анкеруемой конструкции.
Геологические характеристики участка строительства.
Назначение сооружения и возможные нагрузки на него.
В последнее время в гидротехническом строительстве все чаще и чаще применяется металлический шпунт, из которого устраиваются стенки шлюзов, крепления береговых линий судоходных каналов, также из шпунта строятся подходные палы к шлюзам, плотины, морские и речные причалы и портовые сооружения, оградительные молы и много другое.
Итогом к данной работе приводятся рекомендации по применению основных анкерных устройств, для крепления стен гидротехнических конструкций различного назначения.
В случае анкеровки невысоких шпунтовых стен до 7 метров рекомендуется применять классические анкерные тяги с анкерными стенками. Для крепления железобетонных стенок целесообразнее применять железобетонные анкерные устройства. Инъекционные и буроинъекционные анкерные устройства хорошо работают в суглинках и песчаных грунтах, а благодаря технологии бурения, их, возможно устраивать в твердых и скальных породах грунта.
Прядевые анкера, рекомендуется применять для анкеровки тяжелых железобетонных конструкций, так как их несущая способность, за счет глубины заделки, диаметра и количества прядей, может достигать 1500-2000 кН. Но производительность при устройстве таких анкеров невысокая, как правило, 2-3 анкера в смену, и как следствие, высокая стоимость строительно-монтажных работ.
Распределительные пояса
Нагрузки на балку могут передаваться болтами крепления в виде равных сосредоточенных сил (рис. 3.2) или всей плоскостью в виде равномерно распределенной нагрузки.
В случае применения анкерной стенки из металлического шпунта, для равномерного распределения нагрузки на шпунтовую стенку, устраивается металлический распределительный пояс.
Балки распределительного пояса рассчитываются по схемам многопролетных балок. Число пролетов принимается от шага анкерных тяг и ширины шпунта. Балки распред.пояса по всей секции рекомендуется устраивать непрерывными и соединять их путем сварочных соединений. В этом случае расчет выполняется согласно схеме пятипролетной балки.
Допускается рассчитывать нагрузки на балки распредпояса из условия равномерного распределения между шпунтинами.
Чаще всего распределительный пояс выполняется из двух скрепленных между собой металлических швеллеров или двутавра, закрепленных к тыльной стороне шпунтовой стенки при помощи резьбовых шпилек с гайками (рис. 3.3). Распределительные пояса такой конструкции достаточно долговечны и просты в монтаже.
