Грунтовый анкер

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для крепления к грунту различных конструкций. Грунтовый анкер состоит из тяги, пустотелого корпуса, наконечника, поворотных попарно-симметричных лопастей. Лопасти расположены вплотную к наружной поверхности корпуса, выполнены с жестко прикрепленными к ним в плоскости симметрии диафрагмами, которые пропущены через прорези корпуса и соединены друг с другом в каждой паре лопастей и тягой шарниром. Лопасти имеют поперечное сечение, повторяющее по форме поперечное сечение корпуса. Корпус и размещенный в нем участок тяги выполнены по длине составными из секций и образуют совместно друг с другом и размещенным в соответствующих секциях корпуса лопастями сборные модули. Причем каждая секция корпуса выполнена с кольцевым уширением на нижнем конце, охватывающим верхний конец смежной с ним нижележащей секции корпуса, а каждая секция тяги - в виде сцепки с разъемами на концах для соединения со смежными секциями тяги. Внешний диаметр уширений секций корпуса равен наружному диаметру поперечного сечения лопастей. Диафрагмы со стороны свободного конца лопастей выполнены заостренными. 3 з.п.ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для крепления к грунту различных конструкций и сооружений.

Известен грунтовый анкер, содержащий штангу с поворотными лопастями, свободный конец каждой из которых выполнен отогнутым, лопасти расположены относительно штанги радиально, причем каждая лопасть выполнена по высоте составной из верхней и нижней части, нижняя из которых жестко прикреплена к штанге, а верхняя шарнирно прикреплена к нижней и выполнена с очертанием, перекрывающим при ее раскрытии расстояние между нижними частями этой лопасти и лопасти смежной с ней по направлению раскрытия (а.с. СССР N 1135846, кл. E 02 D 5/80).

Недостатками такого анкера являются его высокое сопротивлением погружению и возможность повреждения лопастей при погружении анкера, особенно в грунты, содержащие твердые включения, например, древесные остатки, камни и т.п. Кроме того, раскрытие лопастей в рабочее положение не поддается контролю.

Наиболее близким к изобретению является грунтовый анкер, включающий тягу и пустотелый корпус с наконечником и поворотными лопастями, расположенными вплотную к наружной поверхности корпуса и выполненными с жестко прикрепленными к ним в плоскости симметрии диафрагмами, которые пропущены через прорези корпуса и соединены друг с другом шарниром, а также механизм выдвижения лопастей, выполненный в виде инерционной массы, свободно размещенной в полости корпуса над лопастями (а.св. CCCР N 1071706, кл. E 02 D 5/80; B 63, B 21/28).

Недостатком известного анкера является его низкая несущая способность вследствие ограниченной рабочей поверхности лопастей. Раскрытие лопастей происходит путем отжатия грунта в стороны, для чего требуются большие усилия. Поэтому увеличение размеров лопастей требует многократного увеличения инерционной массы. Другой недостаток в самой форме лопастей. Лопасти создают дополнительное сопротивление погружению анкера в грунт. При увеличении размеров лопастей снижается глубина погружения анкера, а следовательно, и его несущая способность.

Задача изобретения повышение несущей способности анкера, снижения усилий, необходимых для раскрытия лопастей, снижения сопротивления погружения анкера в грунт, особенно при проходке слоев, имеющих твердые включения, Решение задачи достигается за счет того, что грунтовый анкер, включающий тягу и пустотелый корпус с наконечником и поворотными лопастями, расположенными вплотную к наружной поверхности корпуса и выполненными с жестко прикрепленными к ним в плоскости симметрии диафрагмами, которые пропущены через прорези корпуса и соединены друг с другом в каждой паре лопастей шарниром, и, кроме того, с тягой, причем лопасти выполнены с поперечным сечением, повторяющим по форме поперечное сечение корпуса.

Помимо этого корпус и размещенный в нем участок тяги выполнены по длине составными из секций и образуют совместно друг с другом и размещенными в соответствующих секциях корпуса лопастями сборные модули, причем каждая секция корпуса выполнена с концевым уширением на нижнем конце, охватывающим верхний конец смежной с ним нижележащей секции корпуса, а каждая секция тяги в виде сцепки с разъемами на концах для соединения со смежными секциями тяги.

Внешний диаметр уширений секций корпуса равен наружному диаметру поперечного сечения лопастей.

Кроме того, диафрагмы со стороны свободного конца лопастей выполнены заостренными.

Расположение лопастей, имеющих форму поперечного сечения, повторяющего очертания формы поперечного сечения корпуса, а также равенство диаметра уширений секций корпуса с наружным диаметром поперечного сечения лопастей обеспечивает гладкую наружную поверхность анкера в процессе погружения его в грунт. Причем сопротивление погружению мало зависит от размеров лопастей относительно диаметра корпуса. Выступ уширения корпуса за пределы контура корпуса предохраняет лопасти от повреждения в процессе погружения анкера, особенно в грунты, имеющие твердые включения.

Повышение несущей способности анкера по грунту обеспечивается за счет количества сборных модулей и длины лопастей. Соседние модули могут быть повернуты относительной друг друга на любой заданный угол.

Для разных видов грунтов длина лопастей должна быть различной. Для слабых грунтов следует применять более длинные лопасти, чем для плотных.

Высокая несущая способность анкера по материалу обеспечивается формой лопасти вместе с диафрагмой. В поперечном сечении они имеют форму тавра с криволинейной полкой. Такое сечение обладает высоким сопротивлением при работе на изгиб.

Существенный признак изобретения состоит в том, что диафрагмы лопастей связаны шарнирно с тягой. В результате перемещения тяги вдоль оси корпуса происходит поступательное перемещение лопастей одновременно с поворотом. При этом лопасти не отжимают грунт в стороны, как в прототипе, а врезаются в грунт, совершая сложное по траектории перемещение. Этим создается возможность применения анкера не только в слабых глинистых, но и прочных грунтах, например песчаных и гравелистых.

Благодаря тому, что диафрагмы со стороны свободного конца лопастей выполнены заостренными, в начале процесса раскрытия лопастей преимущественное значение приобретает поступательное перемещение лопастей и незначительный их поворот. Лопасти сразу врезаются в грунт и выдергивающее усилие, воздействующее на анкерную тягу, начинает передаваться на грунтовый массив.

На фиг.1-7 изображен предлагаемый анкер в положении при забивке в грунт; на фиг.8-10 анкер в рабочем положении; на фиг.11 траектория перемещения лопасти из исходного в рабочее положение.

На фиг. 1 дан общий вид анкера при забивке, на фиг.2 вид снизу А-А на фиг.1; на фиг.3-6 показаны сечения анкера В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е соответственно, показанные на фиг.7. На фиг.7 продольное сечение Б-Б на фиг.1. На фиг.8 показано такое же продольное сечение как и на фиг.7, но в рабочем положении анкера. На фиг.9 сечение Ж-Ж на фиг.8. На фиг.10 аксонометрическая проекция анкера в рабочем положении.

Грунтовый анкер включает тягу 1, пустотелый корпус 2 с наконечником 3 и поворотные лопасти 4. Лопасти 4 расположены попарно-симметрично относительно корпуса 2, вплотную к его наружной поверхности (фиг.1 и фиг.7). Форма поперечного сечения лопастей 4 повторяет форму поперечного сечения корпуса 2 (фиг. 5). Лопасти 4 снабжены жестко прикрепленными к ним в плоскости симметрии диафрагмами 5. Диафрагмы 5 со стороны свободного конца лопастей 4 выполнены заостренными. Диафрагмы 5 пропущены через прорези 6 в корпусе 2 с возможностью их поворота и продольного перемещения относительно корпуса 2. Диафрагмы 5 соединены друг с другом в каждой паре лопастей 4 и с тягой 1 шарниром 7.

Корпус 2 и размещенный в нем участок тяги 1 выполнены по длине составными из секций и образуют совместно друг с другом и с размещенными в соответствующих секциях корпуса лопастями 4 сборные модули. Каждая секция корпуса 2 выполнена с кольцевым уширением 8, охватывающим верхний конец смежной с ним нижележащей секции корпуса 2, а каждая секция тяги 1 в виде сцепки с разъемами на концах для соединения со смежными секциями тяги 1.

Разъемы для соединения смежных секций тяг 1 могут быть например, резьбовые.

Основная тяга 9, связывающая грунтовый анкер с закрепляемым сооружением, может быть выполнена из стержневой арматуры.

Для погружения анкера в грунт используется пустотелая штанга 10, соединяемая с верхним концом верхнего модуля.

Уширение 8 на нижнем конце корпуса 2 служит для предохранения лопастей 4 от повреждения при забивке анкера в грунт и для соединения корпусом 2 модулей при сборке анкера. Соединение корпусов 2 модулей может быть резьбовым или сварным. На уширении 8 имеется окно 11, которое используется для установки оси шарнира 7 при изготовлении модуля.

С тыльной стороны наконечника 3 выполнен хвостовой штырь 12, который входит свободно в нижний разъем сцепки тяги 1 нижнего модуля.

В цилиндрических стенках наконечника 3, в нижнем разъеме сцепки тяги 1 и в хвостовом штыре 12 имеются соосные отверстия, в которые вставлена чека 13 из стальной проволоки. Чека 13 удерживает тяги 1 всех модулей в нижнем по отношению к корпусу 2 положении и тем самым препятствует раскрытию лопастей 4 в процессе транспортировки и установки анкера на место погружения.

Погружение анкера в грунт осуществляют путем воздействия на верхний конец штанги 10 ударами молота, пневмопробойника или вибропогружателя.

Для исключения возможности разрушения чеки 13 и раскрытия лопастей 4 под воздействием инерционных сил, когда лопасти еще не всех модулей погружены в грунт, основную тягу 9 перед началом погружения анкера жестко соединяют со штангой 10 в ее верхнем конце, например, при помощи трех или четырех болтов, радиально установленных в стенках штанги 10 (на чертежах не показаны).

Когда лопасти 4 всех модулей погружены в грунт, их раскрытие в процессе заглубления анкера исключается вследствие воздействия бокового отпора грунта.

После погружения анкера на необходимую глубину забойный агрегат останавливают, верхний конец основной тяги 9 отсоединяют от штанги 10 и присоединяют к выдергивающему механизму, например, к крюку крана.

При воздействии на тягу 9 начального выдергивающего усилия происходит разрушение чеки 13 путем среза, нижний разъем сцепки тяги 1 нижнего модуля отсоединяется от наконечника 3 и тяги 1 всех модулей начинают перемещаться вверх относительно штанги 10.

Выдергивающее усилие, приложенное к тягам 1, передается на диафрагмы 5 в точках установки шарниров 7. При этом скошенная грань диафрагмы 5, заостренная со стороны свободного конца лопасти 4, скользит по точке М верхнего края выреза 6 в корпусе 2 (фиг. 11), врезаясь в грунтовый массив и поворачиваясь вокруг шарнира 7.

На фиг.11 показано несколько положения А-Е шарнира 7 при неподвижном корпусе 2 в процессе выдергивания тяги 1. Им соответствует положения A'-E' конца лопасти 4.

В самом начале процесса перемещения шарнира 7 лопасть 4 перемещается в основном поступательно вверх, врезаясь в грунт при незначительном повороте. Затем происходит поступательное и вращательное перемещение лопасти 4, а в конце только вращательное.

Контроль за степенью раскрытия лопастей 4 производят путем измерения разности перемещений верхних концов основной тяги 9 и штанги 10.

В момент после разрушения чеки 13, когда лопасти 4 еще не врезались в грунт, выдергивающее усилие передается от диафрагм 5 на корпус 2 в точках М (фиг. 11). Оно должно восприниматься силами трения грунта по наружной поверхности корпуса 2 и штанги 10.

Если грунт очень слабый и трения по наружной поверхности корпуса 2 и штанги 10 недостаточно для восприятия начального выдергивающего усилия, необходимого для разрушения чески 13 и начального раскрытия лопастей 4, тогда верхний конец штанги 10 закрепляют неподвижно на упоре, например, на станине забойного агрегата.

После поворота лопастей 4 относительно корпуса 2 на угол 90^o выдергивание основной тяги 9 прекращают, отсоединяют штангу 10 от упора, а верхний конец основной тяги 9 фиксируют на закрепляемом сооружении.

Возможно многократное использование предлагаемого грунтового анкера, как инвентарного, в слабых грунтах, например, в текучих водонасыщенных пылевато-глинистых.

Для извлечения анкера из грунтового массива основную тягу 9 отсоединяют от закрепляемого сооружения. Затем по верхнему концу тяги 9 наносят удары молотом, измеряя разность перемещений тяги 9 и штанги 10. Если тяга 9 имеет недостаточную жесткость и изгибается при ударах, на нее надевают пустотелый шток, упирающийся нижним концом в верхний разъем сцепки тяги 1 верхнего модуля (на чертежах шток не показан). Удары молота наносят по верхнему концу штока. Под воздействием ударов, передающих на диафрагмы 5 через шарниры 7, лопасти 4 (фиг.8) постепенно поворачиваются, шарниры 7 опускаются вниз, извлекая лопасти 4 из грунта. После того, как разность перемещений основной тяги 9 и штанги 10 становится неизменной и лопасти 4 повернулись в исходное или близкое к нему (из-за налипания грунта на лопасти 4 и корпус 2) положение удары по основной тяге 9 прекращают. Штангу 10 и тягу 9 жестко скрепляют между собой и, прикладывая выдергивающее усилие к штанге 10 или тяге 9, грунтовый анкер извлекают на поверхность.

Использование предлагаемого изобретения позволяет исключить возможность повреждения лопастей при погружении анкера через слои грунта с твердыми включениями, снизить усилия, необходимые для раскрытия лопастей, повысить несущую способность анкера за счет увеличения рабочей поверхности лопастей, увеличить надежность работы анкера при установке и эксплуатации.

Формула изобретения

1. Грунтовый анкер, включающий тягу и пустотелый корпус с наконечником и поворотными лопастями, расположенными вплотную к наружной поверхности корпуса и выполненными с жестко прикрепленными к ним в плоскости симметрии диафрагмами, которые пропущены через прорези корпуса и соединены одна с другой в каждой паре лопастей шарниром, отличающийся тем, что тяга шарнирно соединена с диафрагмами, а лопасти выполнены с поперечным сечением, повторяющим по форме поперечное сечение корпуса.

2. Анкер по п.1, отличающийся тем, что корпус и размещенный в нем участок тяги выполнены по длине составными из секций и образуют совместно друг с другом и с размещенными в соответствующих секциях корпуса лопастями сборные модули, причем каждая секция корпуса выполнена с кольцевым уширением на нижнем конце, охватывающим верхний конец смежной с ним нижележащей секции корпуса, а каждая секция тяги в виде сцепки с разъемами на концах для соединения со смежными секциями тяги.

3. Анкер по п.2, отличающийся тем, что внешний диаметр уширений секций корпуса равен наружному диаметру поперечного сечения лопастей.

4. Анкер по пп.1-3, отличающийся тем, что диафрагмы со стороны свободного конца лопастей выполнены заостренными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11