DE3410101C2 - Vorrichtung zum Verankern von Bolzen in Felsen - Google Patents
Vorrichtung zum Verankern von Bolzen in FelsenInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Verankerung von Bolzen in einen Felsen, bei dem ein Zementiermittel in ein in den Felsen gebohrtes Bohrloch eingefüllt wird und woraufhin ein Bolzen zur Abstützung des Felsens in das Bohrloch eingefügt wird, wird eine Anzahl Kapseln (16) bis auf den Boden des Bohrlochs (20) eingelassen, um die Verwendung eines schnellaushärtenden Zementmittels und die Mechanisierung der Bolzenverankerung zu erlauben. Die Kapseln enthalten vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Zementiermittel, das schnell härtet, wenn die Komponenten miteinander vermischt werden. Ein konventionelles Zementiermittel (12), das langsam aushärtet und/oder den Bolzen gegen Korrosion schützt, wird in den verbleibenden Teil des Bohrlochs mit einer Zufuhrleitung (5) eingefüllt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Führung (14) zum Befördern einer Kapsel bzw. der Kapseln (16) von einer Ladestation (15) in das Bohrloch, einer Einrichtung zum axialen Vor- und Zurückschieben der Führung, einer Einrichtung (17) zum Befördern der Kapsel bzw. Kapseln (16) entlang der Führung (14) und einer an der Mündung des Bohrlochs (20) anzuordnenden Düse (9), durch die sowohl die Führung (14) als auch die Zufuhrleitung (5) alternativ in das Bohrloch einschiebbar sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen des Zementiermittels in zum nachträglichen Einführen
von Ankersbolzen vorgesehene Bohrlöcher, bestehend aus einer Einrichtung zum "einführen einer für das
Zementiermittel vorgesehenen Zufuhrleitung in das Bohrloch.
Es ist bereits bekannt, die Verankerung von Bolzen in
Felsen durch das Einfüllen von Beton in das Bohrloch und das anschließende Einfügen eines Bolzens in dieses
Bohrloch auszuführen. Da das Aushärten des Betons relativ langsam verläuft, muß der Bolzen im Bohrloch
mit Hilfe einiger mechanischer Mittel festgehalten werden, bis der Beton ausreichend ausgehärtet ist, um den
Bolzen in dem Bohrloch zu halten. Bei diesem Verfahren ist es auch nicht möglich, den Bolzen vorzubelasten, um
einen vorläufigen Halt zu erreichen, weil die bekannten mechanischen Lösungen zur Befestigung des Bolzens
kaum eine größere Belastung als das Gewicht des Bolzens tragen können.
Es ist bekannt, zunächst schneller aushärtenden Beton in das Bohrloch einzufüllen, danach nurmalen Beton
und anschließend den Bolzen in seiner Position zu installieren (SE-PS 3 95 504). Bei dieser Lösung fixiert der
Beton, der schneller aushärtet, das Bolzenende schnell im Felsen, wodurch das obere Ende des Bolzens relativ
schnell in dem Bohrloch haftet und es ist möglich, eine Bolzenscheibe und eine Schraubenmutter am unteren
Ende des Bolzens für die provisorische Abstützung des Felsens bis der Rest des Betons aushärtet, zu befestigen.
Diese Lösung hat den Nachteil, daß der schnellaushärtende
Beton nur für ein oder zwei Bohrlöcher vorbereitet werden kann. Wenn größere Mengen vorbereitet
werden, härtet der schnellhärtende Beton zu stark aus, bevor er verwendet werden kann. Dies ist der Grund
dafür, daß dieses Verfahren nicht mechanisiert werden kann. Ausrüstungsgegenstände, die für die Zufuhr des
schnellaushärtenden Betons verwendet werden, werden in kürzester Zeit unbrauchbar, weil der aushärtende Beton
das Leitungssystem und die Zufuhrpumpe blockiert. Darüber hinaus härtet ein derartiger Beton jedoch zu
langsam, um eine vorläufige Belastung des Bolzens unmittelbar nach seiner Installation zu erlauben.
Es ist ferner aus der DE-OS 23 30 801 bekannt, einen Bolzen, zu befestigen, indem zunächst eine Kapsel bis auf den Boden des Bohrlochs eingeführt wird, die einen Abbindebeschleuniger für den Beton und Kugeln enthält, und indem anschließend normaler Beton in das
Es ist ferner aus der DE-OS 23 30 801 bekannt, einen Bolzen, zu befestigen, indem zunächst eine Kapsel bis auf den Boden des Bohrlochs eingeführt wird, die einen Abbindebeschleuniger für den Beton und Kugeln enthält, und indem anschließend normaler Beton in das
ίο Bohrloch eingefüllt wird. In Verbindung mL diesem
Verfahren werden spezielle Bolzen benutzt, die eine scharfe Spitze aufweisen. Wenn der Bolzen in das Bohrloch
eingeführt wird und gedreht wird, durchbricht der Bolzen den Abbindebeschleuniger und mischt ihn zu
15. einem schnellhärtenden Beton. Zur gleichen Zeit, wenn
der Bolzen zwischen die Kugeln eindringt, ist sein oberes Ende durch Andrücken gesichert, wodurch der Bolzen
in dem Bohrloch bleibt, bis die schneller aushärtende Mischung sich verfestigt, woraufhin der Beizen vorbelastet
werden kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß spezielle Abbindebeschleuniger-Kugelkapseln,
die in keiner anderen Weise verwendet werden können, sowie ein spezieller Bolzen mit einer scharfen Spitze
erforderlich sind, der unnötigerweise hohe Herstellungskosten verursacht. Ein anderer Nachteil dieses
Verfahrens besteht darin, daß wenn eine hohe Vorbelastungskraft erforderlich ist, die Anzahl der Abbindebeschleunigerkapseln
aicht vergrößert werden kann, um die Menge der schnellaushärtenden Mischung zu vergroßem,
weil dies zu einer sehr schnell aushärtenden Betonmischung führen würde, die relativ spröde sein
würde und die nur einer geringeren Belastung standhalten könnte als eine Betonmischung, die mit einer geringeren
Abbindebeschleunigermenge aushärtet. Die Kapsei
ist zylindrisch ausgebildet, wobei ihr Außendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser eines
Einpreßschlauches für den Beton ist. Die Kapsel wird in das freie Ende des Betonschlauches eingeschoben und
mit diesem in das Bohrloch eingebracht. Der in den Schlauch gepreßte Beton drückt ,:?ie Kapsel aus dem
Schlauch und bettet es während der weiteren Verfüllung
des Bohrlochs ein. Mit einem derartigen Betonschlauch ist es lediglich möglich, eine einzige Kapsel in
das Bohrloch einzubringen. Aber bereits bei einer Kapsei besteht bei einer derartigen Einbringvorrichtung die
Gefahr, daß die Kapsel bereits beim Aufbringen des Betoneinpreßdruckes aufplatzt, so daß der Beton in den
Bohrlochtiefsten bereits abbindet bevor ein Ankerbolzen in das Bohrloch eingebracht werden kann.
so Es ist ferner bekannt (DE-PS 26 56 180), Zwei-Komponentenkapseln
in das Bohrloch einzuführen, um den gesamten Bolzen mit Hilfe der Kapseln zu zementieren.
Dabei reißt der Bolzen, wenn er in das Bohrloch geschoben wird, die Kapseln auf und mischt ein schnellaushärtendes
Zementiermittel (üblicherweise Kunstharz) über die gesamte Länge des Bolzens, wodurch der Bolzen
schnell in seiner gesamten Länge zementiert werden kann und die Belastung des Bolzens meist unmittelbar
nach seiner Einführung vorgenommen werden kann.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß derartige Zwei-Komponentenkapseln
ziemlich teuer sind und folglich die Kosten für die Verankerung von Bolzen bemerkenswert
hoch sind im Vergleich zur Zementverankerung mit Beton. Dieses Verfahren kann auch nicht für die
Installation langer Bolzen angewandt werden, weil das Zementiermittel der zuerst aufgerissenen Kapseln, bevor
der gesamte Bolzen in das Bohrloch eingeführt ist, aushärtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Einbringen des Zementiermittels derart weiterzubilden, daß mit ihr eine sichere und voneinander
unabhängige Einbringung von Zementiermittel und Kapseln vollständig mechanisiert möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Zufuhrleitung für das Zementiermittel
verschiebbar in einem in eine in den Bohrlochmund einsteckbare Düse einmündenden Führungsrohr gelagert
ist, daß in die Düse ein Stutzen einmündet, in dem ein in das Bohrloch tiefste einbringbare, ein schnell härtendes
Zementiermittel enthaltende Kapseln von einer LadestatioD aufnehmendes Zuführrohr ebenfalls verschiebbar
gelagert ist und daß die Zufuhrleitung und das Zuführrohr alternativ in das Bohrloch durch die Düse hindurch
einschiebbar sind.
Die Vorrichtung ermöglicht es zur Befestigung der Bolzenspitze zunächst eine oder mehrere Kapseln dem
Bohrlochtiefsten zuzuführen, wobei die Kapseln ein schnell aushärtendes Zwei-Komponenten-Zementiermittel
enthalten. Daraufhin kann der freigebliebene Teil des Bohrlochs mit normalem langsam aushärtenden Beton
oder mit irgend einem anderen geeignete.n Zementier-
und/oder Korrosionsverhinderungsmittel ausgefüllt werden. Wenn der Bolzen in das Bohrloch eingeführt
wird, wird der Kapselinhalt zu einem schnellhärtenden Zementiermittel gemischt und die Bolzenspitze
befestigt, während der Beton oder dgl. weniger schnell aushärtet, wobei der den Rest des Bolzens befestigt und
der Bolzen gegen Korrosionseinwirkungen geschützt wird. Durch Verschieben der Zufuhrleitung hinter die
Öffnung für die Betonzufuhrleitung wird eine Kollision der Kapsein mit der Kante der Öffnung und dem daraus
resultierenden Aufplatzen der Kapseln verhindert. Die Kapseln können sich auch nicht in der Bohrlochmündung
verfangen, da die Zufuhrleitung durch die Düse in das Bohrloch verschoben werden kann. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise, daß Kapseln mit einem schnell härtenden Zwei-Komponentenmittel
sowie normaler kostengünstiger Beton in einem bestimmten gewünschten Verhältnis auf mechanische
Weise in die Bohrlöcher eingefüllt wird.
Es ist also mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, eine unterschiedliche Anzahl von Zwei-Komponenten-Kapseln
je nach Bedarf auf der Basis der Einsturzgefahr und der Rissigkeit des Felsens zuzuführen,
um eine ausreichende Belastungsfäfeigkeit des Bolzens zu erreichen. Beispielsweise wird bei einem stabilen Felsen
nur eine Zwei-Komponenten-Kapsel verwendet. Bei einem rissigen Felsen und bei drohender Einsturzgefahr,
wenn kürzere Boken verwendet werden, wird Kunstharz selbst über die gesamte Länge des Bolzens
verwendet Auf diese Weiss ist es möglich, eine minimale Menge des teuren Zwei-Komponenten-Zementiermittels
ohne Verschlechterung der Sicherheit oder Festigkeit der Zememierung insgesamt zu verwenden und
die Zementierung z. B. mit Hilfe von kostengünstigem Beton sicherzustellen. Es können auch normale kostengünstige,
stumpf endende Bolzen oder verschiedene einfache Betonstahlstangen, die mit Stützicheiben versehen
sind, verwendet werden, deren Herstellkosten sogar niedriger sind als die Herstellkosten der Bolzen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemaßen Vorrichtung und
F i g. 2a bis 2f schematische Darstellung verschiedener mit der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung ausgeführten
Verfahrensschritte.
Die in Γ i g. 1 gezeigte Vorrichtung besteht aus einer Zufuhreinrichtung 1 für Beton, der als Zementiermittel
verwendet wird, und einer Zufuhreinrichtung 2 für Zwei-Komponenten-Kapseln.
Die Zufuhreinrichtung 1 für Beton besteht aus einer Verschiebeeinrichtung 4 für eine Zufuhrleitung 5. Die
ίο Verschiebeeinrichtung wird von einem Rahmen 3 der
Bolzenverankerungsvorrichtung getragen. Die Zufuhrleitung kann sich axial, da in einer Führungshülse 6 gelagert,
bewegen. Eine rohrförmige Führung 7 bildet einen Ausläufer der Zufuhreinrichtung und ein Führungsrohr
8 ist axial gleitend auf der Führung 7 montiert und mündet an ihrem Ende diagonal verlaufend in der Seite einer
Düse 9. Zur axialen Verschiebung des Führungsrohrs ist eine Betätigungsvorrichtung 10 vorgesehen, die mit Hilfe
eines Drahtseils usw. arbeitet, das mit einem Hydraulikzylinder verschoben werden kann, über Rollen läuft
und an dein Führungsrohr 8 an der Stelle 11 befestigt ist.
Mit Hilfe einer Pumpe 13 wird Betüi 12 in die Zufuhrleitung
5 gepumpt.
Die Zufuhreinrichtung 2 für die Zwei-Komponenten-Kapseln
besteht aus einer Zufuhrleitung 14, d:e eine Führung bildet und deren Ende sich in das untere Ende
der Düie 9 erstreckt und die axial durch die Düse 9 hindurch verschiebbar ist. Darüber hinaus ist die Zufuhreinrichtung
2 mit einem Verschiebemechanismus 22 versehen, um die Zufuhrleitung 14 axial durch die Düse
9 zu schieben, wodurch die Zufuhrleitung vorzugsweise koaxial mit der Düse verläuft. Der Verschiebemechanismus
kann beispielsweise der Betätigungseinrichtung 10 ähneln oder irgendein anderer geeigneter Mechanismus
sein. An dem anderen Ende ist die Zufuhrleitung 14 mit einer Ladestation i5 für dss Einführen der Zwei-Komponenten-Kapseln
16, d. h. eine nach der anderen, in die Zufuhrleitung 14 verbunden. Die Zuführleitung 14 ist
mit einer mechanischen, pneumatischen oder anderen Fördereinrichtung 17 verbunden, um die Kapseln durch
die Zufuhrleitung 14 in das Bohrloch 20 zu befördern. In den Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist ein Wasseranschluß
an der Fördereinrichtung 17 mit einem Pfeil gekennzeichnet. Dieser Wasseranschluß ist nicht immer
notwendig, aber der vorgeschlagene Wasseranschluß kann in vielfältiger Weise verwendet werden. Beispielsweise
können die Kapsel bzw. die Kapseln 16 mit Hilfe von Wasser in das Bohrloch befördert werden, wobei
das Wasser die Kapsel in der Zufuhrleitung 14 vorwärts treibt bis die Kapsel sich in dem Bohrloch befindet.
Wenn notwendig, kann die Kapsel 16 auf diese Weise tief in das Bohrloch getrieben werden, wenn eine lange
Zufuhrleitung verwendet wird. Der Wasseranschluß kann auch verwendet werden, um das Bohrloch auszu-
v. ascueri. In einem solchen Fall wird Wasser in das Bohrloch
durch die Zufuhrleitung 14 gespritzt, wobei das Wasser jegliche Steinbruchstücke aus dem Bohrloch
herauswäscht, bevor die Kapsel in das Bohrloch eingeführt wird.
Zusätzlich zu den genannten Funktionen kann der
Wasseranschluß auch benutzt werden, um die Verankerungsvorrichtung
zu waschen. In einem solchen Fall wird das Wasser durch die Zuführleitung gegen den
oberhalb der Verankerungsvorrichtung befindlichen Felsen gespritzt, wodurch das Wasser auf die Verankerungsvorrichtung
herabfällt und den Steinstaub abwäscht. In einem solchen Fall kann die Wartung und
Reinigung der Vorrichtung vereinfacht werden, wan-
IU IUl
rend gleichzeitig eine verbesserte Zuverlässigkeit in der Funktion der Vorrichtung erhalten wird.
Die Zufuhrleitung 14 kann entweder steif oder flexibel
sein. Im Gegensatz hierzu muß die Zufuhrleitung 5.
die für die Zufuhr von Beton benutzt wird, aus einem relativ elastischen Material bestehen, so daß die Zufuhrleitung
5 in das Bohrloch eingeführt werden kann, ohne zu verklemmen.
Die Düse 9, die mit dem Führungsrohr 8 verbunden ist, ist in einer Verstellplatte 18 gelagert, die mit Hilfe
eines Hydraulikzylinders 19 relativ zum Rahmen in einer Querrichtung zu dem Führungsrohr 8 verschiebbar
ist. Die Verstellplatte 18 und der Hydraulikzylinder 19 sind jedoch nicht notwendig für die Funktionsfähigkeit
der Vorrichtung, aber da das Bohrloch nicht immer notwendigerweise aufgrund der Unebenheit der Felsenoberfläche
und aus anderen Gründen an der Stelle erzeugt worden ist. an der die Bohrstange zuerst Kontakt
mit dem Felsen erreicht, ist die Verstellplatte 18 vorteilhaft, weil es nunmehr möglich ist, geringere Äbweichungen
zu kompensieren und dadurch eine einwandfreie Zementzufuhr in das Bohrloch zu garantieren.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Nachdem ein Bohrloch 20 für einen Felsbolzen in den Felsen gebohrt
worden ist, wird die Zufuhreinrichtung für ein Zementiermittel auf dem Rahmen der Bolzenverankerungsvorrichtung
bis zur Ausrichtung mit dem Bohrloch angehoben, so daß die Düse 9 im wesentlichen koaxial
mit dem Bohrloch verläuft (Fig. 2A). Das Führungsrohr
8 wird mit Hilfe der Betätigungseinrichtung 10 in Rieh- jo
tung auf den Felsen verschoben, so daß die Düse 9 an der Mündung des Bohrlochs angeordnet wird (F i g. 2B).
Die Zufuhrleitung 14 wird mit Hilfe des Verschiebemechanismus durch die Düse 9, die vorzugsweise direkt
vor dem Bohrloch 20 angeordnet ist, verschoben, woraufhin eine oder mehrere Zwei-Komponenten-Kapseln
16 durch die Zufuhrleitung 14 in das Bohrloch befördert
werden (Fig.2C). Durch Verschieben der Zufuhriei
tung 14 hinter die Öffnung für die Betonzufuhrleitung 5 wird eine Kollision der Kapseln mit der Kante der öffnung
und dem daraus resultierenden Aufplatzen der Kapseln verhindert. Wenn die Zufuhrleitung 14 über die
gesamte Länge der Düse verschoben worden ist, können die Kapseln 16 zuverlässig in das Zentrum des
Bohrlochs 20 geführt werden, wodurch sie einen sehne!- len Zugang zu dem Bohrloch haben und sich nicht in der
Bohrlochmündung verfangen. Nachdem die Kapseln 16 in das Bohrloch befördert worden sind, wird die Betonzufuhrleitung
5 mit Hilfe der Verschiebeeinrichtung 4 in Richtung auf die Düse 9 bewegt und weiter in das Bohrloch
20. Falls die Kapsel bzw. Kapseln 16 bei der Zufuhr in dem Bohrloch vor seinem Ende zum Stehen gekommen
sind, schiebt die Spitze der Zufuhrleitung 5 die Kapsel oder Kapseln vor sich her bis zu dem Boden des
Bohrlochs (F i g. 2D).
Ober die Zufuhrleitung 5 wird Beton 22 in das Bohrloch
gleichzeitig mit dem Herausziehen der Zufuhrleitung aus dem Bohrloch eingefüllt (F i g. 2E). Nachdem
das Bohrloch mit Beton ausgefüllt worden ist, wird das Führungsrohr 8 mit Hilfe der Betätigungseinrichtung 11
von der Mündung des Bohrlochs weggezogen, woraufhin die gesamte Zufuhreinrichtung 1 auf dem Rahmen
beiseite geschoben wird, so daß ein Felsbolzen 21 in das Bohrloch hineingetrieben werden kann (F i g. 2F). Der
Bolzen reißt die Kapsel oder Kapseln 16 auf, so daß die Anfangsfixierung des Bobens sofort beginnt und der
Bolzen während des Aushärtens des Betons in dem Bohrloch verbleibt Durch Drehen des Bolzens ist es
möglich, eine Durchmischung des Zwei-Komponentenmittels und dadurch eine sichere Befestigung des Bolzens
sicherzustellen.
Auf diese Weise können mit der beschriebenen Vorrichtung sowohl eine Kapsel 16, die ein schnellhärtendes
Zwei-Komponentenmittel enthält, als auch normaler kostengünstiger Beton 12 in dem gewünschten Verhältnis
auf mechanische Weise in die Bohrlöcher 20 eingefüllt werden. Die Anzahl der Kapseln 16 wird auf der
Basis der Höhe der Anfangsbelastung, die der Bolzen 21 aushalten muß und auf der Basis der Länge, auf der eine
schnell auszuführende Zementierung gewünscht ist. ausgewählt. Zum Ausfüllen des verbleibenden Teils des
Bohrlochs in gewünschter Weise ist es möglich, langsam härtenden kostengünstigen Beton zu verwenden oder
irgendein anderes geeignetes Material, dessen Zufuhr mit konventionellen Betonzufuhrvorrichtungen bereits
bekannter Art einfach ist und mit der Erfindung einfach zu kombinieren ist. Die gesamte Bolzenverankerung
kann ferngesteuert ausgeführt werden, so daß die Arbeitssicherheit
verbessert und die Arbeit vereinfacht ist.
Als Antrieb für die Verstellplatte 18 kann beispielsweise außer dem Hydraulikzylinder auch ein anderes
Antriebsmittel verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zum Einbringen des Zementiermittels in zum nachträglichen Einführen von Ankerbolzen
vorgesehene Bohrlöcher, bestehend aus einer Einrichtung zum Einführen einer für das Zementiermittel
vorgesehenen Zufuhrleitung in das Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung
(5) für das Zementiermittel verschiebbar in einem in eine in den Bohrlochmund einsteckbare
Düse (9) einmündenden Führungsrohr (8) gelagert ist, daß in die Düse (9) ein Stutzen einmündet, in dem
ein in das Bohrlochtiefste einbringbare, ein schnell härtendes Zementiermittel enthaltende Kapseln (16)
von einer Ladestation (15) aufnehmendes Zuführrohr (14) ebenfalls verschiebbar gelagert ist und daß
die Zufuhrleitung (5) und das Zuführrohr (14) alternativ in das Bohrloch (20) durch die Düse (9) hindurch
einschiebbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse (S) an einer Verstellplatte (18) abgestützt ist, die in eine im wesentlichen quer zur
Bewegungsbahn der Zufuhrleitung (5) verlaufende Richtung verschiebbar ist, um die Düse (9) auf das
Bohrloch (20) auszurichten.
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