Spezialtiefbau mit Verpressankern

Anker werden je nach ihrer Verwendungsdauer in Kurzzeitanker für temporäre Verwendung und in Daueranker für dauerhaften Einsatz eingeteilt. Die temporäre Verwendung ist in der Regel auf maximal zwei Jahre beschränkt. Daueranker dagegen sind für eine Nutzungsdauer von 100 oder mehr Jahren ausgelegt. Um diese Nutzungsdauer zu erreichen, sind Daueranker mit einem entsprechenden Korrosionsschutz ausgeführt. Falls der Einsatz der Verpressanker sicherheitsrelevant ist, muss die Kraft im Zugglied mithilfe eines Messsystems dauerhaft überwacht werden.

Vorteile von Verpressankern

Beim Spezialtiefbau mit Verpressanker kommen unterschiedliche technische Ankersysteme zum Einsatz. Verpressanker haben allgemein folgende vorteilhafte Eigenschaften:

• Dank der Vorspannung im Verpressanker kann man die Horizontalbewegung auf ein Minimum verringern.
• Die Herstellung eines Verpressankers ist in allen Baugrundverhältnissen möglich.
• Sie ermöglichen Einsparungen in der Dimensionierung der Baugrubenumschließung.
• Störende Aussteifungen fallen weg.

Herstellverfahren

Bei Ankern handelt es sich um vorgespannte Stab- oder Litzenelemente, die hohe Lasten übertragen und horizontale Verformungen auf ein Minimum reduzieren können. Litzenanker bestehen in der Regel aus 3 bis 15 einzelnen Litzen. Stabanker bestehen aus einem massiven Stahlstab und werden mit einem aufgewalzten Endlosgewinde ausgeführt. Die Durchmesser variieren zwischen 18 und 63 mm. Die wesentlichen Bestandteile eines Ankers sind der Ankerkopf, die Frei- und die Haftstrecke.

Die Herstellung eines Verpressankers umfasst den Einbau sowie die Befestigung und erfolgt in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten:

• Das benötigte Bohrloch erstellt man mithilfe eines an die Randbedingungen angepassten Bohrverfahrens. Einfluss auf die Wahl des Bohrverfahrens haben dabei unter anderem die Beschaffenheit des Baugrunds, das Grundwasser sowie die Nachbarbebauung. Als wichtige Bohrverfahren sind das Überlagerungsbohren sowie das Doppelkopfbohren zu nennen.
• Das Bohrgestänge wird nach dem Erreichen der erforderlichen Bohrtiefe gezogen. Während oder nach diesem Vorgang füllt man das Bohrloch mit Zementmörtel und baut das Ankerzugglied ein. Der Auffüllvorgang erfolgt unter entsprechendem Druck und wird daher als Verpressen bezeichnet.
• Nun erfolgt eine sogenannte Nachverpressung des Ankers. Dabei wird der Verpresskörper durch erhöhten Suspensionsdruck aufgesprengt. Durch die entstandenen Risse und Klüfte erfolgt die neuerliche Nachverpressung mit Zementsuspension.
• Abnahmeprüfung einschließlich dem Festlegen des Ankers. Man spannt das Zugglied ausgehend von einer erhöhten Testlast und wendet abgestufte Lastzyklen an, um schrittweise auf die Festlegekraft zu entspannen und jeweils wieder zu spannen. Je Stufe verifiziert man das auch als Kriechen bezeichnete Setzungsverhalten des Verpresskörpers im Boden sowie das elastische Verhalten der freien Stahllänge.
• Die Abnahmeprüfung ist positiv, wenn einerseits für das Kriechen ein stabiler Beharrungszustand nachgewiesen wird. Andererseits muss die erforderliche freie Dehnlänge des Ankers erreicht werden. Nach erfolgter Abnahmeprüfung verkeilt man das Zugglied mittels Ankerkopf endgültig und legt den Anker fest. Je Anker erfolgt die Anfertigung eines Prüfprotokolls. Falls Litzenenden überstehen, entfernt man diese. Abschließend deckt man den Ankerkopf mit einer Kappe ab.

Insbesondere bei Projekten in dicht bebauter Umgebung kommt oft eine im Düsenstrahlverfahren hergestellte HDI-Unterfangung in Kombination mit einer rückverankerten Bohrpfahlwand zum Einsatz. Die HDI-Unterfangung dient zur Bodenverbesserung des Bodens, die rückverankerte Bohrpfahlwand zur rückwärtigen Abstützung. Verpressanker finden ebenso im Rahmen einer Pfahlgründung für die Minimierung der Horizontalbewegungen Verwendung.

Bohrverfahren für Verpressanker

Verschiedene Methoden stehen für die Herstellung des Bohrlochs zur Verfügung. Im Lauf der Zeit wurden durch immer höhere Ankerkräfte und zusätzliche am Zugglied montierte Rohre zur Nachverpressung immer größere Bohrdurchmesser erforderlich. Der massive Ausbau der Verkehrswege erforderte zunehmend große Hangsicherungen mit sehr langen Dauerankern. Damit benötigte man immer größere Bohrtiefen von 40 bis 60 m, in Ausnahmefällen sogar bis zu 100 m.

Die Kombination großer Bohrdurchmesser und großer Bohrtiefe führte zur Entwicklung neuer leistungsfähiger Bohrtechniken. Zwei davon werden hier vorgestellt.

Überlagerungsbohren

Der Begriff Überlagerungsbohren leitet sich davon ab, dass mit einem Hydraulikhammer Außenrohr und Bohrgestänge gemeinsam durch Lockergestein, das dem Felshorizont vorgelagert ist, geführt werden. Hat man den Fels erreicht, so setzt man das Außenrohr ab. Ab diesem Zeitpunkt arbeitet man nur noch mit dem Bohrgestänge weiter. Mithilfe des Außenrohrs wird also sichergestellt, dass kein umgebendes Lockergestein das Bohrloch verlegen kann. Der Begriff Überlagerungsbohren findet für fast alle Bohrverfahren im Lockergestein Verwendung.

Liegen wechselweise Schichten von Locker- und Festgestein vor, so stößt das klassische Überlagerungsbohren an seine Grenzen. Felsbänke kann man durch die rein drehend vorgetriebene Verrohrung nicht durchbohren. Zudem fallen Schichten von Lockergestein unterhalb der Felsbänke in der Regel zu. Daher entwickelten Spezialtiefbauer das Überlagerungsbohren weiter und konnten mit dem sogenannten Doppelkopfbohren dieses Problem lösen.

Doppelkopfbohren

Man bezeichnet die Kombination aus einer Endlosschneckenbohrung und einer durchgängigen Verrohrung als Doppelkopf-Bohrverfahren. Indem das Außenrohr mit einer eigenen Ringbohrkrone ausgestattet wird, werden Bohrungen in Wechsellagen möglich. Die Bohrtechnik hat den zusätzlichen Vorteil, dass man Spundwände, Schlitzwände und Bohrpfahlwände auch bei hohem Außenwasserdruck durchbohren kann. Wasser- und Bodeneintrieb, die während des Herstellungsvorganges eines Ankers zu gefährlichen Setzungen führen könnten, werden so zuverlässig verhindert.

Die Herstellung des Bohrlochs erfolgt in der Form, dass nach dem Absetzen am Bohrpunkt die Verrohrung und die darin befindliche Schnecke gemeinsam - aber gegenläufig - gebohrt werden. Anschließend zieht man beide wieder während des Betonierens durch das sogenannte Seelenrohr. Spezialtiefbauer setzen das Doppelkopfbohren neben Lockerungsbohrungen auch für die Herstellung von Ortbeton-Bohrpfählen im Zuge einer Pfahlgründung ein.

Verpressanker mit hoher Standfestigkeit

Die aus vorgespannten Stab- oder Litzenelementen bestehenden Verpressanker übertragen hohe Lasten und minimieren horizontale Verformungen zuverlässig und dauerhaft. In Kombination mit einer HDI-Unterfangung, die zur Bodenverbesserung im Düsenstrahlverfahren hergestellt wird, werden hohe Standfestigkeit, rückwärtige Absicherung und ein minimales Maß an Horizontalbewegung erreicht. Bei Bodenverhältnissen mit wechselweisen Schichten von Lockergestein und Fels bewähren sich die speziell dafür entwickelten Bohrtechniken Überlagerungsbohren und Doppelkopfbohren. Bestens geschulte Facharbeiter im Spezialtiefbau sowie viel Erfahrung und modernes Gerät sind die Voraussetzung für eine hochwertige und sichere Herstellung der Verpressanker.