Натяжной инъекционный анкер

 

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

СООЭ СОВЕТСНИХ

СВ,И Д

РЕСПУБЛИН

9(5П E 02 0 5/80

ГОСУДАРСТВЕННЬЮ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !-

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 924248 (21) 3398275/29-33 .(22) 17.02.82 (46) 30.07.83. Бюл. В 28

{72) В.Н. Жуков, В.Ф. Севастьяненко, О.П. Белоус-Бауман, A.Í. Титченко, А.В. Ревика и С.M. Гомкцян (71) Всесоюзный ордена Ленина проектно-изыскательский и научно-ис-. следовательский институт "Гидропроект"им. С.Я. Жука (53) 624.023.943(088.8)

f56) 1. Авторское свидетельство СССР цо заявке 9 2998863/29-33, кл. Е 02 0 5/80, 1980 (прототип). (54)(57) 1 НАТЯЖНОИ ИНЬЕКЦИОННЫИ

АНКЕР по авт. св. В 924248, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения 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 тя,ЛУ „10 А гой и диском, обращенным к забою скважины, причем диски выполнены с конической поверхностью, соответствующей конической поверхности обойм, при зтом обойма, обращенная к забою скважины, выполнена со скосом в сторону забоя и с кольцевы-,. ми канавками, расположенными на . скосе.

2. Анкер по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что инъекциоиная трубка в зоне между дисками имеет отверстие с клапаном.

3. Анкер по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что пакер снабжен по крайней мере одним дополнительным диском с наружной кони- g . ческой поверхностью, установлениЫм между основными,и дополнительной обоймой с конической внутренней поверхностью, соответствующей конической поверхности дополнительного диска, а между диском и обой-: -а мой пропущена оболочка.

4. Анкер по п. 1, о т л и-ч а —. ю щ и и с я тем, что пакер снабжен эластичнымн жгутами, нрижимающими оболочку к тяге.

1032105

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

По основному авт. св. Р 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 диск обращенный к забою скважины, установлен с зазором относительно тяги, а оболочка выполнена в виде рукава иэ водо- и воздухопроницаемого материала и прикреплена своими концами к дискам f1J.

Недостатком известного анкера является то, что при монтаже анкера 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-эа большого диа метра дисков, из-за .трещин- и каверн в стенках скважины, иэ-за остатков бурового шлама или осыпавшейся породы. Возможно также нарушение крепления рукава к дискам, поскольку такое крепление чаще всего выполняется проволочной обвяэкой, 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.острых 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 скважи не и избежать его заклинивания, обычно уменьшают диаметр дисков для увеличения зазора межлу ними и стенкой скважины, 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, охватывающей соответствующий конец оболочки, и ребрами, каждое из которых имеет скошенную в сторону забоя скважины часть и прямоугольную часть, заведенную в зазор меж1Î ivy тягой и диском, обращенным к забою скважины, причем диски выполнены с конической поверхностью, соответствующей конической поверхности обойм, при этом обойма, обращенная к забою скважины, выполнена со скосом в сторону забоя и с кольцевыми канавками, расположенными на скосе.

Причем инъекционная трубка может в зоне между дисками иметь отверстие с клапаном.

Пакер может быть снабжен по крайней мере одним дополнительным дис.ком а наружной конической поверхностью установленным между основными, и дополнительной обоймой, с .конической внутренней поверхностью, соответствующей конической поверхности дополнительного диска, а между диском и обоймой пропуще30 на оболочка.

Кроме того, пакер может быть снабжен жгутами, прижимающими обо.почку к тяге °

На фиг. 1 изображен предлагае35 мый анкер, общий вид, продольный разрез по скважине; на фиг. 2 разрез A-A на фиг. 1, на фиг. 3 разрез Б-B на фиг.2, на фиг.4 ребро, на фиг. 5 — узел 1 на фиг.1, на фиг. 6 — узел il на фиг. 1, на фиг. 7 — анкер с отверстием в инъекционной трубке, размещенным между дисками, на фиг. 8 — анкер с дополнительным диском, продольный разрез",на фиг. 9 — анкер, в котором рукав прижат к тяге резиновыми жгутами, продольный разрез.

Натяжной инъекционный анкер состоит иэ тяги 1 с инъекционной трубкой 2 по всей длине тяги. К .замковой части 3 анкера примыка- ет диск 4, установленный на тя-! е 1 с зазором 5 и связанный-с диском 6, закрепленным на тяге 1 без зазора, оболочкой 7 из эластичного . водо- и воэдухопроницаемого материала, например из бязи, тика, холста и т.п. Положение оболочки в. монтажном положении анкера показано сплошной линией, а после раз60 дувания инъекционным раствором пунктиром. К торцу диска 4, обращенному к забою скважины, и к тяге 1 прикреплены ребра 8 со скошенной в сторону забоя частью, на диски 4 и 6 насажены обоймы 9, 1032105

55 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 раэ площади зазора 5 с таким расчетом, чтобы его пропускная способность .была ниже. Наружная поверхность обоймы 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 б, это отверстие может ,быть снабжено клапаном 15.

Между дисками 4 и б 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 6, затем одевают и зак.. репляют на тяге 1 диск 4 с помощью 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 б, и закрепляют концы оболочки 7.на дисках 4 и 6 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 сторо му устья скважины, попадает од-. новременно в зазор 5 между тягой

1 и диском 4 и в кольцевой зазор

10 между обоймой и стенкой скважины..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 эаэара 5 в несколько раз больше, чем площадь живого сечения зазора 10, а также того, что кольцевые канавки 12 создают турбулентные завихрения потока раствора, направленные перпендикулярно основному потоку и ослабляющие его.

Поступающий в полость оболочки 7 цементный раствор вытесняет через материал оболочки 7 воздух и .-воду и заполняет ее, в результате чего кольцевой зазор 10 запирается. Тяга 1 при этом не выталкивается из скважины, поскольку до момента полного распора оболочки пакера она закреплена в .устьевой части, .например, временным клином (не показан). После набора цементным раствором в замковой части проектной прочности тяга 1 напрягается при помощи натяжного устройства 13. .В случае выполнения оболочки 7 двуслойной на участке примыкания к диску 6, повышается прочность рукава, что позволяет ему перекрывать увеличенный зазор между обоймой

9 диска 6 и стенкой скважины. Вы" полнение оболочки 7 отогнутой на обойму 9 диска 4 будет еще более способствовать уменьшению пропускной способности зазора 10 за счет того, что ткань и ее складки частично перекроют сечение зазора и увеличат гидравлическое сопротивление на входе в зазор.

В случае выполнения устройства с 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 замковой части, поскольку для истечения раствора через клапан необходимо повышение давления в инъекционной трубке.

Эластичные жгуты 17, прижимающие оболочку 7 к тяге 1 предохраняют оболочку, 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 прбтирания в скважинах с повышенной осыпаемостью

1032105

А-А щебенистого материала со стенок скважины.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежность работы анкера за счет уменьшения воэможности его заклинивания при погружении в наклонную скважину, благодаря ребрам обтекаемой формы, надежность повышается также за счет обоЯм, 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 воэможность эаклиниваиия анкера и повышает 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, s котором участок оболочки, прюаакающий к диску, обращенному в сторону устья скважины, выполнен двуслойным, сос

:тоит в том, что при этом диаметры диска и втулки могут быть уменьшены тоже, поскольку двуслойность позволяет дболочке перекрыть зазор больший, чем при одном слое, и вследствие этого, можно уменьшить диаметр диска и обоймы, что уменьшает воэможность заклинива5 ния анкера при его установке в скважину, соответственно повышая его надежность. Аналогичная цель достигается в случае, когда конец оболочки, пропущенный между диском и обой10 мой, 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 nos! воляет уменьшит диаметр диска, .об« ращенного к забою скважины, и обой« мя, насаженной на него, что упрощает установку анкера в скважину. Снабжение указанного отверстия клапаном, например обмотка его изо- ляционной лентой, позволяет регулировать время начала истечения раствора через его отверстие, например к моменту подъема уровня цементного раствора от забоя скважины до акера.

ЗО При установке еще одного диска, имеющего зазор относительно тяги, и еще одной насаженной на этот диск обоймы, между которыми пропущена средняя часть оболочки, по35 вышается 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 жгуты, прижимающие оболочку к тяге; надежно предохраняют оболочку от .протирания в местах примыкания его к диску, обращенному к забою скважины, при установке анкера в скважину.

11 12

Составитель A. Миловидова

Редактор Н. Ковалева Техред М.Тепер Корректор А, Ильин ,Заказ 5348/35 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4