Способ и устройство для осуществления анкерного крепления в грунте

 

Изобретение относится к анкерному креплению в грунте и касается способа анкерного крепления и устройства для его осуществления. Способ анкерного крепления в грунте осуществляется посредством подземного анкера в виде трубы с по меньшей мере двумя аксиальными пазами, расположенными вдоль по меньшей мере одной области стенки трубы в той ее части, которую забивают в грунт. При этом используют пику, расположенную в трубе, причем нижний заостренный конец пики выступает из нижнего конца трубы, а верхний взаимодействует с верхним концом трубы для их одновременного перемещения при забивке в грунт. Область с аксиальными пазами деформируют наружу в радиальном направлении. Новым является то, что деформирование в радиальном направлении производят посредством инструмента, утопленного в трубе и создающего регулируемую радиальную нагрузку на внутренние поверхности стенок трубы, при этом измеряют данные, касающиеся расширения в процессе анкеровки, и после достижения заданной степени расширения инструмент удаляют. Новым в конструкции анкера является то, что труба расположена таким образом, что по меньшей мере в двух противоположных точках на каждой стороне внутренней поверхности в середине между пазами она принимает радиальную нагрузку, создаваемую инструментом, приложенную в направлении трубы для создания в этой области регулируемого расширения. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в возможности выполнения глубоких анкеров больших диаметров со множеством расширенных областей в каждом анкерном креплении. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу анкерного крепления в грунте посредством анкера в форме трубы, в которой расположены по меньшей мере два аксиальных паза вдоль по меньшей мере одной области стенки трубы в части трубы, предназначенной для вколачивания в грунт, причем труба вколачивается в грунт во взаимодействии с пикой, расположенной в трубе.

Настоящее изобретение также относится к устройству для анкерного крепления в грунте, причем устройство содержит анкер для закрепления в грунте в форме трубы, на которой расположены по меньшей мере два аксиальных паза вдоль по меньшей мере одной области стенки трубы в части трубы, которая должна заколачиваться в грунт.

Также настоящее изобретение касается инструмента, посредством которого можно радиально расширить регулируемым образом трубчатый подземный анкер способом согласно настоящему изобретению.

Хорошо известны способы закрепления, например, при укладке фундаментов анкерными болтами, которые утоплены до большей или меньшей степени. В настоящее время наиболее обычный тип анкерного крепления состоит из бетонного анкеража, залитого в намеченном месте анкерного крепления. Такой тип анкерного крепления является очень требовательным в значениях времени, поскольку сначала необходимо закопать в грунт опалубку до того, как можно будет осуществлять сам способ заливки бетона. Затем бетону необходимо время для схватывания прежде, чем анкераж будет готов для использования. Другим недостатком анкерного крепления с использованием бетона является то, что после нескольких лет применения оно разрушается. Для того чтобы можно было проверить прочность анкерного крепления, оно должно быть не закрыто.

Также известно, что для того, чтобы можно было обойтись без заливки анкеража, в грунт заколачивают металлический предмет, который, благодаря его форме закрепляется в грунте во время ввода его в грунт. Однако такой тип анкеража или фундаментного анкерного болта трудно вколачивать в грунт на глубину, достаточную для анкерного крепления для опоры высоких нагрузок. Также известно, что в грунт заколачивают, например, металлическую трубу, которая затем деформируется, таким образом достигается усиление в грунте.

Анкер упомянутого типа для закрепления в грунте уже раскрыт в патенте DE-1484565. Он состоит по существу из трубы с твердым концом. В трубе расположен круглый стержень, который соединен с концом трубы. В трубе образованы пазы над концом. Эти пазы распределены равномерно вдоль трубы и проходят в аксиальном направлении вдоль последней. Этот анкер для грунта закрепляется в грунте в результате ввода в грунт круглого стержня и трубы, расположенной вокруг последнего. Когда трубу вколачивают в грунт, к круглому стержню прилагается направленное вверх аксиальное усилие, при этом труба удерживается на месте аксиально направленным вниз усилием. Таким образом, круглый стержень приводится в действие так, что он перемещается вверх из трубы, тогда как конец трубы приближается к верхней части трубы. На форму трубы оказывается воздействие в ее пропазованной области, что приводит к расширению трубы в этой области. Затем можно удалить круглый стержень из трубы.

Недостатком этого известного типа анкерного крепления является то, что он не подходит для глубокого анкеража и его можно применять только для фундаментных анкеров очень небольших размеров. В случае больших размеров трубы и глубокого анкеража этот способ трудно будет осуществлять как с практической, так и экономической точки зрения. Также этот способ является неудовлетворительным, когда требуется множество расширенных областей в каждом анкерном креплении при помощи трубы в грунте.

Задачей изобретения является устранение упомянутых проблем.

В части способа задача решается за счет того, что в способе анкерного крепления в грунте посредством подземного анкера в виде трубы с по меньшей мере двумя аксиальными пазами, расположенными вдоль по меньшей мере одной области стенки трубы в той ее части, которую забивают в грунт, путем взаимодействия с пикой, расположенной в трубе, причем нижний заостренный конец пики выступает из нижнего конца трубы, а ее верхний конец взаимодействует с верхним концом трубы для их одновременного перемещения при забивке в грунт, и после погружения трубы удаляют из нее пику, причем область с аксиальными пазами деформируют наружу в радиальном направлении, согласно изобретению деформирование в радиальном направлении производят посредством инструмента, утопленного в трубе и создающего регулируемую радиальную нагрузку на внутренней поверхности трубы в направлении стенки трубы, при этом измеряют данные, касающиеся расширения в процессе анкеровки, и после достижения заданной степени расширения удаляют инструмент из трубы. При этом каждая труба может содержать две или более областей, каждая из которых имеет два или более пазов.

Измеренные во время процесса анкеровки данные, касающиеся расширения, могут использовать для получения предварительной геотехнической оценки свойств грунта.

В части конструкции анкера задача решается за счет того, что в подземном анкере в виде трубы, в которой выполнены по меньшей мере два аксиальных паза вдоль по меньшей мере одной области стенки трубы в той ее части, которую забивают в грунт, причем труба выполнена с возможностью взаимодействия с пикой, расположенной в трубе при их забивке в грунт и удаляемой из нее после забивки, при этом нижний заостренный конец пики выступает из нижнего конца трубы, а ее верхний конец выполнен с возможностью операционного соединения с верхним концом трубы для их одновременного перемещения при их забивке в грунт, согласно изобретению труба расположена таким образом, что по меньшей мере в двух противоположных точках на каждой стороне внутренней поверхности в середине между пазами она принимает радиальную нагрузку, создаваемую инструментом, утопленным в трубе, причем нагрузка приложена в направлении трубы для создания в этой области регулируемого расширения трубы.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в возможности выполнения глубоких анкеров больших диаметров со множеством расширенных областей в каждом анкерном креплении.

Инструмент, используемый для осуществления способа и образования анкера, согласно настоящему изобретению содержит корпус инструмента, приспособленный так, что он может быть утоплен в трубчатом подземном анкере, по меньшей мере два радиально направленных поршня, которые расположены на равном расстоянии и установлены с возможностью перемещения в соответствующих радиальных пазах в корпусе инструмента, причем пазы в одном направлении открыты по периферии корпуса инструмента, а в другом направлении каждый паз определен границами оснований образованного корпусом инструмента соединения для потока, соединяющие пазы на их соответствующих основаниях со средствами подсоединения соединений для потока на внешней стороне корпуса инструмента, и средства подсоединения соединений для потока к источнику гидравлической жидкости.

Для равномерного распределения усилия инструмента могут иметься три выемки и три поршня или четыре выемки и четыре поршня для равномерного распределения усилия на большой части периферии подземного анкера.

Выемки могут быть расположены по существу на взаимно одинаковом расстоянии вдоль длины инструмента для обеспечения максимального хода поршня во время расширения подземного анкера.

Настоящее изобретение будет описано дальше со ссылкой на чертежи, на которых: фиг. 1 показывает основной вариант исполнения трубчатого подземного анкера; фиг. 2 показывает трубчатый подземный анкер, представленный на фиг. 1, когда его вводят в грунт; фиг. 3 показывает трубчатый подземный анкер, когда способ согласно настоящему изобретению был осуществлен; фиг. 4 представляет вид сбоку примера инструмента для осуществления регулируемого радиального расширения трубчатого подземного анкера посредством способа согласно настоящему изобретению и фиг. 5 показывает в перспективе инструмент, представленный на фиг. 4.

Способ, согласно настоящему изобретению, предназначен для применения с трубчатыми конструкциями из упругого материала, например подземный анкер 1 в форме стальной трубы 2. Эта стальная труба открыта по всей длине и имеет две различные области трубы 2 с двумя аксиальными пазами 3a, 3b, расположенными на каждой стороне стальной трубы. Пропазованные области должны вгоняться в грунт.

Во время процесса ввода в грунт пика 4 расположена в трубе 2. Эта пика имеет нижний заостренный конец 4a, который упрощает ввод в грунт, то есть, когда ее вгоняют в грунт, он выступает из нижнего конца трубы. Пика уменьшает нагрузку на трубу 2 во время процесса ввода трубы, при этом исключается заполнение трубы землей или другим материалом грунта. Благодаря пике 4 трубу 2 можно вколачивать в землю, когда она состоит из скалистой породы или замерзшего грунта. Во время ее вколачивания пика 4 и труба 2 соединены операционно друг с другом их соответствующими верхними концами, таким образом эти верхние концы можно выполнить так, чтобы они одновременно перемещались, когда пику и трубу вводят в грунт. После вколачивания трубы 2 на заданную глубину пику удаляют из трубы и ее можно повторно использовать во время ввода другой трубы. Процесс вколачивания осуществляют механически, например посредством гидравлического молота.

Когда трубу вколачивают в грунт, в трубе расположен инструмент 5, который находится в первом сложенном положении и его можно легко перемещать в трубе 2. Этот инструмент может состоять, например, из гидравлического инструмента, показанного на фигурах 4 и 5, но ясно, что возможны также другие инструменты.

Инструмент 5, показанный на фигурах 4 и 5, предназначен специально для достижения регулируемого радиального расширения трубчатого подземного анкера 1. Инструмент 5 состоит из корпуса 5a инструмента, который приспособлен так, что он может быть утоплен в трубчатом подземном анкере 1. Корпус 5a инструмента соответственно состоит из сплошного стального узла. Корпус 5a инструмента содержит четыре радиально направленных поршня 6, которые расположены на одинаковом расстоянии и по периферии инструмента и установлены с возможностью перемещения в соответствующих радиальных выемках 7 в корпусе 5a инструмента. Выемки 7 расположены по существу взаимно на одинаковом расстоянии аксиально вдоль длины инструмента, и каждая выемка открыта наружу в одном направлении по периферии корпуса инструмента и определена границами в другом направлении основания, образованного корпусом 5a инструмента, поскольку выемки не проходят через весь корпус 5a инструмента. Выемки 7 выполнены в форме отверстий, просверленных или фрезерованных в корпусе 7a инструмента, для гидравлических поршней 6. Сплошной корпус 5a инструмента содержит соединения для потока, которые соединяют выемки 7 на их соответствующих основаниях с соединениями 8 на внешней стороне корпуса инструмента для обеспечения потока. Соединения для обеспечения потока следует подсоединять к источнику гидравлической жидкости посредством соединений 8.

Источником гидравлической жидкости является насос двухстороннего действия высокого давления, имеющий рабочее давление до 1000 бар. На источнике гидравлической жидкости установлены устройство для измерения давления, расхода жидкости и других важных параметров.

Возможность получения данных измерения, касающихся расширения, то есть измерения давления, расхода, например, во время осуществления способа анкерного крепления позволяет определить нагрузку в значении давления, напряжения, крутящего момента и т.д., которые сможет выдержать трубчатый анкер, помещенный в грунт. Также данные измерения параметров можно использовать для предварительной геотехнической оценки состояния грунта.

Благодаря предложенному инструменту область трубы, содержащую аксиально пазы 3a, 3b, можно нагружать в радиальном направлении. Во втором сложенном положении инструмента нагрузка прилагается к внутренней поверхности трубы в направлении стенки трубы. В этом положении масло в инструменте 5 сжимается и поршни 6 перемещаются наружу. Поскольку все выемки 7 соединены друг с другом для обеспечения потока при достижении одним из поршней максимального давления, то масло проходит в следующую выемку, пока все поршни не будут находиться в наружном положении.

Пазы 3a, 3b позволяют трубе расширяться в этой области при приложении нагрузки по меньшей мере в двух противоположных точках, расположенных на каждой стороне трубы в середине между пазами. Следовательно, расширение или деформация происходит в этой области вокруг пазов 3a, 3b. Радиальное расширение трубы в пропазованной области можно регулировать путем направления утопленного в трубе инструмента 5. Таким образом, анкеровку можно лучше приспособить к условиям грунта.

Если расширение должно быть в данной области, приводится в действие инструмент, чтобы восстановить форму, походящую для его перемещения в трубе. Это вызвано тем, что гидравлический источник двухстороннего действия заставляют возвращать гидравлическое масло, таким образом поршни 6 перемещаются в корпусе 5a инструмента. Затем инструмент 5 перемещают из трубы 2 или из зоны, расположенной для дальнейшего расширения. Таким образом, тот же инструмент можно использовать для дальнейшего расширения трубы 2 в другой области, снабженной аксиальными пазами 3a, 3b. В конечном счете, количество возможных расширений трубы ограничено количеством областей на трубе, которые снабжены аксиальными пазами. Следует отметить, что можно также не расширять трубу в данной области, даже если эта область снабжена аксиальными пазами.

Согласно настоящему изобретению предложен способ анкерного крепления в грунте подземного анкера в форме трубы 2, который легко можно осуществить. Готовая анкеровка содержит трубу 2, которая деформируется в одной или во множестве областей так, что радиальная периферия трубы 2 увеличивается в этой области или в этих областях. Однако труба деформируется таким образом, что полости в этой трубе сохраняются по всей ее длине. Таким образом, можно легко исследовать трубу, например, на повреждение в результате коррозии или т.п.

Следует отметить, что способ согласно настоящему изобретению не ограничен применением инструмента, показанного на фигурах 4 и 5, этот инструмент является только примером устройства, посредством которого может достигаться радиальное расширение трубчатого подземного анкера в данной области этой трубы.

Формула изобретения

1. Способ анкерного крепления в грунте посредством подъемного анкера в виде трубы с, по меньшей мере, двумя аксиальными пазами, расположенными вдоль, по меньшей мере, одной области стенки трубы в той ее части, которую забивают в грунт, путем взаимодействия с пикой, расположенной в трубе, причем нижний заостренный конец пики выступает из нижнего конца трубы, а ее верхний конец взаимодействует с верхним концом трубы для их одновременного перемещения при забивке в грунт, и после погружения трубы удаляют из нее пику, причем область с аксиальными пазами деформируют наружу в радиальном направлении, отличающийся тем, что деформирование в радиальном направлении производят посредством инструмента, утопленного в трубе и создающего регулируемую радиальную нагрузку на внутренней поверхности трубы в направлении стенки трубы, при этом измеряют данные, касающиеся расширения в процессе анкеровки, и после достижения заданной степени расширения удаляют инструмент из трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждая труба содержит две или более областей, каждая из которых имеет два или более пазов.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что измеренные во время процесса анкеровки данные, касающиеся расширения, используют для получения предварительной геотехнической оценки свойств грунта.

4. Подземный анкер в виде трубы, в которой выполнены, по меньшей мере, два аксиальных паза вдоль, по меньшей мере, одной области стенки трубы в той ее части, которую забивают в грунт, причем труба выполнена с возможностью взаимодействия с пикой, расположенной в трубе при их забивке в грунт и удаляемой из нее после забивки, при этом нижний заостренный конец пики выступает из нижнего конца трубы, а ее верхний конец выполнен с возможностью операционного соединения с верхним концом трубы для их одновременного перемещения при их забивке в грунт, отличающийся тем, что труба расположена таким образом, что, по меньшей мере, в двух противоположных точках на каждой стороне внутренней поверхности в середине между пазами она принимает радиальную нагрузку, создаваемую инструментом, утопленным в трубе, причем нагрузка приложена в направлении трубы для создания в этой области регулируемого расширения трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5