DE4032682C2 - Gebirgsanker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gebirgsanker entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gebirgsanker sind in unterschiedlichsten Formen bekanntgeworden. So zeigt die DE-PS 34 00 182 einen sogenannten Injektionsbohranker, der die Funktion eines Gebirgsankers erfüllt und nach Vollendung des Bohrlochs und Mörteleinbringung als sogenanntes verlorenes Werkzeug in diesem verbleibt. Er besteht im wesentlichen aus einer außenseitig über ihre gesamte Länge mit einem Außengewinde versehenen Bohrstange und einem anschraubbaren Bohrkopf, wobei ein mittlerer Spülkanal der Bohrstange im Bereich des Bohrkopfes in seitliche Austrittsbohrungen einmündet. Über die Spülbohrung wird nach Erstellen eines Bohrlochs eine Mörtelsuspension geführt, die im Bereich des Bohrkopfes austritt und nach Erhärten einen Verbund zwischen der Bohrstange einerseits und der Bohrlochwandung anderer­ seits herstellt. Da die genannte Bohrstange gleichzeitig als Anker fungiert, muß sie festigkeitsmäßig zur Über­ tragung hoher Zugkräfte ausgelegt sein, welches zu vergleichsweise dickwandigen Bohrstangen führt. Da die Bohrstange innerhalb des Bohrlochs häufig korrosiven Angriffen ausgesetzt ist, muß sie ferner in vielen Fällen aus einem hinreichend korrosionsfesten Werkstoff ausgebildet sein. Beide Effekte führen im Ergebnis zu einem verhältnismäßig umfangreichen Einsatz eines relativ teuren korrosionssicheren Stahles.

Aus der DE-PS 25 11 863 ist ein als Vollstab ausgebilde­ ter Gebirgsanker bekannt, der über seine gesamte Länge außenseitig mit einem Teilgewinde versehen ist. Es handelt sich hier um einen spannbaren Verpreßanker, der aus Gründen des Korrosionsschutzes in einem System von mehreren, koaxial ineinander gesteckten Kunststoffrohren angeordnet ist, wobei der sich zwischen der Innenseite der Kunststoffrohre und der Außenseite des Stabes erge­ bende Ringraum mit Zementmörtel ausgefüllt ist. Das Setzen dieses Ankers erfordert vorab die Erstellung eines Bohrlochs unter Verwendung der üblichen Vorrich­ tungen, wobei in dieses anschließend der Gebirgsanker eingebracht und verspannt wird.

Aus der DE 35 07 732 C2 ist ein Zugglied für einen Felsbolzen bekannt, welches aus einem ringzylinderartigen, aus Kunstharz ausgebildeten Körper besteht, in welchen - in gleichmäßiger Umfangsverteilung - Stahldrähte eingebunden sind, wobei dieser Körper außenseitig eine Profilierung, nämlich eine gewindeartige Verformung trägt. Ersatzweise kann der Körper auch von einer Umhüllung umschlossen sein, an der die Profilierung angebracht ist. Der Gebrauch dieses Zuggliedes gestaltet sich derart, daß dieses in ein bestehendes Bohrloch eingebracht wird, wobei der zentrale Hohlraum des Körpers zum Einführen eines Injektionsmediums, zum Beispiel Zementmörtel oder einem sonstigen aushärtungsfähigen Stoff dienen kann. Letzterer wird somit am Grunde des Bohrlochs eingebracht, so daß das Zugglied in diesem Bereich gegenüber den Bohrlochwandungen festlegbar ist. Falls der zentrale Hohlraum im übrigen frei bleibt, können bei Scherbeanspruchung einzelne Stahldrähte aus dem genannten Körper heraus und in den Hohlraum hinein verlagert werden, so daß sich eine hohe Biegsamkeit ergibt und das Zugglied besonders zur Aufnahme lokaler Scherbeanspruchungen geeignet ist, wie sie bei der gegenseitigen Verschiebung von Felsteilen auftreten.

Schließlich ist aus der DE 37 13 291 C2 ein Klebeanker zur Sicherung von Strecken und Räumen im Berg- und Tunnelbau bekannt, der aus einem außenseitig mit einer rippenartigen Profilierung ausgebildeten Zugstab besteht, welcher - ausgehend von der Bohrlochmündung - über einen Teil seiner Länge in ein Hüllrohr aus Stahl eingebunden ist, welches den Zugstab mit einem geringfügigen radialen Spiel umgibt. Dieses Hüllrohr ist an seinem bohrlochsohlenseitigen Ende zugfest mit dem Stab verbunden und im eingesetzten Zustand außenseitig in ein aushärtungsfähiges Medium, hier einen Kunststoff eingebunden. Das der Bohrlochsohle zugekehrte, aus dem Hüllrohr herausragende Ende des Zugstabes ist somit vollständig in den Kunststoff eingebunden. Der Zugstab ist gegenüber dem Hüllrohr in dem bohrlochmündungsseitigen Bereich dehnbar.

Bei diesen bekannten Ausführungsformen von Gebirgsankern bzw. Zuggliedern sind teilweise Gesichtspunkte des Korrosionsschutzes nicht optimal berücksichtigt und es gestaltet sich teilweise auch deren praktische Handhabung vergleichsweise aufwendig, nämlich insoweit, als diese - sieht man von der Ausführungsform gemäß der DE 34 00 182 C2 ab - stets nur in ein in einem ersten Arbeitsschritt erstelltes fertiges Bohrloch einsetzbar sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Gebirgsanker dahingehend auszugestalten, daß dieser flexibel einsetzbar ist, eine hohe Festigkeit aufweist und insbesondere unter Berücksichtigung von Belangen des Korrosionsschutzes ausgestaltet ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Gebirgsanker durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist zunächst einmal die Verwendung einer hohl ausgebildeten Stange, in welche ein beispielsweise als Vollstab ausgebildeter Zugstab eingesetzt ist, welcher Zugstab aufgrund des Einbringens eines aushärtbaren Werkstoffs in den Ringraum zwischen diesem und der Stange mit letzterer in einen festen Verbund bringbar ist. Das System aus Zugstab und Stange bildet aufgrund dieses aushärtbaren Werkstoffs somit eine durch hohe Festigkeit gekennzeichnete Baueinheit, welche festigkeitsmäßig insbesondere zur Übertragung hoher Zugkräfte geeignet ist. Der aushärtbare Werkstoff kann eine Mörtelsuspension sein - es kann sich jedoch auch um einen für diese Zwecke üblicherweise eingesetzten aushärtbaren Kunststoff handeln. Die gewindeartige Verformung der Stange bringt einen sicheren Verbund mit sich und es kann diese Stange gleichzeitig dazu benutzt werden, um - wie bei Gebirgsankern üblich - mittels einer Spannmutter und einer Ankerkopfplatte im Bereich der Bohrlochmündung festgelegt zu werden. Erfindungsgemäß kann anstelle eines Zugstabes auch ein Stahlseil eingesetzt sein.

Nachdem die Enden der Stangen wahlweise mit Verlängerungsstücken, einem Bohrkopf oder einem Bohrantrieb kuppelbar sind, wobei auf ein Ende der Stange eine Ankerkopfplatte mit einer Spannmutter aufsetzbar sein kann, kann diese Stange grundsätzlich bei beliebigen Gebirgsankern, so z. B. auch bei Injektionsbohrankern eingesetzt werden. Sie kann jedoch auch in konventioneller Weise benutzt werden und beispielsweise in ein bestehendes Bohrloch eingerammt werden, wobei in die Stange nachträglich der Mörtel oder auch der Kunststoff eingebracht wird. In den meisten Fällen ist auch die Stange außenseitig von einem aushärtenden Werkstoff über ihre gesamte Länge umgeben, wobei sich in diesem Zusammenhang vorteilhaft die außenseitige gewindeartige Verformung oder eine sonstige Profilierung der Stange auswirkt, so daß ein sicherer Verbund mit der Bohrlochwandung gegeben ist. Der Zugstab ist im Oberflächenbereich profiliert. Er kann jedoch bei Verwendung von Kunststoff innerhalb der Stange in vielen Fällen auch als glatter Zugstab eingesetzt werden. Der Verbund des Zugstabs mit der Stange kann im Bereich der Bohrlochmündung grundsätzlich beliebig ausgebildet werden.

Das Zugglied ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 im Oberflächenbereich gewindeartig verformt.

Die Merkmale des Anspruchs 3 sind insoweit von Vorteil, als der Zugstab, der in jedem Fall zuverlässig in eine Mörtelsuspension oder einen geeigneten Kunststoff eingebunden ist, vor korrosiven Angriffen geschützt ist, so daß dieser nicht aus einem korrosionsgeschützten Stahlwerkstoff bestehen muß. Die Stange wird hingegen aus einem korrosionssicheren Stahl hergestellt, wobei dieses jedoch aufgrund des Verbundsystems mit dem Zugstab verhältnismäßig dünn ausgebildet sein kann und der Einsatz an relativ teurem korrosionssicheren Stahl gegenüber dem Stand der Technik begrenzt werden kann.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 befindet sich am äußeren Ende des Zugstabs ein Profilkörper, der ein Einschieben in die Stange begrenzt. Es kann hiernach beim Setzen des Gebirgsankers derart vorgegangen werden, daß zunächst die Stange in das Bohrloch eingebracht wird, die Stange anschließend mit Mörtel ausgefüllt wird und danach der Zugstab in die Stange eingerammt wird, wobei der Profilkörper als Wegbegrenzung dient. Der Profilkörper kann als Platte, jedoch auch als Konus oder dergleichen ausgebildet sein, wobei in letzterem Fall beim Einrammen in die Stange eine gewisse elastische Aufweitung der letzteren gegeben ist, wobei der Zugstab bei zweckmäßiger Wahl der Konizität jedoch gleichzeitig auch reibschlüssig in der Stange festgelegt ist.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 kann der Profilkörper gleichzeitig auch Befestigungseinrichtungen der unterschiedlichsten Art tragen. Dies ist von Bedeutung beipielsweise dann, wenn die Wandung eines Hohlraumes luftseitig noch geschalt werden soll, da in diesem Fall die Befestigungseinrichtung gleichzeitig zur Anbringung einer Verschalung dienen kann. Die Befestigungseinrich­ tung kann im einfachsten Fall als stangenartige Verlän­ gerung ausgebildet sein, die an dem Profilkörper befestigt ist. Die Befestigungseinrichtung kann jedoch insbesondere im Tunnel- bzw. Stollenbau gleichzeitig auch der Befestigung von Versorgungsleitungen aller Art dienen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Gebirgs­ ankers;

Fig. 2 das bohrlochmündungsseitige Ende eines erfindungs­ gemäßen Gebirgsankers;

Fig. 3 für eine andere Ausführungsform eines bohrlochmün­ dungsseitigen Endes eines erfindungsgemäßen Gebirgsankers;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Verwendungsweise des erfindungsgemäßen Gebirgsankers.

Eine Stange 1 weist über ihre gesamte Länge eine innen- und außenseitig wirksame gewindeartige Verformung nach Art eines Rundgewindes auf. Die Stange ist verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet und kann aus einem korrosionssicheren Stahl bestehen.

Ein als Vollstab ausgebildeter Zugstab 2 kann aus einem einfachen Kohlenstoffstahl bestehen und ist im Oberflächenbereich profiliert ausgebil­ det. Die Gestaltung des Profils kann grundsätzlich beliebig sein. Beispielsweise kann es sich hierbei ebenfalls um eine gewindeartige Verformung handeln.

Zwischen der Innenseite der Stange 1 und der Außenseite des Zugstabs 2 ergibt sich ein Ringraum 3, in den eine Mörtelsuspension eingeführt ist, welche diesen Ringraum vollständig ausfüllt und nach Aushärtung einen Verbund zwischen dem Zugstab 2 und der Stange 1 bildet. Die Festigkeit dieses Gebirgsankers beruht somit auf der Verbundwirkung zwischen der Stange 1 und dem Zugstab 2.

Sobald die Mörtelsuspension ausgehärtet ist, ergibt sich ein Gebirgsanker, der in Richtung der Pfeile 4 hohe Zugkräfte übertragen kann, wobei der aus einem preiswer­ ten Werkstoff herstellbare Zugstab 2 aufgrund der Mörtel­ einbindung korrosionsgeschützt angeordnet ist, so daß die Festigkeitseigenschaften eines solchen Gebirgsankers durch korrosive Einflüsse auch im Zeitablauf nicht beeinträchtigt werden.

Die Stange 1 kann in herkömmlicher Weise durch bohrloch­ mündungsseitiges Aufschieben einer Ankerkopfplatte und einer Spannmutter festgelegt werden. Das bohrlochsohlen­ seitige Ende der Stange 1 kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise kann dieser Gebirgsanker nach Art eines an sich bekannten Injektionsbohrankers benutzt werden, so daß auf dem bohrlochsohlenseitigen Ende der Stange 1 ein Bohrkopf aufgeschraubt ist. In den meisten Fällen wird der eingesetzte Gebirgsanker, das heißt hier das Rohr auch außenseitig in eine Mörtelsuspension eingebunden sein.

Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung des bohrlochmündungssei­ tigen Endes des Gebirgsankers, bei welchem der Zugstab einen Profilkörper nach Art eines Konus 5 aufweist, der in Richtung des Pfeiles 6 in den mit einer Mörtelsuspen­ sion gefüllten Ringraum 3 eingerammt wird. Aufgrund der durch die Konizität bedingten elastischen Aufweitung der Stange 1 kann bei zweckmäßiger Wahl des Winkels der Konizität eine gewisse zusätzliche reibschlüssige Fest­ legung des Zugstabes 2 in der Stange 1 erreicht werden.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Darstellung wird der am bohrlochmündungsseitigen Ende des Zugstabes 2 angebrachte Profilkörper durch eine einfache Platte 7 gebildet, über welche beim Einrammen des Zugstabes 2 in Richtung des Pfeiles 6 in die Stange 1 durch Aufliegen auf deren stirnseitigem Ende eine Einschiebbegrenzung gebildet wird. Die Umfangsgestaltung der Platte 7 kann grundsätz­ lich beliebig ausgebildet sein.

Ein im erfindungsgemäßen Sinne ausgestalteter Gebirgsan­ ker kann zum Stabilisieren von Hohlraumwandungen aller Art benutzt werden. Über den genannten Profilkörper können jedoch durch hier angebrachte Befestigungseinrich­ tungen noch weitere bautechnische Funktionen realisiert werden. So zeigt Fig. 4 beispielsweise zwei erfindungsge­ mäße Gebirgsanker 8, die in die Wandung 9 eines Hohlrau­ mes eingesetzt sind, wobei an deren jeweiligen Profil­ körpern Gewindestangen 10 befestigt sind, die sich in Achsrichtung der Gebirgsanker erstrecken und an deren äußeren Enden eine Verschalung 11 befestigt ist. Der sich zwischen der Wandung 9 und der Verschalung 11 ergebende Hohlraum ist in an sich bekannter Weise mit einem geeigneten Mörtel ausgefüllt und es sind die genannten Gewindestangen 10 mit Hinblick auf die Dicke dieser Mörtelschalung hin ausgelegt. Es kann sich bei dem genannten Hohlraum um die Wandungen eines Tunnels bzw. Stollens, jedoch auch um Wandungen einer Grube handeln.

Claims (5)

1. Gebirgsanker, mit einer hohl ausgebildeten, zumindest außenseitig über ihre gesamte Länge gewindeartig verformten Stange (1) und wenigstens einem, die Funktion eines Ankers erfüllenden Zugglied,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Stange (1) innenseitig über ihre gesamte Länge eine gewindeartige Verformung aufweist,
• - daß das innerhalb der Stange (1) befindliche Zugglied als Vollstab oder als Stahlseil ausgebildet ist,
• - daß das Zugglied über einen, in die Stange (1) einzubringenden aushärtbaren Werkstoff zur Verbindung mit der Stange (1) bestimmt und ausgestaltet ist,
• - daß die Enden der Stange (1) wahlweise mit Verlängerungsstücken, einem Bohrkopf oder einem Bohrantrieb kuppelbar sind oder daß auf ein Ende eine Ankerkopfplatte mit Spannmutter aufsetzbar ist und
• - daß das Zugglied bei Ausbildung als Vollstab im Oberflächenbereich profiliert ausgebildet ist.

2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Vollstab ausgebildete Zugglied im Oberflächenbereich eine gewindeartige Verformung aufweist.

3. Gebirgsanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die Stange (1) aus einem korrosionsgeschützten Stahl besteht und
• - daß der Zugstab (2) aus einem unlegierten Kohlenstoffstahl besteht.

4. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Vollstabes mit einem zur Auflage auf einem stirnseitigen Ende der Stange (1) bestimmten, ein Einschieben in die Stange begrenzenden Profilkörper versehen ist.

5. Gebirgsanker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Profilkörper Befestigungseinrichtungen für Verschalungen angebracht sind.