DE2900272A1 - Felsanker - Google Patents

Description

• Titel: Felsanker Die Erfindung betrifft einen Fels anker zum Sichern oder Verankern von Felsteilen oder Bauwerken im Fels, bestehend aus mindestens einem, insbesondere vorgespannten Zugglied, das in einem Bohrloch im Fels geführt und auf mindestens einem Teil seiner Länge durch einen erhärtenden Baustoff mit der Bohrlochwandung fest verbunden wird0 Es ist bekannt, zur Sicherung von absturzgefährdeten Felsteilen und zum Verankern von Bauteilen wie Fundamenten und Stützmauern, Brückenwiderlagern, Lawinengalerien und Wasserbauteilen Fels anker einzusetzen, die aus meist vorgespannten Zuggliedern aus Spannstahl bestehen, die in Bohrlöcher eingeführt und in tragfähigem Gestein verankert werden, In der Verankerungsstrecke wird das Bohrloch mit dem eingeführten Anker, der aus einem Stab oder mehreren, zu einem Bündel zusammengefaßten Drähten bestehen kann, mit einer erhärtenden Masse9 insbesondere einem Zementmörtel, aus gefüllt0 Nach dem Erhärten dieser Verpreßmasse wird über den Anker dann die Verbindung zwischen dem tragfähigen Gestein und dem absturzgefä..hrdeten Felsteil oder dem zu sichernden Bauwerk hergestellt. Hierzu wird der Anker, der ein blockierter Anker oder ein Freispielanker sein kann, gegen den zu sichernden Felsteil oder gegen das zu verankernde Bauwerk im allgemeinen vorgespannt, wodurch dieses fest gegen das trafhiee Gestein gepreßt wird0 Felsanker müssen oft im Hochgebirge eingebaut und in großer Tiefe im Fels verankert werden, wo einen großen Teil des Jahres über tiefe Temperaturen herrschen. Es ist deshalb oft ungewiß, ob und wie lange die erhärtende i-iasse die zu ihrem Abbinden und Erhärten erforderliche Temperatur erreicht, die durch die chemische Reaktion des Bindemittels der Verpreßmasse erzeugt wird. Die Festigkeit der Verankerung läßt sich deshalb nicht genau abschätzen.
• Aufgabe der drfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und sicherzustellen, daß zu jeder Zeit und in jedem Falle eine ausreichende Erhärtung des gesamten Verpreßmörtels auf der ganzen Länge der Verankerungsstrecke mit Sicherheit erreicht wird.
• kiese Aufgabe wird mit der Erfindung durch eine Heizeinrichtung gelöst, die den erhärtenden Baustoff beim Abbinden und >rhärten auf die hierfür erforderliche Temperatur erwärmt und diese für die Dauer der Abbinde- bzw. drhärtungszeit konstant hält.
• Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Bauarbeiten, insbesondere das Verpressen der Verankerungsstrecke, unabhängig von der Jahreszeit und den im Bohrloch herrschenden Temperaturen durchgeführt werden können. Dank der Heizeinrichtung ist ein sicheres Abbinden und Erhärten der Verpreßmasse auch dann möglich, wenn die Temperaturen in der Verankerungsstrecke weit unter dem Gefrierpunkt liegen, was beispielsweise in Gletscherzonen oder im winterlichen Hochgebirge der Fall sein kann.
• Die Heizeinrichtung ist zweckmäßig mit dem Zugglied fest verbunden, so daß sie zusammen mit diesem in das Bohrloch eingeführt werden kann0 Nach der Erfindung umgibt die Heizeinrichtung das Zugglied im ereic der Verankerungsstrecke und ist in dem Kingraum zwischen Zugglied und Bohrlochwandung angeordnetO Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich die lieizelemente der Heizeinrichtung in der ähe der kalten Bohrlochwandung befinden, so daß die Wärme der Verpreßmasse in der Nähe der Bohrlochwandung zugeführt wird, welche der erhärtenden Verpreßmasse beim Abbinde-und Erhärtungsvorgang ständig Wärme entzieht Die Anordnung der Heizelemente der Heizeinrichtung in der Nähe der Bohrlochwandung ermöglicht eine annähernd gleichmäßige Erwärmung der Verpreßmasse über den ganzen Querschnitt des Bohrloches im Bereich der Verankerungsstrecke0 Die Heizeinrichtung verbleibt mit dem Zugglied nach dem Auspressen in der Verankerungsstrecke Die Heizeinrichtung kann langgestreckte, parallel zum Zugglied verlaufende, Im Abstand von diesem gehaltene Heizelemente auSweisenO Besonders zweckmäßig ist es jedoch,wenn die Heizeinrichtung langgestreckte Heizelemente hat, die nach einer Schraubenlinie auf einen mit Durchbrechungen versehenen Stützmantel aufgewickelt sind, welcher das Zugglied mit Abstand umgibt, Die Heizelemente können von Wärmeträgern (zoBQ Heißwasser, Dampf, Heißluft, Heißöl) durchströmte Heizrohre oder Heizschlangen sein. Vorzugsweise sind die Heizelemente jedoch Heizleiter einer elektrischen Widerstandsheizung, die in Form einer zweigängigen Schraubenwendel in oder über die Wellen eines als Stützmantel dienenden, mit DurchbrecSlungen versehenen Wellrohres aus Kunststoff gelegt sind. Eine solche AusfiErung ist besonders einfach und erlaubt ein muheloses Einführen des Zuggliedes in das Bohrloch und in die Verankerungsstrecke.
• In der Verankerungsstrecke können ein oder mehrere Thermofühler zum Überwachen der Temperatur im Bohrloch angeordnet sein. Die Heizleiter und der (bzw0 die) Thermofühler sind hierbei zweckmäßig an eine außerhalb des Bohrloches angeordnete Temperaturmeß- und -regeleinrichtung angeschlossen, welche die Temperatur in der Verankerungsstrecke beim Abbinden und Erhärten des vorzugsweise aus Zementmörtel bestehenden Baustoffes konstant hält.
• Damit der Fels anker leicht in das Bohrloch eingeschoben werden kann und hierbei die Heizleiter und das Zugglied ihre gegenseitige Lage nicht verändern, ist das die Heizleiter tragende Wellrohr zweckmäßig mit auf seinem äußeren Umfang angeordneten Stützdrähten gegen die Bohrlochwandung abgestützt und mit an seinem inneren Umfang angeordneten Stützdrähten im Abstand von dem Zugglied gehalten. Hierbei können die inneren Stützdrähte auf Spreizscheiben befestigt sein, welche die einzelnen Drähte des Zuggliedes im Abstand voneinander halten. Die äußeren Stützdrähte können auch unmittelbar auf die innerhalb eines besonderen Schutzrohres verlegten Heizleiterwendel aufgelegt und dort fixiert sein0 Weitere lflerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen einer bevorzugten Ausfühuungsform, anhand derer die Erfindung beistElhaft erläutert wird0 Es zeigt: Figo 1 einen als Freispielanker ausgebildeten Felsanker nach der Erfindung, der in einem Bohrloch eingebaut ist, im Längsschnitt, Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einem Querschnitt nach Linie II"IIo In den Zeichnungen ist mit 10 ein Felsanker bezeichnet, der aus einem vorspannbaren Zugglied 11 besteht, das in einem geradlinig geführten Bohrloch 12 im Fels 13 angeordnet und auf einem Teil seiner Länge mit seinem hinteren Ende 14 in tragfähigem Gestein 15 verankert und mit seinem vorderen Ende 16 gegen eine absturzgefährdete Felsplatte 17 verspannt ist0 Der dargestellte Felsanker 10 ist ein sogenannter Freispielanker, bei dem nur das hintere Ende 14 des Ankers mit einer hier nicht näher dargestellten erhertenden Masse, nämlich einem Zementmörtel, mit der Bohrlochwandung 12 fest verbunden ist, während der vordere Teil 18 des Ankers im Bohrloch frei liegt, so daß quer zu seiner Längsrichtung auftretende Verschiebungen der lockeren Felsteile 19 gegenüber den tragfähigen Felsteilen 15 den Felsanker 10 nicht in Mitleidenschaft ziehen oder beschädigen können, Das Zugglied 11 des Felsankers 10 besteht aus einem Bündel von mehreren Spanndrähten 20 aus hochfestem Stahl, die im vorderen Teil 18 des Zuggliedes dicht beieinander liegen und mit Isolierbinden oder mit mit Isoliermasse gefüllten HUllrohren gegen Korrosion und Feuchtigkeit geschützt sind. Im hinteren Teil 14 werden die Spanndrähte 20 durch Spreizscheiben 21 im Abstand voneinander gehalten, damit der erhärtende Baustoff des Verpreßmörtels in der Verankerungsstrecke A die Spanndrähte allseits umhüllen kann. Zu diesem Zwecke haben die Spreizscheiben 21 über ihre Fläche verteilt eine Anzahl von Bohrungen, durch welche die Spanndrähte 20 hindurchgehen (Fig0 2). Im Zentrum der Spreizscheiben ist eine größere Bohrung 22 angeordnet, durch welche bei >steigendem Ankerkopf" ein zentral angeordnetes Injektionsrohr 23 geführt ist9 durch welches die zum Verpressen dienende erhärtende Masse in die Verankerungsstrecke A gepreßt wirdODie Entlüftung des Verpreßraumes erfolgt hierbei über ein uninittelbar hinter dem Packer 24 endendes, nicht dargestelltes Sntlüftungsrohr. Bei "fallendem Ankerkopf" werden die Funktionen dieser beiden Rohre gegeneinander vertauscht.
• Die Verankerungsstrecke A wird zum vorderen Teil des Bohrloches 12 hin durch einen Packer 24 abgedichtet, der beispielsweise eine elastisch aufweitbare Gummimanschette trägt, die nach dem Einführen und Instellungbringen des Zuggliedes 11 aufgeweitet wird und sich abdichtend gegen die Bohrlochwandung 12 legt, Am vorderen munde 16 trägt das Zugglied 11 eine Ankerplatte 25, die sich gegen die absturzgefährdete Felsplatte 17 oder gegen einen vor dieser angeordneten Druckverteilungsbalken aus Stahlbeton abstützt, Das vordere Ende 16 des Zuggliedes 11 ist mit einer Ankerschraube 26 versehen, auf die eine Spannmutter 27 aufgeschraubt wird, wenn der Felsanker genügend vorgespannt worden ist.
• Auf dem äußeren Umfang 28 der Spreizscheiben 21 sind vier innere Stützdrähte 29 aufgeschweißt. Diese Stützdrähte halten ein Wellrohr 30 aus Kunststoff im-vorherbestimmten Abstand von dem Zugglied 11o Das Wellrohr 30, das eine Vielzahl von hier nicht näher dargestellten Durchbrechungen aufweist, dient als Stfitzmantel für die Heizleiter 31 einer als elektrische Widerstandsheizung ausgebildeten Heizeinrichtung 320 Die Heizleiter sind in Form einer zweigängigen Schraubenwendel in die Wellen des Wellrohres 30 eingelegt, können jedoch auch unabhängig von der Wellensteigung des Wellrohres an dessen Außendurchmesser innerhalb eines besonderen tichutzX rohres aufgewickelt und dort fixiert sein0 Auf dem äußeren Umfang des Wellrohres 30 sind sechs äußere Stützdrähte 33 angeordnet, welche in Längsrichtung des Wellrohres verlauf vmc, von einem Spannband 34 auf dem Wellrohr 30 bzw0 auf der Heizwendel festgehalten werden0 bie stützt drähte 33 sorgen dafür, daß das Wellrohr 30 mit den auf gewickelten Heizleitern 31 immer in der Mitte des Bohrloches 12 angeordnet ist, während die inneren Stützdrähte 29 das Zugglied 11 in der Mitte des Wellrohres 30 und im Abstand von dessen innerem Umfang 35 halten.
• Die Heizleiter 31 sind in geeigneter Weise durch den Packer 24 hindurchgeführt und im vorderen Teil des Bohrloches 12 durch wasserdichte Kabelverbindungen 36 mit den Leitern 37 eines Kaltkabels 38 verbunden, das im Inneren des Zuggliedes 11 und durch den Ankerbolzen 26 hindurch oder außen auf dem Zugglied und außerhalb des Ankerbolzens auf dem Umhtillungsrohr befestigt nach außen geführt und dort an eine Temperaturmeß- und -regeleinrichtung 39 angeschlossen ist. Zu dieser Temperaturmeß und -regeleinrichtung führt auch ein Heßkabel 40, das parallel zu den Kaltleitern der Heizeinrichtung 32 im luftseitigen Teil 18 und in der Verankerungsstrecke A parallel zum Injektionsrohr 23 verläuft und zu einem Thermofühler 41 führt, der als Widerstandsthermometer ausgebildet ist und im hinteren Teil der Verankerungsstrekke am Injektionsrohr 23 befestigt ist.
• Nach dem Einführen des Felsankers 10 in das Bohrloch 12 wird diescs gespült und die Verankerungsstrecke A wird mit dem Packer 24 abgedichtet0 Nach der Druckprüfung des Verankerungsraumes A mit Druclrwasser wird durch das Injektionsrohr 23 ein Zementmörtel in den Verpreßraum injiziert, der das Bohrloch vom Bohrlochtiefsten her füllt Gleichzeitig entweicht die in der Verankerungsstrecke noch vorhandene Luft durch das EntlüSterrohrQ Während des Injizierens und während der sich anschließenden Abbinde- und Erhärtungszeit für den Verpreßmörtel wird die fleizeinrichtung eingeschaltet und mit Hilfe des Thermofiihlers 41 und der Temperaturmeß- und -regeleinrichtung 39 auf der fest das Abbinden und Erhärten des Verpreßrnörtels günstigsten Temperatur gehalten.
• Selbstverständlich ist es auch möglich, das Bohrloch im Bereich der Verankerungsstrecke A rit der Heizeinrichtung oder mittels zusätzlich eingebrachter Heißluft vorzuheizen, bevor der Verpreßmörtel injiziert wird. Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn im Bohrloch eine sehr niedrige Temperatur herrscht und die sehr kalten Bohrlochwände 12 ein vorheriges Anwärmen geraten erscheinen lassen, I,Tach dem Abbinden und genügendem hrrharten des Verpreßmörtels, das durch Zuführen von Wärme gegebenenfalls gesteuert werden kann, wird das Zugglied 11 des Felsankers 10 gegen die absturzgefährdete Felspatte 17 angespannt, indem auf das vordere Ende des Zuggliedes am Ankerbolzen 26 ein Zug ausgei;bt und die hierzu verwendete Spannpresse auf der Ankerplatte 25 abgestützt wird. Nach Erreichen der gewünschten Anker spannung wird die Ankermutter 27 aufgeschraubt und festgezogen. Danach kann die Spannpresse entfernt werden.
• Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, anstelle einer elektrischen Widerstandsheizung eine Heizung mit Wärmeträgern vorzusehen, wozu dann Heizschlangen oder langgestreckte Heizrohre im Bohrloch angeordnet werden können0 Es ist auch möglich, die Heizeinrichtung nach dieser Erfindung bei blokkierten Ankern, d.h. solchen vorgespannten Ankern zu verwenden, die nach ihrem Spannen vollständig im Mörtel eingebettet werden und danach nicht mehr nachgespannt werden können0 Schließlich ist es auch möich, die Heizeinrichtung bei schlaffen Felsankern einzusetzen, die aus Stahlstäben bestehen, welche nicht vorgespannt werden0 Der Rahmen der Erfindung wird hierdurch nicht überschritten0

Claims (1)

1. Titel: Felsanker knsprücheo Felsanker zum sichern oder Verankern von Felsteilen oder Bauwerken im Fels, bestehend aus mindestens einem insbesondere vorgespannten Zugglied, das in einem Bohrloch im Fels geführt und auf mindestons einem Teil seiner Länge durch einen erhärtenden Baustoff mit der Bohrlochwandung fest verbunden wird, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (32), die den erhärtenden Baustoff beim Abbinden und Erhärten auf die hierfür erforderliche Temperatur erwärmt und diese für die Dauer der Abbinde- bzw.

   Erhärtungszeit konstant hält0 2e Felsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (32) mit dem Zugglied (11) fest verbunden ist.

   3o Felsanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Öekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (32) das Zugglied (11) im Bereich der Verankerungsstrecke (n) ) umgibt und in dem Ringraum (43) zwischen Zugglied (11) und hrlochwandun (12) angeordnet ist0 4o Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (32) langgestreckte, parallel zum Zugglied (11) verlaufende, im Abstand von diesem gehaltene Heizelemente aufweist.

   5. Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (32) längliche Heizelemente (31) aufweist, die nach einer Schraubenlinie auf einen mit burchbrechungen versehenen Stützmantel (30) aufgewickelt sind, welcher das Zugglied (11) mit Abstand umgibt, 60 Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (31) Heizleiter einer elektrischen Widerstandsheizung sind, die in Form einer zwei gängigen Schraubenwendel in die Wellen eines als otützmantel dienenden, mit Durchbrechungen versehenen Wellrohres (30) aus Kunststoff eingelegt sind.

   7. Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (31) Heizleiter einer elektrischen Widerstandsheizung sind, die innerhalb eines besonderen Schutzrohres verlegt und die in Form einer zweigängigen Schraubenwendel auf den Wellen eines als btützmantel dienenden, mit Durchbrechungen versehenen Wellrohres (30) aus Kunststoff aufgelegt sind.

   8o Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verankerungsstrecke (A) mindestens ein ThermofiEler (41) zum Überwachen der Temperatur im Bohrloch (12) angeordnet ist.

   Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (31) und der Thermofüi ler (41) an eine außerhalb des Bohrloches (12) angeordnete Temperaturmeß- und -regeleinrichtung (39) angeschlossen sind, welche die Temperatur in der Veraiikerungsstrecke (A) beim Abbinden und Erhärten des vorzuOsweise aus Zementmörtel bestehenden Baustoff es konstant hält.

   10. Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das die Heizleiter (31) tragende Wellrohr (30) mit auf seinem äußeren Umfang angeordneten Stützdrähten (33) gegen die Bohrlochwandung (12) abgestützt und mit an seinem inneren Umfang (35) angeordneten btützdrShten (29) im Abstand von dem Zugglied (11) gehalten wird0 11. Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das die Heizleiter (31) tragende Wellrohr (30) mit am äußeren Umfang der Schutzrohrwendel angeordneten Stützdrähten (33) gegen die Bohrlochwandung (12) abgestützt und mit an seinem inneren Umfang (35) angeordneten Stützdrähten (29) im Abstand von dem Zugglied (11) gehalten wird.

   12o Felsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Stützdrähte (29) auf Spreizscheiben (21) befestigt sind, welche die einzelnen Drähte (20) des Zuggliedes (11) im Abstand voneinander halten,