DE2236457A1

DE2236457A1 - Verfahren zur herstellung eines verbundverbaus als gebirgssicherung im unteroder uebertagebau

Info

Publication number: DE2236457A1
Application number: DE2236457A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Rotter
Original assignee: Hinteregger oHG R U A
Current assignee: Hinteregger oHG R U A
Priority date: 1972-07-25
Filing date: 1972-07-25
Publication date: 1974-02-07
Also published as: US3893303A; SE387701B; ATA591373A; AT347865B; CH562928A5; FR2194206A6

Description

Es ist bereits bekannt, Gebirgssicberungeii in⁴ F©rm von Ankern durch Verfüllen von Bohrlöchern oder vortoandesaen. Ges-teliisfugen mit härtbarem Kunststoff ₈ vorzugsweise mit" eines» P©lyeste;r-> oder Epoxydharz, ggfs. unter Einlage iron. Glasfasern oder der» gleichen auszubilden (Österreichische. Pateatschrift 236 321}.

Weiterhin ist bekannt₉

unter Druck in die

Inj!zieleinrichtung am

(US-PS 3 2β©

Kunststoff© im. flüssiger F imJiziert werden, wobei die abdichtend aufgebracht ist;

Die Kunststoffe sollen bekanntlieh smets Tb©dL ¥©:r5assss<Dl<22asaisä Wasser am Gebirge antiaf^QMo Sp©si®ll© H@s©p"!äuaiPQSi säaadl aias dejr GB-PS

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Stand der Technik ist weiterhin zum Auskleiden von Grubenbauen filmbildende Kunstharze zu verwenden, wobei diesen Kunstharzen Füllstoffe, wie Quarzmehl, zugegeben werden. Während mit den vorstehend beschriebenen Kunststoffankern lediglich eine Verklebung des Gebirges erreicht wird, dient die Auskleidung mit filmbildenden Kunstharzen lediglich dazu, bei in standfestem Gebirge stehenden Grubenbauen das Hereinbrechen loser Schalen zu verhindern (DT-AS 1 17o 351)·

Als Verbundverbau werden bisher nur Eisenbetenanker und ein Spritzbetonbelag für zu sichernde Gebirgsflachen verwendet (Schweizerische Bauzeitung, 75. Jahrgang, 1957, Heft 9, Seiten 123 bis 131; Glückauf loo (1964), Heft 9, Seiten 49o bis 5ol).

Die durch einen solchen Verbund erreichbare Gebirgsverfestigung besteht lediglich aus einer Sunimierung der Einzelnir-.kungen, nämlich der mit dem Eisenbeton in den Bohrlöchern erzielten Verankerungswirkung und der am Gebirge haftend aufgebrachten. Spritzbetonschicht, die lediglich das Herausbrechen von Gebirgsteilen zwischen den Ankern verhindert. Durch den Werkstoff Eisenbeton bzw. Spritzbeton ist festgelegt, daß ein Nachgeben gegenüber lokalen Belastungsunterschieden nicht gegeben ist, d, h. die Werkstoffe halten unverrückbar bis zum Bruch. Das heißt, daß die erzielte Gebirgsverfestigung keinerlei elastisches Vorhalten zeigt. Außerdem sind die Festigkeiten von Zementmörtel für Tiefensicherungen und Oberflächensicherungen nicht sehr hoch.

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 21 o4 015.7-2%) betrifft

in Abgrenzung gegenüber dem \ orstahenden Stand der Technik

ein Verfahren zur Herst β I lung, sines Verbundverbaus als Gebirgssichsrung int Unter¹- und libertageba«, bei welchen in geeigneten Abs tandem. Bohrlöcher in eins Gebirge gebohrt werden, der β η Wände e r for ti e r I i c h e η f a 11 ;^;3 a u f g e r a u h t uwi χ »s a ä ub e r t werden i.iηd in eii© eIη Kuηsistοf/if' iπ Γ.1 üssiger Fc.mi eingepreßt

3 0 % 8 S % / Q t 2 0

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wird, der zu hoher Festigkeit aushärtet. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß an den jeweils die Bohrlöcher füllenden Kunststoff auf dem Gebirge mittels einer Schalxmgshaube ein Abschlußkopf angeformt wird und nach dem Entfernen der Schalungshaube auf die Oberfläche des Gebirges über* die Abschlußköpfe eine Abschlußschicht aus einem Sand-Kunststoff-Gemisch aufgebracht wird. . . -

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun darin gesehen, das Verfahren gemäß dem Hauptpatent so auszugestalten, daß eine weitere Verbesserung der Verbundwirkung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß .dadurch gelöst, daß der Kunststoffmörtel vor dem Bohren der Löcher auf die abgeglichene Gebirgswandung als Decklage aufgebracht wird, daß dann die Löcher durch die Decklage hindurchgebohrt werden und daß an den jede Bohrung nach dem Einpressen füllenden Kunststoffdübel ein kegelstumpfförmiger Abschlußkopf so angeformt wird, daß dadurch die Decklage über den Kunststoff dübel jmit dein Gebirgsinneren verbunden wird.

Durch das Auf bringen ..der Deckschicht aus Kunst stoff mörtel, d. h. einem Ktmststoff-Sand-Gemisch, vor dem Bohren der Löcher für die Kunststoffanker erhält man bereits eine solche Verfestigung, daß beim Bohren keine Teile aus dem Gebirge herausbrechen und evtl. aus dem Gebirge austretendes Wasser bereits eingedämmt ist. Neben dies'em Vorteil bei den Arbeiten für die Herstellung des Verbundverbaus erhält man durch die Verbindung der kegelstumpf förniigen Abschlußköpfe der Kunst st off dübel mit der Deckschicht beim Aushärten des injizierten Kunststoffes zusätzlich zu dei- Klebewirkung der Dübel im Gebirge und der Haftwirkung der Deckschicht am Gebirge eine innige Verbindung der Dübel mit der Deckschicht, so daß die dadurch insgesamt erreichbare Gebirgssicherung eine überraschend hohe Güte hat.

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Zum Abgleichen der Gebirgswandung wird vorteilhafterweise mit Stahlfasern in Form von Feindrahtstücken versehener Spritzbeton in der gewünschten Stärke aufgespritzt. Der Kunststoffmörtel kann zweckmäßigerweise mit Glasfasern vermengt aufgespritzt werden, so daß seine Festigkeit weiter erhöht wird. In gleicher Weise läßt sich eine Erhöhung der Festigkeit der Kunststoffdübel dadurch erzielen, daß der in die Bohrlöcher eingepreßte Kunststoff mit Glasfasern oder anderen Kunstfasern vermengt wird. Dabei können auch vor dem Einpressen des Kunststoffes in die Bohrlöcher Glasfaserformstäbe eingeschoben werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt dazu, daß man mindestens bis zu der gewünschten und durch die Bohrlochtiefe bestimmten Gebirgstiefe eine homogene Gesteinsschicht schafft, also ein in sich voll verfestigtes Gebirge, das jedoch aufgrund der Eigenschaften des Kunststoffes in sich arbeiten kann, d. h. jederzeit lokale Spannungen ausgleichen kann, ohne daß dadurch eine Zerstörung des Verbundverbaus an irgendeiner Stelle orfolgt. Mit den Werkstoffen Stahl und Zement ist eine Schaffung eines solchen homogenen Gebildes nicht möglich, da der Stahl als fertige Form eingesetzt wird und Zement und Sand Wasser zur Mörtelbildung benötigen.

Neben der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbaren Gebirgsverfestigung erhält man außerdem noch eine Abdichtung gegen Gebirgswässer oder bei Wasserstollen gegen Innenwässer, wobei diese Abdichtung auch gegenüber aggressiven Wässern hält, Entsprechend der Art und Stärke von Oberflächen- und Tiefensicherung können Innen- und Außendrücke der Wässer, d. h. Druck- und Zugspannungen, übernommen werden, so daß mit der Gebirgssicherung Ankerungen im Wasserbau ersetzt werden können.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verbundverbaus besteht darin, daß sowohl die G«birgsvorklebung durch den

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Kunststoffdübel als auch die erforderliche Güte der Deckschicht lokal veränderlich dem jeweiligen Gebirge angepaßt werden kann. Das heißt, daß₍wenn sich beispielsweise festes und rolliges Gebirge abwechseln, bei dem festen Gebirge weniger Bohrlöcher von geringerem Durchmesser und geringerer Tiefe und eine Deckschicht in geringerer Stärke vorgesehen werden, während bei dem angrenzenden rolligen Gebirge durch entsprechend längere und größere Bohrlöcher eine völlige Verklebung erreicht wird und durch ein vorheriges Aufbringen einer stärkeren "Deckschicht eine gute Halterung gewährleistet ist, wobei durch die Verbindung der Dübel mit der Deckschicht über die Abschlußköpfe insgesamt, also bezogen auf die zwei beispielsweise angeführten Gebirgsarten, die homogene elastische Gebirgssicherung erreicht wird.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung bei-■ spielsweise näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch im Schnitt den erfindungsgemäßen Verbundverbau in einer Einzelheit. Beim Ausbruch des gewünschten Hohlraumes aus dem Gebirge durch Sprengen oder Fräsen erhält man die Gebirgswändung 1,deren Unregelmäßigkeiten durch Aufbringen einer Spritzbetonschicht von beispielsweise 1 bis 2 cm, maximal Io cm, ausgeglichen werden. Zur Festigkeitserhöhung können dabei dem Spritzbeton Stahlfasern beigefügt werden, .deren Durchmesser zwischen o,l und o,3 cm und deren Länge zwischen 1,5 und 2,5 cm beispielsweise liegen. Wenn die Gebirgswändung 1 bereits 3ehr glatt ist, kann dieee Spritzbetonschicht 2 entfallen, so daß dann direkt die Deckschicht 3 aus Kunststoffmörtel aufgebracht wird. Dieser Deckschicht 3 sind zur Festigkeitserhöhung beispielsweise Glasfasern von 1 bis 2,5 cm Länge beigemischt, wobei der Kunststoffanteil zwischen 2o und 3° /^ liegt. Durch das Aufbringen dieser Deckschicht 3 erhalt man eine sofortige

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'erste Wandsicherung so\<rie eine gute Abdichtwirkung. Nur: irerden die Bohrlöcher ^ gebohrt, wobei ihr Abstand, ihre Länge sowie ihr Durchmesser oder auch die Verwendung einer Verrohrung von dem vorliegenden Gebirge abhängt. Der Kopf 5 dieser Löcher in der Deckschicht 3i ggfs. in der Spritzbetonschicht 2 oder erforderlichenfalls auch noch im Gebirge 1 wird konisch ausgebildet. Über diesen Kopf ρ wird der Injekticmsverschluil. 6 abdichtend aufgebracht, wobei ein iintlüftungsröhrchen vorgesehen werden kann. Dann wird der Kunststoff in flüssiger Fcr.ii unter Druck eingepreßt, wobei er außer dem Bohrloch ^l auch noch die sich vom Bohrloch aus erstreckenden Klüfte 11 verfüllt. Dadurch erhält man nach dein Aushärten des Kunststoffes, wus beispielsweise nach k bis 5 Stunden erfolgt ist, den Kunststoffdübel lo. Falls es erforderlich ist, kann nach den Bo.irctt des Bohrloches k eine Reinigung durch einstrahlen von h'assar erfolgen, wobei durch geeignete Wahl des Kunststoffs die gewünschte Klebi'irkung nicht vermindert wird.

In der Zeichnung ist angedeutet, daß der Kunststoff mit Glasfasern 9 vermengt sein kann, es kann jedoch *»uch ein Qlasfaserforrastab in Form eines porösen Rohres S zur Festigkeitsarhöhung des Dübels eingesetzt worden.

Abschließend wird der Schalungskopf mit der Einpreiieinricutung abgenommen.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung.

Beispiel 1

Beim Graben eines Tunnels im Untertagebau muß standfestes bis nachbrüchiges Gebirge an der Decke bzw. der Tuiuielwand verfestigt werden. Die Ausgleichsspritzbetonschicht 2 hat

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dabei eine Stärke, die zwischen 5 und 15 cm schwankt, während die Stärke der Deckschicht 3 zwischen 1 und 1,5 cm liegt. Der Durchmesser des Kunststoff dübeis liegt zwischen Jo und ko mai, während die Länge zwischen 3 und 4 m liegt und der Abstand zwischen den einzelnen Kunst stoff dübeln im Querschnitt geseheji 1.2 bis 1,5m beträgt.

Beispiel 2

Wie beim Beispiel 1 soll leicht zerbrochenes bis stark zerrissenes Gebirge verfestigt werden. Die aufzubringen Ausgleichsspritzbetonschicht 2 beträgt je nach Erfordernis 5 bis 15 cm, die Stärke der Deckschicht 3 ^aiis Kunst stoff mörtel 1,5 bis 2 cm. Der .Durchmesser des Kunststoffdübe.ls liegt zwischen 4o und 5o ram, seine Länge zwischen 3»5 und 4,5 m, wobei der Abstand der Dübel zueinander zwischen 1 und 1,2 tn liegt.

Beispiel 3 ■

Beim Tunnelbau ist ein Gebirge zu verfestigen, das Sedimente, stark zerstörten Fels, und rollige und sandige Arten umfaßt. Die aufzubringende Ausgleichsspritzbetonschicht 2 liegt zwischen Io und 2o cm, die Stärke der Decks'chicht 3 zwischen 2 und 2,5 cm. Der Dübeldurchmesser beträgt 4o bis 60 mm, die Länge der Dübel 4 bis 6 tn, ihr Abstand 0,8 bis l,o m..

Beispiel 4

Es soll im Übertagebau mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Wandsicherung erreicht werden. Die auf die Gebirgswandung aufzubringende Ausgleichsspritzbetonschicht 2 beträgt Io bis 15 cm, die darauf aufgebrachte Deckschicht 3 aus Kunststoffmöbel 1" bis 1,5 cm. Der Dübe!durchmesser liegt zwischen 4o und 5o mn, die Länge der Dübel beträgt 3 his 5 «**» ihr Abstand zueinander l,o bis 2m.

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Wahrend für das Gebirge des Beispiels 1 ein Injizierdruck für den Kunststoff von bis zu 5 atü zweckmäßig ist, beträgt der Druck für das Gebirge gemäß Beispiel 2 bis 3,5 atü, der für das Gebirge von Beispiel 3 bis 2 atü, um ein sattes Ausfüllen der sich an die Bohrlöcher anschließenden Klüfte und Hohlräume und somit ein Verkleben und Verdichten der gesamten Geb.ir^sinasse auf Lochtiefe zu erreichen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundverbaus als Gebirgssicherung im Unter- und Übertagebau, bei welchem in geeigneten Abständen Bohrlöcher in das" Gebirge gebohrt werden, deren Wände erforderlichenfalls aufgerauht und gesäubert werden und in die Kunststoff in flüssiger Forin eingepreßt wird, der zu hoher Festigkeit aushärtet, gemäß Patent (Patentanmeldung P 21 o4 815.7-24),

• dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmörtel vor dem Bohren der Löcher auf die abgeglichene Gebirgswandung als Decklage aufgebracht wird, daß dann die Löcher durch die Decklage hindurchgebohrt werden und daß an den jede Bohrung nach dem Einpressen füllenden Kunststoffdübel ein kegelstumpfförmiger Abschlußkopf so angeformt wird, daß dadurch die Decklage über den Kunst st off dübel mit: dem Gebirgsinneren verbunden wird. *

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleichen* der Gebirgswandung mit Stahlfasern in Form von Feindrahtstücken versehener Spritzbeton in der gewünschten Stärke aufgespritzt wird*

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmörtel ein Sand-Kunststoff-Gemisch ist, das mit Glasfasern vermengt aufgespritzt wird.

k. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Bohrlöcher eingespritzte Kunststoff mit Glasfasern oder Kunststofffasern vermengt wird.

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lc -

5« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrlöcher vor dem Einpressen des Kunststoffes Glasfaserfornidtäbe eingeschoben werden.

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