DE1945188U - Vorrichtung zum einbringen von ankern in locker- und festerdreich. - Google Patents

Description

KA. 266 O 8/*2ö. 5.66

Patentanwalt MÖNCHEN, den 17.5.1966/R

DR. WILHELM HASSE ' 'J / ^/ DlPlOM₁NOiHIiUR

Swissboring Schweizerische Tief bohr- und Bodenforschungs AG·, Zürich, Theaterstr. 20

Vorrichtung zm Einbringen von Ankern in ..Locker- und Festerdreich

^-DhW Unterlage (Besohrelbung und Schufzonspr.) bt die zuleW eingereichte; sie weicht «on der Worf-■ ·■ ,v,'.., *._V- *.**. IMwtagen ab. Dio wMHehe B^m der Abwe^ung ist n.cht _flepru*

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Die Feuerung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Ankern in Locker- und Festerdreich.

Es ist bekannt Injektionszuganker, die entweder aus Armierungs eisen oder Stahldrahtbündeln bestehen, in vorher mittels Bohrgestänge und_ eventuell in Mantelrohren gebohrte Löcher in den Boden einzubringen und durch Injektion von Zementmörtel oder Zementmilch einzuzementieren.

Die Neuerung bezweckt die Schaffung einer einfachen und billig arbeitenden Vorrichtung zum Einbringen von Ankern in irgendeinen Grund lockerer oder festerer Beschaffenheit.

Die Torrichtung ist durch ein Ankerrohr mit in verschiedenen Achshöhen angeordneten, die Ankerrohrwand durchsetzende Öffnungen gekennzeichnet. Dabei kann ein ein- und ausbaubares Spülrohr vorgesehen sein. Das Spülrohr kann aus Kunststoff bestehen. Am Ankerrohr können Verstärkungsringe befestigt sein. Die mit Öffnungen versehenen Injektionsringe können /in außen abgestuft und/einem Teil zusammengefaßt sein.

Der Anker kann als Drehbohrwerkzeug ausgebildet sein. Dabei kann das Ankerrohr mit einem Bohrwerkzeug mitwirkend verbunden werden» Das Bohrorgan kann als Vollbohrkrone mit exzentri scher Spülbohrung ausgebildet sein. Das Spülrohr ist mittels

RA 3 76139*18.7.66

eines konischen Nippels in der Bohrkrone lösbar "befestigt. Das Spülrohr'kann über einen Nippel mit der Bohrkrone verbunden sein.

Die Neuerung wird anschließend an den Zeichnungen erläutert und die Zeichnungen beschrieben- Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Anker mit befestigter Vollbohrkrone,

Fig. 2 einen Querschnitt des Ankers nach Fig. 1 gemäß Linie H-II, . - ■

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Anker nach Fig. 1 gemäß Linie IH-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 Figo 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 Ausführung eines Ankers, mit aufgesetzter Vollbohrkrone,

Fig. 9 einen Schnitt in schematischer Darstellung in axialer Eichtung durch einen Anker während der Bohrperiode 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 Füllmasse,

Fig. 11 eine Darstellung analog den Fig. 9 und 1&jnit im Anker eingeführter Injektionsvorrichtung und durchgeführter erster Stufe eines ersten Ingektioiisvorganges, . '■- ■_■.'. . ■■..■■■ "_■.-..

Fig. 12 eine Darstellung analog den Fig. 9 bis 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 "Ingektionszuganker" "besitzt ein Ankerrohr.2 mit ^: Öffnungen 3, sowie außen auf dem Ankerrohr 2 angebrachten Verstärkungsringen 4 mit gegen das vordere JLnkerende konischen Anschrägungen. Im Innern des Ankerrohres 2 ist ein Spülrohr 5 befestigt, dessen Rohrende 6 mit einem Gewinde versehen ist. Eine Vollbohrkrone 8 mit seitlichen Befestigungsbohrungen 9 ist durch Schweißung mit dem Inkerrohr 2 in der dargestellten Art und Weise am Bund und durch die Befestigungsbohrungen 9 verbunden. 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 kreisförmig ausgebohrt wird«,

Das Ankerrohr 2 ist als dickwandiges Stahlrohr ausgebildet, welches eine Länge von normalerweise 3 bis 10 m besitzt. Entsprechend der vorgesehenen Ankertotallänge werden diese JLnkerteilstücke zusammengesetzt, entweder mittels Schweißung an den Enden 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 unteren Teil des Ankerrohres 2 angebrachten Öffnungen 3 haben den Zweck, das Injektionsgut seitlich austreten zu lassen, während die Verstärkerringe die Haftfestigkeit des Ankers erhöhen, um eine Verzahnung mit dem eingepreßten Mörtel zu erwirken, wie dies _r im folgenden eingehender beschrieben ist. .. ; ^r/ ■ ,;

Das Spülrohr oder Innenrohr 5j weiches mit seinem vordem Ende mit der Innenwand der Bohrkrone 8 versehraubt ist und nach dem Bohrvorgang und dem Injizieren der Füllmasse losgeschraubt und aus dem Anker entfernt wird, dient der Einführung des Spülwassers beim Bohren und zum Einpressen der Füllmasse«

Das freie Ende des Ankers ist mit einem Gewinde 14 versehen, welches zur Verbindung mit dem zu verankernden Bauteil oder als Yerbindungsgewinde mit dem nächsten Ankerrohr dient.

Bei einer weiteren in den Fig» 5 bis 7 dargestellten Ausführung 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 ausgebildet, welches zum Festschrauben von Insektionsringen 25 dient. Diese Ringe sind mit Öffnungen 26 versehen, welche den Öffnungen 3 der vorbeschriebenen Ausführung entsprechen. Die kaskadenförmig ausgebildeten Ingektionsringe 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 besitzt im Bereiche der Stirnfläche Ausnehmungen 31 für die Aufnahme von Hartmetallprismen 32. Sie ist ebenfalls mit einer bezüglich der Ankerachse exzentrisch angeordneten Spülbohrung 33 versehen und als Fortsetzung einer mittigen Bohrung 34 des Spülrohres 21 ausgebildet.

Ein mit einem Außengewinde versehener Einsatznippel 35 zum Einschrauben in das Gewinde 36 der Vollbohrkrone 30 vorgesehen. Er weist eine konische Spannfläche 37 auf und kann mit Hilfe eines Vierkantschlüssels, der in den Vierkant 38 des Einsatznippels 35 paßt, in die Krone 30 eingeschraubt werden. Die Krone 30 ist mit einer konischen Bohrung 39 versehen, . wobei diese Bohrung 39 und die; konische JSpannf lache -_;_: 37 dazu dienen, das konische^ Innenrohrende 40in der in Fig. 5 dargestellten Weise festzuhalten.

Auch dieser Injektionszuganker 20 ist in der ersten Gebrauchs» phase als Drehbohrwerkzeug zu benützen, wobei dieser Zuganker seine eigene Bohrung bohrt,in welcher ©r 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 Bohrvorganges Spülwasser strömte, eine füllmasse, beispielsweise in Form eines Mörtels, unter Druck injiziert-.· Anstelle des Mörtels kann auch eine entsprechende Kunststoffmasse injiziert werden. Diese Füllmasse quillt vorn bei der Tollbohrkrone 30 aus und füllt den Zwischenraum zwischen der Bohrlochwandung 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 befestigt zu werden.

In einer Variante eines InJektionszuganker© 50 gemäß Fig. 8 ist ein Ankerrohr 51 Hiit Öffnungen 52 versehen. Das hintere Rohrende 53 des Ankerrohres *y\ 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 JLnkerrohr 51 umschlossen, ist ein Spülrohr 57 vorgesehen, dessen Ende 58 an Innengewinde 59 besitzt, sowie eine konische JLnsatzfläche 60. Dieses Spülrohr 57 ist mit einem Nippel 61, dessen Ende 62 als Gewinderohr geschnittendst, verbunden. Das andere Nippelende 64 ist ebenfalls mit einem Gewinde 65 versehen, das dazu dient, den Nippel 61 mit einer Vollbohrkrone 66 in der in Üg. 8 ersichtlichen Weise zu verbinden.

Die Vollbohrkrone 66 ist mit Hartmetallprismen 67 ausgerüstet= Als .Fortsetzung des Rohrinnern des Spülrohres 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 verbunden»

Die Wirkungsweise dieses Zugankers, welcher ebenfalls 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 Ankerkonstruktionen sind derart, daß sich die Gewinde während des Bohrvorganges nicht lösen, sondern festziehen.

Anhand der folgenden Pig= 9 bis 12 wird das Verfahren zum Einbringen der vorbeschriebenen Ankerkonstruktionen in !Locker«- und li'esterdreich phasenweise beschrieben,,

Pig. 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 Bohrmaschine 72 unter gleichzeitigem Vorschub drehend angetrieben wird. Ein Antriebsmotor 73 treibt über Keilriemen 75 ©in Schwungrad 74-₉ welches beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Getriebes die Drehbewegung auf den Anker 1 überträgt. Die Vorschubkraft wird vom Halter 71, an welchem sie angreift, auf das Inkerrohr 2 und mithin auf die Vollbohrkrone 8 und die Hartmetallprismen 12 übertragen.

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Je nach der Länge des Injektionszugankers 1 sind am vordersten Ankerrohr 2 weitere Ankerrohre angesetzt und auch die Spülrohre 5 sind derart verlängert, daß das Anschließen eines Spül Wasseranschlusses ?6 ermöglicht wird,' Ein Wasserstrom wird während des Bohrvorganges durch die Spülrohre 5 durchgetrieben und tritt vorn durch die zentrale exzentrische Spülbohrung 11 der Vollbohrkrone 8 aus, um unter Umfließung der VoI!bohrkrone 8, das gelöste Erdreich mitnehmend, zwischen Ankerrohr 2 und Bohrlochwandung hochzusteigen.

Auf diese Art und Weise wird der anschließend als Zuganker dienende Bohrer ins Erdreich 70 vorgetrieben.

In Pig. 10 ist diejenige Phase des Einbringens dargestellt, in welcher das Bohren beendet ist und der Ankeri im Erdreich 70 die vorgesehene Tiefe erreicht hat. Entsprechend der Tiefe des Bohrloches bzw. der verlangten. Länge der 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 3?üllstoffinjek~ tionseinrichtung.

Mittels dieser Einrichtung wird ein Füllstoff, gewöhnlich ein Zementmörtel, u.U. aber ein Kunst fäoff, 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 Spül- oder Innenrohr 3 dient in späteren Phasen dazu, das Aufsteigen von Injektionsgut auf der Außenseite des Inkers bei den nachfolgenden Injektionen zu verunmöglichen.

Das injizierte Material 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 gereinigt.

Wenn die eingepreßte Füllmasse genügend erstarrt ist, erfolgt das Einzementieren des Inkers durch stufenweises Auspressen mit Zementmörtel oder andere Verfestigungsmittel in aufsteigendem Sinn und mit Hilfe einer Insektionseinrichtung 91 (Fig. 11). Diese ist mit einem Injektionskolben 92 versehen, sowie mit einer Versorgerleitung 93» Der Injektionskolben 92 besitzt zwischen zwei Dichtungssteilen einen Hohlraum, in welchen durch öffnungen der Versorgerleitung 93 das zu injizierende Material gelangt« Die Injektionseinrichtung 91 wird bezüglich der Öffnungen 3 derart in das Ankerrohr 2 eingestoßen, daß sich am Ort der gewünschten Injektion; die Öffnungen 3 zwischen den beiden Dichtungsteilen des Injektionskolbens 92 befinden. Durch Einpressen der Injektionsmasse durch die Injektionseinrichtung 91 gelangt diese durch d.ie Versorgerleitung 93 und tritt in den beschriebenen Hohlraum aus, um von dort durch die öffnungen 3 gepreßt zu werden und nach Erreichung eines vorbestimmten Druckes den Füllstoff 80 zu sprengen.

Durch die dabei entstehenden Sprengungskanäle 95 wird die Injektionsmasse in das den Anker umgebende Erdreich gepreßt. In Iig. 11 ist die erste Stufe einer ersten Injizierung 9^ll· ersichtlich. Der Durchmesser des Injektionskolbens 92 kann dem Innern Durchmesser des Ankerrohres 2 angepaßt werden.

Da das Verfahren es erlaubt, die Injektionen mit stufenweise erhöhtem Druck zu wiederholen, wird eine gute Haftfestigkeit im Boden erreicht.

In Flg. 12 ist der fertig eingebettete Anker ersichtlich. In vorbeschriebener Weise erfolgte in einer zweiten Stufe das

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injizieren einer ersten Injektionsmasse 97? sowie in zwei weiteren Stufen das Injizieren weiterer Massen 98 und 99« Anzahl von Injektionen und Injektionsdruck richten sich nach den Bödenbeschaffenheiten und der geforderten Zugfestigkeit des Injektionszugankers,

Nach dem Erstarren der injizierten Massen ist der Zuganker bereit, an seinem freien Ende mit Hilfe eines Befestigungsteiles 100 mit dem vorgesehenen Bauwerkteil verbunden zu werden»

Es besteht die Möglichkeit der Verstärkung des Inkerrohres in diesem einen zusätzlichen Zugstab oder Kabel- und Drahtbündel aus hochwertigem Stahl anzubringen und 2"..B. diese durch Verschraubung mit dem Inkerrohr oder der Bohrkrone zu verbinden.

Diese Verstärkungsorgane können vorgespannt werden, derart, daß vorgespannte Zuganker entstehen.

Es können ferner derartige Verstärkungsorgane im JLnkerrohr eingegossen werden, wobei vorzugsweise das Innere des Ankerrohres mit Gliedern zum Verbessern des Haftens zwischen Ausguß und Inkerrohr versehen ist.

Die vorbeschriebenen Neuerungen weisen gegenüber dem bekannten Stand 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 Inkerrohr dient beim Bohren als Bohrgestänge.

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 Zugankers erlaubt ein wiederholtes stufenweises Einpressen, wobei die Zusammensetzung des Injektionsgutes und die Steigerung des Druckes bei federn einzelnen Injektionsprozeß den Bedürfnissen angepaßt werden kann.

Das Einbringen des Inkers im Drehbohrverfahren kann mit Hilfe einer gewöhnlichen Rotationsbohrmaschine bewerkstelligt werden

Das Vorhandensein der seitlichen Öffnungen im Ankerrohr und die Verwendung des Dichtungskolbens erlauben es, die Injektion in jedem Ankerabschnitt beliebig oft zu wiederholen, wobei die Zusammensetzung der Injektionsmischung und die Steigerung des Druckes bei jeder Operation den Bedürfnissen ange- '< paßt werden können.

Auf diese Weise wird Abschnitt um Abschnitt der vorgesehenen Verankerungslänge verpreßt, wobei nach der Beschreibung des ■ Verfahrens ersichtlich ist, daß das Vorpressen in beliebigen Mengen auf beliebigen Strecken, in beliebiger Reihenfolge, in beliebiger WMerholung und mit beliebigem Druck erfolgen kann. i

Der beschriebene Injektionszuganker kann in allen Boden- und Felsarten verwendet werden, d.h.. in bindigen und nicht bin» ; digen Böden einschließlich Gehängeschuttmassen und Moränen sowie in gesunden und zersetzten Festgesteinen. Dabei ist besonders hervorzuheben, daß das Einbringen und Befestigen des Ankers auch bei Vorhandensein von Druckwasser ohne weiteres möglich ist.

Das ea?läuterte Verfahren kann auch zum Ausführen von Fundationspfählen verwendet werden.

Ils besondere Anwendungsmöglichkeiten seien angeführt;

Verankerung von Schiitzwänden aus Beton, von Pfahlwänden, Spundwänden und ähnlichen Elementen, die dem Schutz von Baugruben dienen,

Verankerung von Tragmasten von Hochspannungsleitungen, Seil-"bahnen, Kabelkranen usw. ,

Verankerung von Druckrohrleitungen, Verankerung von Hafenbauten, Kaimauern usw., Verankerung von Stützmauern, Schutzgalerien usw.

Claims (10)

!A.266087*2GL5.€- Dr. W. Hr- M ü r " "■ ei. 4 A β α ι« ο a ret β© 8 Schutzansprüche :

1) Vorrichtung zum Einbringen von Ankern in Locker- und Pesterdreich, gekennzeichnet durch ein Ankerrohr (2) mit in verschiedenen Achshöhen angeordneten, die Ankerrohrwand durchsetzenden Oeffnungen (3).

2) Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass ein ein- und ausbaubares Spülrohr (5) vorgesehen ist.

3) Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülrohr (21) aus Kunststoff besteht.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch am Ankerrohr (2) befestigte Verstärkerringe (4),

5) Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch aussen abgestufte, in einen Teil zusammengefasste, mit Oeffnungen (26) versehene Injektionsringe (25) (Fig.5).

6) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (1) als Drehbohrwerkzeug ausgebildet ist.

7) Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerrohr (2) mit einem Bohrwerkzeug (8, 12) wirkverbunden ist.

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8) Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrorgan als Vollbohrkrone (8) mit exzentrischer Spülbohrung (11) ausgebildet ist,

9) Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülrohr (21) mittels eines konischen Nippels (35) inüer Bohrkrone (30) lösbar befestigt ist«

10) Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2, β und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülrohr (57) über einen Nippel (61) mit der Bohrkrone (66) verbunden ist.

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