DE3410101C2 - Vorrichtung zum Verankern von Bolzen in Felsen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Verankerung von Bolzen in einen Felsen, bei dem ein Zementiermittel in ein in den Felsen gebohrtes Bohrloch eingefüllt wird und woraufhin ein Bolzen zur Abstützung des Felsens in das Bohrloch eingefügt wird, wird eine Anzahl Kapseln (16) bis auf den Boden des Bohrlochs (20) eingelassen, um die Verwendung eines schnellaushärtenden Zementmittels und die Mechanisierung der Bolzenverankerung zu erlauben. Die Kapseln enthalten vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Zementiermittel, das schnell härtet, wenn die Komponenten miteinander vermischt werden. Ein konventionelles Zementiermittel (12), das langsam aushärtet und/oder den Bolzen gegen Korrosion schützt, wird in den verbleibenden Teil des Bohrlochs mit einer Zufuhrleitung (5) eingefüllt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Führung (14) zum Befördern einer Kapsel bzw. der Kapseln (16) von einer Ladestation (15) in das Bohrloch, einer Einrichtung zum axialen Vor- und Zurückschieben der Führung, einer Einrichtung (17) zum Befördern der Kapsel bzw. Kapseln (16) entlang der Führung (14) und einer an der Mündung des Bohrlochs (20) anzuordnenden Düse (9), durch die sowohl die Führung (14) als auch die Zufuhrleitung (5) alternativ in das Bohrloch einschiebbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen des Zementiermittels in zum nachträglichen Einführen von Ankersbolzen vorgesehene Bohrlöcher, bestehend aus einer Einrichtung zum "einführen einer für das Zementiermittel vorgesehenen Zufuhrleitung in das Bohrloch.

Es ist bereits bekannt, die Verankerung von Bolzen in Felsen durch das Einfüllen von Beton in das Bohrloch und das anschließende Einfügen eines Bolzens in dieses Bohrloch auszuführen. Da das Aushärten des Betons relativ langsam verläuft, muß der Bolzen im Bohrloch mit Hilfe einiger mechanischer Mittel festgehalten werden, bis der Beton ausreichend ausgehärtet ist, um den Bolzen in dem Bohrloch zu halten. Bei diesem Verfahren ist es auch nicht möglich, den Bolzen vorzubelasten, um einen vorläufigen Halt zu erreichen, weil die bekannten mechanischen Lösungen zur Befestigung des Bolzens kaum eine größere Belastung als das Gewicht des Bolzens tragen können.

Es ist bekannt, zunächst schneller aushärtenden Beton in das Bohrloch einzufüllen, danach nurmalen Beton und anschließend den Bolzen in seiner Position zu installieren (SE-PS 3 95 504). Bei dieser Lösung fixiert der Beton, der schneller aushärtet, das Bolzenende schnell im Felsen, wodurch das obere Ende des Bolzens relativ schnell in dem Bohrloch haftet und es ist möglich, eine Bolzenscheibe und eine Schraubenmutter am unteren Ende des Bolzens für die provisorische Abstützung des Felsens bis der Rest des Betons aushärtet, zu befestigen.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß der schnellaushärtende Beton nur für ein oder zwei Bohrlöcher vorbereitet werden kann. Wenn größere Mengen vorbereitet werden, härtet der schnellhärtende Beton zu stark aus, bevor er verwendet werden kann. Dies ist der Grund dafür, daß dieses Verfahren nicht mechanisiert werden kann. Ausrüstungsgegenstände, die für die Zufuhr des schnellaushärtenden Betons verwendet werden, werden in kürzester Zeit unbrauchbar, weil der aushärtende Beton das Leitungssystem und die Zufuhrpumpe blockiert. Darüber hinaus härtet ein derartiger Beton jedoch zu langsam, um eine vorläufige Belastung des Bolzens unmittelbar nach seiner Installation zu erlauben.
Es ist ferner aus der DE-OS 23 30 801 bekannt, einen Bolzen, zu befestigen, indem zunächst eine Kapsel bis auf den Boden des Bohrlochs eingeführt wird, die einen Abbindebeschleuniger für den Beton und Kugeln enthält, und indem anschließend normaler Beton in das

ίο Bohrloch eingefüllt wird. In Verbindung mL diesem Verfahren werden spezielle Bolzen benutzt, die eine scharfe Spitze aufweisen. Wenn der Bolzen in das Bohrloch eingeführt wird und gedreht wird, durchbricht der Bolzen den Abbindebeschleuniger und mischt ihn zu

15. einem schnellhärtenden Beton. Zur gleichen Zeit, wenn der Bolzen zwischen die Kugeln eindringt, ist sein oberes Ende durch Andrücken gesichert, wodurch der Bolzen in dem Bohrloch bleibt, bis die schneller aushärtende Mischung sich verfestigt, woraufhin der Beizen vorbelastet werden kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß spezielle Abbindebeschleuniger-Kugelkapseln, die in keiner anderen Weise verwendet werden können, sowie ein spezieller Bolzen mit einer scharfen Spitze erforderlich sind, der unnötigerweise hohe Herstellungskosten verursacht. Ein anderer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß wenn eine hohe Vorbelastungskraft erforderlich ist, die Anzahl der Abbindebeschleunigerkapseln aicht vergrößert werden kann, um die Menge der schnellaushärtenden Mischung zu vergroßem, weil dies zu einer sehr schnell aushärtenden Betonmischung führen würde, die relativ spröde sein würde und die nur einer geringeren Belastung standhalten könnte als eine Betonmischung, die mit einer geringeren Abbindebeschleunigermenge aushärtet. Die Kapsei ist zylindrisch ausgebildet, wobei ihr Außendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser eines Einpreßschlauches für den Beton ist. Die Kapsel wird in das freie Ende des Betonschlauches eingeschoben und mit diesem in das Bohrloch eingebracht. Der in den Schlauch gepreßte Beton drückt ,:?ie Kapsel aus dem Schlauch und bettet es während der weiteren Verfüllung des Bohrlochs ein. Mit einem derartigen Betonschlauch ist es lediglich möglich, eine einzige Kapsel in das Bohrloch einzubringen. Aber bereits bei einer Kapsei besteht bei einer derartigen Einbringvorrichtung die Gefahr, daß die Kapsel bereits beim Aufbringen des Betoneinpreßdruckes aufplatzt, so daß der Beton in den Bohrlochtiefsten bereits abbindet bevor ein Ankerbolzen in das Bohrloch eingebracht werden kann.

so Es ist ferner bekannt (DE-PS 26 56 180), Zwei-Komponentenkapseln in das Bohrloch einzuführen, um den gesamten Bolzen mit Hilfe der Kapseln zu zementieren. Dabei reißt der Bolzen, wenn er in das Bohrloch geschoben wird, die Kapseln auf und mischt ein schnellaushärtendes Zementiermittel (üblicherweise Kunstharz) über die gesamte Länge des Bolzens, wodurch der Bolzen schnell in seiner gesamten Länge zementiert werden kann und die Belastung des Bolzens meist unmittelbar nach seiner Einführung vorgenommen werden kann.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß derartige Zwei-Komponentenkapseln ziemlich teuer sind und folglich die Kosten für die Verankerung von Bolzen bemerkenswert hoch sind im Vergleich zur Zementverankerung mit Beton. Dieses Verfahren kann auch nicht für die Installation langer Bolzen angewandt werden, weil das Zementiermittel der zuerst aufgerissenen Kapseln, bevor der gesamte Bolzen in das Bohrloch eingeführt ist, aushärtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einbringen des Zementiermittels derart weiterzubilden, daß mit ihr eine sichere und voneinander unabhängige Einbringung von Zementiermittel und Kapseln vollständig mechanisiert möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Zufuhrleitung für das Zementiermittel verschiebbar in einem in eine in den Bohrlochmund einsteckbare Düse einmündenden Führungsrohr gelagert ist, daß in die Düse ein Stutzen einmündet, in dem ein in das Bohrloch tiefste einbringbare, ein schnell härtendes Zementiermittel enthaltende Kapseln von einer LadestatioD aufnehmendes Zuführrohr ebenfalls verschiebbar gelagert ist und daß die Zufuhrleitung und das Zuführrohr alternativ in das Bohrloch durch die Düse hindurch einschiebbar sind.

Die Vorrichtung ermöglicht es zur Befestigung der Bolzenspitze zunächst eine oder mehrere Kapseln dem Bohrlochtiefsten zuzuführen, wobei die Kapseln ein schnell aushärtendes Zwei-Komponenten-Zementiermittel enthalten. Daraufhin kann der freigebliebene Teil des Bohrlochs mit normalem langsam aushärtenden Beton oder mit irgend einem anderen geeignete.n Zementier- und/oder Korrosionsverhinderungsmittel ausgefüllt werden. Wenn der Bolzen in das Bohrloch eingeführt wird, wird der Kapselinhalt zu einem schnellhärtenden Zementiermittel gemischt und die Bolzenspitze befestigt, während der Beton oder dgl. weniger schnell aushärtet, wobei der den Rest des Bolzens befestigt und der Bolzen gegen Korrosionseinwirkungen geschützt wird. Durch Verschieben der Zufuhrleitung hinter die Öffnung für die Betonzufuhrleitung wird eine Kollision der Kapsein mit der Kante der Öffnung und dem daraus resultierenden Aufplatzen der Kapseln verhindert. Die Kapseln können sich auch nicht in der Bohrlochmündung verfangen, da die Zufuhrleitung durch die Düse in das Bohrloch verschoben werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise, daß Kapseln mit einem schnell härtenden Zwei-Komponentenmittel sowie normaler kostengünstiger Beton in einem bestimmten gewünschten Verhältnis auf mechanische Weise in die Bohrlöcher eingefüllt wird.

Es ist also mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, eine unterschiedliche Anzahl von Zwei-Komponenten-Kapseln je nach Bedarf auf der Basis der Einsturzgefahr und der Rissigkeit des Felsens zuzuführen, um eine ausreichende Belastungsfäfeigkeit des Bolzens zu erreichen. Beispielsweise wird bei einem stabilen Felsen nur eine Zwei-Komponenten-Kapsel verwendet. Bei einem rissigen Felsen und bei drohender Einsturzgefahr, wenn kürzere Boken verwendet werden, wird Kunstharz selbst über die gesamte Länge des Bolzens verwendet Auf diese Weiss ist es möglich, eine minimale Menge des teuren Zwei-Komponenten-Zementiermittels ohne Verschlechterung der Sicherheit oder Festigkeit der Zememierung insgesamt zu verwenden und die Zementierung z. B. mit Hilfe von kostengünstigem Beton sicherzustellen. Es können auch normale kostengünstige, stumpf endende Bolzen oder verschiedene einfache Betonstahlstangen, die mit Stützicheiben versehen sind, verwendet werden, deren Herstellkosten sogar niedriger sind als die Herstellkosten der Bolzen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemaßen Vorrichtung und

F i g. 2a bis 2f schematische Darstellung verschiedener mit der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung ausgeführten Verfahrensschritte.

Die in Γ i g. 1 gezeigte Vorrichtung besteht aus einer Zufuhreinrichtung 1 für Beton, der als Zementiermittel verwendet wird, und einer Zufuhreinrichtung 2 für Zwei-Komponenten-Kapseln.

Die Zufuhreinrichtung 1 für Beton besteht aus einer Verschiebeeinrichtung 4 für eine Zufuhrleitung 5. Die

ίο Verschiebeeinrichtung wird von einem Rahmen 3 der Bolzenverankerungsvorrichtung getragen. Die Zufuhrleitung kann sich axial, da in einer Führungshülse 6 gelagert, bewegen. Eine rohrförmige Führung 7 bildet einen Ausläufer der Zufuhreinrichtung und ein Führungsrohr 8 ist axial gleitend auf der Führung 7 montiert und mündet an ihrem Ende diagonal verlaufend in der Seite einer Düse 9. Zur axialen Verschiebung des Führungsrohrs ist eine Betätigungsvorrichtung 10 vorgesehen, die mit Hilfe eines Drahtseils usw. arbeitet, das mit einem Hydraulikzylinder verschoben werden kann, über Rollen läuft und an dein Führungsrohr 8 an der Stelle 11 befestigt ist. Mit Hilfe einer Pumpe 13 wird Betüi 12 in die Zufuhrleitung 5 gepumpt.

Die Zufuhreinrichtung 2 für die Zwei-Komponenten-Kapseln besteht aus einer Zufuhrleitung 14, d:e eine Führung bildet und deren Ende sich in das untere Ende der Düie 9 erstreckt und die axial durch die Düse 9 hindurch verschiebbar ist. Darüber hinaus ist die Zufuhreinrichtung 2 mit einem Verschiebemechanismus 22 versehen, um die Zufuhrleitung 14 axial durch die Düse 9 zu schieben, wodurch die Zufuhrleitung vorzugsweise koaxial mit der Düse verläuft. Der Verschiebemechanismus kann beispielsweise der Betätigungseinrichtung 10 ähneln oder irgendein anderer geeigneter Mechanismus sein. An dem anderen Ende ist die Zufuhrleitung 14 mit einer Ladestation i5 für dss Einführen der Zwei-Komponenten-Kapseln 16, d. h. eine nach der anderen, in die Zufuhrleitung 14 verbunden. Die Zuführleitung 14 ist mit einer mechanischen, pneumatischen oder anderen Fördereinrichtung 17 verbunden, um die Kapseln durch die Zufuhrleitung 14 in das Bohrloch 20 zu befördern. In den Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist ein Wasseranschluß an der Fördereinrichtung 17 mit einem Pfeil gekennzeichnet. Dieser Wasseranschluß ist nicht immer notwendig, aber der vorgeschlagene Wasseranschluß kann in vielfältiger Weise verwendet werden. Beispielsweise können die Kapsel bzw. die Kapseln 16 mit Hilfe von Wasser in das Bohrloch befördert werden, wobei das Wasser die Kapsel in der Zufuhrleitung 14 vorwärts treibt bis die Kapsel sich in dem Bohrloch befindet. Wenn notwendig, kann die Kapsel 16 auf diese Weise tief in das Bohrloch getrieben werden, wenn eine lange Zufuhrleitung verwendet wird. Der Wasseranschluß kann auch verwendet werden, um das Bohrloch auszu-

v. ascueri. In einem solchen Fall wird Wasser in das Bohrloch durch die Zufuhrleitung 14 gespritzt, wobei das Wasser jegliche Steinbruchstücke aus dem Bohrloch herauswäscht, bevor die Kapsel in das Bohrloch eingeführt wird.

Zusätzlich zu den genannten Funktionen kann der Wasseranschluß auch benutzt werden, um die Verankerungsvorrichtung zu waschen. In einem solchen Fall wird das Wasser durch die Zuführleitung gegen den oberhalb der Verankerungsvorrichtung befindlichen Felsen gespritzt, wodurch das Wasser auf die Verankerungsvorrichtung herabfällt und den Steinstaub abwäscht. In einem solchen Fall kann die Wartung und Reinigung der Vorrichtung vereinfacht werden, wan-

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rend gleichzeitig eine verbesserte Zuverlässigkeit in der Funktion der Vorrichtung erhalten wird.

Die Zufuhrleitung 14 kann entweder steif oder flexibel sein. Im Gegensatz hierzu muß die Zufuhrleitung 5. die für die Zufuhr von Beton benutzt wird, aus einem relativ elastischen Material bestehen, so daß die Zufuhrleitung 5 in das Bohrloch eingeführt werden kann, ohne zu verklemmen.

Die Düse 9, die mit dem Führungsrohr 8 verbunden ist, ist in einer Verstellplatte 18 gelagert, die mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 19 relativ zum Rahmen in einer Querrichtung zu dem Führungsrohr 8 verschiebbar ist. Die Verstellplatte 18 und der Hydraulikzylinder 19 sind jedoch nicht notwendig für die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung, aber da das Bohrloch nicht immer notwendigerweise aufgrund der Unebenheit der Felsenoberfläche und aus anderen Gründen an der Stelle erzeugt worden ist. an der die Bohrstange zuerst Kontakt mit dem Felsen erreicht, ist die Verstellplatte 18 vorteilhaft, weil es nunmehr möglich ist, geringere Äbweichungen zu kompensieren und dadurch eine einwandfreie Zementzufuhr in das Bohrloch zu garantieren.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Nachdem ein Bohrloch 20 für einen Felsbolzen in den Felsen gebohrt worden ist, wird die Zufuhreinrichtung für ein Zementiermittel auf dem Rahmen der Bolzenverankerungsvorrichtung bis zur Ausrichtung mit dem Bohrloch angehoben, so daß die Düse 9 im wesentlichen koaxial mit dem Bohrloch verläuft (Fig. 2A). Das Führungsrohr 8 wird mit Hilfe der Betätigungseinrichtung 10 in Rieh- jo tung auf den Felsen verschoben, so daß die Düse 9 an der Mündung des Bohrlochs angeordnet wird (F i g. 2B). Die Zufuhrleitung 14 wird mit Hilfe des Verschiebemechanismus durch die Düse 9, die vorzugsweise direkt vor dem Bohrloch 20 angeordnet ist, verschoben, woraufhin eine oder mehrere Zwei-Komponenten-Kapseln 16 durch die Zufuhrleitung 14 in das Bohrloch befördert werden (Fig.2C). Durch Verschieben der Zufuhriei tung 14 hinter die Öffnung für die Betonzufuhrleitung 5 wird eine Kollision der Kapseln mit der Kante der öffnung und dem daraus resultierenden Aufplatzen der Kapseln verhindert. Wenn die Zufuhrleitung 14 über die gesamte Länge der Düse verschoben worden ist, können die Kapseln 16 zuverlässig in das Zentrum des Bohrlochs 20 geführt werden, wodurch sie einen sehne!- len Zugang zu dem Bohrloch haben und sich nicht in der Bohrlochmündung verfangen. Nachdem die Kapseln 16 in das Bohrloch befördert worden sind, wird die Betonzufuhrleitung 5 mit Hilfe der Verschiebeeinrichtung 4 in Richtung auf die Düse 9 bewegt und weiter in das Bohrloch 20. Falls die Kapsel bzw. Kapseln 16 bei der Zufuhr in dem Bohrloch vor seinem Ende zum Stehen gekommen sind, schiebt die Spitze der Zufuhrleitung 5 die Kapsel oder Kapseln vor sich her bis zu dem Boden des Bohrlochs (F i g. 2D).

Ober die Zufuhrleitung 5 wird Beton 22 in das Bohrloch gleichzeitig mit dem Herausziehen der Zufuhrleitung aus dem Bohrloch eingefüllt (F i g. 2E). Nachdem das Bohrloch mit Beton ausgefüllt worden ist, wird das Führungsrohr 8 mit Hilfe der Betätigungseinrichtung 11 von der Mündung des Bohrlochs weggezogen, woraufhin die gesamte Zufuhreinrichtung 1 auf dem Rahmen beiseite geschoben wird, so daß ein Felsbolzen 21 in das Bohrloch hineingetrieben werden kann (F i g. 2F). Der Bolzen reißt die Kapsel oder Kapseln 16 auf, so daß die Anfangsfixierung des Bobens sofort beginnt und der Bolzen während des Aushärtens des Betons in dem Bohrloch verbleibt Durch Drehen des Bolzens ist es möglich, eine Durchmischung des Zwei-Komponentenmittels und dadurch eine sichere Befestigung des Bolzens sicherzustellen.

Auf diese Weise können mit der beschriebenen Vorrichtung sowohl eine Kapsel 16, die ein schnellhärtendes Zwei-Komponentenmittel enthält, als auch normaler kostengünstiger Beton 12 in dem gewünschten Verhältnis auf mechanische Weise in die Bohrlöcher 20 eingefüllt werden. Die Anzahl der Kapseln 16 wird auf der Basis der Höhe der Anfangsbelastung, die der Bolzen 21 aushalten muß und auf der Basis der Länge, auf der eine schnell auszuführende Zementierung gewünscht ist. ausgewählt. Zum Ausfüllen des verbleibenden Teils des Bohrlochs in gewünschter Weise ist es möglich, langsam härtenden kostengünstigen Beton zu verwenden oder irgendein anderes geeignetes Material, dessen Zufuhr mit konventionellen Betonzufuhrvorrichtungen bereits bekannter Art einfach ist und mit der Erfindung einfach zu kombinieren ist. Die gesamte Bolzenverankerung kann ferngesteuert ausgeführt werden, so daß die Arbeitssicherheit verbessert und die Arbeit vereinfacht ist.

Als Antrieb für die Verstellplatte 18 kann beispielsweise außer dem Hydraulikzylinder auch ein anderes Antriebsmittel verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einbringen des Zementiermittels in zum nachträglichen Einführen von Ankerbolzen vorgesehene Bohrlöcher, bestehend aus einer Einrichtung zum Einführen einer für das Zementiermittel vorgesehenen Zufuhrleitung in das Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (5) für das Zementiermittel verschiebbar in einem in eine in den Bohrlochmund einsteckbare Düse (9) einmündenden Führungsrohr (8) gelagert ist, daß in die Düse (9) ein Stutzen einmündet, in dem ein in das Bohrlochtiefste einbringbare, ein schnell härtendes Zementiermittel enthaltende Kapseln (16) von einer Ladestation (15) aufnehmendes Zuführrohr (14) ebenfalls verschiebbar gelagert ist und daß die Zufuhrleitung (5) und das Zuführrohr (14) alternativ in das Bohrloch (20) durch die Düse (9) hindurch einschiebbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (S) an einer Verstellplatte (18) abgestützt ist, die in eine im wesentlichen quer zur Bewegungsbahn der Zufuhrleitung (5) verlaufende Richtung verschiebbar ist, um die Düse (9) auf das Bohrloch (20) auszurichten.