DE3535319A1 - Verfahren und vorrichtung zum verankern von wenigstens teilweise unter wasser befindlichen spundwaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankern von wenigstens teilweise unter Wasser befindlichen Spund­ wänden, Schlitzwänden, Kaimauern und dergleichen mittels schräg angeordneter, stab-, draht- oder rohrförmiger Anker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren sowie eine dazu geeignete Vorrichtung sind beispielsweise bekannt aus der DE-PS 31 22 032. Die bekannte Vorrichtung besitzt eine Brust­ platte, auf der mittig eine Bohrlafette mit Führungen für das Unterwasserbohrgerät angebracht ist. Die Brustplatte ist mit Hilfe von vier, die wasserseitigen Schlösser der Spund­ wand hintergreifenden Klammern an der Spundwand befestigt, wobei jeweils zwei Klauen durch geeignete Verbindungsmittel zusammengepreßt werden. Die Bohrlafette ist entsprechend der gewünschten Bohrrichtung schräg, vorzugsweise unter einem Winkel von 45° zur Spundwand auf der Brustplatte befestigt. Zur Justierung der Bohrvorrichtung gegenüber der Spundwand besitzt die Brustplatte auf ihrer der Spundwand zugewandten Seite eine Zentrierplatte, welche eine dem mittleren Schloß des Tragelements entsprechende Ausnehmung besitzt.

Die Befestigung der Aufnahmevorrichtung an der Spund­ wand erfolgt durch Taucher unter Wasser. Die eigentliche Bedienung erfolgt von oberhalb der Wasseroberfläche über eine Steuereinheit, die über Schlauchleitungen mit dem Vorschubmotor sowie mit dem Bohrerantriebsmotor verbunden ist.

Mit Hilfe eines Spezialbohrers wird zunächst die Spund­ wand durchbohrt. Besteht die Spundwand aus Kastenprofilen, so verbleibt der rohrförmige Bohrer in der Spundwand; eine Wiederverwendung des Bohrers ist bewußt nicht vorgesehen. Der Bohrer dient somit als Führungshilfe beim Ansetzen des eigentlichen Ankerpfahls in das doppelwandige Kastenprofil der Spundwand. Der Ankerpfahl selbst wird in herkömmlicher Weise eingerammt. Bei sehr großen Ankerkräften kann ein Ankerpfahl mit Betonverpressung eingesetzt werden, d. h. der Ankerpfahl ist als Rohr ausgebildet, um während des Einrammens mit Beton gefüllt zu werden.

Um sicherzustellen, daß der winklig angeordnete Außenflansch des Ankerpfahls sich auch tatsächlich voll­ flächig an der Spundwand anlegen kann, muß mit Hilfe von besonderen Vorrichtungen der Ankerpfahl verdrehsicher ge­ führt werden.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren und seiner Vorrichtung, daß eine Reihe von Arbeiten nur von Tauchern ausgeführt werden kann, daß der Bohrer verloren ist und daß das Einrammen des Ankerpfahls ohne jegliche Führung und damit ohne Kontrollmöglichkeit erfolgt. Falls der Anker beim Einrammen auf ein Hindernis trifft, waren alle Vorbereitungsarbeiten vergebens.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art unter Verwendung eines Verpreßankers und eine zu seiner Durchführung ge­ eignete Vorrichtung anzugeben, welches die Unterwasser­ arbeiten auf ein Minimum reduziert bzw. ganz vermeidet und das Wiedergewinnen des gesamten Bohrgerätes erlaubt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen darin, daß das Montieren von Bohrgerät, Bohrrohr, Anker und Ankerhalte- und -verschlußeinrichtung bei hochge­ klappter Lafette oberhalb der Wasserfläche von Land aus vor­ genommen werden kann und daß das Heben und Senken der Lafette in einfachster Weise mit Hilfe eines Seilzuges erfolgt. Auch das Justieren und Halten der Haltevorrichtung an der Spund­ wand kann über Seilzüge von Land aus erfolgen. Die Länge der Bohrlafette ist größer als die Ankerlänge, so daß der Anker gleich in das Bohrrohr eingelegt und mit diesem in das Erdreich eingedreht werden kann.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 5.

Falls gewünscht ist, daß auch das untere Ende der Lafette, welches normalerweise mit dem waagerechten Lager verbunden ist, zur Wasseroberfläche gehoben werden kann, sind an der Haltevorrichtung gesonderte Führungsschienen vorgesehen, die bis über die Wasseroberfläche reichen.

Zur Befestigung der Haltevorrichtung und zur Ab­ tragung der beim Bohren sowie beim Einbringen des Ankers entstehenden Kräfte dienen vorzugsweise über Hydraulik­ zylinder betätigte Zangen, deren Backen an das Profil der Spundwand angepaßt sind. Alternative Befestigungsmöglich­ keiten bestehen in der Verwendung von Magneten, Saug­ lippen oder Unterwasserbolzen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besitzt die Haltevorrichtung der Kontur der Spundwand ange­ paßte Führungskörper. Dadurch wird die Einleitung der beim Bohren usw. auftretenden Kräfte auf die Spundwand ver­ bessert.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Lafette auch über ein im wesentlichen senkrechtes Lager schwenkbar an der Haltevorrichtung gelagert. Dadurch ist es möglich, mit unterschiedlichen Horizontalwinkeln zu bohren, beispielsweise wenn in der zunächst gebohrten Richtung ein Hindernis, z. B. ein Findling, den Bohrvorgang stoppt.

Das Einstellen und Feststellen des senkrechten Lagers erfolgt über eine geeignete Einrichtung, insbesondere über einen Hydraulikzylinder oder eine äquivalente Seilver­ spannung.

Wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Er­ findung die Mittelachse des senkrechten Lagers durch das Zentrum des Bohrlochs geht, kann auch die zweite Bohrung, deren Horizontalwinkel gegenüber der ersten Bohrung ver­ ändert wurde, durch dasselbe Bohrloch in der Spundwand ge­ führt werden. Dadurch wird eine weitere Schwächung der Spundwand vermieden und der Arbeitsvorgang beschleunigt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können das waagerechte und das senkrechte Lager in einem Kugellager vereint werden. Eine weitere Vereinfachung er­ gibt sich, wenn die Lafette an der Haltevorrichtung kar­ danisch gelagert ist, wobei die Schwenkachsen durch das Zentrum des Bohrloches gehen. In diesem Fall können alle Bohrungen mit beliebigem Horizontal- und Vertikalwinkel durch ein und dasselbe Bohrloch in der Spundwand einge­ bracht werden.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels in schematisierter Darstellung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Bohr- und Montagevorrichtung mit angehobener Lafette,

Fig. 2 die Bohr- und Montagevorrichtung bei abge­ senkter Lafette und nach Einbringen des Ankers,

Fig. 3 die Verbindung des fertigen Ankers mit der Spundwand,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Haltevorrichtung im Bereich der Spundwand in teilweise geschnittener Darstellung und

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Haltevorrichtung im Bereich der Spundwand in teilweise geschnittener Darstellung.

Das Einbringen des Ankers soll anhand der Fig. 1 und 2 erläutert werden.

Zunächst wird eine Führungs- und Haltevorrichtung 2 entsprechend dem Profil der Spundwand 1 erstellt. Daran wird mit Hilfe eines waagerechten Lagers 3 eine Lafette 10 schwenkbar gelagert. Die Länge der Lafette 10 ist auf die volle Länge von Bohrer und Anker ausgelegt.

Anschließend wird die Führungs- und Haltevorrichtung 2 mit Hilfe von Seilzügen 9 auf die gewünschte Tiefe ab­ gesenkt und mit Hilfe von Gabelklammern, Magneten, Bolzen oder ähnlichem die Verbindung zur Spundwand 1 hergestellt. Bei hochgestellter Lafette 10 wird das Bohrgerät 14, welches auf einem Laufwagen 15 befestigt ist, oberhalb des Wasserspiegels von Land aus montiert.

Die Bohrmaschine 14 besteht aus einem Bohrkopf mit Motor. Hinter dem Bohrkopf befindet sich ein Spülkopf mit einem durch den Bohrkopf geführten Gestänge. Der Spülkopf läßt sich unabhängig vom Bohrkopf parallel zur Lafette 10 verschieben.

An die Bohrmaschine 14 wird zunächst ein Spezial­ bohrer angesetzt, mit dem die Spundwand 1 durchbohrt werden kann. Danach wird die Lafette 10 an Seilen 13 in die Bohr­ position abgelassen. Der Laufwagen 15 mit Bohrmaschine 14 und Spezialbohrer wird über einen Kettenzug auf der Lafette 10 in Richtung auf die Spundwand 1 gezogen, bis der Kopf des Spezialbohrers sich an der Spundwand 1 befindet. Dann wird die Spundwand 1 durchbohrt, anschließend die Bohrmaschine 14 über den Kettenzug wieder in die Ausgangsposition zu­ rückgezogen, die Lafette 10 um das waagerechte Gelenk 3 geschwenkt und der Spezialbohrer von Land aus abgebaut.

Anschließend wird das eigentliche Bohrrohr 17 in voller Länge auf der Lafette 10 befestigt, ausgerichtet und an die Bohrmaschine 14 angeschlossen. Nach dem Ablassen der Lafette 10 mit Hilfe der Seile 13 in die Bohrposition wird das Bohrrohr 17 mit Hilfe der Bohrmaschine 14 durch das Bohrloch 28 in der Spundwand 1 in den Boden bis auf Soll­ tiefe eingetrieben.

Jetzt wird der Bohrmaschinenkopf vom Bohrrohr 17 gelöst und die Bohrmaschine 14, 15 über den Kettenzug in die Ausgangsposition zurückgezogen.

Nach dem Hochklappen der Lafette 10 wird ein Anker 12 auf der Lafette 10 montiert, ausgerichtet und justiert. Am Anker 12 sind befestigt eine Verkralleinrichtung 20, eine Verpreßleitung 21 und ein Dichtteller 22. Der Anker 12 wird durch das Gestänge des Spülkopfes gehalten. Die Verpreß­ leitung 21 wird durch den Spülkopf geführt.

Nach dem Ablassen der Lafette 10 in die Bohrposition wird der Anker 12 mit Hilfe des Kettenzuges der Bohrmaschine 14 langsam in das Bohrrohr 17 eingeführt, bis er seine Soll-Lage erreicht hat.

Jetzt wird der Bohrmaschinenkopf wieder an das Bohr­ rohr 17 angekoppelt. Der Laufwagen 15 fährt langsam um einige 10 cm zurück, wobei der Spülkopf, der den Anker 12 hält, stehen bleibt. Nach dem Aktivieren der Verkrallein­ richtung 20 sitzt der Anker 12 fest im Boden.

Unter stetigem Ziehen des Bohrrohrs 17 wird über die Verpreßleitung 21 der Hohlraum zwischen Anker 12 und Erd­ reich mit Vergußmörtel 31 so lange gefüllt, bis der Dicht­ teller 22 erreicht ist.

Jetzt wird die Bohrmaschine 14 mit dem Bohrrohr 17 in die Ausgangsposition zurückgezogen, die Verpreßleitung 21 am Anker 12 gelöst, die Lafette 10 mit Hilfe der Seile 13 hochgekippt und das Bohrrohr 17 abgebaut. Auf dem Bohr­ maschinenkopf kann jetzt eine Traverse 19 befestigt, aus­ gerichtet und justiert werden. Nach dem Ablassen der Lafette 10 in die Bohrposition wird die Traverse 19 mit Hilfe des Kettenzuges langsam in Richtung des Ankers 12 verfahren und über den Anker 12 geschoben. Dabei reicht die Traverse 19 ca. 20 cm in das Spundwandloch 28 hinein.

Nach Lösen der Verbindung zwischen Traverse 19 und Bohrmaschine 14 wird die Bohrmaschine 14 in ihre Ausgangs­ position zurückgefahren. Eine Sicherheitsmutter 23 kann nun ebenfalls wieder mit der Bohrmaschine 14 auf den Ankerkopf geschraubt werden, falls diese Arbeit nicht von Tauchern erledigt wird. Durch Öffnungen in der Traverse 19 wird der Raum 32 hinter der Spundwand verpreßt und das Spundwand­ loch 28 auf diese Weise abgedichtet.

Nach dem Lösen der Verbindung zwischen der Führungs- und Haltevorrichtung 2 und der Spundwand 1 kann diese Vor­ richtung geborgen werden. Das Vorspannen des Ankers 12 er­ folgt einige Zeit später nach dem völligen Abbinden des Verpreßmörtels. Diesen Zustand zeigt Fig. 3.

Da die Länge der Lafette 10 größer ist als die Länge des Ankers 12, kann dieser schon vorher in das Bohrrohr 17 eingelegt und mit diesem in das Erdreich eingedreht werden. So lassen sich eine ganze Reihe von Montage- und Demontage­ vorgängen einsparen.

Anhand der Fig. 4 und 5 soll auch die Führungs- und Haltevorrichtung 2 näher erläutert werden. Sie besteht im wesentlichen aus einem zur Spundwand 1 wenigstens teilweise offenen Gehäuse, in dem vorzugsweise vier über Hydraulik­ zylinder 8 betätigte Spannklammern 7 vorgesehen sind. Seil­ züge 9 oder entsprechende Gewindestäbe stellen die Ver­ bindung nach oben her und entlasten die Klammern 7.

Die dargestellte Spundwand 1 besitzt ein trapezförmiges Profil. Zwei Führungskörper 24 gleiten in je einem Spund­ wandtal. Sie erleichtern das Ankuppeln der Halte- und Führungsvorrichtung 2 und verbessern die Abtragung des beim Bohren auftretenden Drehmoments auf die Spundwand 1.

Die Traverse 10 ist über das waagerechte Lager 3 mit einer Verbindungslasche 27 verbunden. Diese ist wiederum über ein im wesentlichen senkrechtes Lager 4 mit der Führungs- und Haltevorrichtung 2 verbunden. Die Verlängerung dieser in etwa senkrechten Achse 4 geht vorzugsweise durch das Zentrum des Bohrlochs 28 in der Spundwand 1. Dadurch ist es möglich, auch mehrere Bohrungen mit unterschiedlichem Horizontalwinkel durch dasselbe Bohrloch 28 hindurch nieder­ zubringen, beispielsweise dann, wenn eine Bohrung infolge eines Hindernisses im Bohrweg aufgegeben werden muß.

Vorzugsweise können das waagerechte und das senkrechte Lager 3, 4 in einem Kugellager zusammengefaßt werden. Außer­ dem kann man diese Lager auch kardanisch ausbilden. Wenn dafür gesorgt wird, daß die Schwenkachsen durch das Zentrum des Bohrlochs 28 gehen, können Bohrungen mit beliebigem Horizontal- bzw. Vertikalwinkel durch ein und dasselbe Bohrloch 28 eingebracht werden.

Claims (19)

1. Verfahren zum Verankern von wenigstens teilweise unter Wasser befindlichen Spundwänden, Schlitzwänden, Kai­ mauern und dergleichen, mittels schräg angeordneter, stab-, draht- oder rohrförmiger Anker, wobei zunächst eine Halte­ vorrichtung eines Unterwasserbohrgerätes mit Bohrlafette an der Spundwand in Höhe der Bohrung befestigt, anschließend die Spundwand durchbohrt und endlich der Anker eingebracht und verankert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Justieren und Befestigen der Haltevorrichtung (2)das freie Ende der Lafette (10) angehoben wird, daß an dem aus dem Wasser ragenden Teil der Lafette (10) das Bohrgerät (14, 15) mit einem ersten Bohrer zum Durchbohren der Spundwand (1) montiert wird, daß anschließend die Lafette (10) in die Bohrposition abgelassen und die Spundwand (1) durchbohrt wird, daß nach dem Wiederanheben der Lafette (10) ein Bohr­ rohr (17) mit voller Länge und Erdbohrer, sowie gegebenen­ falls mit eingelegtem Anker (12) montiert wird, daß das Bohrrohr (17) durch das Bohrloch (28) in der Spundwand (1) hindurch auf volle Länge in das Erdreich eingetrieben wird, daß das Bohrrohr (17) mit Hilfe der Vorschubeinrichtung (15) des Bohrgeräts (14) langsam zurückgezogen wird, und daß nach dem Verkrallen des Ankers (12) der Hohlraum zwischen Anker (12) und Erdreich mit Verpreßmaterial (31) verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) mit Hilfe von Seilen (9) von oben gehalten und justiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) an der Spundwand (1) verklammert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lafette (10) mit einem Seil (13) abge­ senkt und angehoben wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Demontieren des Bohrrohrs (17) bei wieder angehobener Lafette (10) eine Haltetraverse (19) und eine Sicherheitsmutter (23) mit Hilfe des Bohrgerätes (14, 15) auf das freie Ende des Ankers (12) aufgesetzt werden.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einer Haltevorrichtung (2) zum Justieren und Befestigen der Vorrichtung an der Spundwand (1) in Höhe der Bohrung (28), einer daran be­ festigten Lafette (10) mit Führungen für das Bohrgerät (14, 15) und einem Bohrer mit Bohrrohr (17), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lafette (10) für die volle Länge des Bohrrohres (17) bzw. des Ankers (12) dimensioniert ist, daß die Lafette (10) an der Haltevorrichtung (2) über ein waagerechtes Lager (3) schwenkbar gelagert ist und daß die Lafette (10) mit Hilfe eines Seilzuges (13) von Land aus absenkbar und wieder anhebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) mit Hilfe von Seilzügen (9) heb- und senkbar und vor dem Bohrloch (28) justierbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) gesonderte Führungsschienen aufweist, mit deren Hilfe das untere Ende der Lafette (10) nach Lösen des waagerechten Lagers (3) gehoben und wieder abgesenkt werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Befestigung der Haltevorrichtung (2) an der Spundwand (1) Zangen (7) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangen (7) über Hydraulikzylinder (8) betätigt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Befestigung der Haltevorrichtung (2) an der Spundwand (1) Magnete vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Befestigung der Haltevorrichtung (2) an der Spundwand (1) Sauglippen vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) der Kontur der Spundwand (1) angepaßte Führungskörper (24) besitzt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lafette (10) an der Halte­ vorrichtung (2) auch über ein im wesentlichen senkrechtes Lager (4) schwenkbar gelagert ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittelachse des senkrechten Lagers (4) durch das Zentrum des Bohrlochs (28) geht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Einrichtung, insbesondere ein Hydraulikzylinder (6) zum Einstellen und Feststellen des senkrechten Lagers (4) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen waagerechtem (3) und senk­ rechtem Lager (4) eine Verbindungslasche (27) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das waagerechte und das senkrechte Lager (3, 4) in einem Kugellager vereint sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lafette (10) an der Haltevor­ richtung (2) kardanisch gelagert ist, wobei die Schwenk­ achsen durch das Zentrum des Bohrloches (28) gehen.