DE10017751A1 - Gebirgsanker - Google Patents

Abstract

Ein Rohranker für den Einsatz im Berg- und/oder Tunnelbau weist ein Rohrelement (1) auf, das an einem Ende mit einem als Bohrkrone ausgebildeten Bohrkopf (2) versehen ist und am gegenüberliegenden Ende ein Angriffsmittel (3) aufweist. Im Inneren des Rohrelementes (1) ist ein hohlzylinderförmiges Aufnahmemittel (7) angeordnet, das am setzrichtungsseitig abgewandten Endbereich zumindest eine Durchgangsbohrung (11) aufweist, die durch einen Durchgangskanal (12) mit mehreren, im Bereich des Bohrkopfes (2) angeordneten Austrittskanälen (5) verbunden ist. Beim Setzvorgang wandert der Bohrkern ins Innere des Rohrelementes (1) und drückt dadurch die Mörtelmasse (4) durch den Durchgangskanal (12) in den Bereich des Bohrkopfes (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohranker insbesondere für den Einsatz im Berg- und/oder Tun­ nelbau, mit einem Rohrelement, das an einem Ende mit einem Bohrkopf versehen ist, am gegenüberliegenden Ende ein Angriffsmittel aufweist, im Innern zumindest teilweise mit einer Mörtelmasse gefüllt ist und im Bereich des Bohrkopfes von zumindest einem Austrittskanal durchsetzt ist.

Rohranker als solche sind bekannt. Sie dienen hauptsächlich nach Art eines Gebirgsankers zur Stabilisierung der Wandungen von Hohlräumen wie in Tunneln, Stollen und dergleichen, und zwar derart, dass senkrecht zur Wandung aufeinanderfolgende Gebirgsschichten anein­ ander befestigt werden, wobei in vielen Fällen davon ausgegangen wird, dass Schichten, die in unmittelbarer Wandungsnähe als Folge der Erstellung des Hohlraumes in ihren mechani­ schen Eigenschaften, insbesondere Tragfähigkeit beeinträchtigt sind, an weiter entfernt lie­ genden, unbeschädigten Gebirgsschichten befestigt werden.

Ein Rohranker der genannten Art ist beispielsweise in der US 4055051 offenbart, der aus einem Rohrelement besteht, das an einem Ende mit einem Bohrkopf versehen ist und am gegenüberliegenden Ende ein Angriffsmittel aufweist. Im Innern ist der bekannte Rohranker teilweise mit einer Mörtelmasse gefüllt. Der Bohrkopf ist von zumindest einem Austrittskanal durchsetzt. Der Setzvorgang des bekannten Rohrankers wird in zwei Schritten vollzogen. Im ersten Schritt wird der Rohranker durch beispielsweise ein zur Anwendung gelangendes Bohrgerät, in den Untergrund, insbesondere Gebirge, gebohrt. Das durch den Bohrkopf des Bohrankers an dessen bohrrichtungsseitigem Ende abgebaute und zerkleinerte Gestein, wird durch die am Bohrkopf angeordneten Austrittsöffnungen und den Zwischenraum zwischen der Wandung der Bohrung und dem Aussenumfang des Rohrankers abtransportiert. In ei­ nem zweiten Schritt wird am setzungsrichtungsseitig abgewandten Ende beispielsweise ein Kolben in Setzrichtung hineingepresst, welcher die im Rohranker befindliche Mörtelmasse durch die Austrittsöffnungen aus dem Rohranker in das Bohrloch presst.

Nachteilig an diesem bekannten Rohranker ist, dass der Setzvorgang zwei Arbeitsschritte umfasst und ein spezielles Setzgerät zur Anwendung kommt und somit einen sehr langsa­ men Setzzyklus zur Folge hat.

Ferner muss beim Bohrvorgang das Gestein über den gesamten Querschnitt des Rohran­ kers abgebaut und zerkleinert werden, was sich negativ auf die Abbauleistung und somit auch negativ auf die Setzzeit auswirkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohranker zu schaffen, der unter Anwendung eines handelsüblichen Bohrgerätes in einem Arbeitsgang gesetzt werden kann.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mörtelmasse in einem im we­ sentlichen hohlzylinderförmigen Aufnahmemittel angeordnet ist, das am setzrichtungsseitig abgewandten Endbereich zumindest eine, nach Öffnung, den Austritt der Mörtelmasse er­ laubende Durchgangsbohrung aufweist, wobei die Durchgangsbohrung durch zumindest einen Durchgangskanal mit dem Austrittskanal verbunden ist und dass der Bohrkopf als Bohrkrone ausgebildet ist, deren Innendurchmesser höchstens der lichten Weite des Auf­ nahmemittels entspricht.

Dadurch, dass der Bohrkopf als Bohrkrone ausgebildet ist, deren Innendurchmesser höch­ stens der lichten Weite des Aufnahmemittels entspricht, kann der bei einem Bohrvorgang entstehende Bohrkern von dem, im wesentlichen zylinderförmigen, Aufnahmemittel aufge­ nommen werden. Da das Innere des erfindungsgemässen Rohrankers zumindest teilweise mit einer Mörtelmasse gefüllt ist, wird diese vom Bohrkern mit einem Druck beaufschlagt. Dieser Druck wird genutzt, um die Durchgangsbohrung für die Mörtelmasse zu öffnen. Bei­ spielsweise kann dies durch eine vorgesehene Öffnung, die bei genügend hohem Druck die Durchgangsbohrung für die Mörtelmasse freigibt, ausgeführt sein. Der an die Durchgangs­ bohrung anschliessende Durchgangskanal ermöglicht den Druck im Aufnahmemittel weiter abzubauen, indem die Mörtelmasse durch die mit dem Durchgangskanal verbundenen Aus­ trittsöffnungen im Bereich des Bohrkopfes austritt. Durch die Rotationsbewegung des Rohrankers, insbesondere des Bohrkopfes, wird die Mörtelmasse im Bereich des Bohrkopfes mit Bohrklein vermengt, gegebenenfalls miteinander vermischt und in den Zwischenraum zwischen der Wandung des Bohrloches und des Aussenumfanges des Rohrankers transpor­ tiert. Ferner ist durch das Aufnahmemittel die Möglichkeit geboten, das Rohrelement ge­ trennt von der begrenzt lagerfähigen Mörtelmasse aufzubewahren. Indem die Mörtelmasse durch den Druck des Bohrkerns ins Bohrloch gepresst wird, kann der erfindungsgemässe Rohranker mit einem handelsüblichen Bohrgerät gesetzt werden und bedarf somit keiner zusätzlichen Hilfsmittel oder Arbeitsschritte um den Rohranker vollständig zu setzen.

Das Aufnahmemittel ist vorteilhafterweise an den beiden Endbereichen von längs des Roh­ relementes verschiebbaren Kolben verschlossen und weist entgegen der Setzrichtung an­ schliessend an den der Setzrichtung abgewandt angeordneten Kolben einen mit der Durch­ gangsbohrung versehenen Aufnahmebereich für den Kolben auf, wobei die Durchgangsboh­ rung vom freien Ende des Aufnahmebereiches einen Abstand aufweist, der zumindest der sich längs des Rohrelementes erstreckenden Länge des Kolbens entspricht. Die zwischen den längs des Rohrelementes verschiebbaren Kolben gelagerte Mörtelmasse wird durch den Druck des eintretenden Bohrkerns entgegen der Setzrichtung im Aufnahmemittel bewegt. Indem im Aufnahmemittel ein Aufnahmebereich für den Kolben vorgesehen ist, kann der im setzrichtungsseitigen Endbereich positionierte Kolben soweit entgegen der Setzrichtung be­ wegt werden, bis dieser die Durchgangsbohrung freigibt. Durch die Verwendung von dich­ tenden Kolben, ist die Freigabe der Durchgangsöffnung bei genügend hohem Druck des Bohrkerns unter allen Umständen gewährleistet. Zudem ist die Herstellung dieser Ausfüh­ rungsform wirtschaftlich, da eine Montage eines komplizierten Mechanismus zur Freigabe der Durchgangsbohrung entfällt.

Der Aussendurchmesser des Bohrkopfes ist vorzugsweise grösser als der grösste Durch­ messer des Rohrelementes, um ein Freischneiden eines Ringspaltes zur Aufnahme des mit der Mörtelmasse vermengten Bohrkleins sicherzustellen.

Der Aussendurchmesser des Aufnahmemittels ist zweckmässigerweise geringer als der In­ nendurchmesser des Rohrelementes, um ein Einführen in das Innere des Rohrelementes zu ermöglichen.

Vorteilhafterweise ist der Durchgangskanal von einem, zwischen Aufnahmemittel und Roh­ relement verlaufenden Spalt gebildet. Bei der Herstellung des Rohrelementes durch Walzen eines Bleches kann in einem Arbeitsgang der Spalt auf der Innenwandung des Rohrele­ mentes aufgebracht werden. Hierdurch ist das Rohrelement wirtschaftlich herstellbar.

Vorzugsweise ist der Durchgangskanal von einem wendelförmig verlaufenden Spalt gebil­ det, somit kann ein übliches Walzverfahren zur Herstellung des Rohrelementes benutzt wer­ den.

Zur Aufnahme der Mörtelmasse im Aufnahmemittel ist vorzugsweise mindestens ein Schlauchbeutel vorgesehen, um das Abfüllen der Mörtelmasse ins Aufnahmemittel zu er­ leichtern und ferner eine einfache Handhabbarkeit des erfindungsgemässen Rohrankers sicherzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Einen erfindungsgemässer Rohranker im Längsschnitt, im ungesetzten Zu­ stand,

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Rohranker während des Setzvorganges.

In Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemässer Rohranker mit einem zylinderförmigen Rohrele­ ment 1, das im Innern ein Aufnahmemittel 7 mit einer Mörtelmasse 4 aufweist. Das Rohrele­ ment 1 weist am setzrichtungsseitigen Ende einen Bohrkopf 2 und am gegenüberliegenden Ende ein als Aussenprofilierung ausgebildetes Angriffsmittel 3 auf.

Das beispielsweise aus Metall hergestellte Rohrelement 1 weist am setzungsrichtungsseiti­ gen Ende eine oder mehrere Austrittsöffnungen 5 und eine Aussenprofilierung über die ge­ samte Länge auf. Die Aussenprofilierung kann durch Walzen entstehen.

Der als Bohrkrone ausgebildete Bohrkopf 2 weist eine kegelförmige Spitze und eine zentri­ sche Bohrung 16 auf und ist in das Rohrelement 1 eingesetzt. Die Kegelfläche ist mit abrasi­ ven Elementen 14, insbesondere Hartmetallteilen bestückt. Zur Aufnahme des Bohrkleins ist der Aussendurchmesser des Bohrkopfes 2 grösser, als der Durchmesser des Rohrelemen­ tes 1 ausgebildet. Der Innendurchmesser des Bohrkopfes 2 ist kleiner als der Innendurch­ messer des Rohrelementes 1 und kleiner als der Innendurchmesser des Aufnahmemittels 7.

Das zylinderförmige Aufnahmemittel 7 beispielsweise aus Kunststoff wird an beiden Enden durch längs des Rohrelementes 1 verschiebbare Kolben 8, 9 verschlossen. Anschliessend an den der Setzrichtung S abgewandten Kolben 9, ist ein mit einer Durchgangsbohrung 11 ver­ sehener Aufnahmebereich 6 für den Kolben 9 angeordnet. Die Durchgangsbohrung 11 weist gegenüber dem freien Ende des Aufnahmebereiches 11 einen Abstand a auf, der zumindest der sich längs des Rohrelementes 1 erstreckenden Länge l des Kolbens 9 entspricht. Die Mörtelmasse 4 kann beispielsweise zusätzlich in einem Schlauchbeutel 13 abgepackt sein.

Beim Setzvorgang, der insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist, wird der Rohranker, beispiels­ weise mit Hilfe eines nicht dargestellten Bohrgerätes, mit einer Rotationsbewegung und ei­ nem axialen Vorschub beaufschlagt. Vom Bohrkopf 2 wird ein kreisförmiger Schlitz zur Auf­ nahme des Rohrelementes 1 in den Untergrund 15 geschnitten. In der zentrischen Bohrung 16 des Bohrkopfes 2 bleibt ein Bohrkern 17 stehen, der ins Innere des Rohrelementes 1 wandert und dabei auf den in Setzrichtung S angeordneten Kolben 8 einen Druck entgegen der Setzrichtung S ausübt. Durch die im Innern des Aufnahmemittels 7 angeordneten Mör­ telmasse 4 wird der Druck weiter an den der Setzrichtung S abgewandten Kolben 9 geleitet. Der der Setzrichtung S abgewandte Kolben 9 wird soweit entgegen der Setzrichtung S ver­ schoben, bis der Kolben 9 vollkommen im Aufnahmebereich 6 liegt und somit die Durch­ gangsbohrung 11 für die Mörtelmasse 4 freigibt. Die Mörtelmasse 4 wird durch den in Setz­ richtung S zugewandten Kolben 8 weiter mit einem Druck beaufschlagt, so dass die Mörtel­ masse 4 durch den vom Kolben 9 freigegebenen Durchgangskanal 12, wie aus Fig. 2 er­ sichtlicht ist, zu den Austrittsöffnungen 5 geleitet wird und sich dort durch die Rotationsbe­ wegung des Rohrankers, insbesondere des Bohrkopfes 2, mit Bohrklein vermischt. Die mit Bohrklein vermischte Mörtelmasse 4 verteilt sich durch den Druck gleichmässig im Zwi­ schenraum zwischen der Wandung der Bohrung und der Aussenfläche des Rohrelementes 1.

Claims (7)

1. Rohranker insbesondere für den Einsatz im Berg- und/oder Tunnelbau, mit einem Roh­ relement (1), das an einem Ende mit einem Bohrkopf (2) versehen ist, am gegenüberlie­ genden Ende ein Angriffsmittel (3) aufweist, im Innern zumindest teilweise mit einer Mörtelmasse (4) gefüllt ist und im Bereich des Bohrkopfes (2) von zumindest einem Aus­ trittskanal (5) durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mörtelmasse (4) in ei­ nem im wesentlichen hohlzylinderförmigen Aufnahmemittel (7) angeordnet ist, das am setzrichtungsseitig abgewandten Endbereich zumindest eine nach Öffnung den Austritt der Mörtelmasse (4) erlaubende Durchgangsbohrung (11) aufweist, wobei die Durch­ gangsbohrung (11) durch zumindest einen Durchgangskanal (12) mit dem Austrittskanal (5) verbunden ist und dass der Bohrkopf (2) als Bohrkrone ausgebildet ist, deren Innen­ durchmesser höchstens der lichten Weite des Aufnahmemittels (7) entspricht.

2. Rohranker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (7) an den beiden Endbereichen von längs des Rohrelementes (1) verschiebbaren Kolben (8, 9) verschlossen ist und entgegen der Setzrichtung (S) anschliessend an den der Setzrich­ tung (S) abgewandt angeordneten Kolben (9) einen mit der Durchgangsbohrung (11) versehenen Aufnahmebereich (6) für den Kolben (9) aufweist, wobei die Durchgangsboh­ rung (11) vom freien Ende des Aufnahmebereiches (6) einen Abstand (a) aufweist, der zumindest der sich längs des Rohrelementes (1) erstreckenden Länge (l) des Kolbens (9) entspricht.

3. Rohranker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurch­ messer des Bohrkopfes (2) grösser ist als der grösste Durchmesser des Rohrelementes (1).

4. Rohranker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des Aufnahmemittels (7) geringer als der Innendurchmesser des Rohrelementes (1) ist.

5. Rohranker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (12) von einem, zwischen Aufnahmemittel (7) und Rohrelement (1) verlaufenden Spalt gebil­ det ist.

6. Rohranker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (12) von einem wendelförmig verlaufenden Spalt gebildet ist.

7. Rohranker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auf­ nahme der Mörtelmasse (4) im Aufnahmemittel (7) mindestens ein Schlauchbeutel (13) vorgesehen ist.