DE10035384C2 - Verfahren zum Einbringen eines selbstbohrenden Injektionsankers in Böden, sowie Injektionsanker - Google Patents
Verfahren zum Einbringen eines selbstbohrenden Injektionsankers in Böden, sowie InjektionsankerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines selbstbohren
den Injektionsankers in Böden gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 sowie einen selbstbohrenden Injektionsanker
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2.
Bekannte selbstbohrende Injektionsanker weisen eine am
Ankerschaft befestigte Bohrkrone auf, die nach dem Ein
bringen des Ankers als sogenannte verlorene Bohr
krone im Boden verbleibt. Durch den hohlen Ankerschaft
kann eine Suspension, insbesondere Zementsuspension oder
dergleichen mit hohem Druck bis in den Bereich der Bohr
krone gepumpt werden und dort einerseits in einen Hohlraum
zwischen dem Ankerschaft und dem Hüllrohr und von dort
durch seitliche Öffnungen im Hüllrohr radial nach außen
sowie andererseits in Bohrrichtung nach vorne austreten.
Nach dem Aushärten soll diese Suspension den Injektions
anker möglichst vollständig umgeben, um dessen Korrosions
schutz und eine feste Verbindung mit dem umgebenden Boden
zu gewährleisten.
Problematisch ist bei diesen bekannten Injektionsankern,
dass insbesondere bei nicht standfesten Böden, insbesonde
re kiesig-sandigen und/oder kluftigen Böden die vollstän
dige, dichte Umhüllung des Injektionsankers mit der Sus
pension und damit der Korrosionsschutz des Injektionsankers
nicht gewährleistet ist. Keiner der bekannten
selbstbohrenden Anker ist daher als Daueranker zugelassen.
Darüber hinaus ist bei bekannten Injektionsankern die Aus
reißsicherheit nicht immer optimal.
Aus der DE 41 36 883 A1 ist ein selbstbohrender Injek
tionsanker bekannt, der jedoch kein Hüllrohr aufweist. Von
der Außenseite des Ankerschafts erstreckt sich dort eine
spiralförmig angeordnete Wendel radial nach außen, welche
die Aufgabe hat, die von der Bohrkrone gelockerten und den
Ankerschaft umgebenden Bodenmaterialien nach oben in Rich
tung Bohrlochmündung zu fördern und den Ankerschaft in
nerhalb des Bohrloches zu zentrieren. Nach der Fertig
stellung des Bohrloches wird dann Mörtelsuspension durch
den hohlen Ankerschaft eingepresst, um das Bohrloch - im
Bereich der Bohrlochsohle beginnend und in Richtung auf
die Bohrlochmündung hin fortschreitend - kontinuierlich
auszufüllen. Auch bei diesem bekannten Injektionsanker ist
jedoch der Langzeitkorrosionsschutz in keiner Weise si
chergestellt.
Weiterhin ist aus der DE 40 32 682 A1 ein Gebirgsanker
bekannt, der aus einem als Vollstab ausgebildeten Zugstab
und einem den Zugstab umgebenden, aus einem korrosions
sicheren Stahl bestehenden Hüllrohr besteht. Zwischen der
Innenseite des Hüllrohres und der Außenseite des Zugstabes
ist dort ein Ringraum vorgesehen, in den eine Mörtelsus
pension eingeführt werden kann, welche den Ringraum voll
ständig ausfüllt und nach Aushärtung einen Verbund zwi
schen dem Zugstab und dem Hüllrohr bildet. Die Festigkeit
dieses bekannten Gebirgsankers beruht dabei auf der Ver
bundwirkung zwischen dem Hüllrohr und dem Zugstab. Proble
matisch ist dort jedoch, dass dieser bekannte Gebirgsanker
nicht für nicht standfeste Böden wie beispielsweise kie
sig-sandige Böden eingesetzt werden kann, da dort nicht
die notwendige Ausreißsicherheit gegeben ist. Da außerdem
das Hüllrohr aus korrosionssicherem Material bestehen
muss, handelt es sich dort um eine relativ teure tech
nische Lösung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
sowie einen Injektionsanker der eingangs genannten Art zu
schaffen, das bzw. der eine sichere Ummantelung mit Sus
pension und damit einen sicheren, lang dauernden Korro
sionsschutz auch bei nicht standfesten Böden gewährleistet
und darüber hinaus die Ausreißsicherheit erhöht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die aus dem Hüllrohr
austretende Suspension mittels eines um das Hüllrohr her
umgeführten Spiralelementes mit dem das Hüllrohr umgeben
den Boden vermischt, so dass zusätzlich zu dem zwischen
Ankerschaft und Hüllrohr ausgebildeten Suspensionsmantel
ein weiterer, gleichmäßig mit Bodenmaterial vermischter
Suspensionsmantel außerhalb des Hüllrohres gebildet wird.
Beim erfindungsgemäßen Injektionsanker ist ein um das
Hüllrohr lose herumgeführtes und sich in dessen Längs
richtung erstreckendes Spiralelement vorgesehen, das mit
einem Ende an der Bohrkrone befestigt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße
Injektionsanker haben gegenüber herkömmlichen technischen
Lösungen bedeutende Vorteile. Beim
Einbohren des Injektionsankers kann zunächst ständig Sus
pension, die in den Zwischenraum zwischen Ankerschaft und
Hüllrohr eingepumpt wird, durch die seitlichen Suspen
sionsaustrittsöffnungen im Hüllrohr austreten. Das das
Hüllrohr umgebende Spiralelement vermischt dabei die aus
tretende Suspension mit dem umgebenden Boden, wobei sich
rings um das Hüllrohr ein gleichmäßiger, dichter Suspen
sionsmantel bildet. Das Spiralelement dient dabei als
Abstandhalter, d. h. Ankerschaft und Hüllrohr werden in
einem bestimmten Abstand zur Bohrlochwandung mittig im
Boden gehalten. Dadurch ergibt sich insbesondere auch bei
nicht standfesten Böden, insbesondere kiesig-sandigen
und/oder kluftigen Böden, über die gesamte Verpressstrecke
ein den Injektionsanker vollständig umschließender, dich
ter Mantel aus Suspension, der nach dem Aushärten einen
dauerhaften Korrosionsschutz gewährleistet. Zusätzlich zum
inneren Suspensionsmantel zwischen Ankerschaft und Hüll
rohr ist somit ein dichter weiterer, äußerer Korrosions
schutzmantel aus Bodenmaterial und Suspension vorhanden,
so dass ein Korrosionslangzeitschutz gegeben ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Spiralelement das Hüll
rohr beim Abteufen schützt, so dass Beschädigungen des
Hüllrohrs vermieden werden können. Das Suspensions-/Boden
gemisch erstreckt sich in homogener, gleichförmiger Weise
direkt hinter der Bohrkrone über eine lange Strecke längs
des Ankerschafts, wodurch nach dem Aushärten der Suspensi
on ein langer betonartiger Haltekörper mit hoher Rückhal
tekraft geschaffen wird. Die Ausreißfestigkeit kann daher
bedeutend erhöht werden.
Vorteilhafter Weise besteht das Spiralelement aus einer
Stahlspirale mit einem Querschnittsdurchmesser von 4 bis
15 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm. Ein derartiges Spiral
element weist eine hohe Festigkeit auf, so dass es auch
bei größerem Widerstand nicht abreißen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform entspricht der
Außendurchmesser des Spiralelements 70 bis 95% des Außen
durchmessers der Bohrkrone. Das von der Bohrkrone erzeugte
Bohrloch ist daher geringfügig größer als der Außendurch
messer des Spiralelements, wodurch sich das Spiralelement
nicht direkt an der festen Bohrlochwand, sondern mit ge
ringfügigem Abstand zu dieser entlang bewegt. Der Wider
stand beim Abteufen des Injektionsankers und die Belastung
des Spiralelements werden hierdurch verringert.
Vorteilhafter Weise ist der Innendurchmesser des Spiral
elements geringfügig größer als der Außendurchmesser des
Hüllrohrs. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich,
beim Zusammenbau des Injektionsankers das Hüllrohr in den
Innenraum des Spiralelements einzuschieben.
Vorzugsweise erstreckt sich das Spiralelement über die
gesamte Länge des sich im Boden befindlichen Teils des
Ankerschafts. Hierdurch wird ein sehr langer Suspensions
mantel mit hoher Haltekraft im Boden geschaffen.
Ein großer Vorteil bei allen Ausführungsformen ist, dass
die Durchmischung der Suspension mit dem umgebenden Erd
reich durch das Spiralelement unmittelbar hinter der Bohrkrone
beginnt, so dass die Bohrkrone, die einen bedeutend
größeren Außendurchmesser als das Hüllrohr aufweist, den
Suspensionsmantel hintergreift. Ein Herausreißen des In
jektionsankers wäre nach dem Aushärten der Suspension
somit nur dann möglich, wenn der gesamte Suspensionsmantel
mit aus dem Boden gerissen werden würde, was äußerst un
wahrscheinlich ist.
Vorteilhafterweise ist das Spiralelement auf der Rückseite
der Bohrkrone mit dieser befestigt. Zweckmäßiger Weise
erfolgt dies derart, dass das Spiralelement nicht über den
Außendurchmesser der Bohrkrone seitlich hinausragt, wo
durch die Befestigungsstelle in einem relativ geschützten
Bereich liegt, der nicht von der Bohrlochwandung kontak
tiert wird. Die Befestigung kann beispielsweise derart
erfolgen, dass auf der Rückseite der Bohrkrone eine Boh
rung eingebracht ist, in die das Spiralelement eingesteckt
ist, wobei das Spiralelement zweckmäßigerweise zusätzlich
mit der Bohrkrone verschweißt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen
beispielshaft näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1: eine schematische Darstellung des erfin
dungsgemäßen Injektionsankers mit aufge
setztem Spülkopf und umgebendem Bohrloch,
Fig. 2: eine Schnittdarstellung eines zur Fig. 1
ähnlichen Injektionsankers,
Fig. 3: ein Hüllrohr in verkürzter Darstellung,
Fig. 4: eine Draufsicht auf einen Abstandhalter
zur Zentrierung des Hüllrohrs über dem
Ankerschaft,
Fig. 5: eine alternative Ausführungsform eines
Abstandhalters, und
Fig. 6: eine vergrößerte Darstellung des Details
VI von Fig. 3 zur Verdeutlichung der
Wandform des Hüllrohrs.
Aus den Fig. 1 und 2 ist ein selbstbohrender Anker für
Böden mit einem rohrförmigen Ankerschaft 2, einer am An
kerschaft 2 befindlichen Bohrkrone 3, einem den Anker
schaft 2 mit Abstand umgebenden Hüllrohr 4 und einem um
das Hüllrohr 4 herumgeführten und sich in dessen Längs
richtung erstreckenden Spiralelement 5 ersichtlich. Der
Injektionsanker 1 ist im Boden abgeteuft dargestellt,
wobei die Wandung des durch die Bohrkrone 3 erzeugten
Bohrlochs mit dem Bezugszeichen 6 versehen ist. Aus Fig.
1 ist weiterhin ein Spülkopf 7 ersichtlich, der in bekann
ter Weise am oberen Ende des Injektionsankers 1 aufgesetzt
ist und das Eindrehen des Injektionsankers 1 in den Boden
unter gleichzeitiger Zuführung einer Suspension bewerk
stelligt.
Der Ankerschaft 2 besteht in bekannter Weise aus einer
gerippten, geraden Stahlstange, die in ihrem Inneren eine
zentrische, durchgehende Längsbohrung 8 zur Zuführung der
Suspension bis zum untere Ende des Ankerschafts 2 auf
weist. Diese Längsbohrung ist in Fig. 2 gestrichelt ein
gezeichnet.
Weiterhin erstreckt sich der Ankerschaft 2 mit seinem
unteren Ende in eine Aufnahmebohrung 9 der Bohrkrone 3, wo
er fest mit dieser verbunden ist. Unterhalb des unteren
Endes des Ankerschafts 2 befindet sich in der Aufnahmeboh
rung 9 ein Verteilraum 10 für die Suspension. Mindestens
eine seitliche Suspensionsaustrittsöffnung 11 verbindet
diesen Verteilraum 10 mit einem Zwischenraum 12 zwischen
dem Ankerschaft 2 und dem Hüllrohr 4. Ferner ist minde
stens eine axiale Suspensionsaustrittsöffnung 13 vorgese
hen, die sich vom Verteilraum 10 in axialer Richtung nach
unten und leicht schräg geneigt bis zum unteren Ende der
Bohrkrone 3 erstreckt. Beim Abteufen des Injektionsankers
kann durch diese Ausgestaltung der Suspensionsaustritts
öffnungen kontinuierlich Suspension sowohl in den Zwi
schenraum 12 zwischen Ankerschaft 2 und Hüllrohr 4 als
auch in den Stirnbereich der Bohrkrone 3 gepresst werden.
Bei der zugeführten Suspension handelt es sich beispiels
weise um ein Zement/Wasser-Gemisch bzw. Betonit/Wasser-
Gemisch.
Das Hüllrohr 4 erstreckt sich von der Bohrkrone 3 bis zum
Spülkopf 7 und besteht beispielsweise aus einem Kunst
stoffrohr, das für derartige Zwecke zugelassen ist. Das
Hüllrohr 4 weist eine gewellte bzw. gerippte Oberfläche
sowie eine Mehrzahl seitlicher Suspensionsaustrittsöff
nungen 14 auf, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Zweck
mäßigerweise sind diese Suspensionsaustrittsöffnungen 14
zumindest im wesentlichen über die gesamte Länge des Hüll
rohrs 4 angeordnet. Um einzelne Hüllrohrstücke miteinander
verbinden zu können, ist darüber hinaus an jedem Ende
eines Hüllrohrstücks ein Gewindeendstück 15 mit einem
Außen- und Innengewinde vorgesehen. Diese Gewindeendstücke
15 können derart ausgebildet sein, dass das Außengewinde
eines Hüllrohrstücks in das Innengewinde des nächsten
Hüllrohrstücks eingeschraubt werden kann. Weiterhin ist
auch eine Verbindung zweier benachbarter Hüllrohrstücke
mittels einer zusätzlichen Muffe möglich.
Der Innendurchmesser des Hüllrohrs 4 ist bedeutend größer
als der Außendurchmesser des Ankerschafts 2. Um das Hüll
rohr 4 zentrisch zum Ankerschaft 2 zu halten, ist der
Ankerschaft 2 von Abstandhaltern 16 umgeben, von denen ein
Ausführungsbeispiel in Fig. 4 näher dargestellt ist. Bei
diesen Abstandhaltern 16 handelt es sich um sternförmige
Kunststoffscheiben mit Innenbohrungen 17 und radial ab
stehenden Haltearmen 18. Die Innenbohrung 17 ist an den
Außendurchmesser des Ankerschafts 2 angepasst, so dass die
Abstandhalter 16 mit engem Spiel auf diesen aufgeschoben
werden und fest auf diesem sitzen.
Aufgrund der Zwischenräume zwischen den Haltearmen 18 kann
Suspension in axialer Richtung durch die Abstandhalter 16
hindurchfließen.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel be
steht der Abstandhalter 16 aus einem schlauchförmigen,
elastischen Element, wobei die in Umfangsrichtung ge
schlossenen, schlauchförmigen Endstücke 19 mit vier über
den Umfang regelmäßig verteilten, voneinander beabstande
ten Längslamellen 12 verbunden sind. Werden die auf dem
Ankerschaft 2 sitzenden Endstücke 19 in Längsrichtung
zusammengeschoben, wölben sich die Längslamellen 20 radial
nach außen, wie in Fig. 5 dargestellt. Damit die End
stücke 19 ihre zusammengeschobene Position aufrecht erhal
ten, sitzen sie mit relativ engem Spiel auf dem Anker
schaft 2. Im ausgebauchten Zustand liegen die Längslamel
len 20 an der Innenseite des Hüllrohrs 4 an und halten
dieses zentrisch auf Abstand zum Ankerschaft 2.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte, um das Hüllrohr
4 herumgeführte Spiralelement 5 besteht aus einer Rund
stahlspirale mit einem Querschnittsdurchmesser von bei
spielsweise 6 bis 10 mm. Von der Rückseite 21 der Bohr
krone 3 erstreckt sich dieses Spiralelement 5 schrauben
förmig nach oben bis zum Spülkopf 7. In der Praxis besteht
das Spiralelement 5 aus mehreren Spiralelementabschnitten,
die, falls beim Abteufen des Injektionsankers eine Verlän
gerung gewünscht wird, entweder an Ort und Stelle zusam
mengeschweißt und/oder mit einer Muffe verbunden werden.
Die Steigung des Spiralelements 5 kann, wie aus einem
Vergleich der Fig. 1 und 2 ersichtlich, variieren und
jeweils entsprechend der Zusammensetzung des Bodens
und/oder der Suspension gewählt werden. Der Außendurch
messer des Spiralelements 5 kann entweder gleich oder
geringfügig geringer als der Außendurchmesser der Bohr
krone 3 sein. Im letzteren Fall erfährt das Spiralelement
5 weniger Widerstand beim Abteufen des Injektionsankers 1
durch die umliegende Bohrlochwandung 6, da sie zu dieser
einen gewissen Abstand einhält. Es ist jedoch zweckmäßig,
den Außendurchmesser des Spiralelements 5 bis nahe an die
Bohrlochwandung 6 reichen zu lassen, um eine vollständige
Durchmischung des gesamten gelockerten Bodenmaterials mit
der Suspension zu erreichen.
Das untere Ende des Spiralelements 5 ist in eine Axialboh
rung der Bohrkrone 3 eingeführt, die sich auf der Rücksei
te 21 der Bohrkrone 3 befindet, und zusätzlich mit dieser
fest verschweißt. Das Spiralelement 5 dreht sich somit
zusammen mit den übrigen Teilen des Injektionsankers 1.
Beim Abteufen des Injektionsankers 1 wird kontinuierlich
Suspension über den Spülkopf 7 durch die Längsbohrung 8
des Ankerschafts 2 hierdurch bis zum Verteilraum 10 ge
pumpt, von dem aus die Suspension über die seitlichen
Suspensionsaustrittsöffnungen 11 in den Zwischenraum zwi
schen Ankerschaft 2 und Hüllrohr 4 gelangt und in diesem
Zwischenraum 12 nach oben steigt. Über die seitlichen
Suspensionsaustrittsöffnungen 14 des Hüllrohrs 4 gelangt
die Suspension in den Zwischenraum 22 zwischen dem Hüll
rohr 4 und der Bohrlochwandung 6 und vermengt sich dort
mit dem aufgelockerten Bodenmaterial. Da sich das Spiral
element 5 beim Eindrehen des Injektionsankers 1 entspre
chend mitdreht, wird die austretende Suspension gleich
mäßig in das Bodenmaterial im Zwischenraum 22 eingearbeitet,
so dass eine gleichmäßige Mischung aus Bodenmaterial
und Suspension entsteht. Nach dem Aushärten bildet das
Suspensions/Boden-Gemisch im Zwischenraum 22 einen um
laufenden dichten Mantel um das Hüllrohr 4 und damit einen
zweiten Korrosionsschutzmantel um den inneren Suspensions
mantel herum, der nach dem Aushärten der Suspension zwi
schen dem Ankerschaft 2 und dem Hüllrohr 4 angeordnet ist.
Aufgrund dieses zweifachen Korrosionsschutzes ist der
erfindungsgemäße Injektionsanker 1 dauerhaft vor Korrosion
geschützt.
Claims (7)
1. Verfahren zum Einbringen eines selbstbohrenden Injek
tionsankers in Böden, wobei Suspension in einen Zwischen
raum zwischen einem Ankerschaft (2) und einem den Anker
schaft (2) mit Abstand umgebenden Hüllrohr (4) und von
dort über seitliche Suspensionsaustrittsöffnungen (14) in
den umgebenden Boden eingebracht wird, dadurch gekenn
zeichnet, dass die aus dem Hüllrohr (4) austretende Sus
pension mittels eines um das Hüllrohr (4) herumgeführten
Spiralelementes (5) mit dem das Hüllrohr (4) umgebenden
Boden vermischt wird, so dass zusätzlich zu dem zwischen
Ankerschaft (2) und Hüllrohr (4) ausgebildeten Suspen
sionsmantel ein weiterer, gleichmäßig mit Bodenmaterial
vermischter Suspensionsmantel außerhalb des Hüllrohres (4)
gebildet wird.
2. Selbstbohrender Injektionsanker, insbesondere für
nichtstandfeste Böden, zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, mit einem rohrförmigen Ankerschaft (2),
einer am Ankerschaft (2) befestigten Bohrkrone (3) und
einem den Ankerschaft (2) mit Abstand umgebenden Hüllrohr
(4) mit seitlichen Suspensionsaustrittsöffnungen (14),
gekennzeichnet durch ein um das Hüllrohr (4) lose herumge
führtes und sich in dessen Längsrichtung erstreckendes
Spiralelement (5), das mit einem Ende an der Bohrkrone (3)
befestigt ist.
3. Injektionsanker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, dass das Spiralelement (5) aus einer Stahlspirale mit
einem Querschnittsdurchmesser von 4 bis 15 mm besteht.
4. Injektionsanker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Außendurchmesser des Spiralelements (5)
70 bis 95% des Außendurchmessers der Bohrkrone (3) beträ
trägt.
5. Injektionsanker nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des
Spiralelements (5) geringfügig größer als der Außendurch
messer des Hüllrohrs (4) ist.
6. Injektionsanker nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Spiralelement
(5) über die gesamte Länge des sich im Boden befindlichen
Teils des Ankerschafts (2) erstreckt.
7. Injektionsanker nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiralelement (5)
auf der Rückseite (21) der Bohrkrone (3) befestigt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000135384 DE10035384C2 (de) | 2000-07-20 | 2000-07-20 | Verfahren zum Einbringen eines selbstbohrenden Injektionsankers in Böden, sowie Injektionsanker |
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DE2000135384 DE10035384C2 (de) | 2000-07-20 | 2000-07-20 | Verfahren zum Einbringen eines selbstbohrenden Injektionsankers in Böden, sowie Injektionsanker |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10035384A1 DE10035384A1 (de) | 2002-02-07 |
DE10035384C2 true DE10035384C2 (de) | 2002-10-10 |
Family
ID=7649633
Family Applications (1)
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DE2000135384 Expired - Fee Related DE10035384C2 (de) | 2000-07-20 | 2000-07-20 | Verfahren zum Einbringen eines selbstbohrenden Injektionsankers in Böden, sowie Injektionsanker |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE10035384C2 (de) |
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