WO2009115307A1 - Korrosionsgeschützter selbstbohranker sowie ankerteileinheit und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Korrosionsgeschützter selbstbohranker sowie ankerteileinheit und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2009115307A1
WO2009115307A1 PCT/EP2009/001994 EP2009001994W WO2009115307A1 WO 2009115307 A1 WO2009115307 A1 WO 2009115307A1 EP 2009001994 W EP2009001994 W EP 2009001994W WO 2009115307 A1 WO2009115307 A1 WO 2009115307A1
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hollow rod
drilling
subunit
tube
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PCT/EP2009/001994
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Inventor
Frank Schmidt
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Dywidag-Systems International Gmbh
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0013—Protection against corrosion
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0053—Anchoring-bolts in the form of lost drilling rods

Definitions

  • the invention relates to a corrosion-protected self-drilling anchor according to the preamble of patent claim 1, a method for its production according to independent claim 10 and a prefabricated anchor assembly according to independent claim 15.
  • Soil and rock anchors as well as piles are used in civil engineering whenever it comes to inducing forces in the area of the anchor or pile head into deeper soil layers. This applies equally to anchor and nails loaded by tension and to piles loaded with pressure or tension.
  • anchor, nails or piles on a support member which is brought in a wellbore with the surrounding ground in non-positive association and anchored at the air side end in the region of the head. Since the support members are usually made of steel, they are sensitive to corrosion.
  • support members for temporary use and support members for permanent use, the latter use requires a design suitable for protection against corrosion constructive training.
  • a double or increased corrosion protection is then spoken of when a passivation of the steel surface of the support member is ensured by injecting a cement mortar and an additional, the armature enveloping plastic tube is a diffusion barrier for liquids.
  • Self-drilling anchors consist essentially of a number of Anchor rods with a continuous axial cavity. At the end of the first anchor rod, a drill bit with rinsing nozzles is arranged, which are connected via the continuous axial cavity with a drilling and Injizier affection at the air side anchor end.
  • the extension of the self-drilling anchor after drilling a respective anchor rod is done by forming a Muffenschreibes. If a self-drilling anchor has reached its predetermined length, the resulting bore hole is injected with cement mortar through the axial cavity and, if appropriate, the anchorage is hardened after the injection material has hardened.
  • the object of the invention is to further develop known self-drilling anchors, in order to make them suitable for permanent use even in a corrosion-prone environment.
  • a further object of the invention is to specify a method and prefabricated anchor subunits for producing such an anchor.
  • the invention provides a solution that ensures corrosion protection both in the area of the hollow rods and the joint area. This is achieved by an axially continuous combination of cladding and socket pipes, which represent a first barrier against externally coming, corrosion-causing substances.
  • the cavity formed thereby to the hollow bar element is filled in each case with a corrosion protection compound, which forms the second barrier against corrosion, which is why it is spoken of a double corrosion protection.
  • An anchor according to the invention therefore combines for the first time the advantages of a self-drilling anchor with the advantages of a double corrosion-protected anchor or pile.
  • the cavity is filled up with a first anticorrosion compound which consists of a hardenable material, for example a mortar or a suspension based on cement or synthetic resin.
  • a first anticorrosion compound which consists of a hardenable material, for example a mortar or a suspension based on cement or synthetic resin.
  • the cavity filling consists of a second anticorrosion compound, which differs in its kind from the first anticorrosion compound and consists for example of a plastically deformable material such as grease and the like.
  • an adapter is provided at the ends of the cladding tube, which already close the frontal openings of the cladding tubes close to the hollow bar during manufacture of the prefabricated anchor subunits and at the same time enables a tight connection of the sleeve tube.
  • the adapter preferably has a cylindrical seat, on which the sleeve tube is axially plugged, wherein in the insertion region means for Position assurance and sealing of the sleeve tube may be arranged, for example in the form of a circumferential bead.
  • the cladding tube and the adapter thus form a cavity surrounding the hollow, tightly closed cavity, which makes it possible to prefabricate by default pre-injecting this cavity with a hardenable anticorrosive Anchoring units as standard.
  • a hardenable anticorrosive Anchoring units as standard.
  • the adapters which act as a lost formwork, the end faces of the cavity are closed only temporarily for the Injiziervorgang and until the hardening of the suspension.
  • Anchor Units offer the great advantage that can be produced under consistently optimal conditions and independent of climatic influences. This ensures a consistently high quality of the anchoring units produced in this way with a corresponding increase in quality in the finished self-drilling anchor.
  • the anticorrosion composition within the cladding tube without regard to the subsequent pressing of the borehole can be specially adapted to the requirements of optimum corrosion protection, for example, by its particular composition and the manner of its introduction. For the pressing of the borehole after the anchor has been installed, then a likewise optimized for this application cement mortar can be used.
  • a further preferred embodiment of the invention also has a drill bit with a nozzle with obliquely forwardly pointing outlet openings in the drilling direction.
  • the pressure jet emerging from the nozzle loosens the substrate lying in front of the nozzle and can even loosen and crush it when high pressures are applied.
  • the arrangement of a nozzle with a radial outlet opening can be provided. This results in the advantage that the loosened substrate for the drill bit can be solved more easily, so that as far as possible vibration-free propulsion is possible. This minimizes the risk of crack formation in the area of the pre-injected corrosion protection of the hollow bar anchor.
  • FIG. 1 is a side view of a self-drilling anchor according to the invention, partly broken,
  • FIG. 2 is a partial view of the Disposabled Harmonics shown in Fig. 1 in the region of the socket joint on a larger scale, partially broken,
  • FIG. 3 shows a cross section through the subunit B shown in FIG. 1 along the village-shaped line III-III, FIG.
  • FIG. 4 shows a cross section through the subunit B shown in FIG. 1 along the line IV - IV there, FIG.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through the self-drilling anchor shown in FIG. 1 in the region of the drill bit, FIG.
  • Fig. 6 is a side view of a self-drilling anchor according to the invention as
  • FIGS. 7 a - f show the various method steps for producing an armature according to the invention.
  • Fig. 1 an inventive self-drilling anchor 1 is shown in an overview, as it can be used advantageously in injectable soils for use.
  • the armature 1 consists of two factory-prefabricated subunits A and B of essentially the same design, which are pushed together in a force-locking manner along the armature longitudinal axis 2.
  • the length of units A and B can be as required vary between 1 m and 6 m.
  • the structural design of the subunits A, B is also apparent from Figures 2, 3 and 4.
  • a hollow rod member 3 which is provided over its entire length with an external thread 4 and which has an axial through hole 5 in the region of its longitudinal axis 2.
  • the hollow bar element 3 is surrounded over its entire length, except for its end sections 3 ', 3 ", by a ribbed jacket tube 6.
  • the two ends of the ribbed jacket tube 6 are connected tightly to the hollow bar 3 by means of the adapters 7.
  • the adapter 7 has a connection piece 8, onto which the jacket tube 6 is pushed axially, and in the direction of the one end section 3 'a cylindrical seat 9, the jacket surface of which has a peripheral bead Hollow bar element 3 is factory completely filled with a first corrosion protection compound 10, for example with a curable injection mortar.
  • B anchor 1 By frictional axial joining together a plurality of such prefabricated subunits A, B anchor 1 can be made of any length.
  • the constructive training for achieving a corrosion protection mainly from Fig. 2 shows. There you can see the free end portions 3 'of two axially opposite hollow rod elements 3, which are connected by means of a screw sleeve 8 tensile and pressure-resistant together.
  • the joint area is also surrounded over the entire length of the end portions 3 1 of a sleeve tube 12 which bears tightly against the cylindrical seat 9 of the adapter 7 with its ends while maintaining a slight axial play.
  • the cavity between the sleeve tube 12 and the end portions 3 'of the hollow rods 3 and der Screw sleeve 11 is filled with a second anticorrosion compound 13, for example with a grease.
  • a double corrosion protection is also present in the joint area, which is formed on the one hand by the diffusion-proof sleeve pipe 12 and on the other hand by the corrosion protection compound 13.
  • Over the length of an armature according to the invention thus results in an alternating sequence of longitudinal sections, in which once the pre-injected with the first anticorrosion compound 10 sheath 6 provides corrosion protection and once the filled with the second anticorrosion compound 13 sleeve tube 12th
  • the subunit A forms the beginning of an armature 1 according to the invention, wherein its end section 3 "assigned to the bottom of the hole is not intended to form a socket joint but to receive a drill bit 14. For this reason, the modified adapter T arranged at the end 3" does not have a cylindrical seat 9 on.
  • the structural design of the drill bit 14 is shown in Fig. 5, after which it has a cylindrical body 15, to which a cone tip 16 connects to one side. From the lateral surface of the apex 16 extend blades 17 in the radial direction with cutting 18 for releasing and conveying the substrate. From the other side of the cylindrical body 15, starting in the transition region between the cylindrical body 15 and the apex 16 extends in the longitudinal axis 2, a blind bore 19 with internal thread into which the hollow rod 3 of the subunit A with its end 3 "is screwed.
  • the drill bit 14 has a first injection nozzle 20, which extends from a bore perpendicular to the conical surface up to the blind bore 19, and a second nozzle 21, which is formed by a bore perpendicular to the cylindrical surface of the body 15, ie radially.
  • a continuous cavity over the entire length of the armature 1 up to the nozzles 20 and 21 results.
  • the subunit B forms the air-side end of the armature 1, so that here also the free end 3 "of the hollow rod 3 is not used to form a Muffenseses, but to form the air-side anchoring.
  • an anchor plate 22 To the end portion 3 "is an anchor plate 22 is inserted, which is intended to support against the ground 25.
  • a sealing tube 23 is fixedly connected to the underside of the anchor plate 22 and surrounds the Ripprohr 6 at a radial distance on the end portion 3" is finally screwed a cap nut 24, which is supported with its spherical peripheral surface on the anchor plate 22 and thus enables a tensioning of the armature 1.
  • the cavity between sealing tube 23 and end section 3 "of hollow bar member 3 is also injected with a cement mortar.
  • FIG. 7a shows the beginning of the production of an armature 1 according to the invention.
  • a subunit A comprising a hollow bar element 3 with a drill bit 14 and a corrosion protection arranged behind it, consisting essentially of the ribbed tube 6 and the hardened anticorrosion compound 10 introduced therein at the factory. drilled with a drilling equipment not shown in the underground.
  • scavenging air or rinsing liquid is transported through the through-hole 5 to the nozzles 20 and 21 at the tip of the armature 1 under high pressure to loosen and loosen the ground. The dissolved material is then flushed out between the cladding tube 6 and the borehole wall.
  • Fig. 7b shows a state in which the borehole has reached a depth at which the subunit A projects substantially only with its end 3 1 from the borehole. is reached this state, a screw sleeve 11 is screwed with its half length on the end 3 ', so that the other half of the screw sleeve 11 is for receiving the hollow bar 3 another subunit B available.
  • a corrosion protection compound 13 for example in the form of grease, is applied generously to the sleeve 11 and to the exposed areas of the end 3 1 of the hollow bar element 3, as shown in FIG. 7c.
  • a new subunit for example, the subunit B described above, are screwed into the thus prepared end of the subunit A.
  • the further subunit also has an already factory-made corrosion protection in the region of the cladding tube 6, as described above.
  • a corrosion protection compound 13 is also previously applied to the free end 3 1 of the hollow bar member 3 of the unit B and then screwed into the screw sleeve 11.
  • the sleeve tube 12 pushes with its free edge on the cylindrical seat 9 of the adapter 7 and thus forms a continuous and sealed connection of the ribbed sheaths 6 of the two subunits A and B.
  • the borehole can, as already described under FIG. 7a, be advanced further. This condition is shown in Fig. 7e.
  • the completion of the anchor 1 is effected by pressing the borehole, that is to say the annular gap between the enveloping tube 6 and the borehole wall Cement mortar and optionally by tensioning the anchor 1 after the cement mortar has hardened.
  • FIG. 6 shows the use of a self-drilling anchor 26 according to the invention as a pile 30. Except for the air-side anchoring of the pile 30, the pile 30 has an identical construction to the anchor 1 described in FIGS. 1 to 5, so that the same reference symbols are used for the same features to avoid repetition to the local part of the description is referenced.
  • an anchor plate 27 is fixed between a nut 28 and a lock nut 29 in a predetermined position. Since this area is completely enclosed at a later time by the concrete of the pile top plate, can be dispensed with a sealing tube.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen korrosionsgeschützten Selbstbohranker sowie eine Ankerteileinheit und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein erfindungsgemäßer Selbstbohranker umfasst eine Anzahl von Ankerteileinheiten (A, B) mit jeweils einem Hohlstabelement (3), die untereinander durch Ausbildung eines axialen Muffenstoßes zu einem zusammenhängenden Zug- und Druckglied miteinander verbunden sind. Die erste Teileinheit (A) weist an ihrem Ende eine Bohrkrone (14) auf und die Teileinheit (B) ist mit ihrem Ende mit einer Bohr- und Injiziereinrichtung drehfest verbunden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jedes Hohlstabelement (3) bis auf seine Endabschnitte (3, 3") von einem Hüllrohr (6) umgeben ist und der Ringspalt zwischen Hüllrohr (6) und Hohlstabelement (3) mit einer ersten Korrosionsschutzmasse (10) verpresst ist. Ein Muffenrohr (12) schließt im Bereich des Muffenstoßes dicht an die Hüllrohre (6) der beiden am Muffenstoß beteiligten Hohlstabelemente (3) an. Dabei ist der Hohlraum zwischen Muffenrohr (12) und Hohlstabelementen (3) mit einer zweiten Korrosionsschutzmasse verfüllt. Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, eine Anzahl von Ankerteileinheiten werksseitig vorzufertigen, um diese am Ort des herzustellenden Ankers in den Untergrund einzubohren und dabei durch Ausbildung von Muffenstößen miteinander zu verbinden, wobei im Bereich des Muffenstoßes ein Muffenrohr dicht an die Enden zweier benachbarter Hüllrohre anschließt und der Hohlraum zwischen Muffenrohr und Hohlstabelement mit einer zweiten Korrosionsschutzmasse aufgefüllt wird. Mit der Erfindung wird erstmals ein Selbstbohranker mit erhöhten Anforderungen an den Korrosionsschutz bereitgestellt.

Description

Beschreibung:
Korrosionsgeschützter Selbstbohranker sowie Ankerteileinheit und Verfahren zu dessen Herstellung.
Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft einen korrosionsgeschützten Selbstbohranker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10 sowie eine vorgefertigte Ankerteileinheit gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15.
Stand der Technik:
Erd- und Felsanker sowie Pfähle werden im Tiefbau immer dann eingesetzt, wenn es darum geht, Kräfte im Bereich des Anker- beziehungsweise Pfahlkopfs in tiefer liegende Bodenschichten einzuleiten. Dies gilt gleichermaßen für auf Zug belastete Anker und Nägel sowie auf Druck oder Zug belastete Pfähle. Zu diesem Zweck weisen Anker, Nägel oder Pfähle ein Tragglied auf, das in einem Bohrloch mit dem umgebenden Untergrund in kraftschlüssigen Verbund gebracht und am luftseitigen Ende im Bereich des Kopfes verankert wird. Da die Tragglieder im Regelfall aus Stahl bestehen, sind sie gegenüber Korrosion empfindlich.
Dabei wird zwischen Traggliedern für den temporären Einsatz und Traggliedern für den dauerhaften Einsatz unterschieden, wobei letztgenannter Einsatz eine zum Schutz vor Korrosion geeignete konstruktive Ausbildung voraussetzt. Von einem doppelten oder erhöhten Korrosionsschutz wird dann gesprochen, wenn eine Passivierung der Stahloberfläche des Tragglieds durch Injizieren eines Zementmörtels gewährleistet ist und ein zusätzliches, den Anker umhüllendes Kunststoffrohr eine Diffusionssperre für Flüssigkeiten darstellt.
Einen Sonderfall unter den Ankern stellt der Selbstbohranker dar, dessen Anwendungsgebiete vor allem in der Herstellung von Bodennägeln, Mikropfählen und Temporärankern liegen. Selbstbohranker bestehen im Wesentlichen aus einer Anzahl von Ankerstangen mit einem durchgehenden axialen Hohlraum. Am Ende der ersten Ankerstange ist eine Bohrkrone mit Spüldüsen angeordnet, die über den durchgehenden axialen Hohlraum mit einer Bohr- und Injiziereinrichtung am luftseitigen Ankerende verbunden sind. Die Verlängerung des Selbstbohrankers nach dem Einbohren einer jeweiligen Ankerstange erfolgt durch Ausbildung eines Muffenstoßes. Hat ein Selbstbohranker seine vorbestimmte Länge erreicht, so wird durch den axialen Hohlraum das entstandene Bohrloch mit Zementmörtel injiziert und gegebenenfalls nach Erhärten des Injektionsgutes der Anker gespannt.
Die Vorteile eines derartigen Ankers liegen zunächst in dem schnellen Baufortschritt, der durch das Bohren und Versetzen des Ankers sowie das Injizieren des Bohrloches in einem Arbeitsgang erreicht wird. Es ist also kein gesonderter Ankereinbau sowie kein Verrohrungs- und Gestängeausbau notwendig. Die Konstruktionsweise eines Selbstbohrankers sowie das davon bestimmte Herstellungsverfahren erlauben jedoch nicht die Umsetzung eines erhöhten Korrosionsschutzes, der für ein dauerhaft geschütztes Tragglied Voraussetzung ist.
Darstellung der Erfindung:
Vor diesem Hintergrund liegt die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte Selbstbohranker weiter zu entwickeln, um sie für einen dauerhaften Einsatz auch in korrosionsgefährdeter Umgebung zu ertüchtigen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie vorgefertigte Ankerteileinheiten zur Herstellung eines solchen Ankers anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Selbstbohranker mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 , durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 sowie vorgefertigte Ankerteileinheiten den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 15 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bis zur Erfindung galt es in der Fachwelt als unmöglich, Selbstbohranker mit einem doppelten Korrosionsschutz auszustatten. Einerseits bestanden Befürchtungen darin, dass die werkseitig vorinjizierte und bereits erhärtete Korrosionsschutzmasse, im Regelfall ein zement- oder kunstharzgebundener Mörtel oder Suspension, zwischen Hüllrohr und Ankerstab beim Bohrvorgang Risse bekommt und der Korrosionsschutz dadurch Schaden nimmt, andererseits gab es keine zufriedenstellende Lösung, den Korrosionsschutz auch im Stoßbereich zweier Hohlstäbe zu gewährleisten. Dem Selbstbohranker blieb daher die Anwendung in stark korrosionsgefährdeter Umgebung versagt.
Es ist das Verdienst der Erfindung dieses Vorurteil überwunden zu haben und einen Selbstbohranker bereitzustellen, der auch den Anforderungen eines erhöhten Korrosionsschutzes genügt. Zu diesem Zweck stellt die Erfindung eine Lösung bereit, die den Korrosionsschutz sowohl im Bereich der Hohlstäbe als auch des Stoßbereiches sicherstellt. Erreicht wird dies durch eine axial durchgängige Kombination aus Hüllrohren und Muffenrohren, die eine erste Barriere gegen von außen kommende, Korrosion verursachende Stoffe darstellen. Der dabei gebildete Hohlraum zum Hohlstabelement ist jeweils mit einer Korrosionsschutzmasse verfüllt, die die zweite Barriere gegen Korrosion bildet, weswegen auch von einem doppelten Korrosionsschutz gesprochen wird. Ein erfindungsgemäßer Anker vereint daher erstmals die Vorteile eines Selbstbohrankers mit den Vorteilen eines doppelt korrosionsgeschützten Ankers oder Pfahls.
Im Bereich des Hüllrohrs ist der Hohlraum von einer ersten Korrosionsschutzmasse aufgefüllt, die aus einem erhärtbaren Material besteht, beispielsweise aus einem Mörtel oder einer Suspension auf Zement- oder Kunstharzbasis. Im Bereich des Muffenrohres, also im Stoßbereich, besteht die Hohlraumauffüllung aus einer zweiten Korrosionsschutzmasse, die sich in ihrer Art von der ersten Korrosionsschutzmasse unterscheidet und beispielsweise aus einem plastisch verformbaren Material wie Fett und dergleichen besteht.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist jeweils ein Adapter an den Enden des Hüllrohrs vorgesehen, die bereits beim Herstellen der vorgefertigten Ankerteileinheiten die stirnseitigen Öffnungen der Hüllrohre dicht gegenüber dem Hohlstab abschließen und gleichzeitig einen dichten Anschluss des Muffenrohrs ermöglicht. Hierzu weist der Adapter bevorzugterweise einen zylindrischen Sitz auf, auf den das Muffenrohr axial aufsteckbar ist, wobei im Einsteckbereich Mittel zur Lagesicherung und Dichtung des Muffenrohrs angeordnet sein können, beispielsweise in Form eines umlaufenden Wulstes. Um dabei den Außendurchmessers des Selbstbohranker nicht zu vergrößern ist es vorteilhaft im Bereich des zylindrischen Sitzes zur Aufnahme des Muffenrohrs einen radialen Rücksprung vorzusehen.
Das Hüllrohr und die Adapter bilden also einen den Hohlstab umgebenden, dicht abgeschlossenen Hohlraum, wodurch es möglich ist, durch werkseitiges Vorinjizieren dieses Hohlraums mit einer erhärtbaren Korrosionsschutzmasse Ankerteileinheiten serienmäßig vorzufertigen. Im Rahmen der Erfindung liegt aber auch eine Herstellungsart der Ankerteileinheiten, bei der anstelle der Adapter, die wie eine verlorene Schalung wirken, die Stirnseiten des Hohlraums nur temporär für den Injiziervorgang und bis zum Erhärten der Suspension verschlossen werden.
Die werkseitige Herstellung dieser Ankerteileinheiten bietet den großen Vorteil, dass unter gleichbleibend optimalen Bedingungen und unabhängig von klimatischen Einflüssen produziert werden kann. Damit ist eine konstant hohe Qualität der so erzeugten Ankerteileinheiten möglich mit entsprechendem Qualitätsgewinn beim fertigen Selbstbohranker. Darüber hinaus kann die Korrosionsschutzmasse innerhalb des Hüllrohrs ohne Rücksichtnahme auf das spätere Verpressen des Bohrlochs speziell an die Erfordernisse eines optimalen Korrosionsschutzes angepasst werden, beispielsweise durch seine besondere Zusammensetzung und die Art seiner Einbringung. Für das Verpressen des Bohrloches nachdem der Anker eingebaut worden ist, kann dann ein ebenfalls für diesen Verwendungszweck optimierter Zementmörtel verwendet werden.
Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besitzt zudem eine Bohrkrone mit einer Düse mit in Bohrrichtung schräg nach vorne weisenden Austrittsöffnungen. Der aus der Düse austretende Druckstrahl lockert den vor der Düse liegenden Untergrund auf und kann diesen bei Anwendung hoher Drücke sogar lösen und zerkleinern. Zum gleichen Zweck kann alternativ oder kumulativ die Anordnung einer Düse mit radialer Austrittsöffnung vorgesehen sein. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass sich der aufgelockerte Untergrund für die Bohrkrone leichter lösen lässt, so dass ein weitestgehend erschütterungsfreier Vortrieb möglich ist. Damit wird die Gefahr einer Rissbildung im Bereich des vorinjizierten Korrosionsschutzes des Hohlstabankers minimiert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Selbstbohranker, zum Teil aufgebrochen,
Fig. 2 eine Teilansicht des in Fig. 1 dargestellten Selbstbohrankers im Bereich des Muffenstoßes in größerem Maßstab, zum Teil aufgebrochen,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Teileinheit B entlang der dorfigen Linie III - III,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Teileinheit B entlang der dortigen Linie IV - IV,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Selbstbohranker im Bereich der Bohrkrone,
Fig. 6 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Selbstbohranker als
Pfahl, zum Teil aufgebrochen, und die
Figuren 7 a-f die verschiedenen Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ankers.
Wege zur Ausführung der Erfindung und gewerbliche Verwertbarkeit:
In Fig. 1 ist in einer Übersicht ein erfindungsgemäßer Selbstbohranker 1 dargestellt, wie er vorteilhaft in injizierbaren Böden zur Anwendung kommen kann. Der Anker 1 besteht im vorliegenden Beispiel aus zwei werkseitig vorgefertigten im Wesentlichen gleich aufgebauten Teileinheiten A und B, die entlang der Ankerlängsachse 2 kraftschlüssig miteinander gestoßen sind. Die Länge der Einheiten A und B kann je nach Erfordernis zwischen 1 m und 6 m variieren. Durch Aneinanderreihung einer vorbestimmten Anzahl von Teileinheiten A, B mit jeweils vorbestimmter Länge ist ein erfindungsgemäßer Anker 1 in der gewünschten Gesamtlänge herstellbar.
Der konstruktive Aufbau der Teileinheiten A, B geht zudem aus den Figuren 2, 3 und 4 hervor. Man sieht ein Hohlstabelement 3, das über seine gesamte Länge mit einem Außengewinde 4 versehen ist und das im Bereich seiner Längsachse 2 eine axiale Durchgangsbohrung 5 besitzt. Das Hohlstabelement 3 ist bis auf seine Endabschnitte 3', 3" über seine gesamte Länge mit einem gerippten Hüllrohr 6 in lichtem Abstand umgeben. Die beiden Enden des gerippten Hüllrohrs 6 sind mittels der Adapter 7 dicht an den Hohlstab 3 angeschlossen. Zu diesem Zweck besitzt der Adapter 7 einen Anschlussstutzen 8, auf den das Hüllrohr 6 axial aufgeschoben wird und in Richtung des einen Endabschnitts 3' einen zylindrischen Sitz 9, dessen Mantelfläche einen umlaufenden Wulst aufweist. Der sich auf diese Weise ergebende allseits geschlossene Hohlraum zwischen dem Hüllrohr 6 und dem Hohlstabelement 3 ist werkseitig vollständig mit einer ersten Korrosionsschutzmasse 10, beispielsweise mit einem aushärtbaren Injektionsmörtel ausgefüllt.
Auf diese Weise ergeben die diffusionsdichten Materialeigenschaften des Hüllrohrs 6 zusammen mit den die Passivierung der Stahloberfläche erreichenden Eigenschaften des Injektionsmörtels 10 einen doppelten Korrosionsschutz.
Durch kraftschlüssiges axiales Aneinanderfügen einer Vielzahl derart vorgefertigter Teileinheiten A, B können Anker 1 beliebiger Länge hergestellt werden. Für das Aneinanderfügen ist ein Muffenstoß vorgesehen, dessen konstruktive Ausbildung zur Erzielung eines Korrosionsschutzes vor allem aus Fig. 2 hervorgeht. Dort sieht man die freien Endabschnitte 3' zweier sich axial gegenüberliegenden Hohlstabelemente 3, die mittels einer Schraubmuffe 8 zug- und druckfest miteinander verbunden sind.
Der Stoßbereich wird zudem über die gesamte Länge der Endabschnitte 31 von einem Muffenrohr 12 umgeben, das mit seinen Enden unter Einhaltung eines geringfügigen axialen Spiels dicht am zylindrischen Sitz 9 des Adapters 7 anliegt. Der Hohlraum zwischen dem Muffenrohr 12 und den Endabschnitten 3' der Hohlstäbe 3 bzw. der Schraubmuffe 11 ist mit einer zweiten Korrosionsschutzmasse 13, beispielsweise mit einem Fett aufgefüllt.
Somit ist auch im Stoßbereich ein doppelter Korrosionsschutz vorhanden, der einerseits von dem diffusionsdichten Muffenrohr 12 und andererseits von der Korrosionsschutzmasse 13 gebildet wird. Über die Länge eines erfindungsgemäßen Ankers ergibt sich somit eine wechselnde Abfolge von Längsabschnitten, bei denen einmal das mit der ersten Korrosionsschutzmasse 10 vorinjizierte Hüllrohr 6 den Korrosionsschutz bietet und einmal das mit der zweiten Korrosionsschutzmasse 13 gefüllte Muffenrohr 12.
Die Teileinheit A bildet den Anfang eines erfindungsgemäßen Ankers 1 , wobei deren dem Bohrlochgrund zugeordneter Endabschnitt 3" nicht zur Ausbildung eines Muffenstoßes, sondern zur Aufnahme einer Bohrkrone 14 bestimmt ist. Aus diesem Grund weist der am Ende 3" angeordnete modifizierte Adapter T keinen zylindrischen Sitz 9 auf.
Der konstruktive Aufbau der Bohrkrone 14 geht aus Fig. 5 hervor, wonach diese einen zylindrischen Körper 15 besitzt, an den sich zur einen Seite eine Kegelspitze 16 anschließt. Von der Mantelfläche der Kegelspitze 16 erstrecken sich in radialer Richtung Schaufeln 17 mit Schneiden 18 zum Lösen und Fördern des Untergrunds. Von der anderen Seite des zylindrischen Körpers 15 ausgehend bis in den Übergangsbereich zwischen zylindrischem Körper 15 und Kegelspitze 16 erstreckt sich in der Längsachse 2 eine Sackbohrung 19 mit Innengewinde, in die das Hohlstabelement 3 der Teileinheit A mit seinem Ende 3" eingeschraubt wird.
Die Bohrkrone 14 besitzt eine erste Injektionsdüse 20, die sich von einer Bohrung senkrecht zur Kegelmantelfläche bis in die Sackbohrung 19 erstreckt, und eine zweite Düse 21 , die von einer Bohrung senkrecht zur Zylindermantelfläche des Körpers 15, also radial, gebildet wird. Auf diese Weise ergibt sich zusammen mit dem Hohlraum 5 der einzelnen Hohlstabelemente 3 ein durchgehender Hohlraum über die gesamte Länge des Ankers 1 bis hin zu den Düsen 20 und 21. Die Teileinheit B bildet das luftseitige Ende des Ankers 1 , so dass auch hier deren freies Ende 3" des Hohlstabes 3 nicht zur Ausbildung eines Muffenstoßes, sondern zur Ausbildung der luftseitigen Verankerung dient.
Auf den Endabschnitt 3" ist dazu eine Ankerplatte 22 gesteckt, die zur Abstützung gegenüber dem Untergrund 25 bestimmt ist. Ein Dichtrohr 23 ist fest mit der Unterseite der Ankerplatte 22 verbunden und umgreift das Ripprohr 6 in radialem Abstand. Auf den Endabschnitt 3" ist schließlich eine Kalottenmutter 24 geschraubt, die sich mit ihrer balligen Umfangsfläche auf der Ankerplatte 22 abstützt und so ein Spannen des Ankers 1 ermöglicht. Zur Vervollständigung des doppelten Korrosionsschutzes ist auch hier der Hohlraum zwischen Dichtrohr 23 und Endabschnitt 3" des Hohlstabelements 3 mit einem Zementmörtel injiziert.
Bei Ankern mit mehr als zwei Teileinheiten werden zwischen die Teileinheiten A und B weitere Teileinheiten zwischengeschoben, deren Aufbau im wesentlichen dem der Teileinheiten A und B entspricht, mit dem Unterschied, dass die weiteren Teileinheiten beidseitig Enden aufweisen, die den Enden 31 der Teileinheiten A und B entsprechen und somit beidseitig die Ausbildung eines Muffenstoßes ermöglichen.
Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ankers 1 wird nachfolgend anhand der Figuren 7a bis 7f näher erläutert.
Fig. 7a zeigt den Beginn der Herstellung eines erfindungsgemäßen Ankers 1. Dazu wird eine Teileinheit A umfassend ein Hohlstabelement 3 mit einer Bohrkrone 14 und einem dahinter angeordneten Korrosionsschutz, bestehend im Wesentlichen aus dem Ripprohr 6 und der darin bereits werkseitig eingebrachten, erhärteten Korrosionsschutzmasse 10, mit einer nicht weiter dargestellten Bohrausrüstung in den Untergrund eingebohrt. Gleichzeitig wird unter hohem Druck Spülluft oder Spülflüssigkeit durch die Durchgangsbohrung 5 zu den Düsen 20 und 21 an der Spitze des Ankers 1 transportiert, um den Untergrund zu lockern und zu lösen. Das gelöste Material wird dann zwischen Hüllrohr 6 und Bohrlochwandung nach außen gespült.
Fig. 7b zeigt einen Zustand, bei dem das Bohrloch eine Tiefe erreicht hat, bei der die Teileinheit A im Wesentlichen nur noch mit ihrem Ende 31 aus dem Bohrloch übersteht. Ist dieser Zustand erreicht, wird eine Schraubmuffe 11 mit ihrer halben Länge auf das Ende 3' aufgeschraubt, so dass die andere Hälfte der Schraubmuffe 11 zur Aufnahme des Hohlstabes 3 einer weiteren Teileinheit B zur Verfügung steht.
Um den Korrosionsschutz im Stoßbereich zu gewährleisten, wird jedoch zuvor eine Korrosionsschutzmasse 13, beispielsweise in Form von Fett, auf die Muffe 11 sowie auf die freiliegenden Bereiche des Endes 31 des Hohlstabelements 3 großzügig aufgetragen, was in Fig. 7c dargestellt ist.
Anschließend wird, wie in Fig. 7d gezeigt, das Muffenrohr 12 über die Schraubmuffe 11 geschoben, bis es mit seinem Ende auf dem zylindrischen Sitz 9 des Adapters 7 sitzt.
Nun kann eine neue Teileinheit, beispielsweise die vorstehend beschriebene Teileinheit B, in das so vorbereitete Ende der Teileinheit A eingeschraubt werden. Die weitere Teileinheit besitzt ebenfalls einen bereits werkseitig hergestellten Korrosionsschutz im Bereich des Hüllrohrs 6, wie oben beschrieben. Um den Korrosionsschutz im Bereich des Muffenstoßes zu vervollständigen, wird vorher auf das freie Ende 31 des Hohlstabelements 3 der Teileinheit B ebenfalls eine Korrosionsschutzmasse 13 aufgebracht und dann in die Schraubmuffe 11 eingeschraubt. Dabei schiebt sich das Muffenrohr 12 mit seinem freien Rand über den zylindrischen Sitz 9 des Adapters 7 und bildet auf diese Weise eine durchgehende und dichte Verbindung der gerippten Hüllrohre 6 der beiden Teileinheiten A und B.
Nach Komplettierung des Ankers 1 mit der Teileinheit B kann das Bohrloch, wie bereits unter Figur 7a beschrieben, weiter vorgetrieben werden. Dieser Zustand ist in Fig. 7e dargestellt.
Nach Erreichen der vorbestimmten Bohrlochtiefe wird am Ende des Ankers 1 die Verankerung aufgebracht. Dazu wird eine Ankerplatte 22 mit daran befestigtem Dichtrohr
23 auf das Ende 3" des Hohlstabelements 3 der Teileinheit B aufgeschoben, bis die Ankerplatte 22 flächig am Untergrund 25 anliegt. Anschließend wird eine Kalottenmutter
24 auf das Ende 3" aufgeschraubt, bis diese mit ihrer balligen Unterseite an der Ankerplatte 22 anliegt. Die Fertigstellung des Ankers 1 geschieht durch Verpressen des Bohrlochs, das heißt des Ringspalts zwischen Hüllrohr 6 und Bohrlochwandung mit einem Zementmörtel und gegebenenfalls durch Spannen des Ankers 1 nachdem der Zementmörtel erhärtet ist.
Figur 6 zeigt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Selbstbohrankers 26 als Pfahl 30. Bis auf die luftseitige Verankerung des Pfahls 30 besitzt der Pfahl 30 einen identischen Aufbau zu dem unter den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Anker 1 , so dass für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen Verwendung finden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf den dortigen Teil der Beschreibung verwiesen wird.
Da der Pfahl 30 dazu bestimmt ist, mit seinem luftseitigen Ende in eine - nicht dargestellte - Pfahlkopfplatte aus Beton einzubinden, wird eine Ankerplatte 27 zwischen einer Mutter 28 und einer Kontermutter 29 in vorbestimmter Lage fixiert. Da dieser Bereich zu einem späteren Zeitpunkt vollständig vom Beton der Pfahlkopfplatte umschlossen ist, kann auf ein Dichtrohr verzichtet werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Korrosionsgeschützter Selbstbohranker (1 , 30) zur Anordnung innerhalb eines Bohrloches, umfassend eine Anzahl von Ankerteileinheiten (A, B) mit jeweils einem Hohlstabelement (3), die untereinander durch Ausbildung eines axialen Muffenstoßes zu einem zusammenhängenden Zug- und Druckglied miteinander verbunden sind, wobei die erste Teileinheit (A) eine Bohrkrone (14) aufweist und die letzte Teileinheit (B) mit einer Bohr- und Injiziereinrichtung drehfest verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hohlstabelement (3) bis auf seine Endabschnitte (31, 3") von einem Hüllrohr (6) umgeben ist und der Ringspalt zwischen Hüllrohr (6) und Hohlstabelement (3) mit einer ersten Korrosionsschutzmasse (10) verpresst ist und dass ein Muffenrohr (12) im Bereich des Muffenstoßes dicht an die Hüllrohre (6) der beiden am Muffenstoß beteiligten Hohlstabelemente (3) anschließt, wobei der Hohlraum zwischen Muffenrohr (12) und Hohlstabelementen (3) mit einer zweiten Korrosionsschutzmasse (13) verfüllt ist.
2. Selbstbohranker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende des Hüllrohrs (6) einer Teileinheit (A, B) jeweils ein auf dem Hohlstabelement (3) sitzender Adapter (7, 7') angeordnet ist, an den das Muffenrohr (12) mit seinen Enden anschließbar ist.
3. Selbstbohranker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (7, 7') den Hohlraum zwischen Hüllrohr (6) und Hohlstabelement (3) an den Stirnseiten jeweils dicht abschließt.
4. Selbstbohranker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (7) einen zylindrischen Sitz (9) für das Muffenrohr (12) aufweist.
5. Selbstbohranker nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktfläche zwischen Adapter (7) und Muffenrohr (12) zumindest eine umlaufende Wulst angeordnet ist.
6. Selbstbohranker nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (7) im Überlappungsbereich mit dem Muffenrohr (12) einen radialen Rücksprung zur Ankerlängsachse (2) hin aufweist, der vorzugsweise der Dicke des Muffenrohrs (12) entspricht.
7. Selbstbohranker nach einem der Ansprüche 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (14) eine Düse (20) besitzt, deren Austrittsöffnung einen schräg nach vorne gerichteten Austrittsstrahl erzeugt.
8. Selbstbohranker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone eine Düse (21) besitzt, deren Austrittsöffnung einen radialen Austrittsstrahl erzeugt.
9. Selbstbohranker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum zwischen Hüllrohr (6) und Bohrlochwandung mit Zementmörtel verpresst wird, der sich in seiner Art von der ersten Korrosionsschutzmasse (10) unterscheidet.
10. Verfahren zur Herstellung eines korrosionsgeschützten Selbstbohrankers (1 , 30), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Vorbereiten einer Anzahl von Ankerteileinheiten (A, B) durch Aufbringung eines Hüllrohrs (6) auf ein Hohlstabelement (3) und Injizieren des Hohlraums zwischen Hüllrohr (6) und Hohlstabelement (3) mit einer ersten aushärtbaren Korrosionsschutzmasse (10),
b) Anbringen einer Bohrkrone (14) auf das eine Ende (3") des ersten Hohlstabelements (3) und Bohren des ersten Teileinheit (A) in den Untergrund (25) unter gleichzeitigem Spülen durch das Hohlstabelement (3) mit einem Fluid, bis sich die erste Teileinheit (A) über den größten Teil ihrer Länge im Bohrloch befindet,
c) Herstellen eines Muffenstoßes zwischen dem Hohlstabelement (3) einer ersten Ankerteileinheit (A) und dem Hohlstabelement (3) einer weiteren vorbereiteten zweiten Ankerteileinheit (B),
d) Verbinden der Hüllrohre (6) der beiden Ankerteileinheiten (A, B) durch Aufbringen eines Muffenrohres (12) im Bereich des Muffenstoßes,
e) Fortsetzen des Bohrvorgangs unter Spülen mit einem Fluid, bis sich die zweite Teileinheit (B) über den größten Teil ihrer Länge im Bohrloch befindet,
f) Wiederholen der Verfahrensschritte c), d) und e), bis der Selbstbohranker (1 , 30) seine bestimmungsgemäße Länge erreicht hat,
g) Herstellen der luftseitigen Verankerung,
h) Injizieren des Hohlraums zwischen Hüllrohr (6) und Bohrlochwandung mit Zementmörtel.
11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt d) ausgeführt wird zunächst durch Anschließen eines Muffenrohrs (12) an das luftseitige Ende des Hüllrohrs (6) der ersten Teileinheit (A) vor Herstellung des Muffenstoßes und dann durch Anschließen des Hüllrohrs (6) der weiteren Teileinheit (B) an das Muffenrohr (12) nach Herstellung des Muffenstoßes,
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum zwischen Hüllrohr (6) und Hohlstabelemente (3) im Bereich des Muffenstoßes mit einer zweiten Korrosionsschutzmasse (10) aufgefüllt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund (25) während des Bohrens im Bereich vor und/oder seitlich der Bohrkrone (14) aufgelockert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflockerung des Untergrunds (25) durch Jet-Grouting erfolgt.
5. Vorgefertigte Ankerteileinheit (A, B) zur Herstellung eines korrosionsgeschützten Selbstbohrankers (1), mit einem Hohlstabelement (3), das bis auf seine beiden Enden von einem koaxial angeordneten Hüllrohr (6) umgeben ist, wobei der Ringraum zwischen Hüllrohr (6) und Hohlstabelement (3) mit einer ausgehärteten Korrosionsschutzmasse (10) aufgefüllt ist.
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