[0001] Die Erfindung betrifft einen Bohr-Injektionsanker, mit mantelwandseitig am Ankerschaft
durchlaufendem Gewindegang, am vorderen Ende angeordneter Bohrkrone, der Bohrkrone
zugeordneten Schneiden und einem mittleren, in Achsrichtung verlaufenden, im Bereich
der Bohrkrone endenden Kanal zur Zuführung eines Spülmittels.
[0002] Bei einem derartigen, aus der DE-OS 34 00 182 bekannten Bohr-Injektionsanker erstreckt
sich mantelwandseitig ein durchlaufender Gewindegang, an dessen vorderem Ende eine
Bohrkrone angeordnet ist. Diese ist mit zwei spitzenseitigen Hartmetall-Schneiden
ausgestattet. Zu diesen führen zwei sich diametral gegenüberliegende Kanäle, die
in einen Ringraum münden. Von letzterem geht ein Radialkanal aus, der es erlaubt,
beim Bohren über einen mittleren, in Achsrichtung verlaufenden und im Bereich der
Bohrkrone endenden Kanal Spülmittel oder dergleichen zuzuführen. Die Bohrkrone ist
im Durchmesser deutlich größer als der Ankerschaft. Somit is ein Ringraum zur Abfuhr
von Bohrklein und Spülmittel geschaffen.
[0003] Bekannt sind weiterhin Verpreßanker für sandige, bindige Böden und für Lockergestein.
Damit das Bohrlock nicht einstürzt, wird ein Vortriebsrohr oder Schutzrohr eingebohrt.
In dieses Schutzrohr wird der eigentliche Anker, bestehend aus Einstabankern (gerippte
Spannstähle) oder hochfeste Litzen eingeschoben. Beim Verpressen mit Zemenleim wird
gleichzeitig das Schutzrohr gezogen. Der entstehende Ringraum wird sofort mit Zementleim
ausgefüllt.
[0004] Nachteilig an diesen Ausführungen ist, daß Bohrklein und Spülmittel die Bohrkrone
umspülen und somit die Bohrungswand, z. B. bei Lehmböden, aufweichen. Dies hat zur
Folge, daß der Bohrlochdurchmesser in nicht vorauszuberechenbarem Maße vergrößert
wird und somit auch mehr Zementleim zum Verpressen benötigt wird. Desweiteren besteht
die Gefahr, daß das Bohrlock einfällt und die Bohrkrone aus der Richtung läuft.
[0005] Ein weiterer Nachteil zeigt sich bei der Verwendung von Verpreßankern für sandige,
bindige Böden und Lockergestein. Das Einbringen solcher Verpreßanker ist wesentlich
arbeitsaufwendiger und somit auch kostenintensiver als das Einbringen von Bohr-Injektionsankern
in feste Böden.
[0006] Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohr-Injektionsanker
der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß dieser während des Bohrvorganges
die Bohrungswand nicht aufweicht und daß dieser sowohl in festen als auch in sandigen,
bindigen Böden oder in Lockergestein einsetzbar ist.
[0007] Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Bohrkrone einen mit Abstand zu dem Ankerschaft
des Bohr-Injektionsankers angeordneten zylindrischen Hohlkörper aufweist, zur Ausbildung
eines durchströmbaren Ringraumes zwischen der Mantelwand des Ankerschaftes und der
Innenwand des Hohlkörpers, wobei der Hohlkörper eine Länge aufweist, die mindestens
etwa dem Durchmesser der Bohrkrone entspricht.
[0008] Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein Bohr-Injektionsanker von erhöhtem Gebrauchswert
geschaffen. Der auf Abstand zum Ankerschaft an der Bohrkrone angeordnete zylindrische
Hohlkörper dient zur besseren Abfuhr von Bohrklein und Spülmittel. Diese durchströmen
den zwischen der Mantelwand des Ankerschaftes und der Innenwand des Hohlkörpers ausgebildeten
Ringraum und können somit die Bohrungswand, z. B. bei Lehmböden, nicht aufweichen.
Diese Ausbildung birgt in sich den Vorteil, daß der Bohrlochdurchmesser durch abfließendes
Bohrklein und Spülmittel nicht vergrößert wird und somit auch nur die vorausberechnete
Menge Zementleim benötigt wird. Desweiteren stabilisiert der Hohlkörper die Bohrungswand
im Bereich der Bohrkrone. Dies hat zur Folge, daß das Bohrloch während des Vortriebs
nicht einfallen kann und dadurch bedingt die Bohrkrone aus der Richtung läuft. Um
diese stabilisierende Wirkung zu erzielen, entspricht die länge des Hohlkörpers mindestens
etwa dem Durchmesser der Bohrkrone. Ein weiterer Vorteil dieses mit einem Hohlkörper
versehenen Bohr-Injektionsankers besteht darin, daß dieser neben den vorher genannten
Vorteilen gleichermaßen in festen als auch in sandigen, bindigen Böden oder Lockergestein
einsetzbar ist. In sandigen Böden oder dergleichen dient die Hohlkörperwandung als
Schutzrohr, um einem Einbrechen des Bohrloches entgegenzuwirken. Gleichzeitig wird
beim Vortrieb die Bohrungswand durch die rotierende Hohlkörperwandung verdichtet.
Der als Schutzrohr dienende Hohlkörper verbleibt nach dem Verpressen mit Zementleim
als verlorenes Teil in der Bohrung. Die Vorteile eines auf diese Art und Weise ausgebildeten
Bohr-Injektionsankers sind somit zum einen, daß die Bohrung eine gleichmäßige Bohrungswandung
(mit über die gesamte Lönge der Bohrung im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt)
erhält und dabei nicht aus der Richtung läuft. Zum anderen ist es vorteilhaft, daß
dieser Bohr-Injektionsanker sowohl in festen als auch in losen Böden benutzt werden
kann.Eine vorteilhafte Weiterbildung ist darin zu sehen, daß der Hohlkörper ein Rohrstück
ist.Sodann besteht ein vorteilhaftes Merkmal darin, daß die Schneiden als Schneidenelemente
ausgebildet sind, die einen in den Ringraum ragenden Fortsatz aufweisen, welcher
den Hohlkörper von der Mantelwand des Anker schaftes distanziert und mittels welcher
der Hohlkörper mit dem Ankerschaft verbunden ist. Die hierbei entstehenden Durchtrittsöffnungen
an der Stirnseite des Bohrkopfes dienen der Abfuhr von Bohrklein und Spülmittel.
Der Abstand zwischen Hohlkörperaußenseite und Ankerschaft-Mantelwand entspricht dabei
dem Maß der Zementüberdekkung. Desweiteren erweist es sich beim Spülen während des
Bohrvortriebs als günstig, daß die Schneidenelemente mit einem auf die Ankerschaftspitze
aufschraubbaren Schneidenträger verbunden sind und daß in dem Schneidenträger mindestens
eine unmittelbar nach außen mündende Spülöffung ausgebildet ist, welche mit dem Spülkanal
in Verbindung steht. Eine weitere, radial angeordnete Spülöffnung, welche zur Bohrlochseitenwand
hin mündet, durchsetzt den Schneidenträger und den Fortsatz eines Schneidenelementes.Weiterhin
besteht ein vorteilhaftes Merkmal darin, daß der Bohr-Injektionsanker feuerverzinkt
ist. Hierdurch wird neben der Zementsteinüberdeckung noch ein zweiter Korrosionsschutzt
geschaffen. Bei den bisher bekannten Bohr-Injektionsankern wurde für einen permanenten
Einsatz eine doppelter Korrosionsschutz dadurch erreicht, daß der Ankerschaft in
einem Wellrohr aus Polyethylen (PE) sitzt, wobei der Ringraum werkseitig mit Zementleim
ausgepreßt ist. Dieser mit Wellrohr und Zementstein ummantelte Ankerschaft wird dan
zusätzlich bauseits mit Zementleim verpreßt. Bei temporären Einsätzen werden unbehandelte,
rohe Bohr-Injektionsanker verwendet, die durch eine gleichmäßige Zementsteinschicht
von mindestens 2 cm geschützt sind. Ein doppelter Korrosionsschutz erfolgt hierbei
nicht. Bei der hier beschriebenen Erfindung erhält der Bohr-Injektionsanker sowohl
bei temporärem als auch bei permanentem Einsatz einen doppelten Korrosionsschutz durch
Feuerverzinkung und gleichmäßige Zementsteinüberdeckung. Ein arbeitsaufwendiges Überziehen
des Ankerschaftes mit einem Wellrohr und das nachfolgende Auspressen des Ringraumes
mit Zementleim entfällt.
[0009] Desweiteren ist es von Vorteil, daß dem Bohr-Injektionsanker ein Abstandselement
zugeordnet ist, wobei das Abstandselement eine Halterungsnabe aufweist, die zum freiverschiebbaren
Aufsitzen auf dem Ankerschaft einen gegenüber dem Außendurchmesser des Ankerschaftgewindes
größeren Innendurchmesser aufweist. Bei den bekannten Ausführungen wird das Abstandselement
am Ankerschaft befestigt. Die hat zur Folge, daß sich das Abstandselement beim Bohrvorgang
mitdreht und die Bohrungswand bzw. ein evtl. eingesetztes Schutzrohr beschädigt. Diese
Gefahr besteht bei dem Anmeldungsgegenstand nicht, da bei diesem, bedingt durch den
gegenüber dem Außendurchmesser des Ankerschaftes größerem Innendurchmesser der Nabe,
das Abstandselement freiverschiebbar auf dem Ankerschaft aufsitzt. Folglich kann
während des Bohrvorganges der Ankersahft das Abstandselement nicht zum Mitdrehen bewegen.
Einem möglichen Reibschluß zwischen Nabeninnenwand und Ankerschaft-Mantelwand wirkt
die Reibung des Abstandelements an der Bohrungswand normalerweise entgegen.
[0010] Eine vorteilhafte Weiterbildung wird dadurch erreicht, daß die Halterungsnabe über
Distanzelemente zur Ausbildung von Leitungswegen mit einem äußeren Ringkörper verbunden
ist, der einen Außendurchmesser besitzt, der dem Außendurchmesser des Hohlkörpers
der Bohrkrone entspricht. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Abstandselementen,
die sich lediglich aus einer Halterungsnabe und an ihr angeordneten Stegelementen
zur Distanzierung zur Bohrlochwand zusammensetzen, ist die Halterungsnabe über Distanzelemente
mit einem äußeren Ringkörper verbunden. Diese vorteilhafte Weiterbildung birgt in
sich den Vorteil, daß das Abstandselement keine Schneid- bzw. Schabarbeit an der Bohrlochwand
verrichtet, wie es bei den radial angeordneten Stegelementen der bekannten Ausführungen
möglich ist. Das unbehinderte Abfließen von Bohrklein und Spülmittel ist durch die
Ausbildung von Leitungswegen gewährleistet. Da der Außendurchmesser des Ringkörpers
dem des Hohlkörpers der Bohrkrone entspricht, wird der Ankerschaft in der Bohrkrone
zentriert, was zur Folge hat, daß nach dem Verpressen der Bohr-Injektionsanker eine
gleichmäßige Zementsteinabdekkung erhält.
[0011] Weiterhin besteht ein vorteilhaftes Merkmal darin, daß das Abstandselement aus Kunststoff
besteht und somit gegen Korrosion geschützt ist.
[0012] Schließlich ist es noch von Vorteil, daß bei einem Bohr-Injektionsanker, wobei mehrere
Bohr-Injektionsanker-Elemente durch eine Kupplungsmutter verbunden werden, der Nabendurchmesser
dem Außendurchmesser dr Kupplungsmutter entspricht. Beim Bohrvortrieb wird das Abstandselement
durch die Kupplungsmutter mitgenommen. Dadurch bedingt, daß die einzelnen Bohr-Injektionsanker-Elemente
in einem Abstand von 2 - 3 m mit Kupplungsmuttern, denen jeweils ein Abstandselement
vorgelagert ist, verbunden werden, wird der Bohr-Injektionsanker an vorher berechenbaren
Punkten gelagert und somit zentriert.
[0013] Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1 - 3 erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Bohrlock mit einliegendem, aus Bohrkrone, Abstandselement,
Kupplungsmutter und Ankerschaft bestehenden Bohr-Injektionsanker.
Fig. 2 eine Vorderansicht auf die Bohrkrone in vergrößerter Darstellung und
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1 durch das, auf dem Ankerschaft
freiverschiebbar, gelagerte Abstandselement in vergrößerter Darstellung.
[0014] Der in Fig. 1 dargestellte Bohr-Injektionsanker 1 besitzt auf der Mantelwand 20
seines feuerverzinkten Ankerschaftes 2 einen sich gleichförmig über seine gesamte
Länge erstreckenden Gewindegang 3. Mittig und über die gesamte Länge des Ankerschaftes
2, in Achsrichtung verlaufend, befindet sich ein Spülkanal 4, der der Zufuhr eines
Spülmittels oder dergleichen dient. An dem vorderen Ende des Ankerschaftes 2 ist
diesem eine Bohrkrone 5 zugeordnet. Diese setzt sich aus einem Schneidenträger 6,
drei an diesem radial und im gleichen Winkel zueinander angeordnete Schneidenelemente
7 - 9 und einem als Rohrstück ausgebildeten Hohlkörper 10 zusammen. Der Schneidenträger
6 ist mittels einer feuerverzinkten, zylindrischen Aufnahme 11, die ein Innengewinde
12 aufweist, auf den endständigen Gewindegang des Ankerschaftes 2 aufgeschraubt.
Diese Aufnahme 11 wird an ihrem vorderen Ende durch einen, eine Bohrspitze bildenden,
ebenfalls feuerverzinkten Schneidenträgerkopf 13 verschlossen. An der der Aufnahme
11 zugewandten Seite ist ein Ringraum 14 ausgebildet, von dem aus drei radial angeordnete
Spülöffnungen 15 zur Stirnseite des Schneidenträgerkopfes 13 führen. Diese Ausgestaltung
erlaubt es, beim Bohren über den Spülkanal 4 Spülmittel zuzuführen. Der Schneidenträgerkopf
13 ist mit drei aus Hartmetall hergestellten, spitzseitigen Schneidenelementen 7
- 9 ausgestattet. Diese weisen, sich an der Mantelfläche der Aufnahme 11 abstützende
Fortsätze 16 auf. Ein vom Ringraum 14 ausgehender, den Schneidenträger 6 und das Schneidenelement
7 durchsetzender und zur Bohrlochseitenwand 17 hin mündender Radialkanal 18 dient
als zusätzliche Spülöffnung während des Bohrvorganges. Der Hohlkörper 10 ist mittels
Schweißung mit den als Distanzierungselemten dienenden Fortsätzen 16 verbunden. Die
Länge des Hohlkörpers 10 entspricht etwa dem 1,5-fachen Durchmesser der Bohrkrone
5. Der Durchmesser des Hohlkörpers 10 ist etwa gleich dem des Bohrkopfes 5, wobei
der Abstand zwischen Hohlkörper-Innenwand 19 und Ankerschaft-Mantelwand 20 mindestens
der gefordeten Zementsteinüberdekkung entsprechen muß. Die zwischen den Fortsätzen
16 verbleibenden Freiräume 21 dienen zur Abfuhr von Bohrklein und Spülmittel.
[0015] Ein, der zwei Ankerschaftsteilstücke 2′ und 2˝ verbindende Kupplungsmutter 22 vorgelagertes,
aus verschließfestem Kunststoff hergestelltes Abstandselement 23 setzt sich aus einer
Halterungsnabe 24, drei radial und im gleichen Winkel zueinander angeordneten Stegen
25 und einem äußeren Ringkörper 26 zusammen. Der Innendurchmesser der Halterungsnabe
24 ist größer als der Außendurchmesser des Ankerschaftes 2 und gestattet somit ein
freies Verschieben des Abstandselementes 23. Der Außendurchmesser der Halterungsnabe
24 entspricht dem Außendurchmesser der Kupplungsmutter 22, die dadurch bedingt das
Abstandselement 23 während des Bohrvorganges mitnehmen kann. Die an der Halterungsnabe
24 angeordneten Stege 25, die den äußeren Ringkörper 26 tragen, belassen Leitungsfreiräume
27, die der Abfuhr von Bohrklein und Spülmittel dienen. Der Außendurchmesser des
äußeren Ringkörpers 26 entspricht dem des Hohlkörpers 10.
[0016] Während des Bohrvorganges wird durch den Spülkanal 4 über die Spülöffnungen 15 und
den Radialkanal 18 Spülmit tel in die Bohrung eingebracht. Dieses Spülmittel wird
unter Mitnahme des Bohrkleines durch die zwischen den Fortsätzen 16 der Schneidenlemente
7 - 9 gebildeten Freiräume 21 und durch den zwischen Hohlkörper 10 und Ankerschaft
2 gebildeten Ringraum 28 abgeleitet. Der Hohlkörper 10 schützt die Bohrlochwand 17
gleichzeitig gegen Einfallen und Ausspülen durch den Spülstrom. Bevor die nächste
Ankerlänge, in der Regel nach 2-3 m durch die Kupplungsmutter 22 an dem bereits eingebohrten
Ankerschaft 2 angeschraubt wird, wird des Abstandselement 23 aufgeschoben. Beim weiteren
Bohren wird das Abstandselement 23 über die Kupplungsmutter 22 mit in das Bohrloch
geschoben. Der Ankerschaft 2 dreht sich beim weiteren Bohren im Abstandselement 23,
wobei das Bohrklein und die Spülflüssigkeit zwischen den Stegen 25 durch die Leitungsfreiräume
27 abfließen können. Bedingt durch den größeren Innendurchmesser der Halterungsnabe
24 gegenüber dem Außendurchmesser des Ankerschaftes 2 bleibt das Abstandselement
23 freiverschiebbar und kann sich nicht mit dem Ankerschaft 2 mitdrehen. Dies hat
zur Folge, daß die Bohrlochwand 17 nicht durch Drehen des Ringkörpers 26 beschädigt
werden kann.
[0017] Durch die gleichzeitige Verwendung von Hohlkörper 10 und Abstandselement 23 wird
eine Zentrierung des Bohr-Injektionsankers 1 erreicht, die es gewährleistet, daß
dieser mit einer gleichmäßigen Zementsteinabdeckung versehen werden kann.
[0018] Der Bohr-Injektionsanker 1 eignet sich sowohl für permanente als auch für temporäre
Einsätze, wobei ein doppelter Korrosionsschutzt dadurch erzielt wird, daß der Bohr-Injektionsanker
1 feuerverzinkt und mit einer gleichmäßigen Zementsteinabdeckung versehen ist.
1. Bohr-Injektionsanker, mit mantelwandseitig, am Ankerschaft laufenden Gewindegang,
am vorderen Ende angeordneter Bohrkrone, der Bohrkrone zugeordneten Schneiden und
einem mittleren, in Achsrichtung verlaufenden, im Bereich der Bohrkrone endenden
Kanal zur Zufuhr eines Spülmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (5)
einen mit Abstand zu dem Ankerschaft (2) des Bohr-Injektionsankers (1) angeordneten
zylindrischen Hohlkörper (10) aufweist, zur Ausbildung eines durchströmbaren Ringraumes
(28) zwischen der Mantelwand (20) des Ankerschaftes (2) und der Innenwand (19) des
Hohlkörpers (10), wobei der Hohlkörper (10) eine Länge aufweist, die mindestens etwa
dem Durchmesser der Bohrkrone (5) entspricht.
2. Bohr-Injektionsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des
Hohlkörpers (10) etwa dem 1,5-fachen Durchmesser der Bohrkrone (5) entspricht.
3. Bohr-Injektionsanker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schneiden als Schneidenelemente (7-9) ausgebildet sind, die
ein in den Ringraum (28) regenden Fortsatz (16) aufweisen, welcher den Hohlkörper
(10) von der Mantelwand (20) des Ankerschaftes (2) distanziert und mittels welchem
der Hohlkörper (10) mit dem Ankerschaft (2) verbunden ist.
4. Bohr-Injektionsanker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schneidenelements (7-9) mit einem auf die Ankershaftspritze
aufschraubbaren Schneidenträger (6) verbunden sind und daß in dem Schneidenträger
(6) mindestens eine unmittelbar nach außen mündende Spülöffnung (15) ausgebildet ist,
welche mit dem Spülkanal (4) in Verbindung steht.
5. Bohr-Injektionsanker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bohr-Injektionsanker (1) feuerverzinkt ist.
6. Abstandselement für einen Bohr-Injektionsanker nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Abstandselement (23) eine Halterungsnabe (24) aufweist, die
zum freiverschiebbaren Aufsitzen auf dem Ankerschaft (2) einen gegenüber dem Außendurchmesser
des Ankerschaftgewindes (Gewindegang 3) größeren Innendurchmesser aufweist.
7. Abstandselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsnabe
(24) über Distanzelemente (Stege 25) zur Ausbildung von Leitungswegen mit einem äußeren
Ringkörper (26) verbunden ist, der einen Außendurchmesser besitzt, der dem Außendurchmesser
des Hohlkörpers (10) der Bohrkrone (5) entspricht.
8. Abstandselement nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement
(23) aus verschließfestem Kunststoff besteht.
9. Abstandselement nach den Ansprüchen 6 - 8, wobei mehrere Bohr-Injektionsanker-Elemente
durch eine Kupplungsmutter verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabendurchmesser
dem Außendurchmesser der Kupplungsmutter (22) entspricht.