-
Die
Erfindung betrifft einen Reibrohranker mit Patronenkleber oder Speicherfilz
für den gebirgsvergütenden Einsatz im Berg- und
Tunnelbau, mit einem begrenzt dehnbaren und an den Enden geschlossenen
Rohrkörper, der eine oder mehrere, den Durchmesser durchgehend
reduzierende Verfaltungen mit eingelegten Kleberpatronen oder mit
einem klebergefüllten Speicherfilz versehen ist, der den Durchmesser
des noch verfalteten Ankerrohres überlappend umgreift.
-
In
den taschenförmig ausgebildeten Rohrverfaltungen wird,
der in einem Folienschlauch eingelagerte, vorkonfektionierte Patronenkleber
mit oder ohne Verstärkungsprofil, bei der Ausdehnung der
Verfaltung durch Wasserhochdruck, zwischen der Oberfläche
Ankerrohr und dem Gebirge der Bohrung, auf der ges. Traglänge,
in Längsrichtung des Ankerrohres ausgepresst und legt den
Reibrohranker, gegen Gebirgsbewegungen und Schwingungen durch Sprengarbeiten,
mit der erzeugten Druckverklebung in der Ankerbohrung fest.
-
Mit
einem, den Reibrohranker umschließenden Speicherfilz mit
dem eingelagerten Patronenkleber, wird ebenfalls ein sprengsicherer
und homogener Gebirgsanschluss in der Ankerbohrung und eine Druckverklebung
mit der Auffaltung des Reibrohrankers erreicht.
-
Die
Außenfläche des Reibungsrohres ist zur weiteren
Verbesserung des Reibungskoeffizienten wahlweise mit einer Aufschweißspirale
oder einem Gitternetzstahlschlauch versehen und der Patronenkleber
wird zur Erhöhung des Reibungskoeffizienten zwischen dem
Reibungsrohr und dem Gebirge, mit eingelagerten Reibungsmitteln
wie z. B. Stahlkies oder Korund für die Druckverklebung
verbessert.
-
Der
vorkonfektionierte Kleber ist chemisch in der Aushärtungsphase
so eingestellt, dass er kein Volumen verliert, sondern sich bei
der Aushärtung eine gesteuerte Volumenzunahme des Klebergemisches
einstellt, mit der der Gebirgsanker nach der hydraulischen Entlastung
mit der vorher erzeugten Druckverklebung festgelegt wird und mit
dieser nachträglichen Verspannung, dabei das Lösen
von Kluftkörpern verhindert.
-
Derartige
Reibrohranker ohne Klebereinsatz werden in gebrächen Gebirgsvorkommen,
als auch im Hartgestein zur Gewölbebildung, mit zusätzlichen Rohr-
und Profilstab-Verstärkungen verschiedener Art eingesetzt
und sind in den Schriften
DE
100 57 041 A1 ,
DE 10 2004 006 872 A1 ,
EP B1 0016 742 und
EP 540 601 B1 eingehend
beschrieben. Alle Systeme haben jedoch nur eine asymmetrische Anordnungsmöglichkeit
einer Profilverstärkung aufgezeigt.
-
Des
weiteren wird mit dem bisher nachteiligen Schrumpfprozess bei der
Kleberaushärtung mit anderen Ankersystemen, die Gewölbebildung
durch ein Ankersystem nicht unterstützt, sondern verlangt zur
Erreichung der erforderlichen Sicherheit, eine höhere Ankerdichte/m2.
-
Alle
bisher eingesetzten Konstruktionen von Reibrohrankern, wurden mit
glatten Oberflächen der Ankerrohre ausgebildet, die nur
durch den erzeugten hydraulischen Innendruck einen, vom Zustand
des Gebirgskontaktes abhängigen, mehr oder weniger mäßigen
Reibungseffekt in der Ankerbohrung aufbringen können.
-
Dazu
trägt auch die poröse Oberfläche des Gebirges
in einer Ankerbohrung bei, mit der nur eine bedingte Tragfähigkeit
durch die glatte Oberfläche des Ankers gewährleistet
wird, die weitergehend durch die Erschütterungen und Schwingungen
bei einem Sprengvortrieb eingeschränkt wird, da diese Vorgänge
immer direkt auf die Anker einwirken die bereits gesetzt und nach
einer Sprengung keiner weiteren Nachkontrolle einer Belastbarkeit
unterzogen werden.
-
Ziel
des Erfindungsgegenstandes ist es, einen für höhere
Zug- und Scherkräfte geeigneten Reibrohranker mit eingelagerten
Kleberpatronen oder einem das Ankerrohr umgreifenden, mit einem Druckkleber
gefüllten Speicherfilz, zur Verbesserung des Reibungskoeffizienten
mit der erzeugten Druckverklebung besonders in porösen
Ankerbohrungen, als einen sofort tragenden Gebirgsanker für
die intensive Unterstützung der Gewölbebildung
zu schaffen, mit dem aus dem bereits abgesicherten Vortriebsbereich,
auch eine weitere Automatisierung des Ankersetzvorganges mit der
Bohrlafette und die Verringerung der Ankerdichte/m2 zu erreichen
ist.
-
Diese
Aufgabe wird mit der Anwendung der Vorkonfektionierung gelöst,
die in Form von Patronenschläuchen als Ein- oder auch Zweikomponentenkleber
in den Ein- oder Mehrfach-Verfaltungen des Ankerrohres, auch wahlweise
zur Erhöhung des Widerstandsmomentes mit den Profilstäben
eingebracht wird.
-
Durch
den mit Wasserhochdruck hydraulisch ausgelösten Vorgang,
wird die Auffaltung im Reibrohranker in der Ankerbohrung auslöst,
mit der dann die in den Verfaltungen des Ankerrohres eingelagerte vorkonfektionierte
Kleberpatrone, zwischen dem Ankerrohr und dem Gebirge, in der gesamten
Länge, schlagartig zu der Druckverklebung auspresst wird.
-
Mit
diesem Vorgang umhüllen sich die eingelegten Profilverstärkungen
am Außenmantel des Ankerrohres mit dem Kleber, die damit
nach der Aushärtung zur effektiveren Erhöhung
des Ankerquerschnittes beitragen und sind nach dem Setzvorgang in
der ges. Ankerlänge sprengsicherer und zur Aufnahme aller
statischen und dynamischen Gebirgsbewegungen sofort belastbar, ohne
die Aushärtezeit des Patronenklebers als Druckverklebung
abwarten zu müssen.
-
Mit
weiteren Mitteln einer Kleberbeimischung z. B. mit Korund oder Stahlkies,
wird der Reibungskoeffizient zwischen Ankerrohr und Gebirge erhöht,
mit dem vorgesehenen Kleberüberschuss angebohrte Klüfte
verfüllt und damit die Haftreibung zwischen dem Ankerrohr
und der porösen Gebirgsoberfläche wesentlich verbessert.
-
Ebenso
wird der Reibrohranker mit einer Aufschweißspirale versehen.
Das Ankerrohr mit einer Ausräumspitze ausgebildet, kann
Bohrklein bei einem Einsatz im gebrächen Gebirge und bei
zugefallenen Ankerbohrungen, mit einer zusätzlichen Drehbewegung
durch die Ankerlafette, vor dem Setzvorgang aus dem Bohrloch entfernen.
-
Mit
der Anordnung des vorkonfektionierten Patronenklebers in Kunststoffschläuchen
zur Druckverklebung, wird eine wesentliche Minimierung der Einbauzeit,
Leistungssteigerung mit einer besseren Einbauqualität der
Reibrohranker, die Senkung des Personalaufwandes und durch eine
höhere Mechanisierung, die Verringerung der Unfallgefahr
durch eine, mit der Ankerung vorlaufenden besseren Gewölbebildung
aus dem bereits gesicherten Vortriebsbereich erreicht.
-
Bei
der Anordnung von Mehrfachverfaltungen im Ankerrohr wird damit eine
höhere Stabilisierung des Ankerrohres möglich,
da bei einer Verpressung des Ankerrohres mit Wasserhochdruck, ein
Teil des Verfaltungsprofiles nach der Anlage des Ankerrohres in
der Bohrung bestehen bleibt und die verbleibenden Restverformungen
das Widerstandsmoment des Ankerrohres erhöhen.
-
Darüber
hinaus kann der hydraulisch verformbare, dünnwandige Reibrohranker
mit einer oder mehreren Rohrschalen verstärkt werden. Diese
sind zur Unterstützung des Klebevorganges, mit dem aus den
Verfaltungen des Ankerrohres ausgepressten Patronenkleber, mit zusätzlichen
Durchlassbohrungen für den Kleber versehen, um mit diesen
Bohrungen auch einen zwei- oder mehrschaligen Anker in der Ankerbohrung
gegen alle statischen Erschütterungen und dynamischen Gebirgsbewegungen, sprengsicher
festlegen zu können.
-
Ebenso
wird ein zur Verstärkung des Reibrohrankers eingelegter
runder, bzw. flacher Profilstab oder Drahtseil, mit dem Patronenschlauch
in die Verfaltung eingelegt und durch den Auspressvorgang des Patronenklebers
mit der dann einsetzenden Druckverklebung, eine intensive Verbindung
mit dem Ankerrohr und Gebirge erreicht.
-
Ein
wesentlicher Vorteil zur Verbesserung des Widerstandsmomentes und
einer höheren Zugbelastung entsteht, wenn statt eines runden
Profilstabquerschnittes, der durch den Auspressvorgang nur mit der
bisherigen mechanischen Klemmwirkung im inneren Bereich des Ankerrohres
angeordnet werden konnte, ein Flachprofil mit einer Kleberumhüllung und
in einer oder bei größeren Rohrquerschnitten in mehreren
Verfaltungen, in den Mantel des Ankerrohres mit Schweißpunkten
angelagert werden kann.
-
Durch
die Formvorgabe des Rohrquerschnittes wird bei der sich dann hydraulisch
ausgelösten Auffaltung des Ankerrohres in einer Ankerbohrung, die
mit dem Ankerrohr durch die Profilvorgabe und durch den Patronenkleber
mit dem Ankerrohr verbundene Profilverstärkung in der Ankerbohrung
an das Gebirge so anlegt, dass damit die wesentliche Erhöhung
des Widerstandsmomentes des Ankerquerschnittes erreicht wird.
-
Statt
der Einlage eines Patronenklebers in einer oder mehreren der Verfaltungen,
kann das Ankerrohr auch von Außen mit einem Speicherfilz
umhüllt werden, der mit einem Einkomponentenkleber derart getränkt
ist, dass bei einem anstehenden Wasserhochdruck, das Ringvolumen
als Kleberspalt zwischen Ankerrohr und Gebirge in der Ankerbohrung sowie
auch noch anstehende Risse und Klüfte, zur Unterstützung
der Gewölbebildung, ausgefüllt werden.
-
Beim
Einsatz von einer oder mehreren Rohrschalen, wird der Speicherfilz
unter bzw. zwischen mehreren Rohrschalen eingelegt, so dass damit
der Transport des vorkonfektionierten Ankers vor Ort mit dem Speicherfilz
gesichert wird.
-
Für
den Transport und die Montage ohne eine Rohrschale zur Verstärkung,
wird der Speicherfilz mit einem Antikleberpapier für den
Transport abgedeckt und so gesichert, dass vor der Einlage des Ankers
in das Lafettenmagazin, keine Beschädigung des Kleberträgers
eintreten kann. Ebenso ist es möglich, dass der Speicherfilz
erst vor der Montage des Reibrohrankers von einer zugeschnittenen
Rolle auf das Ankerrohr mit der erforderlichen Überlappung aufgebracht
wird.
-
Der
Speicherfilz ist strukturell aus einem Stahl- oder Kunststoffgewebe
so ausgebildet, dass er sich gleichzeitig mit dem ausgepressten
Kleber zur Erhöhung des Reibungskoeffizienten zwischen
dem Reibrohranker und Gebirge, in der Ankerbohrung zur Verzahnung
mit dem Gebirge einlagert.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen und Anwendungen des Reibrohrankers mit Kleberpatronen
und Speicherfilz, mit den bekannten Vorteilen einer Verstärkung
der Bruchlasterhöhung, sind den Figuren mit den zugehörigen
Unteransprüchen zu entnehmen.
-
1 zeigt
eine Ankerbohrung im Querschnitt mit einem nicht aufgefalteten Reibrohranker, den
eingelagerten Patronenkleber und Härterstrang.
-
2 zeigt
eine Ankerbohrung im Querschnitt mit einem nicht aufgefalteten Reibrohranker mit
zwei eingelegten Flachprofilen und Speicherfilz.
-
3 zeigt
eine Ankerbohrung im Querschnitt mit einem nicht aufgefalteten Reibrohranker mit
einem Patronenkleber und einer zur Verstärkung aufgebrachten
Rohrschale mit Kleberdurchlassbohrungen.
-
4 zeigt
eine Ankerbohrung im Querschnitt mit einer eingelegten runden Profilverstärkung
mit dem umschließenden Speicherfilz.
-
5 zeigt
eine Ankerbohrung im Querschnitt mit einem nicht aufgefalteten Reibrohranker, mit
der dreifachen Anordnung eines Rundprofils zur Verstärkung
und mit einem umgreifenden Speicherfilz.
-
6 zeigt
eine Ankerbohrung im Querschnitt mit einem unverspannten Reibrohranker
und der federnd angeordneten Verfaltung.
-
7 zeigt
eine Ankerbohrung im Querschnitt mit einem verspannten Reibrohranker
mit der federnd angeordneten Verfaltung.
-
8.
zeigt die Längsansicht eines Ankerkopfes mit den unterbrochenen
Aufschweißspiralen und der Ausräumspitze für
Bohrklein.
-
Die 1 zeigt
eine Ankerbohrung 1 im Querschnitt 2 mit einem
noch nicht hydraulisch aufgefalteten Reibrohranker 3 mit
dem in der Verfaltung 4 eingelagerten Patronenkleber 5.
Nach Aufgabe des hydraulischen Druckes von ca. 250 bar, für
die Wandstärke 21 des Ankerrohres 6,
legt sich das Ankerrohr 6, mit der Materialvorgabe 7 durch
den Vorgang der Auffaltung in der Ankerbohrung 1 in der
ges. tragenden Länge des Reibrohrankers 3 an das
Gebirge 11 und zerdrückt den Kunststoffschlauch 8 mit
dem Patronenkleber 5. Unter dem hohen Druck verteilt sich der
Patronenkleber 5 auf den Durchmesser 9 des aufgefalteten
Reibrohrankers 3 und füllt die Gesteinsporen 10,
mit der Druckverklebung (61) sowie die angebohrten Risse
und Klüfte mit dem Patronenkleber 5.
-
Die 2 zeigt
eine Ankerbohrung 1 im Querschnitt 2 mit einem
noch nicht hydraulisch aufgefalteten Reibrohranker 12.
In dem verfalteten Reibrohranker 12 sind zwei Kammern 13,
die wahlweise jeweils mit einem Patronenkleber 5, oder
einem Walzprofil 14, zur Verstärkung des Reibrohrankers 12 vorgesehen
sind. Es kann auch, je nach Belastungsfall eine Kammer 13 mit
dem Patronenkleber 5 und eine Kammer 13 mit einem
Walzprofil 14 angeordnet werden. Nach Aufgabe des hydraulischen Druckes
von ca. 250 bar, für die Wandstärke 21 des Ankerrohres,
legt sich das Ankerrohr 15, mit der Materialvorgabe 16 durch
den Vorgang der Auffaltung in der Ankerbohrung 1 in der
ges. tragenden Länge des Reibrohrankers 12 an
das Gebirge 11 und zerdrückt den Kunststoffschlauch 8 mit
dem Patronenkleber 5. Unter dem hohen Druck verteilt sich
der Kleber auf den Durchmesser 9 des aufgefalteten Reibrohrankers 1 und
füllt die Gesteinsporen 10, mit der Druckverklebung
(61) sowie die angebohrten Risse und Klüfte mit
dem Patronenkleber 5.
-
Die 3 zeigt
eine Ankerbohrung 1 im Querschnitt 2 mit einem
noch nicht hydraulisch aufgefalteten Reibrohranker 17 mit
dem in der Verfaltung 18 eingelagerten Patronenkleber 5.
Der verfaltete Reibrohranker 17 wird von einer Rohrschale 19 mit den
Kleberdurchlassbohrungen 20 umschlossen. Nach Aufgabe des
hydraulischen Druckes von ca. 250 bar, für die Wandstärke 21 des
Ankerrohres 22, legt sich das Ankerrohr 22, mit
der Materialvorgabe 23 durch den Vorgang der Auffaltung
in der Ankerbohrung 1, in der ges. tragenden Länge
des Reibrohrankers 17 an das Gebirge 11 und zerdrückt
den Kunststoffschlauch 8 mit dem Patronenkleber 5.
Unter dem hohen Druck verteilt sich der Patronenkleber 5 auf
den Durchmesser 9 des aufgefalteten Reibrohrankers 1 und
füllt die Gesteinsporen 10, mit der Druckverklebung
(61) sowie die angebohrten Risse und Klüfte mit
dem Patronenkleber 5.
-
Die 4 zeigt
eine Ankerbohrung 1 im Querschnitt 2 mit einem
noch nicht hydraulisch aufgefalteten Reibrohranker 24,
mit einer Profilstahleinlage 25 zur Verstärkung
des Reibrohrankers 24. Der Reibrohranker 24 wird
von einem Speicherfilz 26 mit einer Überlappung 27 umschlossen.
Nach Aufgabe des hydraulischen Druckes von ca. 250 bar, für
die Wandstärke 21 des Reibrohrankers 24,
legt sich das Ankerrohr 22, mit der Materialvorgabe 23 durch
den Vorgang der Auffaltung in der Ankerbohrung 1 in der ges.
tragenden Länge des Reibrohrankers 24 an das Gebirge 11 und
drückt den in dem Speicherfilz 26 überschüssig
eingelagerten Patronenkleber 5 zur Druckverklebung (61)
aus. Unter dem hohen Druck verteilt sich der Patronenkleber 5 auf
den Durchmesser 9 des aufgefalteten Reibrohrankers 24 und
füllt die Gesteinsporen 10, sowie die angebohrten
Risse und Klüfte mit dem Patronenkleber 5. in
der Ankerbohrung 1 aus.
-
Die 5 zeigt
eine Ankerbohrung 28 im Querschnitt 29 mit einem
noch nicht hydraulisch aufgefalteten Reibrohranker 30,
mit drei Profilstahleinlagen 31 zur Verstärkung
des Reibrohrankers 30. Der Reibrohranker 30 wird
von einem Speicherfilz 26 überlappend umschlossen.
Nach Aufgabe des hydraulischen Druckes von ca. 250 bar, für
die Wandstärke 32 des Reibrohrankers 30,
legt sich das Ankerrohr 33, mit der Materialvorgabe 34 durch
den Vorgang der Auffaltung 35 in der Ankerbohrung 1 in der
ges. tragenden Länge des Reibrohrankers 30 an das
Gebirge 11 und drückt den in dem Speicherfilz 26 überschüssig
eingelagerten Patronenkleber 5 zur Druckverklebung 61 aus.
Unter dem hohen Druck verteilt sich der Patronenkleber 5 auf
den Durchmesser 9 des aufgefalteten Reibrohrankers 30 und
füllt die Gesteinsporen 10, sowie die angebohrten
Risse und Klüfte mit dem Patronenkleber 5.
-
Die 6 zeigt
eine Ankerbohrung 1 im Querschnitt 2 mit einem
noch nicht hydraulisch verspannten Reibrohranker 44 mit
der angeordneten Verfaltung 45 mit Federwirkung 62.
Mit der Ausbildung der Verfaltung 45, bleibt das Ankerrohr 46 in
der Endposition 47 der Ankerbohrung 1 nach der
hydraulischen Druckentlastung, federnd zur Druckverklebung 61 verspannt.
-
Die 7 zeigt
eine Ankerbohrung 1 im Querschnitt 2 mit einem
verspannten Reibrohranker 44 mit der angeordneten Verfaltung 45 mit
Federwirkung 62 und Druckverklebung (61). Mit
der Ausbildung der Verfaltung 45, bleibt das Ankerrohr 46 in
der Endposition 47 der Ankerbohrung 1 nach der
hydraulischen Druckentlastung, federnd verspannt.
-
Die 8 zeigt
die Längsansicht eines Ankerrohres (6) mit den
Aufschweißspiralen (38) und dem Ausräummeißel
(37) für Bohrklein und zugefallene Ankerbohrungen
(1). Mit der Steigung (48) der Aufschweißspiralen
(38) kann mit dem Setzen der Reibrohranker (3, 12, 17, 24 30 und 44)
aus einem vorgesehenen Ankermagazin, durch eine Drehbewegung mit
der Bohrlafette, Bohrklein entfernt und zugefallene Ankerbohrungen
(1) wieder für die Druckverklebung (61)
geöffnet werden.
-
- 1
- Ankerbohrung
- 2
- Querschnitt,
zu 1
- 3
- Reibrohranker,
zu 1
- 4
- Rohrverfaltung,
zu 1
- 5
- Patronenkleber,
zu 6
- 6
- Ankerrohr,
zu 3
- 7
- Materialvorgabe,
zur Verfaltung, zu 4
- 8
- Kunststoffschlauch,
zu 5
- 9
- Durchmesser,
zu 1
- 10
- Gesteinsporen,
zu 11
- 11
- Gebirge,
zu 1
- 12
- Reibrohranker,
zu 1
- 13
- Kammern,
zu 12
- 14
- Walzprofil,
zu 12
- 15
- Ankerrohr,
zu 12
- 16
- Materialvorgabe,
zu 15
- 17
- Reibrohranker,
zu 1
- 18
- Verfaltung,
zu 17
- 19
- Rohrschale,
zu 17
- 20
- Kleberdurchlassbohrung,
zu 19
- 21
- Wandstärke,
zu 22
- 22
- Ankerrohr,
zu 21
- 23
- Materialvorgabe,
zu 22
- 24
- Reibrohranker,
zu 1
- 25
- Profilstahleinlage,
zu 24
- 26
- Speicherfilz,
zu 24
- 27
- Überlappung,
zu 26
- 28
- Ankerbohrung,
zu 24
- 29
- Querschnitt,
zu 28
- 30
- Reibrohranker,
zu 28
- 31
- Profilstahleinlage,
zu 30
- 32
- Wandstärke,
zu 30
- 33
- Ankerrohr,
zu 30
- 34
- Materialvorgabe,
zu 33
- 35
- Auffaltung,
zu 34
- 36
- Ankerkopf,
zu 6
- 37
- Ausräummeißel,
zu 3, 12, 17, 24 und 30
- 38
- Aufschweißspirale,
zu 3, 12, 17, 24 und 30
- 39
- Unterbrechung,
zu 4 und 18
- 40
- Speicherkammer,
zu 38 und 39
- 41
- Härter,
zu 5
- 42
- Einkomponentenkleber,
zu 6, 15, 22 und 33
- 43
- Kleberpatrone,
zu 42
- 44
- Reibrohranker,
zu 44
- 45
- Verfaltung,
federnd, zu 44
- 46
- Ankerrohr,
zu 44
- 47
- Endposition,
zu 44
- 48
- Spiralsteigung,
zu 38
- 49
- Wasserhochdruck,
zu 3, 12, 17, 24 und 30
- 50
- Traglänge,
Reibrohranker, zu 3
- 51
- Längsrichtung,
zu 3
- 52
- Gitterstruktur,
zu 26
- 53
- Flachprofil,
zu
- 54
- Rippen,
aufgewalzt, zu 53
- 55
- Klemmleisten,
zu 53
- 56
- Anlage
zur Auffaltung, zu 53
- 57
- Endlage
in der Ankerbohrung, zu 53
- 58
- Gebirgsschichten,
zu 11
- 59
- Gewölbebildung,
zu 11
- 60
- Drehbewegung,
zu 3, 12, 17, 24 und 30
- 61
- Druckverklebung,
zu 5 und 26
- 62
- Federwirkung,
zu 45
- 63
- Hülle,
zu 8
- 64
- Druckkleber
mit Härter, zu 61
- 65
- Gitternetzschlauch,
zu 3, 12, 15, 17, 22, 24, 33, 44 und 46
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10057041
A1 [0006]
- - DE 102004006872 A1 [0006]
- - EP 0016742 B1 [0006]
- - EP 540601 B1 [0006]