DE3824955A1

DE3824955A1 - Verfahren zum herstellen von bodenankern

Info

Publication number: DE3824955A1
Application number: DE3824955A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Cartus
Original assignee: GKN Keller GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1990-01-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bodenankern mit einem am vorderen Ende gelegenen Ver ankerungskörper zur formschlüssigen Verbindung mit dem umgebenen Erdreich, in dem das Ende eines Ankerstahls eingebunden ist, und mit einem daran nach hinten an schließenden Schaft, in dem der Ankerstahl spannbar glei tend in einer umgebenen Hülse liegt.

Bodenanker dienen der Sicherung von Böschungen und Seiten wänden von Ausschachtungen und werden üblicherweise nach einem Verfahren hergestellt, bei dem zunächst eine Boden öffnung von gleichbleibendem Querschnitt erzeugt, in diese dann ein Ankerstahl eingebracht wird, der in seinem nach außen liegenden Schaft mit einer Hülse umgeben ist und schließlich mit Bindemittelsuspension oder ähnlichem Bin demittel verfüllt wird. Nach dem Aushärten der Binde mittelsuspension kann der innerhalb der Hülse liegende Ankerstahl vorgespannt werden, und über die verwendeten Widerlager einen Druck auf die Bodenoberfläche auszuüben.

Aus der DE PS 6 93 918 ist es bekannt, einem erweiterten Verankerungskörper am Ende des Bodenankers dadurch herzu stellen, daß eine Sprengung am Ende der Bohrung nach deren Herstellung erfolgt. Der obere zur Oberfläche hin gelegene Teil der Bodenöffnung wird durch ein Vortreibrohr ge sichert. Aus der gleichen Veröffentlichung ist es bekannt, einen gegenüber der Bodenöffnung mit konstantem Quer schnitt erweiterten Verankerungskörper durch Einstampfen des Baustoffes in den unteren Teil derselben zu erzeugen. Hierbei ist ebenfalls ein Vortreibrohr zur Sicherung der Bodenöffnung im oberen Bereich erforderlich.

Aus dem Bereich der Herstellung von Ortbetonpfählen ist es bekannt, einen gegenüber dem Pfahldurchmesser erweiterten Pfahlfuß dadurch zu schaffen, daß ein derart erweiterter Pfahlfuß durch konventionelles Einpressen von Binde mittelsuspension mit geringem Druck in der Größenordnung von 10-15 bar oder durch Ausspülen eines Hohlraumes durch einen Schneidmittelstrahl mit hohem Druck in der Größenordnung von bis zu 300 bar und Verfüllen des er weiterten Hohlraumes mit Bindemittelsuspension hergestellt wird. Für den Schneidmittelstrahl kann Schneidwasser oder die Bindemittelsuspension selber verwendet werden. Das Herstellen dieses erweiterten Teils des Ortbetonpfahls kann bei der Vorwärts- oder bei der Rückwärtsbewegung eines entsprechenden Bohr- und Injiziergestänges erfolgen. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Pfähle wird in der DE 34 16 679 A1 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Bodenankern bereitzustellen, bei dem auch bei bindigen Böden eine sichere Verankerung erfolgt, die mit hoher Vorspannung belastet werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Abschnitt einer Boden öffnung für den Schaft des Bodenankers durch mechanisches Bohren oder Verdrängen mittels eines Bohrgestänges herge stellt wird, und daß ein zweiter erweiterter Abschnitt der Bodenöffnung für den Verankerungskörper (11) mittels Inji zieren von unter Druck stehendem Medium durch das Bohrge stänge oder ein Injiziergestänge erzeugt wird. Es sind hiermit einzelne Injiziergestänge für Schneidwasserstrahl und Bindemittelsupsension einbegriffen. Es wird hiermit in erfinderischer Weise eine bei der Erstellung von Boden ankern bisher unübliche Technik zur kostengünstigen Bil dung eines erweiterten Verankerungsteils und sicheren Eintragung der Ankerkräfte in den Boden eingesetzt, die den Fortfall des bisher erforderlichen Absenkrohres ermög licht. Der Durchmesser des erweiterten Abschnitts der Bodenöffnung und damit die Größe des entstehenden Ver ankerungsteils ist nach diesem Verfahren in vorteilhafter Weise in engen Grenzen berechenbar und damit vorausstimm bar. Es ist im günstigsten Fall nicht erforderlich, das Bohrgestänge zu entfernen, um mit anderen Mitteln die Erweitung der Bodenöffnung herzustellen. Vielmehr ist äußerstenfalls ein begrenzter Rückzug des Bohrgestänges zum Herstellen des Verankerungsteils nötig, wobei hierbei das Verfüllen eingeschlossen ist.

Für die Herstellung des erweiterten Verankerungsteils stehen verschiedene Techniken zur Verfügung, die jeweils die Zugabe von Druckluft zu den verwendeten Flüssigkeits strahlen einschließen können, wobei die Bezeichnung Flüssigkeit sowohl die zu verpressende Bindemittel suspension als auch das gegebenenfalls vorher eingesetzte Schneidwasser einschließen soll. Bei der Verwendung von Schneidwasser zur Erzeugung eines mit einer flüssigen Phase gefüllten Raumes im Boden, wobei die flüssige Phase aus einer Mischung von Boden einschließlich evtl. Poren wasser) und der zugeführten Flüssigkeit besteht, wird dieses in der Regel bei einer Aufwärtsbewegung des ent sprechenden Bohr- und Injiziergestänges unter Rotieren des Gestänges aus zumindest einer Düse wendelförmig ausge bracht. Das Ausbringen des Schneidwassers und das Ein bringen des Bindemittels kann nacheinander aber auch gleichzeitig so räumlich getrennt erfolgen, daß beim Vor trieb örtlich die gleiche Abfolge zustande kommt. Die beim Bohren der Öffnung für den Schaft erforderliche Bohr spülung kann mit geringerem Druck aus den gleichen Anord nungen wie das Schneidwasser ausgebracht werden.

Nach dem Einbringen der Bindemittelsuspension und ggfls. des gesonderten Verankerungselements ist im Bereich des Schafts die Suspension um die Hülse herum bevorzugt von oben mit Wasser auszuspülen, da die Kräfte später aus schließlich ins Verankerungsteil eingleitet werden sollen. Eine besondere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver fahrens zur Herstellung von Bodenankern besteht darin, daß nach dem Erzeugen und Verfüllen der Bodenöffnung mit dem erweitertem unteren Teil ein zuvor zumindest abschnitts weise mit einer Umhüllung im Bereich des Schaftes ver sehenes Bohrgestänge als verlorenes Teil in der Funktion als Ankerstahl in der Bodenöffnung verbleibt. Nach dem Aushärten der verwendeten Suspension ist hierbei der Bohr kopf fest eingebunden, während der mit der Umhüllung ver sehene Bereich des Bohrgestänges mit gegenüber diesem gespannt werden werden kann. Hierzu werden übliche Spann mittel an den Ankerstahl angesetzt, die sich gegen ein an der Bodenoberfläche aufliegendes Widerlager abstützen.

Der Ankerstahl kann ein durchgehend glatter Stab sein oder an seinen vorderen in die Bodenöffnung gerichteten Ende mit einem oder mehreren Lastverteilungskörpern versehen sein.

Die Hülse, die die freie Bewegung des Ankerstahls gegen über dem ausgehärteten Schaft sicherstellt und gegenüber dem Gestänge an ihren beiden Enden abgedichtet sein muß, kann in günstiger Weise aus Kunststoff (o. ä.) bestehen. Je nach Länge des Schaftes kann das Gestänge aus mehreren Abschnitten bestehen, die miteinander verschraub- oder verrastbar sind, wobei sich Abschnitte der Hülse und des Gestänges in der Länge entsprechen sollten.

Je nach Art der verwendeten Technik können innerhalb des als Ankerstahl Verwendung findenden Bohrgestänges ein oder mehrere Zuführkanäle für Suspension und gegebenenfalls Wasser und gegebenenfalls Luft vorgesehen sein. Deren Ausgestaltung kann im Querschnitt konzentrische Ringe oder Kreissektoren umfassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführung in vier Stufen,

Fig. 2 zeigt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführung in drei Stufen.

In Fig. 1 ist unter a dargestellt, wie eine aus einem Bohrkopf 1 und einem Gestänge 2 bestehendes Bohr- und Injiziervorrichtung einen ersten Abschnitt 3 einer Boden öffnung im drehenden Vortrieb erzeugt, wobei durch Pfeile das Einbringen von Bohrspülung dargestellt ist, durch das Material aus dem Bohrloch ausgetragen wird.

Unter b ist dargestellt, wie das Bohrgestänge 2 unter Drehen hin- und herbewegt wird, wobei - wie durch den radialen Pfeil angedeutet - aus dem Bohrkopf 1 Schneid flüssigkeit oder Suspension radial austritt und einen zweiten erweiterten Abschnitt 4 der Bodenöffnung erzeugt, die unmittelbar oder nach dem Ausspülen durch Schneid wasser mit Suspension gefüllt wird.

Unter c ist dargestellt, wie nach dem Ziehen der Bohr- und Injiziervorrichtung ein Verankerungselement 5 eingebracht wird, das einen Verteilungskörper 6, einen Ankerstahl 7 und eine gegenüber diesen abdichtende Hülse 8 umfaßt. Im oberen Teil 3 der Bodenöffnung entsteht nach dem Aushärten der Schaft 10, in der erweiterten Bodenöffnung 4 entsteht beim Aushärten ein Verankerungsteil 11 vergrößerten defi nierten Durchmessers.

Unter d ist dargestellt, daß durch eine auf den Ankerstahl 7 aufgesetzte Stützplatte 12 und Spannmutter 13 eine Zug kraft ausgeübt werden kann, die die Ankerkraft auf das zu stützende Element aufbringt.

In Fig. 2 ist unter a dargestellt, wie eine einem Bohr kopf 1 und einem Gestänge 2 sowie eine diesen am Ende umhüllende Hülse 14 umfassende Bohr- und Injiziervor richtung unter drehender Bewegung in den Boden einge trieben wird und dabei einen ersten Abschnitt 3 einer Bodenöffnung 4 etwa gleichbleibenden Durchmessers erzeugt. Durch Pfeile ist das Anbringen von Bohrspülung angedeutet, die Material aus der Bodenöffnung austrägt.

Unter b ist durch einen radialen Pfeil angedeutet, daß aus dem Bohrkopf 1 austretendes Medium einen erweiterten Ab schnitt 4 der Bodenöffnung erzeugt. Es kann hierbei Binde mittelsuspension oder Schneidwasser gegebenenfalls unter Zugabe von Luft austreten.

Unter c ist dargestellt, daß in dem erweiterten Abschnitt 4 der Bodenöffnung ein erhärtetes Verankerungsteil 11 mit dem darin eingebundenen Verankerungselement 15 entstanden ist, daß das Bohrgestänge 2 mit dem Bohrkopf 1 und die Hülse 14 einschließt, wobei der durch die Hülse 14 abge deckte Teil des Bohrgestänges 2 über eine Stützplatte 12 und eine Spannmutter 13 axial nach außen unter Zug gesetzt wird.

Bezugszeichenliste:

1 Bohrkopf
2 Bohrgestänge
3 Bodenöffnung (erster Abschnitt)
4 Bodenöffnung (zweiter Abschnitt)
5 Verankerungselement (6 + 7 + 8)
6 Lastverteilungselement (keiner, einer, mehrere)
7 Ankerstahl
8 Hülse des Ankerstahl
9 -
10 Schaft
11 Verankerungsteil
12 Stützplatte
13 Zugmutter
14 Hülse des Bohrgestänges
15 Verankerungselement (1 + 2 + 14)

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Bodenankern mit einem am vorderen Ende gelegenen Verankerungskörper zur form schlüssigen Verbindung mit dem umgebenen Erdreich, in dem das Ende eines Ankerstahls eingebunden ist, und mit einen daran nach hinten zur Oberfläche hin an schließenden Schaft, in dem der Ankerstahl spannbar gleitend in einer umgebenen Hülse liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Abschnitt (3) einer Bodenöffnung für den Schaft (10) des Bodenankers durch mechanisches Bohren oder Verdrängen mittels eines Bohrgestänges (2) hergestellt wird, und daß ein zweiter erweiterter Abschnitt (4) der Bodenöffnung für den Verankerungs körper (11) mittels Injizieren von unter Druck stehen dem Medium durch das Bohrgestänge oder ein Injizier gestänge (2) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (3) der Bodenöffnung durch Absenken eines Bohrgestänges (2) in konventioneller Spülbohrtechnik hergestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite erweiterte Abschnitt (4) der Boden öffnung für das Verankerungsteil (11) während der Vorwärtsbewegung eines Bohr- und Injiziergestänges (2) erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite erweiterte Abschnitt (4) der Boden öffnung für das Verankerungsteil (11) bei der Rück wärtsbewegung eines Bohr- und Injiziergestänges (2) aus einem in konventioneller Spülbohrtechnik erzeugten Bohrloch (3) erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des zweiten erweiterten Abschnitts der Bodenöffnung für das Verankerungsteil ein Bohr- und Injiziergestänge (2) mehrfach auf- und niedergeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite erweiterte Abschnitt (4) der Boden öffnung für das Verankerungsteil (11) durch Verpressen von Bindemittelsuspension durch das Bohr- und Inji ziergestänge (2) hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite erweiterte Abschnitt (4) für das Ver ankerungsteil (11) durch Einspritzen eines oder mehrerer rotierende Schneidstrahle ausgespült und mit Bindemittelsuspension verfüllt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckluftzuführung während der Zugabe der Bindemittelsuspension und/oder während der Einwirkung des Schneidstrahles erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verfüllen beider Abschnitte (3, 4) der Bodenöffnung mit Bindemittelsuspension das Bohr- und Injiziergestänge (2) gezogen und ein Verankerungs element (5) mit einem Ankerstahl (7) und einer Hülse (8) in die Bodenöffnung eingebracht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verfüllen beider Abschnitte der Boden öffnung mit Bindemittelsuspension das mit einer Hülse (14) versehene Bohr- und Injiziergestänge (2) als Verankerungselement (15) in der Bodenöffnung verbleibt.

11. Bohr- und Injiziervorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es abschnittsweise aus einem gegenüber einem Bohr kopf (1) spannbaren Bohr- und Injiziergestänge (2) und einer äußeren Hülse (14) besteht.

12. Bohr- und Injiziervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (1) einen gegenüber dem Bohr- und Injiziergestänge (2) größeren Durchmesser hat.

13. Bohr- und Injiziervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (14) aus einer Kunststoffum mantelung des Bohr- und Injiziergestänges (2) besteht.

14. Bohr- und Injiziervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohr- und Injiziergestänge (2) und die Hülse (14) aus - insbesondere gleichlangen - miteinander verrastbaren oder verschraubbaren Abschnitten bestehen.

15. Rohr- und Injiziervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohr- und Injiziergestänge (2) mehrere im Querschnitt sektorförmige oder konzentrisch ring förmige Kammern zur Führung verschiedener Medien auf weist.

16. Bodenanker gekennzeichnet durch die Verwendung eines im hinteren zur Oberfläche gelegenen Bereich mit einer Hülse versehenen verlorenen Bohr- und Injizierge stänges (2) als Verankerungselement (15).