EP0217366B1 - Verfahren zum Setzen eines Zug- oder Druckankers unterhalb eines Wasserspiegels zum Verankern einer Spundwand oder dergleichen - Google Patents

Verfahren zum Setzen eines Zug- oder Druckankers unterhalb eines Wasserspiegels zum Verankern einer Spundwand oder dergleichen Download PDF

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EP0217366B1
EP0217366B1 EP86113464A EP86113464A EP0217366B1 EP 0217366 B1 EP0217366 B1 EP 0217366B1 EP 86113464 A EP86113464 A EP 86113464A EP 86113464 A EP86113464 A EP 86113464A EP 0217366 B1 EP0217366 B1 EP 0217366B1
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EP
European Patent Office
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pile wall
mounting
sheet
wall
support means
Prior art date
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EP86113464A
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English (en)
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EP0217366A3 (en
EP0217366A2 (de
Inventor
& Widmann Aktiengesellschaft Dyckerhoff
Original Assignee
Dyckerhoff and Widmann AG
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Publication date
Application filed by Dyckerhoff and Widmann AG filed Critical Dyckerhoff and Widmann AG
Priority to AT86113464T priority Critical patent/ATE48162T1/de
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Publication of EP0217366A3 publication Critical patent/EP0217366A3/de
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/76Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80Ground anchors
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80Ground anchors
    • E02D5/808Ground anchors anchored by using exclusively a bonding material

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for setting a tension or pressure anchor with a rod, wire or tubular anchor element below a water level for anchoring a sheet pile wall, diaphragm wall, quay wall or the like, with a first on the sheet pile wall at the level of the bore to be produced Holding device for a drill carriage attached with an underwater drilling machine, then pierced the sheet pile wall and then the anchor element is inserted and anchored (see. DE-C 3 122032).
  • a known device of this type is used to ram an anchor pole through a sheet pile wall.
  • the holding device consists of a base plate, which is arranged obliquely at the end of the drill carriage in accordance with the desired drilling direction, preferably at an angle of 45 degrees thereto, and is fixedly connected to the drill carriage (DE-C 31 22 032).
  • This device must be attached to the sheet pile by divers;
  • the drilling machine is operated from above the water surface via a control unit which is connected to the drilling machine via hose lines.
  • the sheet pile wall is first pierced by means of a tubular drill; the drill remains in the sheet pile and serves as a guide when ramming the anchor pile through the sheet pile.
  • a disadvantage of this known method and the device is that a number of jobs can only be carried out by divers, furthermore that the drill is lost and that the ramming of the anchor pole, apart from the guidance through the short drill pipe, does not require any further guidance and therefore no control he follows. If the anchor pile encounters an obstacle when ramming in, the sheet pile must be pierced again.
  • the object of the invention is to make a method of the type mentioned at the outset suitable for setting a tension or pressure anchor and to provide a device suitable for carrying it out, as a result of which the work to be carried out under water is reduced to a minimum or avoided entirely and the whole Drill to be recovered.
  • this object is achieved procedurally in that after adjusting and attaching the holding device with the drill carriage, the free end of the carriage is raised by pivoting about a joint arranged on the holding device with a horizontal axis above the water level, at the end projecting above the water level the gun mount the drill with a first drill for drilling through the sheet pile and then the gun lowered into the drilling position and the sheet pile is pierced, that after the first drill has been withdrawn, the gun mount is raised again above the water level and a drill pipe for producing the borehole in full Mounted length, the carriage lowered back into the drilling position and the drill pipe is driven into the ground through the opening in the sheet pile wall and that after the insertion of the anchor element, the drill pipe with compression of the cavity between the anchor element and the borehole wall with hardening material ial pulled and disassembled after lifting the carriage above the water level.
  • the anchor element can be inserted into the drill pipe at the same time as the drill hole is being made.
  • the holding device is expediently attached to tension members, e.g. Threaded rods, ropes or the like are held and adjusted in a hanging manner and appropriately fastened by clamping to the sheet pile wall.
  • tension members e.g. Threaded rods, ropes or the like are held and adjusted in a hanging manner and appropriately fastened by clamping to the sheet pile wall.
  • the carriage can also be raised and lowered using a cable.
  • the advantage of the method according to the invention is above all that the drilling machine, the drill pipe, the anchor element and, if appropriate, a holding crossmember and an anchor nut are mounted from land when the mount is folded up above the water level, and the mount is carried out in a simple manner using a cable into the Drilling position can be lowered.
  • the holding and adjusting of the holding device and its attachment to the sheet pile wall can also be carried out from land using cable pulls and corresponding control devices. Since the length of the drill carriage is greater than the length of the drill pipe or anchor element, it is not only possible to dispense with the otherwise necessary insertion of the drill pipe and anchor element, but possibly even insert the anchor element into the drill pipe from the outset and together with it into the ground be screwed in.
  • a device which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, with a holding device which is adjustable and attachable to a sheet pile wall or the like, and a drill mount attached to it, with guides for a drilling machine and a drill and / or a drill pipe, is distinguished by the fact that it is fully loaded
  • the length of the drill pipe or the anchor element dimensioned mount on the holding device can be pivoted about a joint with a horizontal axis running parallel to the sheet pile wall and can be raised and lowered from land by means of a cable pull.
  • the holding device is useful on tension members, e.g. Threaded rods, ropes or the like are suspended and can be raised and lowered from land and adjusted in front of the sheet pile wall.
  • tension members e.g. Threaded rods, ropes or the like are suspended and can be raised and lowered from land and adjusted in front of the sheet pile wall.
  • the joint can be designed to be detachable and vertical guide rails can be provided, along which the lower end of the mount can be raised above the water surface and lowered again.
  • the holding device can be provided with pliers which can be actuated by means of hydraulic cylinder-piston units. Magnets or suction devices can also be provided for fastening the holding device to the sheet pile wall.
  • the holding device expediently has guide bodies adapted to the contour of the sheet pile wall. The centering of the holding device on the sheet pile wall is thereby facilitated, the torque occurring during drilling is absorbed and security against horizontal displacements of the holding device is achieved.
  • the mount is also pivotally mounted on the holding device about an articulation with an axis running at right angles to the drilling axis.
  • the pivot axis of this bearing should at least approximately go through the center of the opening in the sheet pile wall.
  • the arrangement of this joint in the immediate vicinity of the opening of the sheet pile wall and such that its axis passes through the center of the opening and intersects the borehole axis has the advantage that drilling can be carried out through the same opening in the sheet pile wall with different horizontal angles, for example in an obstacle in the direction initially drilled, e.g. a boulder that hinders the drilling process. This prevents further weakening of the sheet pile wall and speeds up the work process.
  • means can be provided on the holding device for pivoting the mount around the pivot axis running at right angles to the drilling axis and for fixing it in a specific position.
  • These means are expediently hydraulic cylinder-piston units.
  • a connecting strap can be arranged between the joint with the horizontal axis and that with the axis running at right angles to the drilling axis.
  • the joint with a horizontal axis and the joint with an axis perpendicular to the drilling axis can also be combined in a ball joint.
  • the mount can also be gimbaled on the holding device; in any case, the swivel axes should go through the center of the opening of the sheet pile wall.
  • a holding device 2 is prepared, which can be attached to the sheet pile wall 1 from the water side.
  • a drill carriage 10 is pivotably mounted about a joint 3 with a horizontal axis running parallel to the sheet pile wall 1.
  • the length of the mount 10 is selected so that it can accommodate the full length of the drill pipe 17 required for drilling the bore and the anchor element 12.
  • the carriage 10 is held at its upper end by means of a cable 13 which leads to a telescopic boom 18 on a crane vehicle 33.
  • the drilling machine 14 is mounted from land, which can be moved along the carriage 10 by means of a carriage 15.
  • the drilling machine 14 is designed in a manner known per se; it has a drill head and a drive motor. Behind the drill head there is a flushing head with a rod that is guided through the drill head. The flushing head can be moved along the carriage 10 independently of the drilling head.
  • a drill 16 with which the sheet pile wall 1 can be pierced is first attached to the drilling machine 14. Then the carriage 10 is lowered into the drilling position by means of the cable 13; the drill 16 is thus aligned in the anchor axis 11, which also forms the drilling axis. Then the drill 14 with the drill 16 is e.g. pulled by means of a chain drive along the carriage 10 in the direction of the sheet pile wall 1 until the head of the drill 16 is on the sheet pile wall and pierces it. Then the drill 14 with the drill 16 is pulled back into the starting position, the mount is pivoted upwards about the joint 3 and the drill 16 is dismantled from the ground.
  • Drilled tube 17 placed in full length, aligned and connected to the drill 14.
  • the drill pipe 17 is driven with the aid of the drilling machine 14 through the opening 28 previously created in the sheet pile wall 1 into the soil formation 5 to the desired depth.
  • the head of the drilling machine 14 is detached from the drilling tube 17, the drilling machine 14 is pulled back into the starting position and the mount 10 is pivoted upwards again.
  • An anchor element 12 e.g. an anchor rod, placed on the carriage 10 and aligned. At the bottom end of the anchor element 12 there is a claw device 20. Furthermore, a sealing plate 22 is fastened to the anchor element 12, which seals the cavity between the anchor element and the drill pipe 17, and a compression line 21, which is passed through the sealing plate 22. The anchor element 12 is held by the linkage of the flushing head. After the carriage 10 has been lowered again into the drilling position, the anchor element 12 is inserted into the drill pipe 17 by means of the drilling machine 14 until it has reached its desired position.
  • an anchor element 12 e.g. an anchor rod
  • the length of the mount 10 is greater than the length of the anchor element 12, it can be inserted into the drill pipe 17 beforehand and at the same time screwed into the bottom formation 5.
  • the head of the drilling machine 14 is then coupled again to the drilling pipe 17 in order to be able to pull it.
  • This situation is shown in Fig. 2.
  • the drill pipe 17 is initially moved back only a short distance while the flushing head, which holds the armature 12, remains standing.
  • the anchor element 12 sits firmly in the ground.
  • the cavity between the anchor element 12 and the borehole wall is then continuously pressed with a grout, e.g. Cement mortar filled until it has reached the sealing plate 22.
  • the grout thus forms a grouting body 31.
  • the mount 10 is pivoted up by means of the cable 13 and the drilling pipe 17 is dismantled.
  • a traverse 19 e.g. fixed, aligned and adjusted in the form of a prefabricated concrete component. After lowering the carriage 10 again into the drilling position, this cross member 19 can be moved in the direction of the anchor element 12 by means of the drilling machine and pushed over it. The cross member 19 thus extends a certain distance into the opening 28 in the sheet pile wall 1 (FIG. 3).
  • the drilling machine 14 After loosening the connection between the crossmember 19 and the drilling machine 14, the drilling machine 14 is moved back into its starting position. An anchor nut 23 can then be introduced in the same way and screwed onto the air-side end of the anchor element 12 if this work is not done by divers. A possible cavity behind the sheet pile wall 1 can in turn be pressed with grout 32 through openings in the cross member 19 and the anchor head can be sealed in this way.
  • the holding device After the connection between the holding device 2 and the sheet pile wall has been released, the holding device is recovered. If the anchor is a tie rod, the anchor element 12 can be tensioned after the compression body 31 has completely hardened.
  • the holding device 2 consists of a housing 26 which is at least partially open to the sheet pile wall 1 and in which four tongs 7 which can be actuated by hydraulic cylinder-piston units 8 are provided.
  • the position of the outer legs of the pliers 7 is adapted to the slope of the individual sheet piles of the sheet pile wall 1 and roughened or serrated on their inner surfaces in order to achieve good contact with the sheet pile wall 1.
  • the pliers 7 only serve to fix the holding device 2 to the sheet pile wall 1; their weight and that of the carriage 10 is carried by the tension members 9, which lead to corresponding anchoring on the surface of the site.
  • the holding device 2 is equipped on its side facing the sheet pile wall with the profile of the sheet pile adapted guide bodies 24, which facilitate the centering of the holding device and support the transmission of the torque occurring during drilling to the sheet pile wall 1 or relieve the pliers 7.
  • the mount 10 is connected via a joint 3 with a horizontal axis running parallel to the sheet pile wall 1 to a bracket 27, which in turn is mounted on the housing 26 via a joint 4 with an axis running in a vertical plane perpendicular to the drilling axis 11.
  • the mount 10 can be pivoted in the vertical direction (arrow 29 in FIG. 4) by means of the joint 3 and in the horizontal direction (arrow 30 in FIG. 5) by means of the joint 4.
  • the pivoting of the carriage 10 in the vertical direction (arrow 29) takes place, as already described, by means of the cable 13; for pivoting in the horizontal direction (arrow 30), a cylinder-piston unit 6 is arranged on the bracket 27, which is supported against the housing 26 of the holding device 2.
  • the extension of the axis of the joint 4 runs through the center of the opening 28 created in the sheet pile wall 1 and intersects the drilling axis 11 there (FIG. 4). This makes it possible to make several holes with different horizontal angles through the same opening 28, for example when a hole has to be abandoned due to an obstacle in the course of the drilling axis.
  • FIGS. 6 to 8 Another exemplary embodiment for the articulated mounting of the mount on the holding device 2 is shown in FIGS. 6 to 8.
  • the ball joint 34 consists of a ball 36 fastened to the mount 10 via a pin 35, which ball 36 can be rotated in a pan 37 designed as a partially hollow ball.
  • the pan 37 is mounted on a link 38 which is articulated at both ends to cylinder-piston units 39; the cylinder-piston units 39 are in turn attached to the housing 26 of the holding device 2.
  • the cylinder-piston units 39 serve to support the pressure of the carriage 10, while a pivoting movement in the horizontal direction is brought about by a cylinder-piston unit 6 '.
  • the movement possibilities of the carriage in the vertical and horizontal directions are again indicated by arrows 29 and 30, respectively.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie iene Vorrichtung zum Setzen eines Zug- oder Druckankers mit einem stab-, draht- oder rohrförmigen Ankerelement unterhalb eines Wasserspiegels zum Verankern einer Spundwand, Schlitzwand, Kaimauer oder dergleichen, wobei zunächst an der Spundwand in Höhe der herzustellenden Bohrung eine Haltevorrichtung für eine Bohrlafette mit einer Unterwasserbohrmaschine befestigt, anschließend die Spundwand durchbohrt und sodann das Ankerelement eingebracht und verankert wird (vgl. DE-C 3 122032).
  • Eine bekannte Vorrichtung dieser Art dient zum Rammen eines Ankerpfahles durch eine Spundwand. Bei dieser Vorrichtung besteht die Haltevorrichtung aus einer Grundplatte, die am Ende der Bohrlafette entsprechend der gewünschten Bohrrichtung schräg, vorzugsweise unter einem Winkel von 45 Grad zu dieser angeordnet und fest mit der Bohrlafette verbunden ist (DE-C 31 22 032). Diese Vorrichtung muß durch Taucher an der Spundwand befestigt werden; die Bedienung der Bohrmaschine erfolgt von oberhalb der Wasseroberfläche über eine Steuereinheit, die über Schlauchleitungen mit der Bohrmaschine verbunden ist. Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird zunächst mittels eines rohrförmigen Bohrers die Spundwand durchbohrt; der Bohrer verbleibt in der Spundwand und dient als Führungshilfe beim Rammen des Ankerpfahles durch die Spundwand hindurch.
  • Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren und der Vorrichtung ist, daß eine Reihe von Arbeiten nur von Tauchern ausgeführt werden kann, ferner daß der Bohrer verloren ist und daß das Rammen des Ankerpfahies, abgesehen von der Führung durch das kurze Bohrrohr ohne weitere Führung und damit ohne Kontrollmöglichkeit erfolgt. Falls der Ankerpfahl beim Einrammen auf ein Hindernis treffen sollte, muß die Spundwand von neuem durchbohrt werden.
  • Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Setzen eines Zug- oder Druckankers geeignet zu machen und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung anzugeben, wodurch die unter Wasser vorzunehmenden Arbeiten auf ein Minimum beschränkt bzw. ganz vermieden und das gesamte Bohrgerät wiedergewonnen werden.
  • Nach der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß nach dem Justieren und Befestigen der Haltevorrichtung mit der Bohrlafette das freie Ende der Lafette durch Verschwenken um ein an der Haltevorrichtung angeordnetes Gelenk mit horizontaler Achse über den Wasserspiegel angehoben, an dem über den Wasserspiegel hinausragenden Ende der Lafette die Bohrmaschine mit einem ersten Bohrer zum Durchbohren der Spundwand montiert und anschließend die Lafette in die Bohrposition abgesenkt und die Spundwand durchbohrt wird, daß nach dem Zurückziehen des ersten Bohrers die Lafette wieder über den Wasserspiegel angehoben und ein Bohrrohr zur Herstellung des Bohrloches in voller Länge montiert, die Lafette wieder in Bohrposition abgesenkt und das Bohrrohr durch die Öffnung in der Spundwand hindurch in den Boden eingetrieben wird und daß nach dem Einführen des Ankerelementes das Bohrrohr unter Verpressen des Hohlraums zwischen Ankerelement und Bohrlochwandung mit erhärtendem Material gezogen und nach erneutem Anheben der Lafette über dem Wasserspiegel demontiert wird. Dabei kann das Ankerelement zugleich mit dem Bohrrohr während der Herstellung des Bohrloches in dieses eingeführt werden.
  • Die Haltevorrichtung wird zweckmäßig an Zuggliedern, z.B. Gewindestäben, Seilen oder dergleichen hängend gehalten und justiert sowie zweckmäßig an der Spundwand klemmend befestigt. Auch die Lafette kann mittels eines Seilzuges angehoben und abgesenkt werden.
  • Schließlich ist es möglich, nach der Demontage des Bohrrohres an die Bohrmaschine eine Haltetraverse und gegebenenfalls eine Ankermutter anzusetzen und nach erneutem Absenken der Lafette mittels der Bohrmaschine auf das Ankerelement aufzusetzen und zu dessen Verankerung an diesem zu befestigen.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht vor allem darin, daß das Montieren der Bohrmaschine, des Bohrrohres, des Ankerelementes sowie gegebenenfalls einer Haltetraverse und einer Ankermutter bei hochgeklappter Lafette oberhalb des Wasserspiegels von Land aus erfolgen und die Lafette in einfacher Weise mit Hilfe eines Seilzuges in die Bohrposition abgesenkt werden kann. Auch das Halten und Justieren der Haltevorrichtung sowie deren Befestigung an der Spundwand können über Seilzüge sowie entsprechende Steuergeräte von Land aus erfolgen. Da die Länge der Bohrlafette größer ist als die Länge des Bohrrohres bzw. des Ankerelementes, kann nicht nur auf das sonst notwendige schußweise Einbringen von Bohrrohr und Ankerelement verzichtet, sondern gegebenenfalls sogar das Ankerelement von vornherein in das Bohrrohr eingelegt und gemeinsam mit diesem in das Erdreich eingedreht werden.
  • Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung mit einer gegenüber einer Spundwand oder dergleichen justierbaren und an dieser anbringbaren Haltevorrichtung und einer daran befestigten Bohrlafette mit Führungen für eine Bohrmaschine sowie einem Bohrer und/oder einem Bohrrohr zeichnet sich dadurch aus, daß die auf die volle Länge des Bohrrohrs bzw. des Ankerelements dimensionierte Lafette an der Haltevorrichtung um ein Gelenk mit horizontaler, parallel zur Spundwand verlaufender Achse schwenkbar gelagert und mittels eines Seilzuges von Land aus heb- und senkbar ist.
  • Die Haltevorrichtung ist zweckmäßig an Zuggliedem, z.B. Gewindestäben, Seilen oder dergleichen aufgehängt und von Land aus heb- und senkbar sowie vor der Spundwand justierbar.
  • Das Gelenk kann lösbar ausgebildet und es können vertikale Führungsschienen vorgesehen sein, entlang deren das untere Ende der Lafette über die Wasseroberfläche angehoben und wieder abgesenkt werden kann.
  • Zur klemmenden Befestigung an der Spundwand kann die Haltevorrichtung mit Zangen versehen sein, die mittels hydraulischer Zylinder-Kolben-Einheiten betätigbar sind. Zur Befestigung der Haltevorrichtung an der Spundwand können aber auch Magnete oder Saugvorrichtungen vorgesehen sein.
  • Zweckmäßig weist die Haltevorrichtung der Kontur der Spundwand angepaßte Führungskörper auf. Dadurch werden die Zentrierung der Haltevorrichtung an der Spundwand erleichtert, das beim Bohren auftretende Drehmoment aufgenommen und eine Sicherheit gegen Horizontalverschiebungen der Haltevorrichtung erreicht.
  • Die Lafette ist an der Haltevorrichtung weiterhin um ein Gelenk mit rechtwinklig zur Bohrachse verlaufender Achse schwenkbar gelagert. Dabei soll die Schwenkachse dieses Lagers zumindest annähemd durch das Zentrum der Öffnung in der Spundwand gehen. Die Anordnung dieses Gelenkes in unmittelbarer Nachbarschaft zur Öffnung der Spundwand und so, daß dessen Achse durch das Zentrum der Öffnung geht und die Bohrlochachse schneidet, hat den Vorteil, daß durch dieselbe Öffnung in der Spundwand mit unterschiedlichen horizontalen Winkeln gebohrt werden kann, wenn beispielsweise in der zunächst gebohrten Richtung ein Hindernis, z.B. ein Felsbrocken, den Bohrvorgang behindert. Dadurch wird eine weitere Schwächung der Spundwand vermieden und der Arbeitsvorgang beschleunigt.
  • Schließlich können an der Haltevorrichtung Mittel zum Verschwenken der Lafette um die rechtwinklig zur Bohrachse verlaufende Schwenkachse und zu deren Fixieren in einer bestimmten Position vorgesehen sein. Diese Mittel sind zweckmäßig hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten.
  • Zwischen dem Gelenk mit horizontaler Achse und demjenigen mit rechtwinklig zur Bohrachse verlaufender Achse kann eine Verbindungslasche angeordnet sein. Das Gelenk mit horizontaler Achse und das Gelenk mit rechtwinklig zur Bohrachse verlaufender Achse können auch in einem Kugelgelenk vereinigt sein. Schließlich kann die Lafette an der Haltevorrichtung auch kardanisch gelagert sein; in jedem Fall sollen die Schwenkachsen durch das Zentrum der Öffnung der Spundwand gehen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Spundwand mit einer Vorrichtung nach der Erfindung bei angehobener Lafette,
    • Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit in Bohrposition abgesenkter Lafette,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch die Spundwand mit dem Ankerkopf im endgültigen Zustand,
    • Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Haltevorrichtung im Bereich der Spundwand entlang der Linie IV-IV in Fig. 5,
    • Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch die Haltevorrichtung entlang der Linie V-V in Fig. 4,
    • Fig. 6 einen der Fig. 5 entsprechenden Horizontalschnitt durch die Haltevorrichtung mit einer anderen Gelenkanordnung zum Verschwenken der Bohrlafette,
    • Fig. 7 ein Detail aus Fig. 6 in größerem Maßstab,
    • Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7 und
    • Fig. 9 einen den Fig. 1 und 2 entsprechenden Querschnitt durch eine Spundwand mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Das Setzen eines Ankers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie unter Verwendung der Vorrichtung kann anhand der Fig. 1 und 2 erläutert werden. Dabei wird unterstellt, daß zur nachträglichen Sicherung einer Spundwand 1 durch diese hindurch ein Verpreßanker mit schräger Achse 11 durch die Spundwand 1 in die dahinterliegende Bodenformation 5 eingebracht werden soll. Da der Anker auf seiner gesamten Länge unterhalb des Wasserspiegels 25 liegt, müssen alle dazu. notwendigen Arbeiten unter Wasser ausgeführt werden.
  • Dabei wird zunächst eine Haltevorrichtung 2 vorbereitet, die von der Wasserseite her an die Spundwand 1 angesetzt werden kann. An dieser Haltevorrichtung 2, die anhand der Fig. 4 und 5 noch näher erläutert werden wird, wird um ein Gelenk 3 mit horizontaler, parallel zur Spundwand 1 verlaufender Achse eine Bohrlafette 10 schwenkbar gelagert. Die Länge der Lafette 10 ist so gewählt, daß sie das zum Niederbringen der Bohrung erforderliche Bohrrohr 17 und das Ankerelement 12 in voller Länge aufnehmen kann.
  • Wie aus Fig. 1 entnommen werden kann, wird die Haltevorrichtung 2 mit der Lafette 10 mit Hilfe von Zuggliedern 9, z.B. Gewindestäben, von der Geländeoberfläche aus auf die gewünschte Tiefe abgesenkt und an der Spundwand 1 befestigt. Die Lafette 10 wird dabei an ihrem oberen Ende mittels eines Seilzuges 13 gehalten, der zu einem teleskopierbaren Ausleger 18 an einem Kranfahrzeug 33 führt. In dieser Lage der Lafette 10 wird von Land aus die Bohrmaschine 14 montiert, die mittels eines Schlittens 15 entlang der Lafette 10 bewegbar ist.
  • Die Bohrmaschine 14 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet; sie besitzt einen Bohrkopf und einen Antriebsmotor. Hinter dem Bohrkopf befindet sich ein Spülkopf mit einem durch den Bohrkopf geführten Gestänge. Der Spülkopf läßt sich unabhängig vom Bohrkopf entlang der Lafette 10 verschieben.
  • An die Bohrmaschine 14 wird zunächst ein Bohrer 16 angesetzt, mit dem die Spundwand 1 durchbohrt werden kann. Danach wird die Lafette 10 mittels des Seilzuges 13 in die Bohrposition abgelassen; der Bohrer 16 ist damit in der Ankerachse 11 ausgerichtet, die zugleich die Bohrachse bildet. Sodann wird die Bohrmaschine 14 mit dem Bohrer 16 z.B. mittels eines Kettentriebes entlang der Lafette 10 in Richtung auf die Spundwand 1 gezogen, bis der Kopf des Bohrers 16 sich an der Spundwand befindet und diese durchbohrt. Anschließend werden die Bohrmaschine 14 mit dem Bohrer 16 wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen, die Lafette um das Gelenk 3 nach oben geschwenkt und der Bohrer 16 von Land aus abgebaut.
  • Auf die Lafette 10 wird sodann das eigentliche Bohrrohr 17 in voller Länge aufgelegt, ausgerichtet und an die Bohrmaschine 14 angeschlossen. Nach erneutem Ablassen der Lafette 10 in die Bohrposition wird das Bohrrohr 17 mit Hilfe der Bohrmaschine 14 durch die zuvor in der Spundwand 1 erzeugte Öffnung 28 hindurch in die Bodenformation 5 bis auf Solltiefe eingetrieben. Danach wird der Kopf der Bohrmaschine 14 vom Bohrrohr 17 gelöst, die Bohrmaschine 14 wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen und die Lafette 10 erneut nach oben geschwenkt.
  • Von der Geländeoberfläche aus wird nun ein Ankerelement 12, z.B. ein Ankerstab, auf die Lafette 10 aufgelegt und ausgerichtet. Am bodenseitigen Ende des Ankerelements 12 befindet sich eine Verkralleinrichtung 20. Weiterhin sind an dem Ankerelement 12 ein Dichtteller 22 befestigt, der den Hohlraum zwischen dem Ankerelement und dem Bohrrohr 17 dichtet, sowie eine Verpreßleitung 21, die durch den Dichtteller 22 hindurchgeführt ist. Das Ankerelement 12 wird durch das Gestänge des Spülkopfes gehalten. Nach erneutem Ablassen der Lafette 10 in die Bohrposition wird das Ankerelement 12 mittels der Bohrmaschine 14 in das Bohrrohr 17 eingeführt, bis es seine Sollage erreicht hat.
  • Da die Länge der Lafette 10 größer ist als die Länge des Ankerelements 12, kann dieses schon vorher in das Bohrrohr 17 eingelegt und gleichzeitig mit diesem in die Bodenformation 5 eingedreht werden.
  • Danach wird der Kopf der Bohrmaschine 14 wieder an das Bohrrohr 17 angekoppelt, um dieses ziehen zu können. Diese Situation ist in Fig. 2 dargestellt. Das Bohrrohr 17 wird dabei zunächst nur um eine kurze Strecke zurückgefahren, während der Spülkopf, der den Anker 12 hält, stehen bleibt. Nach dem Aktivieren der Verkralleinrichtung 20 sitzt das Ankerelement 12 fest im Boden. Unter ständigem Ziehen des Bohrrohrs 17 wird dann über die Verpreßleitung 21 der Hohlraum zwischen dem Ankerelement 12 und der Bohrlochwand stetig mit einem Verpreßgut, z.B. Zementmörtel so lange gefüllt, bis dieses den Dichtteller 22 erreicht hat. Das Verpreßgut bildet so einen Verpreßkörper 31. Sobald die Bohrmaschine 14 mit dem Bohrrohr 17 die Ausgangsposition wieder erreicht hat, werden die Verpreßleitung 21 am Anker 12 gelöst, die Lafette 10 mittels des Seilzugs 13 hochgeschwenkt und das Bohrrohr 17 abgebaut.
  • An dem Kopf der Bohrmaschine 14 kann nun eine Traverse 19, z.B. in Form eines Betonfertigbauteils befestigt, ausgerichtet und justiert werden. Nach erneutem Ablassen der Lafette 10 in die Bohrposition kann diese Traverse 19 mittels der Bohrmaschine in Richtung des Ankerelements 12 gefahren und über dieses geschoben werden. Die Traverse 19 reicht so eine gewisse Strecke in die Öffnung 28 in der Spundwand 1 hinein (Fig. 3).
  • Nach dem Lösen der Verbindung zwischen der Traverse 19 und der Bohrmaschine 14 wird letztere wieder in ihre Ausgangsposition zurückgefahren. Danach kann in gleicher Weise eine Ankermutter 23 eingebracht und auf das luftseitige Ende des Ankerelements 12 aufgeschraubt werden, falls diese Arbeit nicht von Tauchern erledigt wird. Durch Öffnungen in der Traverse 19 kann ein eventueller Hohlraum hinter der Spundwand 1 wiederum mit Verpreßgut 32 verpreßt und der Ankerkopf auf diese Weise abgedichtet werden.
  • Nach dem Lösen der Verbindung zwischen der Haltevorrichtung 2 und der Spundwand wird die Haltevorrichtung geborgen. Sofern es sich bei dem Anker um einen Zuganker handelt, kann das Ankerelement 12 nach dem vollständigen Erhärten des Verpreßkörpers 31 gespannt werden.
  • Wenn aus irgendwelchen Gründen die Lafette 10 in ihrer vollen Länge über den Wasserspiegel gehoben werden soll, dann ist es möglich, zwischen der Haltevorrichtung 2 und der Verankerung der diese tragenden Zugglieder 9 am Kopf der Spundwand Führungsschienen 40 anzuordnen, entlang deren das untere Ende der Lafette 10 nach Lösen des Gelenks 3 nach oben gezogen werden kann (Fig. 9).
  • Ein Ausführungsbeispiel für die Haltevorrichtung 2 ist in den Fig. 4 und 5 näher dargestellt. Die Haltevorrichtung 2 besteht aus einem zur Spundwand 1 zumindest teilweise offenen Gehäuse 26, in dem vier über hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten 8 betätigbare Zangen 7 vorgesehen sind. Die äußeren Schenkel der Zangen 7 sind in ihrer Lage der Schräge der einzelnen Spundbohlen der Spundwand 1 angepaßt und an ihren Innenflächen aufgerauht oder gezahnt, um einen guten Kontakt mit der Spundwand 1 zu erzielen. Die Zangen 7 dienen nur der Fixierung der Haltevorrichtung 2 an der Spundwand 1; ihr Gewicht und dasjenige der Lafette 10 wird durch die Zugglieder 9 getragen, die zu entsprechenden Verankerungen an der Geländeoberfläche führen.
  • Die Haltevorrichtung 2 ist an ihrer der Spundwand zugekehrten Seite mit dem Profil der Spundwand angepaßten Führungskörpern 24 ausgestattet, welche die Zentrierung der Haltevorrichtung erleichtern sowie die Übertragung des beim Bohren auftretenden Drehmoments auf die Spundwand 1 unterstützen bzw. die Zangen 7 entlasten.
  • Die Lafette 10 ist über ein Gelenk 3 mit horizontaler, parallel zur Spundwand 1 verlaufender Achse mit einer Lasche 27 verbunden, die ihrerseits über ein Gelenk 4 mit in einer vertikalen Ebene rechtwinklig zur Bohrachse 11 verlaufender Achse an dem Gehäuse 26 gelagert ist. Mittels des Gelenks 3 kann die Lafette 10 in vertikaler Richtung (Pfeil 29 in Fig. 4) und mittels des Gelenks 4 in horizontaler Richtung (Pfeil 30 in Fig. 5) verschwenkt werden. Das Verschwenken der Lafette 10 in vertikaler Richtung (Pfeil 29) erfolgt, wie bereits beschrieben, mittels des Seilzuges 13; zum Verschwenken in horizontaler Richtung (Pfeil 30) ist an der Lasche 27 eine Zylinder-Kolben-Einheit 6 angeordnet, die sich gegen das Gehäuse 26 der Haltevorrichtung 2 abstützt.
  • Die Verlängerung der Achse des Gelenks 4 verläuft durch das Zentrum der in der Spundwand 1 erzeugten Öffnung 28 und schneidet dort die Bohrachse 11 (Fig. 4). Dadurch ist es möglich, auch mehrere Bohrungen mit unterschiedlichem Horizontalwinkel durch dieselbe Öffnung 28 einzubringen, beispielsweise dann, wenn eine Bohrung infolge eines Hindernisses im Verlauf der Bohrachse aufgegeben werden muß.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die gelenkige Lagerung der Lafette an der Haltevorrichtung 2 ist in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. Hier sind die beiden, durch die Gelenke 3 und 4 gegebenen Bewegungsmöglichkeiten der Lafette 10 in vertikaler und horizontaler Achse in einem Kugelgelenk 34 zusammengefaßt. Das Kugelgelenk 34 besteht aus einer über einen Zapfen 35 an der Lafette 10 befestigten Kugel 36, die in einer als teilweise Hohlkugel ausgebildeten Pfanne 37 drehbar ist. Die Pfanne 37 ist an einem Lenker 38 gelagert, der an beiden Enden gelenkig an Zylinder-Kolben-Einheiten 39 angeschlossen ist; die Zylinder-Kolben-Einheiten 39 sind ihrerseits an dem Gehäuse 26 der Haltevorrichtung 2 befestigt. Die Zylinder-Kolben-Einheiten 39 dienen der Druckabstützung der Lafette 10, während eine Schwenkbewegung in horizontaler Richtung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit 6' bewirkt wird. Die Bewegungsmöglichkeiten der Lafette in vertikaler und horizontaler Richtung sind wiederum durch Pfeile 29 bzw. 30 angedeutet.

Claims (21)

1. Verfahren zum Setzen eines Zug- oder Druckankers mit einem stab-, draht- oder rohrförmigen Ankerelement unterhalb eines Wasserspiegels zum Verankern einer Spundwand, Schlitzwand, Kaimauer oder dergleichen, wobei zunächst an der Spundwand in Höhe der herzustellenden Bohrung eine Haltevorrichtung für eine Bohrlafette mit einer Unterwasserbohrmaschine befestigt, anschließend die Spundwand durchbohrt und sodann das Ankerelement eingebracht und verankert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Justieren und Befestigen der Haltevorrichtung (2) mit der Bohrlafette (10) das freie Ende der Lafette durch Verschwenken um ein an der Haltevorrichtung angeordnetes Gelenk (3) mit horizontaler Achse über den Wasserspiegel (25) angehoben, an dem über den Wasserspiegel (25) hinausragenden Ende der Lafette (10) die Bohrmaschine (14) mit einem ersten Bohrer (16) zum Durchbohren der Spundwand (1) montiert und anschließend die Lafette (10) in die Bohrposition abgesenkt und die Spundwand (1) durchbohrt wird, daß nach dem Zurückziehen des ersten Bohrers (16) die Lafette (10) wieder über den Wasserspiegel angehoben und ein Bohrrohr (17) zur Herstellung des Bohrloches in voller Länge montiert, die Lafette (10) wieder in Bohrposition abgesenkt und das Bohrrohr (17) durch die Öffnung (28) in der Spundwand (1) hindurch in den Boden (5) eingetrieben wird und daß nach dem Einführen des Ankerelementes (12) das Bohrrohr (17) unter Verpressen des Hohlraums zwischen Ankerelement (12) und Bohrlochwandung mit erhärtendem Material gezogen und nach erneutem Anheben der Lafette (10) über dem Wasserspiegel (25) demontiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerelement (12) zugleich mit dem Bohrrohr (17) während der Herstellung des Bohrloches in dieses eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) an Zuggliedern (9), z.B. Gewindestäben, Seilen oder dergleichen hängend gehalten und justiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) an der Spundwand (1) klemmend befestigt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lafette (10) mittels eines Seilzuges (13) angehoben und abgesenkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Demontage des Bohrrohres (17) an die Bohrmaschine (14) eine Haltetraverse (19) und gegebenenfalls eine Ankermutter (23) angesetzt und nach erneutem Absenken der Lafette (10) mittels der Bohrmaschine (14) auf das Ankerelement (12) aufgesetzt und zu dessen Verankerung an diesem befestigt werden.
7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit einer gegenüber einer Spundwand (1) oder dergleichen justierbaren und an dieser anbringbaren Haltevorrichtung (2) und einer daran befestigten Bohrlafette (10) mit Führungen (24) für eine Bohrmaschine (14) sowie einen Bohrer (16) und/oder ein Bohrrohr (17), dadurch gekennzeichnet, daß die auf die volle Länge des Bohrrohrs (17) bzw. des Ankerelements (12) dimensionierte Lafette (10) an der Haltevorrichtung (2) um ein Gelenk (3) mit horizontaler, parallel zur Spundwand (1) verlaufender Achse schwenkbar gelagert und mittels eines Seilzuges (13) von Land aus heb-und senkbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) an Zuggliedern (9), z.B. Seilen, aufgehängt und von Land aus heb- und senkbar sowie vor der Spundwand (1) justierbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (3) lösbar ist und daß vertikale Führungsschienen (40) vorgesehen sind, entlang deren das untere Ende der Lafette über die Wasseroberfläche angehoben und wieder abgesenkt werden kann.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) zur klemmenden Befestigung an der Spundwand mit Zangen (7) versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Zangen (7) hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten (8) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) zur Befestigung an der Spundwand mit Magneten versehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) zur Befestigung an der Spundwand mit Saugvorrichtungen versehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) der Kontur der Spundwand (1) angepaßte Führungskörper (24) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lafette (10) an der Haltevorrichtung (2) um ein Gelenk (4) mit rechtwinklig zur Bohrachse (11) verlaufender Achse schwenkbar gelagert ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Geienkes (4) zumindest annähernd durch das Zentrum der Öffnung (28) an der Spundwand (1) verläuft.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der Haltevorrichtung (2) Mittel zum Verschwenken der Lafette (10) um die rechtwinklig zur Bohrachse (11) verlaufende Achse und zu deren Fixieren in einer bestimmten Position vorgesehen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschwenken und Fixieren der Lafette (10) eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (6 bzw. 6') vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gelenk (3) mit horizontaler Achse und dem Gelenk (4) mit rechtwinklig zur Bohrachse (11) verlaufender Achse eine Verbindungslasche (27) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk mit horizontaler Achse und das Gelenk mit rechtwinklig zur Bohrachse verlaufender Achse in einem Kugelgelenk (34) vereinigt sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lafette (10) an der Haltevorrichtung (2) kardanisch gelagert ist.
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