DE3726645C1 - Anchor device for rock stabilising - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ankervorrichtung für die Gebirgsverfestigung im untertägigen Berg- und Tunnelbau, die in ein ins Gebirge gestoßenes Bohrloch einführbar und dort unter Verbindung der zum Aufblättern neigenden Schichten durch eingepreßtes Verfestigungsmaterial festlegbar ist, wozu im Ankerrohr eine axial verlaufende Innenbohrung und verteilt angeordnete Querbohrungen vorgesehen sind.

Derartige Vorrichtungen, die meist als Anker bezeichnet werden, werden im untertägigen Berg- und Tunnelbau dort einge­ setzt, wo zum Aufblättern neigende Gebirgsschichten durch­ fahren werden müssen. Es haben sich im Laufe der Entwicklung verschiedene Verfahren und Vorrichtungen als einsetzbar herausgestellt. Aus der DE-PS 23 42 581 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem zunächst über ein Anker­ rohr Verfestigungsmaterial in ein Bohrloch eingebracht wird. Dieses Material bildet um das Ankerrohr mit innenliegendem Druckkörper mit Axial- und Radialbohrungen einen Verpreß­ körper. Durch Injizierung von weiterem Verpreßmaterial in den Druckkörper wird der Verpreßkörper aufgespalten. In die sich bildenden Spalten dringt weiteres Verpreßmaterial ein, so daß sich ein vergrößerter im Bohrloch verzahnter Verpreß­ körper ergibt. Ähnlich wie bei diesem Verfahren lehrt auch die DE-OS 27 06 159 lediglich, das Ankerrohr über eine Art Spreiz- oder Klebekörper im Bohrlochtiefsten festzulegen. Die DE-PS 33 25 931 zeigt einen über Spreizwirkung im Bohr­ loch festzulegenden Bohrlochverschluß, durch den hindurch Verpreßmaterial ins Bohrloch gedrückt werden kann. Ein Zurück­ strömen des Verpreßmaterials wird durch ein Rückschlagventil verhindert. Schließlich zeigt die DE-OS 25 15 950 eine Lösung, mit der im Bohrloch eine Festlegung von Dübel und Schraube durch Eindrücken von Verfestigungsmaterial durch die Schraube mit Innenbohrung und Querbohrungen und den Dübel mit Querbohrungen erfolgen kann. Die Verbindung der ins Bohrloch eingebrachten Ankerstange über die gesamte Länge mit den Gebirgsschichten ist auch bereits versucht worden. Hierzu wird nach dem Einführen der meist als Hohl­ stange ausgebildeten Ankerstange Verfestigungsmaterial in flüssiger Form durch das Rohr hindurch in das Bohrloch hinein­ gedrückt, bis das Verfestigungsmaterial unten aus dem Bohrloch wieder austritt. Meist weisen diese Ankerrohre über die Länge verteilt Bohrungen auf, über die das Verfestigungsmaterial auch vorab bereits in den Bereich zwischen Bohrlochwandung und Rohrwandung eindringen kann. Mit dem Verfestigen des Materials tritt eine intensive Verbindung und Verklebung sowohl der Ankerstange mit den benachbarten Gebirgsschichten wie auch der Gebirgsschichten selbst ein. Nachteilig dabei ist, daß bei diesem Verfahren und entsprechenden Vorrichtungen teilweise erhebliche Mengen an Verfestigungsmaterial einge­ bracht werden müssen, bevor es zu einem wirksamen Verklebungs­ effekt kommt, weil das Verfestigungsmaterial entweder unten aus dem Bohrloch austritt oder durch Schlechten und Schlitze sich so verteilt, daß eine wirksame Verklebung des Ankerrohres mit den benachbarten Schichten bzw. der Bohrlochwandung nicht bewerkstelligt werden kann. Nachteilig ist insbesondere, daß dieser Effekt nicht überprüft werden kann, so daß sich häufig eine unwirksame oder ungenügende Verklebung der Anker­ stange erst bemerkbar macht, wenn die bereits aufgelockerten Schichten sich soweit auflockern, daß sich dies in der Strecke oder im Streb nachteilig bemerkbar macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sich über die gesamte Länge im Bohrloch selbst verfestigenden Anker zu schaffen, der einfach zu handhaben ist und sich mit den gebrächen Gebirgsschichten wirksam und möglichst vollflächig verbindet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ankerrohr am bohrlochmundseitigen Ende eine Vielzahl von annähernd rechtwinklig zu dessen Längsachse angeordnete, saugfähige Papier- und/oder Pappescheiben trägt, die einen vorläufigen Halt des Ankerrohres im Bohrloch bewirken, daß dahinter Richtung Bohrlochtiefstes eine saugfähige Papier­ wicklung und/oder eine Jutewicklung angeordnet ist und daß das Ankerrohr am unteren Ende ein Innengewinde und ein Rück­ schlagventil aufweist.

Ein derart ausgebildeter Anker bzw. eine Vorrichtung für die Gebirgsverfestigung führt zum angestrebten Ziel, weil das aus dem Ankerrohr, insbesondere den Bohrungen aus­ tretende Verfestigungsmaterial im Bereich zwischen der Bohr­ lochwandung und der Außenwand des Ankerrohres sich ansammeln und verfestigen kann. Dabei wird nach wie vor ein gewisser Anteil an Verfestigungsmaterial auch in den benachbarten Gebirgsschichten entweichen, doch ist dies sehr angestrebt, wobei allerdings durch die besondere Ausbildung der Vorrich­ tung sichergestellt ist, daß immer eine intensive und auch recht frühzeitige Verbindung, d. h. Verklebung des Ankerrohres mit den zum Aufblättern neigenden Gebirgsschichten erfolgt. Über die am unteren Ende des Ankerrohres angeordnete Rück­ schlagsicherung wird erreicht, daß das in das Ankerrohr einge­ drückte Verfestigungsmaterial auch im Ankerrohr selbst sich verfestigen kann, so daß eine insgesamt stabile Säule gebildet wird, die vorteilhaft zur Absicherung des Gebirges dient. Darüber hinaus ist es bei einer solchen Ausbildung möglich, auch mit Hochdruck entsprechendes Verfestigungsmaterial über das Ankerrohr ins Gebirge einzubringen. Das Gewinde selbst dient nur zur Verbindung mit dem Füllrohr, hat also sonst keine weiteren Aufgaben, zumal dieser untere Bereich des Ankerrohres auch von Verfestigungsmaterial frei bleibt. Das eindringende Verfestigungsmaterial bindet in diesem Bereich frühzeitig ab, da ihm durch die saugfähigen Papierbestandteile des Ankerrohres die Feuchtigkeit entzogen wird. Ein schneller und optimaler Verfestigungsprozeß ist so gesichert.

Eine verstärkende und stabilisierende Wirkung hat die das Ankerrohr umgebende Jutewicklung. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß sie die dem Bohrlochtiefsten zuge­ ordnete Schlitze des Ankerrohres umgibt, um auf diese Art und Weise gerade im Bohrlochtiefsten eine möglichst stabile und feste Zone zu erreichen. Mit einem derart ausgebildeten Anker ist es dann möglich, auch zusätzlich eine Verspannung zu erreichen, indem nämlich das untere Ende mit einer Kalotten­ platte und einer Spannmutter versehen wird.

Um möglichst die vollständige Verfüllung des Ankerrohres mit Verfestigungsmaterial zu erreichen, ist vorgesehen, daß das Rückschlagventil in dem Bohrlochmund zugeordneten Ende des im Grundkörper als Kunststoffrohr ausgebildeten Anker­ rohres angeordnet ist. Die Ausbildung als Kunststoffrohr hat darüber hinaus den Vorteil, daß sowohl die Jutewicklung wie auch die anderen Teile optimal aufgebracht werden können und auf einfache Art und Weise mit dem Ankerrohr verbunden werden können, um ein Verrutschen in Längsrichtung des Anker­ rohres zu unterbinden.

Ein frühzeitiges Festsetzen des Ankerrohres im Bohrloch ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß die Papier- und/oder Pappescheiben am unteren Ende des Ankerrohres radial geschlitzt sind. Diese in ihrer Vielzahl eine sehr stabile Zone ergebenden Pappescheiben stellen sich nach dem Einführen des Ankerrohres aufgrund schon des Eigengewichtes des Anker­ rohres so, daß ein selbsttätiges Herausrutschen der Anker­ stange auch bei einer 90°-Bohrung nicht mehr zu befürchten ist. Wird der Anker dann auf Zug beansprucht, so stellen sich diese Pappescheiben weiter hoch bis zu ihrer senkrechten Stellung zur Längsachse des Ankerrohres, um spätestens dann die wirksame Verriegelung zu gewährleisten.

Eine einfache und zweckmäßige Verbindung der Pappe­ scheiben mit dem Ankerrohr wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Pappescheiben über Pappringe auf Abstand gehalten und zugleich über Pappklammern mit diesen und miteinander verbunden sind. Die Pappringe können dabei so eng geschnitten werden bzw. so ausgebildet werden, daß sie durch das Anbringen der Pappklammern einen innigen Kontakt mit dem Ankerrohr bekommen, wobei durch entsprechende Verformung des Ankerrohres bzw. der Außenwand des Ankerrohres zumindest im unteren Bereich eine Entsicherung vorgesehen werden kann. Erfindungs­ gemäß ist hier eine Wulst ausgebildet, die diese Entsicherung darstellt. Eine ausreichende Verbindung der Pappringe und der Pappescheiben miteinander ist gewährleistet, wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, die Pappklammern um den Umfang verteilt vorzugsweise je vier pro Pappring angeordnet sind.

Einmal um die Pappescheiben und die dann anschließenden Papierscheiben auf Abstand zu halten und andererseits um eine gezielte Quellzone vorzugeben, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß im Anschluß an die Pappe­ scheiben eine etwa die gleiche Erstreckung aufweisende Papier­ wicklung auf das Ankerrohr aufgebracht ist. Dieses Papier wird wie das Wort schon verdeutlicht, auf das Ankerrohr aufge­ wickelt, wobei durch die Kraft, mit der diese Wicklung er­ folgt, der Abstand der einzelnen Papierstreifen vorgegeben werden kann. In der Regel reicht es, wenn diese Wicklung relativ lose erfolgt, zumal sich ja dazwischen Verfestigungs­ material setzen soll.

Je nach Länge des Ankerrohres ist es von Vorteil, wenn unterschiedliche Anordnungen an Scheiben und Papierwicklungen vorgesehen sind. Vorteilhafterweise wird hierzu vorgeschlagen, daß sich an die Papierwicklung eine Zone mit geringfügig rückwärtsgeneigt angeordneten Papierscheiben und dann eine weitere Zone mit einer Papier­ wicklung und dann die Zone der Jutewicklung anschließt. Diese geschilderte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sichert ein gleichmäßiges Verkleben des Ankerrohres mit den anstehenden Gebirgsschichten, gleichzeitig aber auch ein frühzeitiges Festsetzen des Ankerrohres im Bohrloch, noch bevor das Verfestigungsmaterial eingeführt wird. Insgesamt ergibt sich somit eine sehr stabile Ankersäule, die die ihr zugewiesene Aufgabe voll erfüllt und damit wesentlich zu einer Stabilisierung der Gebirgsschichten beiträgt.

Die an der Spitze der Ankerstange angebrachte Jute­ wicklung hat die bereits geschilderte Stabilisierungsaufgabe, die sie insbesondere dann voll und optimal erfüllt, wenn die Zone mit der Jutewicklung etwa die Erstreckung aller anderen Zonen von Papierscheiben und Papierwicklungen auf­ weist.

Zweckmäßigerweise sollte die erfindungsgemäße Ankerstange so ausgebildet werden, daß der von den Pappescheiben den Papierscheiben, der Papierwicklung und der Jutewicklung gebildete Durchmesser den des Ankerrohres zwei- bis dreimal übersteigt. Damit ist dann gleichzeitig auch vorgegeben, welche Menge an Verfestigungsmaterial ungefähr eingeführt werden muß, bevor es zur wirksamen vollflächigen Verbindung der Gebirgsschichten miteinander und mit der Ankerstange kommt. Die besondere Ausbildung der Pappescheiben sowie auch der Papierscheiben und insbesondere der Papierwicklung und Jutewicklung sichert das Durchdringen des Verfestigungs­ materials auch von der Spitze der Ankerstange bis zum Bohr­ loch, wobei dieser Effekt noch dadurch begünstigt und be­ schleunigt wird, daß über die Länge verteilt jeweils in dem Ankerrohr Bohrungen vorgesehen sind.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Vorrichtung vorgegeben ist, mit der auch sehr ge­ bräche Gebirgsschichten wirksam miteinander verbunden, in gewisser Hinsicht also vernagelt werden können, wobei dies durch eine über die Länge der eingebrachten Ankerstange voll­ flächige Verklebung erfolgt. Die vorgesehene Jutewicklung, die insbesondere die im Bohrlochtiefsten angeordnete Spitze des Ankerrohres umgibt, führt dabei vorteilhaft zu einer Armierung des eingebrachten Verfestigungsmaterials, so daß insgesamt eine voll tragfähige Konstruktion geschaffen ist. Auch im übrigen Bereich tritt dieser Armierungseffekt durch die Papier- und Pappescheiben ein, wenn auch im Bereich der Jutewicklung in optimierter Form. Vorteilhaft ist weiter, daß mit einer derartigen Vorrichtung der gesamte Vorgang, d. h. das Verfestigungsverfahren beschleunigt durchgeführt werden kann und daß der Bedarf an Verfestigungs­ material deutlich reduziert wird, ohne daß dieser Vorteil durch den Mehraufwand beim Herstellen der Ankerstangen wieder aufgezehrt wird. Vielmehr ist der Mehraufwand für die Konstruktion der Ankerstange relativ gering, zumal dafür Material zum Einsatz kommt, das zum Teil zumindest aus Recyling-Material hergestellt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen darge­ stellt sind. Es zeigt

Fig. 1 ein Ankerrohr in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Papierscheibe in Draufsicht und

Fig. 3 einen Schnitt durch das Ankerrohr im Bereich der Pappescheiben.

Fig. 1 gibt einen Anker (1) in Seitenansicht wieder, wobei es sich hier um ein stabiles Ankerrohr (2), vorzugs­ weise um ein Kunststoffrohr handelt. An dieses Ankerrohr (2) ist ein hier nicht im einzelnen dargestelltes Füllrohr (3) anschließbar, das einen geringeren Durchmesser als das Anker­ rohr (2) aufweist.

Über die Außenwand (4) des Ankerrohres (2) verteilt sind eine Anzahl von Bohrungen (5, 6) vorgesehen, durch die das in das Ankerrohr (2) eingepreßte Verfestigungsmaterial austreten kann. Dieses Verfestigungsmaterial wird über das Füllrohr (3) herangeführt, das in das Innengewinde (7) am unteren Ende (19) des Ankerrohres (2) eingedreht ist. Dort ist auch im Ankerrohr (2) ein Rückschlagventil (8) vorgesehen, das über die Feder (10) in den Ventilsitz (9) gedrückt wird, so daß einmal in das Ankerrohr (2) eingebrachtes Verfesti­ gungsmaterial nicht mehr aus diesem zurückgedrückt werden kann bzw. zurückfließen kann.

Auf das Ankerrohr (2) sind eine Vielzahl von Stabilisie­ rungs- und Armierungselementen aufgebracht, die sich letztlich alle am Wulst (11) abstützen, der hierzu in die Außenwand (4) des Ankerrohres (2) eingebracht ist. An den Wulst (11) schließen sich zunächst mehrere Pappescheiben (12) an, deren spezieller Aufbau noch anhand der Fig. 3 erläutert wird. Diese Pappescheiben (12) haben u. a. auch die Aufgabe, ein frühzeitiges Festsetzen bzw. ein selbsttätiges Festsetzen des Ankerrohres (2) im hier nicht dargestellten Bohrloch zu erreichen. An diese das Ankerrohr (2) im gewissen Abstand umgebenden Pappescheiben (12) schließt sich dann zunächst eine Papierwicklung (13) an, wobei die Papier­ streifen relativ lose aufgewickelt werden können, da sie sich anschließend nach dem Einbringen des Verfestigungs­ materials sowieso stabilisieren und vorzugsweise ja auch aus quellfähigem Material hergestellt sind.

An die Papierwicklung (13) schließt sich dann eine Anzahl von Papierscheiben (14, 15) an, deren genauerer Aufbau anhand der Fig. 2 erläutert wird. Diese Papierscheiben werden über die zweite Papierwicklung (16) wirksam auf dem Ankerrohr (2) fixiert, wobei auch diese Papierwicklung wieder mit die Aufgabe hat, daß durch die Bohrungen (5, 6) und auch an der Bohrlochwandung entlangfließende Verfestigungsmaterial mit aufzufangen und einzubinden.

Die Spitze (18) des Ankerrohres (2) ist von einer Jute­ wicklung (17) umgeben. Diese Jutewicklung (17) führt zu einer Art Armierung des eingebrachten Verfestigungsmaterials, so daß gerader dieser wichtige Bereich besonders eng mit dem anstehenden Gebirge verbunden werden kann.

Das untere Ende (19) des Ankerrohres (2) ist geschnitten dargestellt, wobei deutlich wird, daß der Grundkörper (20) des Ankerrohres (2) vorzugsweise aus einem Kunststoffrohr besteht. Auf dieses Kunststoffrohr sind, wie Fig. 3 verdeut­ licht, mehrere Pappringe (21) und dazwischen Pappe­ scheiben (12) eingebracht, wobei die Pappringe (21) und die Pappescheiben (12) über Pappklammern (22) einfach und zweckmäßig miteinander verbunden werden. Fig. 3 verdeutlicht darüber hinaus, daß die Pappescheiben (12) von einzelnen Pappstreifen (23) gebildet werden können, die hierzu wie beschrieben miteinander und mit den Pappringen (21) verbunden sind.

Fig. 2 zeigt eine Papierscheibe (14) in Draufsicht, wobei das dichte Anliegen am Ankerrohr (2) dadurch erreicht wird, daß über den Einschnitt (25) eine Überlappung geschaffen wird, die eine einfache und zweckmäßige Festlegung der Papier­ scheiben (14 bzw. auch 15) auf dem Ankerrohr ermöglichen.

Claims (10)

1. Ankervorrichtung für die Gebirgsverfestigung im unter­ tägigen Berg- und Tunnelbau, die in ein ins Gebirge gestoßenes Bohrloch einführbar und dort unter Verbindung der zum Auf­ blättern neigenden Schichten durch eingepreßtes Verfestigungs­ material festlegbar ist, wozu im Ankerrohr eine axial ver­ laufende Innenbohrung und verteilt angeordnete Querbohrungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Ankerrohr (2) am bohrlochmundseitigen Ende eine Viel­ zahl von annähernd rechtwinklig zu dessen Längsachse ange­ ordnete, saugfähige Papier- und/oder Pappescheiben (12, 14, 15) trägt, die einen vorläufigen Halt des Ankerrohres im Bohrloch bewirken,
• b) dahinter Richtung Bohrlochtiefstes eine saugfähige Papier­ wicklung (13, 16) und/oder eine Jutewicklung (17) ange­ ordnet ist und
• c) das Ankerrohr am unteren Ende (19) ein Innengewinde (7) und ein Rückschlagventil (8) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Jutewicklung (17) die dem Bohrlochtiefsten zugeordnete Spitze (18) des Ankerrohres (2) umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (8) in dem Bohrlochmund zugeordneten Ende (19) des im Grundkörper (20) als Kunststoffrohr ausge­ bildeten Ankerrohres (2) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Papier- und/oder Pappescheiben (12, 14, 15) am unteren Ende (19) des Ankerrohres (2) radial geschlitzt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pappescheiben (12) über Pappringe (21) auf Abstand gehalten und zugleich über Pappklammern (22) mit diesen und miteinander verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pappklammern (22) um den Umfang verteilt, vorzugsweise je vier pro Pappring (21) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Pappescheiben (12) eine etwa die gleiche Erstreckung aufweisende Papierwicklung (13) auf das Ankerrohr (2) aufgebracht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 6 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Papierwicklung (13) eine Zone mit gering­ fügig rückwärtsgeneigt angeordneten Papier- und/oder Pappe­ scheiben (14, 15) und dann eine weitere Zone mit einer Papier­ wicklung (16) und dann die Zone mit der Jutewicklung (17) anschließt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone mit der Jutewicklung (17) etwa die Erstreckung aller anderen Zonen von Papier- und/oder Pappescheiben (12, 14, 15) und Papierwicklungen (13, 16) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Papier- und/oder Pappescheiben (12, 14, 15), der Papierwicklung (13, 16) und der Jutewicklung (17) gebildete Durchmesser den des Ankerrohres (2) zwei- bis dreimal übersteigt.