Способ возведения инъекционного нагеля и инъекционный нагель, возведенный этим способом

Изобретение направлено на снижение трудоемкости и материалоемкости устройства нагельного крепления грунтового массива и получение инъекционного нагеля повышенной несущей способности и эксплуатационной надежности. Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения инъекционного нагеля для армирования грунтового массива, включающем бурение скважины, заполнение ее твердеющим раствором, в раствор погружают инъектор с предварительно надетым и закрепленным на нем рукавным с закрытым концом армирующим элементом из полимерной или стекловолокнистой ткани, после этого в полость рукавного элемента инъецируют цементный или полимерцементный раствор до получения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента с образованием рифленой рабочей боковой поверхности по всей длине нагеля с последующим извлечением инъектора и выдержкой до затвердевания раствора. 2 н. и 5 з.п.ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к нагельному креплению (армированию) грунтов, в частности к креплению котлованов и склонов, и может быть использовано в наземном и подземным строительстве.

Известны нагельные крепи для крепления стенок котлованов и откосов, содержащие арматурный стержень, установленный в пробуренную в грунте скважину горизонтальную или наклонную, заполненную твердеющим раствором [1].

Известен способ образования нагельной крепи, включающий бурение скважины в грунте, частичную заливку ее твердеющим раствором, например цементным или глинистым, ведение в раствор армирующего стержня, фиксация его и последующее заполнение скважины твердеющим раствором вокруг стержня и выдержкой до его затвердевания [2].

Наиболее близким является способ образования буроинъекционного нагеля, состоящего из металлического армирующего стержня, размещенного в пробуренной в грунте, скважине, заполненной твердеющим раствором. Способ включает следующие операции: пробуривание скважины в грунте, частичное заполнение ее твердеющим раствором, погружение в раствор армирующего стержня, фиксация его положения в скважине, последующее заполнение скважины твердеющим раствором и выдержкой до его затвердевания [3].

Недостатками известных решений являются значительные трудозатраты на погружение и фиксацию металлического армирующего стержня в скважине с раствором, необходимость проведения антикоррозионных мероприятий (нанесение различных покрытий, оцинковывание металлического стержня, подбор состава твердеющего раствора с антикоррозийными добавками и др.).

Техническая задача заключается в снижении трудозатрат на создание нагельной крепи, и материалоемкости при повышении долговечности нагельного устройства.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе возведения инъекционного нагеля для армирования грунтового массива, включающем бурение скважины, заполнение ее твердеющим раствором, погружение в него армирующего элемента и выдержку до затвердевания раствора, согласно изобретению после заполнения скважины твердеющим раствором в нее опускают инъектор с предварительно надетым и закрепленным на нем рукавным с закрытым концом армирующим элементом из полимерной или стекловолокнистой ткани, после этого в полость рукавного элемента инъецируют цементный или полимерцементный раствор до получения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента с образованием рифленой рабочей боковой поверхности по всей длине нагеля с последующим извлечением инъектора и выдержкой до затвердевания раствора. Причем могут предварительно на инъектор надевать рукавный с закрытым концом армирующий элемент и собирать в гофры, после чего закреплять его на инъекторе и опускать в скважину с твердеющим раствором, а инъецирование цементного раствора в полость армирующего элемента производить через инъектор до расправления гофр и образования рифленой боковой поверхности по всей длине нагеля с последующим извлечением стального инъектора и выдержкой до затвердевания раствора. Или могут предварительно на инъектор надевать рукавный с закрытым концом армирующий элемент, скручивать и закреплять на инъекторе, после чего опускать в скважину с твердеющим раствором, а инъецирование цементного раствора в полость армирующего элемента производить через инъектор до получения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента и образования рифленой винтообразной боковой поверхности по всей длине нагеля с последующим извлечением инъектора и выдержкой до затвердевания раствора. Кроме того, перед инъецированием раствора в полость армирующего элемента могут осуществлять выдержку в течение 2-4 часов и производить инъецирование раствора до получения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента с последующим извлечением инъектора и выдержкой до затвердевания раствора. Помимо этого могут после инъецирования раствора в полость армирующего элемента осуществлять выдержку в течение 4-8 часов и производить повторное инъецирование раствора до получения уширения на конце армирующего элемента с последующей выдержкой до затвердевания. При необходимости после инъецирования раствора в полость армирующего элемента и извлечения инъектора в раствор погружают металлический или композитный стержень, или трубу.

Задача в части второго объекта - инъекционного нагеля решается за счет того, что он возведен описанным выше способом.

Предлагаемый способ отличается от известного последовательностью операций, технологическими параметрами и использованием в качестве армирующего элемента рукавного геотехнического элемента из полимерной или стекловолокнистой ткани, заполненного цементным или полимерцементным раствором, что позволяет получать повышенную несущую способность нагеля за счет уплотнения контактной поверхности грунта, и оптимальную степень сцепления армирующего элемента с твердеющим раствором в скважине за счет различной конфигурации его боковой поверхности.

Предлагаемый нагель отличается от известного выполнением армирующего элемента.

Технический результат, обеспечиваемый обоими объектами изобретения, состоит в снижении трудоемкости и материалоемкости устройства нагельного крепления при получении инъекционного нагеля повышенной несущей способности и эксплуатационной надежности, в результате возможности выполнить его из коррозионностойких материалов. Кроме того, расширяются технологические возможности использования твердеющих растворов различных составов и регулирования режима твердения.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен нагель, вид сбоку; фиг.2 - сечение А-А фиг.1; фиг.3 - то же, что и на фиг.1, вариант с выполнением гофр; фиг.4 - сечение А-А фиг.3; фиг.5 - то же, что и на фиг.1, вариант с выполнением винтообразной поверхности; фиг.6 - сечение А-А фиг.5; фиг.7 - то же, что и на фиг.1, вариант с образованием уширения, фиг.8 - то же, что и на фиг.1, вариант с композитным стержнем; фиг.9 - сечение А-А фиг.8.

Инъекционный нагель состоит из твердеющего раствора 1, размещенного в скважине 2, пробуренной в укрепляемом грунтовом массиве, и армирующего элемента, выполненного в виде рукавного с закрытым концом геотехнического элемента 3 из полимерной или стекловолокнистой ткани, полость которого заполнена цементным или полимерцементным раствором 4. В растворе 4 полости армирующего элемента может быть расположен металлический или композитный стержень или труба 5. Раствор в полость рукавного элемента инъецируют посредством жесткого инъектора 6.

Способ осуществляют следующим образом.

В грунтовом массиве стенки котлована или откоса пробуривают наклонную или горизонтальную скважину и заполняют, например, посредством инъектора или насоса твердеющим раствором 1, например бетонным или цементно-песчаным раствором, или глинистым раствором. После этого осуществляют выдержку предпочтительно в течение 2-4 часов в зависимости от состава твердеющего раствора и грунтовых условий. За период выдержки происходит фильтрация избыточной воды из твердеющего раствора в поры грунта. На инъектор 6 надевают и закрепляют с помощью бандажей (хомутов, проволочных связей, резиновых колец и др.) рукавный с закрытым концом геотехнический элемент 3, выполненный из полимерной, например, полипропиленовой (по ТУ-2282-001-00300311-2000) или стекловолоконной (по ГОСТ 19170-2001) ткани. В зависимости от заданной конфигурации рифления боковой поверхности геотехнического элемента 3, которую выбирают исходя из свойств используемого твердеющего раствора 1 и характеристик грунтового массива, рукавный геотехнический элемент 3 перед закреплением на инъекторе 6 собирают в гофры (см. фиг.3) или скручивают по спирали вокруг инъектора (см. фиг.5) с образованием складок. Инъектор 6 с рукавным геотехническим элементом 3 погружают в твердеющий раствор 1 скважины 2 на всю ее глубину и в его полость нагнетают цементный или полимерцементный раствор до расправления образованных складок и достижения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента и образования рифленой рабочей боковой поверхности по всей длине нагеля. После этого инъектор 6 извлекают из скважины 2 и осуществляют выдержку до затвердевания цементного или полимерцементного раствора 4 в полости рукавного геотехнического элемента 3 и твердеющего раствора 1 в скважине 2. Или при необходимости для увеличения несущей способности нагеля на выдергивание по грунту возможно после первоначального инъектирования цементного или полимерцементного раствора в полость рукавного геотехнического элемента, осуществить выдержку в течение 4-8 часов и повторно произвести инъекцию раствора 4 до образования уширения (см. фиг.7) и только после этого извлечь инъектор 6.

Кроме того, при необходимости увеличения жесткости и прочности нагеля возможно после извлечения инъектора 6 из полости рукавного геотехнического элемента 3 погрузить арматурный стержень 5, металлический или композитный, (стеклопластиковый, базальтопластиковый и др.) или трубу (см. фиг.8).

Использование гибкого рукавного геотехнического элемента из полимерной или стекловолокнистой ткани с дополнительным армированием на основе композитной арматуры позволит применить нагели в условиях агрессивной среды и повысить долговечность и надежность крепи. Кроме того, при использовании в качестве дополнительного армирования металлической арматуры рукавный геотехнический элемент из полимерной или стекловолокнистой ткани дополнительно является защитной оболочкой, что позволяет уменьшить толщину защитного слоя раствора.

Источники информации

1. СТП 013-2001 «Нагельное крепление котлованов и откосов в транспортном строительстве», «Корпопация «Трансстрой», ОАО «ЦНИИС», Москва, 2001.

2. ВСН 126-90 «Крепление выработок набрызг бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов. Нормы проектирования и производства работ», ВПТИтрансстрой, Москва, 1991.

3. СТО-ГК «Трансстрой» 013-2007 «Нагельное крепление котлованов и откосов в транспортном строительстве», Москва, 2007 (прототип).

1. Способ возведения инъекционного нагеля для армирования грунтового массива, включающий бурение скважины, заполнение ее твердеющим раствором, погружение в него армирующего элемента и выдержку до затвердевания раствора, отличающийся тем, что после заполнения скважины твердеющим раствором в нее опускают инъектор с предварительно надетым и закрепленным на нем рукавным с закрытым концом армирующим элементом из полимерной или стекловолокнистой ткани, после этого в полость рукавного элемента инъецируют цементный или полимерцементный раствор до получения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента с образованием рифленой рабочей боковой поверхности по всей длине нагеля с последующим извлечением инъектора и выдержкой до затвердевания раствора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно на инъектор надевают рукавный с закрытым концом армирующий элемент и собирают в гофры, после чего закрепляют его на инъекторе и опускают в скважину с твердеющим раствором, а инъецирование цементного раствора в полость армирующего элемента производят через инъектор до расправления гофр и образования рифленой боковой поверхности по всей длине нагеля с последующим извлечением стального инъектора и выдержкой до затвердевания раствора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно на инъектор надевают рукавный с закрытым концом армирующий элемент, скручивают и закрепляют на инъекторе, после чего опускают в скважину с твердеющим раствором, а инъецирование цементного раствора в полость армирующего элемента производят через инъектор до получения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента и образования рифленой винтообразной боковой поверхности по всей длине нагеля с последующим извлечением инъектора и выдержкой до затвердевания раствора.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед инъецированием раствора в полость армирующего элемента осуществляют выдержку в течение 2-4 ч и производят инъецирование раствора до получения заданного расширения и напряженного состояния армирующего элемента с последующим извлечением инъектора и выдержкой до затвердевания раствора.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после инъецирования раствора в полость армирующего элемента осуществляют выдержку в течение 4-8 ч и производят повторное инъецирование раствора до получения уширения на конце армирующего элемента с последующей выдержкой до затвердевания.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после инъецирования раствора в полость армирующего элемента и извлечения инъектора в раствор погружают металлический или композитный стержень, или трубу.

7. Инъекционный нагель, характеризующийся тем, что возведен способом по любому из пп.1-6.