Анкерные сваи – конструкция, область применения, процесс установки

Анкерные сваи можно сравнить с корневой системой дерева, которая прекрасно справляется с внешними горизонтальными и вертикальными нагрузками, действующими на растение и создающими статические и динамические моменты. Так же как и корни, анкерные сваи сцепляются с грунтом, образовывая с ним единый монолит и являясь, по сути, композитным материалом. Неординарные идеи немецких инженеров, появившиеся еще в 1952 году, получили свое продолжение в новой технологии возведения фундаментов уже в 80-х. В скором времени продукт был запатентован и быстро нашел применение. Сегодня «корневые» сваи выпускают не только в Германии. Российскими конструкторами были разработаны альтернативные анкерные системы, имеющие некоторые отличия с первоначальными аналогами.

Конструкция анкерных свай

Анкеры являются одной из разновидностей буроинъекционных свай, так как выполняют сразу две функции. Они используются в разных отраслях строительства, в том числе гидротехнической и транспортной, в качестве армирующих элементов, увеличивающих несущую способность грунта и предотвращающих его сползание.

Конструктивно анкерная свая представляет собой металлический полый ствол (штангу) с толстыми стенками и крупной винтовой накаткой трапециевидной или округлой формы с внешней стороны (отечественные аналоги выпускаются гладкостенными). Она является одноразовой и после установки не извлекается, оставаясь в земле. С одной стороны на штанге имеется буровая коронка (или долото), заглубляемая в грунт, а с другой – фиксирующий оголовок, называемый опорной плитой. Кроме того, анкерная свая комплектуется:

• соединительными муфтами;
• сферическими гайками;
• центраторами.

Выбор буровой коронки, разрушающей породу, зависит от геологических условий площадки строительства и проектного значения толщины цементного слоя вокруг устанавливаемой анкерной сваи. Одноразовая коронка представляет собой зафиксированную в нижней части штанги полую насадку с режущими лопастями и отверстиями, благодаря которым в скважину поступает буровой и инъекционный раствор. В случае обнаружения в процессе работы слоистых или более прочных грунтов, чем ожидалось, может потребоваться замена буровой коронки на более подходящую.

Впрессовывание цемента в пробуриваемую скважину (или опрессовка) с нижней точки дает возможность полного заполнения пустого пространства, что предотвращает проскальзывание штанги в процессе эксплуатации.

Опорная плита позволяет работать анкерной свае и закрепляемой конструкции в единой связке. Головная пластина закрепляется между двумя сферическими гайками, накрученными металлический ствол. Втулочные муфты служат для стыковки отрезков штанг по длине. А прямым предназначением центраторов является правильная ориентировка сваи внутри скважины.

Ребристая поверхность анкерной сваи имеет хорошие показатели сцепления с цементным телом и помогает справляться с силами изгиба, поперечного давления, а также касательного трения, что дает ей существенное преимущество по сравнению с гладкоствольными конструкциями. В качестве защиты от коррозии на металлические поверхности наносится полимерное или оцинкованное покрытие. При изготовлении некоторых видов анкерных свай используются специальные марки нержавеющей стали.

Область применения

Анкерная свая относится к многофункциональным системам и может применяться в качестве:

• нагельного крепления;
• грунтового анкера;
• буроинъекционной сваи.

Нагель часто называют грунтовым болтом. Его используют для укрепления насыпей и оползнеопасных склонов. Он позволяет избавиться от установки массивных ж/б конструкций, благодаря чему сохраняется внешняя эстетичность косогоров и откосов.

При помощи грунтовых анкеров усиливают шпунтовые ограждения, подпорные стены, откосы котлованов, причалы и набережные. Изделия не деформируются при высоких нагрузках, а их установка производится достаточно быстро.

Буроинъекционные сваи устанавливают для опор ЛЭП, мостов и мачт. Ими армируют стены и порталы транспортных тоннелей, а также укрепляют фундаменты. Они удобны при работе в ограниченных условиях. Анкерную сваю делают достаточно привлекательной в использовании:

• одновременное бурение и заполнение околосвайного пространства цементным раствором;
• отсутствие необходимости в использовании обсадных труб;
• минимизация объема земельных работ;
• способность справляться с растягивающими, сжимающими и изгибающими усилиями;
• использование малогабаритной техники с навесным оборудованием;
• отсутствие вибрации при погружении.

Устанавливаться анкерная свая может практически на любых грунтах, за исключением рыхлых песков, набухающих, просадочных и обладающих текучей консистенцией пород.

Процесс установки

Винтовые штанги могут монтироваться строго вертикально или под углом. Ставятся они при помощи бурового станка временно или постоянно, что решается в индивидуальном порядке, исходя из конечных целей.

На передовую штангу накручивается буровая коронка соответствующего диаметра. Ее наращивание производится с помощью муфт непосредственно в процессе работы. Анкерная свая последовательно забуривается в почву под требуемым углом. Одновременно через полость металлического ствола производится подача водоцементного раствора в качестве промывочной жидкости, а также контроль над его обратным выходом из скважины вместе с грунтом.

Инъекция выполняется густой цементной смесью сразу же после окончания забуривания сваи на проектную отметку. Перерыв, при этом, составляет менее часа. Раствор вливают в полость металлической штанги с синхронным ее прокручиванием, что дает возможность поднятия инъекционного раствора вверх по скважине и заполнение всех пустот. Окончанием работ послужит полное наполнение скважины бетоном и его незначительный выход через устье столба.

Все проведенные работы фиксируются в специальных ведомостях и журналах. Перечень документации и правила заполнения указываются в соответствующих ТУ и проектной документации.