DE2800370C2

DE2800370C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbauen eines Verpreßankers in eine Bodenformation gegen drückendes Wasser

Info

Publication number: DE2800370C2
Application number: DE19782800370
Authority: DE
Inventors: Rudolf 4030 Ratingen Bartoszek; Siegfried 5650 Solingen Brandl; Joachim 4047 Dormagen Fischer
Original assignee: Philipp Holzmann AG
Current assignee: Philipp Holzmann AG
Priority date: 1978-01-05
Filing date: 1978-01-05
Publication date: 1988-11-10
Also published as: LU80756A1; NL189475B; BE873296A; NL189475C; NL7811960A; DE2800370A1; FR2415170A1; FR2415170B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbauen eines Verpreßankers in eine Bodenformation gegen drückendes Wasser, bei dem durch eine Durchgangsöffnung in einer Wand ein Vortreibrohr mit einem Spülbohrkopf abgedichtet gegen die Durchgangsöffnung in den Boden eingetrieben, nach Erreichen der gewünschten Tiefe in das Vortreibrohr ein Ankerstab eingeführt, durch das Vortreibrohr beim Ziehen desselben flüssiger Mörtel zum Herstellen eines Verpreßkörpers eingepreßt und die Durchgangsöffnung nach Herausziehen des Vortreibrohrcs gegen den Ankerstab abgedichtet gehalten wird.

Verpreßanker werden meist zur Sicherung von Geländesprüngen, beispielsweise bei Baugrubenwänden, und zur Auftriebssicherheit verwendet. Sie bestehen aus einem oder mehreren Stahl/ugglicdcrn und einem in der Bodenformation wie dem Erdreich gebildeten Verankerungskörper. Derartige Verpreßanker werden mit verschiedenen Bohrverfahren in den Boden eingebracht und dort fertiggestellt. Die Haftung des Verankerungskörpers im Erdreich erreicht man durch ein- oder mehrmalige Injektion von Zementmörtel, der zu dem Verankerungskörper aushärtet. Das Einbauen der Verpreßanker in das Erdreich erfolgt mit Einschränkungen auch dann, wenn hinter der den Geländesprung sichernden Wand ein Wasserüberdruck an der Verankerungsstelle ansteht.

ίο Aus der DE-OS 23 54 764 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem beim Setzen von Verpreßankern gegen geringen Wasserüberdruck an der Verankerungsstelle Abdichtungen vorgesehen werden, die aus einer Stopfbuchse und einer elastischen Lippendichtung bestehen, die zwischen dem Vortreibrohr und der Wanddurchdringung sitzen und den entsprechenden Spalt abdichten. Nach dem Ziehen des Vortreibrohres legt sich die Lippendichtung aufgrund ihrer Elastizität an den einen geringeren Durchmesser als das Vortreibrohr aufweisenden Verankerungsstab an und verhindert dadurch ein Ausfließen des hinter der Wanddurchdringung unter Wasserüberdruck anstehenden Bodens. Nach dem Abstoßen der im Erdreich verbleibenden Bohrspitze oder des sonstigen Bohrwerkzeuges können hierbei Wasser und Bodenteile in das Vortreibrohr eindringen und durch dieses vor die Stützwand ausfließen, vas aus Gründen der Standfestigkeit der über der Verankerungsstelle befindlichen Baulichkeiten unzulässig ist. Ein die Durchgangsöffnung noch hinter der Lippendichtung auskleidender Füllstoff kann beim Setzen des Verpreßankers und beim Ziehen des Vortreibrohres keine Dichtfunktionen übernehmen, da er nur dazu dient, die Durchgangsöffnung vor der Ingebrauchnahme von Ablagerungen wie Beton freizuhalten und sein später verbleibender Restquerschnitt im Abstand zur Oberfläche des Vortreibrohres liegt.

Es ist weiterhin aus der DE-OS 18 10 564 eine Vorrichtung bekannt, bei dem ein lösbar am Vortreibrohr angebrachter Spülbohrkopf verwendet wird, und ein Übergangsstück mit einer inneren Paßfläche zur Aufnahme des Schaftes des Spülbohrkopfes vorgesehen ist. Hierbei sind der Schaft des Spülbohrkopfes und die Aufnahme in dem Übergangsstück als Mehrkante mit gleichbleibendem Querschnitt ausgebildet, so daß an ihrer Steckverbindung aufgrund der erforderlichen Lösbarkeit eine echte Abdichtung unmöglich ist und auch in diesem Falle nach dem Ausstoßen der im Erdreich verbleibenden Bohrspitzc Wasser und Bodenteile in das Vortreibrohr eindringen.

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die unter allen Bedingungen und in allen Phasen des Verfahrens, das heißt bei hohen Wasserdrücken und bei der Verwendung auch drehender Bohrungen und nicht nur während des Eintreibvorganges, sondern auch danach und insbesondere auch während des anfänglichen und des folgenden Zurückziehens des Vortreibrohres ein Eindringen von Wasser und Bodenteilen an dessen vorderen Ende verhindern.

bo Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens und vorteilhafte Weiterbildungen hiervon sind Gegenstand der Unteransprüehe.

Gemäß der Erfindung wird zum Setzen und Einbauen eines Verpreßankers zunächst ein Vortreibrohr durch die Wanddurchdringung auf Solltiefe in den Boden ein-

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getrieben. Das vordere oder innere Ende des Vortreibrohres ist dabei mit einer Bohrspitze oder einem sonstigen Bohrwerkzeug verschlossen, das in einem konischen Paßsitz im Vortreibrohr steckt, wobei im Bereich dieses Paßsitzes eine zusätzliche Dichtung, beispielsweise in Form eines eingelegten Dichtungsringes vorgesehen sein kann. Das Bohrwerkzeug ist beispielsweise eine Rammspitze oder auch ein Bohrkopf, der mit einem Durchlaß für Spülwasser und einem Rückschlagventil versehen ist, welches zwar ein Austreten von Spülwasser aus dem Bohrkopf zuläßt, hingegen ein Eindringen von Wasser aus dem Boden in das Vortreibrohr verhindert.

Wenn das Vortreibrohr auf die gewünschte Tiefe in das Erdreich eingetrieben worden ist, wird in dasselbe der Ankerstab eingesetzt, woraufhin das Vortreibrohr von der Bohrspitze ein kurzes Stück zurückgezogen und gleichzeitig Verpreßmörtel durch das Vortreibrohr eingepreßt wird, um den Verankerungskörper zu bilden. Dabei wird eine innerhalb des Vortreibrohres angeordnete und mit der Oberfläche des Ankerstabes zusammenwirkende Dichtung wirksam, die den EinpreBmörte! in Richtung der Verankerungsstrecke durchläß» aber verhindert, daß Wasser und Bodenbestandteile aus dem Erdreich in entgegengesezter Richtung durch das Vortreibrohr ausgespült werden können. Während des Ziehens des Vortreibrohres wird der Ankerstab mittels eines durch das hintere Ende in das Vortreibrohr eingeführten Druckstabes gegen die im Erdreich verbleibende Bohrspitze gedrückt und damit in seiner gewünschten Position gehalten. Die Druckstange ist dabei abgedichtet durch die auf das hintere Ende des Vortreibrohres aufgeschraubte Verpreßkappe geführt, so daß während des Verpreßvorganges und damit des Hersteilens des Verankerungskörpers ein geschlossenes Verpreßsystem gewährleistet ist.

Nach Fertigstellung der Verpreßstrecke. d. h. nach Fertigstellung der gesamten Länge des Verankerungskörpers wird das Vortreibrohr aus dem Bereich des Verankerungskörpers weiter Stück für Stück zurückgezogen und in sdne Teile auseinandergeschraubt, falls das Vortreibrohr aus mehreren zusammengeschraubten Teilen besteht.

Am zuletzt herausgezogenen Stück des Vortreibrohres ist ein als Übergangsstück zu bezeichnendes kurzes Rohrstück befestigt, das den konischen Sitz für die Bohrspitze enthält. Befindet sich dieses Ende des Vortreibrohres etwa in der Mitte der Wanddurchführung, wird in die Wanddurchführung und das daran anschließende Bohrloch ein Pfropfen injiziert, der aus einer Kunststoffmasse besteht, die bei Kontakt mit Wasser reagiert und aufschäumt. Der dadurch entstehende Schaumstoffpf.'opfen dichtet die Wanddurchdringung um den Ankerstab herum derart ab, daß aus dem hinter der Wand befindlichen Erdreich keine Teilchen desselben und kein Wasser durch die Wanddurchdringung austreten können.

Die Erfindung kann sowohl zum Einbauen von temporären als auch von permanenten Verpreßankern angewendet werden, die horizontal bis vertikal liegen können.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel zum Einbauen eines schräg liegenden Verpreßankers, der zur Verankerung einer Schlitzwand dient, dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Schlitzwand im Bereich einer Wanddurchdringung, durch die ein Vortreibrohr in das dahinter befindliche Erdreich abgeteuft wird,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine als Bohrspitze verwendete Rammbohrkrone,

F i g. 3a einen Längsschnitt durch das an das vordere

Ende des Vortreibrohres angepaßte Übergangsstück mit eingepaßter Bohrspitze im Rammzustand,

Fig.3b einen Längsschnitt ähnlich wie in Fig.3a, wobei das Vortreibrohr mit dem Übergangsstück nach Einführen eines Ankerstabes von der im Erdreich verbleibenden Bohrspiize ein kurzes Stück zurückgezogen ist und durch das Vortreibrohr Verpreßmöriel zum Bilden des Verankerungskörpers ausgepreßt wird,

F i g. 4 einen Schnitt ähnlich wie in F i g. 1, woraus das Herstellen der Verpreßstrecke und das Ziehen des Vortreibrohres zu erkennen ist, und

F i g. 5 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch die Wanddurchdringung, woraus das Setzen des die Wanddurchdringung verschließenden hjektionsstopfens zu erkennen ist.

Gemäß Fig. 1 wird zum Einbauen eines Verpreßankers durch eine Wand 1 in dahinter liegendes Erdreich 19 durch eine Wanddurchdringung 2 ein aus mehreren zusammengeschraubten Stücken bestehendes Vortreibrohr 4 eingetrieben, indem auf einen in das hintere Ende des Vortreibrohres 4 eingesetzten Amboß 20 in Richtung des Pfeils 21 Treibkräfte ausgeübt werden, beispielsweise durch Rammschläge. Innerhalb einer Durchgangsöffnung 22 der Wanddurchdringung 2 sitzt eine Dichtungspackung 3, die mit der Außenseite des Vortreibrohres 4 zusammenwirkt und mittels einer anstellbaren Flanschbuchse 23 unter den für eine einwandfreie Abdichtung erforderlichen Druck gesetzt werden kann. Am vorderen oder inneren Ende des Vortreibrohres ist ein rohrförmiges Übergangsstück 5 angeschraubt, in das eine Bohrspitze 6 derart passend eingesetzt ist, daß das innere Ende des Vortreibrohres 4 wasserdicht verschlossen ist. Die Bohrspitze 6 ist zu diesem Zweck mit einem konischen Schaft 24 versehen, der mit einer im Übergangsstück 5 befindlichen Paßfläche 25 jntsprechender Konizität zusammenwirkt. Der Konusspitzenwinkel ist dabei so gewählt, daß keine selbsthemmende Verbin-.\ung entstehen kann. In die konische Paßfläche 25 ist eine umlaufende Nut 26 eingearbeitet, in die ein Dichtungsring 9, beispielsweise ein Rundschnurring, eingelassen ist.

Ist das zu durchfahrende Erdreich 19 dicht gelagert, kann anstelle der Ramm- oder Bohrspitze 6 ein zum Rammbohren geeigneter Bohrkopf 7 nach F i g. 2 in das Übergangsstück eingesetzt werden, der zu diesem Zweck mit dem gleichen konischen Schaft 24 wie die Bohrspitze 6 ausgerüstet ist. Der Bohrkopf 7 enthält eine axiale Bohrung 27 mit davon ausgehenden Zweigbohrungen 28, so daß durch den Bohrkopf 7 Spülmittel austreter kann, das durch das Vortreibrohr 4 in nicht dargestellter Weise zugeführt wird. Um jedoch ein Eindringen von Wasser i.-nd/oder Erdteilchen durch die Bohrung 27 in das Vortreibrohr 4 zu verhindern, ist in der Bohrung 27 ein Rückschlagventil 8 angeordnet, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer von einer Druckfeder 29 gegen einen Sitzring 30 gedrückten Kugel 31 besteht. Ein derartiger Bohrkopf 7 ermöglicht es, Spülwasser zum Unterstützen des Vortreibvorganges zu verwenden, verhindert jedoch, daß Wasser und Erdreich durch den Bohrkopf 7 in das Vortreibrohr 4 eindringen können, wenn beispielsweise das Vortreibrohr 4 verlängert werden muß und während dieser Zeit kein Spülwasser zugeführt werden kann.

Ist das Vortreibrohr 4 bis auf Solltiefe in das Erdreich

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19 eingetrieben worden, wird der Amboß 20 vom hinteren Ende des Vortreibrohres 4 entfernt und ein Ankerstab 10 und ein einen Teil der Oberfläche desselben überdeckendes Schutzrohr 11 in das Vortreibrohr 4 eingeschoben, bis der Ankerstab 10 am konischen Schaft 24 der Bohrspitze 6 bzw. des Bohrkopfes 7 anliegt, wobei die Länge des Ankerstabes 10 so gewählt ist, daß sein hinteres Ende über die Wand 1 übersteht, wie aus F i g. 4 und 5 zu erkennen ist. Das hintere Ende des Vortreibrohres 4 steht dabei über das hintere Ende des Anker-Stabes 10 über und trägt eine Verpreßkappe 15 mit einer Zufuhr 12 für Verpreßniörtel. Durch diese Verpreßkappe 15 ist abgedichtet ein Druckstab 13 geführt, der am hinteren Ende des Ankerslabes 10 anliegt und durch eine Dichtung 17 aus dem hinteren Ende des Vortrei- is brohres 4 herausgeführt ist. Das hintere Ende des Druckstabes 13 liegt an einem Widerlager 32 einer Ziehlafette 18 an, die zum Ziehen des Vortreibrohres 4 benutzt wird, so dab beim Ziehen des Vonreibrohres 4 der Ankerstab 10 und die im Erdreich 19 verbleibende Bohrspitze 6 bzw. der Bohrkopf 7 in der gewünschten Lage justiert sind und gehalten werden.

Beim Ziehen des Vortreibrohres 4 läßt sich das Übergangsstück 5 leicht vom konischen Schaft 24 der Bohrspitze 6 bzw. des Bohrkopfes 7 lösen. Dabei wird gleich- >s zeitig durch die Verprcßkappc 15 Verpreßmörtei unter Druck zugeführt, der zwischen der Innenwand des Vortreibrohres 4 bzw. des Übergangsstücks 5 und der Außenseite des Ankerstabes 10 bzw. des auf ihm sit/enden Schutzrohrcs 11 zum vorderen Ende dus Übergangs- n> Stücks 5 gelangt und aus diesem Ende austritt, um entsprechend der Rückziehbewegung des Vortreibrohres 4 den Verankerungskörper 14 zu bilden, der in Fig. 3b teilweise und in Fi^ 4 auf seiner gesamten Länge fertiggestellt ist. Der VerpreC.v.crtcl wird dabei durch eine J5 im Inneren des Übergangsstückes 5 befestigte elastische Lippendichtung ιό hindurchgepfcSi, deren Lippen 56s normalerweise mit der Oberfläche des Ankerstabes 10 derart zusammenwirken, daß die Wassersäule des Erdreiches 19 nicht in der Lage ist. die Dichtung zu lösen und Wasser und Teile des Erdreiches in das Vortreibrohr 4 zu drücken. Die Lippen 16a der Lippendichtung 16 werden zu diesem Zweck von dein eingeschobenen Ankerstab 10 in Richtung auf das äußere Ende des Übergangsstückes 5 gedrückt, wie in Fig. 3b deutlich gezeigt.

Durch das Ziehen des Vortreibrohres 4 und das gleichzeitige Einpressen von Zementmörtel wird der Verankerungskörper 14 gleichmäßig nach und nach gebildet, wobei die Ziehlafette 18 zum Ziehen des Vor- so treibrohres 4 und zum Halten der Druckstange 13 benutzt wird. Is: das Vortreibrohr 4 weit genug gezogen, damit der Verankerungskörper seine gewünschte Länge erhalten hat. wird kein weiterer Zementmörtel mehr zugeführt. Vielmehr wird das Vortreibrohr 4 nunmehr aileine weitergezogen und Stück für Stück ausgebaut, wobei die im Übergangsstück 5 befindliche Lippendichtung 16 weiterhin ein Eindringen von Wasser und Bodenteilchen aus dem Erdreich 19 in das Vortreibrohr 4 verhindert.

Aus Fig.4 ist erkennbar, daß das Schutzrohr 11 den Teil des Ankerstabes 10 bedeckt, der aus dem Verankerungskörper 14 herausragt.

Ist das Vortreibrohr so weit zurückgezogen, daß das Übergangsstück 5 etwa in der Mitte der Durchgangsöff- b5 nung 22 der Wanddurchdringung 2 liegt, wird durch eine 1.eil ting 33 mit eingebautem Ventil 34 eine Kunststoffmasse in das innere Hndc der Dtirchgungsöffnung eingepreßt, welches unter Einwirkung von Feuchtigkeit aufschäumt und einen Verschlußpfropfen 35 bildet, dei die Durchgangsöffnung 22 der Wanddurchdringung ί um den Ankerslab 10 bzw. das auf diesem sitzend« Schutzrohr 11 herum nach außen verschließt. Nach Aus härten des Verschlußpfropfens 35 kann das letzte Stücl des Vortreibrohres 4 mit dem daran angeschraubter Übergangsstück 5 ausgebaut und eine Enddichtung, bei spielswcise ein Gummistopfen, zwischen Ankerstab K und Wanddurchdringung 2 eingebaut werden. Auf da herausragende Ende des Ankerstabes 10 kann dann it üblicher Weise eine Mutter oder ein sonstiges Spann element aufgebracht werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

28 OO Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einbauen eines Verpreßankers in eine Bodenformation gegen drückendes Wasser, bei dem durch eine Durchgangsöffnung in einer Wand ein Vortreibrohr mit einem Spülbohrkopf abgedichtet gegen die Durchgangsöffnung in den Boden eingetrieben, nach Erreichen der gewünschten Tiefe in das Vortreibrohr ein Ankerstab eingeführt, durch das Vortreibrohr beim Ziehen desselben flüssiger Mörtel zum Herstellen eines Verpreßkörpers eingepreßt und die Druckgangsöffnung nach Herausziehen des Vortreibrohres gegen den Ankerstab abgedichtet gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das erdseitige Ende des Vortreibrohres ständig gegen Eindringen von Wasser abgedichtet gehalten wird, daß ein Spülbohrkopf mit Rückschlagventil verwendet wird und daß zum Abdichten de«· Durchgangsöffnung vor dem zurückgezogenen Vortreibrohr ein einen Pfropfen bildendes, durch Kontakt mit Wasser aufschäumendes Material injiziert wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem zurückziehbaren, ein- oder mehrteiligem Vortreibrohr, einem lösbar an demselben angebrachten Spülbohrkopf, einem an dem Spülbohrkopf anzusetzenden Ankerstab und einem am vorderen Ende des Vortreibrohres zwischen diesem und dem Spülbohrkopf angeordneten Übergangsstück das eine innere Paßfläche zur Aufnahme des Schaftes des Spülbohrkopfes enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (5) in seiner Paßfläche (25) konisch ausgebildet ist, daß in der konischen Paßfläche (25) eine dichtung (9) eingelassen ist, daß in einem Spülmittelkanal (27, 28) des Spülbohrkopfes (7) ein Rückschlagventil (8) enthalten ist und daß im Übergangsstück (5) eine mit der Oberfläche des eingeschobenen Ankerstabes (13) zusammenwirkende Lippendichtung (16) angeordnet ist.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1. gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wand (I) eine in der Durchgangsöffnung (22) endende Leitung (33) geführt ist.