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Verfahren und Einrichtung zum Einpressen von Fiill- oder Diehtnngsmaterial in rissigen Beton, zerklüftetes Gestein od. dgl.
Bei Betonbauwerken bilden sich oft mit der Zeit im Innern Risse, Spalten oder Hohlräume, die verschiedene Ursachen haben können. Häufig liegen Zerstörungs erscheinungen vor, die eine Trennung des Betons in einzelne, lose aneinanderliegende Schichten bewirken. In den äusseren Schichten befinden sieh dabei meist mehr Risse und Spalten als in den inneren Schichten. Wenn die Oberfläche des Betonbauwerkes durch eine gemauerte Schicht abgedeckt ist, so ist oft unter dieser Schicht die Betonschichte stark zermürbt, während die Mauersehichte selbst noch dicht ist. Bei Tiefbauwerken aus Beton werden durch unter Druck stehende, den Beton angreifende Flüssigkeiten, z. B. Seewasser, oft Spalten und Hohlräume in die undichten Teile des Betons eingefressen.
Bei Bergwerken, Tunnels oder andern Bauwerken ergeben sich häufig grosse Abbausehwierigkeiten durch wasserführende Gestein (Kohle, Erze od. dgl.).
In diesen und ähnlichen Fällen muss in die Risse, Spalten oder Hohlräume im Beton, Gestein od. dgl.
Füll-oder Dichtmaterial (Zement, Chemikalien od. dgl.) eingepresst werden, damit die Zerstörung nicht fortschreitet und zu einer Katastrophe führt oder wenn, wie in Bergwerken, Wasserandrang verhindert werden soll.
Bisher wurde hiebei in folgender Weise verfahren : Ein eisernes Rohr wird durch einen schwach konischen Holzpfropfen hindurchgesteckt und mit diesem in das Bohrloch eingetrieben, das bis zu der abzudichtenden Schichte reicht. Durch den Holzpfropfen ist dann das Rohr an der Oberfläche des Bauwerks gegen die Bohrlochwand abgedichtet. In dieses Rohr wird das Füll-oder Dichtungsmaterial, z. B. Zement, eingepresst, das die von dem Bohrloch angeschnittenen Risse oder Hohlräume ausfüllen soll.
Da aber das Pressrohr an der unebenen Bohrlochwand nicht dicht anliegt, so wirkt der Pressdruck durch den Raum zwischen Pressrohr und Bohrlochwand hindurch bis unter die Oberfläche des Bauwerkes, wodurch dessen obere Schichte abgehoben wird, bevor sieh die Risse oder Hohlräume der unteren Schichten füllen können. Dieses Verfahren hat daher in den meisten Fällen nicht den gewünschten Erfolg.
Gelegentlich hilft man sieh durch Belastung der Umgebung der Pressstelle, jedoch ist dies kostspielig und umständlich und meist auch nicht ausreichend. Bei grösseren Drücken, wie sie z. B. beim Einpressen von Chemikalien notwendig sind, ist eine erfolgreiche Gegenwirkung durch Belastung praktisch nicht durchführbar.
Gemäss der Erfindung wird vor dem Einpressen des Füll-oder Dichtungsmaterials das Pressrohr kurz vor der Schichte, in die das Füll-oder Dichtungsmaterial eingepresst werden soll, gegen die Bohrlochwand mittels eines plastischen, nach dem Einfüllen hart werdenden Materials, z. B. schnellabbindender Zement, abgedichtet, wodurch erreicht wird, dass der Pressdruck nur auf die vor dieser Abdichtung liegende Schicht wirken kann. Dadurch wird das Abheben der äusseren Schichte durch den Pressdruck verhindert, weil diese Schichte der Druckwirkung entzogen ist. Ausserdem wird dadurch ermöglicht, mit höherem Druck zu pressen und damit eine bessere Wirkung zu erreichen.
Das Verfahren kann gemäss der Erfindung auch in der Weise durchgeführt werden, dass das Füll-oder Diehtungsmaterial in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen in die einzelnen Schichten eingepresst wird, wobei vor dem jedesmaligen Einpressen das Pressrohr kurz vor der Schichte, in die das Füll-oder Dichtungs- material eingepresst werden soll, gegen die Bohrlochwand abgedichtet wird. Dadurch wird ermöglicht, dass für die einzelnen Schichten verschiedene Pressdrücke angewendet werden können.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.
Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1) wird das Pressrohr a mit einem gewissen Spielraum von einem äusseren Rohre b umgeben, an dem ein Kopfstück c angeschraubt ist, das z. B. mittels einer Klemm- schraube d konzentrisch zum Pressrohre in beliebiger Stellung an diesem befestigt werden kann. In das Kopfstück c mündet ein Knierohr e, das beim Arbeiten an lotrechten Wänden, wobei die Bohrlöcher zweckmässig etwas schräg nach unten gebohrt werden, mit einem nach der andern Seite entsprechend abgebogene Ende hergestellt wird. Das Pressrohr a ist am oberen Ende mittels einer Doppelgewindemuffe f mit Ventil g mit einem Schlauche 7t verbunden, durch den das Füll-oder Dichtungsmaterial dem Pressrohre unter Druck zugeführt wird.
An dem Pressrohre ist unten eine Abschlussscheibe i befestigt, deren Durchmesser annähernd demjenigen des Bohrloches entspricht. Auf dieser Abschlussscheibe sitzt eine Dichtungsscheibe 7f ; aus Leder, Filz od. dgl., die am Umfange umgebördelt ist. Am unteren Ende des äusseren Rohres b ist ebenfalls eine Abschlussscheibe 1n befestigt.
Die beiden Rohre a und b werden zusammen in das Bohrloch bis annähernd zu der abzudichtenden Schichte eingeführt. Das Pressrohr a ist dabei am äusseren Rohr b durch die Schraube d so festgeklemmt,
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ausfliesst, so kann es durch das Pressrohr nach aussen gelangen. Um das äussere Rohr b herum wird nun ein plastisches, nach dem Einfüllen hart werdendes Material, z. B. schnellabbindender Zement, von oben her in das Bohrloch eingebracht. Sobald dieses Material hart geworden ist, ist dadurch kurz vor der Schicht, in die das Füll-oder Diehtungsmaterial eingepresst werden soll, eine Dichtung SZ zwischen der
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die Bohrlochwand abgedichtet.
Der Schlauch h wird nunmehr am Pressrohre a befestigt und mit dem Einpressen des Fiill- oder Dichtungsmaterials, z. B. Zementmisehung, Chemikalien od. dgl., begonnen. Dabei werden zunächst die grösseren Risse oder Spalten und hierauf die feineren mit diesem Material ausgefüllt. Der Pressdruck kann dabei nicht auf die äusseren Schichten des Bauwerkes einwirken, da diese durch die Abdichtung SZ gegenüber dem im Bohrloche wirkenden Druck abgeschlossen sind.
Wenn es zweckmässig oder notwendig ist, in die tieferen Schichten nochmals Fiill- oder Dichtungs- material einzupressen (wofür z. B. massgebend sein kann, dass man hiebei wegen der grösseren Entfernung von der äusseren Schichte mit höherem Druck pressen kann), so ist dies mit der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ohne weiteres möglich. Zu diesem Zwecke löst man den Druckschlauch vom Pressrohre, damit beim weiteren Hineinschieben dieses Rohres in das Bohrloch das von dem vorhergehenden Einpressen im Bohrloche befindliche Füll-oder Diehtungsmaterial aus dem Bohrloche nach aussen hin durch das Pressrohr austreten kann. Dann setzt man auf das Knierohr e des Kopfstückes einen Trichter n (Fig. 1) und giesst durch diesen sehnellabbindenden Zement in den zwischen dem Pressrohre a und dem äusseren Rohre b vorhandenen Raum.
Hierauf wird das Pressrohr langsam weiter in das Bohrloch hineingeschoben. Der durch den Trichter eingegossene schnellabbindende Zement folgt dabei dem Pressrohre infolge seiner eigenen Schwere und der Saugwirkung hinter der Pressrohrscheibe k sofort nach, so dass das bei der vorhergehenden Einpressung in die Risse bereits eingedrückte Füll-oder Diehtungsmaterial nicht wieder in das Bohrloch zurückfliessen kann.
Das auf diese Weise zwecks wiederholten Einpressens in das Bohrloch tiefer eingeschobene Pressrohr ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Nachdem bei dieser Rohrstellung der schnellabbindende Zement oberhalb der Pressrohrscheibe k erstarrt ist, kann nach dem Wiederaufschrauben des Druckschlauches h sofort mit dem Einpressen des Füll-oder Dichtungsmaterials begonnen werden. Das Kopfstück mit dem Trichter n wird vorher abgenommen, damit es vor dem Erstarren des schnellabbindenden Zementes gereinigt werden kann.
Wenn die Bohrlochwand stark zerklüftet ist, so tritt beim weiteren Einschieben des Pressrohres zwecks Wiederholung des Einpressens in grösserer Tiefe das bereits eingepresste Füll-oder Dichtungs-
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anliegen. Man müsste dann mit dem wiederholten Einpressen des Füll- oder Dichtungsmaterials so lange warten, bis das über die Pressrohrscheiben gelangte Füll-oder Dichtungsmaterial, das viel langsamer erhärtet als der schnellabbindende Zement, hart geworden ist, da sonst die für das Einpressen notwendige Abdichtung des Pressrohres gegen die Bohrlochwand nicht erreicht wird.
In einem solchen Falle wird das im Bohrloche in dem Raume zwischen den Pressrohrscheiben i, k und der Scheibe In des äusseren Rohres befindliche Gemisch aus dem zwischen die beiden Rohre von oben her eingeführten schnellabbindenden Zement und dem von unten her über die Pressrohrscheiben i, k in diesen Raum übergetretenen Füll-oder Dichtungsmaterial durch elektrische Erwärmung erhärtet. Der elektrische Strom wird dabei durch ein Kabel 01 dem bis zur Scheibe i isolierten Pressrohr a zugeführt, von dem er durch die zu erhärtende Masse hindurch zur Scheibe tn des äusseren Rohres b fliesst, das durch ein Kabel o2 mit einer Stromquelle verbunden ist.
Da hiebei die Wärme durch Ausstrahlung von der Pressrohrseheibe i aus auch das unterhalb dieser Scheibe befindliche Füll-oder Diehtungsmaterial erhärtet, ist es zweck-
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mässig, das über diese Scheibe hinausragende untere Ende des Pressrohres länger zu machen, damit seine Mündung auf jeden Fall vor dem durch die elektrische Erwärmung hart werdenden Füll-oder Dichtungsmaterial liegt.
Bei elektrischer Erwärmung des oberhalb der Pressrohrseheiben i, k befindlichen Materials ist es im allgemeinen nicht notwendig, zur Abdichtung des Pressrohres a gegen die Bohrloehwand vor dem wiederholten Einpressen von Füll-oder Dichtungsmaterial sehnellabbindenden Zement zu verwenden, da beim Hinabsenken des Pressrohres das vorher eingepresste Füll-oder Dichtungsmaterial den Raum oberhalb der Pressrohrscheiben ausfüllt und dann durch den elektrischen Strom schnell erhärtet werden kann.
Nach dem Einpressen wird der Drucksehlauch h vom Pressrohr a gelöst und der über die Oberfläche des Bauwerkes hinausragende Teil der beiden Rohre a, b wird abgeschnitten. Die im Bauwerk verbleibenden Teile der Rohre a und b bilden eine vorzügliche Verankerung der Betonschichten, was ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist. Diese Verankerung, die man je nach den besonderen Bedürfnissen bemessen kann, wirkt durch die Doppelrohre besonders kräftig in der äusseren Schichte, in der sie vor allem wichtig ist. Man kann diese Verankerung annähernd bis in die volle Tiefe des Bohrloches durchführen, indem man die Scheiben i, k an einer solchen Stelle des Pressrohres befestigt, dass dieses beim zweiten Einpressen fast bis auf den Grund des Bohrloches hinabreicht.
Wenn ein wiederholtes Einpressen von Füll-oder Dichtungsmaterial in grösserer Tiefe nicht erforderlich ist, so kann man das äussere Rohr b weglassen. Es wird dann vor dem Einpressen in dem Raum zwischen Bohrlochwand und Pressrohr über dessen Abschlussscheiben i, k mittels sehnellabbindenden Zements od. dgl. eine Abdichtung hergestellt, nach deren Erhärtung das Füll-oder Dichtungsmaterial durch das Pressrohr eingepresst wird.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist das Pressrohr a, verhältnismässig kurz und mit einer Rohrverlängerung a1 verschraubt, mit der es so tief in das Bohrloch eingeführt wird, dass die zuletzt angebohrten Risse oder Hohlräume mit Füll-oder Diehtungsmaterial ausgefüllt werden können. Das Pressrohr besitzt hier wieder eine Abschlussscheibe i mit einer Dichtungsscheibe k aus Leder, Filz, Hanf od. dgl. Über diese Scheibe wird schnellabbindender Zement SZ von oben her eingegossen.
Zum Einbringen der Dichtungscheibe k und des sehnellabbindenden Zementes kann ein über das Pressrohr und das Verlängerungsrohr geschobenes Hilfsrohr mit einer Scheibe am unteren Ende verwendet werden, was besonders bei schrägen oder waagrechten Löchern zweckmässig ist. Nachdem der schnellabbindende Zement erhärtet und dadurch bei SZ eine Abdichtung des Pressrohres gegen die Bohrlochwand geschaffen ist, wird am Rohre al der Pressschlauch h befestigt und dann das Füll-oder Dichtungsmaterial durch das Pressrohr in den unteren Teil des Bohrloches und in die in dieses einmündenden Risse eingepresst.
Nach dem ersten Einpressen wird der Druckschlauch li, von dem Rohre a1 gelöst und dieses selbst von dem Pressrohre a abgeschraubt und aus dem Bohrloche herausgezogen. Dann wird in der gleichen Weise wie vorher, aber in geringerer Tiefe, ein zweites Pressrohr a mit einer Verlängerung al eingesetzt und durch dieses Füll-oder Dichtungsmaterial eingepresst.
Die Zeichnung (Fig. 2) zeigt die Einrichtung in diesem Stadium des Pressens.
Wenn die örtlichen Verhältnisse es erfordern, kann in gleicher Weise noch auf weiteren Druckstufen gepresst werden. Das Einpressen auf den höher liegenden Presstuffen kann immer sofort nach dem Einpressen auf der vorherigen Stufe erfolgen. Wenn jedoch das Bohrloch viel Wasser gibt, so ist es beim
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und erst dann das Rohr a1 abzuschrauben und mit dem Einbringen des nächsten Pressrohres zu beginnen.
Bei sehr tief liegenden Pressstellen, z. B. in wasserundichten Bergwerks-oder Tunellstollen, wird das Verlängerungsrohr al vorteilhaft zwei-oder mehrteilig ausgeführt, um das Einführen in das Bohrloch zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.
Beim Vorhandensein grosser zusammenhängender Systeme von Spalten oder Hohlräumen kann es vorteilhaft sein, zunächst bei einzelnen Bohrlöchern in der Nähe der Spalten oder Hohlräume mit einer Einrichtung nach Fig. 1 zu arbeiten, um hiedurch eine Verankerung der Schichten zu schaffen, so dass dann bei den übrigen Bohrlöchern die einfachere Einrichtung nach Fig. 2 angewendet werden kann, wobei auch noch höhere Drücke zulässig sind.
Das Einpressen von Füll-oder Dichtungsmaterial in mehrere Spalten oder Systeme von Spalten, die in verschiedener Tiefe verlaufen, kann auch in der Weise geschehen, dass die Abdichtung gegen die Bohrlochwand bei den einzelnen Bohrlöchern in verschiedener Tiefe erfolgt, so dass ein stufenweises Einpressen in die einzelnen Bohrlöcher dann nicht erforderlich ist. Dabei werden zweckmässig die Abdichtungen gegen die Bohrlochwände bis an die Oberfläche des Bauteiles durchgeführt.
Das Abdichten des Bohrloches oberhalb der Pressstelle mit sehnellabbindendem Zement ist mit Schwierigkeiten verbunden, wenn es sich um Bohrlöcher mit stark zerklüfteten Wandungen handelt, z. B. in sehr mürbem Beton angelegte Bohrlöcher, bei deren Herstellung es oft vorkommt, dass beim Bohren grössere Teile der Bohrlochwandungen mit herausgebrochen werden.
Wenn die Abschlussscheiben
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des Pressrohres gerade an solchen Stellen zu liegen kommen, so gelingt die Abdichtung hier oft nicht oder nur unter grossen Schwierigkeiten, da selbst eine durch eine grössere Filzscheibe & od. dgl. erweiterte untere Abschlussseheibe i sieh nicht dicht an die unregelmässige Wandung des Bohrloches anlegt und dann beim Aufgiessen des schnellabbindenden Zementes dieser in das Bohrloch nach unten hin abfliesst.
Wenn man, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, zum Abdichten des Pressrohres gegen die Bohrlochwand dickflüssigen Zement verwendet, so erhält man damit nicht eine so gute Abdichtung wie mit dünnflüssigem Zement, weil der dickflüssige Zementbrei nicht so wie der dünnflüssige in die Hohlriiume der gerade an solchen Stellen mürben, rissigen Bohrlochwandung einzudringen vermag. Beim darauffolgenden Einpressen von Füll-oder Dichtungsmaterial könnte dann der Druckstrom einen Weg- um die Pressrohrscheiben und um die Abdichtung SZ herum nach aussen finden.
Gemäss der Erfindung wird auch bei stark zerklüfteter Bohrlochwand die Verwendung von dünnflüssigem Zement zur Herstellung der Abdichtung SZ dadurch ermöglicht, dass das Pressrohr an der Mündung mittels eines mit Luft aufgeblasenen Schlauches oder Ballons od. dgl. gegen die Bohrlochwand abgeschlossen wird. Während eine Filzscheibe immer mehr oder weniger ihre ursprüngliche Gestalt beibehält und daher nicht in grössere Ausbuchtungen der Bohrloehwand eindringt, sondern diese Ausbuchungen überbrückt, kann ein solcher mit Luft aufgeblasener Schlauch, besonders ein elastischer
Gummiballon, sich allen Unregelmässigkeiten der Bohrlochwand anschmiegen.
In der Zeichnung ist in Fig. 3 eine solche Einrichtung dargestellt. Dabei ist p der Sehlauch oder
Ballon und q die zum Auffüllen des Schlauches oder Ballons mit Pressluft dienende Leitung.
Nach dem Einbringen und Aufblasen des Schlauches oder Ballons kann sofort der dünnflüssige. schnellabbindende Zement SZ aufgegossen werden. Sobald dieser erstarrt, ist, kann der Schlauch oder Ballon nach dem Ablassen der Luft wieder aus dem Pressrohr herausgezogen und weiterverwendet werden. Wenn man erst nach längerer Zeit, nachdem der Zement schon hart geworden ist, zum Herausziehen des Schlauches oder Ballons kommen kann, so ist es zweckmässig, diesen vor dem Einführen in das Pressrohr an der Oberseite mit einem Fettanstrich zu versehen, damit er beim Abziehen vom aufgegossenen Zement nicht. zerreisst.
Zum besseren Festhalten des Schlauches oder Ballons kann das Pressrohr unter Wegfall der Scheibe t unten konisch ausgebildet werden, wie es in der Zeichnung bei a'dargestellt ist.
Ein solcher mit Luft aufgeblasener Schlauch oder Ballon bietet den weiteren Vorteil, dass er das Einbringen des schnellabbindenden Zementes erleichtert, wenn das Bohrloch starken Wasserandrang zeigt. Dieser wird von dem Schlauch oder Ballon besser zuriiekgedämmt als von einer Filxseheibe. so dass der Zement auch bei solchen Bohrlöchern im Trockenen, mindestens aber im unbewegten Wasser eingebracht werden und sich somit nicht entmischen kann.
In solchen Fällen kann es vorkommen, dass oberhalb des Schlauches oder Ballons Wasser in das Bohrloch eindringt und dadurch das Einbringen und Abbinden des schnellabbindenden Zementes erschwert oder verhindert wird. Dann setzt man über das Pressrohr ein Hilfsrohr. das dieses mit einem gewissen Zwischenraum umschliesst und das zweckmässig am unteren Ende nach aussen umgebördelt ist. Das in das Bohrloch eindringende Wasser wird dann aussen am Hilfsrohr entlang an die Oberfläche abgeleitet, so dass zwischen den beiden Rohren unbewegtes Wasser steht, in das der schnellabbindende Zement eingebracht werden kann.
Wenn in mehrere benachbarte Bohrlöcher Pressrohre eingesetzt und hinter ihrer Abschlussscheibe gegen die Bohrloehwand abgedichtet sind, so kann es vorkommen, dass der Raum unterhalb eines Pressrohres von dem in ein benachbartes Bohrloch eingepressten Füll-oder Dichtungsmaterial ausgefüllt wird, indem dieser durch Risse oder Spalten, die in das erstere Bohrloch münden, in dieses übertritt.
Dies kann verhindert werden, indem man einen mit Luft aufgeblasenen Schlauch oder Ballon verwendet, der dann das Bohrloch gegen das Eindringen von Füll-oder Dichtungsmaterial aus einem benachbarten Bohrloch abschliesst, indem er die beide Bohrlöcher verbindenden Risse an ihrer Einmündung in das nicht unter Druck stehende Bohrloch abdeckt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
L Verfahren zum Einpressen von Füll-oder Diehtungsmaterial in rissigen Beton, zerklüftetes Gestein od. dgl. mittels eines in ein Bohrloch eingesetzten ein- oder mehrteiligen Pressrohres, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einpressen das Pressrohr kurz vor der Schicht, in die das Füll-oder Dichtungsmaterial eingepresst werden soll, gegen die Bohrlochwand mittels eines plastischen, nach dem Einfüllen hart werdenden Materials, z. B. schnellabbindender Zement, abgedichtet wird.