Verfahren und Vorrichtung zum Übertragen von Zugkräften in das Innere des Erdreiches mittels eines Zugstabes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen von Zug kräften in das Innere des Erdreiches mittels eines Zugstabes, der mit seinem in das Bohrloch hinein ragenden, von einer erhärteten Masse umhüllten Ende mit einer Ankerplatte oder einem Ankerkopf ver sehen ist.
Es ist bereits bekannt, die Zugstäbe so anzu ordnen, dass sie auf ihrer ganzen Länge oder auf einem Teil derselben in der die Kräfte übertragenden, erhärteten Masse liegen. Dies hat unter anderem den Nachteil, dass der Schwerpunkt der Haftspan nungen zwischen dem Zugstab und der ihn umgeben den erhärteten Masse mit zunehmender Spannkraft infolge Überschreitung der zulässigen Werte zum inneren Ende des Ankers hin wandert und somit die Kraftabgabe des Zugstabes an die erhärtete Masse nicht gleichmässig und somit undefiniert ist.
Infolge dessen lässt die Ankerkraft wegen der vergrösserten Verschiebung des Ankers nach, ganz gleichgültig, ob die erhärtete Masse den Zugstab auf seiner ganzen Länge oder nur auf einem Teil derselben umgibt. Ausserdem können die derart eingebauten Zugstäbe entgegen den häufigen Forderungen der Praxis ohne Zerstörung des gewachsenen Bodens nachträglich nicht ausgebaut werden.
Weiterhin ist bereits vorgeschlagen worden, den Zugstab an seinem inneren Ende an einem Druck- oder Injektionsrohr zu befestigen, durch das die Spannkraft des Zugstabes über eine dieses Rohr umgebende erhärtete Masse an das Erdreich über tragen wird. Diese Einbauweise bringt es zwar mit sich, dass der Zugstab nachträglich entfernt werden kann. Jedoch bleibt dabei das verhältnismässig lange Metallrohr im Erdreich zurück. Der Kostenaufwand ist daher nicht unerheblich.
Ausser dieser Art der Verankerung mit Hilfe einer erhärtenden Masse kennt man auch noch solche, bei denen in der Bohrlochtiefe ein Spreizkopf mit federnden Backen eingesetzt wird, die durch einen am Ende der Zugstange angebrachten Konus unter Wirkung der Spannkräfte auseinandergetrieben wer den, so dass die Widerhaken des Spreizkopfes in die Bohrlochwand eingreifen. Abgesehen davon, dass die ser Spreizkopf in der Herstellung sehr teuer ist, hat er vor allem den Nachteil, dass er nur im Fels ein gesetzt werden kann und daher nur im beschränkten Umfang verwendbar ist, wenngleich er jederzeit wie der ausgebaut werden kann.
Im Hinblick auf diese Erkenntnisse wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin ge sehen, die vorgenannten Verankerungen, bei denen der Zugstab mit seinem in das Bohrloch hineinragen den, von einer erhärtenden Masse umhüllten Ende mit einer Ankerplatte oder einem Ankerkopf ver sehen ist, zu verbessern. Das erfindungsgemässe Ver fahren besteht darin, dass die gesamte Zugkraft des Stabes ausschliesslich durch die Ankerplatte oder den Ankerkopf über die erhärtete Masse an das Innere des Erdreiches übertragen wird. Dadurch wird er reicht, dass der Zugstab auf seiner ganzen Länge frei von Haftspannungen gehalten ist. Eine Ver schiebung des Schwerpunktes der Haftspannung kann nicht eintreten.
Es ist auch kein als Kraftübertra- gungsmittel dienendes Druck- oder Injektionsrohr mehr erforderlich.
Besonders vorteilhaft hat es sich bei diesem Ver- ankerungsprinzip erwiesen, wenn das Bohrloch im Bereich der Ankerplatte oder des Ankerkopfes in Form einer Zwiebel oder eines erweiterten Zylinders ausgebildet und über diesen Bereich hinaus verlängert wird. Dabei wird das durch die Ausweitung gelöste Erdmaterial in die Bohrlochverlängerung gefördert. Die Verankerung zur Durchführung des Verfah rens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstab auf seiner ganzen Länge von einem Hüllrohr um geben ist, um ihn vor unmittelbarer Berührung mit der erhärteten Masse zu schützen.
Andernfalls wäre die ausschliessliche Übertragung der Zugkräfte durch die Ankerplatte oder den Ankerkopf nicht gewähr leistet. Vorzugsweise wird zwischen Hüllrohr und der Bohrlochwand ein die erhärtete Masse nach aussen begrenzender Injektionspacker vorgesehen. Ferner kann der Zugstab mit der Ankerplatte oder dem Ankerkopf lösbar verbunden sein. Schliesslich kann die Verankerung so ausgeführt werden, dass die kraftübertragende Fläche der Ankerplatte oder des Ankerkopfes, beispielsweise durch eine Zusatz platte, federnde Blätter oder einen Keil vergrössert wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Verankerung dargestellt, die für Bauwerke irgendwelcher Art, wie Stützmauern, Bau grubenumschliessungen, gefährdete Felspartien oder dergleichen bestimmt sind.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen in den Boden eingebrachten Zuganker, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zuganker gemäss der Linie A -B der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch einen im Boden an gebrachten Plattenanker, Fig. 4 einen Schnitt durch einen im Boden an gebrachten Ankerkopf mit federnden Blättern und Fig. 5 einen Schnitt durch einen im Boden an gebrachten Ankerkopf, auf den ein Keil aufgescho ben ist.
Die Verankerung erfolgt mittels eines Zugsta bes 1, der auf seiner ganzen Länge mit einem Hüll rohr 2, z. B. aus Metall oder Kunststoff versehen ist. An seinem erdseitigen Ende ist der Zugstab fest oder mittels Verschraubung mit dem Ankerkopf oder der Ankerplatte 3 verbunden, die ihrerseits die Kräfte auf die ausserhalb des Hüllrohres 2 angebrachte erhärtete Masse 4 abgibt und von dieser auf das Erdreich 5 übertragen wird. Um die übertragungs- strecke an das Erdreich zu begrenzen, d. h.
sie auf die rückwärts der erreichten Gleitfläche 8 zu kon zentrieren, kann nach den in der Injektionstechnik bekannten Verfahren an einer gewünschten Stelle ein Injektionspacker 6 eingebaut werden, der von einem Injektionshilfsrohr 7 durchdrungen ist. Sind die Bohrlöcher nach abwärts geneigt, so kann der Packer durch einen kurzen Kragen aus stark elasti schem Material, wie z. B. Schaumgummi, Kunststoff oder dergleichen, ersetzt oder auch ganz weggelassen werden.
Das Hüllrohr schützt den Zugstab vor unmittel barer Berührung mit der erhärteten Masse, so dass die Spannlänge des Stabes stets konstant bleibt. Wer den die Anker, wie bei Baugruben oder dergleichen, nur provisorisch angebracht, so wird der Hohlraum zwischen dem Zugstab und dem Hüllrohr nicht aus- gefüllt. Dagegen werden die im Boden verbleibenden Anker regelmässig mit einer Füllmasse gegen Korro sion geschützt.
Die Herstellung des Ankerloches 15 und das Einbringen der erhärtenden Masse erfolgt nach den in der Bohr- und Injektionstechnik bekannten Ver fahren. Der Hohlraum zwischen der Bohrlochwand und dem Hüllrohr kann im vorderen Teil des Ankers 16 mit korrosionsschützenden und das Erdreich stüt zenden Stoffen gefüllt werden.
Die Bemessung des Zugstabes und der Anker platte erfolgt aufgrund der zu übertragenden Kraft, z. B. aus Erddruck oder Auftrieb. Die notwendige Übertragungsstrecke an das Erdreich richtet sich nach den vorhandenen Bodeneigenschaften. Um die Wirkung der Übertragung zu verbessern, kann mittels Sprengung oder nach den in der Bohrtechnik bekann ten Verfahren am Ankerende eine Verbreiterung des Loches in Form einer Ausweitung 9 oder einer Zwiebel 10 vorgenommen werden. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausweitungsverfahren, bei denen das gelöste Erd- oder Felsmaterial stets nach aussen befördert werden musste, kann gemäss der Erfindung dieses Material frei fallend oder mittels eines geeigneten Gerätes, wie z. B. einer Schnecke, in eine Verlängerung 11 des Bohrloches befördert werden.
Ausserdem können Ankerplatte und Ankerkopf so ausgebildet werden, dass sie, nachdem sie in ihrer Endlage eingeführt sind, in ihrer kraftübertragenden Fläche vergrössert werden können, was beispielsweise durch eine Zusatzplatte 12, durch federnde Blätter 13 oder durch Aufschieben eines Keiles 14 geschehen kann.
Method and device for transmitting tensile forces into the interior of the earth by means of a tension rod The invention relates to a method and a device for transmitting tensile forces into the interior of the earth by means of a tension rod, which protrudes into the borehole from a hardened mass encased end with an anchor plate or an anchor head is seen ver.
It is already known to arrange the tension rods in such a way that they lie over their entire length or on part of the same in the hardened mass transmitting the forces. This has the disadvantage, among other things, that the center of gravity of the adhesive stresses between the tension rod and the hardened mass surrounding it moves towards the inner end of the anchor as the tension force increases due to the permissible values being exceeded, and thus the force output of the tension rod to the hardened mass is not uniform and is therefore undefined.
As a result, the anchor force decreases due to the increased displacement of the anchor, regardless of whether the hardened mass surrounds the tension rod over its entire length or only over part of it. In addition, contrary to the frequent demands of practice, the tension rods installed in this way cannot be subsequently removed without destroying the grown soil.
Furthermore, it has already been proposed to attach the tension rod at its inner end to a pressure or injection pipe, through which the tension force of the tension rod is carried to the ground via a hardened mass surrounding this pipe. This installation method does mean that the tension rod can be removed later. However, the relatively long metal pipe remains in the ground. The cost is therefore not insignificant.
In addition to this type of anchoring with the help of a hardening compound, there are also those in which an expanding head with resilient jaws is used in the borehole depth, which are driven apart by a cone attached to the end of the pull rod under the action of the clamping forces, so that the barbs of the expansion head engage in the borehole wall. Apart from the fact that this expansion head is very expensive to manufacture, it has the main disadvantage that it can only be set in the rock and therefore can only be used to a limited extent, although it can be expanded at any time.
In view of these findings, the object underlying the invention will ge see the aforementioned anchors, in which the pull rod with its protruding into the borehole, encased by a hardening mass end with an anchor plate or an anchor head is seen ver . The inventive method consists in that the entire tensile force of the rod is transmitted exclusively through the anchor plate or the anchor head via the hardened mass to the interior of the soil. As a result, it is sufficient that the tension rod is kept free of adhesive stress over its entire length. A shift in the center of gravity of the adhesive tension cannot occur.
There is also no longer any need for a pressure or injection pipe serving as a power transmission device.
With this anchoring principle, it has proven to be particularly advantageous if the borehole in the area of the anchor plate or the anchor head is designed in the form of an onion or an enlarged cylinder and is extended beyond this area. The earth material loosened by the expansion is conveyed into the borehole extension. The anchorage for carrying out the method is characterized in that the tension rod is surrounded by a cladding tube over its entire length in order to protect it from direct contact with the hardened mass.
Otherwise the exclusive transmission of the tensile forces through the anchor plate or the anchor head would not be guaranteed. An injection packer delimiting the hardened mass to the outside is preferably provided between the casing tube and the borehole wall. Furthermore, the tension rod can be detachably connected to the anchor plate or the anchor head. Finally, the anchoring can be designed in such a way that the force-transmitting surface of the anchor plate or of the anchor head is enlarged, for example by an additional plate, resilient leaves or a wedge.
In the drawing, exemplary embodiments of the anchoring according to the invention are shown, which are intended for structures of any kind, such as retaining walls, construction pit enclosures, endangered rock sections or the like.
1 shows a section through a tie rod introduced into the ground, FIG. 2 shows a cross section through the tie rod along the line A-B in FIG. 1, FIG. 3 shows a section through a plate anchor fitted in the ground, FIG. 4 is a section through an anchor head placed in the ground with resilient leaves, and FIG. 5 is a section through an anchor head placed in the ground, onto which a wedge is pushed.
The anchoring is done by means of a Zugsta bes 1, the tube along its entire length with a cladding 2, z. B. made of metal or plastic. At its earth-side end, the tension rod is fixed or screwed to the anchor head or the anchor plate 3, which in turn transfers the forces to the hardened mass 4 attached outside the cladding tube 2 and is transferred from this to the soil 5. To limit the transmission distance to the ground, i. H.
to center them on the backward of the sliding surface 8 achieved, an injection packer 6, which is penetrated by an auxiliary injection pipe 7, can be installed at a desired location according to the method known in injection technology. If the boreholes are inclined downwards, the packer can by a short collar made of highly elastic material such. B. foam rubber, plastic or the like, can be replaced or omitted entirely.
The cladding tube protects the tension rod from direct contact with the hardened mass, so that the span length of the rod always remains constant. If the anchors are only temporarily attached, as is the case with construction pits or the like, the cavity between the tension rod and the cladding tube will not be filled. In contrast, the anchors remaining in the ground are regularly protected against corrosion with a filling compound.
The manufacture of the anchor hole 15 and the introduction of the hardening mass is carried out according to the methods known in drilling and injection technology. The cavity between the borehole wall and the cladding tube can be filled in the front part of the anchor 16 with anti-corrosive and the soil supporting substances.
The dimensioning of the tension rod and the anchor plate is based on the force to be transmitted, for. B. from earth pressure or buoyancy. The necessary transmission path to the ground depends on the existing soil properties. In order to improve the effect of the transmission, a widening of the hole in the form of an expansion 9 or an onion 10 can be made by means of blasting or according to the methods known in drilling technology at the anchor end. In contrast to the previously known expansion methods, in which the loosened earth or rock material always had to be transported to the outside, according to the invention this material can be freely falling or by means of a suitable device, such as. B. a screw, be conveyed into an extension 11 of the borehole.
In addition, the anchor plate and anchor head can be designed so that, after they have been inserted in their end position, their force-transmitting surface can be increased, which can be done, for example, by an additional plate 12, by resilient leaves 13 or by sliding a wedge 14 on.