DE69300529T2

DE69300529T2 - Versteifungsblock für Ausgrabungen und Verfahren zum Herstellen desselben.

Info

Publication number: DE69300529T2
Application number: DE69300529T
Authority: DE
Inventors: Kosei Fukuda; Chikashi Kami; Yukihiko Tamura; Masaru Tateyama; Shigeru Yoshida
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Tenox Corp; Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Tokyu Construction Co Ltd; Integrated Geotechnology Institute Ltd
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: EP0556642A1; CA2088287A1; CA2088287C; EP0556642B1; US5348424A; DE69300529D1; TW231320B

Description

Diese Erfindung betrifft einen Versteifungsblock zum Stabilisieren des Erdreichs unmittelbar nach Bagger- oder Aushubarbeiten oder zum Versteifen einer beliebigen Aufschüttung oder Böschung (banking) allgemein sowie ein Verfahren zum Herstellen bzw. Bauen dieses Versteifungsblocks.
Zur Verhinderung eines Abrutschens von ausgehobenen Böschungen oder zum Versteifen einer allgemeinen Aufschüttung o.dgl. (banking) besteht ein herkömmliches Versteifungsverfahren darin, eine große Zahl kleiner Bohrungen von jeweils 5 - 10 cm Durchmesser im Erdreich zu bohren; die Bohrungen werden dann mit Vergußmaterial gefüllt, in das Stahlstäbe oder andere Versteifungs- bzw. Armierungsstäbe eingebettet sind oder werden.
Das beschriebene herkömmliche Verfahren ist nicht zweckmäßig, und es gewährleistet auch nicht in allen Fällen eine zweckmäßige oder angemessene Versteifung, speziell in Fällen, in denen das Erdreich, wie bei Aufschüttungen, locker ist, oder für Bauarbeiten im Bereich von Stellen, die starker Schwingung ausgesetzt sind, wie Eisenbahn(schienen)strecken. In solchen Fällen ist das herkömmliche Verfahren mit einigen Mängeln behaftet. Beispielsweise besitzen Stahlstäbe oder -stangen und ähnliches Versteifungsmaterial einen niedrigen Widerstand gegenüber Austreibkräften, d.h. die Verankerungsstabilität pro Längeneinheit solcher Materialien ist gering; infolgedessen wird die Verwendung zahlreicher Stäbe bzw. Stangen jeweils einer extragroßen Länge erforderlich, so daß das System sehr kostenaufwendig wird.
Wahlweise könnte jede Bohrung vergrößert werden, um die Verankerungsstabilität der Stahlstange zu erhöhen; hierbei wird aber das umgebende Erdreich destabilisiert. In diesem Fall würde ein Zusammenbruch der Erdreichmatrix um auch nur einige wenige Bohrungen herum zu einem Abrutschen führen; eine solche Situation ist bei Bau-Stellen im Bereich von Eisenbahnstrecken besonders gefährlich.
Weiterhin ist die endgültige Form jeder Versteifungsstange nicht gleichmäßig, so daß es schwierig wird, eine sichere Verankerungskraft zu bestimmen.
Ein bisheriges Verfahren zum Einsetzen eines Ankers zum Stützen einer Stützwand in das Erdreich ist in der DE-A-2 431 113 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Bohrstange, in die im voraus eine Kernstange mit Vorderend-Vorsprüngen oder -Ansätzen eingesetzt worden ist und die an einem Vorderende angebrachte zurückziehbare Bohrschaufeln aufweist, (durch Bohren) in das Erdreich eingetrieben, während das aufgelockerte Erdreich aus dem Bohrloch ausgetragen wird. In einer vorbestimmten Tiefe werden die Bohrschaufeln ausgeklappt, während eine Drehrichtung umgekehrt wird, so daß im Erdreich ein Raum vergrößerten Durchmessers geformt wird. Sodann werden die Bohrschaufeln wieder eingeklappt und die Bohrstange aus dem Erdreich herausgezogen, während das Bohrloch mit einem Festigungsmittel gefüllt und die Kernstange innerhalb des Festigungsmittels verbleibend zurückgelassen wird.
Ein anderes Verfahren zum Abstützen des Erdreichs bei Aushubarbeiten und ein nach diesem Verfahren hergestellter Versteifungsblock sind in der CH-A-670 669 beschrieben. Dieser bekannte Versteifungsblock wird durch einen zylindrischen Körper gebildet, der durch radiales, unter hohem Druck erfolgendes Einspritzen eines Festigungsmittels aus einer rotierenden Bohrstange eines vergleichsweise kleinen Durchmessers bei gleichzeitigem Zurückziehen (derselben) aus dem Bohrloch in die Bohrstange umgebendes, nichtaufgelockertes Erdreich geformt wird. Zum Abstützen der das Bohrloch umgebenden Wand ist am Versteifungsblock eine Platte mittels einer in den Block eingesetzten Armier(ungs)stange angebracht.
Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines einfachen Versteifungsblocks, der den Grund bzw. das Erdreich ohne übermäßigen Kostenaufwand sicher stabilisieren kann, sowie eines Verfahrens zum Herstellen des Versteifungsblocks.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Versteifungsblocks innerhalb ausgebaggerter oder ausgehobener Aufschüttungen, umfassend das Voreinsetzen eines Kerns, an dessen Spitzenende ein Vorsprung angeformt ist, in eine Bohr- und Aufrührstange, bestehend aus einem hohlen drehbaren Schaft mit um seinen Umfang herum derart befestigten Bohr- und Aufrührschaufeln, daß das Spitzenende mit dem Vorsprung des Kerns an einem Spitzenende der Bohr- und Aufrührstange freiliegt; wobei zur Ausbildung eines Versteifungsblocks die Bohr- und Aufrührstange rotiert und in das Erdreich bohrt und dabei gleichzeitig das so aufgerührte bzw. aufgelockerte Erdreich mit einem Festigungsmittel vermischt, um eine Außenschicht stabilisierten Erdreichs zu bilden, wobei das Spitzenende des Kerns über das Ende der Schicht stabilisierten Erdreichs hinaus in das nichtaufgerührte Erdreich eindringt; wobei sodann in einer spezifizierten Tiefe die Bohr- und Aufrührstange allmählich zurückgezogen wird, so daß der Kern im nichtaufgerührten und im stabilisierten Erdreich verankert bleibt, während das Festigungsmittel weiterhin aus dem Ende der Bohr- und Aufrührstange ausgetragen wird, um eine den Kern umhüllende Innenschicht des Festigungsmittels zu bilden; und wobei dann, wenn die Bohr- und Aufrührstange vollständig herausgezogen ist, ein Versteifungsblock innerhalb des Erdreichs intakt vorliegt, während ein Hinterende des Kerns an der Oberfläche der Aufschüttung freiliegt; und wobei das Hinterende daraufhin unmittelbar oder mittelbar an der Oberfläche befestigt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung besteht der Kern aus einer Stange mit einer an deren Spitze angeformten Schraube oder Schnecke, welche Stange im voraus in den hohlen rotierenden Schaft eingesetzt wird.
In anderer bevorzugter Ausführungsform besteht der Kern aus einer Stange mit einer an deren Spitze angeformten flanschartigen Verblockungsplatte, welche Stange im voraus in den hohlen rotierenden Schaft eingesetzt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Versteifungsblocks innerhalb ausgebaggerter oder ausgehobener Aufschüttungen, wobei eine Bohr- und Aufrührstange, bestehend aus einem hohlen, rotierenden Schaft mit um dessen Umfang herum befestigten Grab- und Aufrührschaufeln, rotiert und in das Erdreich hineinbohrt, während gleichzeitig das aufgerührte bzw. aufgelockerte Erdreich mit einem Festigungsmittel vermischt wird, um eine Außenschicht stabilisierten Erdreichs zu bilden, sodann in einer spezifizierten Tiefe eine Kernstange in das Hinterende der hohlen Stange eingeführt und durch den hohlen Schaft zu einer solchen Stelle geschoben wird, daß ein Spitzenende der Kernstange über das Ende der Schicht stabilisierten Erdreichs hinaus in das nichtaufgerührte Erdreich eindringt, woraufhin die Bohr- und Aufrührstange allmählich zurückgezogen wird, wobei die Kernstange im nichtaufgerührten und im stabilisierten Erdreich verbleibt, während das Festigungsmittel weiterhin aus dem Ende der Bohr- und Aufrührstange ausgetragen wird, um eine den Kernstab umhüllende Innenschicht des Festigungsmittels zu bilden, und dann, wenn die Bohr- und Aufrührstange vollständig herausgezogen ist, ein Versteifungsblock innerhalb des Erdreichs intakt vorliegt, während ein Hinterende der Kernstange an der Oberfläche der Aufschüttung freiliegt; wonach das Hinterende unmittelbar oder mittelbar an der Oberfläche befestigt wird.
Auf diese Weise kann erfindungsgemäß in der Aufschüttung o.dgl. ein neuartiger Versteifungsblock geformt werden, der aus einer äußeren, konzentrischen Röhre aus mit einem Festigungsmittel vermischtem, aufgelockertem Erdreich, um eine um einen Kern herum gegossene innere konzentrische Röhre aus Versteifungsmaterial herum geformt, besteht, wobei das Vorderende oder die Spitze des Kerns über das Ende der konzentrischen Versteifungsschichten hinaus in das nichtaufgelockerte Erdreich eindringt.
Mit dem Versteifungsblock und seiner Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine wirksame Versteifung ausgehobenen Erdreichs gewährleistet, wodurch die mit den herkömmlichen Verfahren verbundenen Probleme gelöst werden.
Genauer gesagt: Erdreich eines spezifizierten Volumens wird (aus)gebohrt und aufgelockert, wobei das aufgelockerte Erdreich und ein Festigungsmittel gemischt und im ausgehobenen Erdreich vermischt werden, so daß ein Versteifungsblock eines großen Durchmessers erstellt werden kann, ohne daß die umgebende Erdreichmatrix zum Zusammenfallen gebracht wird. Der Durchmesser des Versteifungsblocks ist größer als der von herkömmlichen Ankern, so daß ein kurzer Versteifungsblock in das Erdreich eingebettet werden kann. Dies ermöglicht die wirkungsvolle Stabilisierung über einen wesentlichen breiteren Bereich der Aufschüttung im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei denen zahlreiche Anker an verschiedenen Stellen erstellt werden müssen. Beim Herausziehen der zum Bohren und Aufrühren bzw. Auflockern des Erdreichs benutzten hohlen Stange werden zudem deren Drehzahl und Herausziehgeschwindigkeit zweckmäßig eingestellt, so daß beim Entfernen der hohlen Stange das stabilisierte Erdreich um den Versteifungsblock herum vorwärtsgedrückt wird. Beim Entfernen der Stange wird somit das gemischte Erdreich nicht gelockert, sondern zu einem sehr festen Versteifungsblock kompaktiert bzw. verfestigt.
Zudem ist eine Kernstange von einer konzentrischen Schicht eines beim Entfernen der hohlen Auflockerungsstange ausgetragenen Festigungsmittels hoher Biegefestigkeit umhüllt, wobei die Kernstange fest mit einer äußeren, konzentrischen Schicht stabilisierten Erdreichs, bestehend aus mit Festigungsmittel vermischtem, aufgelockertem Erdreich, verbunden bleibt, wodurch ein höchst zuverlässiger Versteifungsblock einer hohen Güte im Erdreich hergestellt wird. Beim Einsetzen der Kernstange dringt darüber hinaus deren Vorderende in das nichtaufgelockerte Erdreich der Aufschüttung o.dgl. ein, so daß nach dem Entfernen der hohlen Stange die Kernstange genau im Zentrum des endgültigen Versteifungsblocks angeordnet ist. Die Kernstange kann mithin stets im Zentrum eines Versteifungsblocks einer festen Form positioniert sein oder werden.
Ferner kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Erdreich praktisch intern stabilisiert werden. Dies bedeutet, daß die Arbeit ohne die Gefahr für Einstürze oder Abrutsche sicher in der Nähe von Eisenbahnstrecken oder Straßen und Gebäuden fortgeführt werden kann. Weiterhin machen der kurze Versteifungsblock eines großen Durchmessers und die hohe Zuverlässigkeit das Verfahren auch für enge Baustellen oder solche mit Höheneinschränkungen geeignet.
Im folgenden ist die Erfindung in Beispielen der bei diesem Verfahren verwendeten Teile anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen eines Versteifungsblocks gemäß dieser Erfindung,
Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung einer anderen Phase des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung einer weiteren Phase des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Versteifungsblocks,
Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung einer anderen Phase des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 6 eine (perspktivische) Darstellung einer Ausführungsform der Kernstange,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Konfiguration des Endes des rotierenden Schafts und
Fig. 8 eine schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Versteifungsblocks.
Im folgenden sind zunächst die Hauptteile (integral parts) der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 7 beschrieben.

Bohr- und Auflockerungsstange

Die zum Bohren in das Erdreich und zum Auflockern derselben benutzte hohle Stange bzw. Hohlstange 1 ist eine Eineit aus einem hohlen rotierenden Schaft 13 mit an seinem Vorderende um seinen Umfang herum befestigten Bohrschaufeln 11 und/oder Auflockerungsschaufeln 12.
Der rotierende Schaft 13 ist aus einem langen, hohlen Rohr geformt. In den rotierenden Schaft 14 wird von dessen hinterem Ende aus ein Festigungsmittel eingeführt, das den hohlen Abschnitt des Rohrs durchströmt. Bei den Ausgestaltungen, bei denen die Kernstange 2 eingeführt werden soll, nachdem der Schaft die Bohrung in das Erdreich vorgetrieben hat, wird die Kernstange ebenfalls vom hinteren Ende aus durch den Schaft 13 hindurchgeführt.
Am bzw. im Vorderende des rotierenden Schafts 13 ist eine einen Durchtritt von letzterem erlaubende Frontöffnung 14 geformt, deren Durchmesser - wie noch näher beschrieben werden wird - eben so groß ist, daß sie die Kernstange 2 hindurchtreten läßt. Für die Konfigurationen, bei denen die Kernstange 2 einzuführen ist, nachdem der Schaft die Bohrung in das Erdreich vorgetrieben hat, verjüngt sich der hohle Abschnitt unter Bildung eines Trichters, wobei das Rohr des Trichters an der Frontöffnung 14 endet, so daß die Kernstange 2 zügig austreten kann.
Weiterhin ist um den Umfang der Frontöffnung 14 herum ein Austragauslaß 16 für die Zufuhr des den hohlen Schaft 13 passierenden Festigungsmittels zu dem Erdreich, das beim bohrenden Vorwärtstreiben des Schafts aufgelockert wird, ausgebildet.

Bohr- und Auflockerungsschaufeln

Am Vorderende des hohlen rotierenden Schafts 13 sind um dessen Umfang herum Grab- oder Bohrschaufeln 11 befestigt, die beim Rotieren des Schafts 13 in das Erdreich eindringen und dieses effektiv aufrühren bzw. auflockern. Die Zähne der Bohrschaufeln 11 können eine an sich bekannte Form aufweisen; beispielsweise kann jede Schaufel in der Richtung der Vorwärtsdrehung abgewinkelt und in eine Anzahl von Zähnen unterteilt sein.
Die Bohrschaufeln 11 bewirken nicht nur das Bohren bzw. Eingraben in das Erdreich, sondern auch das Vermischen des Erdreichs mit dem Härtemittel. Wenn die hohle Stange (der Schaft) zum Herausziehen aus dem Erdreich in Gegenrichtung in Drehung versetzt wird, üben die Schaufeln aufgrund des Winkels einen Druck auf das Erdreich- und Festigungsmittelgemisch aus, so daß dieses vorwärtsgeschoben und in seiner Lage festgelegt wird.
Hinter den Bohrschaufeln 11 sind um den Umfang des hohlen rotierenden Schafts 13 herum Auflockerungsschaufeln 12 befestigt, die mehrere einzelne Schaufeln umfassen, von denen jede in Rückwärtsrichtung gebogen ist.
Eine Vorschubplatte 15 mit einem den Durchmesser der Bohrschaufeln 11 und der Auflockerungsschaufeln 12 übersteigenden Durchmesser kann für unabhängige Drehung zwischen den beiden Schaufelarten eingesetzt sein. Diese Vorschubplatte 15 ist nicht am rotierenden Schaft 13 befestigt und dringt beim Vorschieben des hohlen Schafts 13 ohne Drehung in das Erdreich ein. Hierdurch wird verhindert, daß Erdreich zusammen mit der Drehung der Auflockerungsschaufeln 12 umläuft.
Zum Zwecke dieser Beschreibung ist die Arbeitsweise der Bohrschaufeln 11 und der Auflockerungsschaufeln 12 getrennt erläutert worden, doch können im tatsächlichen Betrieb die Funktionen der beiden Schaufelarten nicht systematisch getrennt werden, vielmehr arbeiten beide Schaufelarten als integrierte Einheit zum Bohren und Mischen.

Kern

Der Kern des Versteifungsblocks kann in verschiedenen Konfigurationen vorgegeben sein, wie im folgenden angegeben.
1. Eine Kernstange mit angebrachter Schraube oder Schnecke ist im voraus in den hohlen Schaft eingesetzt.
Die Fig. 1 bis 3 veranschaulicht eine Ausführungsform des Kerns, bei dem der Kern 2 eine Stange mit einer an seiner Spitze angeformten Schraube oder Schnecke 21 darstellt. Die Stange sollte vorzugsweise ein Stahl-, faserverstärktes Kunststoff-, Kohlenstoff- bzw. Kohlenstoffaser- oder Stahlrohr oder eine ähnlichen Stange hoher Biegefestigkeit, Haltbarkeit und Rostbeständigkeit sein.
Bei dieser Konfiguration ist der Kern 2 im voraus in den hohlen Abschnitt des hohlen rotierenden Schafts 13 so eingesetzt, daß die Schraube über der Schnecke 21 am Ende des Schafts freiliegt.
Der Kern 2 ist angeordnet zum Abnehmen der Rotationskraft des rotierenden Schafts 13 und rotiert daher gemeinsam mit dem Schaft. Die Schraube oder Schnecke 21 bohrt daher, dem rotierenden Schaft 13 vorauseilend, in das Erdreich ein.
2. Kernstange mit angebrachter Verblockungsplatte wird im voraus in den hohlen Schaft eingesetzt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform des Kerns des Versteifungsblocks. Anstelle der Schaube oder Schnecke 21 ist am vorderen Ende der Kernstange 2 ein als Verblockungsplatte 22 fungierender kreisförmiger Flansch angeformt. Die Stange sollte vorzugsweise aus einem Stahl-, faserverstärkten Kunststoff-, Kohlenstoff- bzw. Kohlefaser-, Kupfer- oder Stahlrohr oder einer ähnlichen Stange hoher Biegefestigkeit, Haltbarkeit und Rostbeständigkeit bestehen.
Die Verblockungsplatte 22 besitzt solche Maße und eine solche Form, daß sie die Frontöffnung 14 an der Spitze des rotierenden Schafts 13 von der Außenseite her vollständig verschließt; im allgemeinen ist ihr Durchmesser geringfügig größer als derjenige der Kernstange 2. Die Verblockungsplatte ist durch Schweißen, Kleben, Aufziehen (clad) oder auf andere Weise fest an der Kernstange befestigt.
Die Verblockungsplatte 22 wird nur beim Entfernen bzw. Herausziehen des rotierenden Schafts von der Frontöffnung 14 getrennt und kann während des Bohrvorgangs nicht vorwärts ausgetrieben oder abgestreift werden.
Vorderhalb der Verblockungsplatte 22 ist ein Ankerschaft 23 in Form eines Kegels, eines Zylinders oder mit einer sonstigen Form angeformt. Dieser Ankerschaft 13 dringt in das nichtaufgelockerte Erdreich vorderhalb des rotierenden Schafts ein, wodurch verhindert wird, daß die Kernstange 2 beim Herausziehen der hohlen Stange 1 mit dieser mitgezogen und herausgezogen wird.
3. Kernstange ohne Vorsprung bzw. Ansatz später in den hohlen Schaft eingeführt.
Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen eine andere Ausführungsform des Kerns des Versteifungsblocks, wobei an der Spitze der Kernstange 2 kein Vorsprung oder Ansatz angeformt ist. Diese Stange sollte vorzugsweise aus einem Stahl-, faserverstärkten Kunststoff-, Kohlenstoff- bzw. Kohlefaser-, Kupfer- oder Stahlrohr oder einer anderen Stange hoher Biegefestigkeit, Haltbarkeit und Rostbeständigkeit bestehen.
Wie noch näher beschrieben werden wird, wird diese Konfiguration dann angewandt, wenn der hohle rotierende Schaft 13 zunächst eine Bohrung in das Erdreich vortreibt, worauf die Kernstange 2 über das hintere Ende des hohlen Schafts eingeführt und durch den Schaft zu einer Stelle geschoben wird, an welcher die Kernstange in das nichtaufgelockerte Erdreich eindringt.
Im folgenden sind, wiederum anhand der beigefügten Zeichnungen, die mit dem Einsatz der vorher beschriebenen erfindungsgemäßen Teile verbundenen Schritte erläutert.

A. Einsetzen der Kernstange in das ausgehobene Erdreich

1. Kernstange mit angebrachter Schraube oder Schnecke ist im voraus in den hohlen Schaft eingesetzt.
Die Fig. 1 bis 3 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Versteifungsblocks, wobei die Schraube oder Schnecke 21 am Vorderende der Kernstange 2 angeformt ist, die dann im voraus in den rotierenden Schaft 13 eingesetzt (preset) wird. Auf die hohle Stange 1 wird eine Rotationskraft und eine Vortriebs- oder Schubkraft ausgeübt, so daß die an der hohlen Stange 1 befestigten Bohrschaufeln 11 in das Erdreich eindringen und der Schaft sich vorschiebt. Bei diesem Vorgang wird aus einem nahe dem Vorderende des rotierenden Schafts 13 befindlichen Austragauslaß 16 ein Festigungsmittel ausgestoßen. Das Festigungsmittel kann Zementmilch, Mörtel oder ein ähnliches Festigungsmittel in flüssiger Form oder Pulverform sein. Der Austragauslaß 16 ist durch ein Rückschlagventil 17 verschlossen, so daß Erdreich nicht rückwärts in den Zuführdurchgang eindringen kann.
Der drehende Schaft 13 dreht sich gleichzeitig mit der Zufuhr des Festigungsmittels, so daß dieses durch die Auflockerungsschaufeln 12 mit dem durch die Bohrschaufeln 11 ausgehobenen Erdreich vermischt wird. Daraufhin bzw. dadurch wird ein Versteifungsblock 3 eines großen Durchmessers und bestehend aus einem Gemisch aus dem Erdreich und der Zementmilch oder sonstigem Festigungsmittel innerhalb des Erdreiches geformt. Die Drehung des Schafts 13 endet, wenn das Bohren und Vermischen bei der größten Tiefe abgeschlossen ist.
Bei diesem Vorgang gräbt sich die am Ende der Kernstange 2 angeformte Schraube oder Schnecke 21 in das nichtaufgelockerte Erdreich ein. Dadurch kann die Kernstange 2 in einer Tiefe unterhalb des stabilisierten Erdreiches im Erdreich fixiert bzw. festgelegt werden.
2. Kernstange mit angebrachter Verblockungsplatte, im voraus in den hohlen Schaft eingesetzt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kernstangenkonfiguration gemäß Fig. 6 benutzt. Die Kernstange wird dabei auf ähnliche Weise wie eine Kernstange mit angebrachter Schraube oder Schnecke in das ausgehobene Erdreich eingesetzt. In diesem Fall dringt der Ankerschaft 23 in das nichtaufgelockerte Erdreich ein. Die hinter dem fixierten oder festgelegten Schaft 23 angeordnete Verblockungsplatte 22 wird dabei in das Erdreich eingebettet, so daß sie die Kernstange 2 fest im Erdreich verankert und einen Widerstand gegen deren Herausgezogenwerden bietet.
3. Kernstange ohne Vorsprung, nachträglich oder später in den hohlen Schaft eingesetzt.
Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Kernstange 2, die keine an ihrer Spitze bzw. ihrem Vorderende angeformten Vorsprünge aufweist. In diesem Fall wird die Drehung der drehenden Welle 13 beendet, wenn die hohle Stange 1 bis zu einer vorbestimmten Tiefe vorgeschoben ist, an welchem Punkt die Kernstange 2 über das hintere Ende der Welle 3 eingeführt wird.
Die Frontöffnung 14 im Vorderende der hohlen Stange 1 ist durch einen Deckel verschlossen, der durch die eingesetzte oder eingeführte Kernstange 2 nach außen geschoben wird. Wenn das Vorderende der Kernstange am Vorderende der hohlen Stange 1 freiliegt, wird das hintere Ende der Kernstange durch Hämmern bzw. Schlagen oder auf andere geeignete Weise nach innen gedrückt, so daß die Kernstange 2 in das nichtaufgelockerte Erdreich eindringt und darin sicher festgelegt wird.

B. Herausziehen der hohlen Stange

Wenn die Kernstange 2 nach einem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele im Erdreich festgesetzt ist, wird die hohle Stange 1 allmählich zurück- bzw. herausgezogen, so daß (nur) die Kernstange im Erdreich verbleibt.
Für diesen Zweck werden der drehende Schaft 13 in der Gegenrichtung in Drehung versetzt und die Wellendrehung sowie die Herausziehgeschwindigkeit jeweils auf eine optimale Geschwindigkeit eingestellt, so daß das aus dem aufgelockerten Erdreich und dem Festigungsmittel bestehende stabilisierte Erdreich, das Teil des Verstärkungsblocks 3 bildet, beim Entfernen bzw. Herausziehen der hohlen Stange 1 nach vorn gedrückt wird.
Die Drehung der hohlen Stange 1 in Gegenrichtung ist jedoch keine wesentliche Bedingung für das Herausziehen der Stange. Ausgestaltungen, bei denen die Bohr- und Auflockerungsschaufeln nicht schräggestellt sind, können ohne jede Drehung in Gegenrichtung herausgezogen werden.
Da das Vorderende der Kernstange 2, die im Zentrum des rotierenden Schafts 13 positioniert worden ist, in das nichtaufgelockerte Erdreich der Aufschüttung o.dgl. eingedrungen ist, kann die hohle Stange 1 entfernt bzw. herausgezogen werden, während die Kernstange 2 genau und intakt im Zentrum des letztlich zu bildenden Versteifungsblocks 3 zurückbleibt.

C. Austrag des Festigungsmittels

Beim Herausziehen der hohlen Stange 1 wird im Erdreich ein Hohlraum mit einem Volumen entsprechend dem vom drehenden Schaft 13 verdrängten Volumen geformt. Wenn dabei der Hohlraum nicht wieder aufgefüllt wird, kann das umgebende Erdreich zerbröckeln. Während des Herausziehens der hohlen Stange 1 wird daher Zementmilch, Mörtel oder ein sonstiges, ähnliches Festigungsmittel weiterhin über den Austragauslaß 16 in der Nähe des Vorderendes der Stange ausgetragen, um das verdrängte Erdreich zu ersetzen und den Hohlraum um die Kernstange herum auszufüllen.
Diese konzentrische Schicht des beim Herausziehen der hohlen Stange ausgetragenen Festigungsmittels vermischt sich nicht mit dem Erdreich und bildet effektiv eine innere, konzentrische Versteifungsröhre 31 aus hochqualitativem Festigungsmittel, das mit wenig Erdreich vermischt ist, um somit den Umfang der Kernstange 2 zu umhüllen.

D. Verankerung des hinteren Endes der Kernstange

Sobald die hohle Stange 1 vollständig aus der Aufschüttung o.dgl. herausgezogen worden ist, liegt das hintere Ende der Kernstange 2, die um ihren Umfang herum versteift worden ist, an der Oberfläche der Aufschüttung o.dgl. frei. Dieses hintere Ende wird an entweder einer Lastaufnahmeplatte, der später zu errichtenden Betonwand, einem vorläufigen Damm oder einem anderen, an der Oberfläche (face) der Aufschüttung o.dgl. zu bauenden Rahmen fixiert.
In bestimmten Fällen kann das hintere Ende der Kernstange 2 verspannt und mittels eines Hebebocks angezogen werden und als Anker einer spezifischen Zugfestigkeit fungieren.
Fig. 8 veranschaulicht den Versteifungsblock 3, der letztlich durch Verwendung der erfindungsgemäßen Teile nach dem oben beschriebenen Verfahren geformt wird. Eine Kernstange 2, vorzugsweise ein Stahl-, faserverstärktes Kunststoff-, Kohlenstoff- bzw. Kohlenstoffaser-, Kupfer- oder Stahlrohr oder eine andere Stange einer hohen Biegefestigkeit, Haltbarkeit und Rostbeständigkeit ist dabei von einer inneren, konzentrischen Versteifungsschicht aus einem eine hohe Biegefestigkeit besitzenden Festigungsmittel, vorzugsweise Zementmilch, Mörtel oder ähnlichem Festigungsmaterial umgeben und durch eine äußere, konzentrische Schicht aus einem Gemisch aus Erdreich und Festignngsmittel weiter versteift bzw. verstärkt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Versteifungsblocks (3) innerhalb ausgebaggerter oder ausgehobener Aufschüttungen, umfassend das Voreinsetzen eines Kerns (2), an dessen Spitzenende ein Vorsprung (21, 22) angeformt ist, in eine Bohr- und Aufrührstange (1), bestehend aus einem hohlen drehbaren Schaft (13) mit um seinen Umfang herum derart befestigten Bohr- und Aufrührschaufeln (11, 12), daß das Spitzenende mit dem Vorsprung (21, 22) des Kerns (2) an einem Spitzenende der Bohr- und Aufrührstange (1) freiliegt; wobei zur Ausbildung eines Versteifungsblocks (3) die Bohr- und Aufrührstange (1) rotiert und in das Erdreich bohrt und dabei gleichzeitig das so aufgerührte bzw. aufgelockerte Erdreich mit einem Festigungsmittel vermischt, um eine Außenschicht stabilisierten Erdreichs zu bilden, wobei das Spitzenende des Kerns (2) über das Ende der Schicht stabiliserten Erdreichs hinaus in das nichtaufgerührte Erdreich eindringt; wobei sodann in einer spezifizierten Tiefe die Bohr- und Aufrührstange (1) allmählich zurückgezogen wird, so daß der Kern (2) im nichtaufgerührten und im stabilisierten Erdreich verankert bleibt, während das Festigungsmittel weiterhin aus dem Ende der Bohr- und Aufrührstange (1) ausgetragen wird; um eine den Kern (2) umhüllende Innenschicht (31) des Festigungsmittels zu bilden; und wobei dann, wenn die Bohr- und Aufrührstange (1) vollständig herausgezogen ist, ein Versteifungsblock (3) innerhalb des Erdreichs intakt vorliegt, während ein Hinterende des Kerns (2) an der Oberfläche der Aufschüttung freiliegt; und wobei das Hinterende daraufhin unmittelbar oder mittelbar an der Oberfläche befestigt wird.

2. Verfahren zum Herstellen eines Versteifungsblocks innerhalb ausgebaggerter oder ausgehobener Aufschüttungen nach Anspruch 1, wobei der Kern aus einer Stange (2) besteht, an deren Spitze eine Schraube oder Schnecke (21) angeformt ist.

3. Verfahren zum Herstellen eines Versteifungsblocks innerhalb ausgebaggerter oder ausgehobener Aufschüttungen nach Anspruch 1, wobei der Kern aus einer Stange (2) besteht, an deren Spitze eine flanschartige Verblockungsplatte (22) angeformt ist.

4. Verfahren zum Herstellen eines Versteifungsblocks innerhalb ausgebaggerter oder ausgehobener Aufschüttungen, wobei eine Bohr- und Aufrührstange (1), bestehend aus einem hohlen, rotierenden Schaft (13) mit um dessen Umfang herum befestigten Grab- und Aufrührschaufeln (11, 12), rotiert und in das Erdreich hineinbohrt, während gleichzeitig das aufgerührte bzw. aufgelockerte Erdreich mit einem Festigungsmittel vermischt wird, um eine Außenschicht stabilisierten Erdreichs zu bilden, sodann in einer spezifizierten Tiefe eine Kernstange (2) in das Hinterende der hohlen Stange (1) eingeführt und durch den hohlen Schaft (1, 3) zu einer solchen Stelle geschoben wird, daß ein Spitzenende der Kernstange (2) über das Ende der Schicht stabilisierten Erdreichs hinaus in das nichtaufgerührte Erdreich eindringt, woraufhin die Bohr- und Aufrührstange (1) allmählich zurückgezogen wird, wobei die Kernstange (2) im nichtaufgerührten und im stabilisierten Erdreich verbleibt, während das Festigungsmittel weiterhin aus dem Ende der Bohr- und Aufrührstange ausgetragen wird, um eine den Kernstab umhüllende Innenschicht (31) des Festigungsmittels zu bilden, und dann, wenn die Bohr- und Aufrührstange (1) vollständig herausgezogen ist, ein Versteifungsblock (3) innerhalb des Erdreichs intakt vorliegt, während ein Hinterende der Kernstange (2) an der Oberfläche der Aufschüttung freiliegt; wonach das Hinterende unmittelbar oder mittelbar an der Oberfläche befestigt wird.

5. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 herstellbarer Versteifungsblock, wobei der Versteifungsblock aus einer innerhalb des ausgehobenen Erdreichs geformten äußeren konzentrischen Schicht aus aufgerührtem oder aufgelockertem Erdreich, vermischt mit einem Festigungsmittel, besteht, die eine um einen Kern (2) herum geformte innere konzentrische Versteifungsschicht (31) aus Festigungsmittel umhüllt; und wobei das Spitzenende des Kerns (2) über die konzentrischen Schichten hinaus in das nichtaufgerührte Erdreich eingedrungen ist.

6. Versteifungsblock nach Anspruch 5, wobei der Kern (2) eine Stahlstange ist.

7. Versteifungsblock nach Anspruch 5, wobei der Kern (2) eine Kohlefaserstange ist.

8. Versteifungsblock nach Anspruch 5, wobei der Kern (2) eine faserverstärkte Kunststoffstange ist.