DE10336040B4

DE10336040B4 - Adapter für einen selbstbohrenden Gebirgsanker

Info

Publication number: DE10336040B4
Application number: DE10336040A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ludwig; Erich Leibhard
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2023-08-02
Also published as: AU2004203084A1; GB0417082D0; ZA200406076B; DE10336040A1; US20050025578A1; AU2004203084B2; CN1590707A; GB2404678B; PL201759B1; GB2404678A; PL369357A1; US7033117B2

Abstract

Adapter für einen selbstbohrenden Gebirgsanker, insbesondere für einen selbstbohrenden, chemischen Verbundanker (1) für den Berg- und Tunnelbau, der ein Ankerrohr (2) umfasst, welches ein erstes Ende (5) mit einem Bohrkopf (6) und ein zweites, freies Ende (7) aufweist, wobei zumindest im Bereich des zweiten, freien Endes (7) das Ankerrohr (2) mit einer Profilierung versehen ist, die als ein Aussengewinde (8) ausgebildet ist, wobei der Adapter (11; 21; 41) ein, mit dem Aussengewinde (8) am zweiten, freien Ende (7) des Ankerrohres (2) in Eingriff bringbares Innengewinde (17) und einen Schraubanschlag (14; 24) sowie ein Angriffsmittel für eine Dreh-Werkzeugaufnahme eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Angriffsmittel als eine, mit der Dreh-Werkzeugaufnahme des Bohrgerätes kuppelbare Schnellangriffseinrichtung (15; 25; 45) ausgebildet ist, und dass zwischen der Schnellangriffseinrichtung (15; 25; 45) und dem Schraubanschlag (14; 24) ein Verbindungshülsenabschnitt (16; 26; 46) vorgesehen ist, der zumindest bereichsweise das, mit dem Aussengewinde...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Adapter für einen selbstbohrenden Gebirgsanker, insbesondere für einen selbstbohrenden, chemischen Verbundanker für den Berg- und Tunnelbau. Der Gebirgsanker umfasst ein Ankerrohr, welches ein erstes Ende mit einem Bohrkopf und ein zweites, freies Ende aufweist. Zumindest im Bereich des zweiten, freien Endes ist das Ankerrohr mit einer Profilierung versehen, die als Aussengewinde ausgebildet ist. Der Adapter weist ein, mit dem Aussengewinde am zweiten, freien Ende des Ankerrohres in Eingriff bringbares Innengewinde und einen Schraubanschlag sowie ein Angriffsmittel für eine Dreh-Werkzeugaufnahme eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes auf.

Selbstbohrende Gebirgsanker, insbesondere chemische Verbundanker und geeignete Bohrgeräte mit Dreh-Werkzeugaufnahmen sowie deren Verwendung im Berg- und Tunnelbau sind dem Fachmann seit langem bekannt. Die Gebirgsanker dienen in erster Linie zur Stabilisierung von Wandungen in Hohlräumen, wie in Tunnel, Stollen oder dergleichen. Bei der Erstellung von Hohlräumen werden die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die Tragfähigkeit der Gebirgsschichten vermindert. Diese Gebirgsschichten werden mittels der Gebirgsanker, beziehungsweise der chemischen Verbundanker an weiter entfernte, unbeschädigte Gebirgsschichten verankert und so an diesen gesichert.

Das Ankerrohr der Gebirgsanker dient einerseits als Bohrgestänge und andererseits, bei einem chemischen Verbundanker, der Aufnahme der auszupressenden Masse. An dem ersten, in Setzrichtung liegenden Ende des Ankerrohres ist ein Bohrkopf aufgesetzt. Das zweite Ende des Ankerrohres wird in eine Dreh-Werkzeugaufnahme eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes eingesetzt, mit welchem das Ankerrohr in den Untergrund gebohrt wird.

Aus der AT 396 390 B ist ein selbstbohrender Gebirgsanker bekannt, der mittels einer aufsteckbaren Kupplungshülse mit einem Bohrgerät verbindbar ist. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass das freie Ende des Gebirgsankers auf die Ausgestaltung der Aufnahme in der Kupplungshülse abgestimmt sein muss.

Die DE 36 10 880 A1 zeigt eine Bohrstange, die eine hülsenförmige Aufnahme mit einem Innengewinde für eine weitere Bohrstange aufweist. Die weitere Bohrstange weist einen Abschnitt mit einem Aussengewinde auf, welcher mit dem Innengewinde in der hülsenförmigen Aufnahme in Eingriff bringbar ist. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass bei einer Verwendung dieser Verbindungstechnik die Werkzeugaufnahme des Bohrgeräts nach Beendigung des Bohrvorgangs, zumeist unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, von der in den Untergrund gebohrten Bohrstange abgeschraubt werden muss.

Aus der DE 196 07 988 A1 ist eine Drehdurchführung für einen selbstbohrenden Injektionsanker bekannt, die an einem Ende eine, mit einem Bohrantrieb in Eingriff bringbare Anschlusshülse und am anderen Ende eine Aufnahme mit einem Schraubanschlag für das zweite, freie Ende des Ankerrohres mit einem Innengewinde auf. Die Drehdurchführung wird auf das zweite, freie Ende des Ankerrohres aufgeschraubt. Die Drehdurchführung ist mit Öffnungen und Kanälen versehen, durch die während dem Bohrvorgang ein Spülmedium und nach Beendigung des Bohrvorgangs ein Injektionsmedium durch den Injektionsanker dem Bohrkopf zugeführt wird.

Aus der DE 101 48 683 C2 ist eine weitere Drehdurchführung für einen Injektionsbohranker bekannt, die an einem Ende ein, mit einem Bohrantrieb in Eingriff bringbares Einsteckende und am anderen Ende eine Rohrkupplung aufweist. Die Rohrkupplung der Drehdurchführung weist zwei Klemmbacken mit Gewindesegmenten auf, welche bei einer Aktivierung des Bohrantriebs das zweite, freie Ende des Ankerrohres form- und kraftschlüssig umgreifen. Die Drehdurchführung ist zum Zuführen eines Spülmediums beziehungsweise eines Injektionsmediums ebenfalls mit Öffnungen und Kanälen versehen.

Die bekannten Drehdurchführungen haben sich für selbstbohrende Injektionsanker bewährt. Für selbstbohrende, chemische Verbundanker für den Berg- und Tunnelbau sind diese jedoch weniger geeignet, da nach Beendigung des Bohrvorgangs die Drehdurchführung vom zweiten, freien Ende des Ankerrohres demontiert werden muss, damit die im Ankerrohr befindliche, auszupressende Masse von einem Auspressmechanismus ausgebracht werden kann. Die Demontage und Montage der Drehdurchführung erfordert bei den zumeist vorhandenen engen Platzverhältnissen, der Grösse beziehungsweise des Gewichts der Drehdurchführung einen grossen zeitlichen Aufwand.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Adapter für einen selbstbohrenden Gebirgsanker zu schaffen, der flexibel einsetzbar ist und eine schnelle Montage und Demontage des zur Anwendung gelangenden Bohrgeräts ermöglicht. Zudem soll der Adapter für den Gebirgsanker günstig herstellbar sein.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Gemäss der Erfindung ist das Angriffsmittel als eine, mit der Dreh-Werkzeugaufnahme des Bohrgerätes kuppelbare Schnellangriffseinrichtung ausgebildet. Zwischen der Schnellangriffseinrichtung und dem Schraubanschlag ist ein Verbindungshülsenabschnitt vorgesehen, der zumindest bereichsweise ein, mit dem Aussengewinde am zweiten, freien Ende des Ankerrohres in Eingriff bringbares Innengewinde aufweist. Die Schnellangriffseinrichtung ist beabstandet zu dem Schraubanschlag am äusseren Umfang des Verbindungshülsenabschnitts angeordnet.

Mit der am äusseren Umfang des Verbindungshülsenabschnitts angeordneten Schnellangriffseinrichtung ist die Dreh-Werkzeugaufnahme des zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes über den Adapter zur Schaffung einer Drehmitnahme zwischen dem Bohrgerät und dem Gebirgsanker schiebbar. Der Adapter wird auf das zweite, freie Ende des Ankerrohres aufgeschraubt und anschliessend die Dreh-Werkzeugaufnahme auf die Schnellangriffseinrichtung beispielsweise aufgesteckt. Der Adapter muss dabei zu Beginn des Bohrvorgangs nicht bis zum Anstehen des Schraubanschlags am freien Ende des Ankerrohres aufgeschraubt werden. Beim Betrieb des Bohrgerätes dreht der Adapter bis zum Anstehen des Schraubanschlags an dem zweiten, freien Ende mit. Durch die Anordnung eines Innengewindes am Verbindungshülsenabschnitt ist eine grosse Anzahl von ineinander greifenden Gewindegängen vorhanden, was die Übertragung hoher Lasten über diese Verbindung ermöglicht. Anschliessend wird das Ankerrohr über den Adapter mittels des Bohrgerätes bis zum Erreichen der gewünschten Bohrtiefe in den Untergrund gebohrt.

Das Ankerrohr kann als Meterware zur Verfügung gestellt werden, die vor Ort auf die benötigte, beziehungsweise gewünschte Länge abgelängt wird. Da der Bohrkopf nur auf das Ankerrohr aufgesteckt wird, kann auch dies vor Ort erfolgen. Zur Verbesserung der Auszugswerte von Gebirgsankern sind die Ankerrohre auf deren Aussenseite oftmals auf der gesamten Länge mit einer Profilierung versehen. Das Innengewinde des Adapters wird vorzugsweise auf das, als Profilierung ausgebildete Aussengewinde angepasst. Weist das Ankerrohr an seiner Aussenseite kein Aussengewinde auf, so kann ein geeignetes Gewinde vor Ort an dem freien Ende des Ankerrohres für den Anschluss des Adapters geschnitten werden. Zwischen dem Innengewinde am Adapter und dem Aussengewinde am Ankerrohr können grosszügige Toleranzen vorhanden sein, ohne dass die Funktion der Verbindung dieser beiden Teile im Wesentlichen eingeschränkt wird. Dadurch kann bei einem vor Ort abgelängten Ankerrohr zumeist auf ein Entgraten der Schnittflächen verzichtet werden.

Bevorzugt ist der Schraubanschlag durch einen, an dem der Schnellangriffseinrichtung abgewandten Ende des Adapters angeordneten Bodenabschnitt gebildet, der vorteilhafterweise eine vorzugsweise zentrische Öffnung aufweist. Der Bodenabschnitt, beziehungsweise der um die Öffnung verbleibende Bereich des Bodenabschnitts dient als Schraubanschlag für den Adapter.

Bei einem chemischen Verbundanker kann der Bodenabschnitt als Rückhaltevorrichtung für die, im Ankerrohr angeordnete, auszupressende Masse dienen. Die auszupressende Masse ist beispielsweise in einem Folienbeutel verpackt und in einer Aufnahme, z. B. in einem Innenrohr, im Ankerrohr angeordnet. Bei Überkopf-Anwendungen könnte die auszupressende Masse aus dem Ankerrohr herausgleiten, was der Bodenabschnitt, beziehungsweise der um die Öffnung verbleibende Bereich des Bodenabschnitts verhindert wird. Die vorzugsweise zentrische Öffnung im Bodenabschnitt ermöglicht zudem ein Einführen eines Auspressmechanismus zum Ausbringen der auszupressenden Masse, ohne dass der Adapter für diesen Arbeitsschritt von dem freien Ende des Ankerrohres entfernt werden muss.

Vorteilhafterweise weist die Schnellangriffseinrichtung eine Schlüsselkupplung auf. Als Schlüsselkupplung dient beispielsweise ein Zwölf- oder Mehrkant, womit der Verdrehwinkel zum Finden der Geometrien zum Ankuppeln der Dreh-Werkzeugaufnahme des Bohrgerätes an das Ankerrohr möglichst klein gehalten wird. Zudem kann an der Schlüsselkupplung im Bedarfsfall ein Werkzeug zum Auf- und Abschrauben des Adapters auf das Ankerrohr angesetzt werden.

Vorzugsweise weist der Verbindungshülsenabschnitt zumindest bereichsweise ein Aussengewinde zur Anordnung eines Befestigungsmittels auf. Da der Adapter auch nach dem Setzen des Gebirgsankers zumeist auf dem Ankerrohr auch nach dem Setzen des Gebirgsankers verbleibt, kann der Adapter z. B. zur Fixierung einer Matte an der Wandung des zu sichernden Hohlraums verwendet werden. Solche Matten sind beispielsweise Bewehrungsnetze oder Maschenmatten aus Metall, beziehungsweise Kunststoff, welche Schutz vor ungesicherten, herabfallenden Gesteinsbrocken bieten. Diese Matten werden vorteilhafterweise im Bereich der gesetzten Gebirgsanker überlappend angeordnet. Mittels der Anordnung eines Befestigungsmittels an dem Adapter kann in einem ersten Schritt eine erste Matte mit dem Adapter an sich fixiert werden. Anschliessend wird eine zweite Matte über den Adapter verlegt und mittels des Befestigungsmittels fixiert. Gegenüber den bekannten Gebirgsankern, die mit einem Aussengewinde am freien Ende versehen sind, verkürzt sich die Bauhöhe der Fixierung der Matten bei dem Adapter wesentlich, da die Fixiermuttern nicht mehr hintereinander am Ankerrohr angeordnet sind.

Bevorzugt weist der Verbindungshülsenabschnitt Durchbrüche zur Schaffung einer Sollbruchstelle am Adapter auf. Vorzugsweise sind mindestens zwei diametral gegenüber liegende Durchbrüche zur Schaffung einer Sollbruchstelle an dem Verbindungshülsenabschnitt angeordnet. Deren Kreisabschnittlänge am Verbindungshülsenabschnitt wird durch die minimale Grösse der Stege bestimmt, welche ein zum Bohren des Gebirgsankers benötigtes Drehmoment übernehmen müssen und erst bei Erreichen einer bestimmten Vorspannkraft abscheren.

Diese Ausführung des Adapters kommt insbesondere bei vorzuspannenden Gebirgsankern zur Anwendung. Nach dem Erreichen der gewünschten Bohrtiefe wird im Bereich des Bohrlochgrundes eine schnellerhärtende Masse aus dem Gebirgsanker ausgepresst oder von aussen in das Bohrloch eingebracht. Sobald ein vorbestimmter Härtegrad dieser Masse erreicht ist, wird der Gebirgsanker vorgespannt. Nach dem Erreichen der vorbestimmten Vorspannkraft, scheren die Stege ab und der Adapter weist zwei Teile auf. Der, dem freien Ende des Ankerrohres zugewandte erste Teil des Adapters verbleibt nach dem Abscheren an dem freien Ende und verhindert ein Abdrehen des eventuell durch Erschütterungen rücklaufen den, zweiten Teils des Adapters. Weist der Adapter einen Bodenabschnitt auf, so verhindert dieser auch nach dem Abscheren der Stege, z. B. bei einem chemischen Verbundanker ein Herausgleiten der im Ankerrohr angeordneten Verpackung der auszupressenden Masse, beziehungsweise des Innenrohres.

Vorteilhafterweise ist der Adapter in einem Gussverfahren gefertigt. Eine Nacharbeit des gegossenen Adapters kann bei den zulässigen Toleranzen entfallen. Neben diesem kostengünstigen Herstellungsverfahren kann der Adapter auch in einem Guss-/Fräsverfahren gefertigt werden.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 Einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen selbstbohrenden, chemischen Verbundanker mit einem Adapter;
2 eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Adapters;
3 einen Längsschnitt des Adapters entlang der Linie II-II in 2;
4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Adapters;
5 einen Längsschnitt des Adapters entlang der Linie V-V in 4;
6 einen Querschnitt des Adapters entlang der Linie VI-VI in 4; und
7 einen Längsschnitt eine Variante des, in 5 gezeigten Adapters.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen selbstbohrenden, chemischen Verbundanker mit einem Adapter gezeigt. Der Verbundanker 1 umfasst ein Ankerrohr 2, in welchem zur Aufnahme einer auszupressenden Masse 3 ein Innenrohr 4 angeordnet ist. An dem ersten Ende 5 des Ankerrohres 2 ist ein Bohrkopf 6 eingesetzt. Am zweiten, freien Ende 7 weist das Ankerrohr 2 ein Aussengewinde 8 auf, auf welches der Adapter 11 aufgeschraubt ist. Als Befestigungsmittel 9, z. B. zur Befestigung einer Sicherungsmatte am Verbundanker 1, ist eine Mutter auf den Adapter 11 aufgeschraubt.
Die 2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des Adapters in einer Seitenansicht und im Längsschnitt. Der Adapter 11 weist als Schnellangriffseinrichtung 15 für die Dreh-Werkzeugaufnahme eines zur Anwendung gelangenden Bohrgeräts eine als Mehrkant ausgebildete Schlüsselkupplung 12 auf. Mittels eines Bodenabschnitts 13 ist ein Schraubanschlag 14 an dem Adapter 11 ausgebildet. Zwischen der Schnellangriffseinrichtung 15 und dem Schraubanschlag 14 weist der Adapter 11 einen Verbindungshülsenabschnitt 16 auf. An dem Verbindungshülsenabschnitt 16 ist einerseits ein Innengewinde 17, welches mit dem Aussengewinde 8 am freien Ende 7 des Ankerrohres 2 in Eingriff bringbar ist, und andererseits ein Aussengewinde 18 ausgebildet, auf welches das Befestigungsmittel 9 aufschraubbar ist.
Im Bodenabschnitt 13 ist eine zentrische Öffnung 19 angeordnet, durch die ein Auspressmechanismus zum Ausbringen der auszupressenden Masse 3 hindurchführbar ist. Der Kreisringabschnitt 20 verhindert ein Herausgleiten des Innenrohres 4, beziehungsweise der auszupressenden Masse 3 aus dem Ankerrohr 2, insbesondere bei Überkopfanwendungen des Verbundankers 1.
Eine Seitenansicht, ein Längsschnitt und ein Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiels des Adapters sind in der 4, in der 5 sowie in der 6 dargestellt. Der Adapter 21 weist im Gegensatz zum Adapter 11 eine grössere Schnellangriffseinrichtung 25 und kein Aussengewinde am Verbindungshülsenabschnitt 26 auf. Am Verbindungshülsenabschnitt 26 sind zwei Durchbrüche 31 ausgebildet, die eine Sollbruchstelle für den Adapter 21 bilden.
Die Durchbrüche 31 schliessen jeweils einen Winkel α ein. Die, auf den Umfang des Verbindungshülsenabschnitts 26 verbleibenden Stege 32 schaffen die Verbindung zwischen einem ersten Teil 33 und einem zweiten Teil 34 des Adapters 21. Bei der Überschreitung eines bestimmten Drehmoments scheren die Stege 32 ab. Der erste Teil 33 des Adapters 21 verbleibt nach dem Abscheren der Stege 32 am freien Ende 7 des Ankerrohres 2. Der Schraubanschlag 24, beziehungsweise der Kreisringabschnitt 30 des Bodenabschnitts 23 verhindert auch nach dem Abscheren des zweiten Teils 34 vom ersten Teil 33 eine Herausgleiten des Innenrohres 4, beziehungsweise der auszupressenden Masse 3 aus dem Ankerrohr 2.
7 zeigt einen Längsschnitt einer Variante des, in 5 gezeigten Adapters. Im Gegensatz zum Adapter 21 weist der Adapter 41 am Verbindungshülsenabschnitt 46 zusätzlich ein Aussengewinde 48 und eine kleinere Schnellangriffseinrichtung 45 als dieser auf.

Claims

Adapter für einen selbstbohrenden Gebirgsanker, insbesondere für einen selbstbohrenden, chemischen Verbundanker (1) für den Berg- und Tunnelbau, der ein Ankerrohr (2) umfasst, welches ein erstes Ende (5) mit einem Bohrkopf (6) und ein zweites, freies Ende (7) aufweist, wobei zumindest im Bereich des zweiten, freien Endes (7) das Ankerrohr (2) mit einer Profilierung versehen ist, die als ein Aussengewinde (8) ausgebildet ist, wobei der Adapter (11; 21; 41) ein, mit dem Aussengewinde (8) am zweiten, freien Ende (7) des Ankerrohres (2) in Eingriff bringbares Innengewinde (17) und einen Schraubanschlag (14; 24) sowie ein Angriffsmittel für eine Dreh-Werkzeugaufnahme eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Angriffsmittel als eine, mit der Dreh-Werkzeugaufnahme des Bohrgerätes kuppelbare Schnellangriffseinrichtung (15; 25; 45) ausgebildet ist, und dass zwischen der Schnellangriffseinrichtung (15; 25; 45) und dem Schraubanschlag (14; 24) ein Verbindungshülsenabschnitt (16; 26; 46) vorgesehen ist, der zumindest bereichsweise das, mit dem Aussengewinde (8) am zweiten, freien Ende (7) des Ankerrohres (2) in Eingriff bringbare Innengewinde (17) aufweist, wobei die Schnellangriffseinrichtung (15; 25; 45) beabstandet zu dem Schraubanschlag (14; 24) am äusseren Umfang des Verbindungshülsenabschnitts (16; 26; 46) angeordnet ist.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubanschlag (14; 24) durch einen, an dem der Schnellangriffseinrichtung (15; 25; 45) abgewandten Ende des Adapters (11; 21; 41) angeordneten Bodenabschnitt (13; 23) gebildet ist, der optional eine vorzugsweise zentrische Öffnung (19) aufweist.
Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellangriffseinrichtung (14; 24) eine Schlüsselkupplung (12) aufweist.
Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungshülsenabschnitt (16; 46) zumindest bereichsweise ein Aussengewinde (18; 48) zur Anordnung eines Befestigungsmittels (9) aufweist.
Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungshülsenabschnitt (26; 46) Durchbrüche (31) zur Schaffung einer Sollbruchstelle am Adapter (21; 41) aufweist.
Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (11; 21; 41) in einem Gussverfahren gefertigt ist.