DE2145486B2 - Verfahren zum Herstellen und Ausbauen einer Verankerung in lockerem oder festem Boden und Zugglied zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und Ausbauen einer Verankerung in lockerem oder festem Boden, bei dem in einem Bohrloch ein Zugglied, das aus einem Verankerungsteil und einem freien Zugteil besteht, eingesetzt und im Bereich des Verankerungsteils im Bohrloch befestigt wird und ein Zugglied zum Durchführen des Verfahrens.

Durch die deutsche Auslegeschrift 12 71 640 ist es bekannt, durch Injektion von Zementmörtel oder Zementmilch den Verankerungsteil mit dem Boden fest zu verbinden. Diese Art der Verbindung zumindest des Verankerungsteiles mit dem Boden hat den Nachteil, daß dieser Verankerungsteil später praktisch nicht mehr ausgebaut werden kann, so daß er nach Lösen der Kupplung zwischen dem Verankerungsteil und dem Zugteil im Boden verbleibt Da die Verankerung von Baugruben meist mit einer Beeinflussung des Nachbargrundstückes und damit auch mit der Behinderung von später auszuführenden Bauwerken verbunden ist, muß häufig die Forderung gestellt werden, den provisorischen Erdanker wieder auszubauen.

Weiterhin ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 16 984 ein rohrförmiges Zugglied bekannt, durch das eine erhärtende Injektionsmasse in den Boden injiziert wird. Eine mit diesem Zugglied versehene Verankerung hat ebenfalls den erwähnten Nachteil.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

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gründe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß es ermöglicht, das im Boden festzuhaltende Zugglied später auf einfache Weise wieder zu lösen, und durch das außerdem eine Verankerung in nahezu allen Bodenarten möglich ist Das zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagene Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung durch Umhüllen des Verankerungsteils mittels feuchtem Material erfolgt das durch eine in das Bohrloch eingebrachte Gefriervorrichtung zum Gefrieren gebracht wird.

Befindet sich der Grundwasserspiegel unterhalb des Fußteils des Zuggliedes, so kann das Umhüllen des Verankerungsteiles durch feuchtes Material dadurch erreicht werden, daß in den Boden Wasser injiziert wird.

Zur Durchführung des Verfahrens kann eine an sich bekannte Gefriersonde als Gefriervorrichtung verwendet werden, bei der das Kühlmittel von einer Gefrieranlage über eine Verteilleitung und ein Fallrohr durch ein im Bereich der Haftstrecke angeordnetes Rohr und von dort über eine Steigleitung und eine Sammelleitung umläuft Die Steigleitung und die Sammelleitung werden dabei bis zum Bereich der Haftstrerke wärmeisoliert.

Zum Durchführen des Verfahrens wird weiterhin ein rohrförmig ausgebildetes und fußseitig durch eine Rammspitze abgeschlossenes Zugglied vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist daß der Verankerungsteil vom Zugteil durch einen im Innern des Zuggliedes dicht eingesetzten Deckel getrennt wird, durch den das Steigrohr und das Fallrohr für das Kühlmedium geführt werden, die im Verankerungsteil enden und im Zugteil durch eine Isolation geschützt sind.

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß das Zugglied sowie das Bohrrohr und die Gefriervorrichtung nach Vollendung der Bauarbeiten durch Auftauen des Frostkörpers wiedergewonnen werden können. Weiterhin ist die Verankerung gemäß der Erfindung bei ruhendem Grundwasser im Gegensatz zum Injektionsanker in allen Bodenarten anwendbar, also insbesondere auch in Tonen. Nur bei starkströmendem Grundwasser wird die Bildung des Frostkörpers erschwert. Ein weiterer Vorteil dieser Verankerung ergibt sich durch die Regulierte rkeit der Größe des Frostkörpers und damit seiner Tragfähigkeit und die genaue Kenntnis der Form und Größe des Frostkörpers, wenn die Art des Bodens und seine Schichtung bekannt sind.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung und an Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1.

F i g. 4 eine schematische Darstellung des Kreislaufsystems des Kältemediums,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, bei der Gefriersonde und Zugglied eine Einheit bilden, und

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung, bei der das Zugglied zugleich das Bohrrohr bildet.

Im Beispiel nach F i g. 1 erfolgt das Einbringen des Zugglieds 1, das aus dem Verankerungsteil 2 und der freien Stahllänge 3 besteht, sowie einer Gefriersonde 4 in den Boden 5, in dem die Verankerung erfolgen soll

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indem auf übliche Weise durch Rotations- oder Schlagbohren, Rammen oder Einspülen ein Bohrrohr 6 in dem Boden 5 vorangetrieben wird. Für die Beurteilung bzw. Berechnung der zu erwartenden Festigkeit der Verankerung können beim Herstellen der Ankerbohrung Bo- denproben entnommen werden, aus denen die Bodenart, der Wassergehalt des Bodens 5 und seine Wärmeleitfähigkeit bestimmbar sind. Nach dem Vortrieb des Bohrrohres 6 in dem Boden 5 bis auf die erforderliche Länge werden in das Bohrrohr 6 das Zugglied 1 und die Gefriersonde 4 eingeführt.

Die Gefriersonde 4 besteht aus einem an seinem ankerfuß- und ankerkopfseitigen Ende 7, 14 geschlossenen Rohr 8. Für die Zu- und Abfuhr des Kühlmediums ist ein Steigrohr 9 und ein Fallrohr 10 in dieses Rohr 8 eingeführt. Das Steigrohr 9 ist in das Rohr 8 nur bis zu dem Bereich It eingeführt, an dem die Gefrierzone beginnen soll. Außerhalb dieses Bereichs 11 sind das Steigrohr 9 und das Fallrohr 10 der Gefriersonde 4 durch Isolierkörper 12 und 13, wie in F i g. 3 gezeigt, wärmeisolierend umschlossen. Diese Isolierkörper 12, 13 bestehen beispielsweise aus Zellplast-Formstücken, die beim Einführen der Gefriersonde 4 in den oberen Teil 15 des Bohrrohrs 6 eingeschoben werden.

Nachdem das Zugglied 1 und die Gefriersonde 4 vollständig in das Bohrrohr 6 eingeschoben wurden, wird der Zwischenraum 16 zwischen der Gefriersonde 4 und dem Bohrrohr 6 mit wassergesättigtem Sand 17 gefüllt. Befindet sich der Fußteil des Zugglieds 1 oberhalb des Grundwasserspiegels, so ist es weiterhin erforderlich, in den Boden 5 Wasser zu injizieren. Anschließend wird das Bohrrohr 6 um die Länge der Haftstrekke 18 des Zuggliedes 1 zurückgezogen, so daß es sich in der in F i g. 1 dargestellten Position befindet. Nun wird die Gefriersonde 4 an die Verteilleitung 19 und Sammelleitung 20 der in F i g. 4 schematisch dargestellten Gefrieranlage angeschlossen. Im Anwendungsbeispiel nach F i g. 1 sind die Verteilleitung 19 und die Sammelleitung 20 an einer Spundwand 21 entlanggeführt und über je einen Gummischlauch 22 mit einem Ventil 23 mit dem Steigrohr 9 bzw. Fallrohr 10 verbunden. Wie in F i g. 4 angedeutet, befinden sich mehrere Zugglieder 1 nebeneinander, so daß die Spundwand 21 in Längsrichtung mehrfach verankert ist. Die Abstützung der Spundwand 21 am Zugglied 1 bzw. dessen freie Stahl· länge 3 erfolgt über eine Konsole 24, ein Verlängerungsteil 25 sowie eine Ankerplatte 26 durch die Spannmutter 27.

Der Aufbau des Fros körpers 28 um den Verankerungsteil 2, durch den die Verankerung im Untergrund erfolgt, kann durch Kontrolle der Temperaturen im Boden mit Hilfe von Sonden bekannter Bauart überwacht werden. Die zu erwartende Gefrierzeit zur vollständigen Ausbildung des Frostkörpers 28 beträgt einige Tage und ist von den jeweiligen Bedingungen abhängig. Nach vollständiger Ausbildung des Frostkörpers 28 kann die Verspannung der Spundwand 21 durch Anziehen der Spannmutter 27 erfolgen. Später ist die Spannmutter 27 noch nachzuspannen, da der Frostkörper 28 bei Belastung die Eigenschaft des Kriechens unter gleichzeitiger Festigkeitsabnahme hat. Das Kriechen klingt jedoch bereits nach den ersten Tagen ab. Das Kriechverhalten von gefrorenem Boden 5 ist aus der Fachliteratur bekannt.

Bei einer Verankerung in felsigem Untergrund, im Gegensatz zu der bereits beschriebenen Verankerung in Lockergestein, wird das Bohrrohr 6 nur bis zur Felsoberfläche vorangetrieben und anschließend mit einer Felsbohrkrone bis zur vollen Ankerlänge weitergebohrt. Die übrigen Arbeitsgänge sind die gleichen wie beim Einbringen einer Verankerung in Lockergestein, jedoch entfällt verständlicherweise das Zurückziehen de» Bohrrohres 6.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung, bei der die Gefriersonde 4 parallel neben dem Zugglied 1 verläuft, kann auch durch andere Anordnungen ersetzt werden, indem, wie in den Beispielen nach F i g. 5 und 6 gezeigt, beispielsweise das Zugglied 1 und die Gefriersonde 4 eine Einheit bilden, so daß das Kühlmedium direkt durch das Zugglied 1 strömt Die Anordnung nach F i g. 1 hat jedoch den Vorteil, daß die Gefriersonde 4 keine unmittelbaren Belastungen durch die Ankerkraft erfährt

Im Beispiel nach F i g. 5 wird das rohrförmige Zugglied ankerfußseitig durch einen Verankerungsteil 33 gebildet, der den unteren Teil des Fallrohres 10 und ein kurzes Endteil des Steigrohres 9 umschließt Dieser Verankerungsteil 33 ist, wie das Rohr 8 nach Fig. 1, oben und unten geschlossen, und das Steigrohr 9 und Fallrohr 10 sind durch einen den oberen Abschluß dieses Verankerungsteiles 33 bildenden eingeschweißten Deckel 34 geführt.

Der Verankerungsteil 33 geht nach oben unmittelbar in den Zugteil 36 über, dessen Ende mit einem Gewinde für den Eingriff der Spannmutter 37 versehen ist. Das Steigrohr 9 und das Fallrohr 10 für das Kühlmedium sind seitlich durch die Wand des Zugteils 36 geführt und eine Isolation 38 aus beispielsweise Kunststoffschaum oder Korkschrot ist bis über die Austrittsstelle des Steigrohres 9 und Fallrohres 10 in dem Zugteil 36 eingefüllt. Diese komplette Einheit bestehend aus Verankerungsteil 33 und Zugteil 36, Fallrohr 10, Steigrohr 9 und Isolation 38, wird im Werk vorfabriziert so daß das Zugglied in einem Arbeitsgang in das Bohrrohr 6 eingeführt werden kann. Gegenüber dem Beispiel nach F i g. 1 hat das Beispiel nach F i g. 5 die Vorteile, daß die gesamte Verankerungsvorrichtung vorfabriziert werden kann und sich somit eine rasche Montage auf der Baustelle ermöglicht, und daß weiterhin sich die Isolierung vor Wasserzutritt »eschützt im Ankerkörper befindet

Im Beispiel nach F i g. 6 bilden ebenfalls der Ankerkörper und die Gefriersonde eine Einheit, jedoch übernimmt der Verankerungsteil 33 mit dem sich anschließenden Zugteil 36 außerdem auch noch die Aufgabe des Bohrrohres 6, so daß ein solches überflüssig wird. Hierfür ist das untere Ende des Verankerungsteiles 33 mit einer Rammspitze 39 versehen und über dem oberen Ende des mit dem Gewinde versehenen Zugteiles 36 ist beim Einrammen der Ankereinheit in den Boden eine Rammhaube 40 aufzusetzen. Das Rammen kann unter gleichzeitigem Einspülen erfolgen, wofür an dem aus Verankerungsteil 33 und Zugteil 36 bestehenden Zugglied seitlich ein Spülrohr 41 angeschweißt sein kann.

Für die Bereitstellung des Kühlmediums können verschiedene bekannte Kälteanlagen verwendet werden, 'η F i g. 4 ist eine nach dem indirekten Gefrierverfahren arbeitende Anlage schematisch dargestellt. Hierbei wird mit Hilfe einer Pumpe 29 ein Kühlmedium, wie z. B. Salzlauge oder eine Glykol-Wassermischung, durch einen Wärmeaustauscher 30 und die Gefriersonde 4 gepumpt. In diesem Wärmeaustauscher 30 wird dem Kühlmedium die aus dem Boden 5 aufgenommene Wärme entzogen. Der Wärmeaustausch erfolgt gegenüber einem Kühlmedium, wie z. B. Freon, das in dem

aus Kompressor 31, Kondensator 32 und Wärmeaustauscher 30 bestehenden System zirkuliert. Die durch das Freon aufgenommene Wärme wird im Kondensator 32 mittels Wasser- oder Luftkühlung abgeleitet. Nach Beendigung des Einfrierens kann die Leistung der Kälteanlage auf etwa '/3 reduziert werden, da dann nur noch die Wärmeverluste durch Wärmeabgabe an den umgebenden Boden 5 auszugleichen sind. Es empfiehlt sich dabei eine Aufteilung der Kälteanlage in zwei oder drei Aggregate, wobei die Zusatzaggregate zugleich eine Reserve bei einem eventuellen Ausfall darstellen. 1st auf Grund von beispielsweise Grundwasserströmung eine besonders rasche Kühlung erforderlich, so empfiehlt es sich, ein offenes Kühlsystem zu verwenden mit beispielsweise flüssigem Stickstoff als Kühlmedium.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

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   U Verfahren zum Herstellen und Ausbauen einer Verankerung in lockerem oder festem Boden, bei dem in einem Bohrloch ein Zugglied, das aus einem Verankerungsteil und einem freien Zugteil besteht, «ingesetzt und im Bereich des Verankerungsteils im Bohrloch befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung durch Umhüllen des Verankerungsteils mittels feuchtem Material erfolgt, das durch eine in das Bohrloch eingebrachte Gefriervorrichtung zum Gefrieren gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Lage des Grundwasserspie- is fels unterhalb des Fußteils des Zuggliedes Wasser ih den Boden injiziert wird.
3. 3. Verwendung einer an sich bekannten Gefriersonde als Gefriervorrichtung, bei der das Kühlmittel von einer Gefrieranlage über eine Verteilleitung ao und ein Fallrohr durch ein im Bereich der Haftstrek ke angeordnetes Rohr und von dort über eine Steigleitung und eine Sammelleitung umläuft, wobei die Steigleitung und die Sammelleitung bis zum Bereich der Haftstrecke wärmeisoliert sind, zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2.
4. 4. Zugglied zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, das rohrförmig ausgebildet und fußseitig durch eine Rammspitze abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet daß der Verankerungsteil (33) vom Zugteil (36) durch einen im Innern des Zuggliedes (1) dicht eingesetzten Deckel (34) getrennt wird, durch den das Steigrohr (9) und das Fallrohr (10) für das Kühlmedium geführt werden, die im Verankerungsteil (33) enden und im Zugteil (36) durch Hne Isolation (12, 13, 38) geschützt sind.