DE1111581B - Verfahren zur Befestigung von Ankern in Bohrloechern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Befestigung von Ankern in Bohrlöchern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung von Ankern in den sie aufnehmenden Bohrlöchern. Solche Anker werden auf den verschiedensten Gebieten der Technik, z. B. bei dem bekannten Ankerausbau von Grubenräumen und Tunneln, ferner zur Sicherung von überhängenden Felswänden über Tage, für zahlreiche Zwecke im Bauwesen, wie z. B. zur Verstärkung von Fundamenten usw., sowie ferner auch, um Anbringungsmöglichkeiten für andere Teile an dem z. B. als Haken ausgebildeten vorspringenden Bereich der Anker zu schaffen, verwendet.
• Sie bestehen aus Stangen, in der Regel aus Stahl, gegebenenfalls anderem geeignetem Metall, von zweckentsprechendem, meist rundem Querschnitt, deren eines Ende in dem Tiefsten des sie aufnehmenden Bohrloches befestigt wird.
• Im Fall der Verwendung solcher Anker für Sicherungszwecke wird das andere aus dem Bohrloch etwas herausragende mit Gewinde versehene Ende der Ankerstange in der Regel unter Zwischenschaltung einer Metallplatte, durch eine aufgeschraubte Mutter od. dgl. gegen die Oberfläche des Gesteinskörpers od. dgl., in welchen das Bohrloch gestoßen ist, verspannt.
• Falls der Zweck der Anker lediglich darin besteht, Halterungen für daran, anzubringende Bauteile od. dgl. zu schaffen, ist eine solche Vorspannung nicht erforderlich.
• In dem einen wie dem anderen Fall aber ist die Wirkungsweise des Ankers entscheidend von der Güte der Befestigung seines im Bohrloch befindlichen Endes im Bohrlochtiefsten abhängig.
• Bei für den Ausbau von unterirdischen Hohlräumen verwendeten Ankern erfolgt deren Befestigung im Bohrlochtiefsten in der Regel durch mechanisches Aufweiten und Verspreizen des Ankerkopfes gegen die Bohrlochwandung, das in der Regel durch Verdrehen oder weiteres Eintreiben der Ankerstange bewirkt wird. In Bohrlöchern, die in weichem Gestein stehen, in welchen eine ausreichende Haftung des Ankerkopfes nicht erzielbar ist, wie auch solchen in besonders festen Gesteinen, in denen die Spreizelemente am Ankerkopf nicht ausreichend eindringen könnten, so daß der Anker unter seiner Dauerbelastung »kriechen« würde, werden die Anker meist in das Bohrlochtiefste einzementiert. Für diesen Zweck werden gewöhnlich Zementmörtel, nach neueren Vorschlägen auch geeignete Kunstharze verwendet. Bei dieser Art der Befestigung der Ankerstange unter Verzicht auf Spreizköpfe od. dgl. kann der Bohrlochdurchmesser wesentlich geringer gehalten und damit die Zerspanungsarbeit beim Bohren erheblich verringert werden. -Die Befestigung von Ankern durch Einzementieren ist in abwärtsgerichteten Bohrlöchern sehr einfach, indem diese auf einen großen Teil ihrer Länge einfach mit Zementmörtel ausgegossen werden.
• Die Befestigung von Ankern in dieser Weise in aufwärtsgerichteten Bohrlöchern ist schwieriger; sie erfolgt nach bisher bekannten Vorschlägen dadurch, daß aus einem erdfeuchten Mörtel Nudeln, ähnlich den üblicherweise zum Besetzen von Sprenglöchern verwendeten Letten- oder Lehmnudeln, geknetet werden, die, genau wie das beim Bohrlochbesetzen der Fall ist, durch einen Ladestock in das Bohrlochtiefste eingeschoben und dort festgestampft werden, worauf in den derart gebildeten Stampfkörper eine einfache auf ihrem Umfang mit Spiralen versehene Ankerstange eingetrieben wird.
• Besser als dieses recht umständliche Verfahren ist ein weiteres bekanntes Verfahren, das sich sowohl für abwärts wie für aufwärts gerichtete Bohrlöcher eignet und gemäß dem ein vorbereiteter, ebenfalls erdfeuchter Mörtel in einem zweiteiligen perforierten Blechrohr untergebracht wird, welches als solches mittels eines Ladestockes in das Bohrlochtiefste eingeschoben wird, worauf durch Eintreiben der mit Spiralrippen versehenen Ankerstange in das mit Mörtel gefüllte Rohr ein Teil des Mörtels durch dessen Perforationen herausgepreßt wird und den Zwischenraum zwischen Bohrlochwandung und Ankerstange in dem Bereich der zu befestigenden Länge derselben ausfüllt. Auch dieses Verfahren besitzt jedoch erhebliche Nachteile. Insbesondere ist der Arbeitsaufwand an der Verwendungsstelle für das Herstellen des Mörtels, dessen Einfüllen in die perforierten Rohre und deren Einschieben in die Bohrlöcher verhältnismäßig groß, wenn an einer Arbeitsstelle gleichzeitig nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von -Bohrlöchern mit Ankern besetzt werden soll.
• Ferner wird ein in dieser Weise einzementierter Anker erst mit einer erheblichen Verzögerung wirksam, die durch die Mindestabbindungsdauer des Mörtels bedingt ist, die abgewartet werden muß, bis die Verspannung des Ankers gegen den Gebirgskörper od. dgl. erfolgen kann, die meist einige Tage beträgt. Diese Zeitdauer läßt sich durch Verwendung von das Abbinden beschleunigenden Mitteln zwar abkürzen, beträgt aber auch dann immer noch 8 bis 9 2 Stunden, weil der Zusatz solcher Beschleuniger Beschränkungen durch die Rücksichtnahme darauf unterliegt, daß der Mörtel nach seinem Mischen noch eine gewisse Zeit lang verarbeitbar bleiben muß.
• Die Erfindung schafft ein Verfahren zum »Einzementieren« der Anker im Bohrloch bzw. im Bohrlochtiefsten, durch welches alle diese Nachteile vermieden werden.
• Das wird gemäß dem Grundgedanken der Erfindung dadurch erreicht, daß die Komponenten des Mörtels in getrennten Behältern für sich in das Bohrloch eingeführt werden und ihre Mischung und damit die Bereitung des Mörtels erst im Bohrloch selbst erfolgt Die praktische Ausführung dieses Verfahrens erfolgt vorzugsweise, indem ein Trockenmörtel, der nunmehr nicht mehr an der Verwendungsstelle bereitet, sondern fabrikmäßig genau dosiert und gemischt werden kann, in Patronen abgefüllt bereitgehalten wird, die außerdem in einem abgeteilten Raum die erforderliche Menge an Wasser, dem in der Regel ein Beschleuniger zugesetzt ist, enthalten.
• Diese Patrone, die aus einem leicht zerbrechlichen bzw. zerstörbaren Werkstoff, wie Glas oder einem Kunststoff von glasartiger Sprödigkeit, besteht, wird nach ihrem Eintreiben in das Bohrlochtiefste durch das Eindringen der Ankerstange in sie zerstört und im Zuge der Drehbewegung der Ankerstange das Mischen der Komponenten zu dem Mörtel bewirkt, der unbehindert den Hohlraum im Bohrlochtiefsten ausfüllen kann.
• Die Zusammensetzung der Komponenten, insbesondere auch die Art und Menge des vorgesehenen Beschleunigers, können nunmehr, da die Notwendigkeit der Rücksichtnahme darauf, daß der Mörtel längere Zeit verarbeitbar bleiben muß, in Fortfall kommt, so gewählt werden, daß ein schnelles Abhärten erfolgt und der Anker in entsprechend kurzer Zeit befähigt ist, seine Aufgabe zu erfüllen. Die hierfür erforderliche Zei',dauer kann bereits durch Verwendung der üblichsten Härtemittel, wie Calciumchlorid, in entsprechender Menge bis auf 1 Stunde abgekürzt werden.
• Die Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Abbildungen hervor. Von diesen ist Abb. 1 ein axialer Schnitt durch die die Mischkomponenten aufnehmende Patrone; Abb. 2 zeigt in entsprechender Darstellung die in das Bohrlochtiefste eingebrachte, noch unzerstörte Patrone und Abb. 3 den Zustand, der sich nach Zerstörung der Patrone einstellt.
• In Abb. 1 ist mit 1 der die Patrone bildende, stirnseitig zweckmäßig etwas abgerundete Zylinder aus Glas oder damit äquivalenten Werkstoff bezeichnet, dessen Länge je nach der Länge des Bereiches der Ankerstange bemessen wird, die einzementiert werden soll, d. h. von der gewünschten Haltewirkung abhängt.
• Im Fall eines im Grubenausbau verwendeten Ankers beträgt die Länge des Zylinders z. B. 0,4 bis 1,0 m.
• Der Zylinder 1 ist mit dem Trockenmörtel 2 gefüllt, der z. B. und vorzugsweise aus 1 Gewichtsteil Portland-Zement Z 475 und 2 Gewichtsteilen Sand von 0 bis 2 mm Korngröße besteht. In diesen Mörtel ist eine aus einem Werkstoff gleicher Beschaffenheit wie die Patrone 1 bestehende Kapsel eingebettet, die das Anmachwasser und das darin gelöste Schnellhärtungsrnittel enthält. Die Wassermenge wird so bemessen, daß sich bei der Vermischung der beiden Komponenten miteinander ein Mörtel von erdfeuchter Beschaffenheit mit einem Wasserzementfaktor von unter 0,40 ergibt. Hierdurch wird an sich eine schnelle Härtung und eine wesentlich höhere Festigkeit des Betons erzielt.
• Die nach der Bohrlochmündung zu liegende öffnung 4 der Patrone wird nach deren - wie oben bereits bemerkt zweckmäßig in der Fabrik erfolgendem - Füllen luftdicht verschlossen, so daß die Patrone unbegrenzt haltbar ist. Insbesondere, falls die Bohrlöcher, in denen die Anker befestigt werden sollen, aufwärts gerichtet sind, wird, um die eingeführte Patrone gegen Herausfallen zu sichern, an ihrem Ende ein Dichtungskörper 5, z. B. aus Schaumgummi oder damit äquivalentem Werkstoff, angebracht, der sich um 30 bis 80 % seines Volumens zusammendrücken läßt und sich federnd elastisch an die Bohrlochwandung legt.
• Abb. 2 läßt die mit Hilfe eines Ladestockes bis auf die Bohrlochsohle geschobene Patrone erkennen, die durch die Dichtung 5 gegen Zurückrutschen gesichert ist.
• Nach dem Eintreiben der Patrone wird (Abb. 3) die Ankerstange 7, die wenigstens an ihrem Ende mit durchgehenden, gegebenenfalls auch unterbrochenen Spiralrippen 8 versehen ist, durch die mittlere Öffnung der Dichtung 5 hindurch unter Zerstörung und Zermahlen zunächst des Bodens 4 und anschließend der gesamten Wandung durch die Umfangsrippen der Ankerstange in die Patrone eingetrieben, wobei gleichzeitig das mittlere Loch des Dichtungskörpers 5 bis auf den Durchmesser der Ankerstange aufgeweitet wird und sich, wie aus Abb. 3 deutlich ersichtlich ist, eine großflächige Abdichtung seines Umfanges gegen die Bohrlochwandung ergibt.
• Gleichzeitig mit diesem Vorgang werden der Trockenmörtel, das Anmachwasser und das darin gelöste Härtungsmittel intensiv gemischt. Dieser Mischvorgang wird noch gefördert. wenn vorzugsweise die Drehrichtung der Ankerstange der Drehrichtung der Spiralrippen entgegengesetzt ist, so daß sich gleichzeitig eine nach dem Bohrlochtiefsten zu fördernde Schneckenwirkung ergibt.
• Der ganze Vorgang, der hiernach keiner weiteren Erläuterung bedarf, erfordert nicht mehr als 15 bis 30 Sekunden, je nach der Umdrehungszahl der Ankerstange, deren Drehung in üblicher Weise, vorzugsweise mittels eines maschinell angetriebenen Bohrgerätes (z. B. eines Bohrhammers oder einer Drehbohrmaschine) bewirkt wird.
• Unter schwierigen Bedingungen kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Ankerstange gegen das vor dem Erhärten des Betons etwa mögliche Herausrutschen aus dem Bohrloch zusätzlich zu der Dichtung 5 noch dadurch zu sichern, daß zwischen sie und die Bohrlochwandung am Bohrlochmund ein Sicherungskeil eingeschlagen wird.
• Es kann statt eines unter Verwendung von Zement hergestellten Mörtels auch ein Gips-, Kalk- oder anderer Mörtel mit hydraulischen Eigenschaften, gegebenenfalls unter zweckentsprechender Änderung der Art der Füllstoffe, verwendet werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Befestigung von Ankern in Bohrlöchern, z. B. für den Ausbau von unterirdischen Räumen, zur Sicherung von überhängenden Felswänden über Tage, für baukonstruktive Zwecke, wie zur Verstärkung von Fundamenten sowie zur Schaffung von Anbringmöglichkeiten für andere Bauteile in den sie aufnehmenden Bohrlöchern durch Einzementieren im Bohrlochtiefsten, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenmörtel und das gegebenenfalls einen gelösten Beschleuniger enthaltende Anmachwasser in getrennten Behältern in das Bohrloch eingeführt und erst im Bohrlochtiefsten durch die nachgeführte, die Behälter zertrümmernde Ankerstange miteinander gemischt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischverhältnis der festen und der flüssigen Mörtelkomponenten so bemessen wird, daß nach der Mischung ein Mörtel von erdfeuchter Beschaffenheit entsteht.
3. 3. Mörtelpatrone zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen luftdicht geschlossenen Mantelkörper aus leicht zerstörbarem Werkstoff, vorzugsweise Glas oder einem Kunststoff mit damit äquivalenten Eigenschaften, der in getrennten Abteilen den Trockenmörtel und das Anmachwasser aufnimmt und an dessen nach der Bohrlochmündung zu gerichtetem Ende ein die eingeführte Patrone durch elastische Verspannung gegen die Bohrlochwandung haltender, eine mittlere Öffnung aufweisender Dichtungskörper angebracht ist.
4. 4. Patrone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das das Anmachwasser aufnehmende Abteil durch einen zentralen, in den Trockenmörtel eingebetteten Glaskörper gebildet ist.
5. 5. Patrone nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper aus Schaumgummi oder Schaumkunststoff mit einer elastischen Zusammendrückbarkeit von 30 bis 80 % besteht.