Проектирование грунтовых анкеров

12.1 Положения настоящего раздела относятся к проектированию временных и постоянных грунтовых анкеров, используемых для:

- удержания подпорных конструкций;

- обеспечения устойчивости откосов, котлованов и выработок в грунте;

- восприятия сил всплытия, действующих на подземные сооружения.

П р и м е ч а н и я – 1. Грунтовые анкеры, как правило, возможно применять в грунтах всех видов за исключением слабых глинистых, органо-минеральных и органических.

2. На городских территориях в условиях стесненной застройки при устройстве котлованов рекомендуется преимущественно применять временные анкеры с извлекаемой свободной тягой.

3. Постоянные анкеры могут применяться для защиты сооружений от всплытия, в качестве оползнеудерживающих конструкций, а также в прочих ситуациях, когда устройство иных удерживающих конструкций невозможно или нежелательно.

12.2 Для систем анкеров и отдельных анкеров следует рассматривать следующие предельные состояния и их сочетания:

- обрыв тяги или разрушение головной части анкера;

- деформация или коррозия головной части анкера;

- разрушение по контакту корня инъекционного анкера с грунтом;

- разрушение сцепления тяги инъекционного анкера с материалом корня;

- разрыв тяги анкера;

- потеря общей устойчивости сооружения вместе с анкерами;

- ослабление натяжения анкера за счет больших перемещений головной части, ползучести и релаксации напряжений;

- разрушение конструкций, вызванных анкерными усилиями;

- взаимодействие групп анкеров с грунтом основания и примыкающими сооружениями.

12.3 При выборе проектных ситуаций и сценариев, для которых должны выполняться расчеты, следует учитывать:

- все особенности возведения сооружения и последовательность строительных работ;

- все ожидаемые ситуации, возникающие в процессе эксплуатации подземного сооружения;

- все предельные состояния, указанные в 12.2, а также их сочетания;

- прогнозируемые уровни подземных вод, а также напоры в нижних горизонтах;

- последствия выхода из строя любого анкера;

- возможность того, что усилие предварительного натяжения может оказаться выше проектной нагрузки на анкер.

12.4 При проектировании грунтовых анкеров следует учитывать все процессы в массиве грунта, которые могут привести к снижению несущей способности анкеров (водопонижение, устройство подземных выработок, вибрационные воздействия и пр.).

12.5 При проведении инженерно-геологических изысканий следует предусматривать выполнение разведочных выработок в зоне предполагаемого расположения корней анкеров.

12.6 Для предварительно напряженных анкеров головная часть анкера должна давать возможность натяжения пряди или стержня, проведения испытаний нагрузкой, фиксации и, если потребуется по проекту, ослабления, снятия напряжения и повторного натяжения.

12.7 Антикоррозионная защита анкеров со стальной тягой должна проектироваться с учетом агрессивности подземных вод и грунтов. В качестве средств антикоррозионной защиты возможно использование защитной оболочки или увеличение сечения тяги с учетом развития коррозии в зависимости от срока эксплуатации анкера.

12.8 При проектировании анкеров следует предусматривать длину анкерной тяги таким образом, чтобы выполнялись следующие условия:

- анкерное усилие должно передаваться на основание на таком расстоянии от удерживаемых конструкций и массива грунта, чтобы не снижалась устойчивость этого массива от данного воздействия;

- анкерное усилие должно передаваться на грунт на достаточном расстоянии от существующих фундаментов и сооружений во избежание любых неблагоприятных воздействий;

- необходимо избегать неблагоприятного взаимодействия между близко расположенными заделками тяг (корнями) анкеров.

12.9 В проектах анкерных креплений рекомендуется предусматривать соблюдение следующих указаний:

- Глубина от поверхности грунта до начала заделки (корня) анкеров должна быть не менее 4 м.

- Расстояние между анкерами в зоне расположения их корней должно быть не менее 1, 5 м. При меньших расстояниях между оголовками анкеров следует обеспечивать рекомендуемое минимальное расстояние между корнями, изменяя угол наклона анкеров или их длину.

- Если расстояние между корнями анкеров менее 1, 5 м, необходимо в пробных испытаниях (см. 12.18) проводить опытную проверку несущей способности анкеров при их групповом испытании в количестве трех или пяти.

- Следует избегать устройства анкеров под фундаментами существующих зданий и сооружений, а также водонесущими коммуникациями. В случае, если это невозможно, расстояние в свету от корня анкера до фундаментов соседних зданий или подземных сооружений и водонесущих коммуникаций должно быть не менее 4 м в глинистых грунтах и не менее 6 м в песчаных и супесчаных грунтах.

- Свободная длина тяги анкера должна не менее чем на 2 м выходить за пределы призмы активного давления (активной зоны) в соответствии с рисунком 12.1.

Рисунок 12.1 - Рекомендуемое расположение корней анкеров по отношению к активной зоне

12.10 В проекте анкерного крепления должны задаваться расчетные величины нагрузок на анкеры, шаг анкеров в горизонтальном и вертикальном направлении.

12.11 При проектировании анкеруемого сооружения нагрузка на анкер должна рассматриваться как неблагоприятное воздействие.

12.12 При выполнении расчетов анкеруемых конструкций следует выбирать наиболее неблагоприятное сочетание минимальной и максимальной жесткости элементов, моделирующие анкеры с минимальным и максимальным предварительным натяжением. При назначении жесткости элементов, моделирующих анкеры, следует учитывать их податливость, а также предварительное натяжение.

12.13 Расчетную нагрузку на анкер P _d, используемый для удержания ограждения котлована, допускается определять на основании решения контактной задачи взаимодействия подпорной конструкции и примыкающего массива грунта с учетом стадийности разработки котлована и усилия натяжения анкера или с использованием метода конечных элементов.

12.14 Для буроинъекционных и винтовых анкеров нормативное значение сопротивления выдергиванию R _{a; k} (несущей способности по грунту) следует определять на основании результатов пробных статических испытаний или сопоставимого опыта. На предварительной стадии проектирования величину R _{a; k} допускается назначать на основании расчетов.

12.15 Расчетная нагрузка на анкер P _d, не должна превышать расчетной величины сопротивления анкера выдергиванию R _{a; d}:

P _d ≤ R _{a; d} , (12.1)

где R _{a; d} следует определять как:

R _{a; d} = R _{a; k} / g_a. (12.2)

В формуле (12.2) g_a – частный коэффициент надежности по сопротивлению для анкеров, учитывающий возможные неблагоприятные отклонения и условия работы, а также степень ответственности выхода анкера из строя, принимаемый по таблице 12.1.

П р и м е ч а н и е – Коэффициент надежности g_a фактически является частным коэффициентом модели и представляет собой произведение коэффициента условий работы и коэффициента надежности по ответственности.

12.16 При проектировании конструкции анкерной тяги минимально требуемую расчетную прочность тяги на разрыв R _{t; d} (несущая способность анкера по материалу тяги) следует определять из соотношения:

R _{a; d} £ R _{t; d} / g_{a, t}, (12.3)

где величина R _{t; d} должна определяться расчетом в соответствии с СП 16.13330.2011;

g_{a, t} – частный коэффициент надежности по сопротивлению материала тяги анкера, принимаемый в соответствии с таблицей 12.1.

Если тяга анкера подвергается испытаниям на растяжение, то R _{t; d} следует назначать по результатам испытаний, при этом допускается принимать в (12.3) g_{a, t}=1, 05.

Таблица 12.1

12.17 В проекте анкерного крепления должны содержаться требования по проведению пробных, контрольных и приемочных испытаний анкеров.

12.18 Пробные испытания следует проводить для определения несущей способности анкеров в наиболее характерных с точки зрения геологического строения местах на максимально возможную разрушающую нагрузку, определяемую прочностью грунта или материала анкера.

12.19 Контрольные испытания анкеров следует проводить для проверки правильности принятых в проекте конструкций и технологии устройства анкеров на нагрузку, в 1, 4-1, 75 раза превышающую расчетную нагрузку на анкер в соответствии с табл. 12.1.

Число контрольных испытаний, рекомендуется назначать в следующей пропорции от общего количества анкеров:

- при общем количестве до 50 анкеров - 10 %;

- при общем количестве до 100 анкеров - 7 %;

- при общем количестве свыше 100 анкеров - 5 %.

Число контрольных испытаний должно быть не менее трех для каждого яруса анкеров при условии нахождения корней анкеров в одном инженерно-геологическом элементе.

12.20 Приемочные испытания анкеров проводят в ходе натяжения анкеров для проверки их эксплуатационной пригодности на нагрузку, в 1, 25 раза превышающую расчетную нагрузку на анкер. Приемочные испытания следует проводить для всех анкеров кроме тех, на которых были проведены контрольные испытания.

12.21 При устройстве извлекаемых анкеров необходимо проведение не менее двух испытаний на возможность извлечения свободной тяги анкера.

12.22 Проведение работ по устройству анкеров под эксплуатируемыми сооружениями или подземными коммуникациями допускается при обязательном выполнении геотехнического мониторинга в соответствии с указаниями раздела 10.

12.23 При эксплуатации постоянных грунтовых анкеров в составе мониторинга следует, а временных - рекомендуется предусмотреть контроль за величинами усилий в анкерах.

12.24 При проектировании ненапрягаемых анкеров, используемых для обеспечения устойчивости сооружения от всплытия, следует руководствоваться указаниями СП 24.13330.2011, относящимися к проектированию свай, работающих на выдергивающие нагрузки.