DE4115209A1

DE4115209A1 - Ausbaustuetze

Info

Publication number: DE4115209A1
Application number: DE4115209A
Authority: DE
Inventors: Volker Merz; Kurt Plaga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1992-11-12
Also published as: WO1992020903A1; GB9300086D0; ES2105932B1; AU1659392A; CA2086530A1; GB2262552A; ES2105932A1; US5273378A; GB2262552B; FR2692005A1; DE4115209C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausbaustütze für den untertägigen Berg- und Tunnelbau, die aus einer tragfähigen Außenhülle und einem Kern aus einer aushärtbaren im fließfähigem Zustand einzubringenden Substanz besteht.

Es sind Ausbaustützen bekannt, die in DE OS 28 47 906 und der DE OS 39 15 837 beschrieben sind. Die Praxis zeigt, daß es häufig aus gebirgsmechanischen Gründen erforderlich ist, Stützen mit definierten Setzkräften einzubauen und zu belasten. Die vorerwähnten Stützen oder Stempel erreichen ihre volle Tragkraft erst nach dem Aushärten der eingefüllten Substanz. Aus DE OS 28 47 906 ist bekannt, daß eine gewisse frühzeitige Tragfähigkeit dadurch erreicht werden kann, daß ein Hilfsstempel solange an der Stütze verbleibt bis die Substanz in der Stütze ausgehärtet ist. In der DE OS 39 15 837 ist eine Verspann möglichkeit beschrieben, die durch einen Wickelmechanismus bewirkt wird. Hierbei sind die Verspannkräfte in der Höhe begrenzt und den gebirgsmechanischen Erfordernissen nicht anpaßbar. Bei dieser Ausführung verbleibt der aufwendige Wickelmechanismus in der verfüllten Stütze und verliert nach dem Befüllen seine Funktion. So zu verfahren, stellt bei Einwegsystemen keine wirtschaftliche Vorgehensweise dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausbaustütze der eingangs beschriebene Art zu entwickeln, die auf kostengünstige Weise eine sofortige Stützkraft nach den vorgegebenen gebirgsmechanischen Erfordernissen vor dem Befüllen und Aushärten der Substanz ermöglicht und diese Stützkraft auch nach dem Entfernen der Verspanneinrichtung beibehält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein oberes Stützenteil (1) gegenüber einem unteren Stützenteil (2) ausschiebbar und durch ein ringförmiges Federelement (4), das sich gegen das obere Stützenteil (1), den unteren Stützenteil (2) und einem Profilring (3) festgelegt ist, gegen Einschub gesichert ist, wobei das Federelement (4) so ausgebildet ist, daß die vorgespannte Federkraft den Ausschubvorgang zuläßt und sich seine am oberen Stützenteil (1) anliegende Kontur (26) nach dem Verspannen der Ausbaustütze sich mit diesem formschlüssig verbindet.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

In der Technik sind Maschinenelemente, die eine Längsbewegung von ineinandergesteckten Teilen verhindern allgemein bekannt. Dies sind z. B. federnde Sicherungsringe, die ein axiales Verschieben in einer Richtung auf glatten Wellen oder Achsen verhindern.

Neu und erfinderisch ist es aber Ausbaustützen mit derartigen Federelementen auszustatten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Ausbaustütze werden Hohlprofile, vorzugsweise Rohre mit kreisrundem Querschnitt so ineinandergesteckt, daß sie ausschiebbar sind. Hierzu ist zwischen dem Außendurchmesser des oberen Stützenteils (1) und dem Innendurchmesser des unteren Stützenteils (2) ein Spalt erforderlich, in den eine Dichtung (13) eingebaut werden kann. Damit die beiden Stützenteile nach dem Ausschieben in der vorgegebenen Position verbleiben, ist am oberen Ende des unteren Stützenteils (2) ein ringförmiges Federelement (4) vorgesehen. Dieses Federelement ist in der bevorzugten Ausführung als kegelförmiger, geschlitzter Ring ausgebildet und stützt sich mit seinem größeren Durchmesser auf dem oberen Ende des unteren Stützenteils (2) sowie an dem inneren Durchmesser des Profilringes (3) ab. Mit seiner inneren Kontur (26), die als Schneidkante ausgebildet ist, liegt das Federelement (4) am äußeren Durchmesser des oberen Stützenteils (1) an. Eine Lageveränderung des Federelementes (4) wird beim Ausschieben durch den oberen, zum Außendurchmesser des oberen Stützenteils (1) zeigenden Schenkel des Profilringes (3) verhindert. Das ringförmige Federelement (4) ist so gestaltet, daß der Ausschubvorgang durch die vorhandene Vorspannkraft des Federelementes (4) zugelassen wird und bei Belastung der Ausbaustütze in Längsrichtung das Einschieben der Stützenteile ineinander durch eine an der inneren Kontur (26) des Feder elementes (4) vorhandene Schneidkante durch Formschluß mit dem oberen Stützenteil (1) verhindert wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Federelement (4) mit Querschlitzen (27) wie in Anspruch 13 beansprucht, versehen. Die Querschlitze (27) bewirken eine Herabsetzung der Federsteifigkeit. Je nach Anzahl und Anordnung der Querschlitze (27) ist eine gezielte Anpassung der Vorspannkraft möglich. Das obere und untere Stützenteil (1, 2) sind mit Aufnahme teilen (15) versehen, die eine oder mehrere Verspann einrichtungen (17) aufnehmen können. Diese Verspann einrichtungen sind vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgeführt. Durch den Einsatz von einem oder mehreren Hydraulikzylindern, die mit variablen Setzdrücken betrieben werden können, läßt sich eine den gebirgsmechanischen Erfordernissen angepaßte, definierte Setzlast aufbringen. Weiterhin ist es möglich, durch geeignete Baustoffpumpen das Ausschieben und Verspannen der Ausbaustützen zu bewirken.

Es ist erforderlich, daß Spiel zwischen dem Innendurchmesser des unteren Stützenteils (2) und dem Außendurchmesser des oberen Stützenteils (1) auf ein für die Führung erforderliches Maß zu bringen. Hierzu sind am unteren Ende (18) des oberen Stützenteils (1) an mindestens drei auf dem Umfang verteilten Stellen Aufweitungen (12) vorgesehen. Vorzugsweise werden diese Aufweitungen (12) gleichmäßig auf dem Umfang angeordnet. Für diese Stützenart ist eine solche Führung ausreichend, in der Fertigung einfacher und kostengünstiger als bei durch Schweißen oder anderen Verfahren angebrachten Führungselementen.

Zum Befüllen der Ausbaustütze ist im oberen Bereich des oberen Stützenteils (1) eine mit einem Ventil versehene Öffnung (1) vorgesehen.

Bei bekannten Ausbaustützen der vorerwähnten Art geschieht die Entlüftung und Entwässerung über Bohrungen, die mit Filtertüchern abgedeckt werden. Die erfindungsgemäße Ausbaustütze wird über Spalten (10, 11) entlüftet und entwässert. Diese Spalten werden durch das Zusammenfügen des oberen Stützenteils (1) und des Deckels (8) verursacht, wobei diese Teile nur abschnittsweise miteinander verschweißt werden. Ein grober Trennvorgang bei der Herstellung der Hohlprofilabschnitte für das obere Stützenteil (1), verbunden mit der unbearbeiteten Oberfläche des Deckels (8), sind besonders hilfreich für das Entstehen der Spalten. Die Ausnutzung dieser Begebenheiten stellt sich als sehr kostengünstig dar, weil zusätzliche Arbeitsgänge für das Einbringen von Bohrungen und das Abdecken dieser Bohrungen mit Filtertüchern entfallen.

Eine weitere Verbesserung des Entlüftungs- und Entwässerungs systems entsteht durch das Aufsetzen einer Kappe (9 ) auf das obere Ende des oberen Stützenteils (1). Hierbei werden die überschüssigen Medien so abgeführt, daß sie über den Ringspalt (10) in Ausbaustützenlängsrichtung austreten. Bei dieser Anordnung wird das Bedienungspersonal nicht durch ausspritzende Medien beeinträchtigt.

In besonderen Fällen ist es erforderlich, den sonst starren Ausbaustützen eine Nachgiebigkeit zu ermöglichen. Hierzu wird ein Formteil (6) lose auf den Boden (19) gelegt. Bei Überlast wird die erstarrte Substanz (5) das Formteil (6) zunächst verformen, dabei wird die Substanz (5) zerkleinert und dehnt sich im Anschluß daran auch seitlich aus. Es kommt zu einer Aufstauchung (7) im Bodenbereich. Das Formteil (6) verstärkt bei diesem Vorgang den Bodenbereich. Die Aufstauchung erzeugt eine Vergrößerung der Aufstandsfläche und vermindert die Flächenpressung. Hierdurch wird die Einsinkgefahr der belasteten Ausbaustütze herabgesetzt.

Ein weiterer Vorteil ist bei der Ausbaustütze dadurch vorhanden, daß die Aufnahmeteile (15) nach dem Verspannvorgang für weitere Anschlußmöglichkeiten benutzt werden können. Die Ausbaustützen können den erforderlichen Gegebenheiten entsprechend mit gleichmäßigem Abstand, ohne großen Meßaufwand aufstellt werden, indem in die Aufnahme teile (15) Abstandshalter (16) gesteckt werden. Durch diese Abstandshalter wird gleichzeitig eine Sicherung von noch nicht verspannten Ausbaustützen gegen Umfallen bewirkt. Dies erleichtert besonders die Handhabung von langen Ausbaustützen. Durch die Aufnahmeteile (15) ist es auch möglich, einzelne Ausbaustützen zu Verbundstützen zusammenzustellen. Eine ringförmige Anordnung des Aufnahmeteils (15) ermöglicht es, Ausbaustützen in beliebiger Richtung miteinander zu verbinden.

Vorteilhaft ist es, die Enden des oberen und unteren Stützenteils (1, 2) mit durchgehenden Bohrungen (14a, 14b) zu versehen, die durch Hohlprofile (20a, 20b) gebildet werden. Hierdurch ist es möglich, verschiedene Anbauteile, wie z. B. Fuß- oder Kopfplatten anzubringen oder die Ausbaustützen in diagonaler oder waagerechter Lage mit anderen Ausbausystemen zu verbinden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Ausbaustützenenden (23, 24) wird dadurch erreicht, daß der Deckel (22a) und der Boden (22b) so ausgebildet sind, daß hier andere Bauelemente formschlüssig aufgenommen werden können. Dadurch wird eine mittige Einleitung vorhandener Kräfte bewirkt und seitliches Abgleiten der Ausbaustützen verhindert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Ausbaustütze in der Außenansicht,

Fig. 2 eine Ausbaustütze im Längsschnitt mit Verspanneinrichtung (17) und die Anordnung des ringförmigen Federelementes (4),

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des Federelementes (4),

Fig. 4 einen waagerechten Querschnitt durch die Ausbaustütze im Bereich der Aufweitungen (12),

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Fußbereich des unteren Stützenteils (2) mit eingelegtem Formteil (6) vor der Verformung,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch den Fußbereich des unteren Stützenteils (2) nach der Verformung,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch den Kopfbereich des oberen Stützenteils (1) und die dazugehörende Draufsicht,

Fig. 8 einen Teilschnitt durch den Kopfbereich des oberen Stützenteils (1) und einen dazugehörenden Querschnitt,

Fig. 9 eine Ansicht der Ausbaustütze mit weiteren Anschluß möglichkeiten,

Fig. 10 eine Ansicht der Ausbaustütze mit weiteren Anschluß möglichkeiten,

Fig. 11 einen Querschnitt durch das ringförmige Feder element (4) mit dazugehörender Draufsicht.

Claims

1. Ausbaustütze für den untertägigen Berg- und Tunnelbau, die aus einer tragfähigen Außenhülle und einem Kern aus einer aushärtbaren im fließfähigen Zustand einzubringenden Substanz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberes Stützenteil (1) gegenüber einem unteren Stützenteil (2) ausschiebbar und durch ein ringförmiges Federelement (4), das sich gegen das obere Stützenteil (1) dem unteren Stützenteil (2) und einem Profilring (3) abstützt und in seiner Position durch den Profilring (3) festgelegt ist, gegen Einschub gesichert ist, wobei das Federelement (4) so ausgebildet ist, daß die vorgespannte Federkraft den Ausschubvorgang zuläßt und sich seine am oberen Stützenteil (1) anliegende Kontur (26) nach dem Verspannen der Ausbaustütze sich mit diesem formschlüssig verbindet.

2. Ausbaustütze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Stützenteil (1, 2) jeweils mindestens ein Aufnahmeteil (15) zur Aufnahme einer Verspanneinrichtung (17) angebracht ist.

3. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Stützenteil (1) zur Führung im unteren Stützenteil (2) an seinem unteren Ende (18) mit mindestens drei auf dem Umfang verteilten Aufweitungen (12) versehen ist.

4. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlüftung und Entwässerung der in die Ausbaustütze eingefüllten Substanz der Deckel (8) nicht wasser- und/oder gasdicht mit dem oberen Stützenteil (1) verbunden ist.

5. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlüftung und Entwässerung der in die Ausbaustütze eingefüllten Substanz die Kappe (9) nicht wasser bzw. gasdicht mit dem oberen Stützenteil (1) verbunden ist und die austretenden Medien in Ausbaustützenlängsrichtung abgeleitet werden.

6. Ausbaustütze nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Boden (19) des unteren Stützenteils (2) ein Formteil (6) eingelegt ist, das bei Überlast ein planmäßiges Verformen und Aufweiten des Fußbereiches (7) einleitet und unterstützt.

7. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des oberen und/oder unteren Stützenteils (1, 2) zur Aufnahme von Anbauteilen durchgehende Öffnungen (14a u. 14b), die durch Hohlprofile (20a u. 20b) gebildet werden, eingebracht sind.

8. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und/oder unteren Stützenteil (1, 2) zur Aufnahme von Anbauteilen durchgehende Stabprofile (27a u. 27b) eingebracht sind.

9. Ausbaustütze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (15) als Profilring ausgebildet ist.

10. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Aufnahmeteilen (15) Abstandshalter (16) und oder weitere Anbauteile befestigt werden.

11. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (22a) und/oder der Boden (22b) des oberen und/oder des unteren Stützenteils (1, 2) an den Enden (23, 24) so ausgebildet sind, daß diese formschlüssig mit anderen Bauelementen (25a, 25b) verbunden werden können.

12. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile der Teleskopstütze aus einem agressiven Medien gegenüber resistenten metallischen Werkstoff bestehen.

13. Ausbaustütze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Federelement (4) radiale auf dem Umfang angeordnete Schlitze (27) aufweist.