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Verfahren zum Anbringen eines Ankers, insbesondere für Bauteile im Erdreich, Gebirge od. dgl. und Anker zur Ausführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen eines Ankers, insbesondere für Bauteile, im Erdreich, Gebirge od. dgl., bei dem ein Zug oder Druck übertragendes Ankerelement mit wenigstens einem im Boden verbleibenden, voreingebrachten Verankerungsglied fest verbunden und erhärtender Baustoff in den Bereich um das Verankerungsglied gepresst wird, sowie einen zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Anker.
Es ist ein Anker bekannt, der mittels eines Vortreibrohres eingebracht wird, das unter Verpressen mit erhärtenden Baustoffen, vorzugsweise Zement, wieder gezogen wird. Das Vortreibrohr hat dabei eine den Zugstab nur mit geringem Spiel umfassende lichte Weite. Der Zugstab, der erst nach Erreichen der Endlage des Vortreibrohres eingebracht wird, wird an eine lose am Vortreibrohr sitzende, im Boden verbleibende Rammspitze fest angeschlossen oder bei Drehbohrung mit Hilfe des hiefür entsprechend ausgebildeten Vortreibrohres mit einem schlanken Reibkörper versehen. Bei diesem bekannten Anker kommt der Zugstab, da dieser vor dem Einpressen des erhärtenden Baustoffes unter Ziehen des Vortreibrohres eingebracht werden muss, über einen grösseren Teil seiner Länge in eine kraftschlüssige Verbindung mit dem ihn direkt umgebenden ausgehärteten Baustoff.
Die Folge ist, dass beim Anspannen des Zugstabes die Kraft auf den gesamten Umfang der Einpresszone abgegeben wird, u. zw. zunächst in der Nähe der Spannstelle. Der dadurch auftretende Kraftkurzschluss bewirkt, dass die Zugankerkraft nicht auf den Teil des Bodens oder des Gebirges übertragen wird, der für die Verankerung vorgesehen war, nämlich die Endzone des Zugankers. Somit ist keine genaue Abstimmung der Zugankerkraft möglich. Da ferner bei diesem bekannten Anker der Grösstbetrag der Haftspannung mit zunehmender Vorspannkraft von der Spannstelle zum Ende des Ankers wandert, lässt die Ankerkraft wegen der vergrösserten Verschiebung des Ankers nach, was eine ständige Kontrolle der Ankerkraft notwendig macht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, eine Verankerung zu schaffen, bei der die Lage des Angriffpunktes der Zug- oder Druckkraft am Verankerungsglied ständig an einer vorbestimmten Stelle verbleibt und dadurch das Arbeitsvermögen des Ankers durch Ankerkraft und Ankerlänge bestimmt ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der erhärtende Baustoff durch eine am Verankerungsglied dicht angeschlossene Zuführvorrichtung in den das Verankerungsglied umgebenden Raum gepresst wird, bevor das Ankerelement befestigt wird.
Zusätzlich erreicht man dadurch, dass Einpressvorgang und Einbringen des Ankerelementes zeitlich unabhängig vorgenommen werden können, was sich arbeitstechnisch besonders beim Anbringen einer grösseren Anzahl von Verankerungen vorteilhaft auswirkt.
Die Verpressung im Erdreich kann im Verankerungsloch mit verschiedenen Verpressmedien erfolgen, wodurch unterschiedliche Eigenschaften im verpressten Bodenbereich erzielt werden. Dadurch werden unterschiedliche und beabsichtigte Kraftflüsse im Boden oder Gebirge ermöglicht.
Des weiteren ist ein mehrmaliges Verpressen in zeitlich unabhängiger Folge möglich, auch ist die örtliche Folge der Verpressungen wählbar, wodurch die Verpressdrücke regulierbar sind und verschieden grosse Verpresszonen ermöglicht werden. Auch wild beim Verpressen in artesisch gespanntem Grundwasser bei arbeitstechnisch bedingten Unterbrechungen des Verpressvorganges ein Zurückdrängen des Verpressmediums verhindert.
Ferner können die teilweise bei verschiedenen Verpressmedien zur Beschleunigung des Erhärten wünschenswerten Wärmemengen im Inneren der Vorrichtung an beliebiger Stelle punktförmig oder ganz und zu beliebiger Zeit eingeführt werden. Weiter können Ankerelemente durch Lösen der formschlüssigen Verbindung zwischen Ankerelement und Verankerungsglied herausgenommen und bei Bedarf ersetzt werden. Das Ankerelement kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein oder auch so hergestellt sein, dass es beim eventuellen Entfernen leicht in Stücke zerlegt werden kann.
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Ein anderes Merkmal ist die vielfältige Möglichkeit des Korrosionsschutzes, die beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass die Ankerelemente mit einer vorgefertigten Isolation versehen und ohne die Gefahr des Verletzens der Isolation eingebracht werden können. Eine andere Möglichkeit der Isolation gegen Korrosion besteht darin, dass der nach dem Verpressen des Verankerungsgliedes nach aussen in dessen Inneren zwischen der Vorrichtungswand und dem Ankerelement verbleibende Hohlraum mit isolierenden Massen ausgefüllt werden kann.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Ansprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dalgestellten Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 einen Schnitt durch einen in einem homogenen Boden angebrachten Zuganker nach der vorliegenden Erfindung ; Fig. 2 einen Schnitt durch einen Zuganker nach der vorliegenden Erfindung, wobei das Bodenprofil aus zwei Schichten besteht ; Fig. 3 einen Schnitt durch einen in einem Gebirge angebrachten Zuganker ; Fig. 4 einen Schnitt durch das Verankerungsglied des Zugankers mit eingeführter Zuführvorrichtung für den erhärtenden Baustoff ; Fig. 5-8 Schnitte von verschiedenen Verankerungsgliedern mit eingesetztem Zugankerstab ; Fig. 9 einen Schnitt durch einen Zuganker nach einer geänderten Ausführungsform.
Der Anker nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Velankerungsglied 1, das sowohl in Böden
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oder-gerammtZug- oder Druckkräfte übertragendes Ankerelement, z. B. ein Zugstab 2, an seinem einen Ende formschlüssig und lösbar befestigt, z. B. mittels Gewinde. Am andern, nach aussen vorstehenden Ende des Zugstabes befindet sich ein Spannglied 3, das sich z. B. gegen den zu verankernden Bauteil 4 abstützt.
In den Umgebungsbsreich J des Verankerungsgliedes 1 kann erhärtender Baustoff eingepresst werden, und nach Einbringen des Zugstabes 2 kann das Loch 6 im Boden oder Gebirge mit einer isolierenden oder einer andern, nicht bzw. wenig erhärtenden Masse 7 verfüllt werden.
Die Fig. 1-3 zeigen die Anwendung eines solchen Ankers bei einem homogenen Boden 3 (Fig. 1), einem Boden, der aus zwei Schichten 9 und 10 besteht, von denen die obere Schicht 9 eine geringere Festigkeit besitzt als die untere 10 und die Verankerung in der unteren Schicht erfolgt (Fig. 2), und einem abrutschenden Gebirgsblock 11 (Fig. 3), wobei der Zugstab mit zwei Verankerungsgliedern lösbar verbunden ist. Die strichlierten Linien 12 geben den Verlauf der Gleitlinie des aktiven Erddruckes wieder, die strichlierte Linie 13 den Verlauf der Gleitlinie des passiven Erddruckes.
Das in den Fig. 5-8 in verschiedenen Ausführungen dargestellte Verankerungsglied 1 besteht aus einem Rohr, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, dessen Wandung in axialen Abständen mit um den Umfang verteilten Löchern 14 versehen ist. Die Löcher 14 sind aussen von elastischen Ringen 15 abgedeckt, die Rückschlagventile für den durch diese Löcher 14 hindurchgepressten erhärtenden Baustoff bilden.
Dem Aussendurchmesser des als Verankerungsglied 1 verwendeten Rohres muss ein gegebenenfalls vorab im Boden oder Gebirge erstelltes Loch 6 angepasst sein. Der Innendurchmesser des Rohres ist so gewählt, dass ein Ankerelement, z. B. ein Zugstab 2, eng umschlossen wird.
Als lösbare, formschlüssige Verbindung von Rohr und Zugstab ist an einem Ende des Rohres ein Innengewinde 16 angebracht, und das zugehörige Ende des Zugstabes ist mit einem passenden Aussengewinde versehen. Anstatt einer Gewindeverbindung könnte auch eine Bajonettverbindung oder eine sonstige, lösbare, formschlüssige Verbindung verwendet werden.
Um das Loch im Boden oder Gebirge für die Verankerungsvorrichtung durch Eintreiben des Verankerungsgliedes selbst bilden zu können, kann, wie in Fig. 6 dargestellt, das rohrförmige Verankerungsglied 1 am einen Ende mit einer verdickten Rammspitze 17 versehen sein. Gegen die rückwärtige Schulter 18 der Rammspitze stützt sich dann ein übliches Eintreibrohr ab. Zur lösbaren Befestigung der Zugstange besitzt die Rammspitze 17 ein zentrisches Gewindesackloch 19. Die Rammspitze ist mit dem einen Ende des Verankerungsgliedes 1 fest verbunden, z. B. durch Verschweissen.
Anstatt am rohrförmigen Verankerungsglied 1 eine Rammspitze anzubringen, kann dieses auch mit einer Spülspitze 20 fest verbunden sein, wie in Fig. 7 dargestellt. Die Spülspitze 20 besitzt Spülkanäle 21, durch die die Spülflüssigkeit nach aussen strömen kann.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist es auch möglich, das rohrförmige Verankerungsglied 1 mit einer Bohrspitze 22 zu versehen, die stirnseitig Bohrwerkzeuge 23 aufweist, die das zu bohrende Erdreich oder Gestein lösen. Mit Hilfe von Bohrflüssigkeit, die über Kanäle 24 in der Bohrspitze zugeleitet wird, kann das zerkleinerte Bohrgut aus dem Bohrloch herausgespült werden.
Nachdem das Verankerungsglied in das Loch 6 im Boden oder Gebirge eingebracht ist, wird, wie in Fig. 4 dargestellt, zum Einpressen des erhärtenden Baustoffes in den Umgebungsbereich des Verankerungsgliedes ein Doppelkolben 25 in das rohrförmige Verankerungsglied 1 eingeführt, und über die Zuleitung 26 wird der erhärtende Baustoff unter Druck zugeführt. Über radiale Kanäle im Doppelkolben gelangt der zunächst flüssige, später erhärtende Baustoff in die Durchtrittsöffnungen 14 und über diese in den Umgebungsbereich des Verankeiungsgliedes. Vor und hinter den Durchtrittsöffnungen 14 im Verankerungsglied dichtet der Doppelkolben 25 vollständig ab. Am rückwärtigen Ende des Verankerungsgliedes 16 kann eine Abdichtvorrichtung 27 angeordnet sein. Diese besteht z.
B. aus einem Ring 15 umgebenden zweiten elastischen Ring, wobei zwischen die beiden Ringe ein Medium unter Druck
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eingebracht werden kann. Nach vollständigem Einpressen des Baustoffes wird der Doppelkolben 25 mit Zuleitung 26 entfernt, und es kann vor Einbringen des Zugstabes über eine Rohrlanze Wärme zum schnellen Abbinden des Baustoffes zugeleitet werden. Nach Einsetzen des Zugstabes 2 in das Verankerungsglied kann der verbleibende freie Raum im Boden mit isolierenden oder andern, nicht oder wenig erhärtenden Massen verpresst werden, wobei vorzugsweise der Zugstab vorab aussen mit einer Isolationsschicht versehen ist, die zudem die eingepresste Masse daran hindert, am Zugstab zu haften.
Bei einem in Fig. 9 dargestellten vereinfachten Verfahren zum Anbringen eines Ankers werden Verankerungsglied 1 und Ankerelement 2 miteinander verbunden in das Loch 6 eingebracht. Das nach aussen weisende Ende des Verankerungsgliedes 1 ist mit einem das Ankerelement 2 umgebenden Schutzschlauch 30 aus biegsamem elastischem Material fest verbunden. Der Schutzschlauch ist mindestens so lang wie der mit erhärtendem Baustoff versehende Bereich längs des Ankerelementes 2. Er verhindert also, dass zwischen Ankerelement und erhärtendem Baustoff ein Kraftkurzschluss entsteht. Der erhärtende Baustoff wird hier in bekannter Weise unter ziehen eines das Ankerelement umgebenden Rohres 31 zugeführt. Das Verankerungsglied 1 muss somit keine Löcher und keine diese abschliessende Rückschlagventile besitzen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Anbringen eines Ankers, insbesondere für Bauteile im Erdreich, Gebirge od. dgl., bei dem ein Zug- oder Druckkraft übertragendes Ankerelement mit wenigstens einem im Boden verbleibenden, voreingebrachten Verankerungsglied fest verbunden und erhärtender Baustoff in den Bereich um das Verankerungsglied gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erhärtende Baustoff vor Befestigen des Ankerelementes (2) am Verankerungsglied (1) mittels einer an wenigstens eine Öffnung
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