DE3720642A1 - Haltevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung mit einem Steinbolzen und einem lösbar mit dem Steinbolzen ver­ bundenen Anschlußstück.

Unterirdische Aushöhlungen werden im allgemeinen von Bolzen und Ankern in Bohrlöchern, die in die Decke und die Seiten­ wände der Aushöhlung eingebracht werden, getragen. Die un­ ter Spannung stehenden Bolzen komprimieren das umgebende Gestein und unterstützen dadurch die Integrität der Öff­ nung. Oftmals werden zusätzlich zement- oder harzartige Materialien in den Freiraum zwischen dem Bohrloch und dem Bolzen hinzugefügt, um eine stärkere strukturelle Veranke­ rung zu erreichen und den Bolzen vor korrodierenden Einflüs­ sen des Gesteins zu schützen.

Allgemein gilt eine Untergrundhaltevorrichtung mit einem Durchgang unter Verwendung von Steinbolzen als ideales Sy­ stem. Es ist jedoch schwierig und teuer einen Bolzen mit Zementfutter zu setzen, der sofortigen Halt ergibt und gleichzeitig eine schnelle Wende erlaubt. Dem Stande der Technik entsprechende Verfahren bestehen in einem Bolzen­ setzen, dem ein zweites oder sogar drittes Konditionieren folgt. Die beiden zusätzlichen Schritte beeinträchtigen je­ doch die Arbeitsgeschwindigkeit.

Im allgemeinen wird im Hinblick auf die Vortriebsgeschwin­ digkeit ein mechanisches Bolzen- und Schutzwandsystem in­ stalliert und später ein sekundäres System angewandt, bei­ spielsweise mit Zement hinterfüttert, ein mechanisch ge­ setzter Bolzen einzementiert oder nach dem Swellex- oder dem Split-set-Verfahren gearbeitet.

Jede dieser Verfahrensweisen besitzt einen oder mehrere Nachteile, wie etwa hohe Kosten, unzureichende Haltefestig­ keit, frühzeitige Korrosion und unzureichende Qualitätskon­ trolle.

Mechanische Bolzen gelten als steifes System mit einer Punktverankerung an den Enden. Ankerwandbruch oder Rutschen an einem Ende, Gesteinbruch oder Bolzenversagen an dem ande­ ren Ende machen den Bolzen nutzlos. Die Bolzen sind außer­ dem korrosionsanfällig. Sie werden jedoch oft verwandt, da sie sich schnell setzen lassen, einen sofortigen Halt lie­ fern, unter Spannung stehen und eine Schutzwand nahe an die Decke heranzuziehen gestatten.

Auf der anderen Seite sind mörtel- oder harzumgebene Bolzen korrosionsbeständig, und ein vollständiges Umgießen des Bol­ zens ergibt eine Vereinheitlichung des Gesteins.

Der Gußbolzen ist zwar gebräuchlich, jedoch aufgrund seines Preises und der aufwendigen Installation sehr teuer, Als Beispiel hierfür läßt sich die US-Patentschrift 33 16 797 anführen. Ein weiteres System verwendet einen Gewindebol­ zen, der mit einer Harzpatrone installiert wird, um eine rasche Verankerung mit einem darauffolgenden maschinellen Spannen und einem anschließenden Einbringen einer Langsam­ patrone zu erreichen. Dieses System ist zwar teuer; arbei­ tet aber relativ schnell; jedoch ist eine Qualitätskontrol­ le schwierig.

Ein grundsätzliches Problem bei der Verwendung zementierter Bolzen liegt in den Umständen, Schwierigkeiten und Gefahren der Verwendung mindestens eines Speiserohrs, das notwendi­ gerweise aus dem Bohrloch heraus- und durch die Stein­ bolzenplatte hindurchragt.

So sollte ein idealer Bolzen:

• 1. einen sofortigen Halt ergeben;
• 2. vollflächig und nicht nur punktförmig belastbar sein;
• 3. korrosionsbeständig sein;
• 4. sich schnell installieren lassen;,
• 5. die Verwendung billigen Zements statt Harz erlauben;
• 6. sich leich eingießen lassen;
• 7. preiswert sein.

Es gibt natürlich bestimmte Situationen, in denen eine an­ fänglich preiswerte Bolzeninstallation über viele Jahre hinweg hält und nicht überholt zu werden braucht. Wenn die Erfahrung jedoch zeigt, daß ein Überholen wahrscheinlich notwendig sein wird, beinhaltet dies auch, daß sich der Gesteinszustand verschlechtert. Eine solche Verschlechte­ rung erhöht das Sicherheitsrisiko und macht deutlich, daß ein guter Anfangszustand unerläßlich ist.

Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf einen Hohl­ bolzen, der an mindestens einem Ende ein Gewinde besitzt und in der Weise wie ein herkömmlicher mechanischer Bolzen mit Unterlegscheibe installiert wird. Es sind jedoch keine Rohre zum Einspeisen des den Bolzen umgebenden Zements von Nöten. Wenn ein Ausgießen erforderlich ist, wird ein zen­ trisches Entlüftungsrohr im Bolzen angeordnet und am offe­ nen Ende des Bolzens befestigt. Der Bolzen besitzt minde­ stens eine Austrittsöffnung, die direkt unterhalb einer Dichtung auf dem Entlüftungsrohr innerhalb des Steinbolzens angeordnet ist.

In eine Zuführung wird ein härtendes Material (Mörtel) oder ein Harz eingespeist, das durch das Innere des Bolzens und eine der Austrittsöffnungen in die Gesteinsbohrung fließt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Bolzen teilweise im Längsschnitt und

Fig. 2 eine Perspektivansicht des Bolzens der Fig. 1, teilweise in Explosionsdarstellung.

Der Steinbolzen 10 besteht aus einem Gewindebolzen 12 und einem Anschlußstück 14. Der Bolzen 12 sitzt in einer Boh­ rung 16, die zuvor in eine Wand 18 gebohrt wurde.

Der Steinbolzen besteht aus einem hochfesten Stahlrohr 12 mit einem Längskanal 24 und einem Außengewinde 20. Der hin­ tere Endbereich (nicht dargestellt) kann ein Gewinde und einen konventionellen Expansionsgewindeaufsatz besitzen, der fest an der Innenwand der Bohrung 16 anliegt, wenn die­ ser eingeschraubt ist. Dadurch wird mittels des Bolzens 12 auf das Gestein um die Bohrung 16 Druck ausgeübt. Eine Austrittsöffnung 22 des Bolzens 12 ist mit dem Längskanal 24 verbunden.

Ein elastischer Stopfen 26 verschließt die Bohrung 16. Eine Bolzenplatte 28, eine Unterlegscheibe 30 und eine Steinbol­ zenmutter 32 sichern den Bolzen 12 in der Bohrung 16, der in üblicher Weise in der Bohrung 16 befestigt ist.

Das Anschlußstück 14 ist lösbar an dem Bolzen 12 befestigt und besitzt eine Hülse 34 mit einem zentrisch angeordneten dünnwandigen Entlüftungsrohr 38. Das Entlüftungsrohr 38 ist koaxial im Längskanal 24 angeordnet und durchläuft die Hülse 34.

Der Durchmesser des Längskanals 24 ist etwas größer als der Durchmesser des Entlüftungsrohres 38, um ein Einspeisen des härtbaren Materials in die Bohrung 16 zu ermöglichen.

An der Hülse 34 ist ein Speiserohr 40 mit einer Kupplung 42 befestigt. Das Speiserohr 40 ist mit einer Zuleitung für das härtbare Material verbunden (nicht dargestellt).

Mit der Hülse 34 ist des weiteren eine übliche Rohrver­ schraubung 44 verbunden. Das Innengewinde 46 der Verschrau­ bung 44 kämmt mit dem Außengewinde 20.

Eine Kappe 48 veschließt die Hülse 34. Um die Lage des Ent­ lüftungsrohres 38 festzulegen, kann eine Unterlegscheibe 50 verwandt werden.

Das Entlüftungsrohr 38 trägt eine dehnbare, zylindrische Dichtung 52, die sich oberhalb der Öffnung 22 befindet. Die Hülse 14 ist mittels einer das Entlüftungsrohr umgebenden Kopfdichtung 54 abgedichtet.

Pfeile A kennzeichnen den Weg des härtbaren Materials durch das System. Pfeile B kennzeichnen den Weg zunächst der Luft und dann des die Bohrung 16 verlassenden Materials.

Die Erfindung läßt sich besonders gut in Gestein verwenden, wenn ein Bolzen zunächst nur gesetzt und erst später einze­ mentiert bzw. eingebettet werden soll. Dies erlaubt eine spätere Vervollständigung und vermeidet zunächst den mit dem Einspeisen und Abbinden verbundenen Zeitaufwand. Wie eingangs bereits erwähnt, werden dem Stande der Technik entsprechende Bolzen, werden sie nicht sofort vergossen, leicht beschädigt. Ein erfindungsgemäßer Bolzen ermöglicht hingegen ein sicheres Setzen des Bolzens mit der Möglich­ keit eines nachträglichen Aus- bzw. Vergießens. Der Bolzen besitzt somit quasi eine Doppelfunktion. Beim Setzen dient er zunächst als mechanischer Bolzen; er kann zu einem spä­ teren Zeitpunkt ausgegossen werden und besitzt dann die Halteeigenschaften eines vorgegossenen Bolzens. Es ist auch möglich, den Bolzen nicht auszugießen.

Nachdem die Bohrungen 16 in gewöhnlicher Weise hergestellt ist, wird der Bolzen 12 in die Bohrung 16 eingeführt und gedreht, um ein kräftiges Ausdehnen des Hüllankers gegen die Steinoberfläche der Bohrung 16 zu erreichen. Stopfen 26, Platte 28, Unterlegscheibe 30 und Mutter 32 werden dann auf den Bolzen 12 gebracht, worauf die Mutter 32 angezogen wird, um den Bolzen 12 zu spannen und damit Druck auf das umgebende Gestein auszuüben. Der rückwärtige Bereich des Bolzens 12 ragt aus der Bohrung 16 heraus.

Zum Ausgießen wird das Anschlußstück 14 mit dem Bolzen 12 verbunden, d. h. die Verschraubung 44 wird auf das Gewinde 46 des Bolzens 12 geschraubt. Die Lage der Austrittsöffnung 22 wird zuvor festgestellt, damit sich die dehnbare Dich­ tung (z. B. aus einem Polymer) direkt über bzw. oberhalb dieser befindet. Es sollte vorzugsweise nur eine Austritts­ öffnung geben, da mehrere Öffnungen 22 die Stabilität des Bolzens 12 verringern könnten. Bei mehreren Austrittsöff­ nungen 22 sollten diese entlang der Länge des Bolzens ge­ staffelt sein, um die Bolzenstabilität nicht zu beeinträch­ tigen. Die Dichtung 52 muß auf jeden Fall oberhalb der letz­ ten Austrittsöffnung 22 liegen.

Eine Gießmaterialquelle (nicht dargestellt) wird über die Kupplung 42 angeschlossen und eingeschaltet. Das Gießmate­ rial fließt entsprechend den Pfeilen A in die Hülse 34 und durch den Bolzen 12 in den Ringraum 56 zwischen dem Längs­ kanal 24 und dem Entlüftungsrohr 38. Das Material wird durch die Öffnung 22 in den Zwischenraum 58 zwischen dem Bolzen 12 und der Bohrung 16 gedrückt und füllt diesen Raum optimal aus. Zu Beginn ermöglicht das Entlüftungsrohr 38 ein Entweichen der in der Bohrung 16 befindlichen Luft, während das Material den Zwischenraum 58 auffüllt. Gemäß den Pfeilen B strömt die Luft aus dem Entlüftungsrohr 38 durch die Kappe 48 in die Atmosphäre. Ohne das Entlüftungs­ rohr würde der Fluß des Materials schließlich unterbrochen, mit der Folge eines unerwünschten Freiraums zwischen dem Bolzen 12 und der Bohrung 16. Das Entlüftungsrohr 38 und dessen Längskanal 24 dienen gemäß den Pfeilen B, nachdem das Material das Ende der Bohrung 16 erreicht hat, auch der Rückführung des Materials. Am Austreten des Materials aus dem Entlüftungsrohr ist ein vollständiges Füllen der Boh­ rung abzulesen.

Nach dem Vergießen wird die Materialquelle von der Kupplung 42 getrennt und das komplette Anschlußstück von dem Bolzen 12 abgeschraubt. Das Anschlußstück 14 kann dann auf einen benachbarten Bolzen 12 geschraubt werden.

Anstelle von Mörtel läßt sich jedes härtbare Material, wie zementhaltige Bindemittel (Spritzbeton), Polymere oder Harz verwenden.

Zusammengefaßt ermöglicht das erfindungsgemäße System 10 das Installieren eines Steinbolzens als sofortigen Halt und ein sofortiges oder auch späteres Vergießen mit härtbarem Material für einen dauerhaften, festen, sicheren und korro­ sionsbeständigen Halt.

Claims (9)

1. Haltevorrichtung mit einem Steinbolzen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steinbolzen (12) einen zentrischen Längskanal (24), ein Anschlußstück (34) und ein Entlüf­ tungsrohr (38) mit einer Austrittsöffnung (22) inner­ halb des Anschlußstücks (34) und des Längskanals besitzt und eine Dichtung (52) innerhalb des Längska­ nals in Fließrichtung, oberhalb der Austrittsöffnung angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (34) ein geschlossenes Ende (48) und ein offenes Ende, eine Zuführung (40, 42) zum Ein­ leiten eines härtbaren Materials und eine lösbare Ver­ bindung (44) mit dem offenen Ende des Bolzens (12) und das Entlüftungsrohr aus dem Anschlußstück herausragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung ein Gewinde zum Befestigen an dem Bolzen (12) besitzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende des Steinbol­ zens (12) ein Gewinde (46) besitzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steinbolzen (12) eine Aus­ trittsöffnung (22) in der Bolzenwandung besitzt, die mit dem Längskanal (24) und dem Außenbereich des Bol­ zens verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsrohr (38) in den Längskanal (24) hineinragt und einen Zwischenraum (56) bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsrohr (38) an der Austrittsöffnung (22) vorbeiläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (52) mit dem Entlüftungsrohr (38) verbunden ist und den Längskanal (24) abdichtet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mutter (32) und eine Platte (28) zwischen dem Anschlußstück (34) und der Austritts­ öffnung (22) auf dem Bolzen (12) sitzen.