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Verfahren zur Herstellung von Zugankern im Baugrund ( Lösung B) Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zugankern im Baugrund, bei
dem ein im Baugrund verbleibendes Bohrrohr mit Bohr- und Ankerkopf an seinen vorderen
Ende, in den Baugrund eingebracht wird und nach erfolgtem Einbringen durch eine
Injektionsöffnung des Bohr- und Ankerkopfes eine erhartende Injekti-onsmasse in
den Baugrund injiziert wird.
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Ein solches Verfahren ist aus der schweizerischen Patentschrift 374
819 bekannt Bei den bekannten Verfahren dient das Bohrrohr als einziges Zuglied.
Nun lassen aber bestimmte hochfeste Stahlsorten nicht oder zur unter großen Schwierigkeiten
zu Rohren verarbeiten, so daß diese Stahlsorten bei dem bekannten Verfahren
nicht
zur Verfügung stehen. Weiterhin ist bei dem bekannten Verfahren der Hohlraum innerhalb
des Bobrrohrs nach Errichtung des Ankers nicht zur Aufnahme von zugkraftübertragenden
Querschnitten ausgenutzt, so daß insgesamt betrachtet, wertvoller, beim Bohren Leistung
verbrauchender Querschnitt nicht genutzt wird.
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Der Erfindung liegt die-Aufgabe zugrunde, ausgehend-von dem eingangs
bezeichneten Verfahren eine Lösung zu finden, bei der mindestens ein Teil der zu
übertragenden Zugkraft durch ein Zugglied mit Vollquerschnitt übertragen wird und
bei dem der Raum innerhalb des Bohrrohrs für die Zugkraftübertragung ausgenutzt
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,, daß
nach erfolgter Injektion in das Bohrrohr ein Zugglied eingesetzt und an oder nahe
bei dem in Einbringrichtung vorderen Ende des Bohrrohrs mit diesem und/oder dem
Bohr-und Ankerkopf verbunden wird.
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Das Einbringen des Ankers in den Baugrund kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in herkömmlicher Weise z.B. durch Drehen und/oder Schlagbohren erfolgen.
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Die Verbindung zwischen dem inneren Ende des Zuggliedes und dem Bohr-
und Ankerkopf kann durch Verschrauben hergestellt werden.
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Während des EInbringens des Bohrrohrs kann durch dieses Spülflüssigkeit
geleitet werden, welche das Einbringen unterstützt.
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Wenn der Zuganker als Vorspannanker ausgeführt werden soll, so wird
nach erfolgtem Einbringen des Bohrrohrs und des Zuggliedes die Vorspannung aufgebracht
Dabei kann man ausschließlich
das Zugglied der Vorspannung unterwerfen,
man kann aber auch das Zugglied und das Bohrrohr gemeinsam der Zugspannung unterferfen.
Die letzter-e Methode bietet dami keine besonderen Schwierigkeiten, wenn Zugglied
und Bohrrohr aus Stahlsorten~mit annähernd gleichen Sestigkeitseigenschaften hergestellt
sind. Besteht dagegen das Zugglied aus einem Werkstoff von im Verhältnis zum Werkstoff
des 3ohrrohrs höherer elastischer Dehnbarkeit, so erweist es sich als notwendig,
das Zugglied zunächst gegenüber dem Bohrrohr vorezuspannen und anschließend das
Bohrrohr gemeinsam mit dem Zugglied vorzuspannen.
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Das Bohrrohr kann wie bei dem eingangs erwähnten, bekannten Verfahren
aus einzelnen Schüssen zusammengesetzt sein, wobei die einzelnen Schüsse durch Verbindungsmuffen
miteinander verbunden sein können. Dabei erweist es sich als wertvoll, wenn, wie
schon bei dem bekannten Verfahren, die Verbindungsmuffen an der Außenseite der Schüsse
liegen, da auf diese Weise der Raum innerhalb der Schüsse für das Zugglied vollzur
Verfügung steht. Demgemäß wird man bevorzugt die einzelnen Schüsse an ihren Eliden
mit Außengewinden versehen. Im Bereich der -Außengewinde kann man aus Festigkeitsgründen
den Querschnitt der Bohrrohrschüsse durch Stauchen verstärken, so daß die durch
das Gewinde bedingte Schwächung kompensiert wird.
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Das Zugglied ist von seiner Dhorm und hufig auch von seinem Werkstoff
her leichter biegbar als das Bohrrohr Man kann deshalb regelmäßig Zugglieder verwenden,
welche sich über größere Längen erstrecken als ein Schuß des Bohrrohrs; Einbauschwierigkeiten
können durch die Biegefähigkeit des Zuggliedes vermieden werden. Häufig genügt ein
einziges Zugglied, welches sich über die ganze, Länge des Bohrrohrs erstreckt.
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Je nachdem, ob der Zuganker nur vorübergehend im Baugrund verbleiben
soll, etwa um eine Spundwand an einer Baustelle vorübergehend zu halten, oder ob
er ständig als tragendes Bauteil eines Bauwerks verbleiben soll, wird man einen
Korrosionsschutz vorsehen müssen. Dieser Korrosionsschutz erstreckt sich auf das
Zugglied und/oder das Bohrrohr. Eine erste lIöglichkeit des Korrosionsschutzes besteht
darin, daß man das Zugglied und/oder das Bohrrohr aus korrosionsbeständigen Werkstoff
herstellt.
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Eine andere IIÖglichkeit besteht darin, das Zugglied und/oder das
Bohrrohr gegen Zutritt von korrodierenden Medien zu schützen. Dies kann in der Weise
geschehen, daß man das Zugglied und/oder das Bohrrohr mit einer den Zutritt korrodierender.
Medien verhindernden Schutz auflage versieht0 Das Problem des Anbringens einer den
Zutritt korrodierender Medien verhindernden Schutzauflage auf dem Bohrrohr ist erschwert,
wenn das Bohrrohr aus einzelnen Schüssen zusanmengesetzt ist. In diesem Pall kann
man sich damit behelfen, daß man die einzelnen Schüsse mit einer Schutzauflage versieht
und im Bereich der Verschraubung der Schüsse mit den Verbindungsmuffen in die Verschraubung
eine Schutzpaste einführt, welche zusammen mit der Schutzauflage auf den Schüssen
eine geschlossene Schutzhülle für das Bohrrohr bildet.
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Eine andere Möglichkeit des Korrosionsschutzes besteht darin, daß
man das Bohrrohr mit einem gegen Durchtritt von korrodierenden Medien undurchlässigen
Hüllrohr umschließt. Dieses Hüllrohr kann statt oder zusätzlich zu der Schutzauflage
vorgesehen sein0 Von der letzteren MöglichReit wird man dann Gebrauch machen, wenn
zwei voneinander unabhängige Korrosi.onsschutz systeme gefordert werden und/oder
wenn durch das LTüll rohr die Schutzauflage auf den Schüssen vor mechanischer Zerstörung
bealzst erden soll
Das Hüllrohr kann aus Kunststoff oder rostfreiem
Stahl bestehen. Bei Aufbau des Bohrrohrs aus einer Mehrzahl von durch Verbindungsmuffen
miteinander verbundenen Schüssen kann man auch das Hüllrohr aus einzelnen Schüssen
zusammensetzen, welche entweder in eigenen Verbindungsmuffen oder aber bevorzugt
in den Verbindungsmuffen der Schüsse des Bohrrohrs dicht aneinander anschließen.
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Wenn das Bohrrohr aus einzelnen, durch Verbindungsmuffen miteinander
verbundenen Schüssen aufgebaut ist und korrosionsgeschützt sein soll, so müssen
natürlich auch die Verbindungsmuffen korrosionsgeschützt sein; man kann dann die
Verbindungsmuffen beispielsweise aus rostfreiem Stahl fertigen.
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Wenn der Bohr- und Ankerkopf selbst keine hinreichende mechanische
Verbindung mit der erhärteten Injektionsmasse eingeht, etwa weil er nicht weit genug
radial über das Bohrrohr übersteht, so kann man eine mechanische Verbindung zwischen
der erhärteten Injektionsmasse und dem Hüllrohr an dessen in Vortriebsrichtung vorderem
Ende vorsehen, beispielsweise dadurch, daß man das Hüllrohr an dieser Stelle mit
Verbundelementen versieht; diese Verbundelemente können Ringrippen sein.
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Im Falle der Ausrüstung des Hüllrohrs mit Verbundelementen nimmt das
Hüllrohr an der Kraftübertragung teil und muß deshalb, wenn es nicht ohnehin schon
stark genug ist, an seinem vordersten, den dem Bohr- und Ankerkopf anstoßenden Abschrtt
verstärkt ausgebildet sein.
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Wenn der in Vortriebsrichtung vorderste HiLllrohrabschnitt an der
Kraftübertragung teilnimmt, so besteht die einfachste MÖglichkeit der Kraftübertragung
darin, das Hüllrohr einfach auf dem Bchr- und Ankerkopf aufstehen zu lassen; in
diesem
Fall ist das Hüllrohr auf Druck in axialer Richtung belastet.
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Will man die Druckbeanspruchung des Hüllrohrs vermeiden, so bietet
sich die ölichkeit an, zwischen dem hinteren Ende des vordersten Hüllrohrabschnitts
und dem Bohrrohr eine zugübertragende Verbindung vorzusehen, so daß der vorderste
Hüllrohrabschnitt auf Zug belastet ist.
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Es empfielt sich, in den Bohrkopf ein Rückschlagventil einzubauen,
welches den Durchfluß von Spülmittel und Injektionsmasse beim Einbringen des Bohrrohrs
und nachfolgendem Einbringen der Injektionsmasse nicht behindert, das aber ein Zurückströwen
von Injektionsmasse verhindert, so daß der Hohlraum nach der Injektion mittels einer
Spüllanze freigespült werden kann, um so das Einbringen des Zuggliedes zu erleichtern.
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Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen.
Es stellen dar: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der
Erfindung ohne Korrosionsschutz, Figur 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsforin
mit doppeltem Korrosionsschutz.
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In der Figur 1 ist der Baugrund mit 10 bezeichnet. Am Baugrund ist
ein Fundament 12 errichtet. Dieses Fundament 12 weist eine Durchführung 14 für einen
Zuganker 16 auf. Der Zuganker ist gebildet von einem Bohrrohr 18 und einem Zugglied
20. Das Bohrrohr 18 ist zusammengesetzt aus einzelnen Schüssen 22, die durch Verbindungsmuffen'
24 miteinander verbunden sind. Die Schüsse 22 sind an ihren Enden bei 26 durch Stauchen
verstärkt, und zwar so, daß sie an ihrer Außenseite annähernd zylindrisch bleiben,
innen jedoch einen verringerten Innendurchmesser annehmen. Im Bereich der Stauchung
bei 26 sind die Schüsse mit Außengewinde versehen. Auf diese Außengewinde sind die
Muffen 24 aufgeschraubt. Am inneren Ende des Bohrrohrs 18 ist ein Bohr- und .ankerkopf
29 befestigt.
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Der Bohr- und Ankerkopf weist eine radial gerichtete Injekticnsöffnung
30
auf. Diese Injekticn30ffnung 30 ist an einen Verteilerraum 32 innerhalb des Pohr-
und Ankerkopfes angeschlossen, der seinerseits an eine Axialbohrung 34 des Bohr-
und Ankerkopfes angeschlossen ist. Die Axialbohrung 34 weist bei 36 ein Gewinde
auf, in welches das vordere Ende des Zuggliedes 20 mit einem entsprechenden Gegengewinde
eingeschraubt ist. Auf dem Bohrrohr sind nächst seinem in Einbringrichtung vorderen
Ende eine oder mehrere Ringrippen 38 aufgeschweißt.
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Der soweit beschriebene Injektionszuganker wird wie folgt eingebracht:
Der in Vortriebsrichtung vorderste Schuh 22 des Bohrrohrs 18 mit dem Bohr- und Ankerkopf
28 wird mittels eines nicht dargestellten Bohrgerätes durch die Durchführung 14
des Fundaments 12 hindurch in den Baugrund eingebracht, entweder durch Drehen und/oder
durch Schlagbohren. Wenn der erste Schuß 22 des Bohrrohrs im Baugrund verschwunden
ist, wird mittels einer Muffe 24 ein weiterer Schuß angesetzt usw., so lange, bis
die gesunschte Tiefe erreicht ist. Während des Einbringens des Bohrrohrs wird durch
den Hohlraum 0 des Bohrrohrs, welcher von den Innenbohrungen 42 der einzelnen Schüsse
gebildet ist, eine Spülflüssigkeit unter Druck geleitet, welche durch die radialgerichtete
Injektionsöffnung 30 austritt. Durch die Spülung wird das Einbringen erleichtert.
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Wenn die vorgesehene Tiefe erreicht ist, so wird das Bohrrohr gleichzeitig
hin- und herbewegt und gedreht, während durch die radiale Öffnung 30 Spülmittel
unter Druck austritt. Dadurch wird eine birnenartige Erweiterung 44 der Bohrung
erzielt, die gegenüber dem Hauptabschnitt 46 der Bohrung hinter-.
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schnitten ist.
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Nach Beendigung der Spülung wird Injektionsmasse durch den Hohlraum
40 und die InSektionsöffnung 30 in den hinterschnittenen Teil 44 der Bohrung injiziert
und bildet dort einen Ankerblock 48. Dieser Ankerblock befindet sich nur im Bereich
des Bohr- und Ankerkopfes 28 und der Ringrippen 38
und ist beispielsweise
ca. 3 m lang. Er erstreckt sich also nicht über die ganze Länge des Bohrrohrs, welches
beispielsweise ca. 15 m lang ist, so daß dieses auf den größten Teil seiner Länge
in der Bohrung im wesentlichen freiliegt. Dies ist für die Vorspannung von wesentlicher
Bedeutung.
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Wenn die Injektion beendet ist, wird in den Hohlraum 40 das Zugglied
20 eingebracht und an seinem vorderen Ende bei 36 mit dem Bohr- und Ankerkopf verschraubt.
Der kleine Zwischenraum zwischen dem Zugglied 20 und dem Bohrrohr 18 bleibt mit
Injektionsmasse gefüllt, welche anschließend erhärten kann.
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Wenn der Ankerblock 48 erhärtet ist, kann vorgespannt werden.
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Es sei angenommen, daß das Zugglied 20 aus einem Stahl ven höherer
elastischer Dehnbarkeit besteht als das Bohrrohr 18.
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Dann wird. zunächt das Zugglied 20 gegenüber dem Bohrrohr 18 vorgespannt.
Hierzu wird auf ein Gewinde bei 50 am äußeren Ende des Zuggliedes 20 eine Spannmutter
52 aufgeschraubt, welche sich über eine Beilagscheibe 54 an dem äußeren Ende des
Bohrrohrs 18 abstützt.
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Anschließend wird das Bohrrohr 22 vorgespannt und die Spannung dadurch
erhalten, daß auf ein Gewinde bei 56 eine Spannmutter 58 aufgeschraubt wird, welche
über eine Beilagscheibe 60 gegen das Fundament 12 drückt.
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In der Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen - jeweils
vermehrt um die Zahl 100 - versehen wie in Fig. 1; Der Aufbau und die Art der Einbringung
stimmen weitgehend mit der Anordnung nach Fig. 1 überein. Die bestehenden Unterschiede
sind durch den Korrosionsschutz bedingt.
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Auf den Schlüssen 122 sind Korrosionsschutzauflagen 162 durch Aufbringen
von Korrosionsschutzbinden hergestellt Zwischen die Gewinde der Verbindungsmuffen
12Z1 und der Schüsse 122 ist durch Kanale 164 Korrosionsschutzmasse eingepreßt,
welche einen dichten Anschluß an die Korrosionsschutzauflagen 162 hat, wobei sie
bis in den Ringraum innerhalb der Hüllrohrabschnitte 166 eindringt. Auf diese Weise
ist ein erstes Korrosionsschutzsystem gebildet, welches das Bohrrohr 118 vor dem
Zutritt
von korrodierenden Medien schützt und damit auch dem in das Bohrrohr 118 eingesetzten
Zugglied 120 Korrosionsschutz gewährleistet.
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Ein zweites, von dem ersten unabhängiges Korrosionsschutzsystem ist
wie folgt aufgebaut: Zwischen den Verbindungsmuffen 124 erstrecken sich Hüllrohrabschnitte
166, welche vermittels Dichtungen 168 dicht in die Verbindungsmuffen 124 eingesteckt
sind. Die Verbindungsmuffen 124 selbst sind aus rostfreiem Stahl hergestellt. Die
Hüllrohrabschnitte 166 sind aus Kunststoff oder rostfreiem Stahl hergestellt. Es
ist also durch die dicht einander anschließenden EIüllrohrabschnitte 166 und Muffen
124 ein geschlossenes Korrosionsschutzsystem gebildet, das überdies für das von
der Schutzauflage 162 und der Paste gebildete Korrosionsschutzsystem einen mechanischen
Schutz bildet, der ein Beschädigen der Korrosionsschutzauflagen 162 beim Einbringen
des Bohrrohrs verhindert.
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Auf den vordersten Abschnitt 166 sind Ringrippen 138 aufgeschweißt,
welche einen Verbund zwischen dem AnKLerblock und dem Hüllrohrabschnitt 166 herzustellen
hilft. Der vorderste Abschnitt 166 des Hüllrohrs ist deshalb in den Kraftfluß mit
eingescnlossen, und zwar ist er auf Zug belastet, denn er ist durch einen Gewindering
172 mit dem vordersten Schuß 122 des Bohrrohrs 118 zugfest verbunden.
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In Figur 1 ist in dem Bohrkopf 28 ein Rückscblagventil 70 untergebracht,
welches von einer Tentilkugel 72, einem Ventilsitz 74 und einer Schraubendruckfeder
76 gebildet ist.