Alluvialanker und Verfahren zur Herstellung desselben Die vorliegende Erfindung betrifft einen Alluvialan- ker mit Spannkabeln, die auf einer Haftstrecke mittels Injektionsmaterials in einer Bohrung verankert sind. Solche Anker werden allgemein verwendet zur Siche rung von Stützmauern, Baugruben und Fundamenten gegen den aktiven Druck.
Bisher wurde zur Herstellung solcher Anker eine Bohrung vorgetrieben und verrohrt, worauf in das Rohr die Spannkabel oder dergleichen Zugorgan eingebracht und schliesslich unter Rückziehung des Rohres Injek tionsmaterial in die Bohrung eingebracht wurde.
Dabei entstand hauptsächlich in wenig durchlässigem Material ein Verankerungskörper aus Injektionsmaterial, dessen die Bohrungswandung berührende Haftaussenfläche im wesentlichen zylindrische Form aufwies und lediglich durch die zufällige natürliche Rauhigkeit der Bohrungs wandung verhältnismässig schlechten Halt aufwies, wobei die Verankerung praktisch durch Haftreibung erfolgte.
Die vorliegende Erfindung strebt nun eine wesentli che Verbesserung der Verankerung durch eine bewusste Formgebung der Bohrungswandung an. Demgemäss ist der erfindungsgemässe Anker dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungswandung bzw. die Haftaussenfläche des Injektionsmaterials mehrere Abschnitte verschiede nen Durchmessers aufweist. Es ist dabei möglich, eine erheblich höher belastbare Verankerung zu erzielen, weil die Verankerung nicht mehr vorwiegend auf Haft reibung, sondern ausserdem auf Scherbeanspruchung beruht.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Ankers, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass :das der Haftstrecke entsprechende Teilstück der Bohrung in mehreren in Bohrrichtung versetzten Abschnitten auf verschiedene Querabmessungen ausgebohrt wird. Die Bohrung wird vorzugsweise mittels eines in der Weite verstellbaren Bohrkopfes hergestellt, dessen wirksame Öffnung zur Herstellung von Bohrungsabschnitten verschiedenen Durchmessers verstellt wird.
Zur Schonung der in dieser Weise erstellten unebenen Bohrungswandlung kann vor zugsweise dem Bohrkopf ein Rohr nachgeschoben wer den, dessen Aussendurchmesser etwa dem kleineren Bohrungsdurchmesser entspricht.
Anhand der Zeichnung sind im folgenden ein Aus führungsbeispiel :des erfindungsgemässen Ankers, ein Verfahrensbeispiel zur Herstellung desselben sowie einige Ausführungsvarianten erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht .die Erstellung der Bohrung, Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Bohrkopf nach Fig. 1, bei weggenommenem Bohrge stänge, in grösserem Massstab, Fig. 3 zeigt ein Baustadium nach dem Einbringen der Spannkabel in die Bohrung und Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach Linie IV-VI in Fig. 3, in grösserem Massstab.
Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 angenommen, die Bohrung sei in s--nkrechter Richtung zu erstellen, doch ist dasselbe Verfahren bei der Herstellung hori zontaler bzw. leicht geneigter Anker anwendbar. Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Bohrausrüstung weist ein als Bohrgestänge dienendes Rohr 1 mit einem Kupp lungsflansch 2 für den Bohrkopf auf, welches Rohr mit tels einer nicht dargestellten, an sich bekannten Vor richtung in beliebigem Drehsinn angetrieben werden kann.
Der eigentliche Bohrkopf weist einen Befesti gungsflansch 3 auf, welcher mit dem Kupplungsflansch 2 des Rohres 1 verbunden ist. Mit dem Flansch 3 ist eine Säule 4 drehbar verbunden, an deren unterem Ende Bohrrollen 5 drehbar gelagert sind, welche zum Vor bohren auf einen bestimmten Durchmesser dienen. An schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Hebeln 6 sind wei tere Bohrrollen 7 drehbar gelagert, welche der Ausboh- rung auf den gewünschten Durchmesser dienen. Die den Rollen 7 gegenüberliegenden Enden der Hebel 6 sind mit Zapfen 8 verbunden, welche in winkelförmige Nuten 9 des Flansches 3 greifen.
Wie Fig. 2 veranschaulicht, können die Zapfen 8 drei verschiedene Stellungen in den Nuten 9 einnehmen, für welche Stellungen der Zap fen 8 die Rollen 7 entsprechend verschiedene radiale Stellungen einnehmen. Während in Fig.2 zur Veran schaulichung dieser Möglichkeiten jeder Zapfen 8 bzw. jede Rolle 7 in je einer der drei typischen Stellungen dargestellt ist, nehmen natürlich normalerweise alle Zapfen bzw. Rollen 7 dieselbe Lage ein, wie später er läutert wird.
Da der Flansch 3 gegenüber der Säule 4 und den damit verbundenen Hebeln 6 drehbar angeord net ist, wird das Drehmoment vom Flansch 3 über die Zapfen 8 auf die eigentlichen Bohrwerkzeuge übertra gen. Es ist jedoch auch möglich, besondere Anschläge vorzusehen, über welche das Drehmoment je nach Drehrichtung bei den in Fig. 2 unten bzw. links darge stellten Endstellungen der Zapfen 8 auf die Säule 4 übertragen wird.
Zur Erstellung der Bohrung wird vorerst bis auf eine bestimmte Tiefe, welche etwa der Vorspannstrecke des Ankers entspricht, eine Bohrung kleineren Durchmes sers erstellt. Das wird dadurch erleichtert, dass das Rohr 1 und die Flansche 2 und 3 in Fig. 2 gesehen im Gegen uhrzeigersinn angetrieben werden, in welchem Falle die Zapfen 8 in den Nuten 9 in die in Fig. 2 links darge stellte stabile Endstellung gelangen,
für welche Stellung sich die Rollen 7 in einer inneren wirksamen Arbeits lage befinden und eine Bohrung des in Fig. 1 angegebe nen Durchmessers Dl erzeugen. Dem Bohrkopf unmit telbar folgend wird ein Rohr 10 abgesenkt, dessen Aus sendurchmesser nur unbedeutend kleiner ist, als der kleinere Bohrungsdurchmesser D1.
Zur Erstellung der Bohrung auf der Haftstrecke wird nun der Bohrkopf über das Rohr 1 abwechslungsweise in entgegengesetzter Richtung angetrieben. Erfolgt,der Antrieb in Fig. 2 ge sehen im Uhrzeigersinn, so gelangen die Zapfen 8 in die in Fig. 2 unten dargestellte Endlage, für welche sich die Rollen 7 in einer äussersten Arbeitsstellung befinden und eine Bohrung vom Durchmesser D2 erzeugen.
Da durch entstehen gemäss Fig. 1 in der Haftstrecke Boh rungsabschnitte oder Zonen abwechslungsweise ver schiedenen Durchmessers, wobei :das laufend abgesenkte Rohr 10 verhindert, dass die so gestaltete Bohrungswan dung durch das Bohrgestänge oder Teile des Bohrkopfes beschädigt wird und einstürzt.
Hat die Bohrung die erforderliche Tiefe erreicht, so wird das Rohr 1 mit den Flanschen 2 und 3 so lange gedreht, bis sich die Zapfen 8 in der in Fig. 2 rechts dar gestellten Lage befinden, in welcher die Rollen 7 in eine innerste Stellung gebracht sind, in welcher sie wie eben falls aus Fig. 2 ersichtlich ist, durch das Rohr 10 zu rückgezogen werden können. Zur Erreichung dieser dritten Stellung könnte natürlich auch ein anderer Mechanismus vorgesehen sein.
Es wäre beispielsweise denkbar, dass die Rollen 7 automatisch in eine innerste Stellung gebracht werden, wenn das Rohr 1 zurückgezo gen wird. Es sei noch erwähnt, dass das Spülwasser während des Bohrens gemäss den Pfeilen in Fig. 1 durch das Rohr 10 eingeleitet und durch das Rohr 1 zurückge leitet wird oder umgekehrt.
Ist in der oben bereits angedeuteten Weise der Bohr kopf durch das Rohr 10 zurückgezogen, so werden die um ein Injektionsrohr 11 gebündelten Zugkabel 12 ein gebracht. Sodann wird das Rohr 10 unter Einbringen von Injektionsmaterial durch das Rohr 11 in die Veran- kerungszone allmählich in die in Fig. 3 dargestellte Lage zurückgezogen. Dank der grossen Bohrung kann ein verhältnismässig weites Rohr 11 verwendet werden, durch welches ein relativ grobes Gemisch einbringbar ist,
was besonders bei durchlässigem Boden zur Vermei dung von Verlusten vorteilhaft ist. Die Zugkabel 12 sind mittels Stützringe 13 und Klemmringe 14 so gebündelt, dass das Bündel wellenartig verschiedene Durchmesser aufweist. Wie Fig. 3 zeigt, wird. das Bündel vorzugsweise so eingebracht, dass die weiteren Stellen des Bündels an den weiteren Stellen der Bohrung liegen.
An einer Stelle, die dem äusseren Ende der Haftstrecke entspricht, ist das Zugkabelbündel von .einer ringartigen, vorzugsweise dichten Hülle 15 umgeben, deren Ränder mit einem Rohrstück 16 verbunden sind. Durch das Rohrstück 16 ist eine Injektionsleitung 17 und eine Entlüftungsleitung 17a in die Hülle 15 und eine Entlüftungsleitung 18 in den Verankerungsraum durchgeführt.
Der Raum zwi schen dem Rohr 16 und dem Rohr 11 ist durch eine Vergussmasse 19 dicht vergossen (Fig. 4). Das untere Ende der Entlüftungsleitung 18 ragt durch die Vergies- sung 19 in das obere Ende der Ankerbohrung.
Ist das Zugkabelbündel mit der Hülle 15, welche vorerst schlaff über dem Rohrstück 16 liegt, und nicht die in Fig. 3 dargestellte endgültige Form aufweist, in der Bohrung in :
die richtige Lage gebracht, welche so gewählt wird, dass auch die Hülle 15 mindestens teil weise in der Umgebung einer erweiterten Bohrungsstelle liegt, wird durch die Leitung 17 ein geeignetes Füllmate- rial schliesslich in die erweiterte Bohrungsstelle ein dringt und dieselbe erfüllt, wie Fig. 3 darstellt.
Das Füll material, z. B. während der nachfolgenden Injektion in den Verankerungsraum ständig unter Druck gehaltenes Wasser, bildet einen druckfesten und weitgehend dichten Abschluss .des Verankerungsraumes der Bohrung.
Es ist daher jetzt möglich, durch das Hauptinjektionsrohr 11 das Injektionsmaterial für den eigentlichen Anker unter hohem Druck von 20 bis 30 Atmosphären einzubringen, wobei der überdruck und die Geschwindigkeit des In jektionsfortschritts gegebenenfalls durch Öffnen und Schliessen eines Ventils in der Entlüftungsleitung 18 geregelt werden kann.
Durch dieses Einbringen des In jektionsmaterials unter hohem Druck kann die Wirkung der Unebenheit der Bohrungswandung noch unterstützt bzw. jedenfalls voll ausgenützt werden, weil das Injek tionsmaterial unter dem hohen Druck in alle vorhande nen Unebenheiten der Bohrungswandung eindringen wird. Die Vorspannstrecke wird. in üblicher Weise fer tiggestellt und das Rohr 10 entfernt.
Anstelle des in Fig. 3 veranschaulichten Verfahrens kann auch ein anderes Verfahren zur Anwendung kom men, bei welchem ohne die Hülle 15 gearbeitet wird.
In diesem Falle wird das Zugkabelbündel in das Rohr 10 eingesetzt, worauf das Injektionsmaterial durch das ver- hältnismässig weite Rohr 10 eingebracht wird. In diesem Falle ist es zwar schwierig, das Injektionsmaterial unter sehr hohem Druck einzubringen. Dafür ist es möglich, verglichen mit dem sonst üblichen Injektionsmaterial verhältnismässig grobkörniges Injektionsmaterial z. B. Beton zu verwenden.
Diese Möglichkeit hängt auch zu sammen mit der durch das erfindungsgemässe Verfahren gegebenen Erstellung verhältnismässig weiter Bohruri gen, bei welchem der kleinere Durchmesser Dl z. B. 400 und der grössere Durchmesser D2 z.
B. 550 mm betragen kann. Ein: weiterer Vorteil einer solchen ver- hältnismässig weiten Bohrung und. der Verwendung druckfesten Injektionsmaterials besteht darin, dass ins besondere senkrechte Anker zugleich auf Zug und als Pfahl auf Druck beansprucht werden können.
Bei Bean spruchung des Ankers auf Druck müsste natürlich auch die ausserhalb der eigentlichen Verankerungszone lie- gende Vorspannstrecke mit einem druckfesten, das Zug kabelbündel umgebenden Bauwerk versehen werden. Ein besonderer Vorteil der bisher beschriebenen Anker bzw. Verfahren zur Herstellung derselben liegt in ihrer universellen Anwendbarkeit.
Sehr loses Material ist nämlich im allgemeinen sehr gut injizierbar, so dass in solchem Material eine gute Verankerung erzielt wird, selbst wenn die Oberflächengestaltung der Bohrung nicht genau der angestrebten Formgebung entspricht, während in schlecht injizierbarem, festem Material die schraubenartige Gestaltung der Bohrung bzw. der Haft fläche des Ankers eine gute Verankerung gewährleistet.
Bei senkrechten Bohrungen könnte auch ohne Rohr 10 vorzugsweise unter Anwendung von Dickspülung gearbeitet werden.