DE3713291A1 - Gebirgsanker zur sicherung von strecken und raeumen im berg- und tunnelbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gebirgsanker zur Sicherung von Strecken und Räumen im Berg- und Tunnelbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Gebirgsanker dieser Art ist das aus Stahl bestehende Hüllrohr am bohrlochseitigen Ende des Zugglieds über die Länge der Verankerungsstrecke mit dem Zugglied verklebt, das nur mit einer kurzen Mischspitze über das Ende des Hüllrohrs hinausragt (DE-PS 34 17 252). Am Ende der Verankerungsstrecke ist im Hüllrohr eine Sollbruchstelle vorgesehen. Im übrigen befindet sich das Hüllrohr, das bis zur luftseitigen Verankerung des Ankers reicht, im Verbund mit dem das Bohrloch ausfüllenden erhärtenden Kleber.

Bei diesem bekannten Anker soll das Hüllrohr, dessen Oberfläche in einer den Verbund mit dem Kleber erhöhenden Weise ausgebildet sein kann, wie ein starrer Anker wirken. Sobald die auf das Hüllrohr wirkenden Kräfte dessen Tragkraft überschreiten, soll es - an der Sollbruchstelle - abreißen, so daß das innerhalb des Hüllrohrs geführte Zugglied mit seiner Dehnfähigkeit zur Wirkung kommt. Auf diese Weise sollen mit einem Ankerelement die Wirkungen eines starren und eines dehnfähigen Ankers nacheinander genutzt werden.

Bei einer Weiterentwicklung dieses bekannten Gebirgsankers besteht das Hüllrohr aus mindestens drei jeweils über Sollbruchstellen kraftschlüssig miteinander verbundenen Abschnitten, wobei nur die im Bereich des Bohrlochmundes und des Bohrlochtiefsten angeordneten Abschnitte mit einer den Verbund vergrößernden Haftprofilierung versehen sind (DE-PS 35 31 393). Dadurch soll vermieden werden, daß das über die gesamte Länge im Bohrloch eingeklebte Hüllrohr bei überschreiten der vorgesehenen Tragkraft etwa an der Stelle der Gebirgsöffnung reißt, womit ein unerwünschter Kraftabfall auf die Kennlinie des Zugglieds verbunden ist. Durch die glatte Ausbildung der Oberfläche des bzw. der zwischen den im Verbund mit dem Kleber liegenden Endabschnitten des Hüllrohres gelegenen mittleren Abschnitts soll bei einer entsprechenden Gebirgsöffnung nach Abriß des Hüllrohres eine weitere Längenänderung unter Reibung gegenüber der das Hüllrohr umgebenden Klebersäule stattfinden, die einen Ausgleich in der Kennlinie verursacht.

Die gefährlichsten Beanspruchungen für einen solchen Gebirgsanker sind die Kluftverschiebungen, die das Bestreben haben, das Ankerelement abzuscheren. Es ergibt sich dabei eine Biegelinie mit der Folge, daß die auf das Zugglied einwirkende Maximalkraft an der Stelle der Scherfuge auftritt und nicht an der Verankerung.

Nachteilig bei diesem bekannten Gebirgsanker ist, daß, selbst wenn die Oberfläche des Hüllrohres über bestimmte Bereiche im Sinn einer Vergrößerung des Verbundes behandelt ist, dennoch vergleichsweise große Strecken des Hüllrohres zu seiner Verankerung im Bohrloch erforderlich sind, die für dessen Funktionsfähigkeit verloren gehen. Der bekannte Anker entfaltet beispielsweise keine Wirkung, wenn eine Kluftverschiebung etwa im Bereich einer der Verankerungsstrecken im Bohrlochtiefsten oder nahe dem luftseitigen Ende auftritt. Außerdem ist zur Behandlung des Hüllrohrs im Sinne einer Verbesserung des Verbundes ein zusätzlicher Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gebirgsanker der eingangs angegebenen Art eine Möglichkeit zu schaffen, um diese Verankerungsstrecken und die Sollbruchstellen des bekannten Hüllrohrs zu vermeiden und anstelle der vorbehandelten Hüllrohre solche aus normalem, unbehandeltem handelsüblichen Stahl verwenden zu können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, im Bohrlochtiefsten nicht wie beim Stand der Technik, das Zugglied über das Hüllrohr im Kleber zu verankern, sondern vielmehr umgekehrt, das Hüllrohr mittels des über sein Ende hinausragenden Zugglieds im Kleber zu verankern. Am luftseitigen Ende des Ankers sind das Hüllrohr und das Zugglied unmittelbar gegenüber der am Gebirge anliegenden Ankerplatte verankert. Man gewinnt so gewissermaßen zwei Anker in einem, wobei die Verankerungsstrecke des Zugglieds und die Ankerplatte von beiden gemeinsam genutzt werden. Damit gelingt es, das Hüllrohr an seinen beiden Enden auf kürzest möglichem Wege zu verankern und es so auf praktisch seine gesamte Länge für die Aufnahme von Kräften verfügbar zu halten. Besondere Maßnahmen, die notwendig wären, um das Hüllrohr in einer den Verbund verbessernden Weise auszubilden, können entfallen.

Die Reibung zwischen dem Hüllrohr und dem Zugglied kann durch Schmierung verringert werden, um dessen Verformbarkeit zu verbessern. Dadurch werden im Bereich einer Kluftverschiebung mit einer S-förmigen Biegelinie die Kraftverteilung günstiger und die Gesamtverformbarkeit des Zugglieds größer.

Von Vorteil ist auch, daß für den Einbau des erfindungsgemäßen Ankerelements keine besonderen Maßnahmen erforderlich sind; der Anker kann in gleicher Weise gesetzt werden wie das bei bekannten Gebirgsankern üblich ist.

Wenn, was als besonders zweckmäßig angesehen wird, als Zugglied ein Bewehrungsstab verwendet wird, der mit warmgewalzten, entlang einer Schraubenlinie verlaufenden und ein Teilgewinde bildenden Kraftübertragungsrippen versehen ist, kann die zugfeste Verbindung des Hüllrohrs mit diesem Ankerstab im Bohrlochtiefsten durch einfaches Verquetschen erfolgen.

Im Bereich der luftseitigen Verankerung wird, wenn das Hüllrohr zur Verankerung an der Ankerplatte mit einem umgebördelten Flansch versehen ist, beim Einbau des Ankerelements aus Zugglied und Hüllrohr die Ankerplatte vorweg aufgesetzt, um dem Hüllrohr die Abstützmöglichkeit zu geben. Durch Aufbringen des Verankerungskörpers, z.B. Aufschrauben einer Verankerungsmutter auf den Ankerstab, wird das Hüllrohrende zugleich mit diesem und an der gleichen Stelle wie dieser gegenüber der Ankerplatte verankert.

Wenn auch durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Gebirgsankers dessen Dehnfähigkeit bei Gebirgsverschiebungen wesentlich vergrößert wird, vor allem auch durch Schmierung, so ist eine weitere Vergrößerung der Dehnfähigkeit dadurch zu erreichen, daß ein Verankerungskörper verwendet wird, der so ausgebildet ist, daß bei Überschreitung einer vorgegebenen Längszugkraft des Ankerstabes eine Relativbewegung zwischen diesem und dem Verankerungskörper bewirkbar ist, bis die Längszugkraft wieder unterschritten ist. Ein solcher Verankerungskörper ist beispielsweise in der DE-OS 35 03 012 beschrieben.

Auch hinsichtlich der Montage des Ankers sind keine besonderen Bedingungen zu beachten. Wenn mit dem Ankerelement zugleich Schutznetze zur Sicherung der Ausbruchwandung eingebaut werden, ist ein Stoß der Schutznetze im Bereich eines solchen Ankers auf einfache Weise dadurch möglich, daß das Ende des einen Schutznetzes durch eine innere Ankerplatte fixiert wird, gegen welche sich das Ende des Hüllrohrs abstützt, während das Ende des anschließenden Schutznetzes über das herausragende Zugglied gesteckt und durch eine weitere Ankerplatte gesichert wird, gegen die sich dann der Verankerungskörper, z.B. eine Verankerungsmutter, abstützt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Gebirgsanker nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die luftseitige Verankerung des Gebirgsankers entlang der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt einen - unterbrochenen - Längsschnitt durch einen Gebirgsanker nach der Erfindung mit einem Ankerelement A aus einem Ankerstab 1, der über den größten Teil seiner Länge von einem Hüllrohr 2 aus Stahl umgeben ist. Der Ankerstab 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein warmgewalzter Bewehrungsstab, der mit einander gegenüberliegenden, sich aber nur über einen Teil seines Umfangs erstreckenden Kraftübertragungsrippen 3 versehen ist, die auf einer Schraubenlinie liegen und ein Teilgewinde bilden. Der Ankerstab 1 ragt mit seinem bohrlochseitigen Ende 1′ aus dem Hüllrohr 2 heraus; mit diesem Bereich 1′ ist der Ankerstab 1 in einem das Bohrloch 4 ausfüllenden erhärtenden Material 5, z.B. einem Kunstharzkleber, festgelegt.

Das Hüllrohr 2 ist an seinem bohrlochseitigen Ende 6 zugfest mit dem Ankerstab 1 verbunden. Dies kann auf einfache Weise durch Quetschen bewerkstelligt werden, wodurch das Material des Hüllrohrs 2 ins Fließen gerät und die Kraftübertragungsrippen 3 des Ankerstabes 1 umschließt. Im übrigen umgibt das Hüllrohr 2 den Ankerstab 1 mit geringem Spiel, um ihn demgegenüber dehnbar zu erhalten. An seinem luftseitigen Ende ist das Hüllrohr 2 mit einem umgebördelten Flansch 7 versehen, der sich gegen eine Ankerplatte 8 anlegt, die ihrerseits an der Ausbruchwandung 9 anliegt. Die Verankerung des Hüllrohrs 2 mittels eines Flansches 7 ist nur als ein Beispiel anzusehen; sie könnte beispielsweise auch aus einer Gewindemutter bestehen, die auf ein an der Außenseite des Hüllrohrs 2 vorgesehenes Gewinde aufschraubbar ist.

Als Verankerungskörper ist eine Gewindemutter 10 vorgesehen, die auf das durch die Kraftübertragungsrippen 3 gebildete Teilgewinde des Ankerstabes 1 aufgeschraubt ist. Mit der Ankerplatte 8 kann zugleich ein Schutznetz 11 an der Ausbruchswand 9 befestigt werden.

Zur Montage des Gebirgsankers wird das vorgefertigte Ankerelement A aus dem Ankerstab 1 und dem damit an seinem Ende 6 zugfest verbundenen Hüllrohr 2 an die Einbaustelle angeliefert. Das Ankerelement A wird sodann mit der aufgeschobenen Ankerplatte 8 und der aufgeschraubten Ankermutter 10 in das Bohrloch eingeführt und darin in an sich bekannter Weise mittels eines Kunstharzklebers verankert. Der Kunstharzkleber befindet sich in getrennten Patronen, die beim Einbringen des Ankerstabes 1 durch die an seinem unteren Ende ausgebildete Mischspitze 12 zerstört werden, wodurch der Kleber aktiviert wird. Nach Erhärten des Klebers wird die Ankermutter 10 angezogen und damit der Anker gegenüber dem Gebirge verspannt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, die, ähnlich wie Fig. 1, einen - unterbrochenen - Längsschnitt durch einen Gebirgsanker zeigt. In gleicher Weise wie in Fig. 1 ist auch hier ein Ankerelement A mit dem bohrlochseitigen Ende 1′ seines Ankerstabes 1 in einem das Bohrloch 4 ausfüllenden erhärtenden Material 5 verankert. Über den restlichen Teil seiner Länge ist der Ankerstab 1 von einem Hüllrohr 2 umgeben, das an seinem bohrlochseitigen Ende 6 mit dem Ankerstab 1 zugfest verbunden ist und sich an seinem luftseitigen Ende mit einem Flansch 7 gegenüber einer Ankerplatte 8 abstützt, die hier allerdings nur eine innere Ankerplatte darstellt. Mit dieser Ankerplatte 8 ist im Beispiel der Fig. 4 das Ende einer unteren Lage eines Schutznetzes 11 an der Ausbruchswand 9 fixiert.

Um zugleich einen Stoß dieser Schutznetze zu fixieren, ist über die innere Ankerplatte 8 das Ende des anzuschließenden Schutznetzes 11′ gezogen, das mittels einer äußeren, ähnlich ausgebildeten Ankerplatte 13 fixiert wird. Gegen die Ankerplatte 13 stützt sich die Ankermutter 14 zur Verankerung des Ankerstabes 1 ab.

Die Ankermutter 14 ist in diesem Beispiel als sogenannte "Gleitmutter" ausgebildet, d.h. als Mutter, die geeignet ist, bei Überschreitung einer vorgegebenen Längszugkraft des Ankerstabes 1 eine Relativbewegung zwischen diesem und der Ankermutter 14 zu bewirken, bis die Längszugkraft wieder unterschritten ist. Dies kann gemäß der DE-OS 35 03 012 vorteilhafterweise dadurch geschehen, daß die Ankermutter 10 aus einem Material besteht, das eine höhere Festigkeit aufweist als das Material des Ankerstabes 1 und daß die Gewindeflanken der Ankermutter zur Kraftübertragung jeweils nur mit Teilflächen an den Kraftübertragungsrippen des Ankerstabes 1 anliegen, so daß bei Überschreitung der vorgegebenen Längszugkraft die Kraftübertragungsrippen des Ankerstabes 1 im Ausmaß der miteinander in Eingriff befindlichen Teilflächen abtragbar sind. In analoger Weise können aber auch andere Verankerungskörper verwendet werden, sofern sie diese Bedingungen erfüllen.

Um sicherzustellen, daß die Dehnfähigkeit des Ankerstabes 1 auch wirklich vollständig ausgenützt wird, ist im Abstand a des Dehnweges der Ankermutter 14 eine fest auf dem Ankerstab 1 angebrachte Klemmvorrichtung 15, z.B. eine sogenannte Stopmutter, vorgesehen, die, wenn die Ankermutter 14 die Strecke a bis zum Anschlag an der Klemmvorrichtung 15 überwunden hat, eine feste Verankerung des Ankerstabes 1 bewirkt, bis dieser bei weiterer Kraftüberschreitung selbst reißt und dann wirkungslos wird.

Claims (6)

1. Gebirgsanker, insbesondere Kunstharzklebeanker, zur Sicherung von Strecken und Räumen im Berg- und Tunnelbau mit einem Ankerelement aus einem Zugglied, das im Bohrlochtiefsten festlegbar und am luftseitigen Ende mittels eines sich gegen eine Ankerplatte abstützenden Verankerungskörpers gegenüber dem Gebirge verspannbar ist, und einem das Zugglied über den größten Teil seiner Länge umgebenden Hüllrohr, das im Bohrlochtiefsten mit dem Zugglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bohrlochtiefsten über das Ende (6) des Hüllrohrs (2) hinausragende Teil (1′) des Zugglieds (1) unmittelbar seiner Verankerung und derjenigen des mit ihm zugfest verbundenen Hüllrohrs (2) in dem das Bohrloch zumindest in diesem Bereich ausfüllenden erhärtenden Material (5) dient und daß das Hüllrohr (2) am luftseitigen Ende des Ankers an der Ankerplatte (8) gemeinsam mit dem Zugglied (1) zugfest verankert ist.

2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (2) am luftseitigen Ende des Ankers die Ankerplatte (8) zusammen mit dem Zugglied (1) durchsetzt und mit einer Verankerungsvorrichtung versehen ist, auf die sich der Verankerungskörper des Zugglieds (1) abstützt.

3. Gebirgsanker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsvorrichtung aus einem sich gegen die Ankerplatte (8) abstützenden Flansch (7) besteht.

4. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Verformbarkeit des Zugglieds (1) zwischen dem Zugglied (1) und dem Hüllrohr (2) ein Schmiermittel vorgesehen ist.

5. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (1) stabförmig ausgebildet und an seiner Oberfläche mit zumindest ein Teilgewinde bildenden Kraftübertragungsrippen (3) versehen ist und daß der Verankerungskörper eine mit einem entsprechenden Innengewinde versehene Mutter (10) ist.

6. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verankerungskörper (14) so ausgebildet ist, daß bei Überschreitung einer vorgegebenen Längszugkraft des Zugglieds (1) eine Relativbewegung zwischen diesem und dem Verankerungskörper (14) bewirkbar ist, bis die Längszugkraft wieder unterschritten ist.