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Verfahren zum Ausbauen von Verpreßankern und Verpreßanker zum Durchführen
dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbauen des freien Stahlzuggliedes
eines im Erdreich eingebauten Verpreßankers, d.h. ein Verfahren zum Ausbauen von
für vorübergehende Zwecke eingebauten Yerpreßankern nach Ablauf der Gebrauchszeit,
insbesondere von bei Baugruben in Gebieten mit tief-liegender Bebauung eingesetzten
Verpreßankern. Außerdem betrifft die Erfindung einen nach diesem Verfahren ausbaubaren
Verpreßanker.
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Verpreßanker werden zur Sicherung von Gelände sprüngen, beispielsweise
von Baugrubenwänden, verwendet. Sie bestehen aus einem oder mehreren Stahlzuggliedern
meist höherer Stahlfestigkeit und einer aus Zement oder Beton hergestellten Plombe,
die das Stahlzugglied bzw. die Stahlzugglieder auf einem Teil ihrer Lunge umschließt
und dem im Erdreich liegenden Verankerungskörper bildet.
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Verpreßanker werden mit einer Dreh- oder Rammbohrung oder einem daraus
kombinierten Verfahren im Erdreich eingesetzt. Die Haftung des Ankerkörpers im Erdreich
wird durch Injektion von Zement oder durch Aufsprengen einer bereits erstarrten
Plombe und Injektion von Zement erreicht. Der Ankerkörper nimmt je nach Art des
Erdreiches, in das er eingebracht wird, mehr oder weniger regelmäßige und große
Formen an.
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Gewöhnliche Verpreßanker verlieren in der Regel nach spätestens zwei
Jahren ihreAufgabe und. bilden dann nur noch nutzlose Fremdkörper im Erdreich. Diese
nutzlosen VerpreBanker behindern die angrenzende Bebauung erheblich, insbesondere,
wenn er tief gründet, den Städtischen Tiefbau und den Untertagebau von Verkehrswegen,
beispielsweise das Einbringen geschlossener Baugrubenwände und den Aushub des Erdreiches.
Besonders groß ist die Behinderung dann, wenn die Verpreßkraft nach Ablauf der Gebrauchs
zeit nachläßt und der Verpreßanker schlaff wird, weil sich ein schlaffgewordener
Verpreßanker nicht einfach durchschlagen läßt.
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Um nicht mehr benötigte Verpreßanker ausbauen zu können, ist es bekannt,
das Stahlzugglied des Verpreßankers zu unterteilen und die beiden Teile desselben
mit einer Khpplungsmuffe zu verbinden, die etwa dort liegt, wo der erweiterte Ankerkörper
beginnt, um das freie Stahlzugglied nach Ablauf der Gebrauchs zeit des Verpreßankers
beispielsweise ausschrauben zu können. Dieser Vorschlag ist jedoch nur bei Verpreßankern
mit einem einzigen Stahlzugglied anwendbar und stößt in der Praxis hauptsächlich
deshalb auf Schwierigkeiten, weil der gesamte Verpreßanker einschließlich der von
der Muffe gebildeten Verbindungsstelle zwischen den beiden Teilen des Stahlzuggliedes
während der Gebrauchszeit des Verpreßankers unter
große Zugspannung
gesetzt wird, die eine große Haftkraft erzeugt und somit das spätere Lösen des freien
Stahlzuggliedes stark behindert oder vielfach sogar unmöglich macht.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, am Stahlzugglied eine Sollbruchstelle
etwa dort vorzusehen, wo der erweiterte Ankerkörper beginnt. Die Sollbruchstelle
wird vor Einbau des Verpreßankers am Stahlzugglied in Form einer den Querschnitt
verringernden Kerbe erzeugt. Auf diese Weise könnte man das Stahlzugglied , oder
auch mehrere Stahlzugglieder, nach Ablauf der Gebrauchszeit des Verpreßankers durch
eine entsprechend hohe Zugkraft vom Ankerkörper abreißen, jedoch wird durch diese
Sollbruchstelle das Stahlzugglied schon vor Einbau des Verpreßankers geschwächt,
wobei sich durch den Kerbvorgang auch ein unkontrollierbarer Spannungsverlauf im
Stahlzugglied ergeben kann. Reißt das Stahlzugglied beim Herausziehen nicht an der
vorher angebrachten Sollbruchstelle, so kann der Ankerkörper mit herausgezogen werden,
wodurch sich Hohlräume im Erdreich bilden, die zu Setzungen im Verankerungsfeld
führen können.
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Weiterhin ist vorgeschlagen worden, in unmittelbarer Nähe des Stahlzuggliedes
einen Hohlkörper anzuordnen, der Werkzeuge zum Abtrennen des Stahlzuggliedes vom
Ankerkörper aufnimmt. Hierbei ergibt sich der Nachteil, daß der Hohlkörper viel
Raum benötigt und dementsprechend größere Bohrlöcher für die Anbringung des Verpreßankers
benötigt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einfacher Weise die Mögllchkeit
zu schaffen, das freie Stahlzugglied eines in das Erdreich eingebauten Verpreßankers
nach Ablauf
der Gebrauchs zeit desselben vom Ankerkörper abtrennen
zu können, ohne das Stahlzugglied vorher schwächen oder in das Bohrloch des Verpreßankers
Trennwerkzeuge einführen zu müssen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß man nach Ablauf der Gebrauchszeit des Verpreßankers an einer
beliebigen Stelle des Stahlzuggliedes , beispielsweise dort, wo es in den Ankerkörper
eintritt oder wo es mit dem Ankerkörper verbunden ist, eine Sollbruchstelle erzeugt
und das Stahlzugglied dann unter Zugspannung setzt, bis es bricht.
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Das so freigesetzte Ende des Stahlzuggliedes kann dann ohne Aufweitung
des Bohrloches herausgezogen werden, so daß der Verpreßanker weitere Bauarbeiten
in dem betreffenden Teil des Erdreiches nicht mehr behindert. Der im Erdreich verbleibende
Ankerkörper kann bei Aushubarbeiten oder sonstigen Erdarbeiten mit herausgenommen
werden und behindert so-mit weitere Tiefbauarbeiten nicht.
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Die Sollbruchstelle , an der das freie Stahlzugglied nach Ablauf der
Gebrauchszeit brechen soll, wird also erst dann erzeugt, wenn der Verpreßanker nicht
mehr gebraucht wird.
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Dementsprechend beeinträchtigt die Sollbruchstelle die Gebrauchzfähigkeit
des Verpreßankers in keiner Weise Die Sollbruchstelle wird vorzugsweise dadurch
erzeugt, daß man das Stahlzugglied in einem bestimmten Bereich einer seine Vergütung
aufhebenden Wärmebehandlung unterwirft, beispielsweise im Bereich der gewünschten
Sollbruchstelle glüht. Die Sollbruchstelle kann durch Erwärmung auf alumino-thermischem
Wege als auch durch Heizwärme mit Hilfe von ringförmigen, wendelförmigen, stabförmigen
oder flächenförmigen Heizelementen auf Basis der elektrischen Widerstandshei-zung
erzeugt werden. Auch kann man die Sollbruchstelle
mit Induktionswärme
erzeugen.
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Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Verpreßanker
mit wenigstens einem ein Zugglied bildenden Verankerungselement , beispielsweise
in Form eines stabförmigen Zugankers, der an seinem im Erdreich liegenden Ende einen
vorzugsweise aus Beton oder auch aus Zement bestehenden Verpreßkörper trägt, vorgeschlagen,
bei dem das Verankerungselement im Bereich einer nach dem Einbau zu erzeugenden
Sollbruchstelle mit einer zu einem gewünschten Zeitpunkt einschaltbaren Wärmequelle
versehen ist. Die Wärmequelle kann eine von außen zu mündende Ladung aus Thermit-Fulver
sein, die beispielsweise in eine zwei Teile des Zuggliedes verbindendeMuffe eingebaut
oder als das Zugglied umgebende Hülse ausgebildet ist.
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Auch kann die Wärmequelle ein elektrisches Heizelement sein, das beispielsweise
aus einer das Zugglied umgebenden Heizschlange oder aus wenigstens einem Heizstab
besteht.
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Die letztgenannte Ausführungsform ist insbesondere bei Verpreßankern
, die mehrere Zugglieder aufweisen, vorteilhaft, weil sich die Heizstäbe in die
zwischen den Zuggliedern verbleibenden Zwischenräume einbauen lassen.
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In Jedem Falle wird die Wärmequelle schon beim Setzen des Verpreßankers
mit eingebaut, soll jedoch erst dann eingeschaltet werden, wenn der Verpreßanker
seine Wirkung verloren hat bzw. nicht mehr gebraucht wird. Dann wird die Pulverladung
von außen gezündet bzw. dem Heizelement von außen Strom zugeführt, um das Stahlzugglied
im Bereich der gewünschten Sollbruchstelle weich zu glühen, damit dasselbe an dieser
Stelle bedeutend an Festigkeit verliert, was zu einer Bruchstelle führt, wenn das
Stahlzugglied über die an der ausgeglühten Stelle noch vorhandene
Res;tfestigkeit
hinaus belastet wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Baugrubenwand mit einem schräg
eingesetzten Verpreßanker, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Sollbruchstelle eines
ein einziges Stahlzugglied aufweisenden Verpreßankers mit in das Stahlzugglied eingebauter
Kupplungsmuffe und in der Kupplungsmuffe befindlicher Thermitpulver-Ladung, Fig.
3 einen Längsschnitt durch die Sollbruchstelle eines Verpreßankers mit wiederum
einem einzigenStahlzug--glied und einer am Ankerfuß angebrachten Kupplungsmuffe,
in welcher sich eine Thermitpulver-Ladung befindet, Fig£ 4 einen Längsschnitt durch
die Sollbruchstelle eines ein einziges Stahlzugglied aufweisenden Verpreßankers
mit einer auf dem Stahlzugglied sitzenden Ringdose, welche eine Thermitpulver-Ladung
enthält, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen drei Stahlzugglieder aufweisenden
Verpreßanker mit einer im Bereich der Sollbruchstelle angebrachten, eine Thermitpulver-Ladung
enthaltenden Ringdose, Fig. 6 einen iängsschnitt durch die Sollbruchstelle eines
ein einziges Stahlzugglied aufweisenden Verpreßankers, wobei auf dem Stahlzugglied
im Bereich der Sollbruchstelle eine Heizschlange als Widerstands-Heizelement sitzt,
und
Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Verpreßanker mit mehreren
Stahlzuggliedern, bei dem zwischen diesen Stahlzuggliedern im Bereich der Sollbruchstelle
ein Heizstab als elektrisches Widerstands-Heizelement angeordnet ist.
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Vepreßanker für vorübergehende Zwecke werden fast ausschließlich zur
Sicherung von Baugrubenwänden verwandt (Fig. 1). Sie bestehen aus einem oder mehreren
Stahlzugglieder 2, die im eich der freien Stahllänge von einem.
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meist aus Kunststoff bestehenden Hüllrohr umschlossen sind. Das erdseitige
Widerlager bildet ein Ankerkörper 4 aus einer injizierten Zement- oder Betonplombe,
in der das oder die Stahlzu¢ieder 2 auf einer vorgesehenen Länge 6 eingeschlossen
sind. Nach dem Anspannen wird der Verpreßanker mittels eines Spannkörpers 5 kraftschlüssig
mit der Baugrubenwand 1 verbunden.
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In Fig. 2 ist die Sollbruchstelle eines EinstahEFerpreB-ankers durch
eine vergütete Kupplungsmuffe 7 bestimmt, die mit Thermitpulver 8 gefüllt ist. Dieses
Element wird beim Setzen des Ankers mit eingebaut. Das Hüllrohr 3 greift über die
Kupplungsmuffe 7 . Nach Ablauf der Gebrauchszeit wird das Thermitpulver 8 durch
einen Zünder 9 über ein Zündkabel 10 zur Reaktion gebracht. Die beim automatischen
Ablauf der Reaktion entstehende Hitze erwärmt die vergütete KuppAmgsmuffe 7, die
in erwärmtem Zustand ihre Vergütung verliert und von dem unter Spannung stehenden
bzw. gesetzten Stahlzugglied 2 zerrissen wird. Das Stahlzugglied 2 kann anschließend
durch das Hüllrohr 3 ausgebaut werden.
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Fig. 3 zeigt die Lösung, wenn bei einem Einstahl-Verpreßanker das
gesamte Stahlzugglied 2 ausgebaut werden soll.
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Das Stahlzugglied 2 ist in einer vergüteten Kupplungsmuffe 17 befestigt,
die an eine Fußplatte 18 angeschweißt ist.
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Das Stahlzugglied ist in dem über seine gesamte Länge verlaufenden
Hüllrohr 3 durch Abstandhalter 19 zentriert.
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Nach Ablauf der Gebrauchslast wird die aus Thermitpulver 8 bestehende,
in der Kupplungsmuffe befindliche Ladung mittels Zünder 9 und Zündkabel 10 zur Reaktion
gebracht und die vergütete Kupplungsmuffe, wie zu Fig. 2 beschriden, zerrissen.
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Fig. 4 zeigt, wie die Sollbruchstelle eines Einstahl-Verpreßankers
durch eine Ringdose 11 markiert wird, die mit Thermitpulver 8 gefüllt it. Auch dieses
Element wird beim Setzen des Verpreßankers an der Stelle, an der später der Bruch
eintreten soll, eingebaut. Ein aus Kunststoff bestehender Schrumpfschlauch 12 umhüllt
die Ringdose 11 und das Hüllrohr 3 wasserdicht. Zum Ausbauen des Ankers wird das
Thermitpulver 8 über Zündkabel 10 und Zünder 9 zur Reaktion gebracht. Der Wärmeeinfluß
durch die Thermitpulver-Reaktion läßt die Vergütung des Stahlzuggliedes im Bereich
der Sollbruchstelle schwinden und es an dieser Stelle unter Spannung brechen.
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Das für Einstahl-Verpreßanker anhand Fig.2 bis Fig. 4 erläuterte Verfahren
läßt sich auch bei Mehrstahl-Verpreßankern anwenden. Als Beispiele ist in Fig. 5
der Querschnitt eines Mehrstahl-Verpreßankers 2 mit Ringdose 11 gezeigt. Gegenüber
der Darstellung in Fig. 3 ist noch je eine wärmeleitende Abschlußkappe 13 am Anfang
und am Ende der Ringdose 11 eingebaut,welche die Sollbrruchstelle vor Zutritt von
Zement schützen sollen.
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Gemäß Fig. 6 wird die Sollbruchstelle bei einem Einstahl-Verpreßanker
durch eine oder mehrere beim Setzen des Ankers mit eingebaute ringförmige bzw. wendelförmige
Heizschlange 14 oder durch stabförmige oder flächenförmige Heizelemente auf Basis
der Elektro-Widerstandsheizung erzeugt. Stahlzugglied 2 und Heizelement 14 sind
durch ein aus Kunststoff bestehendes Hüllrohr 3 geschützt, das an den Enden 15 abgedichtet
ist. Ein aus Kunststoff bestehender Schrumpfschlauch 12 umhüllt und schützt diesen
Bereich zusätzlich. Zum Ausbau des Verpreßankers wird über ein Kabel 10 das Heizelement
14 aufgeheizt und nach genügender Heizdauer das Stahlzugglied 2 vorgespannt. Durch
die Erwärmung des Stahlzuggliedes wird die Vergütung des Stahles weggenommen, und
der Stahl bricht im Bereich des Heizelementes.
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Die Elektro-Widerstandsheizung kann auch bei Mehrstahl-Verpreßankern
zum Erzeugen der Sollbruchstelle verwendet werden, wie Fig. 7 zeigt. Dem Mehrstahl-Verpreßanker
hier bestehend aus drei Stahlzugglieder 2, wird im Bereich der Sollbruchstelle ein
Heizelement zum Beispiel ein Heizstab 16 beigegeben und im Schutze eines Hüllrohres
3 beim Setzen des Ankers mit eingebaut. Der Ausbau des Ankers erfolgt wiederum wie
oben beschrieben.
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Die zum Erzeugen bzw. Markieren der Sollbruchstelle verwendeten Einrichtungen
werden also in jedem Falle beim Setzen des Verpreßankers mit eingebaut, gleichgültig
ob die Sollbruchstelle auf alumino-thermischem Wege oder durch Induktive oder elektrische
Widerstandsheizung markiert wird.
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Die Lage der Sollbruchstelle wird beim Einbauen. des oder der Stahlzugglieder
bestimmt. Nach Ablauf der Gebrauchszeit des Verpreßankers wird die Vergütung des
Stahles der Stahlzugglieder im Bereich der gewünschten Sollbruchstelle
aufgehoben
und somit ein Bereich verringerter Festigkeit geschaffen, in welchem dann bei Anwendung
einer entsprechend hohen Zugspannung das betreffende Stahlzugglied bricht. Dabei
ist es nicht notwendig, das Stahlzugglied vor Ablauf der Gebrauchszeit des Verpreßankers
durch Kerben oder sonstige Maßnahmen zu schwächen. Auch bleiben nach Ausbau des
freien Endes des Stahlzuggliedes keine unkontrollierbaren Hohlräume im Boden zurück.
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Die Erfindung ist bei mit jeder beliebigen Neigung angebrachten Verpreßankern
anwendbar.