CH673678A5

CH673678A5 -

Info

Publication number: CH673678A5
Application number: CH4194/86A
Authority: CH
Inventors: Jarmo Leppaenen
Original assignee: Tampella Oy Ab
Priority date: 1985-11-07
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1990-03-30
Also published as: SE8604382L; FI854378A0; NO864135D0; ZA868028B; JPS62112900A; GB8624726D0; CN1010867B; FI79597B; CN86107237A; CA1256297A; GB2182696B; DE3635812A1; AU6388486A; SE464316B; FI854378A; IT1221770B; AU582019B2; IT8622230A0; FR2595113A1; FR2595113B1

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zuführen von Beton in ein Bohrloch bei Betonverankerung eines Felsen, wobei ein Zuführungsschlauch in das Loch geschoben wird, Beton durch den Zuführungsschlauch in das Loch gepumpt, und der Zuführungsschlauch synchron mit dem Pumpen von Beton aus dem Loch heraus gezogen wird.

Bei Felsverankerung werden Felsnägel oder Seile mittels Beton in den Felsen gebohrten Löchern befestigt, und zwar zum Abstützen des Felsens in Gruben und in dem Fels abgebauten Räumen.

Aus der schwedischen Offenlegungsschrift 7 901 616-8 ist eine Felsverankerungsausrüstung vorbekannt, wobei ein Rohr zur Zuführung von Beton an einem längs eines Tragbalkens beweglichen Schlitten befestigt ist, mittels dem ein Zuführungsrohr in ein in den Felsen gebohrtes Loch hineingeschoben und aus dem Loch herausgezogen werden kann.

Das Zuführen von Beton an das Bohrloch wird mittels dieser bekannten Ausrüstung dadurch ausgeführt, dass das Zuführungsrohr bis auf den Boden des Lochs geschoben wird und Beton dem Loch zugeführt wird, während das Zuführungsrohr im Loch auswärts gezogen wird. Zum Herausziehen des Zuführungsrohres ist die Funktion eines den Schlitten des Zuführungsrohrs bewegenden Verschiebemotors mit dem Motor der Betonspeisepumpe zwangssynchronisiert, so dass das Zuführungsrohr je nachdem, wie das Zuführungsrohr sich im Loch auswärts bewegt, so viel Beton in das Loch einführt, wie nach Schätzung zum Füllen des Lochs nötig ist.

Ein Nachteil mit einer solchen Zuführungsweise von Beton ist jedoch, dass es nicht möglich ist, zuverlässig zu sichern, dass das Bohrloch wirklich mit einer erwünschten Menge Beton gefüllt wird. Der Fels kann nämlich Zertrümmerungen und Krackstellen aufweisen, in die Beton bei Zuführung an das Loch hineindringen kann. Weil das Zuführungsrohr synchron mit der Betonzuführung nach aussen gezogen wird, ist die Folge in einem solchen Fall, dass das Loch unvollständig gefüllt wird, während die für das Loch beabsichtigte Betonmasse in Zertrümmerungen und Krackstellen hineindringt. Anderseits kann man nicht sicher sein, ob die Betonmasse wenigstens zum partiellen Füllen des Kracks genug war. Das Betonieren eines Felsnagels kann deswegen mangelhaft bleiben.

In der schweizerischen Patentschrift 615 245 wird ein Verfahren zum Zuführen von Beton an ein Bohrloch beschrieben. Dieses Verfahren basiert darauf, dass der einem Loch zugeführte Beton das Zuführungsrohr je nachdem im Loch auswärts schiebt, wie der Beton das Loch füllt. Eine Verwirklichung dieses Verfahrens setzt jedoch voraus, dass in das Bohrloch zusammen mit dem Zuführungsrohr ein flexibler, poröser Schlauch geschoben wird, der die Spitze des Zuführungsrohrs dicht umgibt, und in den hinein der Beton ausbricht. Mittels dieses Verfahrens können die Krackstellen und Zertrümmerungen nicht einmal teilweise mit Beton gefüllt werden.

In der finnischen Patentanmeldung 832 124 wird vorgeschlagen, den Fülldruck des Betons im Bohrloch zu benutzen, und zwar zum zwangsläufigen Herausziehen des Zuführungsrohrs aus dem Loch mittels einer Bedienungseinrichtung je nach dem jeweiligen Fülldruck des Betons im Loch. In dieser Weise wird gesichert, dass nicht nur das Bohrloch, sondern auch die ihm in den Weg kommenden Krackstellen und Zertrümmerungen mit Beton gefüllt werden können. Wenn die Felsnagellängen gross, z.B. über 4 m, werden, so wird durch das Gewicht des mit Betonmasse gefüllten Zuführungsrohrs und die Reibung zwischen dem Rohr und dem Loch sowie durch den Unterschied zwischen den Durchmessern des Rohrs und des Lochs jedoch veranlasst, dass das Zuführungsrohr nicht mehr als ein Beton schiebender Kolben fungiert. Dabei soll die Ausziehgeschwindigkeit des Zuführungsrohrs hinsichtlich der Fördermenge der Pumpe passend geschätzt werden, was Unsicherheitsfak-toren mit sich bringt.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die obenerwähnten Nachteile vermeidet und

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das Füllen eines Bohrlochs mit Beton auch dann sichergestellt, wenn im Felsen Zertrümmerungen und Krackstellen vorkommen. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in den Zuführungsschlauch je herausgezogene Strecke des Schlauchs eine Betonportion hineingepumpt wird, die grösser ist als die Betonmenge, die das unbeschädigte Bohrloch auf der erwähnten Strecke des Zuführungsschlauchs mit Beton füllen würde.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass in ein Bohrloch irgendein Überschuss an Beton, z.B. 20%, kontrolliert gepumpt wird, und zwar im Vergleich zu der Betonmenge, die zum Füllen eines unbeschädigten Loch gebraucht würde. Wenn der Fels Krackstellen aufweist, dringt zusätzlich Beton in die Krackstellen hinein. Wenn die Lockerheit des Felsen bekannt ist, kann der Betonüberschuss je nach der Qualität des Felsen zum Sichern des Füllens des Bohrlochs gewählt werden. Der Betonüberschuss dringt in Krackstellen hinein und füllt sie nur in der Nähe des gebohrten Lochs, was zur Befestigung eines Nagels am Loch gewöhnlich ausreicht.

Das Pumpen von Beton kann je nach der herauszuziehenden Strecke oder der Herausziehgeschwindigkeit des Zuführungsschlauchs gesteuert werden, so dass die Zuführung des Betonüberschusses dem Bohrloch je nach der Herausziehbewegung des Zuführungsschlauchs zwangsläufig geschieht.

Beim Bohren eines Lochs in einen Felsen kann die Bohrtiefe während des Bohrens gemessen werden, so dass es bekannt wird, in welchem Abstand die Bohrkrone sich jeweils von der Mündung des Bohrlochs gerechnet befindet. Wenn die Bohrkrone in eine grössere Spalte im Felsen eindringt, beobachtet der Bohrarbeiter an der Bewegung der Bohrmaschine eine Krackstelle oder einen Hohlraum. Durch Aufschreiben der Tiefenablesungen der an der Länge des Bohrlochs festgestellten Hohlräume wird die Qualität des Felsen bekannt.

Durch Messen der Bewegungsstrecke des Zuführungsschlauchs des Betons kann die Spitze des Zuführungsschlauchs an beliebigen Stellen im Bohrloch gestoppt werden. Während der Zuführungsschlauch in das Loch geschoben wird, kann Beton vor dem eigentlichen Füllen des Lochs an die Hohlräume gepumpt werden. Beim Herausziehen des Zuführungsschlauchs aus dem Loch kann die Spitze des Zuführungsschlauchs an den Hohlräumen gestoppt werden, die ausschliesslich durch Pumpen von Beton gefüllt werden können. Von dem Bohrarbeiter während des Bohrens eventuell nicht bemerkte, kleinere Spalten im Felsen werden selbsttätig mit dem Dosierüberschuss des Betons gefüllt.

Die Erfindung betrifft auch eine Ausrüstung zur Durchführung des Verfahrens,'welche einen Zuführungsschlauch, der zum Zuführen von Beton in ein Bohrloch schiebbar ist, eine Primärpumpe zum Pumpen von Beton in den Zuführungsschlauch und eine Verschiebevorrichtung zum Einschieben des Zuführungsschlauchs in das Loch und zum Herausziehen des Schlauchs aus dem Loch umfasst. Diese Ausrüstung ist dadurch gekennzeichnet,

— dass sie eine Dosierpumpe vom Kolbentyp umfasst, die zur Aufnahme einer Betonportion aus der Primärpumpe und zum Pumpen dieser Portion in den Zuführungsschlauch mit der Primärpumpe und mit dem Zuführungsschlauch verbunden ist und dass eine Bedienungseinrichtung der Dosierpumpe zur Steuerung des Betonpumpens in den Zuführungsschlauch entsprechend Herausziehparametern des Zuführungsschlauchs aus dem Bohrloch mit einem dieses Herausziehen fühlenden Messgerät verbunden ist.

In dieser Ausrüstung füllt die Primärpumpe die als Dosiergerät fungierende Sekundärpumpe vom Kolbentyp, und erst nachdem die Dosierpumpe zuverlässig gefüllt ist, macht sie den Pumpenschlag, wodurch Beton in das Loch geschoben wird. Der Schlag der Dosierpumpe ist zu der herauszuziehenden Strecke des Zuführungsschlauchs je eine Betonportion der Dosierpumpe proportioniert. Dank der Dosierpumpe ist es mit Sicherheit bekannt, wie viel Beton jeweils in das Loch hineingepumpt wird. Wegen Leckagen und Pumpverlusten geben konventionelle Betonpumpen nicht ausreichend zuverlässige Anga-5 ben über die wirklich gepumpte Betonmenge.

Der Schlag der Dosierpumpe kann durch elektrohydrauli-sche oder hydraulische Nachlaufsteuerung proportional zur Herausziehbewegung des Schlauchs gesteuert werden. Durch Abfühlen der Herausziehgeschwindigkeit des Zuführungs-lo schlauchs kann die Schlaggeschwindigkeit der Dosierpumpe gesteuert werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 das Funktionsprinzip einer zur Verwirklichung des 15 Verfahrens geeigneten Betonzuführungsausrüstung schematisch und

Fig. 2 einen Axialschnitt eines im Bohrloch befindlichen Zuführungsschlauchs in grösserem Massstab.

In Fig. 1 der Zeichnung wird ein Zuführungsschlauch 1 20 einer Betonzuführungsausrüstung gezeigt, der von einer nicht-gezeigten, auf die Transportunterlage montierten Stützeinrichtung und einem Zuführungsbalken getragen ist, wie z.B. im Zusammenhang mit der in der finnischen Patentanmeldung 832 124 der Anmelderin beschriebenen Lötverankerungsausrü-25 stung angeführt wird.

Der Zuführungsschlauch erstreckt sich durch einen Verschiebemechanismus 2, mittels dessen der Schlauch axial beweglich ist. Der Verschiebemechanismus wird von einer Bedienungseinrichtung 3, z.B. von einem hydraulischen Motor, ge-30 trieben.

Zum Pumpen von Beton umfasst die Ausrüstung eine Primärpumpe 4, die von jedem beliebigen Pumpentyp sein kann, aber die vorzugsweise aus einer einfach- oder doppeltwirkenden Kolbenpumpe besteht. Die Bedienungseinrichtung 5 der Pumpe 35 ist vorzugsweise ein hydraulischer Zylinder. Die Einlassseite der Pumpe ist durch eine Leitung 6 über ein Rückschlagventil 7 mit einem Betonmasse zuführenden Gefäss 8 verbunden.

Die Betonpumpausrüstung umfasst weiter eine einfachwirkende Dosierpumpe 9 vom Kolbentyp, deren Einlassseite durch 4o eine Leitung 10 über ein Rückschlagventil 11 mit der Auslassseite der Primärpumpe verbunden ist. Die Bedienungseinrichtung 12 der Dosierpumpe ist vorzugsweise ein hydraulischer Zylinder. Die Auslassseite der Dosierpumpe ist mit dem Zuführungsschlauch 1 verbunden, wie mit gebrochener Linie 13 ge-45 zeigt wird.

In der Bewegungsbahn des Zuführungsschlauchs ist ein Messgerät 14 montiert, das die axialen Bewegungen des Zuführungsschlauchs registriert. Das Messgerät dient dazu, die Funktion der Bedienungseinrichtung der Dosierpumpe zu steuern, so wie mit einer Verbindungslinie 15 gezeigt wird. Es kann sich z.B. um eine Steuerung handeln, bei der der Pumpenschlag der Dosierpumpe je eine bestimmte Anzahl Umdrehungen der Messrolle des Messgeräts um eine bestimmte Strecke vorwärtsgeht. Die Absicht ist, die Bewegung des Zuführungsschlauchs 55 und das Pumpen der Dosierpumpe zueinander so zu proportionieren, dass einer bestimmten axialen Bewegungsstrecke des Zuführungsschlauchs eine bestimmte, von der Dosierpumpe gepumpte Betonmenge entspricht. Die Steuerung der Bedienungseinrichtung der Dosierpumpe kann eine elektrohydraulische 60 oder hydraulische Nachlaufsteuerung sein.

Die Bedienungseinrichtung 12 der Dosierpumpe ist ihrerseits mit der Bedienungseinrichtung 5 der Primärpumpe verbunden, wie mit einer Verbindungslinie 16 angedeutet wird, so dass die Primärpumpe anläuft, nachdem die Dosierpumpe den Beton-65 pumpschlag durchgeführt hat, und eine Rückbewegung des Kolbens der Dosierpumpe und das Füllen der Dosierpumpe mit Beton zustande bringt. Nachdem die Dosierpumpe die Rückbewegung ausgeführt hat, wird die Primärpumpe durch die Steue

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rung gestoppt. Die Steuerung zwischen dem erwähnten Messgerät und der Dosierpumpe bringt den Anlauf eines Pumpenschlags der Dosierpumpe zustande, wenn der Zuführungsschlauch sich im Bohrloch auswärts zu bewegen beginnt.

Die Ausrüstung funktioniert in der folgenden Weise.

Die Primärpumpe füllt die Dosierpumpe, so dass sie eine bestimmte Betonportion enthält. Nachdem der Zuführungsschlauch mittels eines Verschiebemechanismus in ein in einen Felsen 17 gebohrtes Loch 18 geschoben ist und der Verschiebemechanismus anfängt, den Zuführungsschlauch im Loch nach aussen zu ziehen, reagiert ein sich gegen den Zuführungsschlauch des Messgeräts wälzendes Rollensystem auf diese Herausziehbewegung und gibt der Bedienungseinrichtung der Dosierpumpe einen Anlaufimpuls. Die Dosierpumpe führt dabei einen zu der Herausziehbewegung des Schlauchs proportionalen Schlag aus, so dass Beton aus der Pumpe in den Schlauch und in das Loch in dem Takt eindringt, wie der Schlauch sich im Loch nach aussen bewegt.

Der Schlag der Dosierpumpe bzw. die in den Zuführungsschlauch gepumpte Betonmenge ist zu der Herausziehbewegung des Zuführungsschlauchs so proportioniert, dass die Pumpe einen Überschuss an Beton in das Loch schiebt, und zwar im Vergleich zu der Menge, die zum Füllen des Bohrlochs theoretisch ausreicht, wenn das Loch unbeschädigt ist, d.h. wenn es keine Krackstellen und Spalten aufweist. Dieser Überschuss kann z.B. 20% sein und wird je nach der Qualität des jeweils aktuellen Felsen grösser oder kleiner gewählt. Ein Fels mit verhältnismässig vielen Krackstellen kann einen grösseren Überschuss fordern als ein Fels mit verhältnismässig wenigen Krackstellen. Während des Pumpens dringt der Betonüberschuss in diese Krackstellen und Spalten hinein.

In langen, zu verankernden Löchern kann die Dosierpumpe eventuell vielmals gefüllt werden, und für die Dauer eines solchen Füllens wird der Verschiebemechanismus des Zuführungsschlauchs gestoppt.

Beim Füllen eines Bohrlochs mit Beton kann die Bewegung des Zuführungsschlauchs an im voraus festgestellten Hohlräumen gestoppt und Beton mittels einer Dosierpumpe in den Hohlraum gepumpt werden, während die Steuerung zwischen 5 dem Messgerät und der Bedienungseinrichtung für diese Zeit ausgeschaltet ist. Gleichartiges Füllen der Hohlräume kann auch beim Schieben des Zuführungsschlauchs in das Loch ausgeführt werden.

Beim Pumpen von Beton mit einer Primärpumpe kann Luft io in die Pumpe eingelassen werden. Zur Entlüftung ist der Zuführungsschlauch in einem Abstand L von der Spitze des Schlauchs mit einem kleinen Loch oder mehreren solchen Löchern 19 versehen. Beim Pumpen von Betonmasse strömt diese langsam aus dem kleinen Loch heraus, wobei die Hauptströ-15 mung jedoch aus dem Ende des Zuführungsschlauchs, ausbricht. Wenn eine Luftblase an das Loch kommt, verschwindet sie leicht unter Druck durch das kleine Loch.

Die Länge L hängt von der Länge der zu bohrenden Löcher und von dem regulierbaren Betonüberschuss ab. In einem unbe-20 schädigten Bohrloch darf der Betonüberschuss die Länge L nicht überschreiten, nachdem das Bohrloch gefüllt ist. Die Löcher des Schlauchs sollen über die ganze Länge des Bohrlochs ausserhalb der zugeführten Betonsäule sein, so dass die Luft in den freien Raum ausströmen kann.

25 Die Zeichnung und die sich daran anschliessende Beschreibung sind nur zur Veranschaulichung des Gedankens der Erfindung beabsichtigt. Was die Einzelheiten betrifft, können das er-findungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Ausrüstung im Rahmen der Patentansprüche variieren. Statt dessen, 30 dass die Strecke oder die Geschwindigkeit des Pumpenschlags je nach der Herausziehstrecke oder -geschwindigkeit des Schlauchs gesteuert wird, ist es möglich, umgekehrt zu handeln, d.h. die Herausziehstrecke oder -geschwindigkeit des Schlauchs je nach der Strecke respektive Geschwindigkeit des Pumpen-35 schlags zu steuern.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Zuführen von Beton in ein Bohrloch bei Betonverankerung eines Felsen, wobei ein Zuführungsschlauch in das Loch geschoben wird, Beton durch den Zuführungsschlauch in das Loch gepumpt, und der Zuführungsschlauch synchron mit dem Pumpen von Beton aus dem Loch herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zuführungsschlauch (1) je herausgezogene Strecke des Schlauchs eine Betonportion hineingepumpt wird, die grösser ist als die Betonmenge, die das unbeschädigte Bohrloch (18) auf der erwähnten Strecke des Zuführungsschlauchs mit Beton füllen würde.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonportion umso grösser gewählt wird, je gebrochener der Fels (17) des Bohrlochs (18) ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonportion im Verhältnis zu Herausziehparametern des Zuführungsschlauchs (1) gepumpt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strecke des Pumpenschlags der Betondosierpumpe (9) im Verhältnis zur Herausziehstrecke des Zuführungsschlauchs (1) gesteuert wird oder umgekehrt.

5. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Pumpenschlags der Betondosierpumpe (9) im Verhältnis zur Herausziehgeschwindigkeit des Zuführungsschlauchs (1) gesteuert wird oder umgekehrt.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschieben des Zuführungsschlauchs (1) in das Bohrloch (8) die Vorschubbewegung des Schlauchs (1) an beim Bohren des Lochs festgestellten Krackstellen, Hohlräumen und dergleichen gestoppt und Beton in den Zuführungsschlauch gepumpt wird.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herausziehen des Zuführungsschlauchs (1) aus dem Bohrloch (18) die Herausziehbewegung des Schlauchs an beim Bohren des Lochs festgestellten Krackstellen, Hohlräumen und dergleichen gestoppt und mit dem Pumpen von Beton in den Zuführungsschlauch fortgesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton zuerst mit einer Primärpumpe (4) in eine (die) Dosierpumpe (9) vom Kolbentyp gepumpt wird, dass der Beton danach beim Herausziehen des Schlauchs im Bohrloch mit einem Schlag der Dosierpumpe in den Zuführungsschlauch gepumpt wird und dass die Primärpumpe für die Dauer der Pumpbewegung der Dosierpumpe gestoppt wird.

9. Ausrüstung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche einen Zuführungsschlauch, des zum Zuführen von Beton in ein Bohrloch schiebbar ist, eine Primärpumpe zum Pumpen von Beton in den Zuführungsschlauch und eine Verschiebevorrichtung zum Einschieben des Zuführungsschlauchs in das Loch und zum Herausziehen des Schlauchs aus dem Loch, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrüstung eine Dosierpumpe (9) vom Kolbentyp umfasst, die zur Aufnahme einer Betonportion aus der Primärpumpe und zum Pumpen dieser Portion in den Zuführungsschlauch mit der Primärpumpe (4) und dem Zuführungsschlauch verbunden ist und dass eine Bedienungseinrichtung (12) der Dosierpumpe zur Steuerung des Betonpumpens in den Zuführungsschlauch entsprechend Herausziehparametern des Zuführungsschlauchs aus dem Bohrloch mit einem dieses Herausziehen fühlenden Messgerät (14) verbunden ist.