DE2835071A1 - Verfahren und vorrichtug zur herstellung von verankerungen von stangen im erdboden und im gestein (verpressanker) - Google Patents

Verfahren und vorrichtug zur herstellung von verankerungen von stangen im erdboden und im gestein (verpressanker)

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DE2835071A1
DE2835071A1 DE19782835071 DE2835071A DE2835071A1 DE 2835071 A1 DE2835071 A1 DE 2835071A1 DE 19782835071 DE19782835071 DE 19782835071 DE 2835071 A DE2835071 A DE 2835071A DE 2835071 A1 DE2835071 A1 DE 2835071A1
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Geobras S A Engenharia E Fudac
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH D-3000 MÜNCHEN 22
Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10
Dr.rer.nat. YV. KÖRBER ^ (089, ' 29 ββ 84
Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS 2835071
PATENTANWÄLTE
Geobras S0A. Engenharia e Fundacoes
Rua 7 de Abril No.127-11°
Sao Paulo - SP
BRASILIEN
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verankerungen von Stangen im Erdboden und im Gestein (VerpreBanker)
Die technische Bezeichnung "Stange" kennzeichnet ein Bauteil, das Zug- oder Reißkräften ausgesetzt ist.
In diesem Patent werden unter diesem Wort Stahlstäbe, Stahlseile und Stahldrähte verstanden, die in den Erdboden eingelassen werden und dazu dienen, die an einem freien Ende, dem Kopf, angreifenden Kräfte auf einen Abschnitt am anderen Ende, die Verankerungslänge, zu übertragen} die Zugkräfte passieren die "freien Ankerlänge".
Die am Kopf der Stange zugeführten Kräfte durchlaufen also die freie Ankerlänge und werden übertragen durch die Veranke. rungslänge oder den Ankerwulst.
Der Stangenkopf besteht aus einer Vorrichtung zum Befestigen des Zugglieds - Stäbe, Seile, Drähte oder Stahlrohre an dem Stützgerüst. -
Der Verankerungswulst entsteht durch Injektion, beispielsweise durch Zementinjektion, aber auch durch Kunstharz-.
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injektion. Wenn die Injektion unter Schwerkraftwirkung erfolgt, wird die Stange als Pundamentanker bezeichnet» Fundamentanker sind in diesem Patent nicht in Betracht gezogen, weil die hier in Frage stehenden Stangen mit einem Wulst versehen sind, der durch Injektion unter Druckbeaufschlagung entsteht.
Die Stangen unterscheiden sich grundsätzlich untereinander durch
- den Lochungsvorgang
- die Art und Anordnung des Zugglieds
- die Vorrichtung und den Vorgang der Injektion
- die Kopfverankerungsvorrichtung.
Die den üochungsVorgang betreffenden Unterschiede sind im Rahmen des vorliegenden Patents ohne Bedeutung, weil das Neue an dem Patent sich auf die Zuggliedanordnung, die Injektionsvorrichtung und den Injektionsvorgang sowie auf den vollständigen Schutz des Verpreßankers bezieht.
Im Boden und im Gestein verankerte Stangen, üblicherweise als Verankerung bezeichnet, dienen im Ingenieurbau verschiedenen Zwecken, zum Beispiel:
- Böschungsstabilisierung
- Stabilisierung von Wänden gegenüber Erddruck
- Befestigung von Balkengerüsten, die einem Sekundärdruck ausgesetzt sind
- Befestigung von Gewölben oder Tunnelwänden ·» Befestigung von Betondämmen
- Befestigung von Freileitungsmasten für Stromnetze und dergleichen.
Bei der Herstellung von Verankerungsstangen si©ht man sich auch bei dem heutigen Stande der Technik d©p G-pundforderung gegenüber? ein Zugglied in den Boden ©inzuführen2 das als solches
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gegen Angriffe aus seiner Umgebung geschützt werden muß, und anschließend dieses Zugglied einer bestimmten, in Auswärtsrichtung wirkenden Zugkraft auszusetzen.
Die Aufgabe besteht darin, nicht nur den unmittelbaren Kontakt des Stangenzugglieds mit seiner aggressiven Umgebung zu vermeiden und das Zugglied gegen Korrosion zu schützen, sondern außerdem auf lange Sicht einen vollständigen Stahlschutz zu gewährleisten.
Die Lösung dieser Aufgabe ist umso schwieriger, wenn man bedenkt, daß ein derartiger Schutz die Entstehung einer erheblichen Reibung zwischen Boden und Zement, die die Grundbedingung für eine Verankerung darstellt, nicht verhindern darf.
Zu dem gleichen Zweck sind nach dem Stande der Technik Merkmale vorgesehen, die sich folgendermaßen in Gruppen zusammenfassen lassen:
1. Gruppe - System BAUER
System TUBFIX (Rohrverpreßanker) - SUISSBORING
2. Gruppe - SOLETANCHE
Die 1. Gruppe enthält die Hauptsysteme, die durch die verlorene Spitze der gelochten Stange gekennzeichnet sind.
TUBFIX - Die TUBFIX-Verankerung der Suissboring Co. besteht darin, daß ein geeignetes Rohr durch Drehen in den Boden getrieben wird, so daß die Krone im Boden versinkt und zusammen mit dem Rohr das Stangenzugglied bildet.
Der untere Teil des Rohrs - oder die Verankerungslänge ist gelocht und mit einer "Einlage" versehen, so daß das Injektionsfluid nach außen treten und den Wulst bilden kann.
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Zum Schutz des rohrförmigen Zugglieds ist eine Verzinkung vorgesehen.
BAUER - Das BAUER-Verfahren aus Deutschland besteht darin, daß ein Rohr, in dem sich ein Stahlstab hoher Festigkeit befindet, durch eine verlorene Spitze geschoben wird, die das Rohr führt.
Die Wulstinjektion erfolgt gleichzeitig mit dem Ausziehen des Rohrs, wobei die Injektion am Rohrende ausfließt und durch den Ringspalt zwischen dem Rohr und dem Stahlschaft austritt.
Die freie Ankerlänge wird durch eine Kunststoffhülse geschützt.
Zur 2. Gruppe gehört die Verankerung, die aus Drähten (oder auch Tauwerk) besteht, die um ein Mittelrohr herum angeordnet ist, und deren HauptVertreter die Stange vom Typ SOLETANCHE ist.
SOLETANCHE - Bei diesem System wird der Ringspalt
zwischen den Drähten von einem verlorenen und verschlossenen Innenrohr in der freien Ankerlänge eingenommen, das mit Löchern in der Verankerungslänge versehen ist, aus denen die Injektionsflüssigkeit ausfließt und den Wulst bildet. Diese Löcher werden durch "Manschetten" verschlossen, die das Rohr umgeben, und das Zurückfließen der Flüssigkeit in das Rohrinnere verhindern.
Mit einer zweiten Operation wird das Rohr oberhalb und unterhalb jeder Manschette verschlossen, wird die druckbeaufschlagte Flüssigkeit injiziert, wodurch die Manschette "zerrissen" und der Zwischenraum zwischen der Stange und dem Boden gefüllt wirdo
Die freie Ankerläng® bleibt durch eine Kunststoffhülle geschützt.
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Die den obengenannten Systemen eigentümlichen Nachteile sind:
TUBPIX - Die Bohrverbindung, gleichgültig ob mit Muffe oder geschweißt, ist ein kritischer Punkt, der nicht übersehen werden darf; diese Verbindungen müssen besonders sorgfältig beachtet und Zugversuchen, Schweißnahtprüfungen und dgl. unterzogen werden.
Da andererseits der Schutz der Rohre durch Verzinken die Kosten für den Anker erhöht, wird er sehr teuer.
BAUER - Eine Verankerung vom Typ BAUER läßt sich nur in nicht-bindigen Böden vornehmen (sandigen Böden, groben Böden ohne Felsen und Hindernisse).
In allen anderen Fällen von bindigen Böden (Ton, Tonschiefer oder sandige Boden) wird für BAUER-Verpreßanker folgendes Verfahren angewendet:
- Herstellen einer Kreisbohrung mit einem Durchmesser, der größer ist als für den Einbau der Stange erforderlich}
- Füllen der Bohrung mit grobem Sand.
Dieses Verfahren hat (neben anderem) den Nachteil erhöhter Kosten für die Anker.
SOLETANCHE - Die Verankerungslänge kann den Stahl der Stange nicht vollständig schützen.
Im allgemeinen ist beim Einbringen der Stange in Bohrungen, in denen die Gefahr des Zusammenfallens der Wände ausgeschlossen ist, der Überzug entbehrlich. In diesem Falle können wir nicht vermeiden, daß das Zugglied den Grund der Bohrung berührt, vor allem bei geneigt stehenden oder horizontalen Ankern: der Anker
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berührt, wenn er eingesetzt ist, den Grund mit seiner» Spitze und/oder mit seinen Abstandshaltern, und das auf diese Weise weggenommene Material verbleibt zwischen den Drähten.
Das könnte vermieden w©rdens wenn man systematisch das Hüllrohr beim Einführen der Stange verwendet und es einige Zeit nach der Injektion herausnimmt5 natürlich ist dieses Verfahren im allgemeinen nur bei Löchern gebräuchlich bei denen die Gefahr des Zusammenfallens bestehto
Selbst bei diesem sorgfäMgen Vorgehen bleibt die Gefahr eines unmittelbaren Kontakts zwischen Stahl und Boden best@hens denn beim Wegnehmen der Hülle neigt die überfließende B noch nicht erhärtete Injektion dazu0 in den von der Rohrwand eingenommenen Baum zu fließen,, und die Fließsäul© zu verlassen;, die von den Abstandshaltern aufrechterhalten i-rirdo
Bei aaachsa technischen Verfahren arbeitet man mit dem S3Tst®m0 di© Hüll ons tärfce öss Bauteils mit Hilf® von Abstands= haltern zu vergrößern uofoei abai3 zweierlei wesentlich® Nachteile in Kauf genommen werden:
a) ja gpößsp ä©p Abstandshalter umso größer ist die Basis für fii© Fli©ßsl«l©3 «ad j© gröB®r das abwärts gerichtete Ganlelit äer Säul©a ims© größer ist di® Neigung zur
b) Ü.&Q Zwmhme &@r Lo.ohungskosten uegen der Zunahm© Abstandshalter»
Mifc ä@m EFfiaöiungspat©at 7019728 stp©bt© d®r Anmelder Sohuts für das neu© Ysrfahren und di© Vorrichtung zur Herstellung von im Boden oder G©sfe©in verankerten Stang©a ©ns und für ©toaige l©uinjektion©n sollt© der ¥orgaag mit ä@m Waschen der ICammerlmrienseit© dar Yorrichtiang durch das fließende Wasses» ©ndsnp ?joait die Eiachtsil© öu2°ch die Erfindung beseitigt sind,,
Ferner ist ein Rillenrohr aus dauerhaftem Material in der Verankerungslänge vorgesehen, um die Gewichtsübertragung von dem Ankerzugglied auf den Boden zu verhindern, und um außerdem einen zusätzlichen Schutz des Stahls gegen Korrosion herbeizuführen, die bei dem bekannten Gerät auf das Vorbeiströmen von Zementschlamm zurückzuführen ist.
Die verbesserte Technik basiert auf der Berstellung einer Verankerung durch Injektion und wiederholte Injektion, jeweils unter Druckbeaufschlagung von Zementschlamm oder chemischen Produkten im Boden und Gestein.
Um diese verbesserte Technik deutlicher darstellen zu können, wird nachstehend der Aufbau des Verpreßankers beschrieben.
Das Anker-Zugglied besteht grundsätzlich aus einem Satz Stahldrähte oder Tauwerk und kann auch als Stahlrohr ausgebildet oder als eine oder zwei Wellen ausgeführt sein. Durch Tauwerk gebildete Wellen werden parallel und konzentrisch angeordnet, so daß ein Seil gebildet wirdo
In der Verankerungslänge wird die Zuggliedanordnung durch ringförmige Stützglieder gesichert, an denen zwei Mäntel auf den Innen- und der Außenseite des Seils angeordnet sind. Die genannten Stützglieder besitzen radiale und longitudinale Injektionsöffnungen die von außen mit elastischen Mitteln verschlossen sind.
In der freien Ankerlänge wird .die Verankerungsanordnung ebenfalls durch einfache Abstandshalter gesichert, deren Ausbildung in der Folge von Zeichnungen dargestellt wird, die die Erfindung verdeutlichen und die folgendes zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Verpreßankers, vor allem der Verankerungslänge, gekennzeichnet durch den rohrförmigen Schutzmantel, der durch die ringförmigen Stützglieder in Abschnitte
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unterteilt ist und oberhalb dessen sich die freie Ankerlänge befindet, die durch das glatte Rohr gekennzeichnet istj
Fig. 2 die Abstandshalter der freien Ankerlänge im Querschnitt;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt in der Mitte des ringförmigen Stützglieds j
Fig. k die Bauelemente, die die zwischengeschalteten Ringstützen der Verankerungslänge bilden;
Fig. 5 bzw. 6 die im oberen Ende der Verankerungslänge gelegene unterbrechende Ringstütze, die jene von der freien Ankerlänge trennt bzw. die untere Ringstütze, die sich am Ende des Verpreßankers befindet und in der das Zugglied befestigt ist;
Fig. 7 bzw. 8 den Querschnitt durch die Verankerungslänge bzw. die zwischengeschaltete Ringstütze des Verankerungsbereichs;
Fig. 9 bzw. 10 die Vorrichtung für die Injektion in die inneren Teile beim Injizieren auf dem Montagegerüst bzw. das Injektionsrohr.
Nachstehend werden die in dieser Folge von Zeichnungen dargestellten Elemente beschrieben, um zu zeigen, wie durch das Zusammenwirken dieser Elemente die Verbesserungen herbeigeführt werden können, die den Gegenstand der Patentanmeldung bilden»
Zunächst soll der zwischengeschaltete Stützring 1 der Verankerungslänge betrachtet werden (vgl. Fig= 4).
Dieser Teil hat vorzugsweise Zylinderform, kann aber auch jede beliebige prismatische Form erhalten.
An der Außenseite ist angebracht:
a) der rohrförmige Schutzmantel 7 durch die Nut 9
b) und das federnde Element 3-
Im Inneren befindet sich der bis an dsn Ringrand 13 geführte Innenmantel 6.
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Im Stützkörper verlaufen die Radialbohrungen 2 und
die Längsbohrungen 4, die nicht miteinander in Verbindung
stehen.
Der Stützring am oberen Ende der Verankerungslänge,
der die freie Ankerlänge von der Verankerungslänge trennt
(Fig. 5)» unterscheidet sich von dem zwischengeschalteten
Stützring nur durch die Tatsache, daß er keine Radialbohrungen 2 aufweist und mit einer Ausnehmung 21 versehen istj durch die die Injektion von dem Abteil 10 in den äußeren Teil der Stange übergehen kann, wobei eine Verbindung zwischen der Ausnehmung und der Bohrung k· ausgeschlossen ist.
Schließlich ist der Stützring am unteren Ende der
Stange (vgl. Fig. 6) versehen mit:
a) Bohrungen 188 die die Drahtenden schützen solleng
b) Bingnuten 19 und 20, in die die beiden Mäntel eingreifen: der rohrförmige Schutzmantel 7 und der Innenmantel 6Q
Die obige Beschreibung dient nur zur Erläuterung der hier erörterten Ausführungsform der Erfindungj die Einzelelemente können jedoch im Rahmen der Erfindung abweichende Form erhalt©»«,
Nun soll das Herstellungsverfahren des VerpreSankam beschrieben werden.
Zunächst werden die Stützringe und die Mantel in das Montagegerüst gesetzt, ohne sie gegenüber den Stützen @inzust@ll®nc
Dann werden die Drähte in die Längsbohrungen der Stütz» ringe eingeführt, und die Mäntel werden gegenüber den zugehörigen Stützen eingestellt.
Nach dem Zusammensetzen des Verpreßankers wird die
inner© Injektion ausgeführt, was entweder in dem Hontagegerüst oder im Bohrloch selbst geschehen kann.
Wenn die Injektion ira Montagegerüst erfolgt, wird die Vorrichtung nach Pig« 9 benutzts die eins Injektion des Abteils 22 der freien Ankerlänge durch die Bohrung 23 und des Abteils 10 der Verankerungslänge durch .die Bohrung 24 erlaubt»
Wird die Injektion in den Verpr.eßanker in dem Bohrloch selbst vorgenommeng wird das Injektorrohr nach FIg0 10 venuendetc Dieses Bohr enthält einen Abschnitt mit radialen Bohrungen 2?s der oben und unten durch Dichtungsringe 25 begrenzt ist9 sowie ein an seinem Ende angebrachtes Rüekhaltventil 262 um den Eintritt von Luft und/oder etwa in dem Bohrloch befindlichem Wasser zu ermöglieheno Di© Injektionsmasse fließt also durch di© Bohrungen 2? des Injektionsrohrsj, die Bohrungen 14 des inneren MantelS8 die von federnden Elementen 15 umgeben und verschlossen sinda zu dem Abteil 10 und von dort an die Außenseite der Ausnehmung 21 des
des Stützringes und das Faösrelements 3«
Dann beginnt öle Injektion zur Bildung des Verankerungs~
Dazu dient der Stützung 1» Das Injektionsrohr wird so angesetzt;, daß der Stützring mit dem gslochten Teil d@s Injektitenspohrs fluchtet. Der von dem Injektionsrohr herkommende Injektionsfluß - als Primärinjektion bezeichnet - gelangt durch' '.die Bohrung 7 zur Außenseite durch das federnde Element 3°
Wenn das Bohrloch vollständig gefüllt istB wird die Primärinjektion beendet und die Härtung des injizierten Materials abgewartet.
Dann wird es unter geeignetem Druck zurückgewiesen^
uobei das Injektionsrohr aachsinaader all© Stützen durchläuft., Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden,,
Die Injektion der freien Ankes°länge kaaa mit einer ganz ähnlichen Maßnahm© wie für die ianer© Injektion erfolgen oder durch
die Bohrlochöffnung.
Das System ermöglicht jederzeit wiederholte Injektionen, auch wenn die Drähte gespannt gehalten werden.
Während der Spannphase wird die vorgesehene Belastung noch nicht erreicht, und man kann von der Möglichkeit Gebrauch machen, den Verpreßkorper neuerdings zu injizieren, und das läßt sich so oft wiederholen, wie es nötig erscheint.
Wegen des Materials, das untersucht wurde, die Zwischenräume der freien Ankerlänge auszufüllen, können leicht Prüfungen der Spannungsverhaltnisse der Drähte vorgenommen werden.
Die in der vorliegenden Anmeldung erläuterte Technik gestattet auch die Einbringung von Verpreßankern mit geringerem Durchmesser in jede Bodenart.
Die Art des verwendeten Zugglieds erlaubt die Herstellung von Verpreßankern beliebiger Länge ohne Schweißstellen und Hülsen.
Das Zugglied des Verpreßankers erhält keinen Kontakt mit dem Boden oder mit Wasser im Boden, so daß es gegen Korrosion vollständig geschützt ist.
Die Materialien, die den Verpreßanker bilden, sind im Bauwesen allgemein üblich und im Handel ohne weiteres erhältlich, und der Anker ist auch kostensparend herzustellen.
Ein Verpreßanker dieser Art erlaubt außerdem strenge Qualitätskontrollen und erreicht in jeder Hinsicht hohe Vollkommenheit.
Der Patentanwalt:
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Leersei

Claims (1)

  1. Geobras S.A0 Engenharia e FundaQoes
    Rua 7 de Abril No.127-11°
    Sao Paulo - SP
    BRASILIEN
    Ansprüche
    (1?) Verbessertes Verfahren und verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Verankerungen bei der Anbringung von Verpreßankern in Boden oder Gestein, wobei in der Verankerungslänge die Anordnung der Zugglieder durch ringförmige Stützglieder (1) gesichert ist, die innen (13) und außen (9) mit Ringflächen versehen sind und miteinander durch Rohre oder Innenmäntel (6) an dem Drahtbündel (5) und äußere Schutzrohre oder äußere rohrförmige Schutzmantel (7) an dem gleichen Bündel verbunden sind, wobei dazwischen Abteile (10) vorgesehen sind, durch die die Drähte (5) laufen,
    dadurch gekennzeichnet , daß die ringförmigen Stützglieder (1) mit radialen Injektionsbohrungen (2) versehen sind, die nach außen abschließende . federnde. Elemente (3) besitzen, mit Längsbohrungen (4) auf der Innenseite der federnden Elemente, durch die die Drähte (5) des Verpreßankers verlaufen, und mit längs verlaufenden Injektionsbohrungen (8), wobei diese Bohrungen nicht miteinander in Verbindung stehen.
    2. Verbessertes Verfahren und verbesserte Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet , daß der Stützring, der die freie Ankerlänge von der Verankerungslänge trennt, Ausnehmungen (21) besitzt, die mit dem Abteil (10) in Verbindung stehen und nicht mit dem Abteil (22)8 damit die Injektion aus dem federnden Element (3) nach außen treten kann.
    909809/0836
    ORIGINAL INSPECTED
    3· Verbessertes Verfahren und verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Verankerungen bei der Anbringung von Verpreßankern in Boden oder Gestein,
    dadurch gekennzeichnet , daß der außerhalb des Bündels verlaufende rohrförmige Schutzmantel (7) in der Verankerungslänge Vorsprünge (11) und Nuten (12) an seiner Innen- oder Außenfläche besitzt, um die Haftung zwischen dem Injektionsmaterial und dem Boden oder Gestein zu verbessern,
    k. Verbessertes Verfahren und verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Verankerungen bei der Anbringung von Verpreßankern in Boden oder Gestein,
    dadurch gekennzeichnet , daß der innere rohrförmige Mantel (6) mit dem federnden Element (15) ausgestattet ist, das die Injektionsbohrungen (14) in dem inneren Teil verschließt und umgibt.
    5. Verbessertes Verfahren und verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Verankerungen bei der Anbringung von Verpreßankern in Boden oder Gestein,
    dadurch gekennzeichnet , daß das untere ringröfmige Stützglied (17) Bohrungen (18) aufweist, die die Drahtenden (5) aufnehmen und schützen und Nuten (19 bzw» 20) zur Aufnahme der rohrförmigen Mäntel (6 bzw. 7) aufweisen.
    6. Verbessertes Verfahren und verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Verankerungen bei der Anbringung von Verpreßankern in Boden oder Gestein,
    dadurch gekennzeichnet , daß die innere Injektion auf einem Montagegerüst mit dem speziellen ringförmigen Unterbrecher (16) mittels Öffnungen (23) für die freie Ankerlänge und Offnungen (2k) für die Verankerungslänge erfolgen kann.
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DE19782835071 1977-08-11 1978-08-10 Verfahren und vorrichtug zur herstellung von verankerungen von stangen im erdboden und im gestein (verpressanker) Withdrawn DE2835071A1 (de)

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