Beschreibung
Ausführung und Prozessablauf
Installation und Spannungsaufbau
Schräge Bohrungen markieren den Beginn. Das Bohrgerät positioniert sich präzise vor der Wand. Ein Stahlfutterrohr bohrt sich durch die verschiedenen Bodenschichten bis zur berechneten, stabilen Tiefe. Das Bohrloch muss während dieses Prozesses offen bleiben, um einen Einsturz zu verhindern. Anschließend sinkt der Zugstab oder das Litzenbündel in das hohle Rohr hinab. Nun kommt der Mörtel. Unter hohem Druck wird Zementpaste in die untere Zone, die sogenannte Verankerungslänge, injiziert, wodurch ein massiver Ankerkörper entsteht, der die Reibung mit dem umgebenden Boden maximiert. Keine unerwünschte Bewegung mehr möglich.
Nach dem Aushärten des Zements, was je nach Bodentemperatur und Mischung in der Regel einige Tage dauert, greift die hydraulische Presse am Ankerkopf an der Vorderseite der Konstruktion an. Die Litzen werden schrittweise auf Spannung gebracht, bis die vorgeschriebene Last erreicht ist. Während dieses Prozesses wird die Dehnung des Stahls genau überwacht. Dies dient als direkte Verifizierung, dass der Ankerkörper sich nicht in den tieferen Bodenschichten verschiebt und die Verbindung standhält. Der Ankerkopf fixiert die Kraft endgültig gegen den Gurt oder direkt auf der Wand. Dem horizontalen Erddruck wird getrotzt. Die Stabilität ist Tatsache.
Unterscheidung in Lebensdauer und Schutz
Nicht jeder Anker bleibt ewig. Es gibt einen grundlegenden Unterschied zwischen temporären und permanenten Bodenankern. Temporäre Anker haben eine Lebensdauer von höchstens zwei Jahren. Sie dienen oft als temporäre Stütze für eine Spundwand während der Aushubarbeiten einer Baugrube. Sobald die Betonsohlen des neuen Kellers die horizontalen Kräfte übernehmen, werden diese Anker spannungslos gemacht oder sogar vollständig entfernt, um die künftige Nutzung des Untergrunds nicht zu behindern. Permanente Bodenanker erfordern jedoch ein deutlich strengeres Korrosionsschutzregime. Man verwendet hierbei häufig den Begriff Double Corrosion Protection (DCP). Der Stahl wird dann doppelt umhüllt, meist durch ein geripptes Kunststoffrohr, das vollständig mit Zementmörtel gefüllt ist, um eine Beeinträchtigung durch aggressives Grundwasser über fünfzig oder hundert Jahre zu verhindern.
Stäbe versus Litzen
Die Wahl zwischen einem Stabanker und einem Litzenanker wird durch die erforderliche Kraft und den verfügbaren Platz bestimmt. Stabanker bestehen aus einem massiven Stahlstab mit einem groben, durchgehenden Gewinde. Robust. Einfach zu montieren. Sie sind jedoch durch die Transportmöglichkeiten von Stahlabschnitten von beispielsweise 12 oder 15 Metern in der Länge begrenzt. Für extrem tiefe Verankerungen bieten sich Litzenanker an. Diese bestehen aus einem Bündel geflochtener Stahldrähte, sogenannter Litzen, die flexibel auf einer Haspel zur Baustelle kommen. Während ein Stab steif ist, kann ein Litzenanker in einer fließenden Bewegung von vielen Dutzend Metern in den Bohrschacht gleiten. Größere Kräfte. Größere Tiefen.
Mechanische Varianten und alternative Techniken
Obwohl der injizierte Anker der Standard ist, existieren mechanische Alternativen für spezifische Bodenbedingungen oder eine schnelle Montage. Man denke an Schraubanker oder Klappanker. Ein Klappanker, auch Kippanker genannt, wird mit einer Treibstange in den Boden geschlagen oder gedrückt bis zur richtigen Tiefe. Beim Zurückziehen kippt das Ankerblatt quer in den Boden. Direkter Widerstand. Keine Wartezeit für das Aushärten von Zementmörtel. Dieser Typ ist bei leichteren Anwendungen beliebt oder wenn der Boden keine gute Haftung mit Mörtel zulässt. Darüber hinaus gibt es den Unterschied zum Zugpfahl. Während ein Bodenanker meist schräg angeordnet wird, um horizontalen Druck aufzunehmen, wird ein Zugpfahl oft vertikal gesetzt, um das Auftreiben einer Konstruktion durch Grundwasserdruck zu verhindern.
| Ankertyp | Merkmal | Anwendung |
|---|---|---|
| Verpressanker | Injektion von Zementmörtel | Schwere Kai- und Spundwände |
| Klappanker | Mechanischer Kippmechanismus | Schnelle, leichtere Verankerung |
| Schraubanker | Eingedreht ohne Spülwasser | Erschütterungsempfindliche Umgebung |
| Litzenanker | Bündel aus Stahlkabeln | Sehr große Kräfte und Längen |
Praktische Situationen: die unsichtbare Kraft
Stellen Sie sich eine tiefe Baugrube in einer belebten Innenstadt vor. Direkt neben der Baustelle steht ein schweres denkmalgeschütztes Gebäude auf Holzpfählen. Während die Bagger in die Tiefe gehen, halten die vorgespannten Litzen tief im Boden die Stahlspundwand mit militärischer Präzision an ihrem Platz. Ohne diese Anker würde der Erddruck die Wand nach innen drücken und das Fundament der Nachbarn einfach untergraben. Die Wand gibt keinen Millimeter nach.
Im Hafen geschieht etwas Vergleichbares. Eine jahrhundertealte Kaimauer muss für die schwerere Belastung moderner Containerriesen verstärkt werden. Man bohrt quer durch das bestehende Mauerwerk. Horizontale Verpressstäbe werden viele Dutzend Meter tief hinter dem Kai in der stabilen Sandschicht verankert. So wird der Kai buchstäblich an der festen Welt festgenagelt. Die Schiffe legen sicher an. Die Anker unter dem Straßenbelag verrichten unsichtbar ihre Arbeit, Jahr für Jahr.
Eine andere Situation: der schnelle Bau einer Lärmschutzwand entlang einer steilen Bahnstrecke. Der Arbeitsraum ist äußerst begrenzt. Hier verwendet man oft kurze, mechanische Klappanker. Sie werden mit einem Schlagkopf in den Hang getrieben, um die Fundamentblöcke direkt zu sichern. Keine Trocknungszeit. Kein Aufwand mit Betonmischern auf einer schwer zugänglichen Böschung. Direkt nach dem Kippen des Ankerblatts ist die Konstruktion stabil.
Normung und konstruktive Rahmenbedingungen
Geltende Standards
DIN EN 1537 regelt die Ausführung. Diese europäische Norm stellt strenge Anforderungen an die Herstellung von Bodenankern und die zugehörigen Qualitätsanforderungen an Materialien und Prozessabläufe. Die konstruktiven Berechnungen fallen unter das Dach des Eurocode 7, festgelegt in DIN EN 1997, der die geotechnischen Entwurfsregeln für Gründungen und Stützkonstruktionen vorschreibt. Sicherheit ist hier keine Wahl. Sie ist eine rechnerische Pflicht. Das Zusammenspiel zwischen Zugstab, Verpresskörper und den spezifischen Parametern des Bodens muss definierten Teilsicherheitsfaktoren entsprechen, um einen Bruch zu verhindern.
Vorgeschriebene Prüfungen
Messen ist Wissen. Jeder einzelne Anker muss nach den in der Normung festgelegten Protokollen geprüft werden. Man unterscheidet hierbei drei Prüfstufen:
- Eignungsprüfungen: Diese finden vor Beginn der Hauptausführung an einem nicht konstruktiven Anker statt, um zu bestimmen, ob die gewählte Technik und Ankerlänge in der spezifischen Bodenbeschaffenheit den angestrebten Grenzzustand aushalten können.
- Kontrollprüfungen: Jeder endgültige Ankerstab im Werk wird einer Zugprüfung bis zu einem Prozentsatz über dem Rechenwert unterzogen. Man überwacht das Kriechen und die elastische Dehnung.
- Bruchprüfungen: Manchmal erforderlich, um die äußerste Grenze des Ankersystems im lokalen Boden festzustellen, wobei der Anker bis zum Versagen belastet wird.
Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind rechtlich bindend für die Freigabe der Konstruktion. Ohne positiven Prüfbericht ist eine Baugrube formal nicht sicher.
Lebensdauer und öffentlicher Raum
Das Gesetz unterscheidet scharf zwischen temporär und permanent. Ein Anker mit einer vorgesehenen Nutzungsdauer von mehr als zwei Jahren muss die Anforderungen für permanente Konstruktionen erfüllen, was direkte Auswirkungen auf den vorgeschriebenen Korrosionsschutz gemäß den geltenden Expositionsklassen hat. Bei Arbeiten im Untergrund ist zudem die DIN 18300 (VOB/C) sowie die einschlägigen Leitungsauskunfts- und Sicherheitsvorschriften zu beachten. Grab- oder Bohrbewegungen erfordern eine Leitungsauskunft. Niemand möchte beim Bohren eines Ankerkanals eine Hauptgasleitung treffen. In städtischen Gebieten gelten oft zusätzliche privatrechtliche Vereinbarungen, wenn Anker unter den Grundstücken von Nachbarn angebracht werden. Eigentumsgrenzen enden nicht an der Geländeoberfläche.