DE1759730C3 - VerpreBanker für Lockergesteinsböden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verpreßanker für bindige und nichtbindige Lockergesteinsböden, dessen Zugglied mit einem mit radial aufweitbaren Spreizgliedern ausgerüsteten Ankerfuß versehen ist, dessen

■ο Spreizglieder in der Art von Kniehebelmechanismen ausgebildet sind, die bei axialem Druck in das das Bohrloch umgebende Erdreich eindrückbar sind.

Verpreßanker sind in allgemeiner Form als sogenannte Daueranker bekannt, bei deren Herstellung ein vorgefertigter Ankerfuß mit dem korrosionsgeschützten Zugglied zunächst in einen vom Bohrrohr freizuhaltenden Hohlraim einführbar ist. Bei diesen bekannten Bauarten wird dann unter gleichzeitigem Ziehen des Bchrrohres ein geeignetes Injektionsmaterial, vorzugsweise Einpreßmörtel oder Beton, unter verhältnismäßig hohem Druck eingepreßt. Cer Durchmesser des auf diese Weise im Boden geschaffenen Verpreßkörpers zur Kraftübertragung auf den Boden ist im wesentlichen abhängig vom Durchmesser des Bohrrohres, insbesondere dann, wenn es sich um bindige Lockergesteinsböden handelt, in die das Injektionsmaterial auch unter hohem Druck nicht oder nur unwesentlich eindringt. Zur Übertragung größerer Ankerkräfte muß die Ankerlänge und damit auch die Bohrlänge zur Vergrößerung des Krafteinleitungsbereiches vergrößert werden. Diese Vergrößerung der Bohrlänge ist verhältnismäßig teuer und insbesondere bei Lockergesteinsböden auch nicht in allen Fällen geeignet, die gewünschten Ankerkräftc zu erreichen. Eine weitere Möglichkeit, die übertragbaren Ankerkräfte zu vergrößern, könnte darin gesehen werden, den Bohrdurchmesser zu vergrößern. Auch diese Möglichkeit führt aber zu einer erheblichen Verteuerung der Ankerherstellung.

Es sind daher bereits Verpreßanker der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden (DT-OS 14 84 565), die jedoch als einfache Einschlag-Erdanker ausgebildet sind und zur Übertragung von Kräften in anderer Größenordnung gedacht sind. Bei den vorgeschlagenen Bauarten ist dabei ein in den Boden einschlagbares Hülsenteil mit axiai verlaufenden, im Bereich der Spitze angeordneten Schlitzen vorgesehen, dessen Länge sich nach dem Einschlagen durch ein im Inneren geführtes, gegenüber dem Hülsenende verschraubbares und axial verschiebbares Stangenteil verändern läßt. Durch diese Längenänderung soll bewirkt werden, daß die an die axialen Schlitze angrenzenden Stege sich nach außen in der Art von Kniehebeln ausspreizen, so daß eine Ankerfußverbreiterung erreicht wird. Abgesehen davon, daß sich solche Bauarten nicht als Ersatz für Verpreß-

$5 anker mit Zugglied eignen, die durch Bohrrohre eingeführt werden, besieht bei diesen Bauarten auch die große Gefahr, daß sich das unmittelbar in den Boden eingeschlagene Hülsenglied im Bereich seiner Spitze und im Bereich der axialen Schlitze unkontrolliert verformt, so daß beim anschließenden Anziehvorgang durch das Stangenteil ein Teil der Stege nicht nach außen, sondern nach innen einknicken kann. Dadurch kann eine unkontrollierte Verspreizung und gegebenenfalls auch eine unerwünschte Deformation eintreten. Dazu kommt auch noch, daß sich aus Festigkeitsgründen die Länge der axialen Schlitze nicht beliebig vergrößern läßt, so daß die Durchmesserverbreiterung nur in relativ kleinem Umfang stattfinden kann.

Gleiches gilt auch für andere bekannte Bauarten von Erdankern (US-PS 22 69 646), die im wesentlichen «><"jch ausgebildet sind, bei denen aber zum Aufweiten Ls geschlitzten Hülsenteiies eine in das Innere der Hülse eingesetzte Sprengladung verwendet wird, die s Se Gewähr dafür geben soll, daß sich die H«ilsenstege •ach außen aufweiten. Diese Bauarten weisen aber hinjjcbtlich der Länge des zu vergrößernden Ankerfußes die gleichen Nachteile auf und sind auch nicht geeignet _iUr Aufnahme von Zugkräften in der Größenordnung,

j_{e s}j_e for die bekannten Daueranker verlangt werden.

Auch andere Erdanker mit schirmartig aufklappba_fen Plattenteilen am Ankerfuß (US-PS 17 24 341) können nicht die Anforderungen erfüllen, die an Daueranker gestellt werden und sie erfordern vor allem Veranfcerungsiöcher mit großem Durchmesser, so daß ein Einschieben in Bohrlöcher, die möglichst geringen Durchmesser aus Kostengründen haben sollen, nicht möglich ist Bei diesen Erdankern fehlt im übrigen auch die Möglichkeit eines Verpressens mit Beton od. dgl. _M

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe lugrunde, einen Verpreßanker der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Spreizung einwandfrei und kontrolliert erfolgen kann, so daß unerwünschte Einknickvorgänge vermieden werden und außerdem die *$ Durchmesservergößerung am Ankerfuß auch über größere Längen in gewünschter Weise erfolgen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß als Spreizglieder an Führungsringen gehaltene Stahlbänder vorgesehen sind, die ihrerseits auf einem das Zugglied umgebenden Ankerschaftsrohr axial verschiebbar angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, Spreizglieder an mehreren, axial versetzten Stellen ausspreizen zu lassen, so daß die radiale Aufweitung je nach Auslegung auf eine ge- j$ wünschte Länge erfolgen kann. Da die so in i'.-.-n Lokkergesteinsboden gebildeten Hohlräume mit Injektionsmaterial verpreßt werden, ergibt sich eine vorteilhafte Ankerfußverbreiterung, die eine Einleitung der Ankerkraft in der gewünschten Zone am Ankerfuß in den Baugrund ermöglicht. Eine solche Krafteinlcitung ist in statischer Hinsicht besonders vorteilhaft, weil auf diese Weise der Nachweis der Standsicherheit des Bodens in der tiefen Gleitfuge zutreffender und unter Einsparung an Ankerlänge erbracht werden kann. Die Spreizglieder wirken außerdem auf eine größere Länge in dem hoch belasteten Verpreßkörper als eine Art Bewehrung.

Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die Stahlbänder in den Bereichen zwischen den Führungsringen bereits etwas nach außen ausgebogen sind, so daß damit der Ausknickvorgang einmal erleichtern und zum anderen sich in seiner Richtung sicherstellen laßt.

Die Verspreizung seibst kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Es kann vorgesehen sein, daß die vom Ankerfuß abgewandten Enc^n der Stahlbänder unter der Wirkung der Elastizität radial vom Schaftrohr abstehen, und zwar so weit, daß sie auf einem Durchmesser liegen, der größer ist als der Durchmesser des Bohrrohrcs. Bei dieser Ausführungsform kann ein Verpreßanker dann insofern hergestellt werden, als das Zugglied zunächst in ein vom Bohrrohr frei gehaltenes Bohrloch eingeführt wird und das Bohrrohr eine gewisse Strecke unter gleichzeitiger Injektion von Zement, Mörtel oder Beton gezogen wird, wobei dann anschließend das Zugglied von außen angezogen wird und die Spreizglieder sich axial am Ende des Rnhrrohres abstützen und in das Erdreich gedruckt werden, das dann in bekannter Weise mit Mörtel oder Beton unter höherem Druck endgültig verpreßt wird. Das Maß der Fußverbreiterung kann hier sehr leicht über geometrische Zusammenhänge aus der meßbaren axialen Stauchlänge ermittelt v/erden, so daß sich die Möglichkeit ergibt, aus dem Betrag der Stauchlänge auch aen Betrag der Fußverbreiterung zu erkennen.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Verpreßanker in der Art der bisher bekannten Verfahren herzustellen, wenn ein Zugglied eingesetzt wird, bei dem auf dem Ankerschaftrohr an dem vom Ankerfuß abgewandten Ende der Stahlbänder ein axial beweglicher Kolben od. dgl. sitzt. Bei diesem Verfahren wird nach dem Einführen des Zuggliedes in ein mit Zementsuspension oder ähnlich ausgefülltes Bohrrohr, das anschließend um die Krafteinleitungsstrecke gezogen wird, die Injektion mit dem vollen Verpreßdruck eingeleitet, so lange, bis ein am Verpreßkopf zu beobachtender Druckabfall den Austritt des Kolbens aus dem Ende des Bohrrohres und damit die Beendigung des Spreizvorganges anzeigt, wobei anschließend der durch die Verspreizung entstandene Hohlraum mit Mörtel oder Beton verpreßt wird. Bei diesem Verfahren stößt der Kolben unter der Wirkung des Verpreßdruckes gegen die Enden uer Stahlbänder und diese werden im Boden versDreizt. Das Maß des aufzubringenden Verpreßdruckes läßt sich leicht errechnen, aber es hat sich gezeigt, daß der üblicherweise aufgebrachte Verpreßdruck im allgemeinen bereits ausreicht, um eine Verspreizung der Stahlbänder zu erreichen.

Dieser Stauchvorgang kann aber nicht nur dadurch erreicht werden, daß sich die Enden der Stahlbänder am Bohrrohr abstützen, sondern auch dadurch, daß von außen gleichzeitig mit dem Ziehen des Bohrrohres oder anschließend daran ein von außen beaufschlagtes Teil des Bohrgestänges, z. B. ein koaxial um das Zugglied geführtes Stauchrohr für den Spreizvorgang eingesetzt wird, das abschließend ausgebaut wird, bevor der volle Injektionsdruck aufgebracht wird. Diese Möglichkeil bringt den Vorteil mit sich, daß der Ankerfuß in seiner ursprünglichen Lage verbleibt und nicht durch Anziehen des Zuggliedes um das Stauchmaß wieder zurückgezogen werden muß.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

F i g. I einen Schnitt durch den in den Boden eingeführten Teil eines Verpreßankers, dessen Ankerfuß mit den Spreizgliedern in ein Bohrrohr eingebracht ist.

Fig. la den Schnitt durch das Zugglied des lnjektionszugankers der F i g. 1 längs der Linie 1-1,

F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht der auf einem Schaftrohr des Zuggliedes sitzenden, als Stahlbänder ausgebildeten Spreizglieder,

F i g. 3 die Darstellung des Zuggliedes der F i g. 1 nach dem Ziehen des Bohrrohres, jedoch noch vor dem Verpressen mit Beton oder Mörtel,

F i g. 4 das Zugglied der F i g. I und 3 in einer Lage, in der es zur Verspreizung der Stahlbänder axial gegen das Bohrrohr gezogen wurde,

F i g. 5 eint andere Ausfiihrungsform. bei der die als Stahlbänder ausgebildeten Spreizglieder mit Hilfe eines auf einem Schaftrohr sitzenden Kolbens unter dem Verpreßdruck im Bohrrohr im Erdreich verspreizt werden

In den F i g. 1, la und 2 ist in ein Bohrrohr !, das in bekannter Weise in ein Bohrloch eingeführt ist, ein mit einem Ankerschaftrohr 2 versehener Ankorfuß 3 eingeführt, in dessen Innerem das Zugglied 4 befestigt ist.

Das Zugglied 4 ist an seinem nicht dargestellten linken Ende in bekannter Weise an einem Stützbauwerk od. dgl. angebracht. Das Zugglied 4 ist innerhalb des Ankerschaftrohres 2 frei geführt, so daß vom Zugglied 4 aufgenommene Kräfte ausschließlich über den Ankerfuß 3 und von diesem über das Ankerschaftrohr 2 und den später hergestellten Verpreßkörper in das Erdreich 5 übertragen werden könnten.

Das dargestellte Zugglied 4 für einen Verpreßanker ist mit Stahlbändern 6 versehen, die im wesentlichen konzentrisch zum Ankerschaftrohr 2 angeordnet und auf diesem durch die Führungsringe 7 gehalten sind. Die Stahlbänder 6 sind dabei in den Bereichen 66, 6c zwischen den Führungsringen 7 leicht gebogen und an den Führungsringen 7, wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, durch Punklschweißung befestigt. Die Führungsringe 7 sind dabei so ausgelegt, daß sie sich axial auf dem Schaftrohr 2 verschieben können. Die Enden 6a der Stahlbänder 6, die vom Ankerfuß 3 abgewandt sind, spreizen sich unter elastischer Wirkung vom Ankerschaftrohr 2 nach außen ab und legen sich in der Stellung der F i g. 1 an die Innenwand des Bohrrohres 1 an, in das der Ankerfuß 3 eingebracht wurde.

Zur Herstellung eines Verpreßankers mit dem Zugglied 4 wird nun gemäß F i g. 3 das Bohrrohr 1 etwa so weit gezogen, daß die freien Enden 6a der Stahlbänder 6 aus dem Bohrrohr 1 heraustreten können. Gleichzeitig wird Mörtel oder Beton durch das Bohrrohr 1 eingefüllt, so daß der Ankerfuß 3 mit dem Ankerschaftrohr 2 nach dem Ziehen des Bohrrohres 1 im wesentlichen in seiner Lage innnerhalb der Bohrung im Erdreich 5 gehalten ist.

Dann wird der Ankerfuß 3 zusammen mit dem Schaftrohr 2 über das Zugglied 4 gemäß F i g. 4 um das Stauchmaß 5 gegen das Bohrrohr 1 gezogen, das so bemessen sein soll, daß sich die Stahlbänder 6 zunächst mit ihren Enden 6a am Bohrrohr 1 anlegen und dann unter bleibender plastischer Verformung gegen das angrenzende Erdreich 5 und in dieses hineingedrückt werden. Bei diesem Verspreizvorgang verschieben sich die Führungsringe 7 axial auf dem Ankerschaftrohr 2.

Ist der Fußbereich auf diese Weise verbreitert, so wird das Bohrrohr 1 an seinem nicht dargestellten Ende in bekannter Weise mit dem Verpreßtopf verschlossen und das Injektionsgut unter den maximal möglichen Verpreßdruck gesetzt. Das Injektionsgut, vorzugsweise Zementmörtel, dringt dann in die von den Spreizbändern 6 geschaffenen zusätzlichen Hohlräume ein und ergibt nach dem Abbinden des Mörtels oder des Betons einen verbreiterten Verpreßkörper, der größere Ankerkräfte auf das Erdreich 5 zu übertragen erlaubt. Gleichzeitig ist aber auch das Erdreich 5 um den Verpreßkörper herum durch das Verspreizen verfestigt, so daß auch aus diesem Grund eine gute Kraftübertragung möglich ist.

Nach diesem Verpreßvorgang wird das Bohrrohr 1 in bekannter Weise unter gleichzeitiger Zufuhr von In jektionsgut vollständig gezogen, so daß auch noch de restliche Teil des Zuggliedes 4 von einem Mörtel- ode Betonmantel umgeben wird.

Bei dem an Hand der Fig.) bis 4 geschilderten Her stellungsverfahren für Injektionszuganker geht von de gesamten Bohrtiefe das Stauchmaß S^- verloren. Da: kann vermieden werden, wenn gemäß F i g. 5 ein Zug glied 4 vorgesehen ist, bei dem auf dem Ankerschaft rohr 2 des Ankerfußes 3 ein Kolben 8 mit einer Dichtung 9 vorgesehen ist, der axial verschiebbar auf derr Ankerschaftrohr 2 angeordnet ist. Dieser Kolben 8 kann beispielsweise aus einem Stück mit dem letzter Führungsring 7 für die Spreizbänder 6 hergestellt sein und sich nach dem Einführen des Zuggliedes 4 in das Bohrrohr 1 zunächst in der in der F i g. 5 gestrichelt dargestellten Stellung 8a befinden.

Ist der Ankerfuß 3 bis zum Ende des Bohrrohres t eingeführt, so wird zunächst das Bohrrohr 1 um einen Betrag gezogen, der in etwa der späteren Länge der gestauchten Stahlbänder 6 entspricht und sofort der volle Verpreßdruck mit dem Injektionsmaterial auf das Bohrrohr 1 gegeben. Dadurch wird der Kolben 8 mit dem Verpreßdruck beaufschlagt und bewegt sich axial auf dem Schaftrohr 2 zum Ankerfuß 3 hin. Die Spreizbänder 6 werden unter diesem Druck radial in das Erdreich 5 gedruckt, bis der Kolben 8 aus dem unteren Ende des Bohrrohres 1 austritt. Das durch die Verspreizung der Bänder 6 geschaffene, vergrößerte Bohrloch wird dann mit dem unter Druck stehenden Injektionsgut ausgefüllt. Auch bei dieser Ausführungsform hat sich nach dem Abbinden des Mörtels oder des Betons ein Verpreßkörper gebildet, der in hervorragender Weise geeignet ist, größere Ankerzugkräfte zu übertragen.

Es wird schließlich aber auch vorgeschlagen, daß die üblicherweise verwendeten Bohrgeräte so ausgestaltet werden, daß das innere Bohrgestänge nach dem Einbringen des Zuggliedes zum Verspreizen der Spreizglieder verwendet wird. Beispielsweise könnte ein den als Ringplatte ausgebildeten Kolben beaufschlagendes Stauchrohr vorgesehen werden, das an Stelle der Druckbeaufschlagung eine kontrollierte Spreizung bewirkt. Die durch die bekannten Bohrgeräte aufzubringenden Schlagbewegungen dürften ohne weiteres ausreichen, um die gewünschte Verspreizung zu erzielen. Da bei allen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen durch die Verbreiterung im Bereich des Ankerfußes der Angriffspunkt der die Ankerkraft auf den Boden übertragenden Resultierenden näher zum Ende des Ankerfußes gerückt wird, ergibt sich auch in statischer Hinsicht der wesentliche Vorteil, daß die zu übertragenden Ankerkräfte im Hinblick auf den Nachweis der Standsicherheit in der tiefen Gleitfuge mit der kürzestmöglichen Verankerungslänge in den Baugrund eingeleitet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verpreßanker für bindige und nichtbindige Lockergesteinsböden, dessen Zugglied mit einem mit radial aufweitbaren Spreizgliedern ausgerüsteten Ankerfuß versehen ist, dessen Spreizglieder in der Art von Kniehebelmechanismen ausgebildet sind, die bei axialem Druck in das das Bohrloch umgebende Erdreich eindrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Spreizglieder an Führungsringen (7) gehaltene Stahlbänder (6) vorgesehen sind, die ihrerseits auf einem das Zugglied (4) umgebenden Ankerschaftrohr (2) axial verschiebbar angeordnet sind.

2. Verpreßanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbänder (6) in den Bereichen (6b, 6c) zwischen den Führungsringen (7) ausgebogen sind.

3. Verpreßanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bohrer (1) zugewandten Enden (6a) der Stahlbänder (6) durch die Wirkung der Elastizität vom Ankerschaftrohr (2) seitlich so weit abstehen, daß sie über den Durchmesser des Bohrrohres (1) radial hinausragen

4. Verpreßanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ankerschaftrohr (2) an dem vom Ankerfuß (3) abgewandten Ende (6a) der Stahlbänder (6) ein axial beweglicher Kolben (8) od. dgl. sitzt.

5. Verfahren zum Herstellen eines Verpreßankers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Zugglied zunächst in das von einem Bohrrohr freigehaltene Bohrloch eingeführt und das Bohrrohr eine gewisse Strecke unter gleichzeitiger Injektion von Zementmörtel oder Beton gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend das Zugglied von außen angezogen wird, wobei sich die Spreizglieder axial am Ende des Bohrrohres abstützen und in das Erdreich gedrückt werden, und daß dann in bekannter Weise mit Mörtel oder Beton unter höherem Druck endgültig verpreßt wird.

6. Verfahren zum Herstellen eines Verpreßankers nach Patentanspruch 4, bei dem das Zugglied in ein mit Zementsuspension oder ähnlichem aufgefülltes Bohrrohr eingeführt wird, das anschließend um eine gewisse Strecke gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dann die Injektion mit dem vollen Verpreßdruck erfolgt, bis ein am Verpreßkopf zu beobachtender Druckabfall den Austritt des Kolbens (8) aus dem Ende des Bohrrohres (I) und damit die Beendigung des Spreizvorganges anzeigt und daß anschließend der durch die Verspreizung entstandene Hohlraum mit Mörtel oder Beton verpreßt wird.

7. Verfahren zum Herstellen eines Verpreßankers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Zugglied in ein mit Zementsuspensiori oder ähnlichem aufgefülltes Bohrrohr eingeführt wird, das anschließend um die Länge der vorgesehenen Krafteinleilungsstrecke gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleichlaufend oder anschließend durch ein von außen beaufschlagtes Teil des Bohrgestänges, z. B. durch ein koaxial um das Zugglied geführtes Stauchrohr der Spreizvorgang kontrolliert eizwungen wird, bevor abschließend das Stauchrohr ausgebaut und der volle Injektionsdruck aufgebracht sowie das Bohrrohr unter drucklosem Nachfüllen von Suspensionen gezogen wird.