DE3635812A1 - Verfahren und ausruestung zum zufuehren von beton einem bohrloch bei betonverankerung eines felsen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver­ fahren zum Zuführen von Beton einem Bohrloch bei Betonver­ ankerung eines Felsen, nach welchem Verfahren ein Zufüh­ rungsschlauch in das Loch geschoben wird, Beton durch den Zuführungsschlauch in das Loch gepumpt wird und der Zu­ führungsschlauch synchronisiert mit dem Pumpen von Beton im Loch auswärts gezogen wird.

Bei Felsankerung werden Felsnägel oder Seite mit­ tels Beton an in den Felsen gebohrten Löchern befestigt, und zwar zum Abstützen des Felsen in Gruben und in in den Felsen abgebauten Räumen.

Aus der schwedischen Offenlegunsschrift 79 01 616-8 ist eine Felsankerungsausrüstung vorbekannt, wobei ein Rohr zur Zuführung von Beton an einem längs eines Trag­ balkens beweglichen Schlitten befestigt ist, mittels dessen das Zuführungsrohr in ein in den Felsen gebohrtes Loch hineingeschoben und aus dem Loch herausgezogen werden kann.

Das Zuführen von Beton einem Bohrloch wird mittels dieser bekannten Ausrüstung dadurch ausgeführt, dass das Zuführungsrohr bis auf den Boden des Lochs geschoben wird und Beton dem Loch zugeführt wird, während das Zuführungs­ rohr im Loch auswärts gezogen wird. Zum Herausziehen des Zuführungsrohrs ist die Funktion eines den Schlitten des Zuführungsrohrs bewegenden Verschiebemotors mit dem Motor der Betonspeisepumpe zwangssynchronisiert, so dass das Zuführungsrohr je nachdem, wie das Zuführungsrohr sich im Loch auswärts bewegt, so viel Beton in das Loch por­ tioniert, wie nach Schätzung zum Füllen des Lochs nötig ist.

Ein Nachteil mit einer solchen Zuführungsweise von Beton ist jedoch, dass es nicht möglich ist, zuverlässig zu sichern, dass das Bohrloch wirklich mit einer er­ wünschten Menge Beton gefüllt wird. Der Fels kann nämlich Zertrümmerungen und Krackstellen aufweisen, in die Beton bei dessen Zuführung einem Loch hineindringen kann. Weil das Zuführungsrohr synchronisiert mit der Betonzuführung auswärts gezogen wird, ist die Folge in einem solchen Fall, dass das Loch unvollständig gefüllt wird, während die für das Loch beabsichtigte Betonmasse in Zertrümmerungen und Krackstellen hineindringt. Anderseits kann man nicht sicher sein, ob die Betonmasse wenigstens zum partiellen Füllen des Kracks genug war. Das Betonieren eines Felsnagels kann deswegen mangelhaft bleiben.

In der schweizerischen Patentschrift 6 15 245 wird ein Verfahren zum Zuführen von Beton einem Bohrloch be­ schrieben. Dieses Verfahren basiert darauf, dass der einem Loch zugeführte Beton das Zuführungsrohr je nachdem im Loch auswärts schiebt, wie der Beton das Loch füllt. Eine Verwirklichung dieses Verfahrens setzt jedoch voraus, dass in das Bohrloch zusammen mit dem Zuführungsrohr ein fle­ xibler, poröser Schlauch geschoben wird, der die Spitze des Zuführungsrohrs dicht umgibt, und in den hinein der Beton ausbricht. Mittels dieses Verfahrens können die Krackstellen und Zertrümmerungen nicht einmal teilweise mit Beton gefüllt werden.

In den finnischen Patentanmeldung 8 32 124 wird vor­ geschlagen, den Fülldruck des Betons im Bohrloch zu be­ nutzen, und zwar zum zwangsläufigen Herausziehen des Zu­ führungsrohrs aus dem Loch mittels einer Bedienungsein­ richtung je nach dem jeweiligen Fülldruck des Betons im Loch. In dieser Weise wird gesichert, dass nicht nur das Bohrloch, sondern auch die ihm in den Weg kommenden Krack­ stellen und Zertrümmerungen mit Beton gefüllt werden können. Wenn die Felsnagellängen gross, z.B. über 4 m, werden, so wird durch das Gewicht des mit Betonmasse gefüllten Zu­ führungsrohrs und die Reibung zwischen dem Rohr und dem Loch sowie durch den Unterschied zwischen den Durchmessern des Rohrs und des Lochs jedoch veranlasst, dass das Zu­ führungsrohr nicht mehr als ein Beton schiebender Kolben fungiert. Dabei soll die Ausziehgeschwindigkeit des Zu­ führungsrohrs hinsichtlich der Ausbeute der Pumpe passend geschätzt werden, was Unsicherheitsfaktoren mit sich bringt.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die obererwähnten Nachteile ver­ meidet und das Füllen eines Bohrlochs mit Beton auch dann sicherstellt, wenn im Felsen Zertrümmerungen und Krack­ stellen vorkommen. Diese Aufgabe wird durch das erfindungs­ gemässe Verfahren erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in den Zuführungsschlauch je herausgezogene Strecke des Schlauchs eine Betonportion hineingepumpt wird, die grösser ist als die Betonmenge, die ein unbeschädigtes Loch auf der erwähnten Strecke des Zuführungsschlauchs mit Beton füllt.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass in ein Bohrloch irgendein Überschuss an Beton, z.B. 20%, kontrolliert gepumpt wird, und zwar im Vergleich zu der Betonmenge, die zum Füllen eines unbeschädigten Loch ge­ braucht wird. Wenn der Fels Krackstellen aufweist, dringt der extra Beton in die Krackstellen hinein. Wenn die Loc­ kerheit des Felsen bekannt ist, kann der Betonüberschuss je nach der Qualität des Felsen zum Sichern des Füllens des Bohrlochs gewählt werden. Der Betonüberschuss dringt in Krackstellen hinein und füllt sie nur in der Nähe des gebohrten Lochs, was zur Befestigung eines Nagels am Loch gewöhnlich genug ist.

Das Pumpen von Beton kann je nach der auszuziehenden Strecke oder der Ausziehgeschwindigkeit des Zuführungs­ schlauchs gesteuert werden, so dass die Zuführung des Be­ tonüberschusses dem Bohrloch je nach der Ausziehbewegung des Zuführungsschlauchs zwangsläufig geschieht.

Beim Bohren eines Lochs in einen Felsen kann die Bohrtiefe während des Bohrens gemessen werden, so dass es bekannt wird, in welchem Abstand die Bohrkrone sich je­ weils von der Mündung des Bohrlochs gerechnet befindet. Wenn die Bohrkrone in eine grössere Spalte im Felsen ein­ dringt, beobachtet der Bohrarbeiter an der Bewegung der Bohrmaschine eine Krackstelle oder einen Hohlraum. Durch Aufschreiben der Tiefenablesungen der an den Länge des Bohrlochs festgestellten Hohlräume wird die Qualität des Felsen bekannt.

Durch Messen der Bewegungsstrecke des Zuführungs­ schlauchs des Betons kann die Spitze des Zuführungs­ schlauchs an beliebigen Stellen im Bohrloch gestoppt werden. Während der Zuführungsschlauch in das Loch ge­ schoben wird, kann Beton vor dem eigentlichen Füllen des Lochs an die Hohlräume gepumpt werden. Beim Herausziehen des Zuführungsschlauchs aus dem Loch kann die Spitze des Zuführungsschlauchs an den Hohlräumen gestoppt werden, die ausschliesslich durch Pumpen von Beton gefüllt werden können. Von dem Bohrarbeiter während des Bohrens eventuell nicht bemerkte, kleinere Spalten im Felsen werden selbst­ tätig mit dem Dosierüberschuss des Betons gefüllt.

Die Erfindung betrifft auch eine zur Ausführung des Verfahrens beabsichtigte Betonzuführungsausrüstung, die einen Zuführungsschlauch, der zum Zuführen von Beton in ein Bohrloch schiebbar ist, eine Primärpumpe zum Pumpen von Beton in den Zuführungsschlauch und eine Verschiebe­ vorrichtung zum Schieben des Zuführungsschlauchs in das Loch und zu dessen Herausziehen aus dem Loch umfasst. Die Ausrüstung ist dadurch gekennzeichnet,

• - dass sie eine Dosierpumpe vom Kolbentyp umfasst, die zur Aufnahme einer Betonportion aus der Primärpumpe und zum Pumpen dieser Portion in der Zuführungsschlauch mit der Primärpumpe und mit dem Zuführungsschlauch verbunden ist und
• - dass die Bedienungseinrichtung des Dosierpumpe zum Steuern dieser Bedienungseinrichtung je nach dem Aus­ ziehen des Zuführungsschlauchs mit einem das Ausziehen des Zuführungsschlauchs fühlenden Messgerät verbunden ist.

In dieser Ausrüstung füllt die Primärpumpe die als Dosiergerät fungierende Sekundärpumpe vom Kolbentyp, und erst nachdem die Dosierpumpe zuverlässig gefüllt ist, macht sie den Pumpenschlag, wodurch Beton in das Loch ge­ schoben wird. Der Schlag der Dosierpumpe ist zu der aus­ zuziehenden Strecke des Zuführungsschlauchs je eine Beton­ portion der Dosierpumpe proportioniert. Dank der Dosier­ pumpe ist es mit Sicherheit bekannt, eine wie grosse Be­ tonportion jeweils in das Loch hineingepumpt ist. Wegen Leckagen und Pumpverluste geben konventionelle Betonpumpe nicht immer ausreichend zuverlässige Kenntnisse von der wirklichen gepumpten Betonmenge.

Der Schlag der Dosierpumpe kann entweder durch elektrohydraulische oder hydraulische Nachlaufsteuerung zu der Ausziehbewegung des Schlauchs proportioniert werden. Durch Fühlen der Ausziehgeschwindigkeit des Zuführungs­ schlauchs kann die Schlaggeschwindigkeit der Dosierpumpe gesteuert werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 das Funktionsprinzip einer zur Verwirk­ lichung des Verfahrens geeigneten Betonzuführungsausrüs­ tung schematisch zeigt, und

Fig. 2 einen Achsialschnitt eines im Bohrloch be­ findlichen Zuführungsschlauchs in grösserem Masstab zeigt.

In Fig. 1 der Zeichnung wird ein Zuführungsschlauch 1 einer Betonzuführungsausrüstung gezeigt, der von einem nichtgezeigten, auf die Transportunterlage gestützt mon­ tierten Baumsystem und einem Zuführungsbalken getragen ist, wie z.B. im Zusammenhang mit der in der finnischen Patentanmeldung 8 32 124 der Anmelderin beschriebenen Löt­ verankerungsausrüstung angeführt wird.

Der Zuführungsschlauch erstreckt sich durch einen Verschiebemechanismus 2, mittels dessen der Schlauch ach­ sial beweglich ist. Der Verschiebemechanismus wird von einer Bedienungseinrichtung 3, z.B. von einem hydraulischen Motor, getrieben.

Zum Pumpen von Beton umfasst die Ausrüstung eine Primärpumpe 4, die von jedem beliebigen Pumpentyp sein kann, aber die vorzugsweise aus einer einfach- oder doppelt­ wirkenden Kolbenpumpe besteht. Die Bedienungseinrichtung 5 der Pumpe ist vorzugsweise ein hydraulischer Zylinder. Die Einlasseite der Pumpe ist durch eine Leitung 6 über ein Rückschlagventil 7 mit einem Betonmasse zuführenden Gefäss 8 verbunden.

Die Betonpumpausrüstung umfasst weiter eine einfach­ wirkende Dosierpumpe 9 vom Kolbentyp, deren Einlasseite durch eine Leitung 10 über ein Rückschlagventil 11 mit der Auslasseite der Primärpumpe verbunden ist. Die Bedienungs­ einrichtung 12 der Dosierpumpe ist vorzugsweise ein hyd­ raulischer Zylinder. Die Auslasseite der Dosierpumpe ist mit dem Zuführungsschlauch 1 verbunden, wie mit gebrochener Linie 13 gezeigt wird.

In der Bewegungsbahn des Zuführungsschlauchs ist ein Messgerät 14 montiert, das die achsialen Bewegungen des Zuführungsschlauchs registriert. Das Messgerät ist ein­ geschaltet, die Funktion der Bedienungseinrichtung der Do­ sierpumpe zu steuern, wie mit einer Verbindungslinie 15 angeführt wird. Es kann sich z.B. um eine solche Steuerung handeln, dass der Pumpenschlag der Dosierpumpe je eine bestimmte Menge Umdrehungen der Messrolle des Messgeräts eine bestimmte Strecke vorwärtsgeht. Die Absicht ist, die Bewegung des Zuführungsschlauchs und das Pumpen der Dosier­ pumpe zu einander so zu proportionieren, dass einer be­ stimmten achsialen Bewegungsstrecke des Zuführungsschlauchs eine bestimmte, von der Dosierpumpe gepumpte Betonmenge entspricht. Die Steuerung zwischen dem Messgerät und der Bedienungseinrichtung der Dosierpumpe kann aus einem elektrohydraulischen oder hydraulischen Nachlauf bestehen.

Die Bedienungseinrichtung 12 der Dosierpumpe ist ihrerseits mit der Bedienungseinrichtung 5 der Primärpumpe in Steuerkontakt eingeschaltet, wie mit einer Verbindungs­ linie 16 angeführt wird, so dass die Primärpumpe anläuft, nachdem die Dosierpumpe den Betonpumpschlag durchgeführt hat, und eine Rückbewegung des Kolbens der Dosierpumpe und das Füllen der Dosierpumpe mit Beton zustande bringt. Nach­ dem die Dosierpumpe die Rückbewegung ausgeführt hat, wird die Primärpumpe durch die Steuerung gestoppt. Die Steue­ rung zwischen dem erwähnten Messgerät und der Dosierpumpe bringt den Anlauf eines Pumpenschlags der Dosierpumpe zu­ stande, wenn der Zuführungsschlauch sich im Bohrloch aus­ wärts zu bewegen beginnt.

Die Ausrüstung fungiert in der folgenden Weise. Die Primärpumpe füllt die Dosierpumpe, so dass sie eine bestimmte Betonportion enthält. Nachdem der Zuführungs­ schlauch mittels eines Verschiebemechanismus in ein in einen Felsen 17 gebohrtes Loch 18 geschoben ist und der Verschiebe­ mechanismus anfängt, den Zuführungsschlauch im Loch auswärts zu ziehen, reagiert ein sich gegen den Zuführungsschlauch des Messgeräts wälzendens Rollensystem auf diese Auszieh­ bewegung und gibt der Bedienungseinrichtung der Dosierpumpe einen Anlaufimpuls. Die Dosierpumpe führt dabei einen zu der Ausziehbewegung des Schlauchs proportionierten Schlag durch, so dass Beton aus der Pumpe in den Schlauch und in das Loch in dem Takt eindringt, wie der Schlauch sich im Loch auswärts bewegt.

Erfindungsgemäss ist der Schlag der Dosierpumpe, d.h. die in den Zuführungsschlauch gepumpte Betonportion, zu der Ausziehbewegung des Zuführungsschlauchs so proportio­ niert, dass die Pumpe einen Überschuss an Beton in das Loch schiebt, und zwar im Vergleich zu der Menge, die zum Füllen des Bohrlochs theoretisch genug ist, wenn das Loch unbeschädigt ist, d.h. wenn es keine Krackstellen und Spalten aufweist. Dieser Überschuss kann z. B. 20% sein und wird je nach der Qualität des jeweils aktuellen Felsen grösser oder kleiner gewählt. Ein Fels mit verhältnismässig vielen Krackstellen kann einen grösseren Überschuss for­ dern als ein Fels mit verhältnismässig wenigen Krackstellen. Während des Pumpens dringt der Betonüberschuss in diese Krackstellen und Spalten hinein.

In langen, zu verankernden Löchern soll die Dosier­ pumpe eventuell vielmals gefüllt werden, und für die Dauer eines solchen Füllens wird der Verschiebemechanismus des Zuführungsschlauchs gestoppt.

Beim Füllen eines Bohrlochs mit Beton kann die Be­ wegung des Zuführungsschlauchs an im voraus festgestellten Hohlräumen gestoppt und Beton mittels einer Dosierpumpe in den Hohlraum gepumpt werden, während die Steuerung zwischen dem Messgerät und der Bedienungseinrichtung diese Zeit ausgeschaltet ist. Gleichartiges Füllen der Hohlräume kann auch beim Schieben des Zuführungsschlauchs in das Loch ausgeführt werden.

Beim Pumpen von Beton mit einer Primärpumpe kann Luft in die Pumpe eingelassen werden. Zur Entlüftung ist der Zuführungsschlauch in einem Abstand L von der Spitze des Schlauchs mit einem ziemlich kleinen Loch oder mehreren solchen Löchern 19 versehen. Beim Pumpen von Betonmasse strömt sie langsam aus dem kleinen Loch heraus, indem die Hauptströmung jedoch aus dem Ende des Zuführungsschlauchs ausbricht. Wenn eine Luftblase an das Loch kommt, ver­ schwindet sie leicht unter Druck durch das kleine Loch.

Die Dimension L hängt von der Länge der zu boh­ renden Löcher und von dem regulierbaren Betonüberschuss ab. In einem unbeschädigten Bohrloch darf der Betonüber­ schuss die Dimension L nicht überschreiten, nachdem das Bohrloch gefüllt ist. Die Löcher des Schlauchs sollen über die ganze Länge des Bohrlochs ausserhalb der zuge­ führten Betonsäule sein, so dass die Luft in freien Raum ausströmen kann.

Die Zeichnung und die sich daran anschliessende Be­ schreibung sind nur zur Veranschaulichung des Gedanken der Erfindung beabsichtigt. Was die Einzelheiten betrifft, kön­ nen das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsge­ mässe Ausrüstung im Rahmen der Patentansprüche variieren. Statt dessen, dass die Strecke oder die Geschwindigkeit des Pumpenschlags je nach der Ausziehstrecke oder -geschwin­ digkeit des Schlauchs gesteuert wird, ist es möglich, um­ gekehrt zu handeln, d.h. die Ausziehstrecke oder -geschwin­ digkeit des Schlauchs je nach der Strecke respektive Ge­ schwindigkeit des Pumpenschlags zu steuern.

Claims (10)

1. Verfahren zum Zuführen von Beton einem Bohr­ loch bei Betonverankerung eines Felsen, nach welchem Verfahren

• - ein Zuführungsschlauch in das Loch geschoben wird,
• - Beton durch den Zuführungsschlauch in das Loch gepumpt wird und
• - der Zuführungsschlauch synchronisiert mit dem Pumpen von Beton im Loch auswärts gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zuführungsschlauch (1) je herausgezogene Strecke des Schlauchs eine Betonportion hineingepumpt wird, die grösser ist als die Betonmenge, die ein unbeschädigtes Loch auf der erwähnten Strecke des Zuführungsschlauchs mit Beton füllt.

2. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonportion je grösser gewählt wird, je gebrochener der Fels (17) des Bohrlochs (18) ist.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonportion im Verhältnis zu der Ausziehbewegung des Zuführungsschlauchs (1) gepumpt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strecke des Pumpen­ schlags der Betonpumpe (9) je nach der Ausziehstrecke des Zuführungsschlauchs (1) gesteuert wird oder umgekehrt.

5. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Pumpenschlags der Betonpumpe (9) je nach der Auszieh­ geschwindigkeit des Zuführungsschlauchs (1) gesteuert wird oder umgekehrt.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schieben des Zuführungsschlauchs (1) in das Bohrloch (8) das Einschieben der Spitze des Schlauchs (1) an beim Bohren des Lochs festgestellten Krackstellen, Hohlräumen u.dgl. abgebrochen wird und Beton in den Zuführungsschlauch gepumpt wird.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herausziehen des Zuführungsschlauchs (1) aus dem Bohrloch (18) das Herausziehen des Rohrendes an beim Bohren des Lochs festgestellten Krackstellen, Hohlräumen u.dgl. abge­ brochen wird und mit dem Pumpen von Beton in das Zuführungs­ rohr fortgesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton zuerst mit einer Primärpumpe (4) in eine Dosierpumpe (9) vom Kolbentyp gepumpt wird, dass der Beton danach beim Auswärtsziehen des Rohrs im Rohrloch mit einem Schlag der Dosierpumpe in den Zuführungsschlauch gepumpt wird und dass die Primärpumpe für die Dauer der Pumpbewe­ gung der Dosierpumpe gestoppt wird.

9. Ausrüstung zum Zuführen von Beton einem Bohrloch bei Betonverankerung eines Felsen, welche Ausrüstung

• - eine Zuführungsvorrichtung, die zum Zuführen von Beton einem Loch in das Bohrloch schiebbar ist,
• - eine Primärpumpe zum Pumpen von Beton in den Zuführungs­ schlauch und
• - eine Verschiebevorrichtung zum Schieben des Zuführungs­ schlauchs in das Loch und zum Ausziehen des Schlauchs aus dem Loch, umfasst, dadurch gekennzeichnet,
• - dass sie eine Dosierpumpe (1) vom Kolbentyp umfasst, die zur Aufnahme einer Betonportion aus der Primärpumpe und zum Pumpen dieser Portion in den Zuführungsschlauch mit der Primärpumpe (4) und dem Zuführungsschlauch ver­ bunden ist und
• - dass die Bedienungseinrichtung (12) der Dosierpumpe zur Steuerung dieser Bedienungseinrichtung je nach dem Aus­ ziehen des Zuführungsschlauchs oder umgekehrt mit einem das Ausziehen des Zuführungsschlauchs fühlenden Messgerät (14) verbunden ist.

10. Ausrüstung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (9) an­ geordnet ist, eine einem Schlag entsprechende Betonportion je bestimmte herausgezogene Strecke des Zuführungsschlauchs in den Zuführungsschlauch (1) zu pumpen, welche Betonportion grösser ist als die Betonmenge, die zum Füllen eines unbe­ schädigten Lochs mit Beton auf der erwähnten Strecke des Zuführungsschlauchs nötig ist.