Конструкция анкерных устройств
А. Классификация
Б. Технические требования на изготовление
В. Методы испытания
Г. Маркировка, установка, транспортировка и хранение
Защита анкерных устройств от коррозии
Несущая способность анкерных устройств
Размещение анкерных устройств вдоль трубопровода
Организация и технология проведения работ по закреплению анкеров
А. Механизация производства работ
Б.Закрепление трубопроводов в зимний и летний периоды строительства
В. Контроль качества производства работ по закреплению трубопроводов
Мероприятия по охране окружающей среды
Введение
Анкерное закрепление трубопроводов - способ закрепления трубопроводов на анкерных опорах; применяется для предотвращения всплытия трубопроводов, прокладываемых через водные преграды на заболоченных и обводнённых участках. Процесс производства работ при анкеровке осуществляется при помощи специальных механизмов и оборудования для забивки, завинчивания или выстреливания анкеров - составных элементов анкерных опор погружаемых в грунт по обеим сторонам трубопровода.
Сверху анкеры охватывает силовой пояс, на который укладывается прокладочный материал (бризол, деревянные маты и т.п.), предупреждающий порчу изоляции трубопровода. Aнкерные опоры сооружаются по всей трассе трубопровода, через равные интервалы. Число опор и расстояния между ними зависят от действующей на трубопровод выталкивающей силы, продольной жёсткости трубопровода и несущей способности опор.
Рис.1. Анкерный болт
Анкер (от англ. «anchor» - «якорь») (анкерный болт, дюбель и т.п.) – крепежное изделие, определенным (механическим или химическим) образом повышающее сцепление между основным крепежным изделием и основанием, представляющим собой материалы различной прочности, до необходимого уровня . Иными словами, анкерами называются устройства, позволяющие передавать на грунтовый массив выдергивающие усилия .
Качественный анкер, как и любое другое крепежное изделие, изготавливается из высококачественной стали, в зависимости от области применения, с оцинковкой или без, не подвергается коррозии и способен выдерживать и распределять постоянные нагрузки.
Анкер представляет собой высоконадежное крепежное изделие, которое применяется в строительных монтажных работах. Например, анкерный болт (Рис.1) может использоваться для крепежа тяжеловесных конструкций к строительному камню, кирпичу и бетону. В чем заключается крепление с помощью анкера? Прежде всего высверливают отверстие, затем в него вставляют гильзу, а уже в гильзу вставляют крепежную деталь. Ею может быть болт, шпильки, шурупы.
Применение грунтовых анкеров возможно в различных грунтах, за исключением набухающих, просадочных и сильносжимаемых грунтов, илов, торфов и глин текучей консистенции. Анкеры препятствуют всплытию заглублённых сооружений, что позволяет делать эти сооружения более лёгкими.
Крепление анкерами сооружений, заглублённых ниже уровня подземных вод, уменьшает изгибающие моменты, что даёт возможность сократить расход материалов.
Конструкция анкерных устройств
А. Классификация
Конструктивно анкеры состоят из оголовка, анкерной тяги и анкерной заделки.
Оголовок - элемент анкера, передающий нагрузку от закрепляемого элемента ограждающей конструкции на анкерную тягу. Оголовок состоит из опорной плиты, воспринимающей нагрузку от ограждающей конструкции и крепежных элементов (гайка, шайба, колодка, конус), передающих нагрузку от опорной плиты на тягу. Тяга - элемент анкера, передающий нагрузку от оголовка на заделку. Тяга – основная деталь анкера, имеющая на одном конце шпильку с резьбой и гайкой или иную конструкцию для закрепления, на другом - спиральную арматуру или рифленую трубу. Обычно тягу анкера условно разделяют на рабочую и свободную части. Заделка (корень) - часть анкера, передающая нагрузку от тяги на грунт.
В отечественной и зарубежной практике конструкции анкеров классифицируют по ряду признаков: По способу погружения в грунт – лепестковые (раскрывающиеся), буровые, забивные, винтовые; По конструкции анкерной заделки - цилиндрические; с уширением, устраиваемым разбуриванием, комуфлетированием, с помощью инъекции; По конструкции анкерной тяги - стержневые, трубчатые, из проволочных прядей, арматурных канатов; По сроку службы - временные и постоянные. Временные анкеры сооружают на срок производства СМР или при устройстве временных надувных сооружений, шпунтовых стенок и т. п. Постоянные анкеры устраивают на весь срок службы сооружений. В качестве примера таких сооружений можно назвать подпорные стенки, причалы, подвесные дороги, доки, опускные колодцы, линии электропередачи и т.д.
По виду используемого материала различают металлические, бетонные, железобетонные, деревянные и комбинированные конструкции анкеров.
По схеме взаимодействия с грунтом анкеры можно разделить на: наземные (гравитационные), располагающиеся на поверхности грунта и работающие за счет сил трения между грунтом и конструкцией анкера; заглубленные, располагающиеся в массиве грунта и работающие за счет сопротивления грунта перемещению элементов анкера.
По способу сопротивления выдергиванию классифицируются на анкеры трения, анкеры лобового сопротивления и анкеры смешанного типа.
Наземные анкеры чаще всего представляют собой железобетонные блоки, располагаемые на поверхности грунта. В практике СМР эти блоки часто снизу имеют упоры, которые заглубляются в грунт под действием собственного веса блока. Заглубленные анкеры различают по конструкции и технологии изготовления. Заглубленные анкеры могут устраиваться с предварительным напряжением и без него.
Анкерные устройства различают по их расположению в пространстве: вертикальные, горизонтальные, наклонные. Вертикальные анкеры применяют, например, в опускных и других сооружениях для борьбы со "всплытием" этих сооружений под действием гидростатических сил. Наклонные и горизонтальные анкеры используют при строительстве подпорных стен и различных ограждений.
Б. Технические требования на изготовление
При балластировке трубопроводов анкерными устройствами основными техническими параметрами являются расчетная несущая способность (воспринимаемое ими усилие) и расстояние между ними.
Технические требования:
1. Основные параметры.
2. Анкерное устройство должно соответствовать требованиям Технических условий, комплекту конструкторской документации ВАУ 1.00.00. СБ.
3. Основные параметры и размеры должны соответствовать, указанным в таблице 1:
Таблица 1
| Параметры анкерного устройства | Размеры, мм. |
| Диаметр винта Dв. | 300, 500 |
| Диаметр ствола Dств. | 114 |
| Длина ствола Lств. | По заказу |
| Шаг винта | 100 |
| Диаметр болта Dболт. | 18 |
Требования к материалам:
1. Винт должен изготавливаться из листовой стали по ГОСТ 27772. По предельным отклонениям листовой прокат должен соответствовать требованиям ГОСТ 19903.
2. Ствол анкерного устройства должен изготавливаться из трубы стальной электросварной по ГОСТ 10704. Допускается изготовление ствола из цельнотянутых труб по ГОСТ 8732. Сталь для трубы по ГОСТ 8731-сталь20.
3. Винт приваривается к стволу анкерного устройства электродами Э42А по ГОСТ 9467 или в среде углекислого газа проволокой СВ-08Г2С ГОСТ 2246.
4. Болты применять по ГОСТ 15589, класса прочности 5.8, с дополнительными испытаниями по ПО3.1 табл.10 ГОСТ 1759.4, марку стали болтов принять по табл. 1 ГОСТ 1759.4. Применение автоматной стали для болтов не допускается.
5. Силовой соединительный пояс анкерного устройства принят по ТУ 3663-002-95917936-2007. В случае применения пояса на открытом воздухе требуется защита от прямых солнечных лучей.
6. Талрепы приняты по ГОСТ 24.125.105-01.
7. Гайки приняты по ГОСТ 5915.
В. Методы испытания
- Внешним осмотром проводят проверку анкерного устройства на соответствие:
конструкторской документации, требованиям ТУ и стандартов;
комплектности;
маркировки;
упаковки.
- Основные размеры анкерного устройства проверяют рулеткой по ГОСТ7502.
- Методы испытаний силового соединительного пояса (мягкого силового пояса МСП) разработаны в п.6. ТУ 3663-002-95917936-2007.
- Полевые испытания анкерных устройств выполняются по заданию заказчика по специальной программе, разработанной в соответствии ГОСТ 5686.
- Результаты испытаний анкерных устройств должны быть оформлены в соответствии с требованиями ГОСТ 15.201.
- Расчетный срок службы винтовых анкеров равен 30 годам, что соответствует требованиям. Приложение 1 ВСН 39-1.9-003-98.
Для проведения испытаний анкеров могут быть применены различные типы установок.
Для проведения испытаний винтовых свай и анкеров длительное время использовалась установка сборно-разборной конструкции (рис.2; рис.4). Установка рассчитана на проведение испытаний свай и анкеров на сжимающую и выдергивающую нагрузки величиной 50 тс (ригеля установки рассчитаны на восприятие нагрузки в 100 тс). При разработке конструкции установки предусматривалась возможность проведения не менее трех-четырех испытаний свай на каждой опытной площадке. Поэтому установка выполнена сборно-разборной с целью ее многократного монтажа и демонтажа и перевозки обычными транспортными средствами. Для проведения испытаний только на выдергивающие нагрузки удобна испытательная установка в виде криволинейной балки с опорными плитами.
Находят применение при испытании винтовых анкеров и передвижные установки (Рис.3). Испытания винтовых свай и анкеров производились как в обычных талых грунтах, так и в твердомерзлых. В обычных талых грунтах испытания производились в основаниях трех типов: глинистом, песчаном и галечном. Опытные площадки были выбраны на участках с наиболее неблагоприятными грунтовыми условиями. Испытания свай предусматривалось проводить вертикально приложенной статической и циклической нагрузкой на сжатие и выдергивание. Цель этих испытаний — определение несущей способности винтовых свай в зависимости от их размеров и характера загружения, а также от грунтовых условий (глинистые, песчаные, крупнообломочные грунты). Одновременно с этим выявляется характер изменения деформаций грунта под воздействием возрастающей ступенями статической нагрузки. В задачу испытаний входит проверка работы конструкции винтовой лопасти при различных ее параметрах.
Несущая способность сваи определяется предельным сопротивлением грунта действию сжимающей или выдергивающей нагрузки.
Такое состояние фунта характеризуется значительным возрастанием деформаций при сравнительно малом увеличении нагрузки.
Для исследования несущей способности винтовых свай, работающих на сжимающую и выдергивающую нагрузки, было проведено более 50 опытов с различными грунтовыми условиями на опытных площадках, а также реках Аму-Дарья, Охта, Днестр, Теша, Ге-ге, Кубань и др. Кроме того, были проведены испытания свай на горизонтальную нагрузку и вертикальную циклическую нагрузку, на сжимающую и выдергивающую нагрузки. Загружение свай осуществлялось на специальной установке, с помощью 100-тонного гидравлического домкрата. Постоянство давления в процессе каждого опыта обеспечивалось подкачкой масла в домкрат, по мере необходимости, ручным насосом. Гидравлическое давление, передающееся на сваю, фиксировал ось манометром. Пересчет нагрузки в тоннах, в зависимости от величины гидравлического давления, производился по переходной таблице для установленного гидравлического домкрата. Наблюдения за вертикальными деформациями грунта при испытании свай велись с помощью прогибомеров Максимова, установленных на реперных установках. Для обеспечения центрального приложения нагрузки завинчивание испытуемых свай производилось в строго вертикальном положении. Кроме того, при испытании свай на сжимающую нагрузку необходимая соосность сваи и домкрата достигалась с помощью регулировочных винтов специального патрона, надеваемого на «голову» сваи. Испытание одной и той же сваи производилось, как правило, на два вида приложения нагрузок — на сжатие и на выдергивание.
Испытания на выдергивание
Целью испытания свай на выдергивающую нагрузку являлось: а) определение несущей способности винтовых свай в зависимости от их размеров и типа грунтов основания; б) выявление характера деформаций грунта при заложении лопасти выше и ниже критической глубины. Под критической глубиной принимается такая глубина погружения сваи, выше которой при предельной выдергивающей нагрузке на лопасть происходит выпирание грунта на поверхность, а ниже — его прорезание. До того, как происходит прорезание в прилегающем к лопасти грунте, возникает состояние предельного равновесия, которое достигается без значительных деформаций и без появления трещин в грунте. В зависимости от глубины завинчивания и диаметра лопасти введены понятия сваи (анкера) мелкого и глубокого заложения.
Испытания винтовых свай на выдергивание проводились в глинистых, песчаных и гравийно-галечных грунтах. Испытывались сваи с диаметрами лопастей 600 и 800 мм, погруженные в грунт на сравнительно небольшую глубину — от 1.5 до 3,5м. Выдергивающая нагрузка прикладывалась ступенями. При этом давалась выдержка времени на каждую ступень, до стабилизации перемещения (т, е- прекращения выхода) сваи. Ступени нагрузок при загружении свай, в зависимости от расчетнй критической выдергивающей нагрузки, составляли от 1.0 до 2.0 тс. Нагрузки на сваи доводились до таких критических значений, при которых перемещения (выход) свай продолжались без увеличения нагрузки, в большинстве случаев выдергивание свай продолжалось, даже когда нагрузка уменьшалась, что сопровождалось выпиранием грунта.
Анализируя результаты испытаний винтовых свай на выдергивающую нагрузку, можно сделать следующие выводы: Винтовые сваи могут выдержать значительно большие горизонтальные усилия, чем обычные сваи. 1.Характер работы винтовых свай на выдергивание зависит от относительной глубины заложения лопасти Н: D и фунтовых условий. Наибольшей несущей способностью обладают сваи, погруженные в глинистые водонасыщенные грунты. 2.Несущая способность винтовых свай зависит от диаметра лопасти. Наиболее оптимальная величина диаметра лопасти 600-850 мм; шаг — 200-250 мм.
Кроме статических испытаний сваи на выдергивание проводились и циклические испытания. Из графика испытания сваи можно выделить два этапа. В глинистых и гравийно-гапечных грунтах при приложении выдергивающей нагрузки наблюдаются два вида работы винтовых лопастей в зависимости от так называемой критической глубины погружения. Первый вид— работа мелко заложенной лопасти с образованием призмы выпирания (рис. 5), которая начинается от краев лопасти и кончается на поверхности грунта. Второй вид — работа глубоко заложенной лопасти с образованием напряженных зон, замыкающихся внутри грунта без образования призм выпирания. Первый этап — когда наблюдается прямая пропорциональность выхода сваи от выдергивающего усилия ?=f(Р) — линия, близкая к прямой. Второй этап —характеризуется нарушением прямой пропорциональности зависимости ?=f(Р) и возрастанием выдергивающего усилия до максимального (критического) значения.
Испытания на сжатие
Испытывались сваи различных диаметров: — узколопастные диаметром 280,300,480 мм; — широколопастные диаметром 500,600,700, 800,850 И 1000 мм. Кроме испытаний свай на статическую нагрузку, было проведено несколько испытаний на сжимающую многократно повторяющуюся (циклическую) нагрузку Одно из этих испытаний испытывалась винтовая свая с диаметром лопастей 600 мм, завинченная в глинистый грунт на глубину 3.5 м. Нагружение сваи производилось при 80-кратном повторении нагрузки.
Анализируя результаты испытаний винтовых свай на сжимающую нагрузку, можно сделать следующие выводы: 1. Несущая способность водонасыщенных гравийно-галечных и песчаных грунтов в 1.5-2 раза выше глинистых. 2. С увеличением глубины заложения в грунт лопасти одного и того же диаметра предельная нагрузка значительно возрастает. 3. Предварительное обжатие грунта винтовой сваей вызывает уплотнение ее основания, в результате чего несущая способность сваи повышается. 4. Циклическая сжимающая нагрузка, равная 0,8-0.9 Ркр, вызывает дополнительную осадку сваи. Наиболее устойчивыми основаниями, воспринимающими эту нагрузку, являются основания из гравийно-галечных и песчаных грунтов.
В глинистых и песчаных грунтах сжимающие предельные нагрузки на сваи, как правило, в 1.2-2.5 раза превышают критические выдергивающие нагрузки. Для гравийно-галечных грунтов сжимающие нагрузки в 3-3,5 раза превышают выдергивающие. Наименьшие деформации при работе свай как на сжимающие, так и на выдергивающие нагрузки наблюдаются в крупнообломочных грунтах, а наибольшие - в глинистых.
Таблица 2
| Вид балластировки | Значение Км |
| Анкерные устройства | 1,0 |
Таблица 3
| Тип водоемов | Значение Ку.л |
| Для болот, водоемов при отсутствии течения воды, пойм рек и периодически заливаемых участков 1%-ной обеспеченности | 1,05 |
| Для водных преград шириной зеркала воды до 200 м для трубопроводов диаметром 1000 мм. | 1,1 |
| Для всех подводных переходов диаметром 1000 мм. При диаметре менее 1000 мм, но ширине зеркала менее 200 м и горных рек с неустойчивым руслом. | 1,15 |
При балластировке трубопроводов металлическими винтовыми анкерными устройствами расчетное усилие (допускаемая нагрузка) определяется по формуле:
где Z а – число анкеров в одном анкерном устройстве;
Кгр – коэффициент несущей способности грунта, в котором находятся лопасти анкеров; (таблица 4)
ma – коэффициент условий работы анкерного устройства принимается равным 0,5 при Za<2 и 0,4 при Za>2;
Na – максимальная (критическая) нагрузка на один винтовой анкер, завинченный в грунт I группы на глубину не менее 6 диаметров лопасти (таблица 5).
Значение коэффициента Кгр Таблица 4
| Группа грунта | Грунты | K гр |
| I | Мягкопластичные глины и суглинки, пластичные супеси | 1 |
| II | Пески мелкие, плотные и средней плотности, маловлажные, влажные и водонасыщенные; полутвердые тугопластичные глины и суглинки. | 2 |
| III | Пески гравелистые, крупные и средней зернистости, маловлажные, влажные и водонасыщенные; твердые супеси, глины и суглинки. | 3 |
Максимальная нагрузка на один винтовой анкер Na , кгс Таблица 5
| Da, мм | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 | 500 | 600 |
| Na, H | 6500 | 7500 | 12500 | 21000 | 30000 | 53000 | 83000 | 120000 |
Несущая способность анкера:
Расстояния между анкерами:
Дополнительно определяется расстояние между анкерами из условия прочности:
где
R 2 –расчетное сопротивление трубной стали;
W – осевой момент сопротивления поперечного сечения трубы;
P пл - распределенная нагрузка на участке, свободном от грузов–( положительная плавучесть);
где V в - объем воды, вытесненный 1 м трубы с учетом изоляции;
При la> lamax принимается значение lamax .
Несущая способность заглубленного винтового анкера диаметром d , длиной l, заглубленного в грунт с объемным весом γвст, на глубину h , равна:
где
φ –угол внутреннего трения грунта;
α - угол наклонного троса к горизонту (принимается равным 20-30º);
k – коэффициент запаса, к=1,2.
Параметры анкера и грунта
| d, м | 0,30 |
| l | 2,5 |
| h | 1,8 |
| γвст , кН/м³ | 23,5 |
| с, кПа | 16,0 |
| φ, град | 14 |
Несущая способность анкеров со стержневыми оттяжками составляет 150—500 кН, с трубчатыми 300—1500 кН, а с проволочными 500—2500кН.
4. Размещение анкерных устройств вдоль трубопровода
При организации труда рабочих, выполняющих разметку мест установки анкеров, выгрузку и раскладку на бреме траншеи анкеров и комплектующих элементов (соединительных поясов, защитных ковриков и футеровочных матов), предусматривается применение трактора Т-130 с металлическими санями.
Основные показатели производительности труда при разметке мест установки анкеров, выгрузке и раскладке анкеров и комплектующих элементов на берме траншеи:
| выработка звена в смену (8 ч), комплектов | - 133,4 |
| на 1 чел,- смену, комплектов | - 44.4 |
| затраты труда на один комплект, включая время на ПЗР (5 %) и отдых (10 %), чел.-ч - | - 0,18 |
| продолжительность процесса на один комплект, ч | - 0,06 |
| численность рабочих в звене, чел | - 3 |
Работы по разметке мест для завинчивания анкеров, выгрузке и раскладке анкеров и комплектующих элементов на бреме траншеи (вдоль участка трубопровода) выполняются в соответствии со схемой (Рис.6) в следующей технологической последовательности:
- разметка мест установки анкеров;
- выгрузка и раскладка анкеров на бреме траншеи;
- обслуживание трактора;
- перемещение к следующему месту установки анкеров.
До начала работ по завинчиванию анкеров в грунт дна траншей необзодимо:
· Уложить участок трубопровода в траншею;
· Произвести разметку и обозначение мест установки анкеров в соответствии с проектом;
· Поставить и разложить готовые анкеры в обозначенных местах.
Работы по завинчиванию анкеров в грунт дна траншеи выполняются в соответствии со схемой в следующей последовательности:
· Запасовка тяги анкера в штангу вращетеля;
· Завинчивание анкеров в грунт;
· Вытаскивание штанги вращателя из грунта;
· Переезд к следующему месту установки анкеров.
Расстояния между анкерами в ряду и между рядами зависят от крепости пород, типа анкера, ширины выработки, их определяют расчетом. Однако два анкера диаметром 12 мм нельзя располагать на расстояние ближе, чем 10 диаметров друг от друга, так расстояние между двумя 12-мм анкерами должно быть не меньше 12 см (12х10=120 мм).
Рис.11.Винтовые анкерные устройства типа ВАУ-1
Винтовые анкерные устройства типа ВАУ-1 (Рис.11) изготавливают по ТУ 102-164-89. ВАУ-1 состоит из двух винтовых лопастей, двух анкерных тяг с наконечниками и силового пояса.
1 – Газопровод;
2 – Тяга анкера с наконечником;
3 - винтовая лопасть;
4 - силовой соединительный пояс.
Рис.12. Винтовые анкерные устройства ВАУ-М
Винтовые анкерные устройства ВАУ-М (Рис.12) с измененной режущей кромкой заходной части винтовой лопасти, обеспечивающие сокращение величины крутящего момента при их завинчивании в грунт, изготавливают в соответствии с требованиями ТУ на их изготовление.
1 – Газопровод;
2 – Тяга анкера с наконечником;
3 - винтовая лопасть;
4 - силовой соединительный пояс.
Для возрастания эффекта погружения анкера, целесообразно предусмотреть вспомогательный режущий элемент. Вспомогательный режущий элемент выполнен в виде пропеллера (части винтовой лопасти), жестко прикрепленного перпендикулярно оси ствола к внутренней поверхности полого ствола анкера.
Сопротивление анкеров выдергиванию зависит также от режима завинчивания. Сопротивление анкеров будет большим, если они завинчиваются без проскальзывания (когда заглубление анкера на оборот равно шагу винтовой лопасти). Постановка режущего элемента внутри ствола улучшает режим завинчивания, при этом межвитковые промежутки грунта не разрыхляются, а уплотняются лопастью анкера, что дает возможность распределять нагрузку на суммарную опорную поверхность всех наружных лопастей.
Вмораживаемые анкерные устройства дискового типа (Рис.13) изготавливают по ТУ 102-455-88. Анкерное устройство дискового типа состоит из двух тяг с круглыми дисками, расположенными на расчетном расстоянии друг от друга, двух ограничителей усилий и силового пояса. Ограничители усилий в анкерном устройстве применяются в случае закрепления газопроводов, прокладываемых в пучинистых грунтах.
1 - газопровод; 2 - тяга; 3 - диск; 4 - ограничитель усилий; 5 - силовой соединительный пояс
Рис. 13. Вмораживаемые анкерные устройства дискового типа
Рис.14. Винтовые вмораживаемые анкерные устройства ВАУ-В
1 - газопровод;
2 - тяга с наконечником;
3 - винтовая лопасть на втулке;
4 - втулка (разделительная);
5 - ограничитель усилий;
6 - силовой соединительный пояс
Винтовые вмораживаемые анкерные устройства ВАУ-В изготавливают в соответствии с требованиями ТУ на их изготовление. Анкерное устройство состоит из двух или четырех приваренных к втулкам винтовых лопастей, двух тяг с наконечниками и силового соединительного пояса. Кроме того, составными элементами ВАУ-В являются два ограничителя усилий (при установке их в пучинистых грунтах) и две втулки, одеваемые на тяги поверх нижних винтовых лопастей.
Погружение вмораживаемых анкеров в вечномерзлые грунты следует производить буроопускным и опускным способами.
Буроопускной способ целесообразно применять в твердомерзлых грунтах при средней температуре по их глубине - 0,5 °С и ниже, а опускной - в песчаных и глинистых грунтах, содержащих не более 15% крупнообломочных включений, при средней температуре по их глубине - 1,5 °С и ниже.
Производство работ по бурению скважин осуществляется буровыми машинами.
Винтовой вмораживаемый анкер устанавливается в заранее разработанную скважину следующим образом: сначала в скважину устанавливается тяга с наконечником, а затем скважина заполняется грунтовым (песчаным) раствором соответствующего состава и консистенции. Сразу же после заполнения скважины раствором, с помощью средств малой механизации или существующих установок для завинчивания анкеров в грунт, одетая на тягу винтовая лопасть завинчивается до упора (наконечника). Затем на тягу устанавливается втулка и вторая винтовая лопасть, которая также завинчивается до упора. Заключительной операцией является установка силового соединительного пояса.
Для разработки скважин парооттаиванием используются передвижные паровые котлы с рабочим давлением 1,0 МПа, производительность которых обеспечивает работу одновременно работающих нескольких паровых игл.
Вмораживание анкеров в грунт производят заблаговременно для обеспечения их расчетной несущей способности.
Установку вмораживаемых анкеров в грунт следует производить в календарные сроки, обеспечивающие смерзание анкеров с грунтом для обеспечения их расчетной несущей способности.
Анкерные устройства устанавливаются в заранее разработанные в вечномерзлом грунте скважины, диаметр которых превышает диаметр диска не менее чем на 3 - 5 см, при этом пространство между стенками скважин и анкеров должно быть заполнено шламом.
Рис.15. Винтовой янкер с коническим Рис.16. наконечником для вечномерзлого Винтовой анкер грунта без конической части для вечномерзлого
1-полый тонкостенный ствол;
2-конический наконечник;
3-винтовая лопасть;
4-рым-упор
Длина части анкера, взаимодействующая с вечномерзлым грунтом в процессе эксплуатации газопровода, составляет не менее 2 м.
Не допускается применение вмораживаемых анкерных устройств на участках газопроводов, получающих в процессе эксплуатации продольные перемещения более 40 мм.
Конструкция винтового анкера без конической части и с конической частью для вечномерзлого грунта (Рис.15; Рис 16) испытана при погружении в твердомерзлые грунты в районе Ямбурга и в настоящее время внедрена при строительстве линий электропередач в условиях Крайнего Севера Тюменской области.
Для возрастания эффекта погружения анкера в грунт, в конструкции предусмотривается вспомогательный режущий элемент. Вспомогательный режущий элемент выполнен в виде пропеллера (части винтовой лопасти), жестко прикрепленного перпендикулярно оси ствола к внутренней поверхности полого ствола анкера.
Сопротивление анкеров выдергиванию зависит от режима завинчивания. Сопротивление анкеров будет большим, если они завинчиваются без проскальзывания (когда заглубление анкера на оборот равно шагу винтовой лопасти). Постановка режущего элемента внутри ствола улучшает режим завинчивания, при этом межвитковые промежутки грунта не разрыхляются, а уплотняются лопастью анкера, что дает возможность распределять нагрузку на суммарную опорную поверхность всех наружных лопастей.
Для защиты изоляционного покрытия газопровода от действия железобетонных утяжелителей, металлических соединительных поясов, а также анкерных устройств должны быть использованы футеровочные маты, изготовленные в соответствии с требованиями ТУ 51-05-97.
Закрепление газопроводов винтовыми анкерными устройствами ВАУ-1 и ВАУ-М может осуществляться в условиях обводненной и заболоченной местности, а также на переходах через болота с мощностью торфяной залежи, не превышающей глубины траншеи. При этом подстилающие болота грунты должны обеспечивать надежную работу анкеров.
Анкерные устройства дискового типа ДАУ состоит из двух тяг с одним или двумя круглыми дисками на каждой тяге, расположенными на определенном расстоянии друг от друга, двух ограничителей усилий (компенсаторов) и силового соединительного пояса. Ограничители усилий в анкерном устройстве применяются в случаях закрепления трубопроводов, прокладываемых в пучинистых грунтах.
Анкерные устройства дискового типа ДАУ устанавливаются в заранее разработанные в вечномерзлом грунте скважины, диаметр которых должен превышать диаметр диска не менее, чем на 3 см, при диаметре диска анкера до 200 мм и на 5 см - при диаметре диска анкера свыше 200 мм.
При этом пространство между стенками скважин и анкерами должно быть заполнено грунтовым (песчаным) раствором, состав и консистенция которого подбирается в соответствии с указаниями действующих строительных норм и правил (СНиП 3.03.01-83).
Применение анкеров допускается во всех грунтах, за исключением: глинистых текучей, текучепластичной консистенции, торфов, илов.
При закреплении трубопровода анкерными устройствами лопасть анкера не должна находиться в слое торфа, заторфованного грунта или лесса, пылеватого песка или других подобных грунтов, не обеспечивающих надежного закрепления анкера, а также в слое грунта, структура которого может быть подвержена разрушению или нарушению связности в результате оттаивания, размывов, выветривания, подработки или других причин.
Раскрывающееся анкерное устройство (АС-200) представляет собой конструкцию из двух анкеров, оснащенных двумя тягами с раскрывающимися двумя лопастями на каждой и конусами для погружения их в грунт, а также силового соединительного пояса. При необходимости увеличения несущей способности анкерного устройства на каждой тяге могут быть установлены по две пары раскрывающихся лопастей.
Установка лепестковых (раскрывающихся) анкеров в грунт производится с помощью забивной трубы. При этом анкер помещается в трубу, труба вместе с анкером забивается в грунт на проектную глубину. Затем труба извлекается на поверхность, а анкер остается на заданной глубине, так как его лепестки при раскрытии упираются в стенки скважины, образованные трубой. Полное раскрытие лепестков производится при извлечении анкера из грунта на высоту 30-35см. Верхние лепестки анкера после их раскрытия должны находиться в минеральном грунте на проектной глубине. Раскрытие лепестков анкера фиксируется по показаниям динамометра. Анкерные устройства АС-200 (Рис.17.) характеризуются компактностью, пониженной металлоемкостью и высокой надежностью раскрытия лопастей.
Анкерные устройства АС-200 могут устанавливаться преимущественно в глинистых и суглинистых грунтах. Область их применения должна регламентироваться актом и протоколом приемочных испытаний, а также нормативными документами на их применение.
Конструкция раскрывающего анкера типа АР-401 (Рис.18) представляет собой штангу в виде трубы (диаметром 168 мм, с толщиной стенки 8-10 мм), которая снабжена заостренным наконечником, расположенным на забойном конце, и четырех лопастей трапецеидальной формы, которые шарнирно крепятся к штанге, лопасти расположены попарно в два яруса по длине штанги с углом поворота в плане между парами 90°.
1. Трубопровод;
2. Тяга (труба);
3. Раскрывающаяся лопасть;
4. Силовой соединительный пояс.
Рис.18 .Анкерное устройство раскрывающегося типа АР-401, Р-401В
Способ основан на использовании прочностных свойств и продольной жесткости самого трубопровода, позволяющих балластировать его сосредоточенными нагрузками в несколько десятков тонн.
Раскрывающийся анкер погружается в грунт под действием ударной нагрузки, прикладываемой к оголовнику его штанги, после чего он раскрывается обратным частичным извлечением из грунта с помощью мощного трубоукладчика или специально разработанного для этого механизма.
Закрепление газопроводов анкерными устройствами типа АР-401 и АР-401В можно осуществлять как в зимних, так и в летних условиях преимущественно на болотах, заболоченных и обводняемых территориях; при этом верхние лопасти анкера после их раскрытия должны находиться в минеральном грунте на глубине не менее 3 метров. Весь комплекс работ выполняется в 3 этапа:
• Подготовительный - расчистка вдольтрассового проезда, устройство “карманов” в отвале грунта, раскладка анкеров и деталей соединения;
• Основной - забивка анкеров;
• Заключительный - приведение анкеров в рабочее положение, монтаж соединительных анкерных устройств на трубопроводе.
Раскрытие лопастей анкера фиксируется по резкому увеличению показаний динамометра при нагрузках от 25 до 40 т(с, ход анкера составляет 120-150 см.
Закрепление трубопроводов анкерными устройствами АР-401 осуществляется специальной бригадой, состав которой колеблется в зависимости от сезона производства работ.
Забивка анкеров АР-401 в грунт производится с использованием сваебойного оборудования, например, СП-49 или С-870. (Рис.19). При толщине мерзлого грунта более 30 см необходимо предварительное бурение скважин бурильной установкой БМ-802С.
Учитывая значительную материалоемкость раскрывающихся анкеров АР-401 и АР-401В целесообразность применения их для балластировки газопроводов должна подтверждаться
технико-экономическими расчетами.
Забивные анкера, применяются для ответственного монтажа конструкций, кабельных трасс, консолей, ворот, крепления тяжеловесных материалов и оборудования к бетону, естественному камню, полнотелому кирпичу и.т.д. Простой и быстрый монтаж – устанавливается в предварительно просверленное отверстие, соответствующее диаметру и длине анкера, расклинивается специальным инструментом (Рис.20). При забивании анкера в предварительно просверленном отверстии, происходит распирание его сегментов, что предотвращает прокручивание анкера и надежно его фиксирует. При вкручивании болта происходит дополнительное распирание и надежная фиксация.
Рис. 20. Схема монтажа
Рекомендуемая нагрузка на забивной анкер, не должна превышать 25% от максимальной нагрузки на вырывание.
Забивные анкеры забивают в вертикальном или наклонном положении рабочую часть анкера, к которой затем крепят анкерную тягу. Часто для увеличения жесткости рабочую часть анкера крепят к анкерной плите. Забивка анкеров в грунт производится с использованием сваебойного оборудования. При толщине мерзлого грунта более 30 см необходимо предварительное бурение скважин бурильной установкой. Забивной анкер – наиболее распространенный и простой тип анкеров, используется практически во всех случаях – анкер забивается в конструкцию и уже в него ввинчивается крепежное изделие.
Буровые анкеры могут быть применены в разнообразных грунтовых условиях, в том числе при неоднородном напластовании грунтов с прослойками твердых включений. Буровые анкеры выполняют во всех типах грунтов, причем анкеры с камуфлетным уширением рекомендуется применять в. грунтах, способных уплотняться при взрыве, анкеры с разбуренным уширением в песчаных грунтах, инъекционные — в гравелистых, песчаных и трещиноватых скальных породах. В песчаных грунтах инъекционные анкеры устраивают следующим образом. После забуривания скважины в нее опускают стержень или проволоку, на которых закреплен резиновый уплотнитель, отделяющий анкерную зону длиной от 4 до 6 м от остальной части скважины. Закрепление трубопроводов инъекционными анкерными устройствами осуществляют на болотах с глубиной, равной или меньшей глубины траншеи, с подстилающими минеральными грунтами, обеспечивающими надежную работу анкеров, а также на пойменных и периодически обводняемых участках.
Способ по закреплению трубопровода выстреливаемыми анкерами предложен для использования его в минеральных грунтах. Сущность основана на том, что анкеры с прикрепленными к ним тягами выстреливаются в грунт гарпунно-китобойной пушкой (Рис.21) с трактора или автомобиля и состоит сз следующих основных частей: ствола, люльки, тормозов отката-накатника, поворотной рукоятки, вилки и тумбы.
Ствол находится в люльки и может в ней передвигаться вдоль своей оси.
Выстреливаемые анкеры представляют собой патрубки длиной 1-1,5 м диаметром до 7 см с прикрепленными к их концам гибкими металлически.ми прутками. Оголовки патрубков имеют острия и лепестки или лопасти, раскрывающиеся при вытягивании патрубков на 15-20 см вверх. Тяги анкеров после подтягивания приваривают к силовому поясу, под который предварительно укладывают прокладку из бризола и футеровочный мат.
Гарпунная пушка установливается на лафете, закрепленном на тракторе или ином транспортном средстве. Рукояткой поворотной вилки осуществляют наводку пушки. Пороховой заряд, энергией которого выталкивается анкер, помещается в латунную гильзу. Снаряжение гильзы производится следующим образом (рис.5): в латунную гильзу закладывают пороховой заряд (330 г ЗМ-ГКП-БМ и 210 г ЗМД-ГКП-БМ) петардой в сторону отверстия под капсюльную втулку; сверху последовательно устанавливают резиновый дискобтюратор, древесноволокнистые пыжи, резиновый дискамортизатор и ввинчивают капсюльную втулку.
Гильзу вставляют в ствол пушки с казенной частью. Канал ствола со вставленной гильзой запирают клиновым затвором. Анкер вставляют в ствол с дульной части до упора в диск-амортизатор. Цилиндрический шток анкера помещается в стволе, а головка с лопастями остается с наружи ствола. Чтобы анкер не выскользнул из пушки до выстрела, его закрепляют вязальной проволокой с помощью захвата, или кольцевого захвата (для анкеров со срезаемыми штифтами). При выстреле ударник разбивает капсюльную втулку, ввинченную в гильзу. Воспламенившись, втулка поджигает пороховой заряд; при сгорании его образуются газы, под давлением которых выталкивается анкер. Анкер входит в грунт, а ствол отходит назад, скользя в люльке, и под действием сжатых пружин возвращается в исходное положение.
При выстреливании патрубок-снаряд погружается в грунт па 3-5 м. С помощью гибких прутков трубопровод закрепляют в необходимом положении.
Недостатком этой конструкции является то, что для выстреливания анкеров базовая машина должна находиться перпендикулярно к оси траншеи, что связано с обязательным наличием челночных подъездов и значительными затратами времени.
Анкер клиновой — это разновидность крепежного материала, применяемая на ответственных участках. Анкер клиновой используется на объектах повышенной нагрузки. Такие анкера забиваются в предварительно заготовленное отверстие, после чего затягиваются гайкой (Рис. 22). Такие анкерные болты оснащены специальным клином, который этапе установки распирается и создает великолепное внутреннее сопряжение. Анкер клиновой изготавливается по технологии холодного проката из оцинкованной (желтопассивированой ) стали. Анкер клиновой с помощью специального клина осуществляет фиксацию в гнезде.
Анкер выполнен в виде резьбовой шпильки с конусообразным хвостовиком на конце, короткой внешней оболочки (гильзы) в виде пояска на хвостовике анкера, гайки и шайбы. При закручивании гайки происходит перемещение шпильки вдоль продольной оси в направлении гайки, хвостовик шпильки при этом начинает распирать внешнюю оболочку в отверстии. От проворачивания в отверстии, гильзу удерживают выступающие по ее периметру специальные упоры.
Анкеры цилиндрические и с камуфлетным уширением применяются в песчаных и глинистых грунтах. Для повышения несущей способности анкера следует выполнять несколько уширений, расстояния между которыми должны удовлетворять условию: l = 3Dy, где Dy - диаметр уширения.
Производство работ по бурению скважин осуществляется буровыми машинами, передвигающимися по спланированному преимущественно за счет подсыпки грунта) дну траншеи, а также с помощью специального навесного оборудования к гидравлическим одноковшовым экскаваторам, выполняющим работы по бурению скважин с бермы траншеи.
Для разработки скважин парооттаиванием используются передвижные паровые котлы с рабочим давлением 1,0 МПа, производительность которых должна обеспечивать работу целесообразного числа одновременно работающих паровых игл, исходя из расчетного расхода пара до 20-25 кг/час на одну работающую иглу.
Основными преимуществами, способствующими широкому внедрению анкерных устройств в трубопроводное строительство являются:
· быстрота их доставки и установки;
· возможность заглубления анкера без нарушения грунта;
· незначительный собственный вес по сравнению с развиваемой удерживаемой силой;
· небольшая стоимость.
Конструкция анкерных устройств
А. Классификация
Б. Технические требования на изготовление
В. Методы испытания
Г. Маркировка, установка, транспортировка и хранение
Защита анкерных устройств от коррозии
Несущая способность анкерных устройств
Размещение анкерных устройств вдоль трубопровода
Дата: 2019-05-29, просмотров: 503.
