DE19744322C1

DE19744322C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Ankern in sandigen, kiesigen oder bindigen Böden

Info

Publication number: DE19744322C1
Application number: DE1997144322
Authority: DE
Inventors: Juergen Kretschmar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2017-10-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Ankern in sandigen, kiesigen oder bin digen, d. h. nichtstandfesten oder schluffigen Böden.

Bodenanker werden verwendet, um große Lasten auf Böden übertragen zu können. Als Bodenanker kommen Stahlrohre und Stahlstäbe zum Einsatz, welche innerhalb des Bodens von einer aushärtenden Zementsuspension umgeben werden, um eine feste Verankerung und Korrosionsschutz im Boden zu gewährleisten.

Es ist bereits bekannt, mittels eines Schneckenbohrers Löcher im Boden einzubringen, in die dann nachträglich Anker unter Zugabe von Zementsuspension eingeführt werden. Bekannte Verfahren sind jedoch zeitaufwendig und umständ lich und bereiten insbesondere häufig bei sandigen Böden Probleme, wo die Wandung des Loches zum Abbröckeln neigt. Außerdem ist bei bekannten Verfahren nicht immer gewähr leistet, daß der aus Metall bestehende Anker vollständig von der Zementsuspension umgeben ist, wobei in diesem Fall der Anker nicht 100%ig korrosionsgeschützt ist.

Aus der DE 42 28 580 C1 ist ein Erdbohrer zum Herstellen eines Ortbeton-Verdrängungspfahles bekannt, der an seiner Stirnseite eine lösbar befestigte Bohrkronenplatte auf weist. Nach dem Einbringen des hohlen Erdbohrers bis zur gewünschten Tiefe wird die mit einer Art Bajonettenver schluß gehalterte Bohrkronenplatte durch eine kurze Gegen drehung des Erdbohrers vom Schaft gelöst. Nachdem in den Innenraum des Schaftes eine geeignete Pfahlbewehrung ein gebracht wurde, wird in diesen Innenraum Frischbeton ein gefüllt, der beim Hochziehen des Erdbohrers am unteren Ende des rohrförmigen Schaftes austritt. Das dort be schriebene Verfahren bezieht sich somit nicht auf das Einbringen von Ankern, die üblicherweise auf Zug bean sprucht werden und insbesondere aus Metall bestehen, son dern auf die Herstellung von Rohrpfählen zur Verbesserung der Traglast von Böden. Weiterhin wäre bei einer Verwen dung eines derartigen Erdbohrers zum Einbringen von Ankern nicht mit Sicherheit gewährleistet, daß diese immer voll ständig von Beton umgeben sind und dadurch vor Korrosion geschützt werden. Dies trifft insbesondere auf sandige, kiesige oder bindige Böden zu, in denen der Frischbeton unmittelbar nach dem Austreten aus der Bohrerspitze in der Regel auf unterschiedliche Weise seitlich abwandert. Wei terhin können mit dem dortigen Verfahren keine Anker in sandigen, kiesigen oder bindigen Böden hergestellt werden, die für hohe Zugbelastungen geeignet sind.

Aus der DE 195 03 177 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Bohrpfählen bekannt, bei dem beim Eindrehen des Schneckenbohrers eine Suspension über seitliche, an der Bohrerspitze angeordnete Austrittsöffnungen ausgepreßt wird. Nach Erreichen der Endtiefe wird der Bohrer zurück gezogen und Beton über eine stirnseitige Öffnung ausge drückt.

Aus dem Dokument "Tiefbau, Ingenieurbau, Straßenbau", Heft 2, 1989, S. 76-78, ist ein Verfahren zur Herstellung von unverrohrten, flüssigkeitsgestützten Bohrpfählen bekannt, bei denen mit einer verlorenen Spitze gearbeitet wird.

Weiterhin ist aus der DE 297 07 501 U1 ein Zuganker in der Form eines Schraub-Injektionsankers bekannt. Dort ist am Hohlgestänge des Zugankers selbst eine Bohrkrone ange schweißt, die nach dem Eindrehen des Zugankers zusammen mit diesem im Boden verbleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der das Einbringen von Ankern hoher Zugfestigkeit in schwierigen Böden auf möglichst einfache, schnelle, wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahren ge mäß Anspruch 1 und 2 bzw. die Vorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt gemäß einer ersten Alternative folgende Schritte:

a) Bohren eines Loches mit einem hohlen Schneckenboh rer, dessen untere Stirnseite mit einer lösbaren Bohrkronenplatte verschlossen ist und der im Be reich seiner Bohrkrone mindestens eine seitliche Austrittsöffnung zum Auspressen von Zementsuspen sion aufweist,
b) Einführen des Ankers in den Hohlraum innerhalb des abgesenkten Schneckenbohrers,
c) Entfernen der Bohrkronenplatte vom Schneckenbohrer mittels des Ankers,
d) Hochziehen und Rückwärtsdrehen des Schneckenboh rers unter gleichzeitiger Zugabe von Zementsuspen sion in den Hohlraum des Schneckenbohrers, so daß die Zementsuspension den Hohlraum des Schnecken bohrers bei gleichzeitiger Ummantelung des Ankers füllt und sowohl über die untere Stirnseite als auch über die Austrittsöffnung des Schneckenboh rers austritt.

Für dieses Verfahren ist somit bezeichnend, daß der Anker selbst, der beispielsweise aus einem Stahlrohr und/oder Gewinde-Baustahl bestehen kann, zum Entfernen der Bohr kronenplatte dient, die somit verloren ist und im Boden verbleibt. Ferner wird der Hohlraum innerhalb des Schnec kenbohrers vollständig gefüllt, so daß der mittig darin eingeführte Anker vollständig von Zementsuspension umgeben und dadurch sicher eingebettet und korrosionsgeschützt ist. Die Verankerung im Boden und der Korrosionsschutz werden weiterhin noch dadurch verbessert, daß die Zement suspension auch über die seitliche Austrittsöffnung aus der Bohrkrone mit hohem Druck ausgepreßt wird, wodurch auch noch der weitere umgebende Bodenbereich mit Zement suspension vermischt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ferner ein sehr schnelles und effektives Arbei ten, da es nicht erforderlich ist, den Schneckenbohrer vor dem Einführen des Ankers wieder aus dem Bohrloch heraus zu ziehen, und eine wesentliche Verbesserung des Bodens weit über den Durchmesser des Bohrgestänges hinaus. Durch das Rückwärtsdrehen des Schneckenbohrers während des Hochzie hens wird das vorher nach oben geförderte Bodenmaterial wieder nach unten gefördert, wo es sich mit der Zement suspension vermischt.

Eine weitere Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens, die vor allem für kiesige oder bindige Böden mit Fels einbindung geeignet ist, besteht aus folgenden Schritten:

a) Bohren eines Loches mit einem hohlen Schneckenboh rer, dessen untere Stirnseite mit einer lösbaren Bohrkronenplatte verschlossen ist und der im Be reich seiner Bohrkrone mindestens eine seitliche Austrittsöffnung zum Auspressen von Zementsuspen sion aufweist,
b) Einführen eines Imlochhammers in den Hohlraum in nerhalb des abgesenkten Schneckenbohrers,
c) Abschlagen der Bohrkronenplatte vom Schneckenboh rer mittels des Imlochhammers,
d) Vertiefung des Loches mittels des Imlochhammers,
e) Hochziehen des Imlochhammers und Einführen des Ankers in den Hohlraum innerhalb des Schneckenboh rers,
f) Hochziehen und Rückwärtsdrehen des Schneckenboh rers unter gleichzeitigem Injizieren von Zement suspension in den Hohlraum des Schneckenbohrers, so daß die Zementsuspension den Hohlraum des Schneckenbohrers bei gleichzeitiger Ummantelung des Ankers füllt und sowohl über die untere Stirn seite als auch über die Austrittsöffnung des Schneckenbohrers austritt.

Die Alternative, bei welcher ein Imlochhammer Verwendung findet, bietet Vorteile bei sehr harten, felsigen Böden. Trifft der Schneckenbohrer beispielsweise auf eine felsige Schicht, so kann die Bohrkronenplatte mittels des Imloch hammers abgeschlagen werden, so daß dieser weiterbohren und das Loch vertiefen kann. Imlochhammer sind dem Fach mann bekannt und werden daher nicht näher beschrieben.

Diese zweite Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet dieselben Vorteile wie die oben beschriebene erste Alternative.

Vorteilhafterweise wird der Schneckenbohrer vor dem Ent fernen der Bohrkronenplatte geringfügig hochgezogen, um ein Abschlagen der Bohrkronenplatte nach unten zu erleich tern. Das Abschlagen der Bohrkronenplatte kann hierbei ohne weiteres von einer Person durchgeführt werden, welche den Anker manuell in den Hohlraum innerhalb des Schnecken bohrers einführt und nach unten stößt.

Weiterhin ist es auch möglich, bereits beim Bohren des Loches mittels des Schneckenbohrers Zementsuspension oder ein anders Fluid in den Hohlraum des Schneckenbohrers einzupumpen und über die seitliche Austrittsöffnung aus treten zu lassen, um den umgebenden Boden mittels der Suspension oder des Fluids aufzuschneiden und aufzulockern sowie gleichzeitig die Bodenwerte zu verbessern.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Bohrkronen platte mittels des in den Hohlraum des Schneckenbohrers einführbaren Ankers von der Bohrkrone des Schneckenbohrers entfernbar. Die Bohrkronenplatte hat eine sich nach oben verjüngende, kegelstumpfförmige Form und ist in eine ent sprechend geformte, konische Vertiefung in der Bohrkrone eingesetzt. Weiterhin weist der Schneckenbohrer im Bereich seiner Bohrkrone mindestens eine seitliche Austrittsöff nung zum Auspressen von Zementsuspension auf.

Bei dieser Ausführungsform wird durch den Gegendruck des Bodens beim Absenken des Schneckenbohrers gewährleistet, daß die Bohrkronenplatte an der Bohrkrone bleibt, während es andererseits nach geringfügigem Hochziehen des Schnec kenbohrers möglich ist, die Bohrkronenplatte nach unten wegzustoßen, so daß die eingepumpte Zementsuspension auch direkt nach unten aus dem Schneckenbohrer austreten kann.

Ein Verdrehen der Bohrkronenplatte gegenüber der Bohrkrone wird zweckmäßigerweise mittels einer Nut-Feder-Schiebefüh rung verhindert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshaft näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1: eine mobile Bohreinrichtung mit einem Schneckenbohrer vor Beginn des Bohrvor gangs,

Fig. 2: die Bohreinrichtung nach Beendigung des Bohrvorgangs und nach Einbringen des An kers bei abgesenktem Schneckenbohrer,

Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung der Bohrkrone mit eingeführtem Anker vor dem Abschlagen der Bohrkronenplatte,

Fig. 4: eine Ansicht von unten auf die Bohrkronen platte,

Fig. 5: die Bohreinrichtung beim Rückwärtsdrehen und Hochziehen des Schneckenbohrers,

Fig. 6: einen fertig eingebauten Anker nach dem Entfernen des Schneckenbohrers aus dem Bohrloch, und

Fig. 7: eine Darstellung des Schneckenbohrers im Bereich der Bohrkrone mit einem eingeführ ten Imlochhammer zur Verdeutlichung eines alternativen Verfahrens.

Aus Fig. 1 ist schematisch eine mobile Bohreinrichtung in der Form eines Hydraulikbaggers 1 ersichtlich, an dem eine in eine Vertikalposition bringbare, turmartige Halteein richtung 2, auch Mäkler genannt, zur Führung und zum An trieb eines Schneckenbohrers 3 schwenkbar befestigt ist. Der Schneckenbohrer 3 besteht, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, aus einem hohlen Bohrrohr 4, an dessen unterem Ende eine ebenfalls hohle Bohrkrone 5 befestigt ist. Der Schneckenbohrer 3 weist somit einen mittigen, durchgängigen Hohlraum 6 auf.

Das untere Ende des Hohlraums 6 ist während des Bohrens von einer Bohrkronenplatte 7 verschlossen, welche eine kegelstumpfförmige, sich nach oben verjüngende Form hat und in eine entsprechend geformte, konische Vertiefung 8 an der unteren Stirnseite der Bohrkrone 5 eingesetzt ist (Fig. 3). Im eingesetzten Zustand fluchtet die untere Stirnseite der Bohrkronenplatte 7 mit der unteren Stirn seite der Bohrkrone 5. Weiterhin weist die Bohrkronen platte 7 zwei gegenüberliegende, über den Außenumfang hinausragende Vorsprünge 9 auf, die in entsprechende Nuten innerhalb der Vertiefung 8 eingreifen und ein Verdrehen der Bohrkronenplatte 7 gegenüber der Bohrkrone 5 verhin dern. Die Bohrkronenplatte 7 weist einen größeren Durch messer als der anschließende Hohlraum 6 auf, so daß sie nicht nach oben in den Hohlraum 6 hineingedrückt werden kann. An der unteren Stirnseite der Bohrkrone 5 und der Bohrkronenplatte 7 befinden sich ferner Bohrzähne 10.

Geringfügig oberhalb der Bohrkronenplatte 7 ist innerhalb der Seitenwand der Bohrkrone 5 eine seitliche, durchgehen de Austrittsöffnung 11 vorgesehen, welche in den Hohlraum 6 mündet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird folgendermaßen durch geführt. Zunächst wird, wie aus Fig. 1 ersichtlich, der Schneckenbohrer 3 vertikal über derjenigen Stelle pla ziert, an welcher ein Anker in den Boden eingebaut werden soll. Durch Drehen des Schneckenrohres 3 mittels des An triebskopfes 12 der Bohreinrichtung wird im folgenden ein Loch 13 in den Boden gebohrt, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Hierbei wird Zementsuspension, die über einen mit dem Antriebskopf 12 verbundenen Spülkopf 16 in das Innere des Schneckenbohrers 3 eingepumpt wird, über die seitliche Austrittsöffnung 11 der Bohrkrone 5 ausgepreßt, wodurch der umgebende Boden aufgefräst und verbessert wird. An schließend wird der Antriebskopf 12 ohne Schneckenbohrer 3 wieder nach oben gefahren.

Eine Person kann nunmehr einen Anker 14 von oben her in den Hohlraum 6 des Schneckenbohrers 3 einführen. Dieser Anker 14 besteht bei dem in Fig. 3 dargestellten Aus führungsbeispiel aus einem Stahlrohr, dessen Außendurch messer kleiner als der Innendurchmesser des Hohlraums 6 ist. Der Anker 14 wird genau mittig in den Hohlraum 6 eingeführt, so daß zwischen dem Anker 14 und der Innen umfangswand des Schneckenbohrers 3 ein Ringspalt 15 beste hen bleibt. Die mittige Einführung des Ankers 14 kann beispielsweise mittels nicht dargestellter Abstandshalter gewährleistet werden, welche auf dem Anker 14 vor dessen Einführen in den Hohlraum 6 angebracht werden.

Unmittelbar vor dem Einführen des Ankers 14 in den Hohl raum 6 wird der Schneckenbohrer 3 geringfügig zurückge dreht, d. h. nach oben gezogen, um zwischen dem unteren Ende des Lochs 13 und der unteren Stirnseite des Schnec kenbohrers 3 einen kleinen Freiraum zu schaffen. Die Bohr kronenplatte 7 kann dadurch leicht mittels des Ankers 14 nach unten abgestoßen, d. h. aus der Vertiefung 8 der Bohr krone 5 entfernt werden.

Anschließend wird der Antriebskopf 12 wieder nach unten gefahren und mit dem Schneckenbohrer 3 gekoppelt. Über den Spülkopf 16, der mit dem Antriebskopf 12 verbunden ist, wird anschließend Zementsuspension mit hohem Druck in den Hohlraum 6 des Schneckenbohrers 3 eingepumpt. Die Zement suspension füllt den Hohlraum 6 vollständig aus, d. h. sowohl den Raum innerhalb des rohrförmigen Ankers 14 als auch den Ringraum 15 zwischen dem Anker und der Innen umfangswand des Schneckenbohrers 3. Während des Rück wärtsdrehens, d. h. Hochziehens des Schneckenbohrers 3 (s. Fig. 5) wird die Zementsuspension somit sowohl über die nunmehr offene untere Stirnseite der Bohrkrone 5 als auch über deren seitliche Austrittsöffnung 11 ausgepreßt, während der Anker 14 im Boden verbleibt. Der Anker 14 wird somit vollständig von Zementsuspension umgeben und voll ständig eingekapselt. Durch den seitlich austretenden Zementsuspensionstrahl wird weiterhin auch der umgebende Boden aufgeschnitten, so daß sich dieser Boden mit Zement suspension vermengt und eine feste Säule 17 bildet, welche einen wesentlich größeren Durchmesser als der Hohlraum 6 des Schneckenbohrers 3 hat. Der fertig im Boden eingebaute Anker 14 ist in Fig. 6 dargestellt, wobei bei dieser Darstellung in den Innenraum des rohrförmigen Ankers 14 vor dem Einbringen der Zementsuspension zusätzlicher Bau stahl 18 eingeführt wurde, um die Zugfestigkeit des Ankers 14 zu erhöhen. Der Baustahl 18 wird mittels Abstandshalter 19 mittig innerhalb des rohrförmigen Ankers 14 gehalten.

Für harte, felsige Böden kann eine Vorrichtung Verwendung finden, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Der Aufbau des Schneckenbohrers 3 mit der lösbaren Bohrkronenplatte 7 ist identisch wie bei der in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsform. Gelangt der Schnec kenbohrer 3 auf eine harte Schicht, welche der Schnecken bohrer 3 alleine nicht zu durchdringen vermag, so kann nunmehr ein bekannter Imlochhammer 20 in den Hohlraum 6 des Schneckenbohrers 3 eingeführt werden, welcher die Bohrkronenplatte 7 nach unten und zur Seite abstößt und zum Durchbohren der harten Schicht verwendet werden kann. Nach dem Herausziehen des Imlochhammers 20 kann dann der Anker 14 in den Hohlraum 6 des Schneckenbohrers 3 einge führt und bis zum Ende des Lochs 13 abgesenkt werden.

Weiterhin ist es auch möglich, auf den Schneckenbohrer 3 eine nicht dargestellte Außenhammereinrichtung einwirken zu lassen, um ein möglichst schnelles und effektives Boh ren in leicht bis mittelfesten Böden, z. B. in verwitterten Sandsteinböden, zu ermöglichen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, in schwierigen, beispielsweise sandigen, kiesigen oder schluffigen Böden, in einem einzigen Arbeitsgang Injek tionsanker mit hoher Verankerungssicherheit zu setzen.

Claims

1. Verfahren zum Einbringen von Ankern (14) in sandigen, kiesigen oder bindigen Böden mit folgenden Schritten:

a) Bohren eines Loches (13) mit einem hohlen Schnec kenbohrer (3), dessen untere Stirnseite mit einer lösbaren Bohrkronenplatte (7) verschlossen ist und der im Bereich seiner Bohrkrone (5) mindestens eine seitliche Austrittsöffnung (1) zum Auspressen von Zementsuspension aufweist,
b) Einführen des Ankers (14) in den Hohlraum (6) in nerhalb des abgesenkten Schneckenbohrers (3),
c) Entfernen der Bohrkronenplatte (7) vom Schnecken bohrer (3) mittels des Ankers (14),
d) Hochziehen und Rückwärtsdrehen des Schneckenboh rers (3) unter gleichzeitiger Zugabe von Zement suspension in den Hohlraum (6) des Schneckenboh rers (3), so daß die Zementsuspension den Hohlraum (6) des Schneckenbohrers (3) bei gleichzeitiger Ummantelung des Ankers (14) füllt und sowohl über die untere Stirnseite als auch über die Austritts öffnung (11) des Schneckenbohrers (3) austritt.

2. Verfahren zum Einbringen von Ankern (14) in sandigen, kiesigen oder bindigen Böden mit folgenden Schritten:

a) Bohren eines Loches (13) mit einem hohlen Schnec kenbohrer (3), dessen untere Stirnseite mit einer lösbaren Bohrkronenplatte (7) verschlossen ist und der im Bereich seiner Bohrkrone (5) mindestens eine seitliche Austrittsöffnung (11) zum Auspres sen von Zementsuspension aufweist,
b) Einführen eines Imlochhammers (20) in den Hohlraum (6) innerhalb des abgesenkten Schneckenbohrers (3)
c) Abschlagen der Bohrkronenplatte (7) vom Schnecken bohrer (3) mittels des Imlochhammers (20),
d) Vertiefung des Loches (13) mittels des Imlochham mers (20),
e) Hochziehen des Imlochhammers (20) und Einführen des Ankers (14) in den Hohlraum (6) innerhalb des Schneckenbohrers (3),
f) Hochziehen und Rückwärtsdrehen des Schneckenboh rers (3) unter gleichzeitiger Zugabe von Zement suspension in den Hohlraum des Schneckenbohrers (3), so daß die Zementsuspension den Hohlraum (6) des Schneckenbohrers (3) bei gleichzeitiger Umman telung des Ankers (14) füllt und sowohl über die untere Stirnseite als auch über die Austrittsöff nung (11) des Schneckenbohrers (3) austritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Schneckenbohrer (3) vor dem Entfernen der Bohrkronenplatte (7) geringfügig hochgezogen wird.

4. Vorrichtung zum Einbringen von Ankern (14) in Böden mittels eines hohlen Schneckenbohrers (3), der an seiner unteren Stirnseite eine lösbar befestigte Bohrkronenplatte (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkronen platte (7) mittels des in den Hohlraum (6) des Schnecken bohrers (3) einführbaren Ankers (14) von der Bohrkrone (5) des Schneckenbohrers (3) entfernbar ist, eine sich nach oben verjüngende, kegelstumpfförmige Form hat und in eine entsprechend geformte, konische Vertiefung (8) in der Bohrkrone (5) eingesetzt ist, und daß der Schneckenbohrer (3) im Bereich seiner Bohrkrone (5) mindestens eine seit liche Austrittsöffnung (11) zum Auspressen von Zement suspension aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkronenplatte (7) mittels einer Nut-Feder-Schiebeführung verdrehfest an der Bohrkrone (5) gehaltert ist.