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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hüllrohr für eine Vorrichtung zum Bohren von Löchern und Ausbilden einer Verankerung in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei das Hüllrohr mit einem Bohrgestänge und/oder einer Bohrkrone bzw. einem Bohrhammer gekoppelt ist und über seinen Umfang mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen ausgebildet ist sowie nach Fertigstellung des Bohrloches bzw. nach einem Einbringen eines Ankers mit einer aushärtbaren Suspension verfüllbar ist.
Vorrichtungen zum Bohren, insbesondere zum Schlag- oder Drehschlagbohren, und nachfolgenden Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Hiebei wird ein sich gegebenenfalls über grosse Längen erstreckendes Loch bzw. eine Bohrung mit Hilfe einer Bohrkrone ausgebildet, welche an einem Bohrgestänge gelagert ist, wobei durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung das Bohrloch ausgebildet wird. Um ein Hereinbrechen von Material in das sich gegebenenfalls über eine grosse Länge erstreckende Bohrloch zu vermeiden und/oder nach Fertigstellung der Bohrung eine Auskleidung zur Verfügung stellen zu können, wurde hiebei beispielsweise vorgeschlagen, ein das Bohrgestänge umgebendes Hüllrohr zu verwenden, welches beim Bohrvorgang eingebracht wird.
Nach der Fertigstellung der Bohrung kann beispielsweise in das Hüllrohr ein Anker eingebracht werden bzw. das Bohrgestänge unmittelbar als Anker Verwendung finden und eine rasch abbindende Suspension zum Verfestigen des umliegenden Materials eingebracht werden.
Eine Vorrichtung mit einem Hüllrohr der eingangs genannten Art ist beispielsweise der WO 98/21439 zu entnehmen, worin ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bohren und Auskleiden von Löchern geoffenbart ist. Durch ein ein Bohrgestänge, welches eine Bohrkorne beaufschlagt, umgebendes Hüllrohr wird ein Ringraum zwischen dem Hüllrohr und dem Aussenumfang des Bohrgestänges zur Verfügung gestellt, wobei beispielweise im unmittelbar an die Bohrkrone anschliessenden Bereich wenigstens eine Durchtrittsöffnung im Hüllrohr vorgesehen ist, über welche abgebautes Material gegebenenfalls aus dem herzustellenden Bohrloch ent-
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fernt und für eine Verankerung eine aushärtbare Suspension in das umliegende Material ausgebracht werden kann.
Anstelle eines Einbringens eines Hüllrohres gemeinsam mit der Ausbildung des Bohrloches sind darüberhinaus Verfahren bekannt geworden, bei welchen in zeitaufwendigen, mehrfachen Arbeitsschritten nach Fertigstellung des Bohrloches die Bohrkrone aus dem Bohrloch entfernt und anschliessend ein Auskleidungsbzw. Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird. Hüllrohre bzw. hülsenförmige Einsätze für derartige Auskleidungen von Bohrlöchern sich hiebei beispielsweise der DE-AS 21 33 593, der ATPS 329 487 oder der AT-PS 262 196 zu entnehmen.
Es ist einsichtig, dass eine derartige vorgangsweise nur in denjenigen Fällen einsetzbar ist, in welchen ein Hereinbrechen von Material in das fertiggestellte Bohrloch mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, wobei darüberhinaus ein entsprechend vergrösserter Querschnitt gebohrt werden muss, um ein nachträgliches Einbringen des Auskleidungs- oder Hüllrohres zu ermöglichen. Um ein derartiges Auskleidungs- oder Hüllrohr mit grosser Länge einbringen zu können, muss dieses Rohr wiederum mit einer relativ grossen Wandstärke ausgebildet sein, um ein sicheres Einbringen zu ermöglichen, sodass eine auf die Abmessungen des Hüllrohres abgestimmte Bohrkrone mit relativ grossem Durchmesser eingesetzt werden muss.
Für eine ordnungsgemässe Verankerung eines Ankers sowie des den Anker umgebenden Hüllrohres nach Ausbringen einer härtbaren Suspension ist jedoch darüberhinaus eine entsprechend stabile Verbindung mit dem umliegenden Material erforderlich, um ein unbeabsichtigtes Entfernen des Ankers bei einer entsprechenden Belastung mit Sicherheit vermeiden zu können.
Hiebei ist bei den bekannten Ausführungsformen von Hüllrohren nachteilig, dass diese über eine im wesentlichen glatte Oberfläche verfügen, da sie üblicherweise aus Stahl-oder Kunststoffelementen gefertigt sind, sodass selbst bei einem Einbringen einer Suspension über eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen im Hüllrohr ein teilweise nur örtliches Eindringen der aushärtbaren Suspension in das umliegende Material ermöglicht wird und eine im wesentlichen glatte bzw. ebene Trennfläche zwischen der Suspension und den Aussenoberflächen des Hüllrohres erzielt wird, sodass die Veranke-
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rungswirkung insbesondere im Bereich des Hüllrohres teilweise stark beeinträchtigt ist.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ein Hüllrohr der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei neben einer schnellen und einfachen Auskleidung des Bohrloches durch gleichzeitiges Einbringen eines Hüllrohres nachträglich eine sichere Verankerung eines in das Hüllrohr einzubringenden Ankers bzw. eines als Anker Verwendung findenden Bohrgestänges bei Einbringen einer aushärtbaren Suspension, welche wenigstens teilweise in das das Bohrloch umgebende Material ausgebracht wird, bei zuverlässiger Verankerung des Hüllrohres erzielbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemässe Hüllrohr im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr aus wenigstens einem mit gleichmässig verteilten Durchtrittsöffnungen versehenen Streckmetallelement ausgebildet ist, welches an seinen Enden Verbindungselemente, insbesondere Muffen, zur Verbindung mit der Bohrkrone und/oder weiteren Hüllrohrelementen aufweist. Dadurch, dass erfindungsgemäss das Hüllrohr aus wenigstens einem Streckmetallelement ausgebildet ist, welches mit einer Vielzahl von gleichmässig über den Umfang verteilten Durchtrittsöffnungen ver-
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entsprechende sichere Verankerung des Ankers und des Hüllrohres erzielbar wird.
Darüberhinaus ist durch die Ausbildung des Hüllrohres aus wenigstens einem Streckmetallelement sichergestellt, dass das Hüllrohr nicht eine vollkommen ebene, glatte Aussenoberfläche aufweist, sodass nach dem Einbringen der aushärtbaren Suspension durch die inhärente Oberflächengestaltung des Streckmetallelements bzw. die inhärente Unebenheit der Oberflächen des Streckmetallelements die Verankerungswirkung im Ma- terial nach dem Aushärten der Suspension entsprechend erhöht wird.
Bei Vorsehen von sich über grössere Längen erstreckenden Bohrungen findet in an sich bekannter weise ein über die Längserstreckung unterteiltes Hüllrohr Verwendung, sodass derart mehrere, hintereinander angeordnete Streckmetallelemente jeweils über geeignete Verbindungselemente, insbesondere Muffen, miteinander verbunden werden bzw. unmittelbar an die Bohrkrone anschliessen.
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zur Erzielung eines grossen Durchtrittsquerschnittes für die aushärtbare Suspension als auch für eine entsprechend gute Verankerungswirkung ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Durchtrittsöffnungen des Streckmetallelements im wesentlichen rhomboid- bzw. rautenförmige Konturen aufweisen.
Durch derartige rhomboid-bzw. rautenförmige Konturen der Durchtrittsöffnungen wird darüberhinaus während des Bohrvorganges sichergestellt, dass die Durchtrittsöffnungen nicht von abgebautem Material, welches üblicherweise eine im wesentlichen abgerundete bzw. kugelförmige Form aufweist, vollständig verlegt und blockiert werden. In diesem Zusammenhang wird darüberhinaus besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass das Streckmetallelement eine gitter-bzw. maschendrahtartige Struktur aufweist, wodurch sich eine entsprechend grosse, freie Durchtrittsfläche gegenüber dem zwischen den einzelnen Durchtrittsöffnungen verbleibenden Materialquerschnitt ergibt.
Für eine ordnungsgemässe Führung des von wenigstens einem Streckmetallelement gebildeten Hüllrohres relativ zum Bohrgestänge bzw. einem nachträglich zu setzenden Anker wird vorgeschlagen, dass ein Ringraum von zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge bzw. dem Anker angeordneten Abstandhaltern, insbesondere von den in den Endbereichen des (der) Streckmetallelements (e) vorgesehenen Muffenelementen, definiert ist, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht.
Während durch die Verwendung eines Streckmetallelements zur Ausbildung eines Hüllrohres entsprechend grosse Durchtrittsquerschnitte für nachträglich einzubringendes, aushärtbares Material als auch eine entsprechende Verankerungswirkung erzielbar ist, besteht bei der Vielzahl von Durchtrittsöffnungen gegebenenfalls die Gefahr eines Eindringens von Wasser bzw. Feuchtigkeit aus dem umgebenden Material in den Bereich des Ankers, sodass der Anker bei einem beispielsweise mehrere Jahre dauernden Verlei- ben in dem Bohrloch durch Korrosion beschädigt werden kann.
Für einen zusätzlichen Schutz gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit zum Anker wird daher gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass das Hüllrohr mehrlagig ausgebildet ist, wobei zwischen in radialer Richtung
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an der inneren und der äusseren Oberfläche angeordneten, mit Durchtrittsöffnungen ausgebildeten Streckmetallelementen ein Kunststoffrohr vorgesehen ist.
Durch diese erfindungsgemäss bevorzugt vorgeschlagene Sandwichkonstruktion aus aussenliegenden Streckmetallelementen und einem zwischenliegenden Kunststoffrohr können die für die erhöhte Verankerungswirkung massgeblichen Eigenschaften des Streckmetallelements genutzt werden, während über das Kunststoffrohr ein Eindringen von Feuchtigkeit zum Anker und die dadurch bestehende Gefahr einer Korrosion weitestgehend minimiert werden kann.
Für das Ausbringen einer Suspension zur nachträglichen Verankerung muss naturgemäss das Kunststoffrohr mit entsprechenden Durchtrittsöffnungen versehen sein, wobei in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt vorgeschlagen wird, dass das Kunststoffrohr mit einer Mehrzahl von sich lediglich in Richtung zur Aussenseite des Hüllrohres öffnenden bzw. verschliessbaren Austrittsöffnungen ausgebildet ist, sodass durch derartige verschliessbare Austrittsöffnungen bzw. Öffnungen, welche sich aufgrund einer Ventilwirkung lediglich in Richtung nach aussen des Bohrloches öffnen, ein sicheres Ausbringen der aushärtbaren Suspension in den umliegenden Bereich sichergestellt wird, während ein Eindringen von Feuchtigkeit vermieden wird.
Derart lässt sich wiederum eine entsprechend sichere Verankerung im umgebenden Material, welches beispielsweise von einem sogenannten überlagerungsgebirge bzw. Lockergebirge gebildet wird, erzielen, wobei nach dem Aushärten der Suspension wiederum die inhärenten Unebenheiten der Streckmetallelemente eine entsprechend gute Verankerungswirkung erzielen lassen und gleichzeitig eine Abdichtung gegenüber gegebenenfalls vorhandener Feuchtigkeit durch das Kunststoffrohr zur Verfügung gestellt wird.
Insbesondere bei einem von einer mehrlagigen Sandwichkon- struktion gebildeten Hüllrohr wird für die Verbindungselemente bzw. Muffen gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die von Muffen gebildeten Verbindungselemente eine abgestufte bzw. mit abgesetzten Bereichen gebildete Kontur aufweisen, an welchen die innen- und aussenliegenden Streckmetallelemente und das zwischengeschaltete Kunststoffrohr festlegbar sind.
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Für eine einfache Mitnahme des insbesondere mehrlagigen Hüllrohres während des Bohrvorganges, wodurch sich bereits während des Bohrvorganges eine entsprechende Schutzwirkung für das Bohrgestänge erzielen lässt, ist darüberhinaus bevorzugt vorgesehen, dass in an sich bekannter Weise das Hüllrohr unter Zugbe- aufschlagung mit der Bohrkrone, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Kopplungselements, insbesondere eines auf die Bohrkrone einwirkenden Schlagschuhes, koppelbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beilie-
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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines erfindungsgemässen Hüllrohres für eine Vorrichtung zum Bohren, wobei zusätzlich Teile der Bohrvorrichtung angedeutet sind ; Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen, aus einem Streckmetallelement hergestellten Hüllrohres ; und Fig. 3 in vergrössertem Massstab einen teilweisen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemässen, mehrlagigen Hüllrohres.
In Fig. 1 ist schematisch mit 1 eine Bohrkrone zur Ausbildung eines Bohrloches bezeichnet, dessen Aussenkontur mit 2 angedeutet ist, wobei zum Antrieb der Bohrkrone 1 ein schematisch mit 3 angedeutetes Bohrgestänge Verwendung findet. Unmittelbar mit der Bohrkrone 1 an der von den Bohrelementen 4 abgewandten Seite bzw. dem Schlagschuh 5 der Bohrkrone 1 ist ein Hüllrohr 6 vorgesehen, wobei das Hüllrohr 6, wie dies aus Fig. 2 insbesondere deutlich ersichtlich ist, aus Streckmetallelementen gebildet ist, welche an ihren Endbereichen zur Verbindung mit der Bohrkrone 1 bzw. dem Schlagschuh 5 als auch mit benachbarten Hüllrohrelementen 6 jeweils mit Muffenelementen 7 und 8 ausgebildet sind. Die Muffenelemente 7,8 können hiebei zur Erzielung einer entsprechenden Steck- bzw.
Schraubverbindung ausgebildet sein, um insbesondere bei grossen Dimensionen eines Bohrloches eine entsprechende Verlängerung des Hüllrohres 6 ähnlich der Verlängerung des Bohrgestänges 3 zu ermöglichen.
Ein derartiges Hüllrohr-bzw. Streckmetallelement 6 ist hiebei in Fig. 2 nochmals deutlich dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die gleichmässig über den Umfang verteilten Durch-
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trittsöffnungen des von dem Streckmetallelement gebildeten Hüllrohres 6 im wesentlichen jeweils rhomboid-bzw. rautenförmige Konturen 9 aufweisen, sodass sich insgesamt für die Oberfläche des Hüllrohres 6 eine gitter-bzw. maschenartige Struktur ergibt.
Nach Fertigstellung der Bohrung 2 findet entweder unmittelbar das Bohrgestänge 3 als Anker Verwendung bzw. wird nach einem Entfernen des Bohrgestänges 3 mit wenigstens Teilen der Bohrkrone 1 ein getrennter Anker in die fertiggestellte Bohrung 2 und in das Innere des Hüllrohres 6 eingebracht, worauf in weiterer Folge in das Innere des Hüllrohres 6 eine aushärtbare Suspension eingebracht wird, welche über die in dem Streckmetallelement 6 ausgebildeten Durchtrittsöffnungen 9 in das umgebende Material austreten kann.
Nach dem Aushärten der Suspension ergibt sich somit eine äusserst widerstandsfähige Verankerung im fertiggestellten Bohrloch 2, wobei die Verankerungswirkung insbesondere dadurch unterstützt wird, dass durch die nicht vollkommen ebene Oberflächenbeschaffenheit des Streckmetallelements 6 eine entsprechend sichere Verankerung auch des Hüllrohres 6 neben der Verankerung des Ankers in der ausgehärteten Suspension ermöglicht wird.
In Fig. 3 ist in vergrössertem Massstab ein Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines schematisch mit 10 bezeichneten Hüllrohres angezeigt, wobei das mehrlagige Hüllrohr 10 von einem aussenliegenden, wiederum mit einer Vielzahl von Durchbrechungen versehenen Streckmetallelement 11, einem innenliegenden, mit Durchbrechungen versehenen Streckmetallelement 12 und einem zwischengeschalteten Kunststoffrohr bzw. -element 13 ausgebildet wird. Die Streckmetallelemente 11 und 12 weisen wiederum eine Ausbildung bzw. Beschaffenheit ähnlich dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Streckmetallelement 6 mit einer Vielzahl von rhomboid-bzw. rautenförmigen Durchtrittsöffnungen 9 auf.
Demgegenüber ist das zwischengeschaltete Kunststoffrohr 13 mit einer verringerten Anzahl von Durchtrittsöffnungen ausgebildet, wobei in Fig. 3 eine der Öffnungen 14 angedeutet ist, welche im Sinne einer Ventilwirkung einen Durchtritt von nachträglich auszubringender Suspension lediglich in der durch den Pfeil 15 angedeuteten Richtung ermöglicht.
Es wird somit bei der in Fig. 3
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dargestellten Ausführungsform sichergestellt, dass nach Einbringen der Suspension zur Ausbildung einer Verankerung aus dem umliegenden Material keine Feuchtigkeit bzw. kein Wasser in Richtung zu dem Bohrgestänge 3 bzw. einem anstelle des Bohrgestänges 3 anzuordnenden Anker eindringen kann, sodass eine Korrosions- wirkung vermieden wird und sich derart Anker, welche auch über eine Vielzahl von Jahren im Bohrloch verbleiben können, hergestellt werden können.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Hüllrohres 10 findet eine abgewandelte Ausbildung einer Muffe 16 mit abgesetzten bzw. abgestuften Bereichen 17 Verwendung, um die Festlegung der einzelnen Lagen bzw. Elemente 11,12 und 13 zur Ausbildung der sandwichartigen Struktur des Hüllrohres 10 zu ermöglichen. Darüberhinaus ist in Fig. 3 ein zusätzlicher Abstandhalter bzw. ein Fortsatz des Muffenelements 18 angedeutet, um eine entsprechende Positionierung relativ zu dem Bohrgestänge 3 bzw. einem zu setzenden Anker zu ermöglichen, wobei die Mittellinie der Gesamtkonstruktion in sämtlichen Figuren jeweils mit 19 bezeichnet ist.