DE102006046762A1

DE102006046762A1 - Kartuschenanker sowie Verfahren zur Herstellung eines Kartuschenankers

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Publication number: DE102006046762A1
Application number: DE200610046762
Authority: DE
Inventors: Werner P. Dipl.-Ing. Berwald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Als Kartuschenanker ausgebildeter Hohlstabverbundanker, einsetzbar als Zweischrittanker, für den Einsatz im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mit einem zumindest partiell in einer Hohlstabbohrung eines Hohlstabes eingelagerten Klebers, insbesondere einem vorkonfektionierten Druckkleber, mindestens einem ankerkopfseitig vorgesehenen Berstventil sowie mindestens einem ankerfußseitig positionierten Kolben, wobei die Außenfläche des Hohlstabverbundankers mit einem Klebstoff, bedarfsweise mit beigemengtem Füllstoff, beschichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen als Kartuschenanker ausgebildeten Hohlstabverbundanker, einsetzbar als Zweischrittanker für den Einsatz im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau.
Selbstbohrende Verbundanker mit chemischen Klebern sind, als Injektionsanker mit/ohne einem zusätzlichen Klebermagazin zur Stabilisierung von Räumen im Berg- und Tunnelbau, im Tief- und Tagebau von Fels- und Stützwänden bekannt und in den Schriften DE 103 36 043 A1 , DE 103 36 040 A1 , DE 103 21 175 B3 , DE 103 01 968 A1 , DE 100 17 763 A1 , DE 100 17 751 A1 , 100 17 750 A1 , DE 299 00 432 U1 , US 4,055,051 , DE 31 00 730 A1 , 10 2006 002 215.7 und 10 2005 004 364.2 eingehend beschrieben.
Mit diesen hier aufgeführten Verbundankern wird die Ankerbohrung je nach Gesteinshärte im Nass- oder Trockenbohrverfahren hergestellt. Ein zusätzlicher Spül- oder Absaugkanal zur Abförderung von Bohrklein aus der Bohrung ist dabei im Verbundanker erforderlich.
Nach der Herstellung der Ankerbohrung wird aus einem zusätzlichen Innenrohr, das als Klebermagazin dient, dann der Kleber und Härter in getrennten Schläuchen eingelagert, über innere mechanische Trenneinrichtungen zu der Spül- oder Absaugleitung, in den Ringraum zwischen Anker und Bohrung verpresst.
Diese bisher bekannten Verbundanker können nur mit drehenden Bohrverfahren, für die zeitaufwendige Herstellung der Ankerbohrung eingesetzt werden und haben eine im Bohrloch verbleibende und damit verlorene Bohrkrone.
Die Unterscheidungsmerkmale der verschiedenen Verfahren werden mit den betriebswirtschaftlichen Eignungen nachfolgend dargestellt:
1. Vollstabanker unter Anwendung des Patronenverfahrens:
Bei diesem Verfahren wird ein an der Außenseite gerippter Vollstab in ein vorher bohrtechnisch erstelltes, mit Schlauch- in- Schlauch-Klebepatronen gefülltes Bohrloch mit geringer Vorschubgeschwindigkeit und hoher Drehzahl eingedreht, wobei die erste eingeschobene Kleberpatrone mit einer kurzen Aushärtezeit das Gewicht des gesamten Ankers, besonders in der senkrechten Ankeranordnung, schnell festlegen soll.
Der Ankerkopf zerstört dabei die Kleberpatronen und mischt Kleber und Härter. Das Klebergemisch wird durch die Ankerstange verdrängt und füllt den Ringraum zwischen Ankerstab und Bohrlochwand und tritt am Ankerfuß aus.
Das Einbringen des Ankers, mit dem Bohren und Einbringen der Klebesäule, ist arbeitsintensiv und stellt hohe Qualitätsansprüche, sowohl an die eingesetzte Maschinentechnik, als auch an die Ausbildung und Disziplin des Personals, zur Einhaltung der vorgeschriebenen Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeit. Ein Patronenlager muss in ausreichender Menge vor Ort vorgehalten werden
Dadurch bedingt, ist die Einbauqualität des Ankers fehleranfällig und führt im Extremfall zur Gefährdung der Standsicherheit der Grubenbaue, da die verwendeten Kleberpatronen bei zu langen Lagerzeiten durch das diffundieren der Chemie, an Masse verlieren und dadurch beim Einbau abknicken, im Bohrloch durch versetzte Klüfte aufreißen und der Aushärteprozess dadurch zu früh einsetzt.
Eine Mechanisierung/Automatisierung der Arbeitsvorgänge zum Einbringen solcher Anker ist bis jetzt, insbesondere für Einsatzfälle im geschichteten Gestein, nicht gelungen.
Dies führt dazu, dass derartige Vortriebe wenig leistungsfähig sind, da die Zeit für das Einbringen eines derartigen Ankers bei ca. 5 Minuten liegt und die Sicherung des ges. Abschlages mit ca. 50 Stück Ankern erst mit ca. 4 h/Abschlag gesichert ist.
Zusätzlich sind die Arbeitsvorgänge mit ständigem händischem Werkzeugwechsel, Verbindung Bohrhammer/Bohrstange lösen, Einstecken des Ankersetzschlüssels, Einstecken des Ankers, mit Risiken für das eingesetzte Personal verbunden, da das Verfahren einen dauernden Aufenthalt von Personen im nicht gesicherten Gefahrenbereich des Vortriebs erfordert. Eine Risikominderung ist beim derzeitigen Stand der Technik nur bedingt möglich.
2.) Vollstabanker mit Füllmörtel:
Auf Vollstabanker in Verbindung mit dem Füllmörtelverfahren bei dem der Mörtel in das Bohrloch gepumpt wird, wird nicht gesondert eingegangen, da diese als Ausbauanker, im untertägigen Vortriebsbereich, bis jetzt nicht eingesetzt werden.
3.) Selbstbohrende Verbundanker mit integriertem Klebermagazin:
Selbstbohrende Verbundanker mit integriertem Klebermagazin sind bekannt und werden als Ausbauanker alternativ zum Vollstabverbundanker eingesetzt.
Diese Anker werden als ein zusammengefassten System Bohrstange/Anker eingesetzt. Der Anker ist mit einer verlorenen Bohrkrone ausgestattet, die äußere Form der Bohrstange/Anker, mit dem faserschädlich eingeschnittenem Gewinde, gewährleistet damit die Abführung von Bohrklein beim Bohrvorgang.
Der Hohlstab beinhaltet ein zusätzliches Innenrohr, das den vorkonfektionierten Kleber und Härter in gesonderten Schläuchen enthält. Zwischen Innenrohr und Innendurchmesser des Hohlstabs befindet sich der Spülkanal der zur Spülung mit Luft, Wasser oder Luftwassergemisch während des Bohrvorgangs genutzt wird.
Dadurch wird ein größerer Durchmesser für dieses Selbstbohrsystem erforderlich, mit dem bei der Herstellung der Ankerbohrungen, bis zu 30% mehr Gebirge/Bohrung zerkleinert werden muss.
Nach der Herstellung der Bohrung wird aus dem zusätzlichen Innenrohr der Kleber und Härter als Schlauch in Schlauchpatrone, durch Beaufschlagung mit Wasserhochdruck, mit einem Kolben ausgepresst.
Das Klebergemisch tritt über Bohrungen am Ankerkopf aus und füllt den Ringraum zwischen Anker und Bohrlochwand zur Aushärtung.
Diese selbstbohrenden Verbundanker mit integriertem Innenrohr als Klebermagazin, eignen sich aufgrund ihrer Konstruktion nur für drehende Bohrverfahren. Drehendes Bohren lässt sich jedoch untertage nur zu max. 30%, also im begrenzten Umfang, in Abhängigkeit von den Gesteinseigenschaften, einsetzen.
Selbstbohrende Verbundanker sind daher nicht geeignet, die unter 1. und 2. beschriebenen, in Patronen- oder Mörtelverfahren eingebrachten Vollstabanker betriebswirtschaftlich mit 100 % zu ersetzen.
Ein Einsatz des in der ges. Konstruktion aufwendigen und damit kostenintensiven Ankers bei Gesteinseigenschaften, die drehendes Bohren nicht zulassen und bei denen der Selbstbohranker, nachträglich in ein schlagend – bzw. drehschlagend hergestelltes Bohrloch eingebracht werden muss, ist aus den vorgenannten Gründen betriebswirtschaftlich nicht zu rechtfertigen.
4.) Hohlstabiniektionsanker:
Hohlstabinjektionsanker sind als Selbstbohranker, oder als nachträglich in vorher hergestellte Bohrlöcher einzubringende Anker, bekannt.
Durch den Hohlstab wird ein außerhalb des Bohrlochs hergestelltes Klebergemisch in den Ringraum zwischen Außenwand des Hohlstabs und Bohrlochwand, als Verfüllverfahren mit und ohne Druck verpresst.
Ein großer maschinentechnischer Aufwand, da eine Bevorratung der ges. Chemie in der Strecke mit den Pumpensätzen für den Kleber und für den Härter sichergestellt sein muss.
Das Verfüllverfahren ist verfahrenstechnisch aufwendig, kosten- und zeitintensiv, da die zusätzliche Menge Klebergemisch im Hohlstabanker verloren geht. Diese Nachteile werden durch die sehr gute Einbauqualität des Ankers in der Praxis nicht ausgeglichen, da der maschinentechnische Aufwand mit großen Kosten verbunden ist.
Da keines der vorab beschriebenen Verfahren, den heutigen betriebswirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Anforderungen in vollem Umfang gerecht wird und andere Ankerarten wie z.B. Spreizhülsenanker und Reibrohranker vor allem für Anwendungen im Berg- und Tunnelbau nur bedingt in Frage kommen, ergibt sich die Notwendigkeit der Entwicklung eines alternativen Ankersystems.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, einen als Hohlstabverbundanker ausgebildeten Kartuschenanker bereit zu stellen, mit dem die bisher zeit- und kostenintensive sowie mit Qualitäts- und Sicherheitsproblemen behafteten Verbundankersysteme in der Herstellung und Verwendung abgelöst werden können.
Das System soll eine wesentliche Minimierung der Einbauzeit, Leistungssteigerung mit guter Einbauqualität als Voll- oder Freispielverbundanker, die Senkung des Personalaufwandes und die Verringerung der Unfallgefahr sicherstellen.
Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Herstellung eines als Hohlstabverbundankers ausgebildeten Kartuschenankers vorgeschlagen werden, durch welches der Hohlstabverbundanker mit einfachen Mitteln auf kostengünstige Weise hergestellt werden kann.
Dieses Ziel wird erreicht durch einen als Hohlstabverbundanker ausgebildeten Kartuschenanker, einsetzbar als Zweischrittanker für den Einsatz im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mit einem zumindest partiell in einer Hohlstabbohrung eines Hohlstabes eingelagerten Kleber, insbesondere einem vorkonfektionierten Druckkleber, mindestens einem ankerkopfseitig vorgesehenen Berstventil sowie einem ankerfußseitig positionierten Kolben, wobei die Außenfläche des Hohlstabverbundankers mit einem Klebstoff, bedarfsweise mit beigemengtem Füllstoff, beschichtet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kartuschenankers sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Dieses Ziel wird ebenfalls erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung eines als Kartuschenanker ausgebildeten Hohlstabverbundankers, indem die Außenfläche eines Hohlstabes zumindest partiell bearbeitet sowie zumindest partiell mit einem Klebstoff beschichtet wird, wobei in die Hohlstabbohrung des so vorbereiteten Hohlstabes zumindest ein Berstventil, mindestens ein Kleber, insbesondere ein vorkonfektionierter Druckkleber, und mindestens einen Kolben eingebracht werden.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, das Verfahren zur Herstellung eines als Kartuschenanker ausgebildeten Hohlstabverbundankers dergestalt auszuführen, dass in die Hohlstabbohrung eines Hohlstabes zumindest ein Berstventil, mindestens ein Kleber, insbesondere ein vorkonfektionierter Druckkleber, und mindestens ein Kolben eingebracht werden, wobei der so vorbereitete Hohlstab im Bereich seiner Außenfläche zumindest partiell bearbeitet sowie zumindest partiell mit einem Klebstoff beschichtet wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der alternativen erfindungsgemäßen Verfahren sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.
Mit dem erfindungsgemäßen als Kartuschenanker ausgebildeten Zweischritt- Hohlstabverbundanker ist es nun möglich, mit einem geringeren Ankerdurchmesser, eine höhere Ankerleistung/m2, mit einer wesentlich geringeren Gebirgszerspanung/Ankerbohrung, zu realisieren. Der Einbau dieses Hohlstabverbundanker erfolgt in zwei Schritten:
1. Schritt:
Herstellen eines Bohrlochs mit definiertem Durchmesser mittels eines leistungsfähigen Bohrverfahrens in Abhängigkeit von den Gesteinseigenschaften, drehend, schlagend oder drehschlagend, gekühlt mit Wasserhochdruck.
2. Schritt:
Einbringen des vorkonfektionierten Hohlstabverbundankers mit Ankertraverse mittels Ankeradapter und Auspressen des vorkonfektionierten Druckklebers aus dem Ankerrohr, mit dem vorhandenen Wasserhochdruck, ohne weitere Investitionen für maschinentechnische Einrichtungen.
Das hier beschriebene Zweischritt-Hohlstabverbundanker-System ist ideal für eine künftige Vollmechanisierung bzw. Automatisierung des ges. Einbringvorgangs mit Bohrlafetten aus dem gesicherten Raum in einem kürzeren Arbeitsablauf geeignet, so dass die bisherigen Gefahren für das Personal, sowohl beim Handling, als auch durch nachbrechendes Gestein vermieden werden.
Mit dem ersten Systemschritt wird die Herstellung der Ankerbohrung mit einem definierten Durchmesser, drehschlagend vorgenommen. Durch die Vorkonfektionierung ohne Kunststoffschlauch wird in diesem Anker, die erforderliche Menge Druckklebergemisch mit einem chemisch eingebundenen Härter vorgehalten.
Mit dem zweiten ineinandergreifenden Systemschritt wird kontinuierlich, nach dem Einbringen des Hohlstabverbundankers in das Bohrloch, mit dem vorhandenen Wasserhochdruck, der chemische Aushärtevorgang ausgelöst und der Druckkleber mit einem Auspresskolben über ein Berstventil, in den Ringraum zwischen Anker und Bohrlochwand vom Bohrlochtiefsten bis zum Bohrlochmund zur Aushärtung ausgepresst.
Dabei ist die Aushärtung des Druckklebers so eingestellt, dass der in der Ankerbohrung eingepresste Kleber im Ankermundloch, unter einer abdichtenden Ankertraverse voreilend erhärtet und verfahrensmäßig so eingestellt ist, dass der nachströmende Kleber unter dem Auspressdruck mit dem Kolben, alle anstehenden Klüfte im Gebirge zur Verzahnung mit der Außenfläche des Hohlstabankers ausfüllt und mit der Verankerung, gleichzeitig eine Verbesserung der Gewölbebildung im Gebirge unterstützt.
Die Erfindung betrifft somit einen als Kartuschenanker ausgebildeten Zweischritt-Hohlstabverbundanker, in einer vorkonfektionierten Ausführung mit einer Druckkleberfüllung (Kleber + Härter) und zwar ohne Kunststoffschläuchen und einer Oberflächen-Beschichtung, zum kostengünstigen und sichereren Ausbau von Hohlräumen im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau.
Der Druckkleber wird in der Hohlstabbohrung, ohne Zwischenmittel wie Innenrohr als Klebermagazin und ohne innere Spülkanäle vorkonfektioniert im Ankerrohr eingelagert und direkt aus dem Hohlstab, mit einem Kolben über ein eingestelltes Berstventil, mit Druckwasser ausgepresst.
Die Oberfläche des Ankerrohres erhält zur Erhöhung des Reibungswertes eine Beschichtung mit einem Nanokleber, dem Stahlkies, Korund oder anderen Mittel beigemengt werden.
Wird die Aushärtung durch den aufgebrachten Auslösedruck über einen Kolben und Berstventil im Ankerrohr mit dem im Kleber eingelagerten Härter ausgelöst, tritt am Ankerkopf die zur chemisch angestoßenen Aushärtung zwischen Ankerschaft und Bohrlochwand strömende Klebermasse, über die gesamte Bohrlochlänge aus und füllt den Ringraum zur Festelegung des Hohlstabverbundankers zwischen Ankerrohr und Gebirge bis zur Ankertraverse.
Zwischen der Ankertraverse und dem Ankermundloch, wird zum Verpressen des Druckklebers, ein Packer-Dichtelement vorgesehen, damit gleichzeitig die mit der Bohrung angeschnittenen Klüfte im Gebirge, ohne einen Spaltvorgang durch Injektion auszulösen, verfüllt werden können, bleibt der Druckkleber bis zur Aushärtung unter dem Staudruck aus dem Hohlstabanker stehen.
Mit diesem Vorgang, wird im Gebirge mit der Verankerung eine stabilisierte Zone zur Gewölbebildung um die Strecke erreicht. Das Verfahren erhöht die Schichtreibung und die Gebirgsbefestigung, die damit dem Gebirgsdruck und dem Eigengewicht des gebildeten Gewölbes im geankerten Streckenbereich, ausreichenden Widerstand entgegensetzen kann.
Das Ankerrohr wird zur Erhöhung der besseren Haftverbindung mit dem Gebirge über dem ausgepressten Druckkleber, mit einem Nanokleber beschichtet, da mit einem herkömmlichen eingeschnittenem Haftgewinde die Gefügefasern des Anker rohres zerschnitten und damit die Biege- und Scherfestigkeit des Ankerrohres stark herabgesetzt wird.
Der Nanokleber wird zur Erhöhung der Reibungs- und Haftfähigkeit über den ausgepressten Druckkleber mit dem Gebirge, z. B. mit Korund, Stahlkies oder ähnliche Mittel, für die Beschichtung vermengt.
Eine weitere Ausrüstung der Hohlstabankeroberfläche, kann mit aufgeschobenen Profildraht in Rund- oder Trapezquerschnitt, oder mit einem Kabelflechtnetz, nach dem Verspannen auf dem Hohlstabanker-Rohrmantel mit einem aufgefüllten Nanokleber beschichtet werden.
Mit der Verwendung eines mit Reibungsmitteln aufgefüllten Nanoklebers, wird bei gleicher Stabilität ein kleinerer Durchmesser erreicht und die Wirtschaftlichkeit des Ankersystems wesentlich erhöht.
Der Auspresskolben, mit den angeordneten Druck- und Schiebelamellen, funktioniert auch als Sicherheitsschieber zwischen dem Druckkleber und dem Druckwasser, um ein Austreten von Druckwasser am Ankerkopf zu verhindern, mit dem die Kleberlänge in der Ankerbohrung verkürzt und zur Schwächung des eingebrachten Hohlstabverbundankers mit dem Gebirge beiträgt.
Nach Erreichen eines definierten Druckes im Druckkleber (ohne Folienschlauch), wird der im Kleber eingelagerte Härter zur chemischen Reaktion ausgelöst, ein Berstventil im Ankerkopf angesprochen und mit einem Auspresskolben zur weiteren chemischen Aushärtung in den Ringraum zwischen Ankerrohr und Gebirge ausgepresst.
Am Ankerfuß wird mit dem Ankersetzadapter, der den Anker drehend in das Bohrloch schiebt und in sich eine hydraulisch verschiebbare Setzeinrichtung trägt, mit dem die Aufgabe des Druckwassers bzw. auch die Dichtfunktion am Ankerfuß erfolgt, der Auspressvorgang des Druckklebers eingeleitet.
Nach der Aushärtezeit, wird mit einem definierten Drehmoment das Anziehen der Ankermutter über eine Brechbolzensicherung als Spannelement, die weitere Sicherung und Verspannung des Hohlstabverbundankers, im angeschnittenen Gebirge vorgenommen.
Mit einer sechseckigen, tellerfederähnlich ausgeformten Ankertraverse, wird eine definierte Vorspannung, nach dem Setzen des Hohlstabverbundankers aufgenommen, die außerhalb des Ankermundloches alle Kräfte schonend in das Gebirge überträgt.
Die Ankertraverse dichtet mit einem Packerelement die Ankerbohrung ab, stützt sich mit drei statisch bestimmten Flächen außerhalb des Ankermundloches auf das Gebirge ab und verkrallt sich mit drei weiteren, statisch bestimmten Flächen, durch die übertragene Vorspannung des Hohlstabankers, mit dem Gebirge. Die Größe der Ankertraverse richtet sich nach der Festigkeit und Beschaffenheit des Gebirges.
Das Lager der Ankermutter ist ballig ausgebildet, die sich damit der Gebirgsoberfläche in jeder Situation zur gesetzten Ankerbohrung anpassen kann.
Der Einsatz der Ankertraverse mit dem Hohlstabverbundanker, als vorgespannter Freispielanker in Kombination mit einer auf der Ankertraverse aufgelegten tellerfederartigen Vorspanneinrichtung, eignet sich besonders zur Aufhängung von Lasten mit statischen und dynamischen Beanspruchungen für EHB- und EMTS-Förderanlagen. Die gewünschte Vorspannung wird dabei mit einem Gabelbolzen, kontrolliert von dem Freispielanker aufgenommen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Hohlstabverbundanker (Kartuschenanker) im Längsschnitt einer Ankerbohrung, mit einer Ankertraverse sowie einem Packer- Dichtelement, einer Ankermutter mit einer Abschersicherung, einem Gewindeteil des Ankerrohres, einer Oberflächenbeschichtung und einer Anker-Ausräumspitze mit Schrägschnitt;
2 Ankerfuß des Kartuschenankers gemäß 1 im Längsschnitt, mit den Bauteilen Dichthülse, Auspresskolben, Druckkleber;
3 Ankerkopf des Kartuschenankers gemäß 1 im Längsschnitt, mit den Bauteilen Ausräumspitze, Lochplatte oder Druckring, Berstventil, Druckkleber und die Oberflächenbeschichtung;
4 Ausführung eines Ankerrohres mit einem aufgetragenen Schweiß- oder Drahtprofil mit der aufgebrachten Oberflächenbeschichtung.
1 zeigt den als Kartuschenanker ausgebildeten Hohlstabverbundanker 1 im Längsschnitt einer Ankerbohrung 2, mit einer Ankertraverse 3, einer Ankermutter 4 samt Abschersicherung 5 in einer Kugelpfanne 6 auf einem Gewindeteil 7 des Ankerrohres 8, mit einer Oberflächenbeschichtung 9, und einer Anker–Ausräumspitze 10 im Schrägschnitt. Die Oberflächenbeschichtung wird durch einen als Nanokleber ausgebildeten Klebstoff gebildet.
Das Ankerrohr 8 wird zur Erhaltung der Gefügefasern ohne Haftgewinde ausgeführt und kann dadurch im Durchmesser kleiner ausgelegt werden, ohne an Festigkeit zu verlieren.
Nach der Herstellung der Ankerbohrung 2 mit einer drehschlagenden Bohrlafette, wird der vorbereitete Hohlstabverbundanker 1 aus einem Ankermagazin der Bohrlafette entnommen und in die Ankerbohrung 2 eingebracht.
Mit einem aufgesetzten Adapter auf einer Dichtungstülle 11, wird mittels Wasserdruck 13 über einen Kolben 12, ein Auslösedruck im vorkonfektionierten Druckkleber 14 (Kleber + Härter) ausgeübt, mit dem der chemische Aushärtevorgang in dem Druckkleber 14 und ein Berstventil 15 angesprochen wird und den Auspressvorgang für den Druckkleber 14 freigibt.
Nach der Aushärtezeit des Druckklebers 14, wird mit einem definierten Drehmoment das Anziehen der Ankermutter 4 über die Abschersicherung 5 als Spannelement, die weitere Sicherung und Verspannung der angeschnittenen Schichten im Gebirge 16, mit dem maximal eingestellten Drehmoment durch die Abschersicherung 5 erreicht.
Mit der sechseckigen, tellerfederähnlich ausgeformten Ankertraverse 3, wird eine definierte Vorspannung nach dem Setzen des Hohlstabverbundankers 1 aufgenommen, die außerhalb des Ankermundloches 17 alle Kräfte schonend in die Gebirgsschichten 16 radial überträgt.
Dabei wird mit drei um 120° statisch bestimmt, versetzt angeordneten Auflagern 18 mit Spitzen 19, die Verkrallung der Ankertraverse 3 mit dem Gebirge 16 erreicht und mit den weiteren um 120° versetzt angeordneten Auflagern 18 mit Pratzen 21, das Einsinken der Ankertraverse 3 in weichere Gebirgsschichten 16 verhindert.
Ein Packer-Dichtelement 38 zwischen der Ankertraverse 3 und dem Gebirge 16 dichtet die Ankerbohrung 2 beim Setzvorgang des Hohlstabverbundankers 1 ab. Dabei bleibt der bis zum Ankermundloch 17 ausgepresste Druckkleber 14 zur Aushärtung unter Druck stehen.
2 zeigt den Ankerfuß 22 des Kartuschenankers 1 im Längsschnitt, mit der Dichthülse 11, dem Auspresskolben 12 samt Dicht- und Schiebelippen 23 sowie den Druckkleber 14.
Die Dichtungstülle 11 wird mit den Klebekammern 19 durch einen Zusatzkleber 26 im Gewindeteil 7 des Hohlstabverbundankers 1 für den Transport festgelegt und der Durchmesser 39 der Dichtungstülle 11 kleiner als das Ankerrohr 8 ausgeführt.
3 zeigt den Ankerkopf 27 im Längsschnitt, mit der Ausräumspitze 10. Der Druckkleber 14 tritt über eine Lochplatte 28 oder durch einen Stützring 29 mit Hinterschnitt 30 für das Berstventil 15 aus dem Hohlstabverbundanker 1 aus.
Das Berstventil 15, wird nach Erreichen des vorgegebenen Druckes zur Auslösung des chemischen Ablaufes im Druckkleber 14, durch das Ansprechen der dafür ausgelegten Berstlamelle 31 geöffnet und der Druckkleber 14 kann zur Aushärtung in den Ringraum 32, vom Ankerkopf 27 bis zum Ankermundloch 17 einströmen.
Das Berstventil 15 verschließt den Ausströmkanal 33 und legt sich ringförmig wie in der unteren Hälfte der 3 im Ausströmkanal 33 gezeigt, einmal mit einem Hinterschnitt 30 gegen einen ebenso ausgebildeten Stützring 29, mit der maximal möglichen Ausströmöffnung für den Druckkleber 14 in den Ringraum 32.
Eine weitere Ausführung zeigt die obere Hälfte der 3 im Ausströmkanal 33, mit der Ausführung einer Lochplatte 28.
Der Kartuschenanker 1 ist bis zur Ausräumspitze 10, mit der Nanobeschichtung 9, zur Verbesserung der Verbindung zwischen dem Gebirge 16 und dem Ankerrohr 8 ausgerüstet.
Mit der 4 wird die Ausführung eines Ankerrohres 8 mit einem aufgetragenen Haftprofil 35 und der darüber aufgebrachten Nanokleber-Beschichtung 9 dargestellt.
Nach diesem Verfahren, wird zunächst auf der vorher gestrahlten und damit aufgerauten Außenfläche 36 des Ankerrohres 8, mit Schweißautomaten ein belie biges Haftprofil 35 aufgetragen und anschließend mit dem, mit Zusatzstoffen aufgefüllten Klebstoff 9 beschichtet.
Eine weitere Ausrüstung der Hohlstabanker-Außenfläche 36, kann mit aufgeschobenem Profildraht in Rund- oder Trapezquerschnitt 40, oder mit einem Kabelflechtnetz, nach dem Verspannen auf der Hohlstabanker-Außenfläche 36 mit einem aufgefüllten Nanokleber 9 beschichtet werden.
Mit der Verwendung eines mit Reibungsmitteln aufgefüllten Nanoklebers 9, wird bei gleicher Stabilität ein kleinerer Durchmesser des Hohlstabverbundankers erreicht und die Wirtschaftlichkeit des Ankersystems wesentlich erhöht.

1: Hohlstabverbundanker
2: Ankerbohrung, zu 1
3: Ankertraverse, sechseckig, zu 1
4: Ankermutter, zu 1
5: Abschersicherung, zu 4
6: Kugelpfanne, zu 3
7: Gewindeteil, zu 8
8: Ankerrohr, zu 1
9: Oberflächenbeschichtung (Nanokleber), zu 8
10: Ausräumspitze, zu 8
11: Dichtungstülle, zu 8
12: Kolben, zu 8
13: Wasserdruck, zu 1
14: Druckkleber, zu 8
15: Berstventil, zu 8
16: Gebirge, zu 1
17: Ankermundloch, zu 1
18: Auflager, zu 3
19: Spitzen, zu 18
20: Auflager, zu 3
21: Pratzen, zu 20
22: Ankerfuß, zu 1
23: Dicht- und Schiebelippen, zu 12
24: Berstlamelle, zu 15
25: Klebekammern, zu 11
26: Zusatzkleber, zu 11
27: Ankerkopf, zu 1
28: Lochplatte, zu 8
29: Stützring, zu 8
30: Hinterschnitt, zu 23
31: Membrane, zu 15
32: Ringraum, zu 2
33: Ausströmkanal, zu 8
34: Schrägschnitt, zu 8
35: Haftprofil, zu 8
36: Außenfläche, zu 8
37: Klüfte, zu 16
38: Packer-Dichtelement, zu 7 u. 8
39: Durchmesser, zu 11
40: Profildraht, zu 8

Claims

Als Kartuschenanker ausgebildeter Hohlstabverbundanker, einsetzbar als Zweischrittanker für den Einsatz im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mit einem zumindest partiell in einer Hohlstabbohrung (2) eines Hohlstabes eingelagerten Klebers, insbesondere einem vorkonfektionierten Druckkleber (14), mindestens einem ankerkopfseitig vorgesehenen Berstventil (15) sowie mindestens einem ankerfußseitig positionierten Kolben (12), wobei die Außenfläche (36) des Hohlstabverbundankers (1) mit einem Klebstoff (9), bedarfsweise mit beigemengtem Füllstoff, beschichtet ist.
Hohlstabverbundanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) zur Erhöhung der Haftfähigkeit mit einem Füllstoff, wie Korund, Stahlkies oder dergleichen, versehen ist
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenfläche (36) des Hohlstabes (1) Schweißpunkte, eine Stachelschicht oder ein Haftprofil (35) aufgebracht ist, das mit einem aufgefüllten Klebstoff (9), insbesondere einem Nanokleber, beschichtet ist.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenfläche (36) des Hohlstabes radiale Schweißnähte als Haftprofil (35) oder Profildrähte (40) bzw. Flechtnetze aufgebracht werden, die mit einem aufgefüllten Klebstoff (9), insbesondere einem Nanokleber, beschichtet sind.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ankerkopfseitig eine Ausräumspitze (10) angeformt ist.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausräumspitze (10) mit einem Schrägschnitt (34) gebildet ist.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Ausströmkanal (33) für den Druckkleber (14) bildende ankerkopfseitige Bereich des Hohlstabes mit einer Lochplatte (28) oder einem mit einem Hinterschnitt (30) versehenen Stützring (29) verschlossen ist.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Berstventil (15) ringförmig an die Lochplatte (28) oder an den mit dem Hinterschnitt (30) versehenen Stützring (29) anlegt.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Berstventil (15) mit einer Membrane (31) oder mit Berstklappen ausgebildet ist.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkleber (14) mit einem eingelagerten Härter, insbesondere Härterkapillaren, ausgerüstet ist.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Druckkleber (14) eingelagerte Härter bei einem vorgebbaren Druck durch das Berstventil (15), zur Aushärtung in dem Ringraum (32) zwischen Hohlstabverbundanker (1) und Gebirge (16) reagiert.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlstabverbundanker (1) nach dem Festlegen mit dem ausgehärteten Druckkleber (14) in der Ankerbohrung (2), mit einer Ankermutter (4) durch eine Abschersicherung (5) über eine tellerfederartig ausgebildete Ankertraverse (3), mit einer eingestellten Vorspannung festlegbar ist.
Hohlstabverbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlstabverbundanker (1) nur mit einer Teilmenge des Druckklebers (14) als Freispielanker ausgerüstet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlstabverbundankers (1), indem die Außenfläche (36) eines Hohlstabes zumindest partiell bearbeitet sowie zumindest partiell mit einem Klebstoff beschichtet wird, wobei in die Hohlstabbohrung des so vorbereiteten Hohlstabes zumindest ein Berstventil, mindestens ein Kleber, insbesondere in vorkonfektionierter Druckkleber, und mindestens ein Kolben eingebracht werden.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlstabverbundankers (1), indem in die Hohlstabbohrung eines Hohlstabes zumindest ein Berstventil, mindestens ein Kleber, insbesondere ein vorkonfektionierter Druckkleber und mindestens ein Kolben eingebracht werden, wobei der so vorbereitete Hohlstab im Bereich seiner Außenfläche (36) zumindest partiell bearbeitet sowie zumindest partiell mit einem Klebstoff beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Hohlstabes, insbesondere mit Stahlkies oder dergleichen, aufgeraut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Klebstoff, insbesondere einem Nanokleber, ein Füllstoff beigemengt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Klebstoff Korund oder Stahlkies beigemengt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkleber, zur Festlegung des Hohlstabverbundankers im Bereich eines Ankerloches, durch Druckbeaufschlagung des Kolbens und Zerstörung des Berstventils in den Ringraum zwischen der Außenfläche (36) des Hohlstabverbundankers und dem umgebenden Gebirge unter gleichzeitiger fortschreitender Aushärtung eingebracht wird.
Verfahren zur Aushärtung eines Druckklebers (14) in einer Ankerbohrung (2), dadurch gekennzeichnet dass der in der Ankerbohrung (2) eingepresste Druckkleber (14) im Ankermundloch (17), das unter einer Ankertraverse (3) mit einem Packer-Dichtungselement (38) verschlossen wird, voreilend erhärtet und verfahrensmäßig so eingestellt ist, dass der nachströmende Druckkleber (14) unter dem Auspressdruck mit einem Kolben (12) stehend, alle anstehenden Klüfte im umgebenden Gebirge (16) zur Verzahnung mit der Außenfläche (36) eines Hohlstabverbundankers (1) ausfüllt.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mit den unter Druck gesetzten Hohlstabverbundankern (1), eine Gewölbebildung mit einer höheren Schichtreibung im Gebirge (16) eingestellt wird.