DE29806260U1 - Erdanker mit aufgesetzten Wendeln - Google Patents

Description

Anmelder: Prof. Dr.-Ing. Richard Rojek Hirtwiesen 15, 86 316 Friedberg Erdanker mit aufgesetzten Wendeln

Die Erfindung betrifft eine neuartige Form von Erdankern, mit deren Hilfe Zugkräfte vorzugsweise im Lockergestein verankert werden können. Erdanker werden in Form von Verpreßankern seit Jahrzehnten erfolgreich dazu verwendet, Baugrubensicherungen so rückzuverankern, daß die Baugrube vollständig frei zur Verfügung steht und um Verankerungskräfte von Bauwerken in das Erdreich zu leiten. Diesen Systemen liegt zugrunde, daß für ihren Einbau zunächst ein Bohrloch hergestellt wird, dessen Durchmesser deutlich über dem des Ankersystems liegt. Erst in einem zweiten Schritt wird der eigentliche Anker in das Bohrloch eingebaut. Im dritten Schritt wird der Zwischenraum zwischen Anker und Bohrloch im Bereich der sogenannten Verankerungslänge - i. d. R. ca. 5 m - mit Zementmörtel verpreßt.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Erdanker so auszubilden, daß die drei beschriebenen Arbeitsgänge in einem einzigen Arbeitsschritt zusammengefaßt werden können und dadurch mit wesentlich geringerem Aufwand ein erheblich schnellerer Einbau mit daraus resultierenden, großen wirtschaftlichen Vorteilen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anker mit Hilfe von wendelartig angeordneten Auftragsflächen schraubenartig ausgebildet werden und diese Wendeln bei Bedarf gleichzeitig zur Herstellung von Verpreßkörpem verwendet werden können.

Um den Anker ohne vorgebohrtes Loch einbringen zu können, wird er zunächst mit einer Bohrspitze ausgestattet, die gegenüber dem Anker einen geringen Überstand aufweist. Durch die bereits beschriebene Wendel, die ggf. aus einem dickwandigen Rohr bestehen oder ansonsten jeden beliebigen Querschnitt aufweisen kann, ist die Voraussetzung geschaffen, daß der Anker mit vergleichsweise geringem Aufwand wie eine Schraube in das Erdreich eingedreht werden kann. Der Überstand der

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Bohrspitze bewirkt, daß entlang der Ankermantelfläche nur in ganz geringem Maß Reibungskräfte aktiviert werden.

Durch das Drehbohren kann der Boden bei geeigneter Konsistenz aus dem Querschnittsbereich des Ankers verdrängt werden, wodurch gleichzeitig der Boden um den Anker herum kräftig verdichtet wird. In diesen Fällen kann der Anker bei entsprechend günstigen bodenmechanischen Eigenschaften des Baugrunds sofort nach dem Erreichen seiner endgültigen Position seine Zugkraft ohne weitere Maßnahmen über die Wendeln auf den verdichteten Baugrund übertragen. In diesem Fall wird der bislang erforderliche Aufwand für die Herstellung eines tragfähigen Erdankers ganz erheblich reduziert. Mit Hilfe eines für diesen Einbau ausgelegten Spezialgeräts können derartige Anker in wenigen Minuten eingebaut und sofort anschließend belastet werden.

Bei anderen Baugrundkonsistenzen kann für den Einbau der Anker zusätzlich im Bereich der Bohrspitze eine Spülung erforderlich werden. In diesen Fällen ist der Anker nach dem Einbau nicht so formschlüssig mit dem Erdreich verbunden wie im zuvor beschriebenen Fall: Durch das Spülen wird gelöstes Bodenmaterial entlang der Ankermantelfläche zum Bohrmund transportiert und es entfällt auch die verdichtende Bodenverdrängung. Für die spätere Kraftübertragung ist daher ein zusätzlich einzubauernder Verpreßkörper erforderlich.

In diesen Fällen kann die Wendel rohrförmig ausgebildet werden und dient nun gleichzeitig als Injektionsrohr; sie erhält dann im Bereich der Verankerungslänge Injektionsöffnungen. Bevor der Anker seine Endteufe erreicht hat, wird mit den letzten Bohrdrehungen über dieses Injektionsrohr im Düsenstrahlverfahren der Ankerkörper hergestellt.

Nach dem Erhärten des Hochdruckinjektionskörpers wird der Anker vorgespannt. Die Ankerkraft wird über die Wendel in den Injektionskörper geleitet.

Für den beschriebenen Einbau sind wesentlich kleinere Bohrungen in den baugrubenseitigen Verankerungswänden oder sonstigen Bauteilen erforderlich, was auch hier zu konstruktiven und kostenmäßigen Vorteilen führt.

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Die Tiefe der von den Wendeln gebildeten Auftragsflächen muß so gewählt werden, daß sie die Kraftübertragung zwischen Anker und Baugrund direkt oder aber in den Verpreßmörtel gewährleisten. Je nach Anwendungsfall dürfte das Verhältnis von Außendurchmesser zu Kerndurchmesser daher im vorliegenden Fall etwa zwischen 1,5 und 5,0 liegen. Der Abstand zwischen den Verankerungselementen ist - am äußeren Rand gemessen - etwa 1 bis 10 mal so groß wie deren Überstand gegenüber dem Kernquerschnitt. Spiralförmige Verankerungselemente sind gegenüber der Ankerachse etwa zwischen 45 ° und 75 ° geneigt.

Da die Abmessungen der Verankerungselemente durch die auf sie einwirkenden Baugrundspannungen bestimmt werden, können sie - bei entsprechender Herstellungsmethode - aus einem Material geringerer Festigkeit als das des Ankers bestehen.

Nachstehend werden einige mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsankers mit spiralförmig angeordneten Verankerungselementen,

Figur 2 den Anker der Figur 1 mit einem zusätzlichen Injektionsrohr und

Figur 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hochdruckinjektions

ankers mit Druckrohr.

In der Figur 1 ist ein Anker 1 dargestellt, bei dem die - beispielsweise durch Aufschweißen - schubfest verbundene Wendel 2 beispielhaft als dickwandiges Injektionsrohr ausgebildet ist. Außerhalb des Verankerungsbereichs ist das Injektionsrohr an ein Versorgungsrohr anschließbar. In dem Injektionsrohr befinden sich Injektionsöffnungen, über die Injektionsgut 3 mit Hochdruck in das umgebende Erdreich gepreßt wird. Die Öffnungen werden vorteilhafterweise so ausgerichtet, daß der Hochdruckinjektionskörper nicht radial, sondern - wie dargestellt - so geneigt hergestellt wird, daß die Ausrichtung seiner Mittelfläche der späteren Ankerstützrichtung entspricht. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verankerungselements 2 reicht eine vergleichsweise kurze Länge aus, um die Ankerkraft vom Zugglied in den An-

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kerkörper zu leiten. Der Ankerkörper selbst erreicht durch die beschriebene Herstellungsart einen erheblich besseren Kraftschluß zum Erdreich als konventionelle Verpreßkörper. Beides führt dazu, daß im vorliegenden Fall ein Bruchteil der bisher erforderlichen Verankerungslängen ausreicht, was zu weiteren, erheblichen Kostenvorteilen der vorgestellten Lösung führt.

Der Anker ist weiterhin mit einer Bohrspitze 4 ausgestattet, die gegenüber dem Anker einen kleinen Überstand aufweist. Die Bohrspitze verfügt über einen spiralförmigen Aufsatz 5, der den Raum für das Drehbohren der Wendel freilegt und daher zweckmäßigerweise gegenüber der Wendel gleichfalls einen geringen Überstand aufweist. In diesem Bereich können gleichfalls Injektionsöffnungen vorgesehen werden, die beim Einbau ggf. zum Spülen und später zum gezielten Verpressen des Bereichs um die Bohrspitze verwendet werden kann.

In der Figur 2 ist dargestellt, wie bei Bedarf neben dem erfindungsgemäßen Verankerungselement 2 auf der unbelasteten Seite ein zusätzliches Injektionsrohr 6 angeordnet werden kann, falls die Wendel aus bestimmten Gründen einen massiven Querschnitt aufweisen soll oder für das Herstellen des Verpreßkörpers durch das Duplex-Düsenstrahlverfahrens Vorteile zu erwarten wären. Letzteres ist jedoch kaum zu erwarten, da der optimale Durchmesser des Verankerungskörpers wohl ohne weiteres mit dem Simplexverfahren erreicht werden kann. In der Figur 2 ist auch angedeutet, wie die Aufkantung 5 a der Bohrspitze leicht an die Doppelspirale angepaßt werden könnte. Auch das zusätzliche Injektionsrohr kann mit einem Versorgungsrohr gekoppelt werden.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Lösungen wären ausschließlich anwendbar für temporär verwendete Erdanker, da sie in der gezeigten Form für die Anordnung eines Korrorionschutzaufbaus keine gute Möglichkeit bieten. Das vorgestellte Konstruktionsprinzip könnte aber trotzdem leicht für die Anwendung auf Daueranker modifiziert werden, indem gemäß Figur 3 die dargestellten Verankerungselemente 2 nicht auf dem Zugglied, sondern - sinngemäß zu bisher bereits bekannten Systemen - auf einem zusätzlich darübergestülpten Druckrohr 7 angeordnet werden. Die Bohrspitze 4 a hat in diesem Fall zusätzlich die Aufgabe, den Kraftschluß zwischen Druckrohr und Zugglied herzustellen. Im Zwischenraum zwischen Zugglied 8 und

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Druckrohr 7 findet der Korrosionschutz 9 des Zugglieds Platz. Das Druckrohr - und eventuell auch das erfindungsgemäße Verankerungselement - erhalten für mögliche Korrosionsverluste einen Dickenzuschlag. Das erfindungsgemäße Verankerungselement dürfte aber durch das alkalische Milieu des Hochdruckinjektionskörpers ausreichend korrosionsgeschützt sein. Wie bereits beschrieben, kann durch gezieltes Verpressen in diesem Bereich auch die Bohrspitze korrosionsgeschützt werden.

Die kraftschlüssige Verbindung zwischen Wendel und Anker bzw. Druckrohr ist nur im Verankerungsbereich erforderlich. Es ist daher möglich, die Wendel des Verankerungsbereichs mit einem wiedergewinnbaren Injektionsrohr zu kombinieren. Ebenso kann für das Druckrohr ein wiedergewinnbares Verlängerungsstück eingesetzt werden.

Claims (13)

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Einleitung von Verankerungskräften in das Erdreich mit einer in das Erdreich Bohrloch einbringbaren Ankeranordnung, der eine Injektionseinrichtung zum Einbringen einer einen Verpresskörper bildenden Verpressmasse in den Zwischenraum zwischen Ankeranordnung und Erdreich zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranordnung (1;7,8) zumindest im dem Verpresskörper zugeordneten Längenabschnitt mit mehreren hierüber verteilten Verankerungselementen (2) versehen ist, die umlaufende, gegenüber der Außenwand der Ankeranordnung (1;7,8) radial vorspringende Verankerungsflächen aufweisen, wobei das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser der Verankerungselemente (2) größer als bei Schraubengewinden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente (2) wenigstens eine durchgehende Wendel bilden.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente (2) auf die zugeordnete Ankeranordnung (1;7,8) aufgesetzt und hiermit verschweißt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verankerungselemente (2) bildende Wendel als mit Injektionsbohrungen versehenes Injektionsrohr ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die

Verankerungselemente (2) bildende, als Injektionsrohr ausgebildete Wendel außerhalb des Verpresskörpers an ein Versorgungsrohr anschließbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Injektionsbohrungen etwa rechtwinklig zum umfangsseitigen Verlauf der Verankerungselemente (2) gerichtet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der unbelasteten Seite der die Verankerungselemente (2) bildenden Wendel zumindest eine weitere, als Injektionsrohr (6) ausgebildete Wendel angeordnet ist, die vorzugsweise außerhalb des Verpresskörpers mit einem Versorgungsrohr kuppelbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ■ Verankerungsanordnung (1;7,8) mit einer Bohrspitze (4;4a) versehen ist, deren Schneideinrichtung in radialer Richtung zumindest über die zugeordnete Verankerungsanordnung (1 ;7,8), vorzugsweise auch über die hieran angebrachten Verankerungselemente (2) vorspringt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsanordnung (1;7,8) ein mit den Verankerungselementen (2) versehenes Druckrohr (7) aufweist, das von einem mit einer Korrosionsschutzeinrichtung (9) versehenen Zugglied (8) durchgriffen ist, das sich über einen an seinem vorderen Ende angebrachten Stützkopf am Druckrohr (7) abstützt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der

Stützkopf als Bohrspitze (4a) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser der Verankerungselemente im Bereich zwischen 1,5 und 5 liegt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der die Verankerungselemente (2) bildenden Wendel zumindest der Dicke der Verankerungselemente (2), vorzugsweise dem Injektionsrohrdurchmesser, und höchstens dem 10-fachen dieses Werts entspricht.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranordnung (1;7,8) eine höhere Festigkeit als die Verankerungselemente (2) aufweist.