DE10234255A1

DE10234255A1 - Verwendung von Bohr-Injektionsankern als flächentragende Armierung eines Vortriebs-Gewölbeschirmes

Info

Publication number: DE10234255A1
Application number: DE2002134255
Authority: DE
Inventors: Ernst Friedrich Ischebeck
Original assignee: Friedr Ischebeck GmbH
Current assignee: Friedr Ischebeck GmbH
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-07-27
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-07-28
Also published as: DE10234255B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwendung von vorzugsweise aus Kaltwalzstahl bestehenden Bohr-Injektionsankern (1) mit ausschließlich im Bereich der Bohrkrone (2) offenem Längskanal zur Spülung sowie Zementinjektion und mit sich über die gesamte Bohr-Injektionsankerlänge erstreckendem, kupplungsmutterbestückbarem Mantelwandgewindegang in einem Vortriebs-Betongewölbeschirm im Bereich einer Tunneldecke. Um einen vergrößerten Anwendungsbereich und einen vereinfachten Aufbau zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass die Bohr-Injektionsanker auch zur Zementverpressung dienen und verwendet werden als flächentragene Armierung des Vortriebs-Betongewölbeschirmes im Bereich der Tunneldecke, wobei bei in Tunnellängsrichtung (L) benachbarten Bohr-Injektionsankern (1) in Tunnellängsrichtung (L) eine mindestens etwa 20-prozentige Überlappung (a, b) der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlänge (c) gegeben ist und gemäß einem ersten Aspekt der Bohr-Injektionsanker (1) von einem Zementinjektion beinhaltenden Verpresskörper (7) umgeben ist, mit einer Zuordnung von eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen in Tunnellängsrichtung (L), derart, dass bohrkronenseitige Kopfabschnitte (d) von Verpresskörpern (7) im Bereich des nachfolgenden Tunnelvortriebs liegen. Gemäß einem zweiten Aspekt wird auf eine Einbettung des Bohr-Injektionsankers (1) abgestellt, derart, dass darin in einem der Tunneldecke zuweisenden ersten Längenabschnitt Druckspannungen und in einem der Bohrkrone (2) zuweisenden ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung von vorzugsweise aus Kaltwalzstahl bestehenden Bohr-Injektionsankern mit ausschließlich im Bereich der Bohrkrone offenem Längskanal zur Spülung sowie Zementinjektion und mit sich über die gesamte Bohr-Injektionsankerlänge erstreckendem, kupplungsmutterbestückbarem Mantelwandgewindegang in einem Vortriebs-Betongewölbeschirm im Bereich einer Tunneldecke.

Beim Tunnelbau ist es bekannt, das nach dem Ausbruch freistehende Gewölbe und die den Ausbruch stirnseitig begrenzende Ortsbrust durch vorauseilende Sicherungsmittel zu sichern. Derartige vorauseilende Gewölbesicherungen dienen dazu, einen im Ausbruch vorübergehend freiliegenden Teil zwischen der Ortsbrust und einer bereits nachgeführten dauerhaften Sicherung solange temporär abzusichern, bis eine herkömmliche dauerhafte Gewölbesicherung mit bspw. Ausbaubögen, Spritz- bzw. Ortbeton und/oder Ankern nachgezogen worden ist. Prinzip der in diesem Zusammenhang bekannten sog. neuen österreichischen Tunnelbauweise (N.Ö.T.) ist es, die natürliche Druckumlagerung des Fels um den Ausbruch herum bis zum Ringschluß durch einen nachgiebigen Ausbau zu aktivieren, wobei zunächst temporäre Sicherungen einen dosierten Ausbauwiderstand ermöglichen. Eine gängige temporäre vorauseilende Sicherung im Tunnelbau sind Rohrschirme aus Stahlrohren, zu deren Gewinnung die Rohre, von einer Ausbruchwandung ausgehend, unter Drehbewegung mittels einer verlorenen Bohrkrone mit einer nur geringen Außenneigung zur Tunnelvortriebsrichtung in den umgebenden Fels bzw. Boden eingebracht werden. Nachteilig ist, daß die eingesetzten Rohre außenseitig eine glatte Mantelfläche besitzen, so daß eine Einleitung bzw. Übertragung von nennenswerten Axialkräften aus dem umgebenden Boden nicht möglich ist. Da derartige Rohrschirme nach bisheriger Meinung rein auf Biegung beansprucht werden, kom men Stahlrohre mit vergleichsweise großem Durchmesser und dicker Wandung, d. h. bei bis zu über 15 Metern mit Länge großem Gewicht zum Einsatz, die bisher mit Sonderbohrmaschinen eingebohrt werden. Nachteilig ist hieran, daß die Tunnelvortriebsmannschaften mit ihren Tunnelbohrwagen während der Herstellung der Rohrschirme nicht arbeiten können, sondern den Herstellern der Rohrschirme Platz machen müssen. Nachteilig ist weiter, daß die langen, auf Biegung beanspruchten Rohre in der Regel aus 2 Meter langen Rohrschüssen mit Innengewinde/Außengewinde (ohne Koppelmuffe oder Nippel) zusammengesetzt sind, dabei aber eine solche Gewindeverbindung das Biegemoment des Rohrschirmes auf die Hälfte eines ungeschwächten Rohres reduziert. Aus der DE 36 39 891 C2 ist des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrschirmes bekannt, bei welchem die Bohrrohre an Ihrer Mantelfläche verschließbare Injektionsöffnungen (Ventile) aufweisen, durch die nach dem Einbohren durch das Rohrinnere ein Injektionsmaterial in den rohraußenseitigen Bohrspalt eingeleitet werden kann, so daß die glatten Stahlrohre hierüber im günstigsten Fall unmittelbaren Kontakt mit dem Boden haben. Ein intensiver Scherverbund oder Verbundkörper (Verpreßkörper) ist bei Rohrschirmen allerdings auch auf diesem aufwändigen Weg nicht zu erreichen, so daß der zuvor beschriebene Tragmechanismus der Rohrschirme nicht verändert wird. Hinzu kommt, daß in der Praxis bei Kunststoff-Ventilen (Manschettenventilen) der Stahlrohre Funktionsstörungen auftreten und das stufenweise Verpressen der Manschetten-Ventile mit Doppelpacker sehr aufwändig ist. Zur Gewinnung von herkömmlichen vorauseilenden Gewölbesicherungen ist außerdem der Einsatz von Bohr-Injektionsankern einerseits als Spieße und andererseits als Systemankerung bekannt. Bei der bekannten Systemankertechnik werden die Bohr-Injektionsanker bezüglich eines Tunnelquerschnittes, ausgehend von dem Gewölbeumfang, in radialer Richtung eingebracht. Im Gegensatz dazu werden sie als Spieße praktisch parallel zur Tunnellängsrichtung in ausreichender Überlappung zu Ausbaubögen angeordnet, welche elastische Punktlager für die Spieße bilden. Dabei werden die Spieße in der Regel erst nach dem Aufstel len der zugeordneten Ausbaubögen eingebohrt und bilden erst durch ihre Abstützung auf den Ausbaubögen mit diesen gemeinsam eine Tragkonstruktion aus. Bei der erzielten Vernagelung des an das Tunnelgewölbe angrenzenden Bodens werden die Spieße hauptsächlich auf Scherung belastet. Um bei diesen bekannten Techniken in der äußeren Gewölbeumgebung eine gute Verankerung der Bohr-Injektionsanker zu erreichen, wird bei ihrer Verwendung als Spieße durch die Bohrkrone, d. h. vom Bohrlochtiefsten ausgehend eine Zementfüllung in das Bohrloch injiziert. Bei radialer Anwendung von Bohrinjektionsankern ist zudem ein über das bloße Injizieren hinausgehendes Verpressen bekannt, wobei es unter gleichzeitiger, ggf. schrittweiser Drehung des Bohr-Injektionsankers und Einpressen einer Zementdickspülung unter erhöhtem Druck zur Ausbildung und Verkeilung von Zementschollen im Bohrloch und dadurch im weiteren Verlauf zur Ausbildung eines den Anker umgebenden, sich radial zur Tunnelwand erstreckenden Presskörpers kommt. Während derartige bekannte vorauseilende Gewölbesicherungen aus Bohr-Injektionsankern für den Tunnelbau besonders in festem, beispielsweise felsigem Grund gut geeignet sind, werden Tunnel heute zunehmend auch durch Lockergestein mit geringer Kohäsion gebaut. Hinzu kommt, dass die relativ geringe Länge von nur etwa 3 bis 4 Metern der als Spieße verwendeten Bohr-Injektionsanker in Verbindung mit der überlappenden Anordnung nur Vortriebsabschnitte von entsprechend geringer Länge ermöglicht, was, bezogen auf eine Tunnellängeneinheit, eine hohe Anzahl von Bohrungen und Bohr-Injektionsankern an unterschiedlichen Positionen und in verschiedenen Richtungen bei insgesamt hohem Zeit- und Kostenaufwand erforderlich macht.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorauseilende Gewölbesicherung für den Tunnelbau mit vergrößertem Anwendungsbereich und vereinfachtem Aufbau anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst und im Wesentlichen gelöst durch die in Anspruch 1 vorgeschlagene Verwendung von bevorzugt aus Kaltwalzstahl bestehenden Bohr-Injektionsankern mit ausschließlich im Bereich der Bohrkrone offenem Längskanal zur Spülung sowie Zementinjektion und – verpressung und mit sich über die gesamte Bohr-Injektionsankerlänge erstreckendem, kupplungsmutterbestückbarem Mantelwandgewindegang als flächentragende Armierung eines Vortriebs-Betongewölbeschirmes im Bereich einer Tunneldecke, wobei bei in Tunnellängsrichtung benachbarten Bohr-Injektionsankern in Tunnellängsrichtung eine mindestens etwa 20-prozentige Überlappung der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlänge gegeben ist und wobei ein Bohr-Injektionsanker in einen Zementinjektion beinhaltenden Verpresskörper eingebettet ist, mit einer Zuordnung von eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen in Tunnellängsrichtung derart, dass bohrkronenseitige Kopfabschnitte von Verpreßkörpern im Bereich des nachfolgenden Tunnelvortriebs liegen. Dies bedeutet, daß sich ein Verpreßkörper, ausgehend von der in Blickrichtung auf die Ortsbrust vor der Ortsbrust liegenden Einbohrstelle in der Ausbruchwandung in seiner Längsrichtung deutlich über die Ortsbrust hinaus bis in den hinter der Ortsbrust liegenden Boden- bzw. Gebirgsbereich hinein erstreckt, in welchem Bereich erst ein dem Einbringen der mit Bohr-Injektionsankern bewehrten Verpreßkörpern nachfolgender Tunnelvortrieb erfolgt. Für die Verwendung der entsprechenden Bohr-Injektionsanker ist wesentlich, dass durch die über eine bloße Spülung und Zementinjektion hinausgehende Ankerverpressung mit Zementinjektion ein Verbund- bzw. Verpresskörper und dadurch ein intensiver Scherverbund zwischen Bohr-Injektionsanker und umgebendem Gebirge entsteht. Dieser bildet eine wichtige Voraussetzung für die erfindungsgemäße flächentragende Wirkung der Bohr-Injektionsanker als Armierung in dem Vortriebs-Betongewölbeschirm, der im Hinblick auf die verwendeten Bohr-Injektionsanker auch als Ankerschirm bezeichnet wird. Die flächentragende Wirkung beruht dabei grundlegend auf einer wechselweisen bzw. gegenseitigen Abstützung der durch die Bohr- Injektionsanker armierten, d. h. bewehrten Verpreßkörper, die in ihrer Gesamtheit den Gewölbeschirm bilden. Durch das schon eingangs erläuterte Verpressen des Bohr-Injektionsankers, welches vorzugsweise mit Zementdickspülung als Stützflüssigkeit erfolgt, kommt es in Verbindung mit dem dabei gebildeten Verpreßkörper (Verbundkörper), der im Durchmesser bevorzugt etwa zumindest das 1,5-Fache des Bohrkronendurchmessers beträgt, zu einem kombinierten Verbund aus Bohr-Injektionsanker, Verpreßkörper und umgebenden Boden bzw. Gebirge. Der Bohr-Injektionsanker ist dabei über sein Betonstahlgewinde sehr steif mit dem Verpreßkörper verbunden, wobei durch den Beton-Gewindeeingriff ein auch in Längsrichtung des Bohr-Injektionsankers hoch beanspruchbarer axialer Scherverbund besteht. Dies bedeutet, daß im Gegensatz zu den bekannten Rohrschirmen bei einem erfindungsgemäßen Ankerschirm durch den hier auch axial bestehenden Scherverbund zwischen Bohr-Injektionsanker und umgebendem Verpreßkörper auch nennenswerte in Längsrichtung wirkende Kräfte (Normalkräfte) übertragbar sind. Die mit gelöstem Bohrklein vermörtelten Verpreßkörper, die wie bewehrter Stahlbeton wirken, stehen ihrerseits in einem kraft- und/oder formschlüssigen Verbund mit dem sie umgebenden Gebirge bzw. Boden, so daß eine von den Verpreßkörpern ausgehende Bodenverbesserung bzw. Gebirgsvergütung resultiert. Bei einer im Tunnelquerschnitt ringsegmentartig benachbarten Anordnung von zur Tunnelachse nur geringfügig geneigten Verpreßkörpern geht von den entsprechend benachbarten Verbundsystemen eine Kraftwechselwirkung, d. h. im Verbund eine gegenseitige Abstützung aus, so daß ein durch die Bohr-Injektionsanker armierter (bewehrter) flächentragender Gewölbeschirm resultiert. Dazu kann seitlich eine Tangierung der Überlappung der Verpreßkörper bestehen, andererseits kann auch eine begrenzte seitliche Beabstandung durch dazwischenliegende, durch die Verpreßkörper mittelbar mitverfestigte Gebirgsschichten ausreichend sein. Eine Fortsetzung des Gewölbeschirms in Tunnellängsrichtung wird dadurch erreicht, daß in dieser Richtung eine mindestens etwa 20-prozentige Überlappung der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen von in Tunnellängsrichtung aufeinanderfolgenden Bohr-Injektionsankern besteht. Die vorgeschlagenen Ankerschirme eignen sich besonders auch dazu, um Setzungen an der Oberfläche über dem Tunnel zu begrenzen. Insbesondere ist bevorzugt, daß sich die Kopfabschnitte bis zu einer Länge von zumindest etwa dem 1,5- bis 2-Fachen des Tunneldurchmessers in dem zuvor erläuterten Sinn in den der Ortsbrust nachfolgenden Tunnelvortrieb erstrecken, wodurch die erfahrungsgemäß besonders in entsprechendem Abstand zu der Ortsbrust auftretenden Setzungen verringert werden können. Im Gegensatz zu der bekannten Verwendung von Bohr-Injektionsankern als Spieße zum Vorpfänden wird bei einem erfindungsgemäßen Ankerschirm eine flächentragende Wirkung ohne als Punktlager dienende Ausbaubögen erreicht. Die Einbohrposition, d. h. die Einbohröffnung in der Ausbruchwandung des Bohr-Injektionsankers, kann kurz vor, bevorzugt etwa 1 Meter vor der Ortsbrust liegen, wobei zur Abstimmung einer gewünschten Überlappung der Bohr-Injektionsanker in Längsrichtung oder mit Rücksicht auf ein verwendetes Bohrgerät auch kleinere oder größere Abstände möglich sind.

Gemäß einem weiteren, auch eigenständig bedeutsamen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die einzelnen Verpreßkörper herstellungsbedingt eine etwa keulenförmige Formgebung aufweisen mit einem im Bereich der Bohrkrone des Bohr-Injektionsankers gebildeten Keulenkopf vergleichsweise größeren Querschnittes, welcher über die Verpresskörperlänge in einen am gegenüberliegenden Ende liegenden, vergleichsweise schlankeren Keulenstiel übergeht. Bevorzugt ist dabei an eine derartige Zuordnung von eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen in Tunnellängsrichtung gedacht, bei der bohrkronenseitige Keulenköpfe von Verpreßkörpern in Überlappung zu schlankeren Keulenstielen in Tunnellängsrichtung benachbarter Verpreßkörper liegen. Durch die erfindungsgemäße Überlappung bohrkronenseitiger Keulenköpfe von Verpresskörpern mit schlankeren Keulenstielen von in Tunnellängsrichtung benachbarten Verpresskörpern wird bei einem gleichen oder ähnlichen, dabei ins gesamt jeweils geringen Einbohrwinkel der Bohr-Injektionsanker gegenüber der Tunnellängsachse eine nach radial außen platzsparende Anordnung und zugleich im Längsprofil (ggf. unter Zwischenlage von Gebirgsschichten) eine gegenseitig anschmiegende Anordnung der Verpresskörper erreicht, welche in Tunnellängsrichtung bei etwa 20-prozentiger Überlappung der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen eine besonders wirksame gegenseitige Abstützung der Verpresskörper erlaubt. Für die Flächentragwirkung ist, wie schon ausgeführt, eine gegenseitige Abstützung von in Tunnelquerrichtung tangential benachbarten Verpresskörpern wichtig. Selbst bei einem Einbohren der Bohr-Injektionsanker in einem von der Tunnelvortriebsrichtung nur geringfügig nach radial außen ausweichendem Winkel weisen die mit Bohrkronen bestückten Spitzen seitlich benachbarter Bohr-Injektionsanker gegenüber den Bohrlochmündungen im Tunnelgewölbe einen vergleichsweise größeren Abstand auf. Durch die Keulenform der Verpresskörper ist jedoch vorteilhaft auch insoweit eine Anschmiegung der Verpresskörperprofile in Längsrichtung, dies ggf. wiederum unter Zwischenlage von Gebirgsschichten, möglich. Gegenüber einer vergleichsweise zylindrischen Form einer Zementinjektion in ein Bohrloch wird dadurch auch in Umfangsrichtung des Tunnelgewölbes über die Längsrichtung eines Gewölbetragringes hinweg bzw. -tragsegmentes eine vergleichmäßigte, d. h. verbesserte Tragwirkung möglich. Innerhalb einzelner der somit flächenhaft abgestützten, bewehrten Verpresskörper können große Normalkräfte, d. h. in Längsrichtung des Verpresskörpers wirkende Kräfte übertragen werden, wobei im Überlappungsbereich überwiegend Zugkräfte, im übrigen Bereich im Wesentlichen Druckkräfte auftreten.

Im Hinblick darauf umfaßt die Erfindung einen weiteren Aspekt, der sowohl eigenständig wie auch in Verbindung mit weiteren beschriebenen Merkmalen von Bedeutung sein kann. Dieser betrifft die Verwendung von vorzugsweise aus Kaltwalzstahl bestehenden Bohr-Injektionsankern mit ausschließlich im Bereich der Bohrkrone offenem Längskanal zur Spülung sowie Zementinjektion und -Verpressung und mit sich über die gesamte Bohr-Injektionsankerlänge erstreckendem, kupplungsmutterbestückbarem Mantelgewindegang als flächentragende Armierung eines Vortriebs-Betongewölbeschirmes im Bereich einer Tunneldecke, wobei bei in Tunnellängsrichtung benachbarten Bohr-Injektionsankern in Tunnellängsrichtung eine mindestens etwa 20-prozentige Überlappung der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlänge gegeben ist und wobei ein Bohr-Injektionsanker in einem Zementinjektion beinhaltenden Verpreßkörper eingebettet ist, mit einer Zuordnung von in den Bohr-Injektionsankern wirkenden Axialkräften in Bohr-Injektionsanker-Längsrichtung derart, daß in einem der Tunneldecke zuweisenden ersten Längenabschnitt des BohrInjektionsankers Druckspannungen und in einem der Bohrkrone zuweisenden zweiten Längenabschnitt des Bohr-Injektionsankers Zugspannungen auftreten. Wesentlich ist zunächst, daß die Bohr-Injektionsanker aufgrund ihres außenseitigen Betonstahlgewindes vermittels des zuvor beschriebenen, mit dem Ver preßkörper und dem umgebenden Gebirge bzw. Boden gebildeten Verbundsystems aus dem Gebirge große Normalkräfte an sich ziehen, worin hinsichtlich der Lastübertragung ein grundlegender Unterschied zu bekannten Rohrschirmen besteht. Die erfindungsgemäße, durch Finite-Elemente-Berechnungen bestätigte Aufteilung von axialen Zug- und Druckkräften über die Länge eines Bohr-Injektionsankers bzw. Verpreßkörpers ist anschaulich wie folgt zu erklären: Bei einer während des Tunnelbaus schrittweisen Nachführung einer Spritzbetonschale befinden sich die bohrlochmündungsseitigen Verpreßkörper stiele bzw. Enden der Bohr-Injektionsanker im Bereich dieser Spritzbetonschale, die eine Abstützung der Bohr-Injektionsanker unter Ausbildung von Druck-Kräften erlaubt. Bei weiterem nachfolgenden Tunnelaushub bis in den gegenüberliegenden, bohrkronenseitigen Überlappungsbereich des Ankerschirms werden die Bohr-Injektionsanker dann vergleichbar mit einer straff gespannten Hängematte beansprucht, wodurch in dem der Bohrkrone zuweisenden zweiten Längenabschnitt der Bohr-Injektionsanker resultierende Zugspannungen auftreten. Bevorzugt ist dabei, daß insbesondere nach vollständigem Tunnel ausbruch unter den Bohr-Injektionsankern eines Gewölbeschirmabschnitts die Länge des ersten Längenabschnittes (axiale Druckkraft) ein Vielfaches, vorzugsweise das etwa Fünf- bis Fünfzehnfache, der Länge des zweiten Längenabschnittes (axiale Zugkraft) beträgt. Dabei ist weiter bevorzugt, daß der Übergang von axialen Druckspannungen zu Zugspannungen in dem Bohr-Injektionsanker innerhalb des mit dem in Tunnelvortriebsrichtung nachfolgenden Bohr-Injektionsanker gebildeten Überlappungsbereiches in Tunnellängsrichtung liegt. Beispielsweise können in dem der Bohrkrone abgewandten Endbereich des Bohr-Injektionsankers Druckspannungen in der Größenordnung von etwa 30 kN auftreten, die sich in Richtung auf die Bohrkrone in einem immer noch endnahen Bereich betragsmäßig verringern, um dann aber im weiteren Verlauf auf etwa halber Länge des Bohr-Injektionsankers sogar etwa das 1,5-Fache des zuerst genannten Wertes zu betragen und von dort im weiteren Verlauf allmählich in eine Zugspannung von bis zu etwas geringerem als dem eingangs genannten Betrag zu wechseln. Je nach verwendetem Typ bzw. Baugröße von Bohr-Injektionsankern, deren Länge und den auftretenden Belastungen ist andererseits auch ein Axialkraftverlauf möglich, bei dem in dem der Bohrkrone abgewandten Endbereich zunächst keine nennenswerte Kraft oder sogar eine geringere Zugkraft vorliegt, die jedoch bereits nach etwa einem Zehntel der Ankerlänge in eine bis zur Ankermitte betragsmäßig weiter zunehmende Druckkraft übergeht, von wo aus ein betragsmäßiger Abbau der Druckkraft über den Nullpunkt hinaus bis hin zu einer in Längsrichtung bis zur Bohrkrone ansteigenden Zugkraft auftritt. Dabei versteht es sich, daß trotz der für die Tragwirkung eines Ankerschirms charakteristischen und diesen von Rohrschirmen unterscheidenden Axialkräfte von den verwendeten Bohr-Injektionsankern in Verbundwirkung grundsätzlich auch weitere Kräfte, wie Quer- und Biegekräfte, übertragen werden.

Insgesamt wird durch die mit den Bohr-Injektionsankern erzielte flächentragende Armierung erfindungsgemäß ein Vortriebs-Betongewölbeschirm bereit gestellt, bei dem zur vorauseilenden Gewölbesicherung im Gegensatz zu den bekannten Techniken mit Bohr-Injektionsankern auf zusätzliche Stützbögen und radiale Systemanker verzichtet werden kann. Durch den vereinfachten Aufbau der Gewölbesicherung und den vereinheitlichten Einbau der BohrInjektionsanker bedarf es zu deren Verwendung zudem eines geringen Zeitund somit Kostenaufwands. Durch den Verzicht auf eine radiale Systemankerung wird eine im Tunnelquerschnitt kompakte Bauform erreicht, so dass dadurch wie auch unter dem Gesichtspunkt einer verbesserten Tragwirkung die Gewölbesicherung in geringerem Abstand unterhalb von Bauwerken, wie beispielsweise Straßen oder Gebäuden, anwendbar ist. Im Hinblick auf die hohe Tragwirkung ergeben sich zusätzliche Anwendungsfelder beim Tunnelbau in kohäsionsarmen Böden, in Lockergestein, in verwittertem Schiefer, in Schluff mit Schichtenwasser, in plastischem Ton, in Hangschutt, in Kies-Sand und dergleichen. Dabei lassen sich durch die erzielte Sicherung beim Tunnelbau die Konvergenz (Verengung), Setzungen an der Oberfläche über dem Tunnel und die Entspannung (Extrusion) der Ortsbrust und des Stützkerns begrenzen.

Gegenüber bekannten Rohrschirmen erweist sich bei einem erfindungsgemäßen Ankerschirm insbesondere als Vorteil, daß die verwendeten Bohr-Injektionsanker einen geringeren Querschnitt und damit ein geringeres Gewicht als die bekannten Rohre besitzen können und daß die Bohr-Injektionsanker mit einem herkömmlichen Bohrwagen zu verarbeiten sind.

Bei einem von der Erfindung ebenfalls mit erfaßten Verfahren zur Herstellung eines vorangehend beschriebenen Vortriebs-Betongewölbeschirmes mit Bohr-Injektionsankern als flächentragender Armierung wird zur Herstellung eines einzelnen Verpresskörpers bevorzugt in der Weise vorgegangen, dass ein Bohr-Injektionsanker beispielsweise von einer auf einem Baufahrzeug befindlichen Lafette unter einem gegenüber der Tunnelvortriebsrichtung geringfügig nach außen gerichteten Winkel, d. h. mit Hauptkomponente in Tunnelvortriebsrich tung, durch die Tunnelwandung eingebohrt wird. Gedacht ist insbesondere an die Verwendung von Bohr-Injektionsankern, welche eine Bohrkrone, Bohrstangen und Kupplungsmuttern, wie diese als Bestandteile in dem deutschen Patent DE 34 00 182 der Anmelderin beschrieben sind, aufweisen. Die entsprechenden Bohrstangen besitzen auf der Außenseite einen durchgehenden Gewindegang, während die Bohrkrone und die Kupplungsmuttern mit einem an ein solches Außengewinde angepaßten Innengewinde versehen sind. Durch die große Gewindetiefe ergibt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie schon ausgeführt, vorteilhaft ein guter Verbund zwischen Bohrstangen und Verpresskörper. Die Bohrstangen, die eine in Längsrichtung verlaufende Durchgangsöffnung aufweisen, sind bevorzugt aus Kaltwalzstahl oder Feinkornbaustahl, bspw. St E 355 oder StE 460, mit hoher Kerbschlagzähigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion, Wärmebehandlung und Querdruck hergestellt. Des Weiteren kann für die Bohrstangen auch die Verwendung eines nichtrostenden Stahls, bspw. Werkstoff Nr. 1.4462, im Hinblick auf den zu erreichenden Korrosionsschutz Vorteile bieten. Während des Einbohrens des Bohr-Injektionsankers wird über eine Dreheinführung am hinteren Teil des Ankers eine Spül- und Stützflüssigkeit durch das Ankerinnere und von dort über Öffnungen im Bereich der Bohrkrone in das Bohrloch injiziert. Indem die Bohrkrone einen gegenüber der Bohrstange größeren Außendurchmesser besitzt, bewirkt die in dem um die Bohrstange gebildeten Ringspalt zur Bohrlochöffnung rückströmende Spülflüssigkeit einen Abtransport überwiegend feinkörnigen Bohrkleins. Des Weiteren kann durch einen radial aus der Bohrkrone austretenden Spülstrahl bei einem Spüldruck von beispielsweise etwa 5 bis 20 bar durch geeignete Abstimmung von Bohrdrehzahl- und vorschub durch die Schneidwirkung eines derartigen Spülstrahls im angrenzenden Gebirge eine gewünschte Profilierung des Bohrlochs in Längsrichtung vorgenommen werden. Insbesondere kann eine sog. Fußhinterschneidung durch entsprechend längeres Spülen im Bereich der größten Einbohrtiefe, d. h. ein dort vergrößerter Querschnitt mit einer sich über einen begrenzten oder ggf. den gesamten Längenbereich des Ankers hinweg erstreckenden Querschnittsverjüngung des Verpresskörpers vorgesehen werden. Hinsichtlich eines weiteren Anteils der Spül- und Stützflüssigkeit, bei der es sich bevorzugt um einen Zementleim mit vergleichsweise hohem Verhältnis von Wasser zu Zement (bspw. W/Z = 0,7 bis 1) handelt, kommt es zu einem Eindringen in das an das Bohrloch angrenzende Gebirge. Durch die damit einhergehende Filtration des Wassers und Anreicherung von Zement wird zugleich eine Stabilisierung des Bohrlochs und Verbesserung des Scherverbundes zwischen späterem Verpresskörper und umgebendem Gebirge bzw. Boden erreicht. Hieran anschließend wird durch den eingebohrten Bohr-Injektionsanker ohne Vorschub, jedoch drehschlagend oder drehend Zementdickspülung eingepresst (Verpressung). Als solche kann bevorzugt ein Zementleim mit einem Verhältnis von Wasser zu Zement von bspw. W/Z = 0,4 verwendet werden. Durch die Mischung von im Bohrloch vorhandenem Sand und Bohrklein mit dem Zement tritt zum einen eine Vermörtelung desselben bzw. Betonbildung ein. Zum anderen kommt es zur Bildung von schnell erstarrenden Zementsteinschollen, die sich im Bohrloch verkeilen und einen natürlichen Packer bilden, gegen den sich ein zunehmender Druck der Zementspülung im Bohrloch in einer Größenordnung von beispielsweise 30 bis 60 bar aufbaut. Indem immer wieder frischer Zement zwischen die Zementsteinschollen eingepresst wird, wird ein etwa in Tunnellängsrichtung längsgerichteter Presskörper gebildet, in welchem der Bohr-Injektionsanker form- und/oder kraftschlüssig eingebettet ist und welcher je nach Pressbedingungen selbst einen form- und/oder kraftschlüssigen Verbund mit dem umgebenden Gebirge bildet.

Hinsichtlich der möglichen hohen Pressdrücke, die zu einer ausgeprägten Verzahnung des Presskörpers mit dem Bohr-Injektionsanker einerseits und der Umgebung andererseits führen, kommt der erfindungsgemäßen Zuordnung von eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen in Tunnellängsrichtung derart, daß bohrkronenseitige Kopfabschnitte von Verpreßkörpern im Bereich des nachfolgenden Tunnelvortriebs liegen, wie auch der schon angesprochenen bevorzugten Ausführungsform, bei der die Bohrlochmündung in Tunnellängsrichtung nur wenig beabstandet zu der Ortsbrust liegt, auch folgende Bedeutung zu: Hierdurch wird erreicht, dass der von dem entstehenden Presskörper auf die Umgebung ausgehende Druck überwiegend oder praktisch vollständig von einem noch vor dem Ausbruch befindlichen, d.h. noch nicht zu einem Tunnel ausgegrabenen und dadurch druckfesten Gebirgsabschnitt aufgenommen wird. Es besteht dort nicht die Gefahr, dass ansonsten zwischen Ausbruch und Verpresskörper liegende Bodenschichten bei der Verpresskörperentstehung in das Innere des Ausbruchs eingedrückt werden, so dass das Verpressen mit entsprechend höheren Drücken erfolgen kann. Hinzu kommt, dass auch nach Fertigstellung des Verpresskörpers bzw. eines aus mehreren Verpresskörpern gebildeten Gewölbetragsegmentes und folgendem Vortrieb des Ausbruchs wegen der leicht nach radial außen gerichteten Lage der Verpresskörper mit zum Kopf hin zunehmender druckbelasteter Keulenfläche auch die Stärke der mit dem Ausbruch eingeschlossenen Gebirgszwischenlage wächst, wodurch eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Boden begünstigt wird. Im Hinblick auf die Verpresskörper ist weiter bevorzugt, dass der Spüldruck derart bemessen ist, dass an deren Unterseite eine vergrößerte Ansammlung von Bohrklein auftritt. Dies bedeutet, dass besonders an der Unterseite der Keulenköpfe, welche den schlanken Stielen in Vortriebsrichtung anschließender Verpresskörper zugewandt sind, eine vergleichsweise stärkere Betonierung und Verzahnung des Verpresskörpers erhalten wird.

Des Weiteren ist bevorzugt, dass der Spül- und/oder Einpressdruck in der Weise auf die Drehzahl und den Vorschub des Bohr-Injektionsankers abgestimmtist, dass der Durchmesser des gebildeten Verpresskörpers mindestens etwa das 1,5-Fache des Bohrkronendurchmessers beträgt, wobei letzterer vorzugsweise das 2- bis 2,5-Fache des Bohrstangenaußendurchmessers beträgt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgeschlagenen Verwendung kann die eingebohrte Bohr-Injektionsankerlänge 9 bis 25 Meter, weiter vorzugsweise etwa 15 bis 21 Meter, betragen, so dass auch bei einer in Längsrichtung gegebenen beidseitigen Überlappung von zumindest etwa 20 %, die auch bei Ankern zwischen etwa 12 und 20 Metern Länge vorzugsweise 4 Meter nicht unterschreitet, eine Ausbruchtiefe von mehreren Metern Länge erzielbar ist. In bezüglich eines Tunnelquerschnittes tangentialer Richtung der Tunnelkalotte ist weiter bevorzugt, dass eine Mehrzahl von einen Gewölbetragring oder Gewölbetragsegment bildenden Bohr-Injektionsankern bzw. Verpresskörpern mit zueinander jeweils etwa gleichem Mittenabstand von vorzugsweise etwa 30 bis 45 Zentimetern angeordnet sind. Eine besonders gute Flächentragwirkung der durch die Bohr-Injektionsanker bewehrten Verpresskörper wird dadurch erreicht, dass dieser Mittenabstand nur geringfügig größer oder vergleichbar dem Verpresskörperquerschnitt festgelegt wird. Insbesondere ist bevorzugt, dass der Spüldruck, die Drehzahl und der Vorschub beim Einbohren und der seitliche Mittenabstand von quer zur Tunnellängsrichtung benachbarten Bohr-Injektionsankern derart abgestimmt sind, dass zwischen Verpresskörpern seitlich benachbarter Bohr-Injektionsanker in Tunnellängsrichtung eine zumindest bereichsweise seitliche Tangierung und/oder Überlappung besteht. Abhängig von der Neigung der Bohr-Injektionsanker zur Tunnellängsrichtung, welche vorzugsweise 5 bis 15°, weiter vorzugsweise etwa 2°, 7,5° oder 10°, betragen kann, der Abmessungen der Verpresskörper und deren Keulenform kann eine seitliche Tangierung oder Überlappung bspw. nur im Bereich des verjüngten oder des aufgeweiteten Endes eines aus nebeneinander angeordneten Bohr-Injektionsankern gebildeten Gewölbetragsegments oder aber im Wesentlichen über dessen gesamte Länge bestehen. Gedacht ist außerdem an eine mögliche Ausgestaltung, bei der Bohr-Injektionsanker des in Tunnelbaurichtung ersten Gewölbesegments gegenüber der Tunnelachse eine Außenneigung von nur etwa 2°, Bohr-Injektionsanker eines oder mehrerer anschließender Gewölbeschirme dagegen eine Außenneigung von etwa 7,5° aufweisen. Des Weiteren ist bevorzugt, dass eine aus mehreren seitlich benachbarten Verpresskörpern ge bildete flächentragende Struktur zumindest einen oberen Abschnitt der Tunnelkalotte überspannt, wobei der Bogenwinkel vorzugsweise 90 bis 130°, weiter vorzugsweise etwa 110°, beträgt. Je nach Bodenverhältnissen kann außerdem vorgesehen sein, dass unterhalb einer entsprechenden flächentragenden Armierung aus Bohr-Injektionsankern zusätzlich seitliche Fußinjektionen in herkömmlicher Ausführung vorgenommen sind.

Mit Bezug auf die Ausgestaltung der Bohr-Injektionsanker besteht die Möglichkeit, dass diese in Verbindung mit einer Stufenbohrkrone verwendet werden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung DE 101 06 695.3 der Anmelderin beschrieben ist. Eine solche Bohrkrone besitzt mindestens eine Austrittsöffnung eines Spülkanals und weist darüber hinaus meißelspitzartige, an einer Radialen ausgerichtete, symmetrisch zu einer Mittelachse angeordnete Hartmetall-Schneidelemente, die auf verschiedenen Stufen unterschiedlicher radialer Ausdehnung angeordnet sind, auf, so dass eine gute Eignung zum Durchbohren unterschiedlicher Bodenschichten besteht. Der Verwendung einer solchen Stufenbohrkrone im Rahmen vorliegender Erfindung kommt dadurch besondere Bedeutung zu, als sie auch noch ein richtungsstabiles Einbohren von sehr langen Bohr-Injektionsankern unter geringer Neigung zu Bodenschichtungen verschiedener Festigkeit bzw. Kohäsion erlaubt. Des Weiteren kann auch abweichend von einer in der DE 34 00 182 der Anmelderin beschriebenen Kupplungsmutter ein Verbindungselement zwischen Bohrstangen Anwendung finden, welches einen axialen Anschlag für die Bohrstangen mit Dichtungselementen besitzt und welches der DE 42 20 636 A1 der Anmelderin zu entnehmen ist. Hinsichtlich der Kupplungsstellen besteht allgemein die Möglichkeit, dass Bohr-Injektionsanker so tief eingebohrt sind, dass etwa auf Höhe der Bohrlochrnündung eine Kupplungsstelle liegt. Dies ermöglicht es nach Einbohren und Verpressen des Bohr-Injektionsankers, die Bohrstangen außerhalb des Bohrloches bzw. Verpresskörpers bspw. durch gegenläufige Drehung der Antriebs- und Injektionseinrichtung abzukoppeln und für eine spätere Bohrung erneut zu verwenden. Des Weiteren ergibt sich durch einen entsprechend verringerten Ankerüberstand über das Bohrloch der Vorteil, dass eine dem Verpressen anschließende Verkleidung der Tunnelwandung, bspw. mit Spritzbeton, nur in einer geringeren Dicke notwendig ist. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass eine derartige, an der Bohrlochmündung befindliche Kupplungsstelle als Bajonett-Trennstelle ausgebildet ist, so dass ein Abkoppeln der rückwärtigen Bohrstangen bereits durch eine geringfügige Drehung entgegen der Einbohr-Drehrichtung erfolgen kann. Hinsichtlich der Dimensionierung und Ausführung der Bohr-Injektionsanker ist auch bevorzugt an eine Verwendung von unter den Bezeichnungen TITAN 40/16 oder TITAN 73/53 von der Anmelderin angebotenen Baureihen gedacht, wobei die jeweils erste Ziffer etwa den Außen- und die jeweils zweite Ziffer etwa den Innenquerschnitt der Bohrstange in Millimetern beschreibt. Eine temporäre vorauseilende Sicherung durch einen erfindungsgemäßen Bohr-Injektionsanker-Ankerschirm ermöglicht, daß anschließend eine dauerhafte Sicherung, etwa durch eine bevorzugt etwa einen Meter dicke Betonschale (Tunnelschale) aus Ortbeton, vorgenommen wird. Des Weiteren wird auch der Inhalt der vorgenannten Anmeldungen/Schutzrechte der Anmelderin mit in vorliegende Anmeldung einbezogen, auch zu dem Zweck, daraus Merkmale mit in die Ansprüche aufzunehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung darstellen, näher beschrieben. Dabei zeigt:
1 in einem Längsschnitt einen Tunnellängsabschnitt mit einer ersten bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Verwendung von Bohr-Injektionsankern als flächentragende Armierung eines Vortriebs-Betongewölbeschirmes,
2 einen Querschnitt durch den Tunnelabschnitt entlang der Linie II-II in 1,
3 einen Längsschnitt eines im Bau befindlichen Tunnels im Bereich der Ortsbrust unter einer bevorzugten Verwendung von Bohr-Injektionsankern gemäß der vorliegenden Erfindung beim Einbohren eines Bohr-Injektionsankers,
4 einen Längsschnitt entsprechend 3 bei dem anschließenden Verpressen des Bohr-Injektionsankers,
5 eine Schnittansicht entsprechend 4, nach Fertigstellung des Verpressvorganges,
6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes VI in 5,
7 eine Schnittansicht entsprechend 5, nach Abkoppelung einer über das Bohrloch überstehenden Bohrstange und Vortrieb des Ausbruches,
8 eine vergrößerte, in Längsrichtung gestauchte Darstellung des Ausschnittes VIII in 7.
1 zeigt eine bevorzugte Form der erfindungsgemäßen Verwendung von Bohr-Injektionsankern 1 mit ausschließlich im Bereich ihrer Bohrkronen 2 offenem Längskanal und mit sich über die gesamte Bohr-Injektionsankerlänge erstreckendem, mit Kupplungsmuttern 3 bestückbarem Mantelgewindegang als flächentragende Armierung eines Vortriebs-Betongewölbeschirmes 4 im Bereich einer Tunneldecke 5. Die Bohr-Injektionsanker 1 sind dabei jeweils in einem Zementinjektion 6 beinhaltenden Verpresskörper 7 eingebettet. In Tunnellängsrichtung L ist eine Zuordnung von eingebohrten Bohr-Injektions ankerlängen vorgesehen, dergemäß die im Bereich der Bohrkronen 2 ausgebildeten Keulenköpfe 8 von Verpresskörpern 7 in Überlappung zu schlankeren Keulenstielen 9 in Tunnellängsrichtung L benachbarter Verpresskörper liegen. Die Länge der vorderen Überlappungsbereiche a und hinteren Überlappungsbereiche b beträgt dabei etwa jeweils 20% der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlänge c. Der dargestellte Längsschnitt verdeutlicht die platzsparende Anordnung der Verpresskörper 7 bei gleichzeitig schuppenartiger Abstützung, vergleichbar auch einer raumsparenden, zugleich stabilen Lagerung von Flaschen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Bohr-Injektionsanker im Bereich der eingebohrten Länge aus jeweils fünf Bohrstangen 10 mit vier Kupplungsmuttern 3 zusammengesetzt. Eine Bohrstange 10 weist dabei eine Länge von 3 Metern auf, so dass sich eine eingebohrte Länge von 15 Metern ergibt. Demgegenüber besitzt die Bohrstange 10 einen Außendurchmesser von ungefähr 70 Millimeter, während der Außendurchmesser der Bohrkrone 2 etwa 200 Millimeter beträgt. Im Bereich eines Keulenstieles 9 beträgt der Durchmesser des Verpresskörpers 7 etwa 0,35 bis 0,4 Meter, während im Bereich eines Keulenkopfes 8 das etwa 1,5-fache dieses Wertes verwirklicht ist. Des Weiteren weist der durch ein Gebirge 11 gebaute Tunnel ein Fahrprofil 12 und eine Spritzbetonverkleidung 13 auf.
2 zeigt in einer Schnittansicht einen Querschnitt durch den in 1 dargestellten Tunnelabschnitt entlang der Schnittlinie II-II. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind jeweils eine Anzahl von Bohr-Injektionsankern 1 in der Weise benachbart zueinander eingebohrt, dass ihre Mittelpunkte im gezeigten Querschnitt auf einem Bogenabschnitt liegen und jeweils benachbarte Bohr-Injektionsanker 1 in jeweils etwa gleichem Mittenabstand angeordnet sind. In weiterer Ausgestaltung sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Durchmesser bzw. Querschnitte der Verpresskörper 7 in der Weise an den vorgenannten Mittenabstand angepasst, dass eine seitliche Tangierung der Verpresskörper 7 besteht. In weiterer Besonderheit ist dies in Verbindung mit der in 1 gezeigten speziellen Keulenform sogar zugleich im Bereich der schlanken Keulenstiele 9 (der in Tunnellängsrichtung L vorderen geschnittenen Verpresskörper 7) und bei den sie überlappenden Keulenköpfen 8 (der in Tunnellängsrichtung L nachfolgenden Verpresskörper 7) erreicht. Die im Bereich der Keulenköpfe 8 geschnittene Gruppe von Verpresskörpern 7 einerseits und die im Bereich der Keulenstiele 9 geschnittene Gruppe von Verpresskörpern 7 andererseits bilden dabei jeweils ein Gewölbeflächentragsegment aus, wobei das Gewölbeflächentragsegment 14 in der gezeigten Schnittebene über zwischenliegende Gebirgsschichten 16 auf dem Gewölbeflächentragsegment 15 abgestützt ist. Beide Gewölbeflächentragsegmente 14,15 überspannen dabei im oberen Bereich der Tunnelkalotte einen Bogenwinkel alpha von etwa 120°.
3 zeigt in einem Längsschnitt einen ersten Verfahrensabschnitt zum Bau des schon in den 1 und 2 gezeigten Tunnels, in welchem Bohr-Injektionsanker 7 als flächentragende Armierung eines Beton-Gewölbeschirms Verwendung finden. Während der Ankerschirm im rechten und mittleren Bereich der bereits durchgezogenen Spritzbetonverkleidung 13 bereits fertiggestellt ist, findet ein weiterer Tunnelvortrieb in Richtung auf die Ortsbrust 17 mit vorgelagertem Stützkern 18 statt. Im Bereich der Ortsbrust 17 und des Stützkerns 18 wurde zur einfacheren Übersicht auf die Schraffur verzichtet, auch um anzudeuten, daß nach Fertigstellung des vordersten Ankerschirmsegments im Zuge des nachfolgenden Ausbruchs die Ortsbrust zunächst bis zu der mit 17 bezeichneten Kontur und dann schrittweise in der temporär gesicherten Streckenlänge weiter vorgelagert wird. Mittels einer auf einem Fahrzeug 19 an einer Lafette 20 vorhandenen Antriebs- und Injektionseinrichtung 21 wird dazu ein Bohr-Injektionsanker 1 unter einem Bohrwinkel beta von 10° gegenüber der Tunnellängsrichtung L in die Wandung des Ausbruchs eingebohrt. Es ist zu erkennen, dass der Bohr-Injektionsanker 7 im Hinblick darauf, dass die maximale, gestrichelt dargestellte Bohrtiefe noch nicht erreicht worden ist, noch eine geringere Anzahl von Bohrstangen 10 aufweist, welche beim weiteren Einboh ren mittels Kupplungsmuttern 3 schrittweise vergrößert wird. Während des Einbohrens wird gleichzeitig eine Spül- und Stützflüssigkeit in das Bohrloch injiziert, wobei durch den von der Bohrkrone 2 ausgehenden radialen Spülstrahl bereits eine in bestimmtem Maße gewünschte Querschnittserweiterung des Bohrloches vorgenommen worden ist.
4 zeigt einen an die Darstellung von 3 anschießenden Verfahrensschritt, bei dem ein dynamisches Verpressen des bereits vollständig eingebohrten Bohr-Injektionsankers 1 erfolgt. Während sich in dem schlankeren Abschnitt des Bohrloches noch überwiegend Spül- und Stützflüssigkeit 22 und insbesondere in dem unteren Querschnittsbereich vergleichweise grobes Bohrklein 23 befindet, erfolgt durch die Bohrkrone 2, d.h. ausgehend vom Bohrlochtiefsten, das Einpressen von Zementdickspülung 24, wobei es zur Verdrängung der Spül- und Stützflüssigkeit und Vermörtelung bzw. Betonbildung der Zementdickspülung mit dem Bohrklein sowie Zementschollenbildung und -verkeilung, d.h. zur Bildung eines Verpresskörpers 7, kommt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Einbohrposition des Bohr-Injektionsankers in der Ausbruchwandung unmittelbar vor der Ortsbrust 17, so daß der sich im Bereich des nachfolgenden Tunnelvortriebs befindende bohrkronenseitige Kopfabschnitt d des neu gebildeten Verpreßkörpers sogar im Wesentlichen, d. h. bis auf ein kurzes Stielende, dem gesamten neu gebildeten Verpreßkörper 7 entspricht.
In 5 ist der Verpresskörper 7 fertiggestellt, so dass die Zufuhr von Zement-Dickspülung 24 und die Drehbewegung des Bohr-Injektionsankers 1 beendet wird. In Verbindung mit 6, die eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes VI in 5 beschreibt, wird deutlich, dass bei der erreichten Bohrtiefe des Bohr-Injektionsankers 1 auf Höhe der Bohrlochmündung 25 eine als Bajonett-Trennstelle ausgebildete Kupplungsstelle 26 liegt. Diese setzt sich zusammen aus einem Patrizenteil, welches von der links der Trennstelle 26 dargestellten Bohrstange 10 und einem an ihr befestigten, in Radialrichtung vorstehenden Bajonettbolzen 27 gebildet wird, und einem Matrizenteil, welches als eine auf die außerhalb des Bohrloches liegende Bohrstange 10 aufgeschraubte Bajonetthülse mit von deren vorderer Stirn ausgehenden Bajonettnut 29 gebildet ist. Es ist zu erkennen, dass die Bajonettnut 29 einen abknickenden Abschnitt besitzt, in welchem der Bajonettbolzen 27 bei der in den vorangehenden Figuren gezeigten Drehung des Bohr-Injektionsankers 1 entgegen dem Uhrzeigersinn formschlüssig gehalten ist. Demgegenüber wird durch die in 6 dargestellte, nun entgegengesetzte Drehrichtung eine Freigabe erreicht, so dass die Bajonetthülse 28, d. h. auch die außerhalb des Bohrlochs liegende Bohrstange 10, von der eingebohrten und verpressten Bohrstange abgetrennt wird. Die abgekoppelte Bohrstange 10 kann hierauf beispielsweise mit einer Bohrkrone 2 bestückt und mit weiteren Bohrstangen 10 und Kupplungsmuttern 3 für einen im Tunnelquerschnitt benachbarten Bohr-Injektionsanker 1 bzw. Verpresskörper 7 verwendet werden.
7 zeigt hieran anschließend, d.h. nachdem die gewünschte Anzahl seitlich benachbarter Verpresskörper 7 fertiggestellt wurde, dass der Tunnelausbruch verlängert und die Spritzbetonverkleidung 13 über die Bohrlochmündungen 25 hinaus nachgezogen ist. Hier wird deutlich, dass durch die beschriebene Abkoppelung nicht eingebohrter Bohrstangen 10 vorteilhaft die Möglichkeit besteht, die Spritzbetonverkleidung 13 gerade durchlaufend, d.h. in Tunnellängsrichtung L in etwa gleichbleibender Stärke, auszuführen, während ohne eine entsprechende Abkoppelung ein treppenförmiger Verlauf der Spritzbetonschale mit Betonzwickeln von bis zu einem Meter Stärke unter hohen Kosten in Kauf zu nehmen wäre. Ausgehend von diesem Bauzustand kann anschließend zur dauerhaften Sicherung noch eine Tunnelschale aus einer Ortbetonschicht von bevorzugt etwa einem Meter Dicke eingebracht werden.
Schließlich zeigt 8 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes VIII in 7, betreffend einen Bereich des Verpresskörpers 7. Wie durch die hierin eingetragenen Parallellinien angedeutet, ist der Verpresskörper aus Platzgründen gestaucht, d. h. nur schematisch wiedergegeben. Dargestellt ist, dass durch verkeilte Zementschollen 30 eine Verzahnung mit Bohrklein 23 und dem angrenzenden Gebirge bzw. Boden und zu dem Bohr-Injektionsanker 3, d. h. ein scherfester Verbundkörper, verwirklicht ist. Des Weiteren sind über den unmittelbaren Verpresskörper 7 hinausgehende Risse 31 im Gebirge 11 ausgehend von dem Verpresskörper 7 ebenfalls mit Zement-Dickspülung 24 verfüllt. In dem an den unmittelbaren Verpresskörper 7 angrenzenden, durch die Linie 32 begrenzten Bereich 33 mit dem infolge der eingespülten Stütz- und Spülflüssigkeit in dem Gebirge 11 gebildeten Filterkuchen wird eine nochmals verbesserte Verbindung zwischen Verpresskörper 7 und umliegendem Gebirge 11 erreicht. Soweit die verfüllten Risse 31 über den Filterkuchen 33 hinausreichen, ist darüber hinaus noch ein durch die Linie 34 begrenzter äußerer Verfestigungsbereich 35 gegeben, der wie der Filterkuchenbereich von Vorteil für die beschriebene gegenseitige Abstützung der mit Bohr-Injektionsankern armierten Verpresskörper ist. Schließlich ist in 8, ebenfalls schematisch, eine für die erfindungsgemäße Verwendung der Bohr-Injektionsanker bevorzugte Stufenbohrkrone 2 wiedergegeben, mit der auch beim Auftreffen auf Trennschichten im Boden bzw. Gebirge ein richtungsstabiles Bohren möglich ist.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

Verwendung von aus Kaltwalzstahl bestehenden Bohr-Injektionsankern (1) mit ausschließlich im Bereich der Bohrkrone (2) offenem Längskanal zur Spülung sowie Zementinjektion und -verpressung und mit sich über die gesamte Bohr-Injektionsankerlänge erstreckendem, kupplungsmutterbestückbarem Mantelwandgewindegang als flächentragende Armierung eines Vortriebs-Betongewölbeschirmes im Bereich einer Tunneldecke, wobei bei in Tunnellängsrichtung (L) benachbarten Bohr-Injektionsankern (1) in Tunnellängsrichtung (L) eine mindestens etwa 20-prozentige Überlappung (a, b) der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlänge (c) gegeben ist und wobei der Bohr-Injektionsanker (1) von einem Zementinjektion beinhaltenden Verpresskörper (7) umgeben ist, mit einer Zuordnung von eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen in Tunnellängsrichtung (L) derart, dass bohrkronenseitige Kopfabschnitte (d) von Verpresskörpern (7) im Bereich des nachfolgenden Tunnelvortriebs liegen.
Verwendung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kopfabschnitte (d) bis zu einer Länge von zumindest etwa dem 1,5- bis 2-Fachen des Tunneldurchmessers in den der Ortsbrust nachfolgenden Tunnelvortrieb erstrecken.
Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einbohrposition des Bohr-Injektionsankers (1) in der Ausbruchwandung etwa 1 Meter vor der Ortsbrust befindet.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine Zuordnung von eingebohrten Bohr-Injektionsankerlängen in Tunnellängsrichtung (L) derart, dass bohrkronenseitige Keulenköpfe (8) von Verpreßkörpern (7) in Überlappung zu schlankeren Keulenstielen (9) in Tunnellängsrichtung (L) benachbarter Verpreßkörper (7) liegen.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebohrte Bohr-Injektionsankerlänge 9 bis 25 Meter, vorzugsweise etwa 15 bis 21 Meter, beträgt.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohr-Injektionsanker (1) in einem etwa in Tunnellängsrichtung (L) gerichteten Verpresskörper (7) form- und/oder kraftschlüssig eingebettet ist.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein etwa in Tunnellängsrichtung (L) gerichteter Verpresskörper (7) einen form- und/oder kraftschlüssigen Verbund mit seiner Umgebung bildet.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Spüldruck derart bemessen ist, dass an der Unterseite von Verpresskörpern (7) eine vergrößerte Ansammlung von Bohrklein (23) auftritt.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Spüldruck und der Mittenabstand von quer zur Tunnellängsrichtung benachbarten Bohr-Injektionsankern (1) derart abgestimmt sind, dass zwischen Verpresskörpern (7) derart benachbarter Bohr-Injektionsanker (1) in Tunnellängs richtung (L) eine zumindest bereichweise seitliche Tangierung und/oder Überlappung besteht.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen in Tunnellängsrichtung (L) ausgerichteten Bohr-Injektionsanker (1) mit Stufenbohrkronen verwendet werden.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der flächentragenden Armierung aus Bohr-Injektionsankern (1) Fußinjektionen vorgesehen sind.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass Bohr-Injektionsanker (1) jeweils mehrere durch Kupplung verbundene Bohrstangen (10) aufweisen und so tief eingebohrt sind, dass etwa auf Höhe der Bohrlochmündung (25) eine Kupplungsstelle liegt.
Verwendung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass etwa auf Höhe der Bohrlochmündungen (25) liegende Kupplungsstellen (26) als Bajonett-Trennstellen ausgebildet sind.
Verwendung von aus Kaltwalzstahl bestehenden Bohr-Injektionsankern (1) mit ausschließlich im Bereich der Bohrkrone (2) offenem Längskanal zur Spülung sowie Zementinjektion und -verpressung und mit sich über die gesamte Bohr-Injektionsankerlänge erstreckendem, kupplungsmutterbestückbarem Mantelwandgewindegang als flächentragende Armierung ei nes Vortriebs-Betongewölbeschirmes im Bereich einer Tunneldecke, wobei bei in Tunnellängsrichtung (L) benachbarten Bohr-Injektionsankern (1) in Tunnellängsrichtung (L) eine mindestens etwa 20-prozentige Überlappung (a, b) der eingebohrten Bohr-Injektionsankerlänge (c) gegeben ist und wobei ein Bohr-Injektionsanker (1) in einem Zementinjektion beinhaltenden Verpresskörper (7) eingebettet ist, mit einer Zuordnung von in den Bohr-Injektionsankern (1) wirkenden Axialkräften in Bohr-Injektionsanker-Längsrichtung derart, dass in einem der Tunneldecke zuweisenden ersten Längenabschnitt des Bohr-Injektionsankers (1) Druckspannungen und in einem der Bohrkrone (2) zuweisenden zweiten Längenabschnitt des Bohr-Injektionsankers (1) Zugspannungen auftreten.
Verwendung nach Anspruch 14 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des ersten Längenabschnittes ein Vielfaches, vorzugsweise das etwa 5- bis 15-Fache, der Länge des zweiten Längenabschnittes beträgt.
Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 14 und 15 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von axialen Druck- zu Zugspannungen in dem Bohr-Injektionsanker (1) innerhalb des mit dem nachfolgenden Bohr-Injektionsanker (1) gebildeten Überlappungsbereichs in Tunnellängsrichtung (L) liegt.