RU2548283C2

RU2548283C2 - Screw-in anchor

Info

Publication number: RU2548283C2
Application number: RU2013129585/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Синицкий; Александр Сергеевич Лунев; Владимир Ильич Афанасов
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2015-04-20
Also published as: RU2013129585A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the construction, in particular for fixing to the ground of various constructions, and can be used in the oil industry for fixing the pipelines under conditions of the Far North. Screw-in anchor comprises cylindrical rod with holes and fitting for supplying the cement slurry, tip with screw blade. Holes for the solution passage into the soil are also made in the tip. The tip blade is made incremental from bottom to top. Removable sleeve, representing a hollow tube that prevents the soil penetration into the cavity of anchor during its screwing, and as a result, clogging of openings for the withdrawal of cement slurry, is installed inside the rod.

EFFECT: increasing the carrying capacity of screw-in anchor, facilitating the anchor entry into the soil and preventing plugging of holes for the withdrawal of cement slurry into the soil.

3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности, к креплению к грунту различных конструкций, и может найти применение в нефтяной промышленности для закрепления трубопроводов в условиях крайнего севера.The invention relates to the construction, in particular, to fastening to the soil of various structures, and may find application in the oil industry for securing pipelines in the extreme north.

Известен винтовой анкер (Пат. РФ №12419), содержащий цилиндрическую штангу, наконечник и винтовую лопасть, выполненную с диаметром, увеличивающимся снизу вверх, причем винтовая лопасть имеет тороидальный или параболический профиль, кроме того, соотношение максимального диаметра винтовой лопасти и диаметра штанги составляет от 1,5 до 2,5. Такой винтовой анкер очень легко завинтить в грунт, не прилагая особых усилий.Known screw anchor (Pat. RF No. 12419), containing a cylindrical rod, tip and screw blade, made with a diameter increasing from bottom to top, and the screw blade has a toroidal or parabolic profile, in addition, the ratio of the maximum diameter of the screw blade and the diameter of the rod is from 1.5 to 2.5. Such a screw anchor is very easy to screw into the ground without much effort.

Недостатком винтового анкера является низкая несущая способность, обусловленная растеплением грунта и отсутствием его дополнительного укрепления.The disadvantage of a screw anchor is its low bearing capacity, due to the thawing of the soil and the absence of its additional strengthening.

Известен способ закрепления трубопровода (Пат. РФ №2205317), заключающийся во внедрении в грунт винтового анкера с последующей инъекцией вяжущего вещества в грунт. Данный винтовой анкер является наиболее близким техническим решением к предлагаемому и принят в качестве прототипа.A known method of securing a pipeline (Pat. RF No. 2205317), which consists in introducing a screw anchor into the soil with the subsequent injection of a binder into the soil. This screw anchor is the closest technical solution to the proposed and adopted as a prototype.

Указанный винтовой анкер содержит винтовую лопасть, размещенную вокруг наконечника, штангу, выполненную в виде трубы, снабженную в верхней части штуцером, причем штанга имеет отверстия для подачи вещества в грунт. Такой винтовой анкер способен удержать трубопровод на слабых, песчаных грунтах.The specified screw anchor contains a screw blade located around the tip, a rod made in the form of a pipe, equipped with a fitting in the upper part, the rod having holes for supplying the substance to the ground. Such a screw anchor is able to hold the pipeline on weak, sandy soils.

Недостатками прототипа являются невозможность его использования в условиях крайнего севера. Во-первых, упрочнение грунта происходит только в области штанги, что приводит как к нагреву грунта около наконечника, так и к нарушению его целостности и в скором времени уменьшению несущей способности винтового анкера. Во-вторых, слой сезоннооттаивающего грунта содержит глину и другие прочные грунты. При закручивании анкера грунт попадает в полость внутри анкера и может полностью закупорить отверстия для вывода вяжущего вещества.The disadvantages of the prototype are the impossibility of its use in the extreme north. Firstly, soil hardening occurs only in the area of the rod, which leads both to heating of the soil near the tip, and to a violation of its integrity and, in the near future, a decrease in the bearing capacity of the screw anchor. Secondly, a layer of seasonally thawing soil contains clay and other durable soils. When twisting the anchor, the soil enters the cavity inside the anchor and can completely clog the holes for the output of the binder.

Техническим результатом заявленного решения является увеличение несущей способности винтового анкера, облегчение вхождения анкера в грунт и предотвращение закупоривания отверстий для вывода тампонажного раствора в грунт.The technical result of the claimed solution is to increase the bearing capacity of the screw anchor, to facilitate the entry of the anchor into the ground and to prevent clogging of the holes for the outlet of cement slurry into the ground.

Указанный технический результат достигается тем, что в винтовом анкере, содержащем цилиндрическую штангу с отверстиями и штуцером для подачи тампонажного раствора, наконечник с винтовой лопастью, новым является то, в наконечнике также выполнены отверстия для прохода раствора в грунт, причем лопасть наконечника выполнена увеличивающейся снизу вверх, а внутри штанги установлена съемная втулка.The specified technical result is achieved in that in a screw anchor containing a cylindrical rod with holes and a fitting for supplying grouting mortar, the tip with a screw blade is new, the hole also has holes for the passage of the mortar into the ground, and the tip blade is made increasing from bottom to top and a removable sleeve is installed inside the rod.

При установке винтового анкера в грунт, для увеличения несущей способности анкера и для прекращения теплообмена в среде анкер-грунт, через отверстия в цилиндрической штанге и в наконечнике под давлением подается тампонажный раствор, уплотняя и закрепляя сам грунт, что увеличивает жесткость закрепления и нарушает теплообмен между анкером и грунтом. Винтовая лопасть в виде увеличивающегося снизу вверх профиля обеспечивает более легкое вхождение анкера в грунт. Внутри штанги установлена съемная втулка, представляющая собой полую трубу без каких-либо отверстий. Втулка предотвращает проникновение грунта в полость анкера при его завинчивании, и как следствие - закупоривание отверстий для вывода тампонажного раствора.When installing a screw anchor in the ground, to increase the bearing capacity of the anchor and to stop heat transfer in the environment of the anchor-soil, grouting mortar is supplied through the holes in the cylindrical rod and in the tip under pressure, compacting and fixing the soil itself, which increases the rigidity of fixation and disrupts heat transfer between anchor and soil. A helical blade in the form of a profile increasing from bottom to top provides an easier entry of the anchor into the ground. A removable sleeve is installed inside the rod, which is a hollow pipe without any holes. The sleeve prevents the penetration of soil into the cavity of the anchor when it is screwed, and as a result - clogging of the holes for the outlet of grouting mortar.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображен винтовой анкер - общий вид и вид А - размещение втулки внутри штанги; на фиг.2 изображено закрепление анкера - общий вид, на фиг.3 - вид А с фиг.2 - крепление трубопровода к анкеру.The invention is illustrated by drawings: figure 1 shows a screw anchor - General view and type A - placement of the sleeve inside the rod; figure 2 shows the fixing of the anchor - a General view, figure 3 - view a from figure 2 - fastening the pipeline to the anchor.

Винтовой анкер содержит цилиндрическую штангу 1, в виде трубы, в которой на одинаковом расстоянии друг от друга проделаны отверстия 2. В верхней части штанги 1 имеется штуцер 3 для подачи тампонажного раствора. Штанга 1 соединена при помощи резьбы 4 с наконечником 5, также имеющим отверстия 2. На наконечнике 5 выполнена винтовая лопасть 6, увеличивающаяся снизу вверх. В штанге 1 установлена съемная втулка 7. Причем штанга 1 должна иметь длину 1-3 м, это связано с величиной промерзания слоя фунта в условиях крайнего севера. Максимальный диаметр винтовой лопасти 6 должен находиться в пределах 0,4-0,5 м - это связано с увеличением эффекта разрушения породы, что может привести к уменьшению несущей способности анкера.The screw anchor contains a cylindrical rod 1, in the form of a pipe in which holes 2 are made at the same distance from each other. In the upper part of the rod 1 there is a fitting 3 for supplying grouting mortar. The rod 1 is connected by thread 4 to the tip 5, also having holes 2. On the tip 5 there is a helical blade 6, increasing from bottom to top. The removable sleeve 7 is installed in the rod 1. Moreover, the rod 1 should have a length of 1-3 m, this is due to the freezing of the pound layer in the extreme north. The maximum diameter of the screw blade 6 should be in the range of 0.4-0.5 m - this is due to an increase in the effect of rock destruction, which can lead to a decrease in the bearing capacity of the anchor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Закручивают штангу 1 в наконечник 5 при помощи резьбы 4. Далее устанавливают съемную втулку 7 в полость штанги 1 и завинчивают анкер в грунт. Для завинчивания анкера можно использовать ключи (типа газовых) или предусмотреть на конце штанги 1 специальное приспособления для завинчивания анкера при помощи трактора. Наконечник 5 должен находиться в вечномерзлом грунте 8, а сама штанга 1 в глинистом слое 9 (оттаивающем слое вечномерзлого грунта). После завинчивания анкера вынимают съемную втулку 7 из полости штанги. Съемная втулка 7 предотвращает проникновение грунта в полость анкера при его завинчивании и, как следствие, закупоривание отверстий 2, тем самым облегчает закачку тампонажного раствора. Далее устанавливают на штуцер 3 до упора силовой пояс 10 (гнутый металлический профиль) трубопровода 11 и затягивают его гайкой 12. Затем соединяют штуцер 3 со шлангом насосной установки (на чертеже не указана). После этого в штангу 1 под давлением (опыт применения инъекционных анкеров в строительстве показывает, что при этом достаточно создать давление порядка 2 МПа, что технически осуществить несложно) подается тампонажный раствор, который попадает во внутреннюю полость штанги 1 и в наконечник 5, затем через отверстия 2 - в грунт, уплотняя и закрепляя его. При этом также разделяется граница анкер-грунт, что способствует нарушению теплообмена. В результате чего, грунт в области штанги 1 и наконечника 5 не получает тепла и находится в своем прежнем состоянии, что способствует жесткому закреплению анкера.Screw rod 1 into tip 5 using thread 4. Next, install the removable sleeve 7 in the cavity of rod 1 and screw the anchor into the ground. To tighten the anchor, you can use keys (such as gas keys) or provide at the end of the rod 1 special devices for screwing the anchor with a tractor. The tip 5 should be in the permafrost soil 8, and the rod 1 in the clay layer 9 (thawing layer of permafrost soil). After screwing the anchor, remove the removable sleeve 7 from the cavity of the rod. The removable sleeve 7 prevents the penetration of soil into the cavity of the anchor when it is screwed and, as a result, clogging of the holes 2, thereby facilitating the injection of grouting mortar. Next, the power belt 10 (bent metal profile) of the pipe 11 is installed on the fitting 3 until it stops and tightened with a nut 12. Then the fitting 3 is connected to the hose of the pump unit (not shown in the drawing). After that, under pressure 1 (the experience of using injection anchors in construction shows that it is enough to create a pressure of the order of 2 MPa, which is not technically difficult to do), grouting mortar is supplied that enters the internal cavity of the rod 1 and into the tip 5, then through the holes 2 - into the ground, compacting and fixing it. In this case, the anchor-soil boundary is also divided, which contributes to the violation of heat transfer. As a result, the soil in the area of the rod 1 and tip 5 does not receive heat and is in its former state, which contributes to the rigid fixing of the anchor.

В качестве тампонажного раствора на основе вяжущего вещества можно использовать нефтяные битумы, цементные растворы, жидкое натриевое стекло.As cement slurry based on a binder, you can use oil bitumen, cement mortar, liquid sodium glass.

Наилучшими показателями в роли тампонажного раствора для условий крайнего севера обладает пеноцемент. При его использовании достигают следующих преимуществ:The best indicators in the role of grouting mortar for conditions of the far north has foam cement. When using it, the following advantages are achieved:

- значительно увеличивается зона охвата пеной грунта вследствие закупоривающих свойств;- significantly increases the coverage area of the foam due to clogging properties;

- малая плотность и упругость системы;- low density and elasticity of the system;

- хорошая изоляция тепла.- good heat insulation.

Claims

A screw anchor comprising a cylindrical rod with holes and a fitting for supplying grouting mortar, a tip with a screw blade, characterized in that the tip also has holes for the passage of mortar into the ground, and the tip blade is made increasing from the bottom up, and a removable sleeve is installed inside the rod, which is a hollow pipe, which prevents the penetration of soil into the cavity of the anchor when it is screwed, and, as a result, clogging of the holes for the outlet of cement slurry.