WO2014194893A2 - Eine im erdreich aushärtbare substanz zur dauerhaften fixierung eines erdankers oder grundankers sowie ein verfahren zum einbringen derselben - Google Patents

Eine im erdreich aushärtbare substanz zur dauerhaften fixierung eines erdankers oder grundankers sowie ein verfahren zum einbringen derselben Download PDF

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WO2014194893A2
WO2014194893A2 PCT/DE2014/100191 DE2014100191W WO2014194893A2 WO 2014194893 A2 WO2014194893 A2 WO 2014194893A2 DE 2014100191 W DE2014100191 W DE 2014100191W WO 2014194893 A2 WO2014194893 A2 WO 2014194893A2
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borehole
soil
anchor
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Harald Göttlich
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Harald Göttlich
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80—Ground anchors
    • E02D5/801—Ground anchors driven by screwing

Definitions

  • the invention relates to a soil-curable substance for permanent fixation of a ground anchor or ground anchor and a method for introducing a curable for permanent fixation of a ground anchor in the ground substance. Furthermore, the concerns
  • a generic earth anchor or ground anchor as well as a method for setting in the soil is known, for example, from EP 0 014 512 B1.
  • a ground anchor is screwed into the soil, which has a shaft and at least one helical blade on the outer surface of the shaft.
  • a hardening fluid is introduced into the bottom surrounding the blade via bores in the shaft which communicate with an internal passage of the shaft.
  • air or a gas Prior to injecting the hardening fluid, air or a gas is passed through the inner passage and the bores in the shaft and blown into the ground surrounding the blade to provide the necessary cavities for the hardening fluid and displace water contained in the ground.
  • the now anhydrous cavities can then be filled with hardening fluid, which is relatively thin liquid.
  • the jacket surrounding the cartridge serves to mechanically pre-anchor the anchor rod until the mass hardens. In the area of the jacket there is no adhesive bond between the anchor rod and the borehole wall. From DE 1 104 905 B a method for the production of injection tie rods is known in which the drill bit is pressed together with hardening building materials.
  • Impairment of the strength of the hardenable mass to prevent is already known to introduce additional curable materials into the wellbore before inserting the cartridge.
  • the remaining water remaining in the well is then displaced from the well by the insertion of the cartridge.
  • this process is cumbersome and time consuming. Since the visibility in the underwater area is often very bad, the introduction of the hardenable mass is often quite difficult.
  • DE 39 09 428 A1 relates to a destructible cartridge for anchoring
  • the mantle has the task of displacing the excess water in the borehole out of the borehole.
  • Avalanche fences in the shape of a pyramid or truncated cone, which has at least three outwardly inclined anchor rods.
  • the anchor rods are combined in an anchor head plate, attack the pull ropes. In this way, in combination with the compressed by pressing and, if necessary, re-compression by means of water-cement suspension, surrounded by the injection anchors and possibly interspersed
  • Fastening purposes such as anchorages in mining, as well as from DE 33 00 971 A1 a method for solidification of components known in which an injection of a material based on cement or plastic is made in the soil. Furthermore, pipe anchors are known as such.
  • a mortar composition for example, a two-component adhesive, in particular epoxy acrylate resin is used with a hardener.
  • a disadvantage of the known from the prior art technical solutions for the introduction of ground anchors is the effort that is associated with the prevention or displacement of unwanted effects of moisture present in the soil or liquid on the curing process.
  • the invention is therefore based on the object to significantly reduce the costs associated with the setting of the ground anchor effort.
  • a substance which has a greater viscosity and / or density than water and is not water-soluble.
  • the process of fixing the earth or ground anchor is substantially simplified by the substance due to its higher viscosity and / or density of the water present in the surrounding soil or ground readily displaced automatically. It can be dispensed with the prior supply of compressed air, which according to the prior art for the
  • the distribution of the hardenable substance depends essentially on the successful displacement of existing liquid, which in turn is determined by the possibly inhomogeneous nature of the surrounding soil, and therefore unilateral distribution or cumulations can not be excluded this to a much lesser extent the substance according to the invention, which therefore ensures a constant fixing force.
  • the substance can be used without pretreatment of the soil, so that in particular a reaction partner in the soil can be dispensed with. In particular, therefore, the substance cures in any manner of a known
  • Soil even in sandy soils or other pourable or free-flowing solids, including any existing abrasion, such as Bohrstaub or drill dust, after a short time without the addition of other reactants in the soil completely.
  • the substance connects the soil to an example mushroom-shaped mass lumps with a large horizontal effective area, so in particular does not cure only within a previously introduced hole.
  • the substance has as a substantial proportion a two-component epoxy-based adhesive, the mixture of the components taking place outside the borehole or during introduction of the liquid into the borehole and therefore being able to be supplied as a mixture.
  • the substance has hydrophobic properties, so that the displacement of the liquid present in the soil is substantially favored.
  • Properties of the substance can be realized in order to support or prevent a reaction with existing substances.
  • the object according to the invention is still further achieved by introducing the substance into the wellbore intended for the ground anchor after the production of the wellbore and subsequently screwing the ground anchor into the wellbore filled at least in sections with the substance.
  • the ground anchor is at least partially equipped with an external thread, so that a foundation fixed by the ground anchor is supported by the partially executed as a threaded rod ground anchor, which extends for example up to 2 m into the ground.
  • a borehole is introduced into the ground, which corresponds for example to the core diameter of the ground anchor to be introduced, but at least dimensioned smaller than the outer diameter of the threaded rod.
  • the further object of the present invention to provide a supply element intended for application of the substance is achieved in that the supply element has a lance through which the substance is introduced into the borehole, the lance corresponding to the desired vertical distribution of the substance in the direction of Main extension different distribution of the outlet openings and / or the
  • Has outlet cross-sectional areas so as to achieve, for example, an uneven distribution, namely a higher proportion in the area of the borehole bottom.
  • the introduced fluid first leads to a softening and later to a hardening of the surrounding soil.
  • the ground anchor Prior to the curing of the fluid, the ground anchor is furrowed into the wellbore, which is associated with relatively low forces due to the softening of the wellbore inner wall surface.
  • the ground anchor After hardening of the fluid, the ground anchor with a pear-shaped
  • foundation requires only a very small depth and can with a
  • the supply of the fluid through the supply element which for this purpose has a tubular sleeve for receiving the ground anchor, which is equipped with openings, such as perforations, for optimum distribution of the exiting through the passage openings fluid at different depths.
  • This can also have a suitable for fluid supply with pressure flange.
  • the ground anchor is screwed into the sleeve after completion of the fluid supply and thereby cuts through the wall surface in the
  • the sleeve allows not only a particularly simple and fast fluid supply with a defined, predetermined distribution of the discharge amount of the fluid, but also the application in very soft or flowable ground conditions, for example, in gravel and sand by the sleeve holds open the hole.
  • a ground anchor is thus created for the first time, which is suitable for almost all, especially wet or free-flowing soil conditions, can be processed quickly and reliably and also replaced massive foundations.
  • Threaded rod can be easily screwed in.
  • the fluid also meets strict environmental requirements.
  • the invention is not limited to a bottom surface in the strict sense, but rather can also be used on bulk material dumps or underwater, for example in connection with offshore structures.
  • the term wellbore is understood to mean any substantially cylindrical or rotationally symmetrical depression, irrespective of the nature of its introduction into the soil.
  • ground anchor should be understood to mean any form of ground or ground anchor, regardless of the nature of the surrounding natural or artificial substrate.
  • Fig. 1 is a positioned in a borehole in the ground supply for a
  • FIG. 2 shows the supply and distribution of the hardenable substance in the borehole
  • Fig. 3 is a fixed by means of the cured substance in the well ground anchor.
  • FIG. 1 shows a borehole 1, which has already been produced by means of a method known per se, in the soil 2 into which a feed element 3 extends approximately to the borehole bottom 4 extends.
  • the tubular feed element 3 has a reduced diameter in relation to the borehole 1, so that an annular gap between the shaft of the
  • Feed element 3 and the borehole 1 forms, wherein the borehole 1, for example, has a diameter in the range between 20 mm and 40 mm.
  • the feeding element 3 designed as an injection lance has already been introduced into the borehole 1.
  • a curable substance 5 shown in FIGS. 2 and 3 is injected in liquid form into the borehole 1 at high pressure.
  • This water-insoluble substance 5 has a greater viscosity and density than water, so that the substance 5 automatically penetrates into the surrounding soil 2 and displaces the liquid possibly present there or produces branching.
  • the pressure at which the liquid substance 5 is supplied the
  • Distribution in particular with respect to a borehole longitudinal axis radial penetration or ramification in the soil 2 are determined or adjusted.
  • the substance 5 can of course ascend from the borehole bottom 4 in the annular gap and thus also reach higher layers of the soil 2, it is advantageous if the vertical distribution of the substance 5 is adjusted by controlled extraction of the feed element 3.
  • the feed element 3 is steadily raised in the direction of arrow 12, so that the distance between the front-side lower end of the feed element 3 increases from the bottom of the hole 4.
  • the strength of a ground anchor 6 to be fixed in the borehole 1 to be fixed is essentially determined by the lower region in the borehole 1, so that it is not necessary to cover the entire region surrounding the borehole 1 via the entire passage of the borehole 1 with the substance 5 to enforce, unless you want to prevent the well clogged by trickling.
  • the lower region 7 of the soil 2 surrounding the borehole 1 is decisive for the load capacity of the ground anchor 6 to be achieved.
  • FIG. 3 shows by way of example a borehole 1 completely filled with the substance 5, wherein the substance 5 passes through a region 8 surrounding the soil 2 approximately concentrically.
  • the equipped with an external thread ground anchor 6 is already inserted into the hole 1 and has an anchorage depth in the illustrated design from about 1, 5 to 2 m up.
  • the ground anchor 6 can be due to the temporary softening of the soil 2 manually or by means of commercially available, manually used tools in the borehole 1 screwing furrow. In this manual or mechanical screwing no support by impact or hammer movements is necessary.
  • this region 8 encloses the ground anchor 6 in a permanent one
  • the screwing into the softened soil 2 is promoted by a very large pitch of the threads of the ground anchor 6, which provides an optimum positive fit in the soil 2 surrounding the borehole 1 and an automatic centering of the ground anchor 6
  • the ground anchor 6 can also be realized in various embodiments and dimensions beyond. As can be seen in FIG. 3, the threaded portion 9 of the ground anchor 6 which extends beyond the borehole 1 can form the basis for different anchoring or fixing tasks by means of a threaded receptacle 10 of a retaining plate 11. Of course, a plurality of identical or different ground anchor 6 can be connected by a common support plate 1 1, so as to increase the load capacity, but a minimum distance between adjacent holes 1 is observed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine im Erdreich (2) aushärtbare Substanz (5) zur dauerhaften Fixierung eines Erdankers sowie ein Verfahren zum Einbringen der Substanz (5). Mittels eines rohrförmigen Zuführelementes (3) wird mit Hochdruck die wasserunlösliche Substanz (5) in flüssiger Form in das Bohrloch (1) eingespritzt. Diese Substanz (5) weist eine größere Viskosität und Dichte als Wasser auf, sodass die Substanz (5) selbsttätig in das umgebende Erdreich (2) eindringt und die dort gegebenenfalls vorhandene Flüssigkeit verdrängt. Zusätzlich kann über den Druck, mit dem die flüssige Substanz (5) zugeführt wird, oder die Bewegung des Zuführelementes (3) in Pfeilrichtung (12) in dem Bohrloch (1) die Verteilung, insbesondere die in Bezug auf eine Bohrlochlängsachse radiale Eindringtiefe in das Erdreich (2) bestimmt bzw. eingestellt werden.

Description

Eine im Erdreich aushärtbare Substanz zur dauerhaften Fixierung eines Erdankers oder Grundankers sowie ein Verfahren zum Einbringen derselben
Die Erfindung betrifft eine im Erdreich aushärtbare Substanz zur dauerhaften Fixierung eines Erdankers oder Grundankers sowie ein Verfahren zum Einbringen einer zur dauerhaften Fixierung eines Erdankers im Erdreich aushärtbaren Substanz. Weiterhin betrifft die
Erfindung ein zur Applikation der Substanz bestimmtes Zuführelement sowie die
Verwendung einer aushärtbaren Substanz zur dauerhaften Fixierung eines Erd- oder Grundankers.
Ein gattungsgemäßer Erd- bzw. Grundanker sowie ein zum Setzen bestimmtes Verfahren im Erdreich ist beispielsweise aus der EP 0 014 512 B1 bekannt. Hierbei wird ein Grundanker in das Erdreich eingeschraubt, der einen Schaft und mindestens eine schraubenförmige Klinge am Außenmantel des Schaftes aufweist. Eine Härteflüssigkeit wird in den die Klinge umgebenden Boden über Bohrungen im Schaft eingeleitet, die mit einem inneren Durchlass des Schaftes in Verbindung stehen. Vor dem Einspritzen der Härteflüssigkeit wird Luft oder ein Gas durch den inneren Durchlass und die Bohrungen im Schaft durchgelassen und in den die Klinge umgebenden Boden geblasen, um die erforderlichen Hohlräume für die Härteflüssigkeit zu schaffen und im Boden enthaltenes Wasser zu verdrängen. Die nun wasserfreien Hohlräume können anschließend mit Härteflüssigkeit gefüllt werden, die hierzu relativ dünnflüssig ist. Dabei wird der Luft- bzw. Gasdruck beim Einbringen der
Härteflüssigkeit aufrechterhalten.
Es werden auch Dübel mit einer Patrone zur Verankerung von Befestigungselementen in Bohrlöchern der genannten, beispielsweise aus der US 4,659,258 A bekannten Art zur Verankerung von Ankerbolzen in Gestein, Mauerwerk oder Beton verwendet. Der die Patrone umgebende Mantel dient dabei der mechanischen Vorverankerung der Ankerstange bis zum Aushärten der Masse. Im Bereich des Mantels kommt keine Klebeverbindung zwischen der Ankerstange und der Bohrlochwandung zustande. Aus der DE 1 104 905 B ist ein Verfahren zum Herstellen von Injektionszugankern bekannt, bei dem die Bohrspitze zusammen mit erhärtenden Baustoffen verpresst wird.
Im Unterwasserbereich werden Befestigungen mittels aushärtbarer Massen ebenfalls bereits seit einiger Zeit angewendet. Dabei besteht das Problem, dass das im Bohrloch enthaltene Wasser möglichst vollständig aus dem Bohrloch entfernt werden muss, um eine
Beeinträchtigung der Festigkeit der aushärtbaren Masse zu verhindern. So ist es bereits bekannt, vor dem Einführen der Patrone zusätzliche aushärtbare Massen in das Bohrloch einzubringen. Das restliche im Bohrloch verbleibende Wasser wird dann durch das Einführen der Patrone aus dem Bohrloch verdrängt. Dieses Verfahren ist jedoch umständlich und zeitaufwendig. Da die Sicht im Unterwasserbereich oft sehr schlecht ist, ist das Einbringen der aushärtbaren Masse oft recht schwierig.
Die DE 39 09 428 A1 betrifft eine zerstörbare Patrone zur Verankerung von
Befestigungselementen in Bohrlöchern mit die Komponenten voneinander getrennt enthaltenden Abteilen und einem die Patrone umgebenden Mantel aus einem radial verformbaren Material aus geschlossenzelligem Schaumstoff. Der Mantel hat die Aufgabe, das überschüssige im Bohrloch vorhandene Wasser aus dem Bohrloch zu verdrängen.
Aus der DE 10 2009 029 892 A1 ist ein Verankerungskörper für Steinschlag- und
Lawinenzäune in Form eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes bekannt, der mindestens drei nach außen geneigte Ankerstäbe hat. Die Ankerstäbe sind in einer Ankerkopfplatte zusammengefasst, an der Zugseile angreifen. Auf diese Weise entsteht im Verbund mit dem durch Verpressung und nötigenfalls Nachverpressung mittels Wasser-Zement-Suspension verfestigten, von den Injektionsankern umschlossenen und ggf. durchsetzten
Untergrundbereich ein monolithischer Verankerungskörper, der ein massives räumliches Tragwerk in der Gestalt eines Pyramiden- bzw. Kegelstumpfes darstellt. Unter der angreifenden äußeren Kraft bildet sich um diesen Kegel- oder Pyramidenstumpf herum eine Art Ausbruchkegel, der dann mit diesem zusammen unter statischer Last als "schwere Masse" (Gewicht), im dynamischen Lastfall als "träge Masse" wirkt.
Ferner ist aus der DE 32 26 602 A1 eine Zwei-Komponenten-Polyester-Masse für
Befestigungszwecke, beispielsweise von Verankerungen im Bergbau, sowie aus der DE 33 00 971 A1 ein Verfahren zur Verfestigung von Bauelementen bekannt, bei dem eine Injektion eines Materials auf der Basis von Zement oder Kunststoff in das Erdreich vorgenommen wird. Ferner sind auch Rohranker als solche bekannt. Als Mörtelmasse wird beispielsweise ein Zweikomponentenkleber, insbesondere Epoxyacrylatharz mit einem Härter verwendet.
Als nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten technischen Lösungen zum Einbringen von Erdankern ist der Aufwand anzusehen, welcher mit der Vermeidung bzw. Verdrängung unerwünschter Einwirkungen der im Erdreich vorhandenen Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit auf den Aushärteprozess verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den mit dem Setzen des Erdankers verbundenen Aufwand wesentlich zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Substanz gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also eine Substanz vorgesehen, die eine größere Viskosität und/oder Dichte als Wasser aufweist und nicht wasserlöslich ist. Hierdurch wird der Prozess der Fixierung des Erd- oder Grundankers wesentlich vereinfacht, indem die Substanz aufgrund ihrer höheren Viskosität und/oder Dichte das in dem umgebenden Erdreich bzw. Grund vorhandene Wasser ohne Weiteres selbsttätig verdrängt. Dabei kann auf die vorherige Zuführung von Druckluft verzichtet werden, die nach dem Stand der Technik für die
Schaffung der Freiräume oder verzweigten Kanäle für die Substanz erforderlich ist. Vielmehr gelingt es erfindungsgemäß, selbst in wasserdurchtränkten Böden eine hochgradige Festigkeit zu realisieren, indem die wasserunlösliche Substanz den erforderlichen Freiraum durch Verdrängung ohne weitere Hilfsmittel oder Unterstützungsmaßnahmen schafft. Dabei ist die Viskosität derat gering, dass sich das Bindemittel selbstständig vermischt und hierbei die Partikel des Erdreiches umschließt sowie allfälliger Bohrstaub gebunden wird. Zudem erweist es sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass die Verdrängung im Wesentlichen konzentrisch zu der Längsachse des Grundankers fortschreitet, sodass der derart fixierte Grundanker in allen Richtungen gleichermaßen belastbar ist. In der Praxis ergibt sich so ohne weitere Maßnahmen vorzugsweise eine birnenförmige Verteilung der applizierten Substanz. Anders als beim Stand der Technik, bei dem die Verteilung der aushärtbaren Substanz wesentlich von der erfolgreichen Verdrängung vorhandener Flüssigkeit abhängig ist, die ihrerseits durch die gegebenenfalls inhomogene Beschaffenheit des umgebenden Erdreiches bestimmt ist, und daher auch einseitige Verteilung bzw. Kumulierungen nicht auszuschließen sind, betrifft dies in weit geringerem Maße die erfindungsgemäße Substanz, die daher eine gleichbleibende Fixierkraft gewährleistet. Zudem ist dabei von Vorteil, dass die Substanz ohne eine Vorbehandlung des Erdreiches einsetzbar ist, sodass insbesondere auf einen Reaktionspartner im Erdreich verzichtet werden kann. Insbesondere härtet also die Substanz in jeder Art eines bekannten
Erdreiches, auch in sandigen Böden oder sonstigen schütt- oder rieselfähigen Feststoffen, einschließlich gegebenenfalls vorhandenem Abrieb, wie beispielsweise Bohrstaub oder Bohrmehl, bereits nach kurzer Zeit ohne Zugabe weiterer Reaktionspartner in dem Erdreich vollständig aus. Anders als zum Beispiel Mörtel oder Zement verbindet die Substanz das Erdreich zu einem beispielsweise pilzförmigen Masseklumpen mit großer horizontaler Wirkfläche, härtet also insbesondere nicht lediglich innerhalb einer zuvor eingebrachten Bohrung aus.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Substanz als einen wesentlichen Anteil einen Zwei-Komponenten-Kleber auf Epoxidbasis aufweist, wobei die Mischung der Komponenten außerhalb des Bohrloches bzw. beim Einbringen der Flüssigkeit ins Bohrloch erfolgt und daher als Mischung zugeführt werden kann. Eine Vorbehandlung des Erdreiches bzw.
dessen Nutzung als Reaktionspartner entfällt dabei.
Besonders bevorzugt weist die Substanz hydrophobe Eigenschaften auf, sodass die Verdrängung der im Erdreich vorhandenen Flüssigkeit wesentlich begünstigt wird.
Selbstverständlich können je nach Beschaffenheit des Erdreiches auch bestimmte
Eigenschaften der Substanz realisiert werden, um eine Reaktion mit vorhandenen Stoffen zu unterstützen oder zu unterbinden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch dadurch gelöst, dass die Substanz nach der Herstellung des für den Erdanker bestimmten Bohrloches in dieses eingebracht und anschließend der Erdanker in das zumindest abschnittsweise mit der Substanz gefüllte Bohrloch eingedreht wird. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise eine Aufweichung des Erdreiches erreicht, indem die Substanz das Erdreich durchsetzt. Der Erdanker kann daher mühelos ohne großen Widerstand mit geringem Drehmoment bei großen
Bohrlochtiefen in das Erdreich eingedreht werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Erdanker zumindest abschnittsweise mit einem Außengewinde ausgestattet ist, sodass ein von dem Erdanker fixiertes Fundament von dem abschnittsweise als Gewindestange ausgeführten Erdanker getragen wird, welcher beispielsweise bis zu 2 m in das Erdreich hineinreicht. Hierzu wird ein Bohrloch in den Boden eingebracht, welches beispielsweise dem Kerndurchmesser des einzubringenden Erdankers entspricht, zumindest jedoch kleiner bemessen ist als der Außendurchmesser der Gewindestange.
Die weitere erfindungsgemäße Aufgabe, ein zur Applikation der Substanz bestimmtes Zuführelement zu schaffen, wird dadurch gelöst, dass das Zuführelement eine Lanze aufweist, durch welche die Substanz in das Bohrloch eingebracht wird, wobei die Lanze entsprechend der gewünschten vertikalen Verteilung der Substanz eine in Richtung der Haupterstreckung unterschiedliche Verteilung der Auslassöffnungen und/oder der
Austrittsquerschnittsflächen aufweist, um so beispielsweise eine ungleiche Verteilung, nämlich einen höheren Anteil im Bereich des Bohrlochgrundes zu erreichen.
Das eingebrachte Fluid führt zunächst zu einer Erweichung und später zu einer Aushärtung des umgebenden Erdreiches. Vor der Aushärtung des Fluides wird der Erdanker furchend in das Bohrloch eingebracht, was aufgrund der Erweichung der Bohrloch-Innenwandfläche mit vergleichsweise geringen Kräften verbunden ist. Zugleich wird aber auch eine
verhältnismäßig exakte axiale Positionierung erreicht.
Nach dem Aushärten des Fluides ist der Erdanker mit einer diesen birnenförmig
umgebenden, ausgehärteten Masse des Erdreiches unlösbar verbunden, wodurch ein optimales Widerlager, bzw. eine sehr große Widerstandsfläche gegen Auszug für ein beispielsweise als Streifenfundament ausgeführtes Fundament realisiert wird. Das
Fundament benötigt daher lediglich eine sehr geringe Tiefe und kann mit einem
vergleichsweise geringen Materialeinsatz in kurzer Zeit realisiert werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Zuführung des Fluides durch das Zuführelement, welches hierzu eine rohrförmige Hülse zur Aufnahme des Erdankers aufweist, die mit Durchbrechungen, beispielsweise Perforationen, zur optimalen Verteilung des durch die Durchlassöffnungen austretenden Fluides in unterschiedlichen Tiefen ausgestattet ist. Diese kann zudem einen für die Fluidzuführung mit Überdruck geeigneten Flansch aufweisen. Der Erdanker wird nach Abschluss der Fluidzuführung in die Hülse eingeschraubt und schneidet dabei durch deren Wandfläche hindurch in die
Bohrlochwandung hinein. Diese entstandene formschlüssige Verbindung zwischen „durchnässtem" Erdreich und Gewindestange härtet aus und erzeugt durch die zusätzlichen Klebekräfte den höchstmöglichen Widerstand gegen Auszug. Die Hülse gestattet dabei nicht nur eine besonders einfache und schnelle Fluidzuführung mit einer definierten, vorbestimmten Verteilung der Austrittsmenge des Fluides, sondern auch die Anwendung bei sehr weichen bzw. fließfähigen Bodenbeschaffenheiten, beispielsweise auch bei Kies und Sand, indem die Hülse das Bohrloch offenhält. Dadurch wird also erstmals ein Erdanker geschaffen, welcher für nahezu alle, insbesondere auch feuchte oder rieselfähige Bodenbeschaffenheiten geeignet ist, schnell und zuverlässig verarbeitet werden kann und zudem massive Fundamente ersetzt. Bei Verwendung solch einer Lanze wird zu Beginn die Lanze bis zum Bohrlochgrund eingeführt. Hierdurch ist zunächst das Bohrloch bei stark rieselfähigem Untergrund stabilisiert. Beim langsamen Herausziehen und Einbringen des Fluids wird die Bohrlochwand durchnässt, das Fluid eingebracht und die Rieselfähigkeit des Bohrlochs gestoppt. Somit ist das Bohrloch gegen Einrieseln geschützt und die
Gewindestange kann problemlos eingedreht werden.
Dabei erfüllt das Fluid auch strenge Anforderungen an die Umweltverträglichkeit. Ferner ist die Erfindung nicht auf eine Bodenfläche im engeren Sinne beschränkt, sondern kann vielmehr auch auf Schüttguthalden oder unter Wasser, beispielsweise in Verbindung mit Offshore-Bauwerken, eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß soll unter dem Begriff des Bohrloches jede im Wesentlichen zylindrische oder rotationssymmetrische Vertiefung unabhängig von der Art ihrer Einbringung in das Erdreich verstanden werden. Weiterhin soll unter dem Begriff Erdanker jede Form eines Grund- oder Bodenankers verstanden werden, unabhängig von der Art des umgebenden natürlichen oder künstlichen Substrates.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 ein in einem Bohrloch im Erdreich positioniertes Zuführelement für eine
aushärtbare Substanz;
Fig. 2 die Zuführung und Verteilung der aushärtbaren Substanz in dem Bohrloch;
Fig. 3 einen mittels der ausgehärteten Substanz in dem Bohrloch fixierten Erdanker.
In Figur 1 ist ein bereits mittels an sich bekannter Verfahren hergestelltes Bohrloch 1 im Erdreich 2 zu erkennen, in welches ein Zuführelement 3 bis annähernd zum Bohrlochgrund 4 hineinreicht. Das rohrförmige Zuführelement 3 weist einen gegenüber dem Bohrloch 1 reduzierten Durchmesser auf, sodass sich ein Ringspalt zwischen dem Schaft des
Zuführelementes 3 und dem Bohrloch 1 bildet, wobei das Bohrloch 1 beispielsweise einen Durchmesser im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm aufweist.
Wie in Figur 1 zu erkennen, ist das als Injektionslanze ausgeführte Zuführelement 3 bereits in das Bohrloch 1 eingeführt. Mittels des Zuführelementes 3 wird mit Hochdruck eine in den Figuren 2 und 3 dargestellte aushärtbare Substanz 5 in flüssiger Form in das Bohrloch 1 eingespritzt. Diese wasserunlösliche Substanz 5 weist eine größere Viskosität und Dichte als Wasser auf, sodass die Substanz 5 selbsttätig in das umgebende Erdreich 2 eindringt und die dort gegebenenfalls vorhandene Flüssigkeit verdrängt bzw. eine Verästelung erzeugt. Zusätzlich kann über den Druck, mit dem die flüssige Substanz 5 zugeführt wird, die
Verteilung, insbesondere die in Bezug auf eine Bohrlochlängsachse radiale Eindringtiefe bzw, Verästelung in das Erdreich 2 bestimmt bzw. eingestellt werden.
Obwohl die Substanz 5 selbstverständlich ausgehend von dem Bohrlochgrund 4 in dem Ringspalt aufsteigen kann und somit auch höher gelegene Schichten des Erdreiches 2 erreichen kann, ist es von Vorteil, wenn die vertikale Verteilung der Substanz 5 durch kontrolliertes Herausziehen des Zuführelementes 3 eingestellt wird. Insbesondere wird hierzu das Zuführelement 3 in Pfeilrichtung 12 stetig angehoben, sodass der Abstand des stirnseitigen unteren Endes des Zuführelementes 3 von dem Bohrlochgrund 4 zunimmt. Dabei hat es sich gezeigt, dass die Festigkeit eines in dem Bohrloch 1 zu fixierenden, in Figur 3 gezeigten Erdankers 6 wesentlich durch den unteren Bereich in dem Bohrloch 1 bestimmt wird, sodass es nicht notwendig ist, den gesamten das Bohrloch 1 umgebenden Bereich über die gesamte Erstreckung des Bohrloches 1 mit der Substanz 5 zu durchsetzen, es sei denn, man möchte verhindern, dass sich das Bohrloch durch Verrieselung verstopft. Vielmehr ist der untere Bereich 7 des das Bohrloch 1 umgebenden Erdreiches 2 für die zu erzielende Belastbarkeit des Erdankers 6 entscheidend.
Nach dem in Figur 2 gezeigten Einbringen der Substanz 5 entsteht zunächst innerhalb kurzer Zeit in dem von der flüssigen Substanz 5 durchdrungenen Bereich eine pastöse Konsistenz des Erdreiches 2.
In Figur 3 ist beispielhaft ein vollkommen mit der Substanz 5 gefülltes Bohrloch 1 zu erkennen, wobei die Substanz 5 einen das Erdreich 2 annähernd konzentrisch umgebenden Bereich 8 durchsetzt. Der mit einem Außengewinde ausgestattete Erdanker 6 ist bereits in das Bohrloch 1 eingesetzt und weist in der dargestellten Bauform eine Verankerungstiefe von ca. 1 ,5 bis 2 m auf. Der Erdanker 6 lässt sich aufgrund der temporären Erweichung des Erdreiches 2 manuell oder mittels handelsüblicher, manuell zu verwendender erkzeuge in das Bohrloch 1 furchend eindrehen. Bei diesem manuellen oder maschinellen Eindrehen ist keine Unterstützung durch Schlag- oder Hammerbewegungen nötig. Nach dem Aushärten der Substanz 5 umschließt dieser Bereich 8 den Erdanker 6 in einer unlösbaren
formschlüssigen Verbindung mit zusätzlichen chemischen Haltekräften, ähnlich einem Verbundanker für feste Untergründe wie Beton oder Mauerwerk.
Begünstigt wird das Eindrehen in das erweichte Erdreich 2 durch eine sehr große Steigung der Gewindegänge des Erdankers 6, die einen optimalen Formschluss in dem das Bohrloch 1 umgebenden Erdreich 2 sowie eine selbsttätige Zentrierung des Erdankers 6 beim
Eindrehen gestattet.
Der Erdanker 6 kann darüber hinaus in vielfältigen Ausführungsformen und Abmessungen realisiert werden. Wie in Figur 3 zu erkennen, kann der gegenüber dem Bohrloch 1 hinausreichende Gewindeabschnitt 9 des Erdankers 6 mittels einer Gewindeaufnahme 10 einer Halteplatte 1 1 die Basis für unterschiedliche Verankerungs- oder Fixieraufgaben bilden. Selbstverständlich können mehrere baugleiche oder unterschiedliche Erdanker 6 durch eine gemeinsame Halteplatte 1 1 verbunden werden, um so das Lastaufnahmevermögen zu steigern, wobei jedoch ein Mindestabstand benachbarter Bohrlöcher 1 einzuhalten ist.

Claims

PATE N TAN SP RÜ C H E
1. Eine im Erdreich (2) aushärtbare Substanz (5) zur dauerhaften Fixierung eines
Erdankers (6) oder Grundankers, dadurch gekennzeichnet, dass die einzubringende Substanz (5) eine größere Viskosität und/oder Dichte als Wasser aufweist und dass die einzubringende Substanz (5) wasserunlöslich ist.
2. Substanz (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (5) ohne eine Vorbehandlung des Erdreiches (2) einsetzbar ist.
3. Substanz (5) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (5) als einen wesentlichen Anteil einen Zwei-Komponenten-Kleber auf Epoxidbasis aufweist.
4. Substanz (5) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (5) als wesentlichen Bestandteil Polyester, Polyacrylat und/oder Epoxid aufweist.
5. Substanz (5) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (5) hydrophobe Eigenschaften aufweist.
6. Substanz (5) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (5) eine Viskosität zwischen 200 mPa«s und 450 mPa«s aufweist.
7. Verfahren zum Einbringen einer zur dauerhaften Fixierung eines Erdankers (6) im Erdreich (2) aushärtbaren Substanz (5) nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (5) nach der Herstellung des für den Erdanker (6) bestimmten Bohrloches (1) in dieses eingebracht und anschließend der Erdanker (6) in das zumindest abschnittsweise mit der Substanz (5) gefüllte Bohrloch (1) eingedreht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Zuführung der Substanz (5) dienendes Zuführelement (3) während der Zuführung der Substanz (5) in Richtung (Pfeilrichtung 12) einer Längsachse des Bohrloches (1) insbesondere stetig bewegt wird.
9. Ein zur Applikation einer aushärtbaren Substanz (5) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche bestimmtes Zuführelement (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführelement (3) eine Lanze aufweist, durch welche die Substanz (5) in das Bohrloch (1) eingebracht wird, wobei die Lanze entsprechend der gewünschten vertikalen Verteilung der Substanz (5) eine in Richtung der Haupterstreckung unterschiedliche Verteilung der Auslassöffnungen und/oder der Austrittsquerschnittsflächen aufweist.
10. Zuführelement (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Zuführelement (3) eine rohrförmige Hülse zur Aufnahme des Erdankers (6) aufweist, die mit Durchbrechungen, beispielsweise Perforationen, zur optimalen Verteilung des durch die Durchlassöffnungen austretenden Fluides in unterschiedlichen Tiefen ausgestattet ist.
11. Verwendung einer aushärtbaren Substanz (5) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 zur dauerhaften Fixierung eines Erdankers (6).
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