Грунтовый анкер

Полезная модель относится к области фундаментостроения, в частности к устройству - грунтовому анкеру с использованием трубчатой тяги. Она может быть использована для анкеровки конструктивных элементов фундамента, крепления стенок котлованов, для предварительного напряжения грунта для повышения устойчивости сооружений за счет оптимального распределения усилий прижатия их к основанию, а также в случае необходимости приложения регулируемого усилия внешней нагрузки, предупреждающей разупрочнение, обрушение или выпор массива грунта.

Задачей полезной модели - грунтового анкера является увеличение гомогенизации твердеющего раствора при заполнении им скважины и увеличения прочности сцепления трубчатой тяги с цементным камнем, а цементного камня с грунтом необсаженной стенки ствола скважины путем усиления эффекта перемешивания твердеющего раствора, повышения надежности схлопывания элементами-гомогенизаторами воздушных пузырьков в твердеющем растворе и в приграничных зонах, контактирующих с цементным камнем в грунте и в трубчатой тяге.

Технический результат достигается тем, что как и известный грунтовый анкер, включающий трубчатую тягу из набора насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенных между собой муфтой, имеющей коническую резьбу, защитную оболочку из пластмассы, полый режущий инструмент, переходник, соединяющий трубчатую тягу с натяжным приспособлением, содержащим шпильку, на которой размещены набор шайб - конической на опорной пластине и сферической - на конической шайбе и натяжная гайка - на сферической шайбе, имеющее цементный камень, жестко закрепляющий в грунте нижнюю часть трубчатой тяги, согласно изобретению в нижней части трубчатой тяги имеются анкерные элементы-гомогенизаторы, в качестве которых могут быть использованы отрезки стального профиля, а как вариант - отрезки арматурного стержня постоянного сечения, имеющие рельефную поверхность в виде двух непрерывных выступов вдоль отрезка стержня и прерывистых выступов, выполненных между непрерывными выступами под углом к ним, отрезки арматурного стержня жестко соединены с поверхностью насосно-компрессорных труб трубчатой тяги тыльной частью в качестве которой использован один из непрерывных выступов, другой непрерывный выступ использован в качестве лицевой части, анкерные элементы-гомогенизаторы размещены: на поверхности трубчатой тяги - попарно в радиальном направлении с зазором между ними, рядами и в шахматном порядке - вдоль поверхности тяги. Расстояние между рядами может быть равным удвоенной длине L₁ анкерного элемента - гомогенизатора, т.е. 2L₁.

Устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность работ в 2-3 раза и качество перемешивания цементного раствора с грунтом за счет вращения трубчатой тяги в процессе бурения ствола скважины и одновременной подачи цементного раствора в скважину и наличия заявленных анкерных элементов-гомогенизаторов на ней, инициирующих процесс перемешивания. Количество анкерных элементов в радиальном направлении на трубчатой тяге зависит от диаметра используемых труб (НКТ) и режима бурения, обеспечивающего интенсифифирование процесса гомогенизации. Устройство позволяет в 2-3 раза увеличить адгезионную прочность, т.е. силы сцепления между стенкой скважины и цементным камнем, между цементным камнем и поверхностями трубчатой тяги, включая поверхности анкерных элементов-гомогенизаторов, за счет повышения качества перемешивания и захлопывания воздушных пузырьков в смеси, заполняющей ствол скважины. Следовательно гарантирует отсутствие пустот полостей в затвердевающем растворе, снижение пористости в цементном камне, таким образом, анкерные элементы-гомогенизаторы могут быть одновременно центраторами, смесителями, диспергаторами, уплотнителями, ускорителями вывода воздушных пузырьков из раствора и из пор, полостей в стенке скважины (грунте), упрочнителями цементного камня. При этом, несущая способность устройства увеличивается в 1,5-2 раза. Элементами-гомогенизаторами могут быть отрезки (отрезки от строительных конструкций), например, из уголков различного профиля (ГОСТ 13737-80), стержней из высокопрочной стали с резьбой по всей длине. А если это - отход, то изготовление устройства значительно удешевляется. Илл.6.

Полезная модель относится к области фундаментостроения, в частности к устройству - грунтовому анкеру с использованием трубчатой тяги. Она может быть использована для анкеровки конструктивных элементов фундамента, крепления стенок котлованов, для предварительного напряжения грунта для повышения устойчивости сооружений за счет оптимального распределения усилий прижатия их к основанию, а также в случае необходимости приложения регулируемого усилия внешней нагрузки, предупреждающей разупрочнение, обрушение или выпор массива грунта.

Известен грунтовый анкер (а.с. 1281635 МКИ Е02Д 5/80 от 01.06.84 г.), [1], содержащий стержневую тягу с наконечником и цементный камень в корневой части тяги, дренирующую смесь в виде обоймы на границе цементного камня и грунта. Тяга прикреплена к конструкции при помощи распределительной плиты и натяжного стопорного устройства. По длине свободно удлиняемого участка тяга выполнена с покрытием из антикоррозионной смазки, заключенной в пластиковую оболочку.

Устройство усложнено основными и дополнительными элементами, затратно, материалоемко, требует смазку, пластификатор, дренирующий состав, обсадную трубу и многооперационную процедуру закрепления цементного камня и уплотнения твердеющего раствора.

Известен грунтовый анкер (а.с. 894073, МПК Е02Д 5/80 от 25.01.79 г.) [2], содержащий трубчатую тягу в виде штанги и анкерную головку, выполненную в виде стержней, каждый из которых имеет изгиб в сторону, противоположную трубчатой тяге и установленных на трубчатой тяге нижнего неподвижного и верхнего подвижного элементов, к которым прикреплены концы стержней. Неподвижный и подвижный элементы выполнены трубчатыми, а концы стрежней прикреплены к ним на расстоянии от торцов, обращенных друк к другу.

Устройство имеет дорогостоящую сложную в исполнении систему анкерных головок, к которым необходимо прикладывать дополнительное усилие и на длительное время сохранять его на элементах до конца образования цементного камня. В случае несвоевременного, незапланированного снятия усилий прижима верхней части к другой, раскрытие не реализуется и анкерная головка не выполняет своей основной функции - перераспределения усилий выдерживания, а следовательно не обеспечит должный уровень закрепления трубчатой тяги в цементном камне. Трубчатая тяга с анкерными элементами на ней не способствует ни эффективному перемешиванию заполняющего ствол скважины твердеющего раствора, ни схлопыванию в растворе цементных пузырьков. Гетерогенность и повышенная пористость состава приводит к тому, что цементный камень имеет малую прочность, что значительно снижает его адгезионные связи и с грунтом и с трубчатой тягой. Снижается несущая способность устройства.

Известен грунтовый анкер [3] (см. Ведомственные строительные нормы. ВСН 506-88. Проектирование и устройство грунтовых анкеров. (раздел 3.0) М. 1989 г. Минмонтажспецстрой СССР), состоящий из тяги, изолирующей пластмассовой оболочки, оголовка, заделки (цементного камня), фиксаторов и пяты. Оголовок состоит из опорной плиты, передающей нагрузку на конструкцию сооружения и крепежных элементов (гайка, шайба, опорная плита, колодка, конус), передающих нагрузку от тяги на плиту.

Устройство усложнено дополнительными элементами для получения цементного камня путем поэтапного нагнетания цементного раствора по стационарной инъекционной трубе или под давлением через обсадные трубы. Для обеспечения равнопрочного стыкового соединения дополнительно приваривают к тяге шпильку. Тяга анкера выполняется полностью из стержневой термически упрочненной стали с винтовым профилем или из стержневой арматуры, что приводит к удорожанию конструкции. К тому же, использование ограничено тем, что не позволяет применять их при установке в грунт грунтового анкера большой длины на большие глубины из-за недостаточной жесткости анкера и появления изгибающих напряжений в нем. Фиксатор, выполненный из трапециевидных элементов с гладкой поверхностью ограничен в действии. Его основная функция заключается в увеличении прочности сцепления с цементным камнем, а для этого поэтапно цементируют ствол скважины, что не технологично. С инъекцией или при свободной заливке в цементном растворе сохраняется пористость до образования цементного камня, неоднородность состава его, что значительно ослабляет адгезионные силы сцепления стержневой тяги с цементным камнем и цементного камня с грунтом. Следовательно, уменьшается несущая способность устройства.

В качестве прототипа, заявляемой полезной модели устройства грунтового анкера, выбрано наиболее близкое по технической сущности и положительному результату устройство грунтового анкера [4] (пат. 83517, МПК Е02Д 5/08, от 12.02.09 г.), включающее трубчатую тягу с защитной оболочкой из пластмассы на верхней части ее боковой поверхности, цементный камень - корень (часть анкера, передающая нагрузку от тяги на грунт), жестко закрепляющий нижнюю часть трубчатой тяги. Устройство имеет натяжное приспособление в виде элемента - шпильки, на котором размещены шарнир из набора шайб - конической (на опорной плите), сферической (на конической шайбе) и натяжная гайка - на сферической шайбе. Между трубчатой тягой и шпилькой имеется переходник с муфтой, соединяющей трубчатую тягу с переходником конической резьбой. Переходник со шпилькой соединены резьбой. В качестве трубчатой тяги использован набор насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенных между собой муфтой, имеющей коническую резьбу. В торцевых частях труб трубчатой тяги размещены центраторы в виде дисков. В торце нижней части трубчатой тяги жестко закреплен полый режущий инструмент.

Устройство простое в применении за счет использования в качестве трубчатой тяги набора гладких насосно-компрессорных труб (НКТ). Оно обладает высокой несущей способностью. Но в случае подачи воздушно-цементной смеси, в процессе бурения с образованием скважины, могут образоваться воздушные микропробки в порах, пустотах грунта, что ухудшает в период затвердевания сцепление цементного раствора с грунтом в скважине. На поверхности трубчатой тяги в этих условиях также может сохраняться воздушная прослойка, способствующая снижению сцепления цементного раствора с трубчатой тягой. Цементные растворы, подаваемые с различным В/Ц через полый режущий инструмент, в образовавшийся ствол скважины, недостаточно перемешиваются и в своей массе, и с грунтом, поэтому, в конечном счете, образующаяся при затвердевании композиция неоднородна, т.е. образующийся затем цементный камень по своему составу негомогенен, что сказывается отрицательно на его эксплуатационных свойствах. Уменьшается несущая способность, особенно в участках его, содержащих грунт в цементном камне, особенно, если он обладает пластичными свойствами. Недостаточная степень перемешивания в скважине приводит к сохранению в самой композиции цементного раствора с грунтом большого количества воздушных пузырьков, несмотря на существующую опрессовку, которая должна захлопнуть образующиеся воздушные полости в массе, но может сохранить их в грунте скважины. Центраторы в данном случае функцию гомогенизаторов цементного раствора не выполняют.

Задачей полезной модели - грунтового анкера является увеличение гомогенизации твердеющего раствора при заполнении им скважины и увеличения прочности сцепления трубчатой тяги с цементным камнем, а цементного камня с грунтом необсаженной стенки ствола скважины путем усиления эффекта перемешивания твердеющего раствора, повышения надежности схлопывания элементами-гомогенизаторами воздушных пузырьков в твердеющем растворе и в приграничных зонах, контактирующих с цементным камнем в грунте и в трубчатой тяге.

Технический результат достигается тем, что как и известный грунтовый анкер, включающий трубчатую тягу из набора насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенных между собой муфтой, имеющей коническую резьбу, защитную оболочку из пластмассы, полый режущий инструмент, переходник, соединяющий трубчатую тягу с натяжным приспособлением, содержащим шпильку, на которой размещены набор шайб - конической на опорной пластине и сферической - на конической шайбе и натяжная гайка - на сферической шайбе, имеющее цементный камень, жестко закрепляющий в грунте нижнюю часть трубчатой тяги, согласно изобретению в нижней части трубчатой тяги имеются анкерные элементы-гомогенизаторы, в качестве которых могут быть использованы отрезки стального профиля, а как вариант - отрезки арматурного стержня постоянного сечения, имеющие рельефную поверхность в виде двух непрерывных выступов вдоль отрезка стержня и прерывистых выступов, выполненных между непрерывными выступами под углом к ним, отрезки арматурного стержня жестко соединены с поверхностью насосно-компрессорных труб трубчатой тяги тыльной частью в качестве которой использован один из непрерывных выступов, другой непрерывный выступ использован в качестве лицевой части, анкерные элементы - гомогенизаторы размещены: на поверхности трубчатой тяги - попарно в радиальном направлении с зазором между ними, рядами и в шахматном порядке - вдоль поверхности тяги. Расстояние между рядами может быть равным удвоенной длине L₁ анкерного элемента-гомогенизатора, т.е. 2L₁.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство увеличивает плотность, а, следовательно, и прочность цементного камня за счет новых функциональных возможностей нижней части трубчатой тяги, имеющей анкерные элементы-гомогенизаторы. За счет того, что в качестве элементов-гомогенизаторов используют отрезки стального профиля (отрезки уголков, отрезки готовых арматурных стержней, стержней-многогранников), расширяются эксплуатационные возможности насосно-компрессорных труб. Так, кроме возможных и известных функций - центрирования устройства в стволе скважины и фиксирование его (заделка) местоположения в цементном камне, появилась возможность усилить эффект перемешивания твердеющего раствора, поступающего из полостей трубчатой тяги и режущего инструмента снизу вверх по образующемуся стволу скважины, что способствует получению в цементном камне гомогенизированного состава цементного раствора и смеси цементного раствора с грунтом. За счет этого образуется композиция с предсказуемыми свойствами по всей длине ствола скважины. Таким образом, использование отрезков стального профиля позволяет значительно повысить несущую способность устройства. При использовании, например, отрезков арматурного стержня обнаруживается, что рельефная поверхность анкерных элементов-гомогенизаторов, например, в виде непрерывных выступов вдоль элемента и дискретных выступов под углом к непрерывным выступам позволяет создать систему интенсивного перемешивания компонентов твердеющего раствора. В горизонтальной плоскости идет перемешивание одновременно и вкруговую «телами» элементов при вращении устройства, и вниз - при размещении анкерных элементов-гомогенизаторов на поверхности трубчатой тяги дискретными выступами вниз от непрерывного выступа на лицевой поверхности элемента, когда воздушные пузырьки в твердеющем растворе и грунте необходимо схлопнуть или укрупнить их для последующего более интенсивного подъема и вывода на поверхность.

Дискретные выступы от непрерывного лицевого выступа, размещенные вверх на анкерном элементе-гомогенизаторе используют ускорения выхода крупного размера пузырьков из раствора. Элементы-гомогенизаторы вдоль трубчатой тяги размещены в данном случае попарно рядами друг под другом, а относительно друг друга в шахматном порядке и с зазором, величина L₂ которого равна удвоенной длине L₁, т.е. 2L₁ анкерного элемента-гомогенизатора. При этом реализуется следующая схема гомогенизации твердеющего раствора: снизу твердеющий раствор цемента поступает вдоль трубчатой тяги на анкерные элементы-гомогенизаторы, которые как лопасти перемешивают раствор «вкруговую», затем раствор попадает в зазор между рядами и подвергается кручению, усиливая деформирование обрабатываемой массы твердеющего раствора. При этом воздушные полости в перемешиваемой механической смеси вырождаются в нитевидные образования с последующим исчезновением при переходе закрученной массы в зазоре к анкерным элементам-гомогенизаторам следующего ряда, которые попарно радиально размещены симметрично друг относительно друга в горизонтальной плоскости. В этом случае экспериментально найдено расстояние анкерных элементов-гомогенизаторов одного ряда к другому. Оптимальным оказалась величина зазора между этими рядами, равная удвоенной длине анкерного элемента-гомогенизатора, обеспечивая качественное перемешивание сопровождаемое ориентацией структурных составляющих смеси в растворе, приводящей в конечном счете к дополнительному увеличению прочности цементного камня на 30-40%. Меньшее расстояние как и большее ослабляет эффект перемешивания. Поскольку вдоль трубчатой тяги размещены не менее 2-3 рядов анкерных элементов-гомогенизаторов, эффект упрочнения многократно усиливается и закрепляется. Размещение анкерных элементов-гомогенизаторов в шахматном порядке вдоль трубчатой тяги позволяет, поднимающейся вверх и заполняющей ствол скважины смеси цементного раствора с грунтом, менять непрерывно направление перемещения. Вначале по элементам-гомогенизаторам под углом и вдоль них, в зависимости от действия того или иного рельефа на поверхности, затем кручение в зазоре между рядами по поверхности самой трубчатой тяги, затем вновь под углом и вдоль анкерного элемента-гомогенизатора и т.д.

Заявляемый грунтовый анкер имеет «новизну», обладает существенными отличиями, является техническим решением и промышленно востребован. Полезная модель испытана на 20 моделях в реальных условиях при укреплении стенок котлована. Не получено ни одного отрицательного результата, несмотря на то, что испытания проводились в грунтах различного состава. Предполагается внедрение устройства в Перми в ООО «Строительная компания «ИнжПроектСтрой» и других строительных организациях, а так же в буровой технике РФ при использовании устройства в качестве неизвлекаемого бурового инструмента.

Известные устройства [1-3] имеют анкерные элементы для центрирования анкера в процессе установки в стволе готовой скважины или для увеличения сцепления с цементным камнем после затвердевания цементного раствора, впервые трубы НКТ используют в качестве смесителя при установке грунтового анкера за счет имеющихся на их поверхности элементов-гомогенизаторов. В качестве анкерного элемента-гомогенизатора возможно использование разных металлов (преимущественно сталь) с профилем, создающим рельефную контактную поверхность с перемешиваемым раствором цемента с грунтом. Это могут быть отрезки уголков, стержней многогранных и т.д., прочность которых позволяет производить перемешивание массы без их деформации.

Грунтовый анкер содержит трубчатую тягу, состоящую из набора насосно-компрессорных труб 1^I, 1^II, 1^III и т.д., соединяемых между собой муфтами 2^I, 2^II, 2^III . На верхней части трубчатой тяги 1^III, свободной от анкерных элементов-гомогенизаторов, предварительно размещены защитная оболочка 3 из пластмассы с зазором к поверхности трубы. На трубах 1^I и 1^II приварены анкерные элементы - гомогенизаторы из отрезков арматурного стержня, например, 4 ^I и 4^II, 5^I и 5^II, 6 ^I и 6^II, 7^I и 7^II, 8 ^I и 8^II, 9^I и 9^II, 10 ^I и 10^II, 11^I и 11^II (фиг.1, фиг.2а). Непрерывные выступы вдоль элемента -ребра жесткости 12, 13, выступы 14, 15 - под углом к выступам 12, 13. В нижней торцевой части трубы 1^I жестко закреплен полый режущий инструмент 16, в качестве которого использовано буровое долото. В верхней части трубчатой тяги закреплен переходник 17 конической резьбой муфты 18. К переходнику присоединено натяжное приспособление, состоящее из трубчатого элемента - шпильки 19, на которой имеются опорная плита 20, коническая шайба 21, сферическая шайба 22 и натяжная гайка 23. На поверхности нижних труб НКТ приварены в ряду попарно анкерные элементы - гомогенизаторы 4^I и 4^II, и друг под другом (рядами): 4^I и 4^II, 5^I и 5^II и т.д., а вдоль рядов снизу вверх - в шахматном порядке, с, например, зазором (L₂) между рядами, равным удвоенной длине L₁ (2L₁) анкерного элемента-гомогенизатора. Анкерный элемент - гомогенизатор из отрезка арматурного стержня имеет цилиндрическую форму, на поверхности которого имеется рельеф в виде выступов «ребер жесткости» на «лицевой» поверхности и на тыльной стороне, а также, боковых выступов 12, 13 соответственно, которые выполнены под углом к ребрам жесткости 12, 13. Но возможны и варианты: элементы-гомогенизаторы приварены к поверхности трубы боковыми выступами от непрерывного центрального, лицевого выступа 12 вверх 14 или вниз 15 (фиг.3), в зависимости от режима подачи цементного твердеющего раствора из режущего инструмента 16 к анкерным элементам-гомогенизаторам, функции которых сводятся, в основном, к тщательному перемешиванию самого раствора и смеси твердеющего раствора с грунтом, уплотнению смеси, убирая при этом воздушные полости, пустоты из него (фиг.3), увеличению прочности сцепления с цементным камнем 24 (фиг.4) и грунтом 25 стенки необсаженной скважины.

На фиг.1 показано устройство в транспортном положении, общий вид с разрезом.

На фиг.2а показано размещение тех же анкерных элементов относительно друг друга на их поверхностях, общий вид.

На фиг.2б - схематично показана система направлений сил перемещения массы, общий вид.

На фиг.3 показан анкерный элемент-гомогенизатор - отрезок арматурного стержня, приваренный к поверхности трубчатой тяги «ребром жесткости» (непрерывным выступом на поверхности отрезка арматурного стержня) - тыльной частью, общий вид.

На фиг.4 показана нижняя часть трубчатой тяги (НКТ) с анкерными элементами-гомогенизаторами из отрезков арматурного стержня на ней в цементном камне, общий вид.

На фиг.5 схематически показан вариант трубчатой тяги с анкерными элементами - гомогенизаторами из 4-х радиально-напрвленных отрезков многогранного стержня, общий вид.

На фиг.6 схематически показан вариант трубчатой тяги с 4-мя анкерными элементами-гомогенизаторами в ряду из отрезков равнобокого уголка, общий вид.

Устройство работает следующим образом. Компонуют на поверхности грунта трубчатую тягу грунтового анкера. Для этого используют насосно-компрессорные трубы (НКТ) (фиг.1) - 1^I, 1 ^II, 1^III, длина каждой - 3 метра. Соединяют их между собой муфтами 2^I, 2^II, 2^III , соответственно. Предварительно размещают на трубе 1^III защитную оболочку 3 из пластмассы.

Трубы муфтами закрепляют конической резьбой, образуя трубчатую тягу грунтового анкера, заданной длины. На поверхностях труб 1^I и 1^II приваривают предварительно анкерные элементы-гомогенизаторы 4^I, 4^II; 5^I, 5^II; 6^I, 6^II; 7^I, 7^II; 8^I, 8^II; 9^I, 9^II; 10^I, 10^II; 11^I, 11^II попарно или более 2-х (фиг.5 и 6) в горизонтальных плоскостях, симметрично относительно друг друга. Между рядами элементы размещены в шахматном порядке (фиг.1, 2, 5, 6). На лицевой и тыльной частях всех элементов-гомогенизаторов из отрезков арматурного стержня имеются продольные непрерывные выступы 12, 13 (фиг.3). А боковые поверхности этих же анкерных элементов-гомогенизаторов имеют выступы под углом к выступу 12 вверх 14 или вниз 15 соответственно (фиг.3). Выступ 13 контактирует с поверхностью трубчатой тяги и приварен к ней. В нижней части жестко закреплен полый режущий инструмент 16 - долото. В торце верхней части 1^III трубчатой тяги закрепляют переходник 17 муфтой 18 на резьбе. К переходнику подсоединяют опрессовочный блок (не показан) и подсоединяют бурильную установку типа Drill 830 ВВ (не показана). Приводят во вращение жестко соединенные друг с другом полый режущий инструмент 16 с трубчатой тягой 1^I, 1^II , 1^III. Производят бурение скважины с одновременной установкой анкера в грунте 25. Бурение вначале осуществляют при подаче слабого цементного раствора с В/Ц=1 через трубчатую тягу 1^I, 1^II, 1^III и полый режущий инструмент 16. Анкерные элементы-гомогенизаторы 4^I -11^II (фиг.1), (фиг.2а), (фиг.5, 6) размещены по три ряда на каждой 3-х метровой трубе (НКТ). Вращение трубчатой тяги с анкерными элементами-гомогенизаторами способствует интенсивной пропитке цементным раствором стенок скважины, эффективному перемешиванию его в скважине перед подачей затем в него цементного раствора в В/Ц=0,6-0,4. после установки в грунте до заданного уровня трубчатой тяги анкера с режущим инструментом на нем подают цементный раствор в образовавшуюся скважину с В/Ц=1. Раствор заполняет скважину и поднимаясь снизу верх проходит сложный путь между анкерными элементами-гомогенизаторами (фиг.2б), постоянно меняя направления от поступательного между элементами в паре в горизонтальной плоскости, поступательного вверх - по выступам 14, возвратного - по боковым выступам вниз 15 (фиг.2б и 3), в случае использования отрезков арматурного стержня, до кручения - между рядами анкерных элементов-гомогенизаторов в зазоре (как и на фиг.5 и 6). Расстояние L₂ от элемента до элемента вдоль трубчатой тяги может быть равно удвоенной длине L₁ (2L₁=L₂) анкерного элемента-гомогенизатора (на фиг.1 и 2), выявленное как оптимальное для качественного перемешивания цементного раствора и цементного раствора с грунтом, сопровождаемое удлинением воздушных полостей в направлении кручения с последующим полным их исчезновением, а также для ориентации элементов структуры, деформации их в массе. В конечном счете это приводит к значительному упрочнению цементного камня в сравнении с прочностью цементного камня, полученного - прототипом. Раствор при заполнении скважины пропитывает грунт и в приграничной зоне. Затем он изливается через устье скважины наружу. При этом, за счет наличия предлагаемой конструкции анкерных элементов-гомогенизаторов поры, пустоты в грунте интенсивнее заполняются раствором, лучше смачивается им грунт, подготавливая скважину для заполнения ее также рабочим гомогенным твердеющим раствором, с заданными свойствами. Затем подают тем же путем в скважину цементный раствор с В/Ц=0,6-0,4. при этом он проходит тот же сложный путь в скважине вдоль ствола трубчатой тяги (фиг.2б).

Выдерживают уплотненный композит из гомогенного твердеющего цементного раствора с грунтом 0,5 часа, после этого проводят опрессовку, подключая опрессовочный блок (не показан) к переходнику. Опрессовка идет под давлением 10 атмосфер. Оставляют под давлением твердеющий раствор на 10-14 дней для затвердевания цемента и образования цементного камня 24 (фиг.4) на нижней части трубчатой тяги 1^I, 1 ^II и получения прочной адгезионной связи цемента с грунтом. Через 10-14 дней убирают опрессовочный блок и закрепляют в верхнем торце резьбой натяжное приспособление. Для этого в переходнике закрепляют шпильку 19 через бугель, закрепленный на стенке котлована (не показано). На шпильке свободно размещены опорная плита 20, шарнир, выполненный из конической 21 и сферической 22 шайб, а также натяжная гайка 23. Анкер подвергается натяжению с контролируемым усилием, в 1,5 раза превышающим расчетную нагрузку. Выдерживают под нагрузкой анкер в течение 0,5 часа, затем закрепляют натяжной гайкой 23 на стенке. За счет шарнира возможная деформация шпильки в зазоре между элементами натяжного приспособления не создает проблем при фиксации анкера шайбой в натяжном приспособлении. За счет анкерных элементов - гомогенизаторов усиливается адгезионная связь с цементным камнем трубчатой тяги, выполненной из труб НКТ. Трубы НКТ изготовлены из стали группы прочности К.Л. (ГОСТ 633-80) длиной по 3 м.. Анкерные элементы-гомогенизаторы могут быть изготовлены из отрезков готового арматурного стержня (ГОСТ 5781-82, кл. арматуры А-3) длиной 200-300 мм (0,2-0,3 м) с заявленным рельефом на поверхности или из других отрезков стального профиля (уголка, стержня и т.д.). Устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность работ в 2-3 раза и качество перемешивания цементного раствора с грунтом за счет вращения трубчатой тяги в процессе бурения ствола скважины и одновременной подачи цементного раствора в скважину и наличия заявленных анкерных элементов-гомогенизаторов на ней, инициирующих процесс перемешивания. Количество анкерных элементов в радиальном направлении на трубчатой тяге зависит от диаметра используемых труб (НКТ) и режима бурения, обеспечивающего интенсифифирование процесса гомогенизации. Устройство позволяет в 2-3 раза увеличить адгезионную прочность, т.е. силы сцепления между стенкой скважины и цементным камнем, между цементным камнем и поверхностями трубчатой тяги, включая поверхности анкерных элементов-гомогенизаторов, за счет повышения качества перемешивания и захлопывания воздушных пузырьков в смеси, заполняющей ствол скважины.

Следовательно гарантирует отсутствие пустот полостей в затвердевающем растворе, снижение пористости в цементном камне, таким образом, анкерные элементы-гомогенизаторы могут быть одновременно центраторами, смесителями, диспергаторами, уплотнителями, ускорителями вывода воздушных пузырьков из раствора и из пор, полостей в стенке скважины (грунте), упрочнителями цементного камня. При этом, несущая способность устройства увеличивается в 1,5-2 раза. Элементами-гомогенизаторами могут быть отрезки (отрезки от строительных конструкций), например, из уголков различного профиля (ГОСТ 13737-80), стержней из высокопрочной стали с резьбой по всей длине. А если это - отход, то изготовление устройства значительно удешевляется.

Список информации, принятой во внимание

1. а.с. 1281635, МПК Е02Д 5/80, от 01.06.84 г. (аналог)

2. а.с. 894073, МПК Е02Д 5/80, от 25.01.79 г. (аналог)

3. Ведомственные строительные нормы. ВСН 506-88. Проектирование и устройство грунтовых анкеров, (раздел 3.0), М. 1989 г. Минмонтажспецстрой. СССР), (аналог)

4. пат. 83517, МПК Е02Д 5/08, от 12.02.09 г. (прототип)

Грунтовый анкер, включающий трубчатую тягу, состоящую из набора насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенных между собой муфтой, имеющей коническую резьбу, защитную оболочку из пластмассы, полый режущий инструмент, переходник, соединяющий трубчатую тягу с натяжным приспособлением, содержащим шпильку, на которой размещены набор из конической и сферической шайб и натяжная гайка, а также цементный камень, жестко закрепляющий в грунте нижнюю часть трубчатой тяги, отличающийся тем, что на нижней части трубчатой тяги жестко закреплены анкерные элементы-гомогенизаторы из отрезков стального профиля, размещенных на ее поверхности не менее 2-х отрезков в радиальном направлении и с зазором между ними, а вдоль поверхности - рядами, в шахматном порядке относительно друг друга.