DE4242668A1 - Verfahren zum Herstellen eines Verpreßankers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verpreßankers, bestehend aus mindestens einem Zugglied, einem Ankerkopf und einem Verpreßkörper, bei dem ein Bohrloch in den Baugrund eingebracht wird, in welchem das Zugglied angeordnet wird, und bei dem zum Erzeugen des Verpreßkörpers ein abbindendes Injektionsgut vorzugsweise in den unteren Bereich des Bohrlochs injiziert wird.

Verpreßanker werden für die unterschiedlichsten Anwendungen im Grundbau eingesetzt, beispielsweise zur Abspannung äußerer Kräfte, zur Auftriebssicherung, zur Kipp- und Gleitsicherung, zur Stabilisierung von Rutschhängen, zur Vorbelastung des Untergrunds, zur Böschungssicherung, zur Sicherung von Felshohlräumen sowie zur Aufnahme des bei der Herstellung von Baugruben freiwerdenden Erddrucks. Verpreßanker können sowohl im Fels, als auch im Lockergestein oder auch anderen Baugrundtypen angeordnet werden. Verpreßanker weisen in der Regel Zugglieder aus Stahl auf, die in einen durch Bohrung oder Rammung hergestellten Hohlraum, im folgenden als Bohrloch bezeichnet, eingebaut werden. Sie sind über einen Ankerkopf mit dem zu verankernden Bauteil kraftschlüssig verbunden und geben ihre Last über einen Verpreßkörper an den Baugrund ab. Nach einem bekannten Verfahren wird der Verpreßkörper durch Einpressen von Zementschlämme oder Zementmörtel in das Bohrloch hergestellt. Seine Länge wird als die Krafteintragungslänge des Ankers bezeichnet. Zwischen Ankerkopf und Verpreßkörper liegt die freie Ankerlänge des Verpreßankers.

Bei den bekannten Verfahren wird das Bohrloch mit über seine Länge gleichbleibendem Durchmesser ausgeführt.

Es wird ein zylindrischer, langgestreckter Verpreßkörper erzeugt, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Bohrlochs entspricht und in der Regel zwischen 80 und 150 mm liegt. Die Ankerkraft wird von der Oberfläche des Verpreßkörpers über Haftung und Reibung auf den Boden übertragen.

Es ist nun bekannt, zur Vergrößerung der bei der Belastung des Ankers entstehenden Abscherfläche zwischen Verpreßkörper und Baugrund den Querschnitt des Verpreßkörpers zu vergrößern. Dazu wird der Bohrlochquerschnitt im Bereich des Verpreßkörpers durch örtlich verstärktes Spülen, durch rotierende Schneidwerkzeuge oder Aufweitungs-Sprengungen erweitert. Diese bekannten Methoden sind jedoch lediglich in standfestem Baugrund anwendbar, wo die Bohrlochwandungen ohne stützende Verrohrung stehen bleiben.

Bei der Verankerung von weniger standfestem Baugrund, beispielsweise vom Typ "Lockergestein", müssen Verpreßanker besonders hohen Anforderungen genügen. Die Zugbelastbarkeit von Verpreßankern in derartigem Baugrund kann ebenfalls durch Vergrößerung der Querschnittsfläche des Verpreßkörpers erhöht werden. Solche Verpreßkörper sind jedoch mit dem herkömmlichen Verfahren in wenig standfesten Böden nicht herstellbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem Verpreßkörper mit gegenüber dem Bohrloch wesentlich vergrößerter Querschnittsfläche auch in wenig standfestem Baugrund hergestellt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Danach ist das eingangs genannte Verfahren derart ausgestaltet, daß das Injektionsgut mit Drücken von 100 bis 700 bar injiziert wird, daß dabei der das Bohrloch umgebende Baugrund unter Bildung von Bohrgut zerschnitten wird und daß das abbindende Injektionsgut mit dem zumindest teilweise im Bohrloch verbleibenden Bohrgut durchmischt wird.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß das Bohrloch insgesamt oder auch nur bereichsweise durch gezielte Hochdruckinjektion erweitert werden kann, indem der das Bohrloch umgebende Baugrund unter Bildung von Bohrgut durch das Injektionsgut selbst zerschnitten wird. Es ist ferner erkannt worden, daß das bei der Hochdruckinjektion entstehende Bohrgut zumindest teilweise in Verbindung mit dem Injektionsgut zur Erzeugung des Verpreßkörpers verwendet werden kann. Die Stabilität des Verpreßkörpers wird dadurch nicht negativ beeinträchtigt, da sich das Injektionsgut beim Injizieren unter Hochdruck sehr gut mit dem im Bohrloch verbleibenden Bohrgut durchmischt. Auf diese Weise kann sogar der Verbrauch an Injektionsgut reduziert werden. Bei der Verwendung von Zement oder Zementsuspensionen als Injektionsgut entstehen Verpreßkörper aus Erdbeton. Normalerweise durchdringt das Bohrloch mehrere unterschiedlich beschaffene Schichten des Baugrundes, und auch der Verpreßkörper erstreckt sich über mehrere solcher Schichten. Bei der Herstellung des Verpreßkörpers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dringt das Injektionsgut unterschiedlich tief in die verschiedenen Schichten des Baugrundes ein, was zu einem unregelmäßig, "ausgefranst" ausgebildeten Verpreßkörper führt. Die Verankerungseigenschaften derartiger Verpreßkörper sind besonders gut, da nicht nur die vergrößerte Stirnfläche zu einem vergrößerten Erdwiderstand beiträgt, sondern auch die "Verzahnung" des Verpreßkörpers mit dem umliegenden Baugrund.

Erfindungsgemäß kann zum Injizieren des Injektionsguts vorteilhaft ein sogenanntes Hochdruckinjektions-Gestänge bzw. HDI-Gestänge verwendet werden, das an seinem unteren Ende mindestens eine Austrittsdüse aufweist, die in einem Winkel zur Gestängeachse ausgerichtet ist und also in den das Bohrloch seitlich umgebenden Baugrund gerichtet ist.

Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn das HDI-Gestänge während des Injiziervorgangs um seine Gestängeachse gedreht wird, während das Injektionsgut unter Druck aus der Austrittsdüse austritt. Dadurch kann das Bohrloch im Bereich der Austrittsdüse im wesentlich rotationsymmetrisch erweitert werden. Es ist ferner vorteilhaft, das HDI- Gestänge während des Injiziervorgangs zumindest teilweise aus dem Bohrloch zu ziehen. Dadurch kann das Bohrloch auf einfache Weise und unter Verwendung eines HDI-Gestänges mit einer geringen Anzahl von Austrittsdüsen über einen größeren Abschnitt in seinem Querschnitt erweitert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nicht nur in wenig standfestem Baugrund anwenden, sondern auch in standfestem Baugrund. Dabei kann es erforderlich sein, den Baugrund im Bereich des zu erzeugenden Verpreßkörpers vor dem Injizieren des Injektionsguts vorzuschneiden. Das Vorschneiden kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise durch Injizieren von Wasser oder Preßluft unter Verwendung des HDI-Gestänges erfolgen. Für bestimmte Anwendungen kann es erforderlich sein, überschüssiges Bohrgut aus dem Bohrloch zu spülen.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, das Zugglied mit dem Verpreßkörper zu verbinden bzw. in diesen einzubauen. Dies kann im Falle eines Dauerankers direkt erfolgen oder im Falle eines Temporärankers, dessen Ankerkopf und Zugglied nach gegebener Zeit wieder entfernt wird und von dem lediglich der Verpreßkörper dauerhaft im Baugrund verbleibt, mittels eines Anschlußelements. Beispielsweise bei Einstab-Temporärankern werden als Anschlußelemente Muffen verwendet. Eine vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, das Zugglied bzw. das Anschlußelement in das noch nicht abgebundene,den Verpreßkörper bildende Injektionsgut einzuführen. Es ist aber auch möglich, den bereits erhärteten Verpreßkörper wieder aufzubohren, das Zugglied bzw. das Anschlußelement in den aufgebohrten Verpreßkörper einzuführen und anschließend den Verbund mit dem Verpreßkörper durch Injizieren von Verpreßgut, beispielsweise Zement, herzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft bei der Absicherung von Baugruben in wenig standfestem Baugrund verwendet werden, indem der Baugrubenverbau durch mehrere derartig angeordnete und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verpreßanker abgesichert wird. Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist es, wenn sich die Verpreßkörper der einzelnen Verpreßanker überlappen, so daß die Verpreßkörper der einzelnen Verpreßanker eine zusammenhängende Verpreßwand im Innern des Baugrundes bilden.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafterweise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.

In der Zeichnung zeigen die Fig. 1, 2, 4, 5 und 6 verschiedene Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Verpreßankers.

Fig. 1a zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung A der Spitze des in Fig. 1 dargestellten Bohrgestänges sowie des verrohrten Bohrlochs.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung B der Bohrspitze des in Fig. 2 dargestellten HDI-Gestänges.

In Fig. 1 ist eine im Baugrund zu verankernde vertikale Wand 1 dargestellt, die einen Bestandteil eines Baugrubenverbaus bildet. Die Wand 1 soll durch, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Verpreßanker seitlich im Baugrund verankert werden. Dazu wird zunächst durch die zu verankernde Wand 1 in den dahinterliegenden Baugrund ein gegenüber der Horizontalen geneigtes Bohrloch 3 eingebracht. Zur Erzeugung des Bohrlochs 3 wird ein beliebiges, geeignetes Bohrgestänge 2 verwendet, wobei gleichzeitig eine die Bohrlochwandung abstützende Verrohrung 4 in den Baugrund eingetrieben wird.

In Fig. 1 ist das Bohrloch 3 bzw. die Verrohrung 4 bis auf eine bestimmte Tiefe, die hier mit ST bezeichnet ist, abgeteuft. In dieser Tiefe ST soll die Oberkante des Verpreßkörpers des zu erstellenden Verpreßankers angeordnet werden.

Fig. 1a verdeutlicht, daß der Querschnitt der Verrohrung 4 größer ist, als der Querschnitt des Bohrgestänges 2, so daß entstehendes Bohrgut und gegebenenfalls Spülgut, wenn während des Bohrvorgangs gespült wird, aus dem Bohrloch 3 befördert werden kann.

Nachdem das Bohrloch 3 und auch die Verrohrung 4 bis auf die Tiefe ST in den Baugrund eingetrieben sind, wird das Bohrgestänge 2 gezogen und durch ein HDI-Gestänge 5 ersetzt. Für das hier dargestellte Verfahren wird ein HDI- Gestänge 5 verwendet, das gleichzeitig wie das Bohrgestänge 2 betrieben werden kann. Dazu ist es mit einer Bohrspitze 11 versehen, was in Fig. 3 dargestellt ist.

Der Fig. 3, die eine Detaildarstellung der Spitze des HDI- Gestänges 5 zeigt, ist ferner zu entnehmen, daß sich im Bereich dieser Bohrspitze 11 mehrere Austrittsdüsen 10 befinden, die im wesentlichen senkrecht zur Gestängeachse ausgerichtet sind und aus denen das Injektionsgut unter Hochdruck in den umliegenden Baugrund, unter Zerschneidung dieses Baugrundes injiziert werden kann. Es ist nicht unbedingt erforderlich, das HDI-Gestänge 5 mit mehreren Austrittsdüsen 10 zu versehen. Auch eine Austrittsdüse ist ausreichend, um eine rotationssymmetrische Aufweitung des Bohrlochs zu erreichen, wenn das HDI-Gestänge 5 beim Injiziervorgang gedreht wird. Im Innern des HDI-Gestänges 5 verläuft eine Zuleitung 6 für das Injektionsgut.

In Fig. 2 ist angedeutet, daß das HDI-Gestänge 5 an eine derartige Zuleitung angeschlossen ist, die sich dann im Innern des HDI-Gestänges 5 fortsetzt.

Das HDI-Gestänge 5 wird nun wie ein herkömmliches Bohrgestänge weiter in den Baugrund eingetrieben bis zu einer Endtiefe ET. In dieser Tiefe soll die Unterkante des zu erstellenden Verpreßkörpers angeordnet werden.

Im Zusammenhang mit der hier vorgestellten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf folgende Punkte besonders hingewiesen.

Die Verrohrung 4 des Bohrlochs 3 reicht lediglich bis zur vorgegebenen Tiefe ST des Bohrlochs. Das HDI-Gestänge 5 wird bis auf die Endtiefe ET in den Baugrund eingetrieben, wobei das HDI-Gestänge 5 wie ein normales Bohrgestänge verwendet wird. Es findet also kein Injiziervorgang während des Eintreibens in den Baugrund statt. Erst nach Erreichen der Endtiefe ET setzt der Injiziervorgang ein. Dabei wird das HDI-Gestänge 5 jedoch nicht weiter in den Baugrund eingetrieben, sondern lediglich um seine Achse gedreht, was in Fig. 2 durch einen Pfeil angedeutet ist, und langsam wieder gezogen, was in Fig. 4 dargestellt ist. Der Injiziervorgang wird aber lediglich solange aufrecht erhalten, bis die Austrittsdüsen 10 des HDI-Gestänges 5 die Tiefe ST erreicht haben bzw. die Unterkante der Verrohrung 4 des Bohrlochs 3. Da die Austrittsdüsen 10 im wesentlichen arthogonal zum HDI-Gestänge 5 ausgerichtet sind und dieses HDI-Gestänge 5 während des Injiziervorgangs im Bohrloch 3 gedreht wurde, ist das Bohrloch 3 im Bereich zwischen der Endtiefe ET und der Tiefe ST in etwa rotationssymmetrisch erweitert, wobei der Grad der Erweiterung auch von der Konsistenz der vom Bohrloch durchdrungenen Schichten des Baugrundes abhängt. Das unter Hochdruck aus den Austrittsdüsen 10 des HDI-Gestänges 5 austretende Injektionsgut zerschneidet nicht nur den das Bohrloch 3 umgebenden Baugrund, sondern vermischt sich auch gleichmäßig mit dem dabei entstehenden Bohrgut oder zumindest mit dem im Bohrloch 3 verbleibenden Teil des Bohrguts. Es ist nämlich auch durchaus möglich, einen Teil des Bohrguts während dem Injiziervorgang aus dem Bohrloch 3 herauszuspülen. In vielen Fällen ist dies notwendig, um das nötige Volumen für das aushärtende Injektionsgut zu schaffen.

Nach Abschluß des Injiziervorgangs ist das in etwa rotationssymmetrisch erweiterte Bohrloch 3 mit einer Mischung aus Injektionsgut und Bohrgut verfüllt, welche nach dem Aushärten einen Verpreßkörper 8 aus Erdbeton bildet.

Nachdem nun das HDI-Gestänge aus dem Bohrloch 3 entfernt wurde und vor dem endgültigen Aushärten des Injektionsguts bzw. der Mischung des Injektionsguts mit dem Bohrgut, wird in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Anschlußelement 12 in den sich bildenden Verpreßkörper 8 eingeführt, das zum Anschluß des Zuggliedes 7 eines Temporär-Verpreßankers an den Verpreßkörper 8 dient. Der Ankerkopf und das Zugglied dieses Verpreßankers können im Bedarfsfalle wieder entfernt werden. Nur der Verpreßkörper 8 verbleibt im Baugrund.

In Fig. 5 ist mit 7 das Zugglied eines Einstabankers bezeichnet, das über eine Muffe als Anschlußelement 12 mit dem Verpreßkörper 8 verbunden wird.

Zum Abschluß wird die Verrohrung 4 des Bohrlochs 3 gezogen, wobei gleichzeitig ein Verfüllen des Ringspalts zwischen der Bohrlochwandung und dem Zugglied 7 erfolgt. Schließlich wird noch ein Ankerkopf 9 montiert, der das Zugglied 7 mit dem zu verankernden Bauteil, nämlich der Wand 1, kraftschlüssig verbindet, was in Fig. 6 dargestellt ist.

Hinsichtlich weiterer, in der Figur nicht gezeigter Verfahrensschritte und Verfahrensvarianten wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen. An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen zur Herstellung von Temporärankern wie auch Dauerankern eignet.

Abschließend sei hervorgehoben, daß die erfindungsgemäße Lehre nicht auf das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich vielmehr auch bei anders ausgestalteten, durch weitere Verfahrensschritte ergänzte Verfahren zur Herstellung von Verpreßankern realisieren.

Bezugszeichenliste

 1 Wand/Baugrubenverbau
 2 Bohrgestänge
 3 Bohrloch
 4 Verrohrung
 5 HDI-Bohrgestänge
 6 Zuleitung
 7 Zugglied
 8 Verpreßkörper
 9 Ankerkopf
10 Austrittsdüse
11 Bohrspitze
12 Anschlußelement

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines Verpreßankers, bestehend aus mindestens einem Zugglied (7), einem Ankerkopf (9) und einem Verpreßkörper (8), bei dem ein Bohrloch (3) in den Baugrund eingebracht wird, in welchem das Zugglied (7) angeordnet wird, und bei dem zum Erzeugen des Verpreßkörpers (8) ein abbindendes Injektionsgut vorzugsweise in den unteren Bereich des Bohrlochs (3) injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionsgut mit Drücken von 100-700 bar injiziert wird, daß dabei der das Bohrloch (3) umgebende Baugrund unter Bildung von Bohrgut zerschnitten wird und daß das abbindende Injektionsgut mit dem zumindest teilweise im Bohrloch (3) verbleibenden Bohrgut durchmischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionsgut mittels eines Hochdruck­ injektions(HDI)-Gestänges (5) injiziert wird, das zumindest an seinem unteren Ende mindestens eine Austrittsdüse (10) aufweist, die in einem Winkel zur Gestängeachse, vorzugsweise senkrecht zur Gestängeachse, ausgerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das HDI-Gestänge (5) während des Injiziervorgangs um die Gestängeachse rotiert.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das HDI-Gestänge (5) während des Injiziervorgangs zumindest teilweise aus dem Bohrloch (3) gezogen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Baugrund im Bereich des zu erzeugenden Verpreßkörpers (8) vor dem Injizieren des Injektionsguts vorgeschnitten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorschneiden Wasser oder Preßluft über das HDI-Gestänge (5) in den Baugrund injiziert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiges Bohrgut aus dem Bohrloch (3) gespült wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (7), im Falle eines Dauer- Verpreßankers, oder ein Anschlußelement (12) im Falle eines Temporär-Verpreßankers, in das noch nicht abgebundene den Verpreßkörper (8) bildende Injektionsgut eingeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erhärtete Verpreßkörper (8) aufgebohrt wird, daß das Zugglied (7) oder das Anschlußelement (12) in den aufgebohrten Verpreßkörper (8) eingeführt wird und daß der Verbund zwischen dem Zugglied (7) oder dem Anschlußelement (12) und dem Verpreßkörper (8) durch Injizieren von Verpreßgut erreicht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verpreßanker so nebeneinander angeordnet werden, daß ihre Verpreßkörper eine zusammenhängende Verpreßwand bilden.