DE29815681U1 - Gebirgsankersystem - Google Patents

Description

4320/3 G Schran Bergbau-Baumaschinen-Bohrtechnik .. 8. August 1998

Schran Bergbau-Baumaschinen-Bohrtechnik _# .. BESCHREIBUNG

Gebirgsankersystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebirgsankersystem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Ankersysteme sind beispielsweise aus dem DE 298 03 279 U1 bekannt. Sie bestehen global aus einem rohrartigen, an einem Ende mit einem Bohrkopf versehenen Zugglied, welches gleichzeitig als Bohrstange nutzbar ist, wobei innerhalb des Zuggliedes ein mit der wenigstens einen Spülbohrung des Bohrkopfes kommunizierendes Spülrohr auswechselbar angeordnet ist. Das Spülrohr liegt innerhalb des Bohrkopfes dichtend an und es ist das Zugglied im übrigen entweder abschnittsweise oder über seine gesamte Länge mit Bohrungen versehen. Das luftseitige Ende des Zuggliedes ist zur Verbindung mit einem Spülund Injektionskopf bestimmt. Derartige Ankersysteme, deren Zugglied nebst Bohrkopf nach Abschluß der Injektionsphase als „verlorenes Werkzeug" innerhalb des Bohrlochs verbleiben, haben sich aus arbeitökonomischen Gründen praktisch bewehrt, da die mit der Handhabung einer ansonsten erforderlichen, von dem Zugglied zu unterscheidenden Bohrstange verbundenen Arbeitsvorgänge entfalten.

Während der Erstellung eines Bohrlochs unter Verwendung dieses bekannten Ankersystems strömt ein Spülmedium, z. B. Wasser oder Luft durch das Spülrohr und verläßt das Zugglied über Spülbohrungen des Bohrkopfes, um die infolge des Bohrvorganges bohrlochsohlenseitig gelösten Gebirgspartikel aufzunehmen und über den Ringraum zwischen der Bohrlochwandung und der Außenseite des Zuggliedes auszuspülen. Die genannten Bohrungen des Zuggliedes sind in dieser Bohrphase funktionslos, da das Spülrohr im Bereich des Bohrkopfes im übrigen dichtend anliegt.

Im Anschluß an diese Bohrphase wird das Spülrohr dem Zugglied entnommen

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und es schließt sich die Injektionsphase an, die bekanntlich der Einbringung eines aushärtbaren Mediums, z. B. einer Mörtelsuspension oder auch eines Kunstharzgemisches dient, nach dessen Aushärtung sich ein fester Verbund zwischen dem Zugglied einerseits und den Bohrlochwandungen bzw dem umliegenden Gebirge andererseits ergibt.

Wesentlich für die Funktion eines Ankersystems ist die Ausbildung einer lückenlosen Überdeckung des Zuggliedes durch das aushärtbare Medium in dem jeweils hierzu vorgesehenen, von den örtlichen Gebirgsverhältnissen abhängigen Bereich sowie die Ausbildung eines großvolumigen, aus ausgehärtetem Medium bestehenden Verankerungskörpers, der in seinen Randbereichen in angrenzende Risse und Gebirgsspalten eindringt und somit zur Aufnahme einer definierten Zugkraft geeignet ist. Die Erreichung dieses Zieles kann bei horizontaler, insbesondere aufwärts gerichteter Orientierung des jeweiligen Bohrlochs erschwert sein. Probleme bezüglich einer gleichförmigen Einbindung des Zuggliedes in das aushärtbare Medium können sich jedoch bei anderer Orientierung des Bohrlochs ergeben, insbesondere bei geringer Stabilität der Bohrlochwandungen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Gebirgsankersystem der eingangs bezeichneten Gattung unabhängig von der räumlichen Orientierung des Bohrlochs in einfacher weise mit Hinblick auf die Ausbildung eines reproduzierbaren Verankerungskörpers hin auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Gebirgsankersystem durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach ein mittels einer Aufnahme geführtes, innerhalb des Zuggliedes bis an den Bohrkopf bzw. die Rammspitze vorschiebbares Medienrohr, dessen eines bohriochsohlenseitiges Ende über Spülbohrungen des Bohrkopfes oder der Rammspitze mit dem Bohrloch bzw. dem das Zugglied umgebenden Ringraum in Verbindung steht und dessen diesem gegenüberliegendes Ende sich luftseitig außerhalb des Zuggliedes befindet. Nachdem ferner erfindungsgemäß der Ringraum zwischen der Außenseite des Medienrohres einerseits und der Innenseite des Zuggliedes andererseits durch die ge-

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nannte Aufnahme dichtend verschlossen ist, ergeben sich mehrere vorteilhafte Nutzungsmöglichkeiten für das Medienrohr. Dieses kann zunächst einmal als Spülrohr benutzt werden, nämlich zur Führung eines Spülmediums, wobei es sich um Wasser, Luft oder auch eine Mörtelsuspension handeln kann. Dieses Spülmedium tritt zumindest über die Spülbohrungen des Bohrkopfes oder der Rammspitze aus. Ein Austritt kann jedoch nach Maßgabe der Position der Aufnahme innerhalb des Zuggliedes gleichzeitig auch über dessen Bohrungen erfolgen. Das Medienrohr bildet während der Injektionsphase eine Entlüftungsleitung, so daß ein den Injektionsvorgang behindernder Druckaufbau infolge von Luftein-Schlüssen vermieden wird. Das erfindungsgemäße Zuggelement kann über seine gesamte Länge mit Bohrungen versehen sein, die dem Einbringen eines aushärtbaren Mediums in das Bohrloch dienen, so daß sich ein rascher Füllvorgang ergibt, der ansonsten in Abhängigkeit von der Konsistenz der Bohrlochwandungen die Gefahr der Bildung von Lufteinschlüssen mit sich bringt, und zwar insbesondere bei aufwärts gerichteten Bohrlöchern. Schließlich kann das Medienrohr auch zum Nachverpressen benutzt werden, und zwar nach Maßgabe örtlich wählbarer, von der Position der Aufnahme abhängiger Bereiche entlang der Bohriochachse. Das innerhalb des Zuggliedes verschiebbar angeordnete Medienrohr bildet somit ein vielfältig im Rahmen des Ankersetzvorgangs nutzbares Element zur Bereitstellung einer gleichförmigen, reproduzierbaren Einbindung des Zuggliedes in ein aushärtbares Medium unabhängig von der räumlichen Orientierung des Bohrlochs.

Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 ist das luftseitige Ende des Medienrohres aus dem Zugglied herausgeführt. Es ist dies eine Ausbildung des Erfindungsgedankens, der die Funktion des Medienrohres als Entlüftungsleitung betrifft. Von besonderem Vorteil hierbei ist, der Anschluß eines Injektionskopfes durch diese Entlüftung nicht behindert wird und sogar Bewegungen zumindest axialer Art des Zuggliedes während des Injezierens möglich sind.

Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 sind auf die nähere Ausgestaltung der Aufnahme für das Medienrohr gerichtet. Diese wird hiernach durch einen gummielastischen Verschlußkörper gebildet, der mit der Außenwandung des Medien-

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rohres beispielsweise verklebt sein kann, der im übrigen derart bemessen ist, daß ein Vorschieben innerhalb des Zuggliedes möglich ist, und zwar unter Wahrung der bereits genannten Dichtungsfunktion.

Das Medienrohr besteht entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 aus Metall - grundsätzlich kommt jedoch auch ein Kunststoff in Betracht.

Die Merkmale des Anspruchs 7 bringen den Vorteil mit sich, daß ein aus den genannten Bohrungen austretendes aushärtbares Medium unmittelbar eine Führung in Richtung auf fie Bohrlochmündung hin erfährt.

Die Merkmale der Ansprüche 8 bis 11 sind auf einen äußerst einfach und zuverlässig handhabbaren Bohrlochverschluß gerichtet. Dieser ermöglicht insbesondere, jedoch nicht ausschließlich bei aufwärts orientierten Bohrlöchern eine luftseitige Abdichtung und während der Injektionsphase ein Vermeiden eines unkontrollierten Austretens von aushärtbarem Medium aus dem Bohrloch sowie der hiermit einhergehenden Verschmutzung der Baustelle. Insbesondere die Verwendung des Bohrfochverschlusses ermöglicht in Verbindung mit einer bohrlochsohlenseitigen Entlüftung eine qualitativ gleichförmige Einbringung eines aushärtbaren Mediums in das Bohrlochs sowie ein lückenloses Einbinden des Zuggliedes in dieses Medium. Neben einer zuverlässigen Verankerung ergibt sich auch ein guter Korrosionsschutz.

Auch die Verwendung einer Sperreinrichtung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 12 wird durch die erfindungsgemäße Entlüftung nicht behindert. Die Benutzung einer solchen Sperreinrichtung ist arbeitsökonomisch von Vorteil, da ein Injektionskopf am Ende der Injektionsphase bereits vor beginnender Aushärtung demontiert werden kann, und zwar ohne daß es zu einem unkontrollierten Austreten von aushärtbarem, noch fließfähigem Medium aus dem Zugglied kommt. Unnötige Verschmutzungen der Baustelle lassen sich auf diesem Wege vermeiden. Die Sperreinrichtung ermöglicht ferner auch Nachverpressungen.

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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeisptele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Ankersystems während der Erstellung eines Bohrlochs, somit während der Spülphase;
Fig. 2 einen vergrößerten Axialschnitt eines bei dem Ankersystem gemäß Fig. 1 eingesetzten Bohrkopfes;

Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung des bohriochsohlenseitigen, alternativ zu einem Bohrkopf mit einer Rammspitze ausgerüsteten Endes eines Ankersystems;

Fig.4 eine Teildarstellung des luftseitigen Endes des Ankersystems im Axialschnitt;

Fig. 5 einen Axialschnitt der luftseitig an das Ankersystem angesetzten Sperreinrichtung;

Fig. 6 eine Darstellung eines zum Zusammenwirken mit dem Ankersystem bestimmten Bohrlochverschlusses im Axialschnitt.

Unter Bezugnahme auf die zeichnerischen Darstellungen der Figuren 1 und 2 wird im Folgenden zunächst global die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Ankersystems beschrieben werden.

Im Einzelnen ist mit 1 das rohrartige Zugglied eines Gebirgsanker bezeichnet, welches während des Erstellens eines Bohrlochs 2 zunächst nach Art einer Bohrstange benutzt wird und demzufolge an seinem einen Ende beispielsweise mit einem Bohrkopf 3 versehen ist. Das Zugglied 1 steht an seinem, dem Bohrkopf 3 abgekehrten Ende, somit luftseitig mit einem zeichnerisch nicht dargestellten Spül- bzw. Injektionskopf sowie einem Bohrantrieb in Verbindung. Hierauf wird im Folgenden noch näher eingegangen werden.

Das Zugglied 1 kann an seinem dem Bohrkopf zugekehrten Ende mit einem Gewindeabschnitt versehen sein, der zur Verschraubung mit einem Innengewindeabschnitt 4 des Bohrkopfes 3 bestimmt ist. Grundsätzlich kann der Bohrkopf 3

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mit den Zugglied 1 auch verschweißt sein.

Der Bohrkopf 3 ist durch einen zentralen Hohlraum 5 gekennzeichnet, dessen Länge im wesentlichen derjenigen des Innengewindeabschnitts 4 entspricht und der somit zur Aufnahme des Zuggliedes 1 bestimmt ist. Koaxial zu diesem Hohlraum 5, somit in Richtung der Achse 6 des Bohrkopfes 3 verläuft unter Zwischenanordnung einer ringartigen, sich senkrecht zu der Achse 6 erstreckenden Anlagefläche 7 eine Spülbohrung 8, deren Durchmesser geringer als derjenige des Hohlraumes 5 bemessen ist. Von der genannten Spülbohrung 8 sind weitere Spülbohrungen 9, 10 abgezweigt, deren Achsen sich unter stumpfen Winkeln zu der Achse 6 erstrecken können und deren Austrittsöffnungen sich somit seitlich befinden.

Mit 11 ist ein aus einem beispielsweise elastomeren Werkstoff bestehender Dichtring bezeichnet, der auf der Anlagefläche 7 gehalten ist und dessen Funktion im Folgenden noch erläutert werden wird.

Zum Erstellen eines Bohrlochs 2 zwecks Setzens eines Gebirgsankers wird zunächst in das mit einem Bohrkopf 3 bestückte Zugglied 1 ein Medienrohr 12 eingeführt, dessen bohrkopfseitige Stirnseite auf dem Dichtring 11 dichtend anliegt. Das vorzugsweise metallische Medienlrohr 12 wird in dieser Anlage unter Mitwirkung des zeichnerisch nicht dargestellten Spülkopfes bzw. des Bohrantriebes gehalten. Während der sich anschließenden Bohrphase strömt ein Spülmittel, z. B. Wasser oder auch Luft in Richtung der Pfeile 13 durch das Medienrohr 12 und verläßt dieses bohrlochsohlenseitig über die Spülbohrungen 8 bis 10 des Bohrkopfes 3, um die infoige des Bohrvorgangs gelösten Gebirgspartikel aufzunehmen und diese anschließend über den Ringraum zwischen der Innenseite 14 des Bohrlochs 3 und der Außenseite 15 des Zuggliedes 1 in Richtung der Pfeile 16 auszuspülen. Sowohl das Medienrohr 12 als auch das Zugglied 1 können nach Maßgabe der absoluten Länge des Bohrlochs 2 unter Zwischenanordnung geeigneter Kupplungsmuffen in einer an sich bekannten Weise verlängert werden. Ist auf diese Weise die endgültige Tiefe des Bohrlochs 2 erreicht, dessen Wandungen in Abhängigkeit vom Kohäsionszustand der

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entlang der Achse 6 aufeinanderfolgenden Gebirgsformationen eine unterschiedliche Stabilität haben können, werden der Bohrantrieb und der Spülkopf von dem Zugglied gelöst, wobei anschließend das Medienrohr 12 entfernt werden kann. Es schließt sich nunmehr die Injektionsphase an.

Das Zugglied 1 ist entlang seiner Achse 6 mit einer Reihe von Bohrungen 17 versehen, die während der Spülphase aufgrund der dichtenden Anlage des Medienrohres 12 an dem Dichtring 11 funktionslos sind. Die Bohrungen 17 können entlang des gesamten Zuggliedes 1 vorgesehen sein - sie können gleichermaßen auch auf wählbare Längenabschnitte bzw. auf einen, entlang des Zuggliedes jeweils nach Maßgabe der vorgefundenen Gebirgsverhältnisse plazierten Längenabschnitt beschränkt sein.

Zur Einleitung der Injektionsphase wird nunmehr zunächst eine Sperreinrichtung 18 auf das luftseitige Ende 19 des Zuggliedes 1 aufgeschraubt. Das Zugglied 1 ist zu diesem Zweck zumindest an diesem Endbereich mit einem Außengewinde 20 versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise der Sperreinrichtung wird im Folgenden auf die Zeichnungsfigur 5 Bezug genommen.

Die in Fig. 5 gezeigte Sperreinrichtung 18 besteht aus einem global zylindrischen Hohlkörper, dessen eines, dem Zugglied 1 zugekehrtes Ende mit einem Innengewinde 21 versehen ist, welches zum Aufschrauben auf das Außengewinde 20 des Zuggliedes 1 bestimmt und ausgestaltet ist. Zeichnerisch nicht dargestellt sind übliche Hilfsmittel, welche der Begrenzung der Einschraublänge dienen, mit denen in einfacher Weise reproduzierbare Einschraublängen herstellbar sind. Das Innengewinde 21 erstreckt sich etwa über die Hälfte der gesamten Länge der Sperreinrichtung 18.

An dem, dem Innengewinde 21 abgekehrten Ende der Sperreinrichtung 18 befindet sich eine, mit einer zentralen Durchgangsöffnung 22 versehende Abschlußplatte 23, die mit dem genannten zylindrischen Hohlkörper in lösbarer Verbindung steht. Die Wandungen der Öffnung 22 weisen einen in Richtung auf das Innengewinde 21 hin sich konisch erweiternden Querschnitt auf und bilden AnIa-

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gefiächen 22' für einen kugelförmigen Sperrkörper 24, der mittels einer sich in Längsrichtung der Sperreinrichtung 18 erstreckenden Druckfeder 25 unter elastischer Vorspannung an diesen Anlageflächen 22' gehalten ist.

Das, dem Sperrkörper 24 abgekehrte Ende der Druckfeder 25 ist in der zentralen Ausnehmung 26 einer Stützplatte 27 aufgenommen, die ihrerseits an einer, auf der Innenseite des Hohlkörpers der Sperreinrichtung 18 angeordneten Ringschulter 28 aufgelagert ist. Die Stützplatte 27 ist mit einer Reihe von Durchgangsöffnungen 29 versehen.

Zeichnereisch nicht dargestellt sind Kupplungseinrichtungen oder dergleichen, über weiche ein Injektionskopf derart mit der Abschlußplatte 23 verbindbar ist, daß nach Maßgabe des Druckes eines Injektions- oder Verpressmediums dieses in Richtung des Pfeiles 30, somit unter gleichzeitiger Verdrängung des Sperrkörpers 24 entgegen der Rückstellkraft der Druckfeder 25 strömt und über die Durchgangsöffnungen 29 schließlich in den Innenraum 30 des Zuggliedes 1 gelangt.

Man erkennt, daß im Fall einer Druckentlastung über den Injektionskopf der Verdrängungskörper 24 unter der Wirkung der Druckfeder 25 selbsttätig in seine, in Fig. 5 gezeigte Schließstellung gelangt.

Zur Einleitung der Injektionsphase wird nunmehr der Injektionskopf mit dem zugekehrten Ende 31 der Sperrvorrichtung 18 verbunden, wobei ein aushärtbares Medium, z. B. eine Mörtelsuspension oder ein Kunstharz unter Druck in das Zugglied 1 eingebracht wird. Dieses aushärtbare Medium durchläuft die Sperreinrichtung 18 und tritt über die Bohrungen 17 und - zu einem geringeren Teil - auch über die Spülbohrungen 8 bis 10 des Bohrkopfes 3 aus, um in der Folge das Bohrloch 2, insbesondere den bereits genannten Ringraum vollständig auszufüllen. Die Injektionsphase ist abgeschlossen, sobald dieser Ringraum in dem gewünschten Ausmaß verfüllt ist.

Nach Aushärtung des genannten Mediums ergibt sich ein Verbund zwischen den

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Innenseiten 14 des Bohrlochs 2 einerseits und den zugekehrten Außenseiten 15 des Zuggliedes 1 andererseits, welch letztere zur Verbesserung eines Formschlusses im Oberflächenbereich profiliert sein können.

Die Sperreinrichtung 18 ermöglicht unmittelbar nach Verfüllung des genannten Ringraumes die Demontage des Injektionskopfes, ohne daß die Gefahr besteht, daß das unter Druck stehende aushärtbare, noch fließfähige Medium luftseitig aus dem Zugglied 1 austreten kann. Darüber hinaus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die durch das unter Druck stehende Medium im Bohrloch entwickelte Stabilisierungswirkung trotz Demontage des Injektionskopfes kontinuierlich aufrechterhalten wird und daß sich insbesondere infolge eines ansonsten gegebenen Druckabfalles keine Veränderungen an den Bohrlochwandungen ergeben.

Die luftseitige Verspannung des Zuggliedes erfolgt wiederum in einer an sich bekannten Weise, worauf im folgenden jedoch nicht näher eingegangen werden wird.

Sowohl das Zugglied 1 als auch der Bohrkopf 3 werden bei dem erfindungsgemäßen Ankersystem als verlorenes Werkzeug betrachtet, welches in der Bohrung verbleibt, wohingegen das Medienrohr 12 für eine Verwendung beim Setzen eines weiteren Gebirgsanker zur Verfugung stehen kann. Das Zugglied 1 kann während des Injezierens stillstehen und es kann das Einbringen des aushärtbaren Mediums erst nach erfolgtem Entfernen des Medienrohrs 12 stattfinden. Es ist jedoch auch möglich, diesen Vorgang zeitgleich mit dem Zurückziehen des Medienrohres 12 ablaufen zu lassen.

Ebenfalls für eine weitere Verwendung zur Verfugung steht auch die erfindungsgemäße Sperreinrichtung 18.

Ein solches erfindungsgemäße Ankersystem ermöglicht nach erfolgtem primärem Injezieren auch ein Nachverpressen. Dies wird ebenfalls durch die Sperreinrichtung 18 ermöglicht, welche während des primären Injezierens ein Rückströmen bzw Ausströmen des aushärtbaren Mediums über das Zugglied 1

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verhindert, so daß anschließend, d. h. vor einem beginnenden Härten ein Nachverpressen möglich ist, indem dieses Medium nunmehr unter erhöhtem Druck in das Zugglied 1 eingeführt wird, hierbei eine Verdrängungswirkung auf die sich noch innerhalb des Zuggliedes 1 befindlichen Anteile aus aushärtbaren Medium ausübt, wobei der, das Zugglied 1 innerhalb des Bohrlochs 2 umgebende primäre Verankerungskörper hydraulisch aufgesprengt wird, so daß das genannte Medium weiter in das umliegende Gebirge eindringen kann und sich demzufolge eine verbesserte Verankerungswirkung ergibt.

In den Figuren 3 und 4 sind Funktionselemente, die mit denjenigen der Figuren 1, 2 und 5 übereinstimmen, entsprechend beziffert, so daß auf eine diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann. Die Figuren 3 und 4 zeigen eine besondere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Gebirgsankersystems, welche unter anderem das Medienrohr 12 und dessen erweiterte Nutzung betrifft.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des bohrlochsohlenseitigen Endbereichs des Ankersystems, wobei nunmehr anstelle eines Bohrkopfes 3 eine Rammspitze 33 vorgesehen ist. Diese Rammspitze kann mit dem stirnseitigen Ende 34 des Zuggliedes 1 verschweißt sein - es kommt gleichermaßen jedoch auch eine Verschraubung in Betracht. Zeichnerisch nicht dargestellt sind ein oder mehrere Spülbohrungen, die den Durchtritt eines fließfähigen Mediums aus dem Innenraum 35 der Rammspitze heraus ermöglichen.

Das Medienrohr 12 ist an seinem, der Rammspitze 33 zugekehrten Ende in einem, beispielsweise aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden Verschlußkörper 36 aufgenommen, durch welchen der Ringraum zwischen der Innenseite 37 des Zuggliedes 1 einerseits und der Außenseite 38 des Medienrohres 12 andererseits im Bereich des stirnseitigen Endes 34 dichtend geschlossen ist. Die rammspitzenseitige Stirnseite des Verschlußkörpers 36 und das stirnseitige Ende 34 des Zuggliedes 1 befinden sich in einer gemeinsamen radialen Ebene. Dies ist jedoch nicht zwingend, soweit eine hinreichende Abdichtung des genannten Ringraumes sichergestellt ist. Der Verschlußkörper 36 kann

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mit dem Medienrohr 12 beispielsweise in einer Klebeverbindung stehen und ist ausgehend von dem luftseitigen Ende des Zuggliedes 1 bis in die gezeigte, der Rammspitze 33 oder sich alternativ an dieser Stelle befindlichen Bohrkopfes vorschiebbar.

Mit 39 sind Bohrungen bezeichnet, welche die Wandungen des Zuggliedes 1 durchdringen und welche derart angebracht sind, daß sich deren jeweilige Achsen unter einem spitzen Winkel 40 zu der Achse 41 des Zuggliedes 1 erstrecken, somit zu dessen luftseitigen Ende hin. Hierauf wird im Folgenden noch näher eingegangen werden.

Derartige Bohrungen 39 können in gleichmäßiger Verteilung entlang der gesamten Länge des Zuggliedes 1 vorgesehen sein. Es ist jedoch auch denkbar, die Bohrungen 39 lediglich entlang eines Abschnitts der Länge des Zuggliedes 1 oder entlang mehrerer Abschnitte anzuordnen und es hängt die Plazierung dieser Abschnitte bzw der Bohrungen 39 hauptsächlich von den, entlang der Achse des Bohrlochs wechselnden Gebirgsformationen ab.

Das Spülrohr 12 erstreckt sich ausgehend von dem bohrlochsohlenseitigen Ende 34 des Zuggliedes 1 ungefähr koaxial bezüglich dessen Achse 41, und zwar bis zu einer Stelle 42, von der an das Spülrohr 12 spitzwinklig unter einem Winkel 43 zu der Achse 41 und zu dem luftseitigen Ende hin verläuft. Der abgewinkelte Abschnitt des Spülrohres 12 durchdringt die Wandung des Zuggliedes 1 in einer, mit einer Dichtungshülse 44 ausgerüsteten Bohrung 45 und es kann das Spülrohr 12 bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Ankersystems in unterschiedlicher Weise benutzt werden, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird.

Fig. 6 schließlich zeigt einen vorzugsweise aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden Bohrlochverschluß 46, der global als hohlzylinderartiger Körper ausgestaltet ist, dessen Innendurchmesser dahingehend bemessen ist, daß er unter dichtender Anlage über die Außenseite die Zuggliedes 1 schiebbar ist, und zwar

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von dessen tuftseitigem Ende her. Die Innenseite 47 des Bohrlochverschlusses kann hierbei glattwandig ausgestaltet sein - in Betracht kommt jedoch auch eine vorzugsweise gleichförmige Profilierung, beispielsweise nach Art von Ringrillen, Stegen oder dergleichen. Entscheidend für die Ausgestaltung der Innenseite 47 ist lediglich deren dichtende Anlage an der Außenseite des Zuggliedes 1, so daß ein Durchtritt eines fließfähigen Mediums zwischen der Außenseite des Zuggliedes 1 und der Innenseite des Bohrlochverschlusses 46 in jedem Fall unterbunden ist.

Die Außenseite 48 des Bohrlochverschlusses 46 ist durch eine - in axialer Richtung gesehen - gleichförmige Verteilung einzelner Kreisringansätze 49 gekennzeichnet, deren Außendurchmesser beginnend mit dem tuftseitigen Ende in Richtung auf das diesem gegenüberliegende Ende 51 kontinuierlich abnimmt.

Die Funktion dieser Kreisringansätze 49 besteht darin, den zwischen der Innenseite der Bohrlochwandung einerseits und der Außenseite des auf das Ende des Zuggliedes 1 aufgesetzten Bohrlochverschlusses 46 andererseits bestehenden Ringraum dichtend zu verschließen.

Diese Abdichtungswirkung ist für die Injektionsphase konzipiert und zwar insbesondere für den Fall eines sich horizontal oder aufwärts geneigt bzw im Extremfall vertikal aufwärts anzuordnenden Ankersystems. In allen diesen Fällen ist ein zuverlässiger, einfach zu montierender und dem Druck des aushärtbaren Mediums standhaltender Bohrlochverschluß erforderlich, da es ansonsten während des Injezierens oder auch eines Nachverpressens zu einem unkontrollierten Austritt von aushärtbarem Medium aus dem Bohrloch und in der Folge zu einer unnötigen Verschmutzung der Baustelle kommen würde. Insbesondere unter den räumlich ohnehin beengten Verhältnissen eines Tunnels wurden sich hieraus arbeitstechnische Erschwernisse ergeben, die es zu vermeiden gilt.

Entsprechend der Konsistenz der Bohriochwandungen am luftseitigen Ende des Bohrlochs bilden sich hier keine geometrisch regelmäßigen, einfach abzudichtende Formen sondern durch teilweise Wandungsausbrüche gekennzeichnete,

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sowohl Einschnürungen als auch trichterartige Aufweitungen aufweisende Wandungsverläufe aus. Der Bohrlochverschluß 46 ist dazu bestimmt, luftseitig über das aus dem Bohrloch herausragende Ende des Zuggliedes 1 geschoben zu werden, wobei die Kreisringansätze 49 unter teilweiser elastischer Deformation zur Anlage an der Bohrlochwandung gelangen und auf diese Weise den Ringraum zwischen dieser und der Außenseite des Zuggliedes 1 luftseitig verschließen. Der Bohrlochverschluß 46 wird hierbei über sein Ende 51 auf das Zugglied 1 aufgeschoben, und zwar so weit, bis die Kreisringansätze 49 zur Anlage an der Bohrlochwandung gelangen. Die radialen Abmessungen der Kreisringansätze 49 sind derart vorgenommen worden, daß ein Verschluß des genannten Ringraumes selbst bei einer luftseitig trichterartigen Aufweitung des Bohrlochs möglich ist.

Die einzelnen Kreisringansätze 49 weisen im Querschnitt eine global dreieckförmige Gestaltung auf und sind durch eine radial sich erstreckende Oberseite sowie durch eine sich schräg zu einer Radialebene verlaufende Unterseite 53 gekennzeichnet. Während des Eintreibens in das Bohrloch ist somit eine leichte Verformbarkeit der Kreisringansätze 49 zwecks Anpassung an unregelmäßig gestaltete Bohrlochwandungen gegeben.

Der Bohrloch Verschluß 46 ist als einteiliges Bauteil ausgestaltet und besteht aus einem elastomeren gummiartigen Werkstoff. Insbesondere kommen jedoch auch sonstige Kunststoffe mit vergleichbaren Verformungseigenschaften in Betracht, z. B. Mischungen aus PVC und Gummi.

Soweit sowohl eine hinreichende Verformbarkeit als auch ein einfaches Eintreiben in das Bohrloch gegeben ist, kann der Bohrlochverschluß auch als global konisch ausgebildeter und mit einem zentralen Hohlraum zur Aufnahme des Zuggliedes 1 versehener Körper ausgestaltet sein. Anstelle eines konischen Verlaufs des Außenradius kommt auch ein beliebiger sonstiger ausgehend von dem luftseitigen Ende 50 in Richtung auf das gegenüberliegende Ende 51 hin abnehmender Verlauf des Außenradius in Betracht. Die Dichtwirkung basiert in jedem Fall auf einer elastischen außenseitigen Verformung unter Anpassung an

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unregelmäßig gestaltete Bohrloch wandungen.

Das Zugglied 1 ist wie eingangs bereits erwähnt mit Bohrungen 39 versehen, die entweder entlang dessen gesamten Länge oder abschnittsweise vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft kann es sein, den Durchmesser dieser Bohrungen 39 ausgehend von dem bohrlochsohlenseitigen Ende in Richtung auf die Bohrlochmündung hin entweder kontinuierlich oder gestaffelt abnehmen zu lassen. Bei gegebenem Druck eines Injektionsmediums kann auf diesem Wege insbesondere bei unter einem Winkel zur Horizontalebene abwärts geneigt verlaufenden Bohrungen zu einer Vergleichmäßigung des Einbringens eines aushärtbaren Mediums beigetragen werden.

Der Injektionsvorgang gestaltete sich bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten Ankersystem wie folgt:

Nachdem das Bohrloch unter Verwendung eines Spülmediums erstellt ist, wobei es auf die genauere Ausgestaltung des Bohrverfahrens als solches nicht ankommt, wird zunächst der Bohrlochverschluß 46 auf das luftseitige Ende des Zuggliedes 1 aufgeschoben und soweit in das Bohrloch eingetrieben, bis eine dichtende Anlage an den Bohrlochwandungen gegeben ist.

Das sich innerhalb des Zuggliedes 1 erstreckende Medienrohr 12 wird mit geringem Abstand vor der Sperreinrichtung 18 abgewinkelt und durch eine Bohrung 45 herausgeführt, wobei es sich bei der Bohrung 46 beispielsweise um eine der Bohrungen 39 handeln kann, deren Achsen sich einem Winkel 40 (Fig. 3) gegenüber der Achse 41 des Zuggliedes 1 zur Luftseite hin erstrecken. Eine solche Bohrung 39 bzw 45 ist zu diesem Zweck vorab mit einer Dichtungshülse 44 versehen worden, in der der abgewinkelte Abschnitt des Spülrohres 12 aufgenommen und geführt ist.

Anschließend wird die Sperreinrichtung 18 auf das freie Ende des Zuggliedes 1 aufgeschraubt und mit einem zeichnerisch nicht dargestellten Injektionskopf verbunden. Das während des primären Injezierens eingeführte aushärtbare Medium

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gelangt über die Sperreinrichtung 18 in den Innenraum 31 des Zuggliedes 1 und tritt über dessen Bohrungen 39 in den Ringraum zwischen der Bohrlochwandung und dem Zugglied 1 ein. Dieser Ringraum wird in der Folge nach Maßgabe der Plazierung der Bohrungen 39 ausgefüllt, wobei sich aufgrund der in Fig. 3 gezeigten Winkelorientierung der Bohrungen 39 eine global in Richtung zur Luftseite hin orientierte Strömung ergibt. Aufgrund des Bohrlochverschlusses 46 ergibt sich innerhalb des Bohrlochs in der Folge ein Lufteinschluß, der jedoch nicht zu einem, den Injeziervorgang behindernden Druckaufbau führt, da über das freie luftseitige Ende des Medienrohres 12 und die Spülbohrungen der Rammspitze 33 bzw eines sich an dieser Stelle befindlichen Bohrkopfes eine Entlüftung gegeben ist. Der tnjeziervorgang kann somit ohne Behinderung durch Lufteinschlüsse durchgeführt werden. Im Ergebnis hat dies eine gleichförmige und reproduzierbare Überdeckung mit bzw Einbindung des Zuggliedes 1 in ein aushärtbares Medium und damit einen zuverlässigen Korrosionsschutz auch in saurer Umgebung zur Folge.

Ein Nachverpressen ist über die Sperreinrichtung 18 möglich - sie kann gleichermaßen auch über das Medienrohr 12 durchgeführt werden, insbesondere dann, wenn ein Nachverpreßvorgang im Bereich des Bohrkopfes oder der Rammspitze erwünscht ist. Das Medienrohr 12 kann zu diesem Zweck an einer geeigneten Stelle mit einem Rückschlagmechanismus versehen sein, welcher zwar ein Einführen eines fließfähigen Mediums in das Bohrloch ermöglicht, ein unkontrolliertes Austreten hingegen unterbindet.

Das Medienrohr 12 kann nach erfolgtem Injeziervorgang innerhalb des Zug^ gliedes 1 verbleiben. Es kann jedoch auch entnommen und beim Setzen eines weiteren Ankersystems erneut Verwendung finden.

Claims (12)

4320/3 G Schran Bergbau-Baumaschinen-Bohrtechnik #t #> 8. August 1998 ANSPRÜCHE

1. Gebirgsankersystem mit einem rohrartigen, an seinem einen Ende mit einem Bohrkopf (3) oder einer Rammspitze (33) versehenen Zugglied (1), dessen Bohrkopf bzw. Rammspitze mit wenigstens einer Spülbohrung (8,9,10) versehen ist und dessen diesem/dieser gegenüberliegendes Ende mit einem Bohr- und/oder Injektionskopf verbindbar ist, wobei das Zugglied (1) zumindest abschnittsweise mit Bohrungen (39) versehen ist,

gekennzeichnet durch

- ein luftseitig in das Zugglied (1) einführbares, bis in den Bereich des Bohrkopfes (3) bzw. der Rammspitze (33) vorschiebbares, an seinem bohrlochsohlenseitigen Ende in einer Aufnahme geführten Medienrohr (12), dessen der Aufnahme gegenüberliegendes freies Ende luftseitig aus dem Zugglied (1) herausragt,

- wobei der Ringraum zwischen der Außenseite des Medienrohres (12) einerseits und der Innenseite des Zuggliedes (1) andererseits stirnseitig durch die genannte Aufnahme verschließbar ist, so daß das Medienrohr (12) nach Maßgabe seiner Position innerhalb des Zuggliedes (1) zumindest über die Spülbohrungen (8,9,10) des Bohrkopfes bzw. der Rammspitze mit dem Außenraum in durchgängiger Verbindung steht.

2. Gebirgsankersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß ein luftseitiger Endabschnitt des Medienrohres (12) abgewinkelt zur Achse (41) des Zuggliedes (1) verläuft.

3. Gebirgsankersystem nach Anspruch 2,

4320/3 G Schran Bergbau-Baumaschinen-Bohrtechnik,, .. 8. August 1998

dadurch gekennzeichnet,

- daß der luftseitige Endabschnitt des Medienrohres (12) in einer, in einer Bohrung (45) des Zuggliedes (1) angeordneten Dichtungshülse (44) dichtend aufgenommen und geführt ist.

4. Gebirgsankersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Medienrohr (12) an seinem bohrlochsohlenseitigen Ende in einem Verschlußkörper (36) aufgenommen und geführt ist,

- daß der Verschlußkörper (36) an der Innenwandung des Zuggliedes (1) einerseits und der Außenwandung des Medienrohres (12) andererseits dichtend anliegt, hierbei den Innenraum (31) des Zuggliedes (1) in Richtung zur Bohrlochsohle hin verschließend.

5. Gebirgsankersystem nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Verschlußkörper (36) aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.

6. Gebirgsankersystem nach einem der vorangegeangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Medienrohr (12) aus Metall besteht und an seinen Endbereichen unter Verwendung von Kupplungselementen verlängerbar ist.

7. Gebirgsankersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6,

4320/3 G Schran Bergbau-Baumaschinen-Bohrtechnik 8. August 1998

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Achsen der Bohrungen (39) des Zuggliedes (1) unter spitzen Winkeln 43) zu dessen Achse (41) verlaufen, und zwar zur Luftseite hin orientiert.

8. Gebirgsankersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch

- einen aus einem vorzugsweise gummielastischen Werkstoff bestehenden, zum luftseitigen Aufschieben auf das Zugglied (1) sowie zum Verschließen des Ringraumes zwischen der Bohrlochwandung einerseits und dem Zugglied (1) andererseits bestimmten Bohrlochverschluß (46).

9. Gebirgsankersystem nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Bohrverschluß (46) global als Hohlkörper mit einem luftseitigen Ende (50) und einem diesem gegenüberliegenden Ende (51) ausgestaltet ist,

- daß die Außenseite des Hohlkörpers Außenmaße aufweist, die ausgehend von dem Ende (50) in Richtung auf das Ende (51) hin abnehmen und

- daß zumindest die Außenseite des Hohlkörpers zwecks dichtender Anlage an geometrisch unregelmäßig gestalteten Bohrlochwandungen elastisch verformbar ist.

10. Gebirgsankersystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,

4320/3 G Schran Bergbau-Baumaschinen-Bohrtectmik 8. August 1998

- daß auf der Außenseite des Hohlkörpers in vorzugsweise gleichmäßiger Verteilung Kreisringansätze (49) vorgesehen sind, deren Außendurchmesser sich ausgehend von dem Ende (50) in Richtung auf das Ende (51) hin vermindern.

11. Gebirgsankersystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Außenseite einen ausgehend von dem Ende (50) in Richtung auf das Ende (51) hin sich verjüngenden glattwandigen, beispielsweise konischen Verlauf aufweist.

12. Gebirgsankersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet

- daß auf das luftseitige Ende des Zuggliedes eine Sperreinrichtung (18) aufsetzbar, insbesondere aufschraubbar ist, die das Bindeglied zwischen dem Zugglied (1) einerseits und einem Spül- bzw. Injektionskopf andererseits bildet und durch welche ein Medienfluß in das Zugglied (19) hinein möglich ist, ein Medienaustritt aus dem Zugglied (1) hingegen unterbunden wird.