DE3732894C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Ausbaustützen für Berg- und Tunnelbau
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Außerdem
betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf dem
Streckenausbau, nämlich auf Stempel bzw. Stempelpfeiler,
die sich von Stempeln im wesentlichen
durch ihren Schlankheitsgrad, d. h. durch ihr
größeres Durchmesser-Längenverhältnis unterscheiden.
Derartige Ausbaustützen werden beispielsweise
im Kohlen- und Erzbergbau als Teil eines
Unterstützungsausbaus verwendet, wobei die Firste
geankert werden kann.
Die erfindungsgemäßen Stempelpfeiler bilden u. a.
auch im Kammer-Pfeilerbau und im Langfrontbau einfache
oder Doppelreihen. Sie ersetzen die bislang
z. B. aus kreuzweise und zwar horizontal angeordneten
besäumten Einzelhölzer aufgebauten Holzpfeiler.
Diese sind bedingt durch ihre Zusammendrückbarkeit
begrenzt zwar nachgiebig, was ausbautechnisch
zur Vermeidung von vorzeitiger Zerstörung
des Ausbaus durch den Gebirgsdruck von Vorteil
ist. Wenn auch Holz meistens, wenngleich nicht
immer verfügbar und gut zu bearbeiten ist, so ist
es doch in der Regel kostspielig. Ausbautechnisch
ist ferner nachteilig die unterschiedliche Festigkeit
der in einem Pfeiler zusammenwirkenden Hölzer,
sowie die mangelnde Querstabilität der Pfeiler je
nach Schlankheitsgrad. Auch bietet die mangelnde
Widerstandsfähigkeit des Holzes gegen Feuchtigkeit
und Brand gelegentlich ein erhebliches Problem. Die
Wirtschaftlichkeit solcher Pfeiler wird außerdem
durch die beträchtlichen Aufwände für den Transport
und die Bearbeitung des Holzes und die hohen
Arbeitskosten unter Tage für die Errichtung der
Pfeiler infrage gestellt. Die erfindungsgemäßen
Ausbaustützen sind wegen der Verwendung eines
erhärtenden Baustoffes und gegebenenfalls einer
Bewehrung, sowie infolge ihrer Herstellung vor Ort
leichter zu transportieren und billiger zu errichten.
Außerdem haben sie infolge ihrer Bauweise
keine Querstabilitätsprobleme, wie die Holzpfeiler
und sind außerdem gegen Feuchtigkeit und Brand
unempfindlich.
Allerdings ist der Einsatz der Holzpfeiler als Ausbaustütze
durch Pfeiler aus bewehrtem Beton bereits
vorgeschlagen worden. Vor allem kommen hierfür mit
Bewehrungseisen versehene Betonschwellen in
Betracht. Ein Unterstützungsbau dieser Art hat den
Nachteil, daß er wesentlich schwerer als ein vergleichbarer
Holzpfeiler ist, was die Transportprobleme
erheblich verschärft und die Arbeitskosten
steigert, so daß außer der Möglichkeit, teures und
möglicherweise nicht verfügbares Holz durch einen
vorhandenen Baustoff zu ersetzen und die Probleme
der Brandsicherheit und der
Feuchtigkeitsunempfindlichkeit zu beseitigen, keine
weiteren Vorteile erreichbar sind. Zusätzlich tritt
jedoch die auf der Bewehrung beruhende Schwierigkeit
auf, daß vorstehende Bewehrungseisen eine
erhebliche Unfallgefahr bilden.
Um die erforderliche innere Festigkeit der Pfeiler
zu steigern und die Probleme der Bewehrung zu entschärfen,
baut man nach einem anderen bekannten
Vorschlag zylindrische Pfeiler aus vorgefertigten
Stahlfaserbetonscheiben. Diese werden senkrecht
aufeinandergestapelt. Bereits die Herstellung solcher
Betonfertigteile stellt verhältnismäßig hohe
Anforderungen an den Werkstoff wegen der geforderten
Festigkeiten. Der Transport ist aufwendig wegen
des hohen Gewichtes und ist nicht selten durch vorstehende
Stahlfasern mit erheblicher Unfallgefahr
verbunden. Der Aufbau der Pfeiler muß ohne Setzdruck
erfolgen, weshalb eine jeweils passende Holzverkeilung
zwischen der oberen Stirnfläche des
Holzpfeilers und ihrer Anlagefläche einzubringen
ist. Der Arbeitsaufwand ist dementsprechend hoch.
Dennoch gelingt es nicht immer, die Pfeiler bankrecht
zu setzen. Dadurch entstehen ungleichmäßige
Belastungen, die einen Pfeiler dieser Art vorzeitig
zerstören können.
Es sind auch bereits ausziehbare Stempel zum Ersatz
von Holzpfeilern vorgeschlagen worden (GB-PS 21 00 318).
Diese verwenden zwei teleskopierbare Rohre,
deren Innenraum mit einem Entlüftungsventil versehen
ist und mit einem härtenden Baustoff ausgefüllt
wird. Ein solches Ausbausystem vermeidet zwar
durch die Führung der Teleskoprohre die Probleme
mangelnder Querstabilität, stellt aber besondere
Anforderungen an den zur Füllung verwendeten Baustoff.
Da nämlich das Anmachwasser in der Baustoffüllung
verbleibt, tragen solche Stempel relativ
spät. Je nach Länge und Durchmesser des Stempels
ist der Aufwand für den teleskopierbaren Stempelteil
unterschiedlich. Dadurch geht einer der
Hauptvorteile des Systems, nämlich der des vereinfachten
Transportes und der des geringwertigen
Materials wenigstens teilweise wieder verloren.
Infolge der mangelnden Festigkeit billiger Baustoffe
ist die für Stempelpfeiler erforderliche
gedrungene Bauweise nicht ausführbar.
Ähnlich verhält es sich mit einem anderweitig
bekannten Stempelpfeiler (DE-PS 29 20 659), welcher
eine wiederverwendbare Schalung für den härtenden
Baustoff mit einem unmittelbar neben der Schalung
angeordneten hydraulischen Grubenstempel funktionell
derart verbindet, daß während des Härtens der
Baustoffüllung der Grubenstempel die Stützfunktion
des Gebirges übernimmt, bis die Baustoffsäule hinreichend
tragfähig geworden ist und dann der
Grubenstempel zusammen mit der Schalung entfernt
und umgesetzt werden kann. Außerdem zeigt sich, daß
die entschalte Baustoffsäule bei wachsendem
Gebirgsdruck zerbricht und ihre Standfestigkeit
einbüßt.
Bei einem ferner bekannt gewordenen, unter Tage
herstellbaren Unterstützungsausbau für die Stöße
und die Firste einer Strecke werden Gewebeschläuche
in Quer- und Längsrichtung der Strecke angeordnet
und fortschreitend in Streckenlängsrichtung mit
aushärtendem Baustoff gefüllt. Hierbei wird der
Druck des pumpbaren Baustoffes dazu verwendet, die
Form und die Anlage des betreffenden Ausbaugliedes
an das Gebirge aus dem anfangs schlaffen Schlauch
mit dem flüssigen Baustoff zu erreichen, was
voraussetzt, daß der Wasseranteil im Schlauch
zurückgehalten wird. Dabei wirkt der Gewebeschlauch
lediglich als formgebende, verlorene Schalung, die
infolge ihrer Wasserdichtigkeit die Erhärtung des
Baustoffes stark verzögert, was einen erheblichen
Arbeits- und Zeitaufwand voraussetzt und in der
Praxis zu nicht ausreichenden Frühfestigkeiten
führt. Ein solcher Ausbau ist auch praktisch nicht
zu bewehren. Der Schlauch ist nach Erhärten des
Baustoffes funktionslos.
Allerdings sind mit erhärtendem Baustoff gefüllte
Gewebeschläuche aus hochfesten Fäden in Form von
Hilfselementen des Streckenausbaus bekannt. Hierbei
wird ein zwischen den Segmenten des Streckenausbaus
und dem Streckenverzug bzw. dem Gebirge eingelegter
Schlauch mit flüssigem Baustoff aufgepumpt, um
den Streckenausbau an das umgebende Gebirge anzuschließen.
Bei diesem Verfahren wird die Ausdehnungsmöglichkeit
des in das Ausbauprofil eingelegten,
zusammengelegten Gewebeschlauches nach oben
und nach den Seiten planmäßig genutzt, indem man
den Schlauch mit entsprechendem Übermaß im Vergleich
zum Hohlraum des Ausbauprofils vorsieht und
durch das Aufpumpen zu einem Ringkörper von
unregelmäßigem Querschnitt aufspannt, der auf
seiner Länge einen Formschluß des Ausbauprofils und
des Verzuges bzw. der Unebenheiten des Gebirges mit
dem Schlauch ermöglicht. Die Tragfähigkeit eines
derartigen Ausbaus beruht im Ergebnis auf dem
extrem teuren Stahlausbau und besteht deswegen nur
zu einem geringen Teil aus billigeren Werkstoffen.
Insbesondere lassen sich hieraus Ausbauglieder in
Form von Stempeln oder Stempelpfeilern für im Flöz
aufgefahrene Strecken und den Langfrontbau nicht
gewinnen.
Die Erfindung geht von einem vorbekannten Verfahren
und der nach diesem Verfahren hergestellten Ausbaustütze
aus (DE-OS 30 17 594). Hierbei wird ein
Gewebebeutel zusammen mit einer rohrförmigen
Schalung verwendet und mit dem härtenden Baustoff
gefüllt. Die Länge des Gewebebeutels und der Rohrschalung
wird nach dem Abstand von Hangendem und
Liegendem gewählt. Während oder nach dem Aushärten
des Baustoffes werden am oberen und unteren Beutelrand
Verbindungsteile aus schnellhärtendem Zement
z. B. angespritzt, um die Baustoffsäule an das
Hangende bzw. Liegende anzuschließen.
Einerseits wird durch das bloße Befüllen des Gewebebeutels
der Abbindevorgang des Baustoffes verzögert,
so daß der Ausbau verhältnismäßig spät trägt,
wodurch bei wiederverwendbarer Mantelschalung diese
erst relativ spät entschalt werden kann bzw. der
Abbau verzögert wird. Andererseits ist die Druckfestigkeit
des Baustoffes nicht groß genug, um den
förderlichen hohen Ausbauwiderstand zu erzielen.
Deshalb können u. a. Zuschläge nur in begrenztem
Maße den teuren Zement des Baustoffs ersetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
der gattungsgemäßen Ausbaustützen anzugeben, die
neben einer erhöhten Druckfestigkeit des verschiedenen
Ausbauhöhen anpaßbaren Stützkörpers ein
rascheres Abbinden des Baustoffes, den Einsatz von
feinen Stoffen, wie Filterasche, und den Abbau bzw.
das Umsetzen der Mantelschalung bereits unmittelbar
im Anschluß an den Verfüllvorgang ermöglichen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung verfahrensmäßig
mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung wird der an beiden Enden verschlossene
Gewebeschlauch aus hochfesten Fäden zwischen
der Sohle und der ausgebauten oder offenen
Firste senkrecht oder bankrecht ausgespannt und mit
dem unter Überdruck gesetzten Baustoff gefüllt.
Hierbei dient der Schlauch zunächst als Filtermedium,
welches das Wasser des flüssigen Baustoffes
nach außen abführt und die entwässerten Feststoffe
des Baustoffs in Form einer Säule zurückhält,
wonach der Schlauch als freitragende Ausbaubewehrung
der Feststoffsäule nach dem Erhärten des Baustoffes
dient.
Bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung ergibt
sich überraschend, daß der Schlauch infolge seiner
Füllung von unten nach oben und seines geraden Verlaufes
zwischen Sohle und Firste bei hinreichend
gedrungener Form der Ausbaustütze, wie sie für
viele Stempel bzw. Stempelpfeiler infrage kommt,
schon im Verbund mit dem zwar entwässerten, aber
noch nicht erhärteten Baustoff eine hinreichende
Standfestigkeit aufweist, was durch die Verwendung
des Schlauchgewebes als Filter und die darauf beruhende
Schnellentwässerung des Baustoffes nach allen
Richtungen aus dem Formkörper bewirkt wird. Dadurch
härtet der Baustoff extrem schnell, kann aber trotz
seiner Entwässerung vor der endgültigen Härtung
infolge seines Einschlusses in den Gewebeschlauch
laufend nachgepumpt werden, wodurch sich in dem
sich bildenden Formkörper eine wachsende Standfestigkeit
ausgehend von der Sohle bis zur Firste
ausbildet. Ferner hat sich überraschend herausgestellt,
daß das Schlauchgewebe, wenn es aus
Kunststoffäden hoher Festigkeit, wie sie insbesondere
mit Duroplasten erreicht werden, nicht nur die
bekannte Entwässerungswirkung herbeiführt, sondern
als tragfähige Bewehrung der erhärtenden Ausbaustütze
angesehen werden kann. Diese Außenbewehrung
entsteht auf der freitragenden Länge der Ausbaustütze
und hält offenbar den Baustoff über längere
Zeiträume trotz hoher senkrechter Belastungen
der Baustoffsäule zusammen, so daß dieser seine
volle Festigkeit entwickelt. Selbst wenn die Scherfestigkeit
des Baustoffes in der Baustoffsäule
überschritten wird, was durch Risse in der Säule
hinter der Bewehrung bemerklich wird, bleibt der
Zusammenhalt der Säule gewährleistet, ohne daß
diese an Tragfähigkeit einbüßt. Dies beruht weitgehend
darauf, daß die tangentialen Fäden hohe
Schnürspannungen und die achsialen Fäden des
Schlauchgewebes durch Dehnungen vorgespannt sind
und Kräfte übertragen, weil sie nicht geknickt oder
gegen andere Ausbauteile belastet werden, wie dies
bei den Hilfselementen darstellenden Schläuchen
bekannter Streckenausbausysteme der Fall ist.
Nach dem neuen Verfahren hergestellte Ausbaustützen
ersetzen die bislang verwendeten Stempel, vor allem
aber die Pfeiler mit erheblichem Gewinn, weil die
insbesondere auf die erforderliche mittlere Mächtigkeit
vorkonfektionierten Schläuche raumsparend
und leicht transportiert werden können und weil die
Herstellung vor Ort mit Hilfe einer Baustoffpumpe
erfolgt, die den flüssigen Baustoff aus Transportbehältern
zugeführt erhält, wenn er nicht an Ort
und Stelle gemischt wird. Der Baustoff selbst kann
beliebig viel Anmachwasser vertragen und kann deswegen
zum überwiegenden Teil aus Feststoffen bestehen,
die wie Aschen verschiedener Herkunft, z. B.
Elektrofilter- und Wirbelschichtfeuerungsaschen
eine geringe Festigkeit aufweisen, im Verbund nach
Erhärtung des Baustoffes jedoch hohe Festigkeiten
entwickeln, so daß die der von Stahlbeton entsprechen.
Ferner läßt sich bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren
vor der Baustoffüllung in den
Schlauch eine Bewehrung einbringen, die aus Bewehrungseisen
bestehen kann, wodurch die Festigkeit
weiter gesteigert wird.
Im Interesse einer optimalen Schlankheit solcher
Ausbaustützen, aber auch zur Einhaltung vorgegebener,
insbesondere gerader Stützen wird das erfindungsgemäße
Verfahren in der Regel derart geführt,
daß der Gewebeschlauch auf dem größten Teil seiner
Länge mit einer perforierten, starren Mantelschalung
in Form eines Rohres umgeben und die Entwässerung
durch Perforation der Mantelschalung vorgenommen
wird, und daß danach der Schlauch vor dem
Härten des Baustoffes entschalt wird.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht das formgebende Element der
Stütze aus der Rohrschalung, die das Gewebe unterstüzt
und mit dieser zusammen infolge der Perforationen
als Filter wirkt, das extrem hohe Pumpendrücke
aushält, was die Schnellentwässerung in sehr
kurzen Zeiträumen ermöglicht und das Abnehmen der
Rohrschalung praktisch unmittelbar im Anschluß an
den Füllvorgang gestattet. Der Gewebeschlauch wird
dabei nicht überlastet und kann deswegen als wirksame
Außenarmierung dienen. Die Mantelschalung ist
wiederverwendbar; obwohl sie nur über ein Bruchteil
der freien Schlauchlänge reicht, kann sie die
radiale Ausdehnung und ungewollte Krümmung des
Schlauches in Stützlängsrichtung beim Aufpumpen mit
dem Baustoff verhindern, ohne die axiale Ausdehnung
des Gewebeschlauches zu beeinträchtigen. Hierdurch
ist die Anlage der Stütze gewährleistet. Das
infolge der Entwässerung auftretende Schrumpfen der
Baustoffüllung läßt die axiale Beweglichkeit des
Schlauches in der Schalung ebenfalls zu. Die
beschriebene Kombination aus Schalung und Gewebeschlauch
ist soweit formstabil, daß sie Pumpendrücke
bis zu 10 bar ohne merkliche Abweichung von
der vorgegebenen Form zuläßt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Träger oder Ausbaustützen können vor Ort,
aber auch in Fertigteilwerken hergestellt werden.
Da der Außendurchmesser des Schlauches im wesentlichen
dem Innendurchmesser der geschlossenen Schalung
entspricht, sind diese Stützen auf dem größten
Teil ihrer Länge außen schalungsglatt. Sie können
innen mit einer Bewehrung, z.B. in Form eines
zylindrischen bis konischen Drahtkorbes versehen
sein, der vor dem Einbringen der Füllung im aufgespannten
Schlauch mit Abstandshaltern fixiert wird.
Die Außenarmierung ist bei Verwendung von Kunststoffäden
für das Schlauchgewebe chemisch inert und
deswegen auch bei agressiven Wässern, wie sie insbesondere
im Berg- und Tunnelbau angetroffen werden,
praktisch unbegrenzt haltbar. Innen besteht
die erfindungsgemäße Stütze aus dem erhärteten Baustoff.
Dieser kann einen hydraulischen Bestandteil
in Form eines Zementes oder eines hydraulischen
Gipses aufweisen, wobei man die Auswahl weitgehend
nach den an Ort und Stelle zur Verfügung stehenden
Zementen oder Gipsen bzw. Zuschlägen oder nach
anderen Gesichtspunkten, wie z.B. Wirtschaftlichkeit
treffen kann. Der Baustoff kann Sand und
Zuschläge enthalten. Die Zuschläge richten sich
nach der Verfügbarkeit und dem Aufwand hierfür.
Anstelle von Kies, Steinschlägen und Split kommen
deswegen auch die bereits erwähnten körnigen
Aschen, insbesondere Elektrofilter- und die Wirbelschichtaschen
in Betracht, für die bislang keine
ausreichende Verwendungsmöglichkeit gefunden werden
konnten, die aber bei ihrer Verarbeitung in dem
erfindungsgemäßen Verfahren erhebliche und bisher
unbekannte Festigkeiten herbeiführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem besonders
rationell, weil dafür nur eine verhältnismäßig
kurze Schalung erforderlich ist. Das wird dadurch
möglich, daß die an einem oder beiden Enden der
Schalung herausgepreßten Schlauchenden auf einer
bestimmten Länge durch die auf kurze Erstreckung
ausreichende Eigenfestigkeit des Schlauches weder
verformt noch im Durchmesser im erheblichen Umfang
vergrößert werden, selbst wenn extreme Pumpendrücke
aufgebracht sind. Daher kann der Schalungsaufwand
durch verkürzte Schalungslängen und durch die Vermeidung
von Schalungen, die für jede bestimmte
Länge ausgelegt sind, vermindert werden, indem man
die jeweilige Stützenlänge durch die Länge des
Schlauches bestimmt.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei einer mittleren
Mächtigkeit entsprechende Länge aufweisende
Mantelschalung benutzt, in der der Schlauch beim
Aufpumpen mit seinem oberen Ende unter Abstützung
seines unteren Endes auf der Sohle zur Anlage an die
Firste gebracht und durch den Druck der Baustoffüllung
zu verspannt wird, ist die Schalung unabhängig
von der örtlichen Mächtigkeit, in der ein Stempelpfeiler
zu setzen ist. Die Schalung kann daher
vielfach wiederverwendet, insbesondere zusammen mit
Verlängerungsstücken benutzt werden. Die beliebige
Wiederverwendbarkeit bildet eine wesentliche
Voraussetzung zur Mechanisierung der Ausbauarbeit,
weil die Schalung dadurch in verschiedenen Strecken
verwendbar ist und z.B. auf den Auslegern eines
Fahrwerkes angebracht werden kann, das auch die
übrigen Bestandteile des Stempelpfeilers in Form
einer größeren Schlauchlänge und den Baustoff,
sowie die zu seiner Einfüllung erforderlichen
Aggregate, wie die Pumpe und die Verbindungsleitungen
tragen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht in dieser Ausführungsform das Setzen des
Stempelpfeilers durch die aus der Schalung beim
Aufpumpen heraustretenden Schlauchenden bis unter
die Gebirgsoberfläche. Soweit hierbei kein ausreichender
Setzdruck erzielt wird, kommt eine einfache
Verkeilung in Betracht. Das ersetzt das handwerkliche
Verkeilen und spart daher den wesentlichen
Teil dieser Arbeit ein.
Ferner kann erfindungsgemäß unter Verwendung eines
drucknachgiebigen Werkstoffes in Form einer oder
mehrerer Scheiben an wenigstens einem Schlauchende
die Stütze drucknachgiebig zur Anlage gebracht und
verspannt werden. Dies ersetzt jede Verkeilung und
ermöglicht eine durch die Abmessung der Scheibe
bzw. der Scheiben und die Wahl ihres Werkstoffes
praktisch exakt wählbare Drucknachgiebigkeit, nach
deren Erschöpfung der Stempelpfeiler starr ist, bis
seine elastischen Formänderungsmöglichkeiten überschritten sind.
Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Scheiben zum Wasserentzug der Schlauchfüllung
verwendet werden, sofern ein Scheibenwerkstoff
verwendet wird, der mit dem entzogenen Wasser
reagiert. Das ermöglicht eine noch schnellere Entwässerung
insbesondere an den Stirnseiten des
Schlauches. Bei Scheiben, die aus einem sogenannten
Einkomponentenpolyurethanschaum geformt werden,
reagieren die schaumbildenden Komponenten, die ein
Prepolymer bilden, das z.B. aus einem Polyol und
einem Polyisocyanat bestehen kann, mit der umgebenden
Feuchtigkeit. Dadurch entzieht der Schaum bei
seiner vollständigen Erhärtung dem im Schlauch
befindlichen Baustoff Feuchtigkeit durch das
Schlauchgewebe und damit seinerseits Anmachwasser,
wodurch die zuerst belasteten Schlauchenden schneller
erhärten.
Verwendet man derartige oder aus Holz bestehende
Scheiben, so ist es zweckmäßig, die Scheiben an dem
oberen verschlossenen Schlauchende auf Nadeln abzustützen,
die in das Gewebe eingestochen werden und
den Schlauch radial durchdringen, wobei man die
Füllung des Schlauches axial und unter den an dem
Schlauchende mit den Nadeln festgelegten Scheiben
vornimmt, bevor man die Nadeln vor dem Erhärten des
Baustoffes herauszieht und dadurch entfernt. Die
Nadeln bestehen zweckmäßig aus Längen hinreichend
starker Drähte.
Die Erfindung ermöglicht es auch, die Schlauchfüllung
an einer oder mehreren Stellen auszusparen
und dadurch einen von außen zugänglichen Hohlraum zu
schaffen. Im Berg- und Tunnelbau ergibt sich daraus
der Vorteil, daß man die Stempelpfeiler rauben
kann. Dabei läßt sich der Hohlraum anbohren und in
ihm eine Sprengladung unterbringen, welche bei
ihrer Explosion den Stempelpfeiler einknicken läßt.
Man kann den Stempelhohlraum auch länger ausführen
und erhält dann eine Hohlstütze mit einem größeren
Durchmesser, jedoch mit erhöhter Festigkeit, insbesondere
erhöhter Knicksicherheit.
Normalerweise genügt es, die jeweils benötigte
Schlauchlänge von einer Rolle oder einem Stapel
abzuschneiden und an beiden Enden zusammenzubringen,
wodurch an den Schlauchenden je ein Gewebeknäuel
entsteht. Um Störungen durch diese Ansammlung
von Schlauchgewebe zu vermeiden, kann erfindungsgemäß
in der Mitte einer oder beider Scheiben
ein Hohlraum ausgespart sein, in dem das
Gewebeknäuel untergebracht wird. Hierdurch wird das
Gewebeknäuel in der betreffenden Scheibe unter die
ebene Stirnfläche versenkt, sobald sich der Setzdruck
auswirkt. Das wirkt sich insbesondere an der
oberen Stirnseite eines Stempelpfeilers in einer
vergrößerten ebenen Stirnfläche und einer besseren
Gebirgsanlage aus.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Einrichtungen
beschrieben, mit denen das vorstehend erläuterte
erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden
kann. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 schematisch, d.h. unter Fortlassung aller
für das Verständnis der Erfindung nicht
erforderlichen Einzelheiten und im Längsschnitt
einen Stempelpfeiler gemäß der
Erfindung vor dem Einbringen des Baustoffes,
Fig. 2 eine Mantelschalung gemäß der Erfindung im
geschlossenen Zustand und in Seitenansicht,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 2,
Fig. 4 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung den
Gegenstand der Fig. 2 in geöffnetem Zustand,
Fig. 5 den entschalten, fertigen Stempelpfeiler gemäß
der Erfindung in Seitenansicht,
Fig. 6 in der Fig. 2 entsprechender Darstellung eine
abgeänderte Ausführungsform der Mantelschalung,
Fig. 7 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung den
Gegenstand der Fig. 6,
Fig. 8 in der Fig. 4 entsprechender Darstellung den
Gegenstand nach den Fig. 6 und 7,
Fig. 9 in der Fig. 5 entsprechender Darstellung eine
abgeänderte Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 eine Einzelheit der Fig. 9,
Fig. 11 eine weiter abgeänderte Ausführungsform der
Erfindung in der Fig. 1 entsprechender Darstellung,
Fig. 12 eine Draufsicht auf die in der Ausführungsform
nach Fig. 11 benutzte Vorrichtung und
Fig. 13 in den Fig. 5 und 9 entsprechender Darstellung
eine weiter abgeänderte Ausführungsform der
Erfindung.
Die Fig. 2 zeigt eine starre Mantelschalung (1) in zwei
schaliger Ausführung. Der Mantel besteht aus einem
zylindrischen Blech (2) mit eng nebeneinanderliegenden,
verhältnismäßig kleinen Perforationslöchern (3). Das
Blech ist in der Längsmittelebene des Zylinders geteilt,
wodurch zwei Halbschalen (4, 5) entstehen. Geteilte
Schellbänder (6 bis 10) sind an ihren benachbarten Enden
mit Scharnieren (12) versehen, die ihre beiden Hälften
(14, 15) klappbar zusammenhalten. Die Schellbänder (15)
tragen an ihrem freien Ende eine Gabel (16), in die
Laschen (17) passen, die jeweils am freien Ende der
anderen Schellbandhälfte (14) befestigt sind. Die Teile
(16 und 17) weisen Langlochaussparungen (18, 19) für
Sperrkeile (20) auf, welche in die bei geschlossenen
Schellbändern fluchtenden Aussparungen, wie bei (19) in
Fig. 3 dargestellt, von oben nach unten eingetrieben
werden. Hierdurch stützen sich die freien Kanten (20,
21) der Schalen (4, 5) aufeinander ab und verspannen
sich.
Die an den Enden der Mantelschalung (1) befestigten
Bänder (6 und 10) tragen nach oben und unten vorste
hend je einen konischen Blechabschnitt (21, 22).
Der lichte Innendurchmesser (D) (vgl. Fig. 3) der
Mantelschalung (1) entspricht im wesentlichen dem Au
ßendurchmesser eines Gewebeschlauches (24), welcher auf
eine die Länge bzw. Höhe der Mantelschalung (1) über
steigende Länge von einem Wickel oder einem Paket abge
schnitten ist. Die Schlauchenden sind, wie bei (25) in
Fig. 1 genauer dargestellt, abgebunden. Vor dem Abbinden
ist in das untere Ende des Gewebeschlauches (24) eine
Scheibe (26) aus einem nachgiebigen Werkstoff, z.B.
einem Polyurethanschaum (27) eingelegt. Auch in das
obere Ende sind Scheiben (28, 29) vor dem Zubinden des
Gewebeschlauches (24) eingelegt worden. Die äußere
Scheibe (28) weist eine Aussparung (30) auf, in die das
durch das Abbinden entstandene Gewebeknäuel (25)
eingelegt ist.
Der Gewebeschlauch weist einen Füllstutzen (31) auf,
welcher durch eine Aussparung (32) in einer der Schalen
(4, 5) hindurch nach außen geführt ist. Der Füllstutzen
weist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein
Rückschlagventil (33) auf, welches aus einer nicht
sichtbaren flexiblen Scheibe besteht, die in dem
Flansch (34) untergebracht ist und sich
nach innen ausstülpen kann, sobald sie von außen belastet
wird, sich aber einem Stützkreuz auflegt, sobald sie von
einem größeren Innendruck nach außen gedrängt wird.
Die konischen Blechringe (23, 24) sorgen dafür, daß das
Gewebe (35) des Schlauches (24) an den Enden der Mantel
schalung nicht beschädigt werden kann.
Wie sich aus der Fig. 1 ergibt, ist die Länge des
Gewebeschlauches (24) um einiges größer als die Höhe der
starren Mantelschalung (1).
Nachdem der über seinen Scheiben (27 bis 29) abgebundene
Gewebeschlauch (24) in die Mantelschalung (1) eingelegt
und die Mantelschalung durch Eintreiben ihrer Keile (20)
geschlossen und verspannt ist, wird durch den Stutzen
(31) über einen Verbindungsschlauch flüssiger Baustoff
in den Schlauch (24) gepumpt. Hierdurch legt sich der
Schlauch der Innenseite (36) der Mantelschalung an, wird
dann aber an seiner weiteren radialen Ausdehnung gehin
dert. Die über die Höhe der Mantelschalung (1) hinaus
gehende Länge des Schlauches (24) führt zu dem Austreten
der Schlauchenden aus den konischen Blechringen (23, 24)
zu deren Anlage an die Gebirgsoberflächen (37, 38),
welche von dem Liegenden und dem Hangenden eines Flözes
gebildet werden, in dem eine Abbaustrecke aufgefahren
ist. Sobald die Schlauchenden ihre Anlage erhalten
haben, führt das Anwachsen des Pumpendruckes zur Ab
führung des Anmachwassers durch das Gewebe (35) und die
Perforation (3) der Mantelschalung (1) nach außen.
Gleichzeitig tritt an den Schlauchenden eine Verspan
nung mit den Gebirgsoberflächen (37, 38) ein, die zu
einer Zusammenpressung der Scheiben (26 bis 29) führt.
Das aus den Perforationen (3) der Mantelschalung (1)
austretende Anmachwasser ist klar. Der Inhalt des
Schlauches ist damit weitgehend entwässert. Er besitzt
vor dem Abbinden seiner aus Zement oder Gips oder einem
anderen härtbaren Baustoff bestehenden Schlempe bereits
genügend Standsicherheit. Dementsprechend können die
Keile (20) gelöst und die Mantelschalung in der aus
Fig. 4 ersichtlichen Weise geöffnet werden. Nach Er
härten bildet der Schlauch mit seinem Gewebe (35) eine
Armierung des aus dem Baustoff bestehenden Stempel
pfeilers. Indessen kann die Mantelschalung (1) an ande
rer Stelle zur Errichtung eines weiteren Stempelpfeilers
der beschriebenen Art verwendet werden.
Der nach seiner Entschalung und Erhärtung fertige
Stempelpfeiler (39) ist gemäß dem aus Fig. 5 ersicht
lichen Ausführungsbeispiel auf der Länge der Mantel
schalung (1) vollzylindrisch ausgebildet. Die aus der
Mantelschalung (1) nach oben und unten austretenden
Schlauchenden (40, 41) sind nach außen gewölbt, weisen
jedoch nur einen geringfügig größeren Außendurchmessser
auf. Der Stutzen (31) verbleibt an dem als Armierung
dienenden Schlauchgewebe (35) wegen seiner Geringwertig
keit, kann aber auch entfernt werden, etwa um das Rück
schlagventil wiederzugewinnen.
In der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 sind die
beiden Halbschalen (4, 5) vollständig voneinander
trennbar, indem die bei (17 bis 20) dargestellten
Verschlüsse der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3
an beiden Enden der Bänder (14, 15), wie durch die
Pfeile bei (42 bis 45) angedeutet, angebracht sind.
Nach den Fig. 9 und 10 ist der Gewebeschlauch mit
seinen beiden Enden durch ankonfektionierte Böden und
die bereits beschriebenen Scheiben (28, 29) verschlos
sen, wodurch auch bei hohen Drücken die Dichtigkeit an
den Stirnseiten gewährleistet ist. Da der Baustoff bei
extrem kurzer Abbindezeit einen erheblichen Druck auf
den Schlauch ausübt, besteht dieser einerseits aus
hoch widerstandsfähigen Kunststoffäden der beschriebenen
Art, andererseits aus einer Armierung (50), die wie in
den Fig. 9 und 10 dargestellt, schraubenförmig ausge
führt ist, um die Anpassung an unterschiedliche Gebirgs
öffnungen, insbesondere Flözmächtigkeiten zu gewährlei
sten. Eine außer dieser Außenarmierung zusätzliche innere
Bewehrung ist in den Figuren nicht dargestellt. Die
jeweiligen Enden befindlichen Scheiben sind in der Aus
führungsform nach den Fig. 9 und 10 mit Ringen (51, 52)
verbunden, die über Bolzen oder Krampen mittels Schnell
schußeinrichtung im Gebirge befestigt werden. Auf diese
Weise ergibt sich aus dem Schlauch zusätzlich eine
relativ standfeste und formsteife Schalung, welche die
Formgebung des dargestellten Stempelpfeilers gewähr
leistet. Über den Füllstutzen (54) wird der Gewebe
schlauch unter Druck gefüllt.
Sollen Stempelpfeiler verschiedener Größenabstufungen
hergestellt werden, so kann dies mit einer Längenver
änderbarkeit geschehen, welche die Anpassung an unter
schiedliche Gebirgsöffnungen bzw. Flözmächtigkeiten
erlaubt. Die in den Fig. 9 und 10 wiedergegebene
Möglichkeit hierzu sieht zwei konzentrische Metallringe
(55 und 55a) vor, zwischen denen das Schlauchgewebe in
mehreren Lagen ziehharmonikaartig gefaltet und verklemmt
ist. Bei axialen Zugbeanspruchungen kann der Gewebe
schlauch aus dem so gebildeten Magazin herausgezogen
werden. Die Klemmwirkung ist dabei so gewählt, daß der
Schlauch unter dem bei der Befüllung entstehenden Innen
druck nicht aus den beiden ineinander verklemmten Ringen
herausrutschen kann.
Eine stark gedrungene Ausbaustütze, wie sie ins
besondere als Stempelpfeiler benutzt wird, zeigt die
Darstellung der Fig. 11 und 12. Hierbei ist für besonders
schwierige Gebirgsverhältnisse der Stempelpfeiler mit
einer Nachgiebigkeit ausgestattet, was gemäß dem Aus
führungsbeispiel durch eine an der Firste angeordnete
Scheibe (29) aus Hartschaum (56) gewährleistet wird. Da
bei bestimmt die Dicke der Scheibe die Nachgiebigkeit.
Polyurethanhartschäume haben ein geringes spezifisches
Gewicht, so daß derartige Scheiben den Transport nicht
belasten.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 13 ist ferner in den
Stempelpfeiler eine Raubeinrichtung eingebaut. Dazu
dient eine in der Füllung ausgesparte Kammer (57), in
die vor dem Rauben eine Sprengpatrone eingelegt wird.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Kammer jedoch so
ausgebildet, daß über einen Anschluß (58) von außen
hydraulischer Druck aufgebracht werden kann, durch den
der Stempelpfeiler auseinandergedrückt wird. Als
formgebendes Element der Kammer (57) kann eine Kunst
stoffblase dienen, die vor der Füllung in den Gewebe
schlauch eingelegt wird.
In den Fig. 11 und 12 ist eine Vorrichtung wiedergege
ben, welche eine Teil- bzw. Vollmechanisierung der Her
stellung eines Stempelpfeilers ermöglicht. Auf einem
dreh- und schwenkbar an einem mobilen Kleinfahrzeug
ist auf dessen Fahrwerk ein Aufbau mit einem Ausleger
(59) vorgesehen. An diesem befindet sich ein raum
gelenkig angebrachtes Stützensystem aus zwei Ringen
(60, 61) und zwei Stempeln (62, 63). In das Stütz
system wird der Gewebeschlauch mit seinen Anschluß
ringen (51, 52) derart eingelegt, daß diese Ringe beim
Ausfahren der Stempel (62, 63) an der Firste und an der
Sohle zur Anlage kommen. Die Stempel werden über
Hydraulikschläuche (64) vom Steuerstand des Fahrzeuges
aus druckbeaufschlagt. Nach der relativ kurzen Abbinde
zeit, die vorzugsweise nur einige Minuten beträgt,
werden die ausschwenkbaren Teile (65, 66) der Ringe
(60, 61) an der Firste und an der Sohle aufgeklappt, so
daß die Stützeinrichtung von dem gesetzten, nach der Ent
wässerung standfesten Pfeiler abgezogen werden kann.
Nicht dargestellt sind die auf dem Fahrzeug angeordneten
Behälter für den Baustoff, etwaige Zusatzstoffe und das
Anmachwasser, sowie die Pumpe, mit der der Baustoff
unter Druck wie beschrieben in den Gewebeschlauch ein
gebracht wird.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen einer Ausbaustütze
für den Berg- und Tunnelbau, mittels eines Gewebeschlauches,
in den ein erhärtendes Baustoff-Wassergemisch
unter Verwendung einer den
Schlauch umgebenden starren, wieder abbaubaren
Mantelschalung durch einen Füllstutzen mit einer
Pumpe eingefüllt wird, wobei das Gewebe des
Gewebeschlauches als Filtermedium dient, das
Flüssigkeit nach außen abgibt und die Feststoffe
zurückhält und bei dem die Schlauchenden zur
Anlage an das Gebirge gebracht werden und gegebenenfalls
Zwischenlagen zwischen der Baustoffüllung
und dem Gebirge eingebracht werden,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus hochfesten
Fäden bestehende Gewebeschlauch durch den Druck
des eingepumpten Baustoffes gegen das Gebirge
vorgespannt wird, wobei durch Wahl eines erhöhten
Einbringedruckes des Baustoffes die tangentialen
Fäden des Schlauchgewebes unter hohe
Schnürspannungen gesetzt und die axialen Fäden
durch Dehnungen vorgespannt werden und daß durch
Einstellung eines erhöhten Einbringedruckes der
Baustoff schnellentwässert wird, wobei das Überschußwasser
über die gesamte Schlauchfläche und
über eine in der Mantelschalung vorgesehene Perforation
abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eine Zwischenlage an zumindest
einem Schlauchende eingebaut wird, die als
drucknachgiebige Scheibe zur Anlage ans Gebirge
gebracht und verspannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß durch einen mit Wasser
reagierenden Scheibenwerkstoff der Wasserentzug
durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die lose in den
Schlauch eingelegten Scheiben am oberen verschlossenen
Schlauchende auf Nadeln abgestützt
werden, die in das Gewebe eingestochen werden
und den Schlauch radial durchdringen, und daß
die Füllung des Schlauches radial zwischen den
an den Schlauchende mit den Nadeln festgelegten
Scheiben erfolgt, wobei die Nadeln vor dem
Erhärten des Baustoffes herausgezogen und entfernt
werden.
5. Einrichtung zur Herstellung einer Ausbaustütze, bei
der eine starre Rohrschalung zur Abschalung
eines Gewebeschlauches vorgesehen ist, dessen
Füllung aus einem mittels einer Pumpe eingepumpten
Baustoff-Wassergemisch besteht, wobei die
Rohrschaltung, deren Länge kürzer als jene des
Schlauches in eingebautem Zustand ist, an den
Enden offen ist und Mittel vorgesehen sind, über
die die Rohrschalung, die wieder abgebaut werden
kann, verschiedenen Einbauhöhen anpaßbar ist,
und bei der gegebenenfalls Zwischenlagen zwischen
der Baustoffüllung und dem Gebirge vorgesehen
sind, zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewebe (35) des Gewebeschlauches
(24) aus hochfesten Kunststoffäden,
wie Duroplasten, besteht und die starre Rohrschalung
(1) zur vollflächigen Entwässerung über
die gesamte Mantelfläche Perforationen (3) aufweist
und der Rohrmantel (2) in Längs- und
Umfangsrichtung aus Segmenten (4, 5) gebildet
ist, die mit lösbaren Verschlüssen (15-20) versehen
sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Enden der Mantelschalung nach
außen gerichtete Erweiterungen (23, 23a) aufweisen
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
gekennzeichnet durch ein Fahrwerk mit einem Aufbau
aus wenigstens einem vorzugsweise teleskopierbaren
Ausleger (59), an dessem Ende die
Rohrschalung angeordnet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
gekennzeichnet durch ein- oder mehrteilige
Scheiben (26, 27) aus drucknachgiebigem Werkstoff,
welche in den Gewebeschlauch (24) eingelegt
und auf den zusammengefaßten Schlauchenden
innen abgestützt sind.
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