DE2311385C3 - Verankerungsvorrichtung und Verfahren zum Einsetzen der Vorrichtung in den Boden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Boden einsetzbare Verankerungsvorrichtung gemäß dem OberL-sgriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Einsetzen einer solchen Verankerungsvorrichtung.

Aus der DE-PS 9 64 220 ist eine Verankerungsvorrichtung mit diesen Merkmalen bekannt, bei der die Ankerplatten gelenkig an einer auf der Ankerstange verschiebbaren Muffe angebracht und über zug- und druckfeste Zwischenglieder in Form von Lenkstangen zu öffnen sind. Zum öffnen der Ankerplatten wird die Muffe mittels eines hydraulisch betätigbaren Schubrohres nach unten gedrückt. Da die Verankerungsvorrichtung zunächst mit zusammengeklappten Ankerplatten in ein Bohrloch im Erdboden eingelassen wird, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser der zusammengeklappten Ankerplatten entspricht, müssen sehr hohe hydraulische Anfangskräfte aufgewendet werden, damit sich die Ankerplatten gegen die Erdwiderstand öffnen und ihre schirmförmige Endstellung einnehmen ί önnen. Die Höhe der hydraulischen Kräfte wird dabei durch die Biegefestigkeit, des u. U. sehr langen Schubrohres begrenzt und ist stark von der Beschaffenheit des Erdbodens abhängig. Die Festigkeit des Erdbodens ist aber wiederum maßgebend für die Höhe der von der Verankerung später aufzunehmenden Zug- oder Druckkräfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verankerungsvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die unabhängig von der Bodenbeschaffenheit eingesetzt und verankert werden kann.

Die Aufgabe wird bei einer Verankerungsvorrichtung mit den genannten Merkmalen d:rch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsetzen einer derartigen Verankerungsvorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 8.

Sind die Bodenverhältnisse derart, daß die Federkraft zum öffnen der als Schneidarm ausgebildeten Ankerplatten nicht ausreicht, wird die Ankerslange in Drehung versetzt, wodurch die Schneidarme seitlich in das Erdreich eindringen. Gleichzeitig kann durch die Ankerstange Druckwasser nach unten geleitet werden, um im Bereich der Schneidarme das Erdreich aufzuweichen.

Weitere /weckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die übrigen Unteransprüche 2 bis 7 und 9 bis 12 gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Vorderansicht der erfindungsgemaßen Verankerungsvorrichtung,

Fig.? eine Schnitiansicht entlang der Schnittlinie Il Il nach fig. I,

Fig.3A eine Vorderansicht einer weiteren AusFührungsförm der Verankerungsvorrichtung nach Fig. I in vergrößerter Darstellung, wobei wegen der besseren Übersicht Teile weggelassen sind,

F ί g. 3B eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit geöffnetem Schneidarmen,

Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV nach F ig.3A,

Fig.5 eine schaubildliche Darstellung eines Haltebands zum Bündeln der Schneidarme der in F i g. 3 A und 3 B gezeigten Ausfuhrungsformen,

Fig.6 eine Teilansicht zusätzlicher Rohre mit Kupplungen zur Verlängerung der in F i g. 1 bis 4 gezeigten Verankerungsvorrichtungen,

Fig.7 eine schematische Darstellung der in eine Bohrung im Boden eingelassenen Verankerungsvorrichtung,

F i g. 8 eine schematische Darstellung der Verankerungsvorrichtung mit geöffnetem Schneidarmen bei der Herstellung eines Hohlraumes im unteren Teil der Bohrung,

Fig.9 eine Vorderansicht eines Schlaghammers, der zum Einsetzen der Verankerungsvorrichtung verwendet wird,

Fig. 10 eine schematische Darstellung der eingesetzten Verankerungsvorrichtung im Zustand der Befestigung,

F i g. 11 eine Vorderansicht der Verankerungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Feststellen der vollständig geöffneten Schneidarme, und

Fig. 12 eine schematische Darstellung der fest verankerten Verankerungsvorrichtung.

F i g. 1 und 2 zeigen eine rohrförmige Ankerstange 115, die am unteren Ende mit radial nach außen gerichteten Halteblechen 117 mit Löchern versehen ist. Jedes Halteblech 117 trägt einen Gelenkzapfen 123, auf dem die Enden von Stützarmen 119 gelagert sind. An der Oberseite der Stürzarme 119 ist jeweils eine Ankerplatte 125 angeordnet, so daß insgesamt vier im gleichen Winkelabstand liegende Schneidarme P7 vorhanden sind (Fig. 2). An der Unterseite der Schneidarme 127 sind Federbolzen 129 vorgesehen, die sich seitlich von den Stützarmen 119 nach außen erstrecken. Weitere Federbolzen 131 sind an der Außenseite eines unteren Supports 133 angeordnet, der am unteren Ende der Ankerstange 115 vorgesehen ist. Die Federbolzen 129, 131 sind jeweils durch Zugfedern 135 verb inden, die die Schneidarme 127 um den Gelenkzapfen 123 herum aus der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung in Öffnungsrichtung beaufschlagen. Die geschlossene Stellung der Schneidarme 127 wird durch eine Halteplatte 141 gegen die Kraft der Zugfeder 135 aufrechterhalten. Die Halteplatte 141 ist mit eine-.n flachen Randflansch 14- versehen, an den die Vorderenden der Stützarme 119 angreifen, so daß die Schneidarme 127 geschlossen bleiben, wie das in Fig. 1 gezeigt ist. Der Eingriff zwischen Halteplatte 141 und Schneidarme 127 wir:l mittels nach oben führender Zugleinen 151 gelöst, die an der Halteplatte 141 befestig sind.

F i g. 2 zeigt die vier Schneidarme 127 im geöffneten Zustand. Wenn die Schneidarme 127 durch die Kraft der Zugfedern 135 nach außen verschwenkt werden, gelangen die inneren Enden 137 der Stützarme 119 /ur Anlage an (Yc Außenseite der Ankerstange 115 sowie an die oberen Endes des unteren Supports 133. Als Folge davon kann die Schwenkbewegung der Schneidarme 127 auf einen einstellbaren Winkel von 75" beschränkt werden, um für eine geeignete Arbeitsstellung der Arikerplatlen 125 zu sorgen.

Am oberen Ende der Ankerslangc 115 ist mittels einer Mutter 147 und einer Schraube 149 ein weiteres Rohr 145 befestigt. Mit Hilfe dieses Rohrs 145 kann die Verankerungsvorrichtung verlängert werden, um in ciiie tiefe Bohrung in Erdboden eingesetzt werden zu können.

In Fig.3A und 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind drei im gleichen Winkelabstand angeordnete Schneidarme 227 mit Gelenkstangen 241 vorgesehen,daran untere Enden 243 in Schlitze 245 eingreifen, die in den Ankerplatten 225 ausgeformt sind. In den Schlitzen 245 der Stützarme 21G sind Bohrungen 217 mit darin angeordneten Gelenkzapfen 247 sind Bohrungen 237 mit darin angeordneten

in Gelenkzapfen 247 vorgesehen, an denen die unteren Enden der Gelenkstangen 241 angelenkt sind. Die oberen Enden 249 der Gelenkstangen 241 sind an Gelenkzapfen 255 angelenkt, die in einer Verlängerung 253 am unteren Flansch einer auf der Ankerstange 215

ι-, verschiebbaren Muffe 251 vorgesehen sind. Oberhalb der Muffe 251 ist ein ortsfester Flansch 257 auf der Ankerstange 215 angebracht Zwischen dem Flansch 257 und dem oberen Flansch der Muffe 251 ist eine starke Schraubendruckfeder 235 eingespannt, die die

:ii Muffe 2il nach unten drückt. Wenn sich die Muffe 251 nach unten bewegt, schiebt dei untere Flansch der Muffe 251 die Gelenkstangen 241 der Schneidarme 227 aus der geschlossenen Stellung in die gestrichelt dargestellte Offenstellung (Fig. 3A). Dabei verschwen-

r> ken sich die Gelenkstangen 241 um die Gelenkzapfen 247 jnd 255. wodurch die Schneidarme 227 gleichzeitig um die Gelenkzapfen 223 nach außen gedruckt werden. Der Schwenkwinkel der Schneidarme 227 aus der geschlossenen in die geöffnete Stellung wird vorzugs-

ii· weise auf 75" ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß der F i g. 1 und 2 begrenzt.

Am oberen Ende der Ankerstange 215 ist ein Schraubengewinde 259 ausgebildet, so daß zwecks Verlängerung der Verankerungsvorrichtung ein weite-

). res Rohr 601 (siehe auch F i g. 6) mit einem Innengewinde aufgeschraubt werden kann. Das Rohr 601 kann sich auch gemäß Fig. b aus mehreren Rohrstücken zusammensetzen, die beispielsweise durch Gewindekupplungen 603 miteinander verbunden sind. Am unteren Ende

4(i der Ankerstange 215 ist ebenfalls ein unterer Support 7.33 vorgesehen.

In Fig. 3B ist eine weitere Variante der in Fig. JA und 4 gezeigten Ausfuhrungsform dargestellt. Da¹· untere Ende der Ankerstange 215 ist bei dieser

ι« Ausführungsform mit Düsenöffnungin 261 versehen, deren Funktionsweise weiter unten beschrieben wird Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der gemäß der F ι g. 3A und 4 . so daß für die einzelnen Teile die gleichen Be iugszahlen verwendet werden.

•»ι Bei der Ausführungsform nach Fig. JA werden die Schneidarme 227 durch eine Halteplatte 501 (gestrichelt dargestellt) in ihrer geschlossenen Stellung gehüllen. Die Halteplatte 501 ist mit einer Zugleine 503 versehen, die bei Zug die Halteplatte 501 löst, so daß die

Ί Schneidarme 227 in der beschriebenen Weise sich nach außen öffnen

In F i g. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform dieser Halteplatte 501 gezeigt. Sie besteht aus einem Stück Bandmaterial ^ς09, dessen eines Ende /u einem

ei Befestigiingsknopf 505 umgebogen ist und dessen arideres Ende mit einer Bohrung 507 versehen ist, an der eine Zugleine 503 angreift. Sobald art der Zugleine 503 gezogen wird, löst sich die Halteplatte 501 und gibt die Schneidarme 227 der Verankerungsvorrichtung frei.

!·>■· Unter Bezugm.'jme auf die Fig.7 und 8 wird das Einsetzen der zuvor beschriebenen Verankerungsvnr richtung in ein Bohrloch im Erdboden beschrieben:
Wenn die erfindungsgemäße Vcrankcrungsvorrich-

j . l. I-

lung in einer vorgesehenen Lage im Erdboden eingesetzt werden soll, wird an der gewünschten Stelle mil Hilfe einer Bohrmaschine 801 ein Bohrloch eingebracht, dessen Durchmesser so bemessen ist, daß die Vorrichtung im geschlossenen Zustand eingefahren werden kann. Die Tiefe des Bohrlochs bestimmt sich durch die später auf die Vorrichtung ausgeübte Zugkraft und die Beschaffenheit des Erdreichs. Der Tiefe des Bohrlochs entsprechend wird auch die Verankerungsvorrichtung durch Aufschrauben weiterer Rohre 601 verlängert. Die Verankerungsvorrichtung bzw. ihre Ankerslange 215 muß so lang sein, daß sie zusammen mit der Zugleine 503 ein Stück aus dem Bohrloch hc-iiusragt, wenn die Vorrichtung auf dem Grund des Bohrlochs aufliegt.

Wie in Fig. 7 zu erkennen ist, ist zusätzlich eine Sicherheitsleine 265 mit einem Gewicht 269 vorgesehen, die ebenfalls sus dern Bohrloch hsrsusführl. Scbsld der Einsetzungsvorgang abgeschlossen ist, werden die zusammengeklappten Schneidarme 227 durch Ziehen an der Zugleine 503 freigegeben und öffnen sich infolge der einwirkenden Federkraft so weit, bis sie an der innenwand des Bohrlochs anliegen. Durch Anheben der Verankerungsvorrichtung graben sich die Schneidarme 227 weiter in das Erdreich ein, bis die Verankerungsvorrichtung festsitzt. Läßt die Bodenbeschaffenheit ein vollständiges Eindringen der Schneidarme 227 in das Erdreich nicht zu, kann die Ankerstange 215 über das verlängerte Rohr mit Hilfe der Bohrmaschine 801 angetrieben werden, wie das in F i g. 7 gezeigt ist. Zu diesem Zweck vird das aus dem Bohrloch herausragende Ende des l.ohres 601 mit dem Bohrkopf 801a der Bohrmaschine 801 verbunden. Durch die Rotation der Schneidarme 227 fressen sich diese in das umgebende Erdreich ein, bis der eingestellte öffnungswinkel von ca. 75" erreicht ist. Die Rotationszeit der Verankerungsvorrichtung, die für das vollständige öffnen der Schneidarme 227 erforderlich ist, kann den jeweiligen Bodenverhältnissen angepaßt werden.

Um das Eindringen der Schneidarme 227 in das Erdreich zu erleichtern, kann zusätzlich Druckwasser von oben durch die Ankerstange 215 eingeleitet werden, das entweder unten an der Ankerstange 215 austritt oder, wie bei der Ausführungsform nach F i g. 3B, durch die Düsenöffnungen 261 das Erdreich ausspült bzw. aufweicht. Die Schneidarme können sich jetzt ohne Schwierigkeiten vollständig öffnen.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung kann die Verankerungsvorrichtung während des Drehens gleichzeitig durch eine vertikale Bewegung des Bohrkopfes 801a nach oben gezogen werden, wodurch im unteren Bereich des Bohrlochs ein Hohlraum 807 entsteht, wie aus Fig.8 ersichtlich. In diesem Fall wird das ausgeschnittene Erdreich mit Hilfe des eingespeisten Druckwassers durch die Erdbohrung nach oben herausgespült, wie das durch die Pfeile in Fig.8 angedeutet ist. Nach Fertigstellung des Hohlraumes 807 wird die Zufuhr des Druckwassers unterbrochen, während die Verankerungsvorrichtung aber weiter angetrieben wird. Während dieser fortgesetzten Drehung wird in den Hohlraum 807 ein Füllung z. B. aus Zementmilch mit Kalziumchlorid, Beton oder Zementmörtel eingebracht Diese Füllstoffe werden zweckmäßigerweise ebenfalls durch die Ankerstange 215 in das Bohrioch eingeleitet und anschließend mit einem entsprechenden Zusatz versetzt

Füllstoff und Zusatz werden infolge der Drehung der Verankerungsvorrichtung so lange miteinander vermischt, bis der Aushärtungsvorgang so weit fortgeschritten ist, daß eine weitere Drehbewegung unmöglich wird. Wenn dieser Zustand erreicht ist, sind die Schneidarme 227 der Verankerungsvorrichtung vollständig Von dem Füllstoff im Hohlraum 807 eingeschlossen. Die Bohrmaschine 801 kann nunmehr demontiert werden. Nach weiterer Zugabe einer entsprechenden Menge Füll- und Zusatzstoffe in die Erdbohrung wird ein Fallhammer 811 (Fig.9) eingeführt der sich aus einem Hammer 813. einer bestimmten Anzahl einheitlicher Gewichte 815 sowie am Hammergewicht 813 befestigten Verbindungsstangcn 817 zusammensetzt. Die Enden der Verbindungsstangen 817 sind mit ösen 819 versehen, an denen die Kabel 821 einer Winde 803 (Fig. 10) angreifen. Sowohl das Hammergewicht 813 als auch die zusätzlichen Gewichte 815 sind mit einer Mittelbohrung 823 versehen, durch die sich das Poh>

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der Zusatzgewichte 815 kann je nach den Abmessungen der Schneidarme 227 und der Länge des Bohrlochs im Erdboden gewählt werden. Mit Hilfe des Fallhammers 811 kann die Füllung im Hohlraum und innerhalb der Erdbohrung beliebig verdichtet werden. Zweckmäßigerweise wird die gesamte Erdbohrung mit Füllstoffen aufgefüllt und verdichtet. Wenn dieser Arbeilsschritt beendet ist, ist die Verankerungsvorrichtung einsatzbereit und 5-ann größte Zuglasten aufnehmen.

Die Verdichtung kann auch mittels eines herkömmlichen Vertikalvibrators, durch Rütteln der Füll- und Zusatzstoffe selbst oder durch die Übertragung von Vibrationen eines außen sitzenden Vibrators auf die Verankerungsvorrichtung erreicht werden.

Bei der in F i g. 11 gezeigten Ausführungsform der Verankerungsvorrichtung ist eine Detektoreinrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, von der Oberfläche des Erdbodens aus den Öffnungsgrad der Schneidarme zu überwachen. Die Detektoreinrichtung umfaßt eine Sicherheitsleine 265 aus einem flexiblen, aber wenig elastischen Material wie beispielsweise Stahldraht, die an der Ankerstange 215 entlangläuft Das untere Ende der Sicherheitsleine 265 ist an dem unteren Flansch der Muffe 251 über eine Rolle 263a befestigt die drehbar an einem Ansatz 263 des unteren Supports 233 gelagert ist Das obere Ende der Sicherheitsleine 263 ist mit einem Gewicht 269 versehen und läuft über eine Rolle 267a, die an einem Ansatz 267 am oberen Ende des Rohres 601 außerhalb der Erdbohrung gelagert ist Um eine bessere Führung der Sicherheitsleine 265 zu erreichen, können zusätzliche weitere Führungsstücke an der Ankerstange 215 vorgesehen sein. Bei zusammengeklappten So .meidarmen 227 (vgl. gestrichelte Darstellung) nehmen die Muffe 251 und das Gewicht 269 die gestrichelt gezeigte Stellung ein. Öffnen sich die Schneidarme 227, hat die Verschiebung der Muffe 251 über die Höhe H1 eine entsprechende Verlagerung des Gewichts 269 gemäß der Höhe H2 zur Folge. Die Fallhöhe Hl des Gewichts 269 stellt somit ein Maß für den öffnungswinkel der Schneidarme 227 dar. Dabei kommt es selbstverständlich darauf an, daß vor dem Einsetzen der Verankerungsvorrichtung in die Erdbohrung des Verhältnis zwischen der Fallhöhe des Gewichts 269 und dem Federweg der Schraubendruckfeder 235 erreicht wird. Das untere Ende der Sicherheitsleine 265 kann auch direkt mit einer geeigneten Stelle an einem der Schneidarme 227 befestigt werden. Dementsprechend können auch die Ausführungsformen gemäß der F i g. 1 und 2 mit einer solchen Detektoreinrichtung ausgerüstet werden. Die Detektoreinrichtung ermöglicht nicht

nur ein Feststellen des öffnungswinkels der Schneidar^ me 227, sondern kann auch anzeigen, wann Druckwas^ scr während der Herstellung des Hohlraums 807 zugeleitet werden muß (F i g, 8), da ein langsames Fallen des Gewichts 269 ein Hinweis für Schwierigkeiten in der Bildung des Hohlraums 807 sein kann. Um die Fallhöhe dei> CJewichls 269 besser ablesen zu können, kann an der Außenseite des Rohres 601 oder an der Sicherheitsleine 265 selbst eine Skala vorgesehen sein.

Gemäß der Darstellung in Fig. 12 ist ein zylindrischer Käfig 271 aus Stahlstäben vorgesehen, der die Ankerstange 215 der Verankerungsvorrichtung umschließt. Bei vollständig eingelassenem Käfig 271 kann die Verankerungsvorrichtung als druckfeste Säule im Bauwesen verwendet werden. Der Käfig 271 verhindert eine Verformung der Füllung als Folge einer Kraft, die von dem Rohr 601 bzw, der Ankerstange übertragen wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Im Boden einsetzbare Verankerungsvorrichtung, mit einer Ankerstange, an deren Ende in Achsrichtung aufklappbare Anksrplatten angelenkt sind, die im zusammengeklappten Zustand an der Ankerstange arretierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatten als in Öffnungsrichtung federbeaufschlagte Schneidarme (127, 227) ausgebildet sind, und daß die Ankerstange (115, 215) zum Durchleiten von Flüssigkeiten rohrförmig ausgebildet und zusammen mit den Schneidarmen (127,227) drehbar ist.

2. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel der Schneidarme (127,227) auf 75° begrenzt ist.

3. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Schneidarme (127) Zugfedern (135) angreifen, die am Ende der rohrförmigen Ankerstange (115) befestigt sind.

4. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Schneidarme (227) eine die rohrförmige Ankerstange (215) umgebende Schraubendruckfeder (235) vorgesehen ist, die sich mit einem Ende an einem ortsfesten Flansch (257) an der Ankerstange (215) abstützt und mit ihrem anderen Ende an eine auf der Ankerstange (215) verschiebbaren Muffe (251) angreift, mit der die Schneidarme (227) über Gelenkstangen (24Π verbunden sind.

5. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ,^kennzeichnet, daß am Ende der rohrförmigen Ankerstange (215) Düsenöffnungen (261) vorgesehen sind.

b Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung der Schneidarme (127, 227) im geschlossenen Zustand über eine an den Enden der Schneidarme angreifende Halteplatte (141, 501) erfolgt, die über eine Zugleine (151, 503) betätigbar ist.

7. Verankerungsvorrichtung nach einem de·· Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsgrad der Schneidarme (227) über eine Detektoreinrichtung (263,265,269) überprüfbar ist.

8 Verfahren /um Einsetzen einer Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der nach dem Einsetzen in eine im Boden vorgesehene Bohrung die Arretierung der zusammengeklappten Schneidarme gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Losen der Arretierung die rohrförmige Ankerstange zusammen mit den am F.nde angelenkten Schneidarmen unter gleichzeitiger Einspeisung von Druckwasser in Drehung versetzt 'ind in vertikaler Richtung angehoben wird, und daß anschließend der durch die Drehung der Schneidarme enslslehende Hohlraum sowie die Bohrung mit einer Flüssigkeit gefüllt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß vor Eingeben des Druckwassers der Öffnungsgrad der Schneidarmc über eine Detekloreiririchlüng geprüft wird.

10. Verfahren nach dinem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit ein Härtezusatz, beigegeben wird Und die Schneidarme bis zum Erhärten des Gemisches weiter angetrieben werden.

1 i. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch im Hohlraum und in der Bohrung durch Vibration verdichtet wird.