DE3732894A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung gewebearmierter ausbaustuetzen oder schlanker tragender bauglieder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ausbaustützen oder langgestreckten tragenden Baugliedern aus einem aushärtenden Baustoff und aus einer Bewehrung. Diese Teile lassen sich im Hoch- und Tiefbau an Ort und Stelle herstellen, wobei der Bau­ stoff flüssig ist und mit der Bewehrung erst am Ein­ bauort zusammengebracht wird. Soweit mit der Erfindung Ausbaustützen hergestellt werden, sind diese vor allem für den Berg- und Tunnelbau als selbständiger Streckenausbau oder als Teil eines Streckenausbaus geeignet, in dem die Ausbaustützen die gesondert aus­ gebaute, beispielsweise geankerte oder auch ausgeklei­ dete Firste bzw. das freiliegende Gebirge als Stempel oder Stempelpfeiler unterstützen. Stempel und Stempelpfeiler gemäß der Erfindung unterscheiden sich voneinander im wesentlichen durch ihren Schlankheits­ grad, d.h. ihrem Durchmesser-Längenverhältnis vonein­ ander. Soweit die Erfindung außerdem die Herstellung langgestreckter Träger für den Hoch- und Tiefbau betrifft, handelt es sich u.a. um Masten, wie sie z.B. als Peitschenmasten für starke Lichtquellen, vorzugs­ weise bei der Straßenbeleuchtung Verwendung finden. Auch lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren andere Träger, z.B. Dammfähle herstellen.

Das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist indessen der Untertagebergbau, insbesondere der Kohlen- und Erzbergbau und dabei der Streckenausbau, in dem die erfindungsgemäßen Ausbaustützen als Unterstützungs­ ausbau insbesondere in Flözstrecken Verwendung finden, deren Firste mit einem vorläufigen Ausbau gesichert, z.B. geankert sein kann. Die Erfindung wird deshalb im folgenden vorzugsweise anhand dieses Anwendungsgebietes näher erläutert.

Auf dem vorstehend bezeichneten Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ersetzen die erfindungsgemäßen Ausbau­ stützen die insbesondere im Kammer-Pfeilerbau, aber auch im Langfrontbau eingesetzten und als Unterstützungs­ ausbau verwendeten, sowie in einfachen oder Doppelreihen gesetzten Pfeiler. Soweit diese bislang aus Holz beste­ hen, handelt es sich um kreuzweise und horizontale Lagen besäumter Einzelhölzer. Holzpfeiler dieser Art sind be­ dingt durch ihre Zusammendrückbarkeit begrenzt nachgie­ big, was ausbautechnisch zur Vermeidung von vorzeitiger Zerstörung des Ausbaus durch den Gebirgsdruck von Vor­ teil ist. Wenn auch Holz meistens, wenngleich nicht immer verfügbar und gut zu bearbeiten ist, so ist es doch in der Regel kostspielig. Ausbautechnisch ist ferner nachteilig die unterschiedliche Festigkeit der in einem Pfeiler zusammenwirkenden Hölzer, sowie die mangelnde Querstabilität der Pfeiler je nach Schlank­ heitsgrad. Auch bietet die mangelnde Widerstandsfähig­ keit des Holzes gegen Feuchtigkeit und Brand gelegentlich ein erhebliches Problem. Die Wirtschaft­ lichkeit solcher Pfeiler wird außerdem durch die be­ trächtlichen Aufwände für den Transport und die Bear­ beitung des Holzes und die hohen Arbeitskosten unter Tage für die Errichtung der Pfeiler infrage gestellt. Die Erfindung bezweckt durch die Verwendung eines erhärtenden Baustoffes und einer Bewehrung Ausbau­ stützen, welche infolge ihrer Herstellung vor Ort leichter zu transportieren und billiger zu errichten sind und außerdem infolge ihrer Bauweise keine Quersta­ bilitätsprobleme mit sich bringen und gegen Feuchtig­ keit und Brand unempfindlich sind.

Da die als bekannt vorausgesetzten Holzpfeiler die ältesten im Langfrontbau und im Kammerpfeilerbau eingesetzten Ausbaustützen sind, ist ihr Ersatz durch Pfeiler aus bewehrtem Beton bereits vorgeschlagen worden. Hierfür kommen vor allem mit Bewehrungseisen versehene Betonschwellen in Betracht, welche die besäumten Hölzer ersetzen. Ein aus derarti­ gen Pfeilern bestehender Unterstützungsausbau hat den Nachteil, daß er wesentlich schwerer als Holzausbau ist, was die Transportprobleme erheblich verschärft und die Arbeitskosten steigert, so daß außer der Möglichkeit, teures und möglicherweise nicht verfügbares Holz durch einen vorhandenen Baustoff zu ersetzen und die Probleme der Brandsicherheit und der Feuchtigkeitsunempfindlich­ keit zu beseitigen, keine weiteren Vorteile erreichbar sind. Zusätzlich tritt jedoch beim Transport und bei der Errichtung der beschriebenen Pfeiler aus Betonschwellen die auf der Bewehrung beruhende Schwierigkeit auf, daß vorstehende Bewehrungseisen eine erhebliche Unfallgefahr bilden. Einerseits kann sie die Ursache gefährlicher Verletzungen bilden, andererseits treten sie häufig unvermutet als Hindernisse auf.

Um die erforderliche innere Festigkeit der Pfeiler zu steigern und die Probleme der Bewehrung zu entschärfen, baut man nach einem anderen bekannten Vorschlag zylindrische Pfeiler aus vorgefertigten zylindrischen Scheiben aus Stahlfaserbeton auf. Diese Pfeiler folgen dem Prinzip der aus Betonschwellen bestehenden Pfeiler, weil die Scheiben senkrecht aufeinandergestapelt werden. Bereits die Herstellung solcher Betonfertigteile stellt verhältnismäßig hohe Anforderungen an den Werkstoff wegen der geforderten Festigkeiten. Der Transport ist aufwendig wegen des hohen Gewichtes und nicht selten durch vorstehende Stahlfasern mit erheblicher Unfall­ gefahr verbunden. Der Aufbau der Pfeiler muß ohne Setz­ druck erfolgen, weshalb eine jeweils passende Holz­ verkeilung zwischen der oberen Stirnfläche des Holz­ pfeilers und ihrer Anlagefläche einzubringen ist. Der Arbeitsaufwand ist dementsprechend hoch. Dennoch gelingt es nicht immer, die Pfeiler bankrecht zu setzen. Dadurch entstehen ungleichmäßige Belastungen, die einen Pfeiler dieser Art vorzeitig zerstören können. Insbesondere be­ zweckt die Erfindung demgegenüber eine Ausbaustutze, welche die bisherigen Gefahren vermeidet.

Es sind auch bereits ausziehbare Stempel zum Ersatz der Holzpfeiler vorgeschlagen worden, deren aus verhältnis­ mäßig billigem Werkstoff bestehende teleskopierbaren Teile nach dem Ausziehen des Stempels arretiert und dann mit einem härtenden Baustoff ausgefüllt werden. Ein solches Ausbausystem mit Stempeln oder Stempelpfeilern vermeidet durch seine Einstückigkeit zwar die Probleme mangelnder Querstabilität der Pfeilerbauweise, stellt aber besondere Anforderungen an den zur Füllung verwendeten Werkstoff; da das Anmach­ wasser in dem Baustoff verbleibt, tragen solche Stempel relativ spät. Je nach Länge und Durchmesser des Stempel­ pfeilers ist der Aufwand für den teleskopierbaren Stempelteil unterschiedlich. Dadurch geht einer der Hauptvorteile des Systems, nämlich des vereinfachten Transportes und des geringwertigen Materials wenigstens teilweise wieder verloren. Infolge der mangelnden Festigkeit billiger Werkstoffe ist die für Stempel­ pfeiler erforderliche gedrungene Bauweise nicht ausführbar.

Andererseits unterscheidet sich die Erfindung von einem unter Tage herstellbaren vollständigen Unterstützungs­ ausbau, welcher mindestens die Stöße und die Firste einer Strecke unterstützt und aus Gewebeschläuchen her­ gestellt wird, die sich in Quer- und Längsrichtung der Strecke erstrecken, aber fortschreitend in Strecken­ längsrichtung mit aushärtendem Baustoff gefüllt werden. Hierbei wird nämlich der Druck des pumpbaren Baustoffes dazu verwendet, die Form und die Anlage des betreffenden Ausbaugliedes an das Gebirge aus dem anfangs schlaffen Schlauch mit dem flüssigen Baustoff zu erreichen, was voraussetzt, daß der Wasseranteil im Schlauch zurückgehalten wird. Dabei wirkt der Gewebeschlauch lediglich als formgebende, verlorene Schalung, die infolge ihrer Wasserdichtigkeit die Erhärtung des Baustoffes stark verzögert, was einen erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand voraussetzt und in der Praxis zu nicht ausreichenden Frühfestigkeiten führt. Ein solcher Ausbau ist auch praktisch nicht zu bewehren, wobei der Schlauch selbst nach Erhärten des Baustoffes funktionslos ist. Die Erfindung bezweckt demgegenüber die Herstellung eines schnell tragenden Ausbaugliedes, dessen Tragfähigkeit über die der Baustoffsäule hinausgeht.

Ausbauglieder dieser Art, welche durch einen Verbund eine erhöhte Tragfähigkeit entwickeln, sind zuvor in Form der eingangs beschriebenen Pfeilerausführung mit Stahlbetonfertigteilen bekannt, konnten aber aus Baustoffen in Gewebeschläuchen nicht hergestellt werden. Allerdings sind die mit dem erhärtenden Baustoff gefüllten Gewebeschläuche als Hilfselement des Steckenausbaus bekannt, welches beim Aufpumpen mit dem flüssigen Baustoff den Streckenausbau an das umgebende Gebirge anschließt, in dem es sich zwischen den Segmenten des Streckenausbaus und dem Streckenverzug und dem Gebirge verspannt. Bei diesem Verfahren wird die Ausdehnungsmöglichkeit des in das Ausbauprofil eingeleg­ ten, zusammengelegten Gewebeschlauches nach oben und nach den Seiten planmäßig ausgenutzt, wobei der Schlauch mit entsprechendem Übermaß im Vergleich zum Hohlraum des Ausbauprofils vorgesehen und durch das Aufpumpen zu einem Ringkörper von unregelmäßigem Querschnitt aufge­ spannt wird, der auf seiner Länge einen Formschluß des Aus­ bauprofils und des Verzuges bzw. der Unebenheiten des Ge­ birges mit dem Schlauch ermöglicht. Die Tragfähigkeit eines derartigen Ausbaus beruht im Ergebnis auf dem extrem teuren Stahlausbau und besteht deswegen nur zu einem geringen Teil aus billigeren Werkstoffen. Insbesondere lassen sich hieraus Ausbauglieder in Form von Stempeln oder Stempelpfeilern für im Flöz aufgefahrene Strecken und den Langfrontbau nicht gewinnen. Demgegenüber schafft die Erfindung einen Streckenausbau, der keine stählernen Ausbauelemente voraussetzt, aber die für Stempel und Stempelpfeiler erforderliche Festigkeit mitbringt.

Gemäß der Erfindung besteht das grundsätzliche Verfahren, welches als solches insbesondere für die Her­ stellung gedrungener Stempel oder einteiliger Stempel­ pfeiler geeignet ist, darin, daß ein an beiden Enden verschlossener Gewebeschlauch zwischen der Sohle und der ausgebauten oder offenen Firste senkrecht oder bankrecht ausgespannt und mit dem unter Überdruck gesetzten Bau­ stoff gefüllt wird, wobei der Schlauch als Filtermedium dient, welches das Wasser des flüssigen Baustoffes nach außen abführt und die entwässerten Feststoffe des Bau­ stoffes in Form einer Säule zurückhält, und daß nach dem Erhärten der Feststoffsäule der Schlauch als freitragen­ de Ausbaubewehrung dient.

Bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung ergibt sich überraschend, daß der Schlauch infolge seiner Füllung von unten nach oben und seines geraden Verlaufes zwischen Sohle und Firste bei hinreichend gedrungener Form der Ausbaustütze, wie sie für viele Stempel bzw. Stempelpfeiler infrage kommt, schon im Verbund mit dem zwar entwässerten, aber noch nicht erhärteten Baustoff eine hinreichende Standfestigkeit aufweist, was durch die Verwendung des Schlauchgewebes als Filter und die darauf beruhende Schnellentwässerung des Baustoffes nach allen Richtungen aus dem Formkörper bewirkt wird. Dadurch härtet der Baustoff extrem schnell, kann aber trotz seiner Entwässerung vor der entgültigen Härtung infolge seines Einschlusses in den Gewebeschlauch laufend nach­ gepumpt werden, wodurch sich in dem sich bildenden Formkörper eine wachsende Standfestigkeit ausgehend von der Sohle bis zur Firste ausbildet. Ferner hat sich überraschend herausgestellt, daß das Schlauchgewebe, wenn es aus Kunststoffäden hoher Festigkeit, wie sie insbesondere mit Duroplasten erreicht werden, nicht nur die bekannte Entwässerungswirkung herbeiführt, sondern als tragfähige Bewehrung der erhärtenden Aus­ baustütze angesehen werden kann. Diese Außenbewehrung entsteht auf der freitragenden Länge der Ausbaustütze und hält offenbar den Baustoff über längere Zeiträume trotz hoher senkrechter Belastungen der Baustoffsäule zusammen, so daß dieser seine volle Festigkeit ent­ wickelt. Selbst wenn die Scherfestigkeit des Baustoffes in der Baustoffsäule überschritten wird, was durch Risse in der Säule hinter der Bewehrung bemerklich wird, bleibt der Zusammenhalt der Säule gewährleistet, ohne daß diese an Tragfähigkeit einbüßt. Dies beruht weitgehend darauf, daß die tangentialen Fäden hohe Schnürspannungen und die axialen Fäden des Schlauchgewebes durch Dehnungen vorge­ spannt sind und Kräfte übertragen, weil sie nicht geknickt oder gegen andere Ausbauteile belastet werden, wie dies bei den Hilfselemente darstellenden Schläuchen bekannter Strec­ kenausbausysteme der Fall ist.

Nach dem neuen Verfahren hergestellte Ausbaustützen er­ setzen die bislang verwendeten Stempel, vor allem aber die Pfeiler mit erheblichem Gewinn, weil die insbesondere auf die erforderliche mittlere Mächtigkeit vorkonfektionierten Schläuche raumsparend und leicht transportiert werden können und weil die Herstellung vor Ort mit Hilfe einer Baustoffpumpe erfolgt, die den flüssigen Baustoff aus Transportbehältern zugeführt erhält, wenn er nicht an Ort und Stelle gemischt wird. Der Baustoff selbst kann beliebig viel Anmachwasser ver­ tragen und kann deswegen zum überwiegenden Teil aus Feststoffen bestehen, die wie Aschen verschiedener Herkunft, z.B. Elektrofilter- und Wirbelschichtfeuerungsaschen eine geringe Festigkeit aufweisen, im Verbund nach Er­ härtung des Baustoffes jedoch hohe Festigkeiten entwickeln, so daß die der von Stahlbeton entsprechen. Ferner läßt sich bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren vor der Bau­ stoffüllung in den Schlauch eine Bewehrung einbringen, die aus Bewehrungseisen bestehen kann, wodurch die Festigkeit weiter gesteigert wird. Wird ein geringer Schlankheitsgrad, d.h. ein entsprechendes Verhältnis von Durchmesser zu Länge gewährleistet, so lassen sich nach dem beschriebenen Verfahren auch Träger des Hochbaus an Ort und Stelle herstellen, die als planmäßige oder zusätzliche Stützen für Decken o.dgl. verwendet werden können.

Im Interesse einer optimalen Schlankheit solcher Ausbau­ stützen, aber auch zur Einhaltung vorgegebener insbesondere gerader Stützen bzw. Trägerformen, wie sie im allgemeinen für die beschriebenen schlanken tragenden Bauglieder verlangt werden, wird das erfindungsgemäße Verfahren in der Regel derart geführt, daß der Gewebeschlauch auf dem größten Teil seiner Länge mit einer perforierten, starren Mantelschalung in Form eines Rohres umgeben und die Entwässerung durch Perforation der Mantel­ schalung vorgenommen wird, und daß danach der Schlauch vor dem Härten des Baustoffes entschalt wird.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens besteht das formgebende Element der Stütze aus der Rohrschalung, die aber das Gewebe unterstüzt und mit dieser zusammen infolge der Perforationen als Filter wirkt, das extrem hohe Pumpendrücke aushält, was die Schnellentwässerung in sehr kurzen Zeiträumen ermöglicht und das Abnehmen der Rohrschalung praktisch unmittelbar im Anschluß an den Füllvorgang gestattet. Der Gewebeschlauch wird dabei nicht überlastet und kann deswegen als wirksame Außenarmierung dienen. Die Mantelschalung ist wiederverwendbar; obwohl sie nur über ein Bruchteil der freien Schlauchlänge reicht, kann sie die radiale Ausdehnung und ungewollte Krümmung des Schlauches in Stützlängsrichtung beim Aufpumpen mit dem Baustoff verhindern, ohne die axiale Ausdehnung des Gewebeschlauches zu beeinträchtigen. Hierdurch ist die Anlage der Stütze gewährleistet. Das infolge der Entwässerung auftretende Schrumpfen der Baustoffüllung läßt die axiale Beweglichkeit des Schlauches in der Schalung ebenfalls zu. Die beschriebene Kombination aus Schalung und Gewebeschlauch ist soweit formstabil, daß sie Pumpendrücke bis zu 10 bar ohne merkliche Abweichung von der vorgegebenen Form zuläßt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Träger oder Ausbaustützen können vor Ort, aber auch in Fertigteilewerken hergestellt werden. Da der Außendurch­ messer des Schlauches im wesentlichen dem Innendurch­ messer der geschlossenen Schalung entspricht, sind diese Stützen auf dem größten Teil ihrer Länge außen schalungsglatt. Sie können innen mit einer Bewehrung z.B. in Form eines zylindrischen bis konischen Draht­ korbes versehen sein, der vor dem Einbringen der Füllung im aufgespannten Schlauch mit Abstandshaltern fixiert wird. Die Außenarmierung ist bei Verwendung von Kunststoffäden für das Schlauchgewebe chemisch inert und deswegen auch bei agressiven Wässern, wie sie insbeson­ dere im Berg- und Tunnelbau angetroffen werden, praktisch unbegrenzt haltbar. Wenn andererseits billigere Gewebe, z.B. aus Jute bestehende Fäden verwen­ det werden, können durch die Wahl der Art und der Zusam­ mensetzung des Baustoffes die erforderlichen Standzeiten gewährleistet werden. Innen besteht die erfindungsgemäße Stütze aus dem erhärteten Baustoff. Dieser kann einen hydraulischen Bestandteil in Form eines Zementes oder eines hydraulischen Gipses aufweisen, wobei man die Aus­ wahl weitgehend nach den an Ort und Stelle zur Verfügung stehenden Zementen oder Gipsen bzw. Zuschlägen oder nach anderen Gesichtspunkten, wie z.B. Wirtschaftlichkeit treffen kann. Der Baustoff kann Sand und Zuschläge ent­ halten. Die Zuschläge richten sich nach der Verfügbar­ keit und dem Aufwand hierfür. Anstelle von Kies, Stein­ schlägen und Split kommen deswegen auch die bereits er­ wähnten körnigen Aschen, insbesondere Elektrofilter- und die Wirbelschichtaschen in Betracht, für die bislang keine ausreichende Verwendungsmöglichkeit gefunden werden konnten, die aber bei ihrer Verarbeitung in dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren erhebliche und bisher unbekannte Festigkeiten herbeiführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem besonders rationell, insbesondere wenn es nach seiner bevorzugten Ausführungsform geführt wird, weil dafür nur eine verhältnismäßig kurze Schalung erforderlich ist. Das wird dadurch möglich, daß die an einem oder beiden Enden der Schalung herausgepreßten Schlauchenden auf einer be­ stimmten Länge durch die auf kurze Erstreckung ausrei­ chende Eigenfestigkeit des Schlauches weder verformt noch im Durchmesser im erheblichen Umfang vergrößert werden, selbst wenn extreme Pumpendrücke aufgebracht sind. Daher kann der Schalungsaufwand durch verkürzte Schalungslängen und durch die Vermeidung von Schalungen, die für jede bestimmte Länge ausgelegt sind, vermindert werden, indem man die jeweilige Stützenlänge durch die Länge des Schlauches bestimmt.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die eine einer mittleren Mächtigkeit entsprechende Länge aufweisende Mantelschalung aufzustellen und den in der Schalung befindlihcen Schlauch beim Aufpumpen mit seinem oberen Ende unter Abstützung seines unteren Endes auf der Sohle zur Anlage an der Firste zu bringen und durch den Druck der Füllung zu verspannen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Schalung unabhängig von der örtli­ chen Mächtigkeit, in der ein Stempelpfeiler zu setzen ist. Sie kann daher vielfach wiederverwendet, insbesondere wenn man Verlängerungsstücke verwendet. Die beliebige Wiederverwendbarkeit bildet eine wesentliche Voraussetzung zur Mechanisierung der Ausbauarbeit, weil die Schalung dadurch in verschiedenen Strecken verwendbar ist und z.B. auf den Auslegern eines Fahrwerkes angebracht werden kann, das auch die übrigen Bestandteile des Stempelpfeilers in Form einer größeren Schlauchlänge und den Baustoff, sowie die zu seiner Einfüllung erforderlichen Aggregate, wie die Pumpe und die Verbindungsleitungen tragen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in dieser Ausfüh­ form das Setzen des Stempelpfeilers durch die aus der Schalung beim Aufpumpen heraustretenden Schlauchenden bis unter die Gebirgsoberfläche. Soweit hierbei kein ausreichender Setzdruck erzielt wird, kommt eine einfache Verkeilung in Betracht. Das ersetzt das hand­ werkliche Verkeilen und spart daher den wesentlichen Teil dieser Arbeit ein.

Ferner kann erfindungsgemäß unter Verwendung eines drucknachgiebigen Werkstoffes in Form einer oder mehrerer Scheiben an wenigstens einem Schlauchende die Stütze drucknachgiebig zur Anlage gebracht und verspannt werden. Dies ersetzt jede Verkeilung und ermöglicht eine durch die Abmessung der Scheibe bzw. der Scheiben und die Wahl ihres Werkstoffes praktisch exakt wählbare Drucknachgiebigkeit, nach deren Erschöpfung der Stempel­ pfeiler starr ist, bis seine elastischen Formänderungs­ möglichkeiten überschritten sind.

Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Scheiben zum Wasserentzug der Schlauchfüllung verwendet werden, sofern ein Scheibenwerkstoff verwendet wird, der mit dem entzogenen Wasser reagiert. Das ermög­ licht eine noch schnellere Entwässerung insbesondere an den Stirnseiten des Schlauches. Bei Scheiben, die aus einem sogenannten Einkomponentenpolyurethanschaum geformt wer­ den, reagieren die schaumbildenden Komponenten, die ein Prepolymer bilden, das z.B. aus einem Polyol und einem Polyisocyanat bestehen kann, mit der umgebenden Feuchtigkeit. Dadurch entzieht der Schaum bei seiner vollständigen Erhärtung dem im Schlauch befindlichen Baustoff Feuchtigkeit durch das Schlauchgewebe und damit seinerseits Anmachwasser, wodurch die zuerst belasteten Schlauchenden schneller erhärten.

Verwendet man derartige oder aus Holz bestehende Schei­ ben, so ist es zweckmäßig, die Scheiben an dem oberen verschlossenen Schlauchende auf Nadeln abzustützen, die in das Gewebe eingestochen werden und den Schlauch radial durchdringen, wobei man die Füllung des Schlauches axial und unter den an dem Schlauchende mit den Nadeln festgelegten Scheiben vornimmt, bevor man die Nadeln vor dem Erhärten des Baustoffes herauszieht und dadurch entfernt. Die Nadeln bestehen zweckmäßig aus Längen hinreichend starker Drähte.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Schlauchfüllung an einer oder mehreren Stellen ausgespart und ein von außen zugänglicher Hohlraum ge­ schaffen. Solche Ausführungsformen haben im Berg- und Tunnelbau u.a. den Vorteil, daß man die Stempelpfeiler rauben kann. Dabei läßt sich der Hohlraum anbohren und in ihm eine Sprengladung unterbringen, welche bei ihrer Explosion den Stempelpfeiler einknicken läßt. Man kann den Stempelhohlraum auch länger ausführen und erhält dann eine Hohlstütze mit einem größeren Durchmesser, jedoch mit erhöhter Festigkeit, insbesondere erhöhter Knicksicherheit.

Normalerweise genügt es, die jeweils benötigte Schlauch­ länge von einer Rolle oder einem Stapel abzuschneiden und an beiden Enden zusammenzubinden, wodurch an den Schlauchenden je ein Gewebeknäuel entsteht. Um Störungen durch diese Ansammlung von Schlauchgewebe zu vermeiden, kann erfindungsgemäß in der Mitte einer oder beider Scheiben ein Hohlraum ausgespart sein, in dem das Gewebeknäuel untergebracht wird. Hierdurch wird das Gewebeknäuel in der betreffenden Scheibe unter die ebene Stirnfläche versenkt, sobald sich der Setzdruck auswirkt. Das wirkt sich insbesondere an der oberen Stirnseite eines Stempelpfeilers in einer ver­ größerten ebenen Stirnfläche und einer besseren Gebirgs­ anlage aus.

Die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer zu seiner Verwirklichung dienenden Vorrichtung werden im folgenden beispielsweise anhand der Figuren in der Zeichnung erläutert; es zeigen

Fig. 1 schematisch, d.h. unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforder­ lichen Einzelheiten und im Längsschnitt einen Stempelpfeiler gemäß der Erfindung vor dem Einbringen des Baustoffes,

Fig. 2 eine Mantelschalung gemäß der Erfindung im geschlossenen Zustand und in Seitenansicht,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 2,

Fig. 4 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung den Gegenstand der Fig. 2 in geöffnetem Zustand,

Fig. 5 den entschalten, fertigen Stempelpfeiler gemäß der Erfindung in Seitenansicht,

Fig. 6 in der Fig. 2 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Mantelschalung,

Fig. 7 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung den Gegenstand der Fig. 6,

Fig. 8 in der Fig. 4 entsprechender Darstellung den Gegenstand nach den Fig. 6 und 7,

Fig. 9 in der Fig. 5 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 eine Einzelheit der Fig. 9,

Fig. 11 eine weiter abgeänderte Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 1 entsprechender Darstel­ lung,

Fig. 12 eine Draufsicht auf die in der Ausführungsform nach Fig. 11 benutzte Vorrichtung und

Fig. 13 in den Fig. 5 und 9 entsprechender Darstellung eine weiter abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt eine starre Mantelschalung (1) in zwei­ schaliger Ausführung. Der Mantel besteht aus einem zylindrischen Blech (2) mit eng nebeneinanderliegenden, verhältnismäßig kleinen Perforationslöchern (3). Das Blech ist in der Längsmittelebene des Zylinders geteilt, wodurch zwei Halbschalen (4, 5) entstehen. Geteilte Schellbänder (6 bis 10) sind an ihren benachbarten Enden mit Scharnieren (12) versehen, die ihre beiden Hälften (14, 15) klappbar zusammenhalten. Die Schellbänder (15) tragen an ihrem freien Ende eine Gabel (16), in die Laschen (17) passen, die jeweils am freien Ende der anderen Schellbandhälfte (14) befestigt sind. Die Teile (16 und 17) weisen Langlochaussparungen (18, 19) für Sperrkeile (20) auf, welche in die bei geschlossenen Schellbändern fluchtenden Aussparungen, wie bei (19) in Fig. 3 dargestellt, von oben nach unten eingetrieben werden. Hierdurch stützen sich die freien Kanten (20, 21) der Schalen (4, 5) aufeinander ab und verspannen sich.

Die an den Enden der Mantelschalung (1) befestigten Bänder (6 und 10) tragen nach oben und unten vorste­ hend je einen konischen Blechabschnitt (21, 22).

Der lichte Innendurchmesser (D) (vgl. Fig. 3) der Mantelschalung (1) entspricht im wesentlichen dem Au­ ßendurchmesser eines Gewebeschlauches (24), welcher auf eine die Länge bzw. Höhe der Mantelschalung (1) über­ steigende Länge von einem Wickel oder einem Paket abge­ schnitten ist. Die Schlauchenden sind, wie bei (25) in Fig. 1 genauer dargestellt, abgebunden. Vor dem Abbinden ist in das untere Ende des Gewebeschlauches (24) eine Scheibe (26) aus einem nachgiebigen Werkstoff, z.B. einem Polyurethanschaum (27) eingelegt. Auch in das obere Ende sind Scheiben (28, 29) vor dem Zubinden des Gewebeschlauches (24) eingelegt worden. Die äußere Scheibe (28) weist eine Aussparung (30) auf, in die das durch das Abbinden entstandene Gewebeknäuel (25) eingelegt ist.

Der Gewebeschlauch weist einen Füllstutzen (31) auf, welcher durch eine Aussparung (32) in einer der Schalen (4, 5) hindurch nach außen geführt ist. Der Füllstutzen weist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rückschlagventil (33) auf, welches aus einer nicht sichtbaren flexiblen Scheibe besteht, die in dem Flansch (34) untergebracht ist und sich nach innen ausstülpen kann, sobald sie von außen belastet wird, sich aber einem Stützkreuz auflegt, sobald sie von einem größeren Innendruck nach außen gedrängt wird.

Die konischen Blechringe (23, 24) sorgen dafür, daß das Gewebe (35) des Schlauches (24) an den Enden der Mantel­ schalung nicht beschädigt werden kann.

Wie sich aus der Fig. 1 ergibt, ist die Länge des Gewebeschlauches (24) um einiges größer als die Höhe der starren Mantelschalung (1).

Nachdem der über seinen Scheiben (27 bis 29) abgebundene Gewebeschlauch (24) in die Mantelschalung (1) eingelegt und die Mantelschalung durch Eintreiben ihrer Keile (20) geschlossen und verspannt ist, wird durch den Stutzen (31) über einen Verbindungsschlauch flüssiger Baustoff in den Schlauch (24) gepumpt. Hierdurch legt sich der Schlauch der Innenseite (36) der Mantelschalung an, wird dann aber an seiner weiteren radialen Ausdehnung gehin­ dert. Die über die Höhe der Mantelschalung (1) hinaus­ gehende Länge des Schlauches (24) führt zu dem Austreten der Schlauchenden aus den konischen Blechringen (23, 24) zu deren Anlage an die Gebirgsoberflächen (37, 38), welche von dem Liegenden und dem Hangenden eines Flözes gebildet werden, in dem eine Abbaustrecke aufgefahren ist. Sobald die Schlauchenden ihre Anlage erhalten haben, führt das Anwachsen des Pumpendruckes zur Ab­ führung des Anmachwassers durch das Gewebe (35) und die Perforation (3) der Mantelschalung (1) nach außen. Gleichzeitig tritt an den Schlauchenden eine Verspan­ nung mit den Gebirgsoberflächen (37, 38) ein, die zu einer Zusammenpressung der Scheiben (26 bis 29) führt. Das aus den Perforationen (3) der Mantelschalung (1) austretende Anmachwasser ist klar. Der Inhalt des Schlauches ist damit weitgehend entwässert. Er besitzt vor dem Abbinden seiner aus Zement oder Gips oder einem anderen härtbaren Baustoff bestehenden Schlempe bereits genügend Standsicherheit. Dementsprechend können die Keile (20) gelöst und die Mantelschalung in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise geöffnet werden. Nach Er­ härten bildet der Schlauch mit seinem Gewebe (35) eine Armierung des aus dem Baustoff bestehenden Stempel­ pfeilers. Indessen kann die Mantelschalung (1) an ande­ rer Stelle zur Errichtung eines weiteren Stempelpfeilers der beschriebenen Art verwendet werden.

Der nach seiner Entschalung und Erhärtung fertige Stempelpfeiler (39) ist gemäß dem aus Fig. 5 ersicht­ lichen Ausführungsbeispiel auf der Länge der Mantel­ schalung (1) vollzylindrisch ausgebildet. Die aus der Mantelschalung (1) nach oben und unten austretenden Schlauchenden (40, 41) sind nach außen gewölbt, weisen jedoch nur einen geringfügig größeren Außendurchmessser auf. Der Stutzen (31) verbleibt an dem als Armierung dienenden Schlauchgewebe (35) wegen seiner Geringwertig­ keit, kann aber auch entfernt werden, etwa um das Rück­ schlagventil wiederzugewinnen.

In der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 sind die beiden Halbschalen (4, 5) vollständig voneinander trennbar, indem die bei (17 bis 20) dargestellten Verschlüsse der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 an beiden Enden der Bänder (14, 15), wie durch die Pfeile bei (42 bis 45) angedeutet, angebracht sind.

Nach den Fig. 9 und 10 ist der Gewebeschlauch mit seinen beiden Enden durch ankonfektionierte Böden und die bereits beschriebenen Scheiben (28, 29) verschlos­ sen, wodurch auch bei hohen Drücken die Dichtigkeit an den Stirnseiten gewährleistet ist. Da der Baustoff bei extrem kurzer Abbindezeit einen erheblichen Druck auf den Schlauch ausübt, besteht dieser einerseits aus hoch widerstandsfähigen Kunststoffäden der beschriebenen Art, andererseits aus einer Armierung (50), die wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt, schraubenförmig ausge­ führt ist, um die Anpassung an unterschiedliche Gebirgs­ öffnungen, insbesondere Flözmächtigkeiten zu gewährlei­ sten. Eine außer dieser Außenarmierung zusätzliche innere Bewehrung ist in den Figuren nicht dargestellt. Die jeweiligen Enden befindlichen Scheiben sind in der Aus­ führungsform nach den Fig. 9 und 10 mit Ringen (51, 52) verbunden, die über Bolzen oder Krampen mittels Schnell­ schußeinrichtung im Gebirge befestigt werden. Auf diese Weise ergibt sich aus dem Schlauch zusätzlich eine relativ standfeste und formsteife Schalung, welche die Formgebung des dargestellten Stempelpfeilers gewähr­ leistet. Über den Füllstutzen (54) wird der Gewebe­ schlauch unter Druck gefüllt.

Sollen Stempelpfeiler verschiedener Größenabstufungen hergestellt werden, so kann dies mit einer Längenver­ änderbarkeit geschehen, welche die Anpassung an unter­ schiedliche Gebirgsöffnungen bzw. Flözmächtigkeiten erlaubt. Die in den Fig. 9 und 10 wiedergegebene Möglichkeit hierzu sieht zwei konzentrische Metallringe (55 und 55 a) vor, zwischen denen das Schlauchgewebe in mehreren Lagen ziehharmonikaartig gefaltet und verklemmt ist. Bei axialen Zugbeanspruchungen kann der Gewebe­ schlauch aus dem so gebildeten Magazin herausgezogen werden. Die Klemmwirkung ist dabei so gewählt, daß der Schlauch unter dem bei der Befüllung entstehenden Innen­ druck nicht aus den beiden ineinander verklemmten Ringen herausrutschen kann.

Eine stark gedrungene Ausbaustütze, wie sie ins­ besondere als Stempelpfeiler benutzt wird, zeigt die Darstellung der Fig. 11 und 12. Hierbei ist für besonders schwierige Gebirgsverhältnisse der Stempelpfeiler mit einer Nachgiebigkeit ausgestattet, was gemäß dem Aus­ führungsbeispiel durch eine an der Firste angeordnete Scheibe (29) aus Hartschaum (56) gewährleistet wird. Da­ bei bestimmt die Dicke der Scheibe die Nachgiebigkeit. Polyurethanhartschäume haben ein geringes spezifisches Gewicht, so daß derartige Scheiben den Transport nicht belasten.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 13 ist ferner in den Stempelpfeiler eine Raubeinrichtung eingebaut. Dazu dient eine in der Füllung ausgesparte Kammer (57), in die vor dem Rauben eine Sprengpatrone eingelegt wird. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Kammer jedoch so ausgebildet, daß über einen Anschluß (58) von außen hydraulischer Druck aufgebracht werden kann, durch den der Stempelpfeiler auseinandergedrückt wird. Als formgebendes Element der Kammer (57) kann eine Kunst­ stoffblase dienen, die vor der Füllung in den Gewebe­ schlauch eingelegt wird.

In den Fig. 11 und 12 ist eine Vorrichtung wiedergege­ ben, welche eine Teil- bzw. Vollmechanisierung der Her­ stellung eines Stempelpfeilers ermöglicht. Auf einem dreh- und schwenkbar an einem mobilen Kleinfahrzeug ist auf dessen Fahrwerk ein Aufbau mit einem Ausleger (59) vorgesehen. An diesem befindet sich ein raum­ gelenkig angebrachtes Stützensystem aus zwei Ringen (60, 61) und zwei Stempeln (62, 63). In das Stütz­ system wird der Gewebeschlauch mit seinen Anschluß­ ringen (51, 52) derart eingelegt, daß diese Ringe beim Ausfahren der Stempel (62, 63) an der Firste und an der Sohle zur Anlage kommen. Die Stempel werden über Hydraulikschläuche (64) vom Steuerstand des Fahrzeuges aus druckbeaufschlagt. Nach der relativ kurzen Abbinde­ zeit, die vorzugsweise nur einige Minuten beträgt, werden die ausschwenkbaren Teile (65, 66) der Ringe (60, 61) an der Firste und an der Sohle aufgeklappt, so daß die Stützeinrichtung von dem gesetzten, nach der Ent­ wässerung standfesten Pfeiler abgezogen werden kann. Nicht dargestellt sind die auf dem Fahrzeug angeordneten Behälter für den Baustoff, etwaige Zusatzstoffe und das Anmachwasser, sowie die Pumpe, mit der der Baustoff unter Druck wie beschrieben in den Gewebeschlauch ein­ gebracht wird.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung einer Ausbaustütze, insbesondere im Berg- und Tunnelbau aus einem erhärtenden Baustoff und aus einer Bewehrung, dadurch gekennzeichnet, daß ein an beiden Enden verschlossener Gewebeschlauch zwischen der Sohle und der ausgebauten oder offenen Firste senkrecht oder bankrecht ausgespannt und mit dem unter Überdruck gesetzten Baustoff gefüllt wird, wobei der Schlauch als Filtermedium dient, welches das Wasser des flüssigen Baustoffes nach außen abführt und die entwässerten Feststoffe in Form einer von unten nach oben zunehmend erhärtenden Säule zurückhält, und daß nach dem Erhärten der Feststoffsäule der Schlauch als freitragende Außenbewehrung dient.

2. Verfahren zur Herstellung schlanker tragender Bauglieder, vorzugsweise von Stempeln oder Stempelpfeilern vor Ort, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch auf dem größeren Teil seiner Länge mit einer perforierten, starren Mantel­ schalung umgeben und die Entwässerung durch Perforationen der Mantelschalung vorgenommen wird, und daß danach der Schlauch vor dem Härten des Baustoffes entschalt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit Hilfe einer Baustoffpumpe der Gewebeschlauch in der Mantelschalung axial gestreckt und mit mindestens einem seiner Enden aus der Schalung herausgepreßt wird, das auf seiner freien Länge außerhalb der Schalung entwässert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine einer mittleren Mächtigkeit entsprechende Länge aufweisende Mantelschalung aufgestellt und der in der Schalung befindliche Schlauch beim Aufpumpen mit seinem oberen Ende unter Ab­ stützung seines unteren Endes auf der Sohle an der Firste zur Anlage gebracht und durch den Druck der Füllung verspannt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines drucknachgiebigen Werkstoffes in Form einer oder mehrerer Scheiben an wenigstens einem Schlauchende die Stütze drucknachgiebig zur Anlage gebracht und verspannt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben dadurch zum Wasserentzug der Schlauchfüllung verwendet werden, daß der Scheibenwerkstoff mit dem entzogenen Wasser reagiert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lose in den Schlauch eingelegten Scheiben am oberen verschlossenen Schlauchende auf Nadeln abgestützt werden, die in das Gewebe eingestochen werden und den Schlauch radial durchdringen, und daß die Füllung des Schlauches radial und zwischen den an den Schlauchende mit den Nadeln festgelegten Scheiben erfolgt, wobei die Nadeln vor dem Erhärten des Baustoffes herausgezogen und entfernt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Aussparen der Schlauchfüllung ein von außen zugänglich zu machender Hohlraum geschaffen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Hohlraum in der Mitte einer oder beider Scheiben das aus der Zusammenfassung des Schlauches entstehendes Gewebeknäuel untergebracht wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch eine starre Rohrschalung zur Abschalung des Schlauchmantels mit einem lichten Durchmesser, der den Außenabmessungen und der Form des Gewebeschlauches sowie einem Bruchteil der freitragenden Länge seiner Außenbewehrung entsprechend, und mit offenen Enden sowie perforiertem Rohrmantel, der in mehrere Schalen längs der Rohrachse unterteilt ist, die mit lösbaren Verschlüssen versehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Mantel­ schalung nach außen gerichtete Erweiterungen aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, gekennzeichnet durch an den Enden der Rohrschalung anbringbare Rohrschalungsver­ längerungsstücke.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch ein Fahrwerk mit einem Aufbau aus wenigstens einem vorzugs­ weise teleskopierbaren Ausleger, an dessem Ende die Rohrschalung angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine der Perforationsaussparungen der Mantel­ schalung der Füllstützen des Gewebe­ schlauches von innen nach außen durchführ­ bar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch ein- oder mehr­ teilige Scheiben aus drucknachgiebigem Werk­ stoff, welche in den Gewebeschlauch einge­ legt und auf den zusammengefaßten Schlauch­ enden innen abgestützt sind.