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Im Tunnel- und Stollenbau werden schon seit längerer Zeit zur Befestigung brüchigen Gesteins sogenannte Felsanker verwendet, die in tief in die Tunnelwand vorgetriebene Bohrlöcher eingeschoben und in diesen verankert werden. Dies geschieht neuerdings durch Verwendung von Klebepatronen, durch welche die Ankerspitze im Bohrlochtiefsten mit dem Felsgestein im Schnellbindeverfahren verklebt wird. Da die Bohrlöcher aber regelmässig sehr tief in die Tunnelwand, meist 6 bis 10 m und mehr, gebohrt und in diese sodann die entsprechend längeren Felsanker eingebracht werden müssen, ist es erforderlich, die Bohrlöcher mit einem wesentlich (etwa um 50%) grösseren Durchmesser herzustellen, als es dem Durchmesser des Ankerschaftes entspricht.
Dies ist auch technisch bedingt, weil angesichts der grossen Bohrlochtiefe während des Bohrvorganges das Bohrgestänge mehrmals durch entsprechend stärker dimensionierte Kupplungsstücke verlängert werden muss. Der somit unvermeidbar zwischen Ankerschaft und Bohrlochwand bestehende Zwischenraum muss in der Folge in der ganzen Bohrlochlänge verlässlich durch Beton ausgefüllt werden, um eine feste durchgehende Verbindung des Felsankers mit der Felswand zu erreichen.
In der Praxis geschieht dies dadurch, dass nach dem Einbringen der Klebepatrone (oft sind es auch mehrere) in das Bohrlochtiefste der restliche Teil des Bohrloches mit Spritzbeton angefüllt und erst dann-meist nach einem gewissen Zuwarten zwecks Eindicken des Betons - der Felsanker maschinell in das Bohrloch bis an dessen Ende hineingedrückt wird. Dies bewirkt zwar eine entsprechende Verdichtung des Betons und das vollständige Ausfüllen von Hohlräumen in der Bohrlochwand, führt aber auch unvermeidlicherweise dazu, dass ein Teil des Betons dabei aus dem Bohrlochende herausquillt, so dass der Ankerschaft in der Regel bis zu einer Tiefe von 1 bis 2 m am Beginn des Bohrloches freiliegt.
Dies hat nicht nur eine verminderte Befestigung des Felsankers sondern vor allem auch durch das teilweise Freiliegen des Ankerschaftes auf lange Sicht die Gefahr einer, wenn auch langsamen Zerstörung des Ankerstahls an den nicht von Beton ummantelten Stellen durch die Korrosionseinwirkung des im Berginneren fast stets auftretenden Wassers zur Folge. Dies zu verhindern und dabei auch eine rationelle Verschliessung der Bohrlöcher und des Setzens der Ankerstangen zu ermöglichen, ist Zweck der Erfindung.
Die Idee, die versetzten Felsanker in der gesamten Tiefe des Bohrloches einzubetonieren und beim Einführen des Ankerstabes das Herausquillen des Betonmörtels zu verhindern, ist zwar nicht neu, doch sind die bisher bekanntgewordenen technischen Lösungsvorschläge und Mittel nicht zielführend gewesen.
Die AT-PS Nr. 190477 hat eine Vorrichtung zum Vergiessen von Ankerbolzen in Bohrlöchern zum Gegenstand, bei der zunächst eine zylindrische, annähernd in ihrer Dimension dem Bohrlochdurchmesser angepasste Hülse mit konisch gegen die Mittelachse der Hülse spitz zusammenlaufenden klappenartigen Fortsätzen in das Bohrloch eingeführt und sodann durch diese Hülse ein genau passendes Rohr eingeschoben wird, durch welches mittels Kolben die Vergussmasse in das Bohrloch hineingepresst wird.
Erst hierauf kann der Felsanker in das Bohrloch eingeführt werden. Diese Vorrichtung und das bei der Montage anzuwendende Verfahren ist sehr aufwendig und umständlich, zumal noch ein eigenes Entlüftungsrohr notwendig ist.
In der DE-OS 1902045 ist eine Vorrichtung beschrieben, die aus zwei Rohrstutzen mit gleichem Innen- und Aussendurchmesser besteht. Diese Rohrstutzen besitzen an dem einander zugewandten Ende einen senkrecht zu ihrer Längsachse aussen angesetzten tellerförmigen Ring. Zwischen diesen miteinander verschraubten Aussenringen befindet sich eine in Form einer dünnen Scheibe angeordnete geschlitzte Klemmvorrichtung, die den Innenraum der beiden Rohrstutzen voneinander trennt. Auch diese Vorrichtung, die nur mit dem oberen (gegen die Felswand gerichteten) Rohrstutzen in das Bohrloch eingeführt werden kann, so dass der zweite Stutzen aus dem Bohrloch hervorragt, ist ebenfalls sehr aufwendig konstruiert und macht überdies erforderlich, dass der aus dem Bohrloch ragende Stutzen vor der Befestigung der Ankerplatte entfernt werden muss.
In der CH-PS Nr. 436179 ist eine Art Verschlusspfropfen in Form einer deformierbaren, leicht konischen Hülse beschrieben, die ihren Halt am Bohrlochmund nur dadurch findet, dass sie fest in das Bohrloch hineingepresst und dabei etwas unter Anpassung an die Bohrlochwand deformiert wird. Wenn der Bohrlochmund nicht exakt ausgeführt ist und, was vor allem bei brüchigem Gestein beim Herausnehmen des Bohrgestänges unvermeidlich ist, Ausbrüche und Ausweitungen aufweist, kann die Hülse keinen verlässlichen Halt im Bohrlochmund finden. Überdies setzt der Gebrauch einer solchen Vorrichtung voraus, dass erst nach Montage der Verschlusshülse durch einen in einer axialen Nut des Hülsenbodens
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hindurchgeführten Schlauch die Vergussmasse in das Bohrloch hineingepresst wird.
Auch diese Vorrichtung ist daher verhältnismässig aufwendig und vor allem in der praktischen Handhabung umständlich.
In der GB-PS Nr. 966, 322 ist eine Verschlussvorrichtung beschrieben, die weitgehend mit der oben erwähnten nach der AT-PS Nr. 190477 übereinstimmt. Die für diese geltend gemachten Nachteile treffen daher auch für die britische Erfindung zu.
In der US-PS Nr. 2, 829, 502 ist eine Spreizvorrichtung für einen in diese eingeschraubten Ankerstab beschrieben, ein Auskleiden des Bohrloches durch Beton oder eine Vergussmasse aber nicht in Betracht gezogen. Der in einer Ausführungsform dieser Erfindung vorgesehene stark konische, aus Gummi oder einem andern leicht anschmiegsamen Material bestehende Verschlusskörper hat nur die Aufgabe, das Bohrlochinnere weitgehend gegen Luftzutritt zu verschliessen. Als Verschlusspfropfen gegen das Ausquillen von Betonmilch aus dem Bohrloch beim Einsetzen des Felsankerstabes ist daher eine solche Vorrichtung nicht verwendbar.
In der US-PS Nr. 3, 521, 454 und der mit dieser im wesentlichen identen DE-OS 2029482 ist zwar eine Vorrichtung beschrieben, die einen aus einer plastischen, schnell erstarrenden Masse bestehenden Ring vorsieht, der auf den aus dem Bohrloch herausragenden Ankerschaft aufgeschoben und beim Aufschrauben der Ankerplatte an die Felswand im Bereich um den Bohrlochmund breitgedrückt wird, so dass die dort bestehenden Unebenheiten ausgeglichen werden und ein festes Widerlager für die Ankerplatte geschaffen wird. Auch eine solche Vorrichtung ist-ganz abgesehen von der wesentlich differierenden Aufgabenstellung - nicht in der Lage, das Herausquillen von Beton aus dem Bohrloch beim Einführen des Felsankers zu verhindern.
Ebenso ist in der FR-PS Nr. 1. 221. 659 im zweiten Zusatz ein ringförmiger Körper als Zwischenglied zwischen Ankerplatte und Bohrlochwand vorgesehen, der ebenso wie nach der US-PS Nr. 3, 521, 454 nur die Aufgabe hat, für die aufgeschraubte Ankerplatte als Unterlagspolster zu dienen, der sich den Unebenheiten der Felswand im Bereich des Bohrlochmundes anpasst und sodann erstarrt. Ein Ausfüllen des Bohrloches durch Zementmörtel, Klebemasse od. dgl., ist auch in dieser Patentschrift nicht in Betracht gezogen. Es wäre durch den beschriebenen ringförmigen Körper auch nicht möglich, ein Ausquellen des Betonmörtels aus dem Bohrloch zu verhindern.
Die FR-PS Nr. 1. 365. 318 behandelt zwar eine Vorrichtung zum Verschliessen bzw. Abdichten des Bohrloches, die aus einer abgestuft bombierten federnden und entsprechend leicht verformbaren Verschlussscheibe mit zentraler und einer zusätzlichen seitlichen Bohrung besteht, welch letztere zum Einführen eines Rohres für das Einspritzen des Füllmaterials dient. Eine solche Vorrichtung ist in der Konstruktion verhältnismässig aufwendig und vor allem das erst nach dem Einsetzen der Verschlussseheibe in den Bohrlochmund erforderliche Einspritzen der Betonmilch durch ein verhältnismässig enges Füllrohr umständlich.
In der FR-PS Nr. 1. 434. 225 ist zwar eine teilweise Ausfüllung des Bohrloches durch eine Klebemasse vorgesehen, wozu der Felsankerschaft an der betreffenden, weit in das Bohrlochinnere einzuführenden Stelle ein Schraubgewinde besitzt, die einer sphärisch oder konisch aufgewölbten federnden kreisförmigen Scheibe mit etwas grösserem Durchmesser als der des Bohrloches zur Befestigung dient. Diese Vorrichtung ist allein schon durch das nötige Aufrollen des Gewindes und Aufschrauben der federnden Scheibe sowohl in der Herstellung als auch in der praktischen Handhabung aufwendig und zeitraubend.
Die gemäss der Erfindung entwickelte Vorrichtung ist dagegen einfach und daher billig herzustellen, vor allem deshalb, weil der Verschlusspfropfen aus Kunststoff im Spritzgussverfahren leicht hergestellt werden kann. Der Verschlusspfropfen ist durch Einführen in den Bohrlochmund ganz einfach zu montieren.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem aus widerstandsfähigem festem plastischem Material (z. B. schlagfestem Polystyrol) gefertigten kurzen rohrförmigen Stutzen, der an seinem unteren Ende in einen senkrecht und konzentrisch zur Rohrachse angesetzten, vorzugsweise kreisringförmigen Teller übergeht, dessen Aussendurchmesser erheblich grösser ist, als der Durchmesser des Bohrloches an seiner Öffnung. Der Aussendurchmesser des Rohrstutzens, der von seinem Tellerfuss gegen das andere Ende zu leicht verjüngt sein kann, ist an seiner dicksten, im Bereich des Ringansatzes befindlichen Stelle annähernd so gross wie der Bohrlochdurchmesser, kann aber auch etwas geringer sein als dieser.
Der Innendurchmesser des Rohrstutzens muss mindestens so gross wie der Aussendurchmesser
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des Ankerschaftes, kann aber auch geringfügig grösser als dieser sein. Das untere Ende des Rohrstutzens ist durch eine senkrecht zu seiner Mittelachse stehende dünne Wand verschlossen.
An der Aussenwand des Rohrstutzens, vornehmlich im Bereich gegen dessen oberes Ende, sind diametral einander gegenüber wenigstens je ein, vorzugsweise reihenartig hintereinander je zwei, Spreizfüsse angeordnet, die seitlich schräg nach hinten gegen den Tellerfuss wegstehen und sich zufolge der Elastizität des verwendeten plastischen Materials und/oder einer im Bereich der Fusswurzel bestehenden Einkerbung bis ganz an die an dieser Stelle segmentartig abgeflachte Aussenwand des Rohrstutzens andrücken lassen.
Mit einem solcherart beschaffenen Verschlusspfropfen werden die Bohrlöcher verschlossen, nachdem zunächst die Klebepatronen bis an das Ende der Bohrlöcher eingeschoben und sodann diese mit Spritzbeton vollgefüllt wurden. Durch die gegen die Einschubrichtung seitlich wegstehenden Spreizfüsse, die sich mit ihren Fussenden an den Unebenheiten der Bohrlochwand abstützen und in dieser verkrallen, wird der Verschlusspfropfen gegen ein Herausfallen oder Herausdrücken verlässlich gesichert.
Nach einer gewissen Zeit des Zuwartens, in der zweckmässigerweise zahlreiche vorher hergestellte Bohrlöcher gleicher Art bestückt und mit Beton angefüllt wurden, werden die Felsankerstäbe in die Bohrlöcher durch den Rohrstutzen hindurch bis an das Bohrlochende hineingetrieben, wobei die dünne, das innere Ende des Rohrstutzens verschliessende Wand von der Ankerspitze durchbohrt und seitlich weggedrückt wird.
Aus konstruktiven Gründen kann zwecks leichterer Herstellung der Formteile im Spritzgussverfahren die Vorrichtung auch aus zwei symmetrischen Halbschalen bestehen, die an ihrer durch die Längsachse des Rohrstutzens verlaufenden Teilungsebene beidseitig die an dieser seitlich angrenzenden Spreizfüsse aufweisen, wobei die beiden Halbschalen durch kräftige Gummi- oder offene Federringe zusammengehalten werden. Hiefür können entsprechende Nuten in der zylindrischen Aussenwand des Rohrstutzens vorgesehen sein. Überdies ist in der Teilungsebene der Halbschalen stirnseitig im Übergangsteil zwischen Rohrwand und Tellerfuss je ein kurzer zylindrischer Zapfen und auf der andern, symmetrisch korrespondierenden Seite eine entsprechende zylindrische Ausnehmung vorgesehen, um einen verlässlichen Zusammenhalt der beiden Halbschalen zu gewährleisten.
Wenn die Tunnelwand im Bereich der Bohrloch- öffnung starke Unebenheiten aufweist, kann für den Niveauausgleich über den Rohrstutzen ein auf dem Tellerfuss aufliegender dickerer Gummiring aufgeschoben oder eine aus plastischer, schnell erhärtender Masse bestehende ringförmige Dichtmanschette aufgesetzt werden.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Halbschale des Rohrstutzens mit Sicht gegen die Stirnflächen des Halbschalenkörpers und in das Innere der halbzylindrischen Rohrhöhlung. Fig. 2 stellt einen Längsschnitt durch die Halbschale entlang der Teilungsebene A-B in Fig. l dar und Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Halbschale von unten.
Die zylindrische Rohrwand-l-geht an ihrem unteren Ende in einen kreisringförmigen Tellerfuss --2- über. Das obere Ende des Rohrstutzens ist durch eine dünne Querwand --3-- abgeschlossen. Von der Rohrwand-l--stehen die an der Teilungsebene reihenweise hintereinander angeordneten Spreizfüsse - seitlich gegen den Tellerfuss weg. Sie sind an ihrer Fusswurzel durch Einkerbungen --6-- zwecks Verbesserung der Biegemöglichkeit etwas verdünnt. Unterhalb der Spreizfüsse --4-- befinden sich die konstruktiv bedingten segmentartigen Abflachungen --5-- der Rohrwand, die den Spreizfüssen beim Einführen des Rohrstutzens in das Bohrloch den nötigen Platz zum teilweisen Anlegen an die Rohrwand bieten.
Aus der Teilungsstirnfläche ragt der zylindrische Bolzen --7-- hervor, der beim Zusammenfügen beider Halbschalen in die korrespondierende zylindrische Bohrung --8-- des andern Halbschalenteiles eingreift. Die Ringnut zur Aufnahme des Gummi- bzw. offenen Federringes ist am Fuss des Rohrstutzens mit --9-- bezeichnet.
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