Verfahren zum Festhalten von Ankern in Bohrlöchern von Locker und Festerdreich Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festhalten von Ankern in Bohrlöchern von Locker- und Festerdreich.
Bei den bisher bekannten Verfahren werden Injek- tionszuganker, die entweder aus Armierungseisen oder Stahldrahtbündeln bestehen, in vorher mittels Bohrge stänge und eventuell Mantelrohre gebohrte Löcher in den Boden eingebracht und durch Injektion von Ze mentmörtel oder Zementmilch einzementiert.
Für rammbaren oder durchmeisselbaren Unter grund ist auch ein Verfahren bekannt geworden, bei welchem Zugpfähle in den Boden gerammt werden und anschliessend durch Einpressung von Mörtel in einer mehr oder weniger tiefen Zone umgeben und festge halten werden. Diese Rammpfähle eignen sich jedoch nicht für jeden Untergrund, so dass sie nicht für alle Belange verwendbar sind.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines einfachen und billigen Verfahrens zum Einbrin gen von Ankern in irgend einen Grund lockererer oder festerer Beschaffenheit. Das erfindungsgemässe Ver fahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Bohren durch ein Rohr eine erstarrende Ummantelungs- masse zwischen Anker und Bohrlochwand praktisch drucklos injiziert, um einerseits bei einer oder mehreren nachfolgenden Hochdruckinjektionen ein Aufsteigen von Injektionsgut auf der Aussenseite des Ankers zu verunmöglichen, und andererseits eine stufenweise, ge gebenenfalls mehrmalige, Ver/pressung der Ankers zu ermöglichen.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren eingehend erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Anker mit befestigter Vollbohrkrone, Fig. 2 einen Querschnitt des Ankers nach Fig. 1 ge- mäss Linie 11-II, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Anker nach Fig. 1 gemäss Linie III-III,
Fig. 4 eine Ansicht auf den Anker von vorne, Fig. 5 eine Ansicht einer weiteren Ausführung eines Ankers teilweise längsgeschnitten, Fig. 6 einen Querschnitt durch die Vollbohrkrone des Ankers gemäss Fig. 5 nach Linie VI-VI, Fig. 7 einen Querschnitt durch die Injektionsringe des Ankers nach Fig. 5, gemäss Linie VII-VII, Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere Aus führung eines Ankers,
mit aufgesetzter Vollbohrkrone, Fig. 9 einen Schnitt in schematischer Darstellung in axialer Richtung durch einen Anker während der Bohr periode mit schematisch dargestelltem Antrieb für die Drehbewegung des bohrenden Ankers, Fig. 10 eine schematische Darstellung analog Fig. 9 nach dem Bohren mit dem Anker in tiefster Lage und injizierter Füllnasse, Fig. 11 eine Darstellung analog den Fig. 9 und 10 mit im Anker eingeführter Injektionsvorrichtung und durchgeführter erster Stufe eines ersten Injektionsvor ganges,
Fig. 12 eine Darstellung analog den Fig. 9-11 mit vollständig eingebrachtem und ausgegossenem, für die Belastung bereitgestelltem Anker mit zwei Stufen je zweier Injektionsmasseneinspritzungen zum Festhalten des Ankers im ihn umgebenden Erdreich.
Ein Anker 1 zum Einbringen in Erdreich, bekannt unter der Bezeichnung Injektionszuganker besitzt ein Ankerrohr 2 mit öffnungen 3, sowie aussen auf dem Ankerrohr 2 angebrachten Verstärkungsringen 4 mit gegen das vordere Ankerende konischen Anschrägun- gen. Im Innern des Ankerrohres 2 ist ein Spülrohr 5 befestigt, dessen Rohrende 6 mit einem Gewinde 7 ver sehen ist. Eine Vollbohrkrone 8 mit seitlichen Befe stigungsbohrungen 9 ist durch Schweissung mit dem Ankerrohr 2 in der dargestellten Art und Weise am Bund und durch die Befestigungsbohrungen 9 verbun den.
In einer zentralen Gewindebohrung 10 der Krone 8 sitzt das Spülrohr 5. Dessen mittige Bohrung 13 geht in eine exzentrische Spülbohrung 11 der Vollbohrkrone 8 über, während aus Fig. 4 hervorgeht, dass die Krone 8 mit Hartmetallprismen 12 versehen ist, welche derart über die Vorderfläche der Krone 8 verteilt sind, dass beim Drehen das Erdmaterial kreisringförmig ausge bohrt wird.
Das Ankerrohr 2 ist als dickwandiges Stahlrohr aus gebildet, welches eine Länge von normalerweise 3-10 mm besitzt. Entsprechend der vorgesehenen An kertotallänge werden diese Ankerteilstücke zusam mengesetzt, entweder mittels Schweissung an den En den oder durch Schraubenmuffen.
Anstelle der Hartmetallprismenkrone 8, wie diese aus den Fig. 1, 2 und 4 ersichtlich ist, kann auch eine Diamantkrone Verwendung finden. Die Bohrkrone 8 bildet einen festen Teil des Ankers. Sie bleibt mit ihm im Boden und kann nicht wiedergewonnen werden. Die im untern Teil des Ankerrohres 2 angebrachten öff- nungen 3 haben den Zweck, das Injektionsgut seitlich austreten zu lassen, während die Verstärkerringe 4 die Haftfestigkeit des Ankers erhöhen, um eine Verzah nung mit dem eingepressten Mörtel zu erwirken, wie dies im folgenden eingehender beschrieben ist.
Das Spülrohr oder Innenrohr 5, welches mit seinem vordern Ende mit der Innenwand der Bohrkrone 8 verschraubt ist und nach dem Bohrvorgang und dem Injizieren der Füllmasse losgeschraubt und aus dem Anker entfernt wird, dient der Einführung des Spül wassers beim Bohren und zum Einpressen der Füll masse.
Das freie Ende des Ankers ist mit einem Gewinde 14 versehen, welches zur Verbindung mit dem zu ver ankernden Bauteil oder als Verbindungsgewinde mit dem nächsten Ankerrohr dient.
Bei einer weiteren in den Fig. 5-7 dargestellten Aus führung eines Injektionszugankers 20 ist ein aus Plastik hergestelltes Spülrohr 21 angeordnet, welches von einem Ankerrohr 22 umhüllt ist (Fig. 5). Das Rohrende 23 des Ankerrohres 22 ist als Gewinderohr 24 ausgebil det, welches zum Festschrauben von Injektionsringen 25 dient. Diese Ringe sind mit Öffnungen 26 versehen, welche den Öffnungen 3 der vorbeschriebenen Ausfüh rung entsprechen.
Die kaskadenförmig ausgebildeten Injektionsringe 25 sind über Gewinde 28 mit einem Zwischennippel 27 verbunden, dessen freies Ende dazu dient, mit Hilfe von Gewinden 29 eine Vollbohrkrone 30 am Anker zu befestigen. Diese Vollbohrkrone 30 be sitzt im Bereiche der Stirnfläche Ausnehmungen 31 für die Aufnahme von Hartmetallprismen 32. Sie ist eben falls mit einer bezüglich der Ankerachse exzentrisch an geordneten Spülbohrung 33 versehen und als Fortset- zung einer mittigen Bohrung 34 des Spülrohres 21 aus gebildet.
Ein mit einem Aussengewinde versehener Einsatz nippel 35 ist zum Einschrauben in das Gewinde 36 der Vollbohrkrone 30 vorgesehen. Er weist eine konische Spannfläche 37 auf und kann mit Hilfe eines Vier kantschlüssels der in den Vierkant 38 des Einsatz nippels 35 passt, in die Krone 30 eingeschraubt werden. Die Krone 30 ist mit einer konischen Bohrung 39 ver sehen, wobei diese Bohrung 39 und die konische Spannfläche 37 dazu dienen, das konische Innenrohr ende 40 in der in Fig. 5 dargestellten Weise festzuhal ten.
Auch dieser Injektionszuganker 20 ist in der ersten Gebrauchsphase als Drehbohrwerkzeug zu benützen, wobei @d.ieser Zuganker eine eigene Bohrung bohrt, in welcher er anschliessend im Erdreich befestigt wird.
Nachdem die Bohrung erstellt ist und der Zuganker die vorgesehene Tiefe erreicht hat, wird durch die mittige Bohrung 34, durch welche während des Bohr vorganges Spülwasser strömte, eine Füllmasse, bei spielsweise in Form eines Mörtels, unter Druck injiziert. Diese Füllmasse quillt vorn bei der Vollbohrkrone 30 aus und füllt den Zwischenraum zwischen der Bohr lochwandung und dem Anker aus. Anschliessend an diesen Vorgang kann mittels des Vierkantschlüssels der Einsatznippel 35 gelöst und mithin das Spülrohr 21 herausgezogen werden. Nun ist der Anker bereit, mit Hilfe von durch die Öffnungen 26 in vorbestimmter Weise ins umgebende Erdreich injiziertem Material be festigt zu werden.
In einer Variante eines Injektionszugankers 50 ge- mäss Fig. 8 ist ein Ankerrohr 51 mit Öffnungen 52 versehen. Das hintere Rohrende 59 des Ankerrrohres 51 ist mit Gewinde 54 zwecks Anschluss des nächsten Ankerrohres oder des zur Verankerung vorgesehenen Bauteiles ausgerüstet. Auch das Rohrende 55 ist als Aussengewinderohr 56 ausgebildet.
Koaxial und vom Ankerrohr 51 umschlossen, ist ein Spülrohr 57 vorgesehen, dessen Ende 58 ein Innen gewinde 59 besitzt, sowie eine konische Ansatzfläche 60. Dieses Spülrohr 57 ist mit einem Nippel 61, dessen Ende 62 als Gewinderohr geschnitten ist, verbunden. Das andere Nippelende 64 ist ebenfalls mit einem Ge winde 65 versehen, das dazu dient, den Nippel 61 mit einer Vollbohrkrone 66 in der in Fig. 8 ersichtlichen Weise zu verbinden.
Die Vollbohrkrone 66 ist mit Hartmetallprismen 67 ausgerüstet. Als Fortsetzung des Rohrinnern des Spül rohres 57 und der Bohrung des Nippels 61 ist an der Vollbohrkrone 66 eine exzentrische Spülbohrung 68 vorgesehen.
Die Vollbohrkrone 66 ist über das Gewinde 56 mit dem Ankerrohr 51 des Injektionszugankers 50 verbun den.
Die Wirkungsweise dieses Zugankers, welcher eben falls in der ersten Phase als Bohrer wirkt, wobei der Bohrvorgang durch die Vollbohrkrone 66 und deren Hartmetallprismen 67 erfolgt, verbleibt nach der Durchführung der Bohrung als Zuganker im Erdreich und wird in anschliessend eingehend besprochener Art und Weise in diesem befestigt.
Die Befestigungsgewinde der beschriebenen Anker konstruktionen sind derart, dass sich die Gewinde wäh rend des Bohrvorganges nicht lösen, sondern festziehen.
Anhand der folgenden Figuren 9-12 wird das Ver fahren zum Einbringen der vorbeschriebenen Anker konstruktionen in Locker- und Festerdreich phasen weise beschrieben.
Fig. 9 zeigt im Schnitt in schematischer Darstellung das Einsetzen eines Injektionszugankers in der Phase des Bohrens, wobei die Vollbohrkrone 8 das Erdreich 70 erfasst und die für das Einsetzen des Zugankers nötige Bohrung erstellt. Der Anker 1 ist in einem Halter 71 befestigt, wobei dieser Anker 1 mit Hilfe einer Bohr maschine 72 unter gleichzeitigem Vorschub drehend angetrieben wird. En Antriebsmotor 73 treibt über Keilriemen 75 ein Schwungrad 74, welches beispiels weise mittels eines nicht dargestellten Getriebes die Drehbewegung auf den Anker 1 überträgt.
Die Vor schubkraft wird vom Halter 71, an welchem sie an greift, auf das Ankerrohr 2 und mithin auf die Voll bohrkrone 8 und die Hartmetallprismen 12 übertragen.
Je nach der Länge des Injektionszugankers 1 sind am vordersten Ankerrohr 2 weitere Ankerrohre ange setzt und auch die Spülrohre 5 sind derart verlängert, dass das Anschliessen eines Spülwasseranschlusses 76 ermöglicht wird. Ein Wasserstrom 77 wird während des Bohrvorganges durch die Spülrohre 5 durchgetrieben und tritt vorn durch die zentrale exzentrische Spülboh rung 11 der Vollbohrkrone 8 aus, um unter Umflies- sung der Vollbohrkrone 8, das gelöste Erdreich mit nehmend, zwischen Ankerrohr 2 und Bohrlochwan- dung hochzusteigen.
Auf diese Art und Weise wird der anschliessend als Zuganker dienende Bohrer ins Erdreich 70 vorgetrie ben.
In Fig. 10 ist diejenige Phase des Einbringens dar gestellt, in welcher das Bohren beendet ist und der Anker 1 im Erdreich 70 die vorgesehene Tiefe er reicht hat. Entsprechend der Tiefe des Bohrloches bzw. der verlangten Länge des Injektionszuganker sind die sich folgenden Ankerrohre 2 mittels Verbindungsmuffen 78 verbunden. Das freie Ende des letzten Spülrohres 5 ragt über das äusserste Ankerrohr 2 in ersichtlicher Weise hinaus und dient dem Anschliessen der Füll stoffinjektionseinrichtung.
Mittels dieser Einrichtung wird ein Füllstoff, ge wöhnlich ein Zementmörtel, durch das Spülrohr 5 injiziert und füllt den Zwischenraum zwischen dem Anker 1 und der Bohrlochwandung in dargestellter Weise aus. Dieses erste Einpressen von Füllmasse durch das Spüloder Innenrohr 5 dient in späteren Phasen dazu, das Aufsteigen von Injektionsgut auf der Aus senseite des Ankers bei den nachfolgenden Injektionen zu verunmöglichen.
Der injizierte Mörtel ist so zusammengesetzt, dass das Erstarren ohne Volumenverminderung erfolgt und die erstarrte Masse bei einem bestimmten Innendruck zum Platzen gebracht werden kann. Nach dieser ersten Einpressung wird das Innen- oder Spülrohr 5 losgeschraubt und herausgezogen und das Innere des Ankerrohres 2 durch Auswaschen ge reinigt.
Wenn die eingepresste Füllmasse genügend erstarrt ist, erfolgt das Einzementieren des Ankers durch stu fenweises Auspressen mit Zementmörtel oder andere Verfestigungsmittel in aufsteigendem Sinn und mit Hilfe einer Injektionseinrichtung 91 (Fig. 11). Diese ist mit einem Injektionskolben 92 versehen, sowie mit einer Versorgerleitung 93. Der Injektionskolben 92 be sitzt zwischen zwei Dichtungsteilen einen Hohlraum, in welchen durch Öffnungen der Versorgerleitung 93 das zu injizierende Material gelangt.
Die Injektionseinrich tung 91 wird bezüglich der Öffnungen 3 derart in das Ankerrohr 2 eingestossen, dass sich am Ort der ge wünschten Injektion die Öffnungen 3 zwischen den beiden Dichtungsteilen des Injektionskolbens 92 be finden. Durch Einpressen der Injektionsmasse durch die Injektionseinrichtung 91 gelangt diese durch die Versorgerleitung 93 und tritt in den beschriebenen Hohlraum aus, um von dort durch die Öffnungen 3 gepresst zu werden und nach Erreichung eines vorbe stimmten Druckes den Füllstoff 80 zu sprengen. Durch die dabei entstehenden Sprengungskanäle 95 wird die Injektionsmasse in das den Anker umgebende Erdreich gepresst.
In Fig. 11 ist die erste Stufe einer ersten Inji- zierung 94 ersichtlich. Der Durchmesser des Injektions kolbens 92 kann dem innern Durchmesser des Anker rohres 2 angepasst werden.
Da das Verfahren es erlaubt, die Injektionen mit stufenweise erhöhtem Druck zu wiederholen, wird eine gute Haftfestigkeit im Boden erreicht.
In Fig. 2 ist der fertig eingebettete Anker ersicht lich. In vorbeschriebener Weise erfolgte in einer zwei ten Stufe das Injizieren einer ersten Injektionsmasse 97, sowie in zwei weitern Stufen das Injizieren weiterer Masse 98 und 99.
Anzahl von Injektionen und Injek- tionsdruck richten sich nach den Bodenbeschaffenheiten und der geforderten Zugfestigkeit des Injektionszug- im Nach dem Erstarren der injizierten Massen ist der Zuganker bereit, an seinem freien Ende mit Hilfe eines Befestigungsteiles 100 mit dem vorgesehenen Bauwerk teil verbunden zu werden.
Es besteht die Möglichkeit der Verstärkung des An kerrohres in diesem einen zusätzlichen Zugstab oder Kabel-und Drahtbündel aus hochwertigem Stahl an zubringen und z. B. diese durch Verschraubung mit dem Ankerrohr oder der Bohrkrone zu verbinden.
Diese Verstärkungsorgane können vorgespannt werden, derart, dass vorgespannte Zuganker entstehen. Es können ferner derartige Verstärkungsorgane im Ankerrohr eingegossen werden, wobei vorzugsweise das Innere des Ankerrohres mit Gliedern zum Verbessern des Haftens zwischen Ausguss und Ankerrohr versehen ist.
Die vorbeschriebenen Verfahren weisen gegenüber dem bekannten Stande der Technik folgende Vorteile auf: Das Einbringen des Zugankers, welcher aus einem Stahlrohr besteht, erfolgt mit Hilfe des Zugankers selbst.
Das Einbringen wird durch eine Drehbohrbewegung ermöglicht.
Das Ankerrohr dient beim Bohren als Bohrge stänge.
Die Zugankerspitze wird durch eine im Erdreich verbleibende Bohrkrone gebildet.
Zum Einführen des Spülwassers beim Bohren und zum Einpressen einer Füllmasse in die Hohlräume zwischen Ankerrohr und Boden ist ein ablösbares im Zuganker befestigtes Innenrohr vorgesehen.
Die Ausbildung des Zugangkers erlaubt ein wie derholtes stufenweises Einpressen, wobei die Zusam mensetzung des Injektionsgutes und die Steigerung des Druckes bei jedem einzelnen Injektionsprozess den Bedürfnissen angepasst werden kann.
Das Einbringen des Ankers im Drehbohrverfahren kann mit Hilfe einer gewöhnlichen Rotationsbohrma schine bewerkstelligt werden.
Das Vorhandensein der seitlichen Öffnungen im Ankerrohr und die Verwendung des Dichtungskolbens erlauben es, die Injektion in jedem Ankerabschnitt be liebig oft zu wiederholen, wobei die Zusammensetzung der Injektionsmischung und die Steigerung des Druckes bei jeder Operation den Bedürfnissen angepasst wer den können.
Auf diese Weise wird Abschnitt um Abschnitt der vorgesehenen Verankerungslänge verpresst, wobei nach der Beschreibung des Verfahrens ersichtlich ist, dass das Verpressen in beliebigen Mengen auf beliebigen Strecken, in beliebiger Reihenfolge, in beliebiger Wie derholung und mit beliebigem Druck erfolgen kann.
Der beschriebene Injektionszuganker kann in allen Boden- und Felsarten verwendet werden, d. h. in bindigen und nicht bindigen Böden einschliesslich Ge- hängeschuttmassen und Moränen sowie in gesunden und zersetzten Festgesteinen. Dabei ist besonders her vorzuheben, dass das Einbringen und Befestigen des Ankers auch bei Vorhandensein von Druckwasser ohne weiteres möglich ist.
Als besondere Anwendungsmöglichkeiten seien an geführt: Verankerung von Schlitzwänden aus Beton, von Pfahlwänden, Spundwänden und ähnlichen Elementen, die dem Schutz von Baugruben dienen, Verankerung von Tragmasten von Hochspannungs leitungen, Seilbahnen, Kabelkranen usw.
Verankerung von Druckrohrleitungen, Verankerung von Hafenbauten, Kaimauern usw., Verankerung von Stützmauern, Schutzgalerien, usw.