В последние несколько лет большинство проблем, возникающих при выполнении работ по реконструкции и реставрации объектов культурного наследия, в отрывке глубоких и больших в плане котлованов, а также строительстве различных технических сооружений все чаще стали решаться с использованием грунтовых анкеров.
Преимущества и область применения грунтовых анкеров
Это можно объяснить исключительно положительным эффектом от их применения. Так, например, при устройстве глубоких котлованов они не только позволяют сделать ограждающие конструкции более легкими, но и вести работы рядом с существующими зданиями, не опасаясь развития в них чрезмерных деформаций. Кроме того, эта технология позволяет полностью освободить внутреннее пространство от распорок и стоек, тем самым упростив и ускорив производство работ.
В основе работы современных грунтовых анкеров лежит принцип предварительного напряжения. В качестве простого примера можно взять подпорную стену для удержания грунтового массива, который давит на сооружение и стремится его деформировать. Установленный анкер, закрепленный одним концом к стенке, а другим заделанный в грунт за призмой обрушения, благодаря усилию предварительного напряжения сдерживает конструкцию, не давая ей обрушиться.
Виды
На сегодняшний день самыми популярными видами грунтовых анкеров являются трубчатые винтовые и прядевые. Они выполняют одинаковые функции, разница лишь в материале тяги и технологии монтажа. Чтобы смонтировать трубчатые винтовые в первую очередь устанавливают опорный столик, на который впоследствии будет упираться оголовок. Затем на специально подготовленной площадке размещают буровую машину. Обеспечив проектные углы, а также соосность системы «машина — анкер — отверстие», приступают к забуриванию первой штанги, как правило, под защитой обсадной трубы. С помощью муфты устанавливается вторая и работы продолжаются. После достижения анкером проектной отметки происходит подача цементного раствора под большим давлением для образования уширения в корневой зоне, которое будет воспринимать выдергивающую нагрузку. Финальным этапом является натяжение на требуемое усилие, с последующей установкой шайбы и силовой гайки. Последовательность же монтажа прядевого анкера немного отличается: он монтируется после образования скважины, а не во время ее устройства; инъецирование цементным раствором происходит в несколько этапов, что по сравнению с трубчатым винтовым лучше обеспечивает заделку в окружающий грунт.
Для строительства объектов транспортной и морской инфраструктуры в некоторых случаях целесообразно использовать одну из конструктивных разновидностей грунтовых анкеров — тяги. Несущим элементом таких устройств могут служить как пряди, так и штанги, при этом главное отличие заключается в способе закрепления — тяга опирается на подпорные стены с двух сторон, благодаря чему усилие предварительного напряжения направлено противоположно грунтовому давлению и компенсирует его. Таким образом сохраняется устойчивое положение анкерируемых сооружений.
Благодаря простоте и надежности, эти технологии уже давно пользуются огромной популярностью у инженеров и проектировщиков по всему миру. Их применение дало не только большую экономию времени и ресурсов, но и позволило решать порой самые сложные геотехнические задачи.
Крепление фундаментов от всплытия
При возведении фундаментных плит зданий и сооружений зачастую строители сталкиваются с высоким уровнем грунтовых вод.
При возведении фундаментных плит зданий и сооружений зачастую строители сталкиваются с высоким уровнем грунтовых вод. Одним из самых эффективных решений является установка грунтовых анкеров, как специального мероприятия, направленного на удержание конструкций от всплытия, что позволит сделать их более легкими, сократить расход материалов, а впоследствии сроки и стоимость строительства в целом.
При проведении монолитных работ по устройству фундаментной плиты, в ее конструкции предусматривают закладные детали, через которые в будущем и будет проводиться бурение скважин с последующей установкой в них грунтовых анкеров. В данных конструкциях применяются анкера постоянного типа, они могут быть изготовлены как из высокопрочных арматурных прядей, так и из трубчатых винтовых штанг. После проведения работ по бурению скважины и монтажа анкера, проводиться его инъекция цементным раствором; в случае с прядевыми анкерами проводится и вторичная инъекция через определенный период времени для формирования корня анкера. После набора прочности цементного камня грунтовые анкеры испытываются с помощью гидравлических домкратов. Заключительным этапом работ является обрезка технологических выпусков, установка защитных крышек и заполнения пустот закладных деталей специальными полиуретановыми смолами для обеспечения замкнутой гидроизоляции фундаментной плиты.
Крепление подпорных стен и ограждающих конструкций котлованов
В условиях плотной городской застройки строительство невозможно без глубоких котлованов.
Крепление подпорных стен и ограждающих конструкций котлованов
В условиях плотной городской застройки, когда необходимо максимально использовать земельное пространство при строительстве жилых зданий и сооружений, бизнес-центров, а также торгово-развлекательных центров, строительство невозможно без глубоких котлованов. Это связано с тем, что для удобства граждан необходимы парковочные места, кладовые и технические помещения. В качестве ограждений котлованов используют: стальные трубы, систему «стена в грунте», буросекущие сваи. При разработке котлованов глубиной более 5 м, необходимо применять дополнительные мероприятия по креплению ограждающей конструкций в виде подкосов, расстрелов, распорок или анкерного крепления. Последние все чаще используют для решения этих задач.
Анкерное крепление является одним из самых рациональных решений, так как всю нагрузку от ограждающих конструкций анкер принимает, распределяет и передает на грунт. Нет никаких препятствий и ограничений по экскавации и вывозу грунта. Монолитные работы нулевого цикла удобнее производить в свободном от распорок и подкосов котловане, нет необходимости демонтажа стальных распорных труб с последующим омоноличиванием технологических отверстий, оставшихся после них, что в последующим сокращает сроки строительства, а в следствии и более экономически выгодно.
Крепление мачт и опор
Трубчатые винтовые анкера применяются не только в гражданском, промышленном и в транспортном строительстве.
Трубчатые винтовые анкера применяются не только в гражданском, промышленном и в транспортном строительстве. Фундаменты и основания таких высоких объектов, как мачт, линий электроснабжения, телекоммуникационных антенн, дымовых труб и ветряных электростанция целесообразнее устраивать из микросвай или буроинъекционных свай, когда крутящий момент может достигать больших значений. В таких конструкциях основным армирующим элементом являются штанги. Сваи могут выполняться диаметром от 46 мм до 280 мм по технологии вращательного или ударно-вращательного бурения, а в случае применения технологии «mini-jet» диаметр свай может составлять от 200 до 400 мм.
Крепление откосов и оползневых склонов
Одним из самых опасных геологических процессов являются оползни.
Одним из самых опасных геологических процессов являются оползни. Чаще всего они происходят в рыхлых слабосцементированных породах вследствие переувлажнения из-за грунтовых вод или осадков. Для обеспечения безопасности дорожного движения на проходящих в гористой местности автомобильных и железных дорогах проводятся специальные инженерные мероприятия по укреплению близлежащих склонов. Самым распространенным и эффективным является стабилизация грунтового массива анкерами.
Принцип работы данного способа заключается в «прижатии» смещающихся пород к устойчивым коренным, тем самым создается упорная грунтовая призма, воспринимающая давление от расположенных выше оползневых масс. В такой системе защиты могут быть использованы как прядевые анкеры, так и анкеры из трубчатых винтовых штанг, располагаемые поперек и вдоль закрепляемого склона. Следует также отметить, что предварительное натяжение позволяет исключить дальнейшие деформации грунтового массива при возрастающем на него внешнем воздействии.
Мероприятия инженерной защиты автомобильных и железных дорог
Защита автомобильных и железных дорог от разрушения и размыва является непростой задачей, требующего комплексного подхода.
Мероприятия инженерной защиты автомобильных и железных дорог
В настоящее время строительство любого транспортного объекта сопряжено с обеспечением целого ряда мероприятий, направленных на его безопасную эксплуатацию. В горной местности остро стоит проблема предотвращения возникновения опасных геологических процессов, в том числе селей, оползней и лавин, которые могут нанести не только ущерб зданиям и сооружениям, но и привести к травмам и гибели людей. Защита автомобильных и железных дорог от разрушения и размыва является непростой задачей, требующего комплексного подхода в ее решении, включающего инженерную защиту.
Часть вопросов легко решается с помощью грунтовых анкеров и микросвай, которые могут быть использованы для следующих геотехнических задач: — увеличения прочности и устойчивости сооружений и их оснований; — увеличения сопротивления свайных полей продавливанию грунта; — ограничения, снижения и выравнивания деформаций сооружений;
— закрепления подпорных стен и ограждающих конструкций; — строительства и реконструкции инженерной защиты в стесненных и труднодоступных условиях (плотная городская застройка, удаленные и узкие участки автодорог, на крутых горных склонах, без возможности подъезда крупной строительной техники и/или временной остановки или ограничения автомобильного движения и т.д.).
Возможны и другие варианты их использования в строительстве: — как анкерное крепление удерживающих сооружений, а также ограждающих конструкций выемок и подпорных стен; — как подкосное крепление наклонными опорными микросваями существующих удерживающих сооружений на свайном основании; — крепление вертикальными и наклонными опорными микросваями фундаментов подпорных стен на естественном основании; — как анкерное крепление заглубленных транспортных сооружений от всплытия в условиях высоких уровней подземных вод; — увеличение внутренней устойчивости подпорных стен из массивных бетонных блоков посредством сквозного армирования микросваями; — увеличение несущей способности свайных удерживающих сооружений на продавливание грунта между сваями; — увеличение устойчивости грунта нижележащего склона наклонными анкерными сваями; — анкерное крепление противоэрозионных и противообвальных конструкций на грунтовых и скальных склонах и т.д.
В качестве самостоятельных сооружений: — свайные и свайно-анкерные противооползневые удерживающие конструкции из микросвай; — свайные и свайно-анкерные ограждающие конструкции из микросвай для крепления временных строительных выемок; — анкерное крепление оползневых грунтов с использованием поверхностных упорных конструкций (плитных, балочных и решетчатых); — анкерное крепление оползнеопасных и обвалоопасных массивов, а также отдельных участков из скальных пород.
Крепление фундаментов опор и устоев мостов
Высокая несущая способность и устойчивость фундаментов являются важным условием сохранения целостности любого сооружения.
Высокая несущая способность и устойчивость фундаментов являются важным условием сохранения целостности любого сооружения. Постоянно возрастающая нагрузка и влияние агрессивной окружающей среды негативно сказываются на эксплуатационных характеристиках оснований. Для приведения их в нормативное состояние требуется проведение специальных мероприятий по усилению. Особое распространение получило уширение ростверков в сочетании с устройством дополнительного основания из микросвай. Устроенные с разной ориентацией подобно корням деревьев, они отлично воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, создавая пространственную несущую систему. Высокая несущая способность по грунту является результатом проникающего под высоким давлением раствора в грунт, тем самым увеличивается сопротивление по боковой поверхности сваи вследствие увеличения ее диаметра.
Износ фундаментов старых исторически значимых зданий зачастую превышает 50% и нуждаются в усилении. Целесообразно это производить методом устройства буроинъекционных свай. Для их бурения не требуется крупногабаритное оборудование, исключен большой объем земляных работ, а также отсутствуют вибрационные и динамические нагрузки. Они применимы в мягких и скальных грунтах, водянистых и крупнообломочных.
Крепление сводов и порталов тоннелей
Такая конструкция не даст вышележащему грунту попасть в пространство тоннеля, тем самым будет полностью обеспечена безопасность проводимых работ.
Строительство транспортных тоннелей всегда сложная инженерная задача. При проходке специалистам приходится сталкиваться с различными трудностями в виде постоянно меняющихся грунтовых условий, обводненных участков, близкорасположенных зданий и коммуникаций.
В нетронутом массиве породы находятся в состоянии всестороннего объемного сжатия. В процессе проходки условие равновесия нарушается и в призабойной зоне формируется поле статических напряжений, зависящие от размеров и формы поперечного сечения тоннеля, а также от физико-механических характеристик грунтов. Это может привести к обрушению пород в выработку и смещению контура. Для воспрепятствования этим нежелательным процессам необходимо осуществлять закрепление свода тоннеля.
Уже давно в тоннелестроении одной из самых надежных крепей является анкерная. Ее можно использовать при проходке в скальных и полускальных породах, устойчивых и средней устойчивости. Принцип действия основан на обжатии прилегающей к анкерам породы, создается естественный несущий свод, способный воспринимать давление вышележащих слов. При этом способе призабойная зона не загромождается, что дает возможность механизировать проходческие работы и облегчает условия проветривания.
При проходке тоннелей новоавстрийским методом (НАМТ) в неустойчивых грунтах целесообразно рассмотреть экранирование свода буроинъекционными анкерами. Их устанавливают слегка наклоненными длиной по 3-4 м по контуру и инъектируют для получения опережающего бетонного свода над разрабатываемой захваткой. Такая конструкция не даст вышележащему грунту попасть в пространство тоннеля, тем самым будет полностью обеспечена безопасность проводимых работ.
Укрепление набережных и причальных сооружений
Своевременное усиление существующих конструкций грунтовыми анкерами может существенно продлить срок эксплуатации объекта без существенных затрат.
В любом крупном городе есть набережные, которые являются центром притяжения для жителей и туристов. Но к сожалению, даже такие важные социальные объекты со временем подвергаются разрушению. Железобетонные подпорные стенки часто обрушаются, что приводит к вымыванию грунта и просадкам пешеходной зоны. Мероприятия по реконструкцию такого сооружения чреваты большими финансовыми и материальными расходами в виду специфичности и длительности проводимых работ. Другое дело — своевременное усиление существующих конструкций грунтовыми анкерами. Это мероприятие может существенно продлить срок эксплуатации объекта без существенных затрат. Благодаря простой технологии монтажа усиление стенок не займет много времени, а многоуровневая антикоррозионная защита сохранит работоспособность удерживающих конструкций на долгие годы.
При строительстве новых причальных сооружений следует обратить внимание на несколько факторов, проявляющихся во время их эксплуатации: появление неравномерных осадок покрытия причала в прикордной зоне вследствие суффозионного выноса грунта через лицевую стенку, развитие непроектных деформаций, увеличение глубины у причала вследствие размыва дна при швартовке судов. Это отрицательно влияет на устойчивость несущих конструкций, но легко решается применением тех же анкеров или тяг ввиду эффективности восприятия горизонтальных нагрузок. С их помощью можно укрепить и старые сооружения, при этом не потребуется их выводить из эксплуатации и существенно сужать акваторию.
