DE8316554U1

DE8316554U1 - Nachgiebiger Gebirgsanker

Info

Publication number: DE8316554U1
Application number: DE8316554U
Authority: DE
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1984-03-01

Description

Die Neuerung betrifft einen Gebirgsanker zur Sicherung von Strecken und Räumen im Berg·" Und Tunnelbau sowie von Baugruben und ähnlichem, der aus der iiti Böhrlochtiefesten und am Bohrlochmund festlegbaren Ankerstange sowie ggf. der an das Gebirge bzw. die Abgrenzung anpreßbaren Ankerplatte besteht und auch bei Bewegung des Gebirgs- oder Baukörpers durch gezielte Nachgiebigkeit wirksam bleibt.

Ein Gebirgsanker mit einem derartigen Aufbau und mit einer derartigen Wirkungsweise ist bekannt und wird insbesondere im unterägigen Berg- und Tunnelbau dort eingesetzt, wo aufgrund von großer Konvergenz eine gewisse Nachgiebigkeit des Ankerausbaues erforderlich ist.

Bei dem aus der DE-PS 25 11 7o6 bekannten Gebirgsanker wird die Nachgiebigkeit dadurch erreicht, daß zwei den Gebirgsanker bildenden Teile unter Last verschiebbar miteinander verbunden sind. Ergänzend zu diesem Vorschlag sind verschiedene nachgiebige Gebirgsanker entwickelt worden, bei denen die Ankerstange durch ein Gleitrohr, einen Ziehstein oder eine Kugelpackung hindurchgezogen wird, wobei die für das Durchziehen der Stange durch den Scherbelag bzw. für das Zerspanen benötigte Kraft als Einstellast zur Verfügung steht.

Nachteilig bei den bekannten nachgiebigen Gebirgsankern ist, daß diese aus mindestens zwei Teilen bestehen, wobei das sogenannte Nachgiebigkeitselement einen größeren Durchmesser als die eigentliche Ankerstange aufweist. Dementsprechend müssen mehrstufige Bohrlöcher ins Gebirge gestoßen oder insgesamt einen entsprechend großen Durchmesser aufweisende Bohrlöcher hergestellt werden. Der Bohrlochdurchmesser für derartige nachgiebige Gebirgsanker ist somit, durchgehend oder zumindest in Abschnitten wesentlich größer als der für starre Anker. Die Bohrlöcher können in der Regel nicht mit den ansonsten für den Vortrieb bzw.

die Ankerarbeit verwendeten Bohrhämmern hergestellt Werden/ sondern erfordern gesonderte Einrichtungen _t Aufwendig ist außerdem die Herstellung derartiger Gebirgsanker/ wobei zusätzlich beim Einbringen der Gebirgsanker in die Bohrlöcher besondere Sorgfalt erforderlich ist, um eine volle Wirksamkeit des Ankers zu gewährleisten.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Auf-

\ bau einfachen und insgesamt einen geringen Außendurchmesser

aufweisenden, nachgiebigen Gebirgsanker mit einer der j optimalen Arbeitskennlinie angenäherten Kennlinie zu schaffen.

ί Die Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß

die Ankerstange einstückig ausgebildet ist und ganz oder teilweise aus einem Material mit großer Dehnung und flacher Dehnungskennlinie besteht.

Ein derartiger Gebirgsanker kann einen Durchmesser aufweisen, der dem starrer Gebirgsanker entspricht, so daß die dafür erforderlichen Bohrlöcher mit üblichen Bohrhämmern

!. ohne großen Aufwand hergestellt werden können. Da die

Bohrlöcher durchgehend einstufig hergestellt werden, ist der Herstellungsaufwand weiter verringert und die Herstellungszeit verringert. Dies hat den Vorteil, daß auch bei gebrächem Gebirge durch sofortiges Einbringen der Ankerstange einem Zusetzen des Bohrloches entgegengewirkt werden kann. Da ein Material mit großer Dehnung und flacher Dehnungskennlinie zum Einsatz kommt, kann die erforderliche hohe Einstellkraft kurzfristig erreicht und über einen den üblicher nachgiebiger Gebirgsanker entsprechenden Verschiebeweg eingehalten werden. Damit nähert sich die Kennlinie der optimalen Arbeitskennlinie von Gebirgsankern, wobei der Verschiebeweg durch Anordnung und Ausbildung des Materials den Gegebenheiten anzupassen ist.

Nach einer Ausbildung der Neuerung besteht αχώ Ankei'·" stange aus aüstenitischem Material / das sich bei Verformung zusätzlich verfestigt.- Aus derartigem Material hergestellte Ankerstangen verfügen somit über eine große Dehnung bei insgesamt flacher Dehnungskennlinie. Je nach Zusammensetzung des Materiala kann schon nach verhältnismäßig kurzem Verschiebeweg die optimale Einstellkraft erreicht werden.

Als austenitisches Material zur Herstellung der Ankerstangen hat sich eine Stahllegierung mit Nickel- und Chromanteil als vorteilhaft erwiesen, wobei als Material zweckmäßig eine Stahllegierung mit 12 bis 18 % Chrom und 6 bis 1o, vorzugsweise 6 bis 8 % Nickel Verwendung findet* Eine derartige Stahllegierung führt beim Ziehen zu einer Kaltverfestigung, wobei durch die Verformung eine mehr oder weniger starke Umwandlung in Martensit erfolgt. Die Härtung oder Kaltverfestigung kann dabei über den Nickelanteil gesteuert werden, so daß andererseits die Wirkung des Gebirgsankers den Gegebenheiten anzupassen ist.

Um eine einwandfreie Wirksamkeit des nachgiebigen Gebirgsankers zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Ankerstange eine definierte Nachgiebigkeitszone aus einem Stab mit geringerem Durchmesser aufweist. Dabei wird die notwendige Nachgiebigkeit in dieser Nachgiebigkeitszone erreicht, während die beiden Ende/* mit dem Gebirge verbunden sind, so daß das Mittelteil entsprechend auf Zug belastbar ist. Die Nachgiebigkeitszone kann dabei durch Wahl der eingebundenen Endbereiche der Ankerstange genau in die Mitte der Ankerstange oder mehr in die Nähe des Bohrlochmundes oder des Bohrlochtiefsten verlegt werden, je nachdem, wie es die vorgefundenen Gegebenheiten erfordern.

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Da die eingebundenen Enden zur Nachgiebigkeit des Gebirgsankers nichts beitragen müssen, kann es zweckmäßig sein, das Mittelteil der Ankerstange mit der Nachgiebigkeitszone aus austenitischem und die Enden aus Normalstahlmaterial j. herzustellen. Damit kann kostengünstigeres Material für diese Bereiche verwendet werden, ohne daß die Wirksamkeit ^!' des Gebirgsankers insgesamt dadurch negativ beeinflußt wird. !

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Der Gebirgsanker karurmit Hilfe der dem Bohrlochmund |

zugeordneten Ankerplatte und der Mutter im Bohrloch verspannt | werden. Dann ist es zweckmäßig, das aus dem Bohr- | loch hervorragende Ende der Ankerstange aus Normalstahl- i material herzustellen und mit dem Mittelteil vorzugsweise * zu verschweißen. Das Aufbringen der Ankerplatte und der Mutter und dabei der Verspannkräfte ist so vorteilhaft möglich. Da sich das Material in diesem Bereich nicht längt, kann die Mutter bei Erfordernis auch zum Nachspannen später auf dem Gewinde des unteren Endes verschoben werden. ;

ι Das Gleiten der Ankerstange im Bohrloch bzw. insbesondere \

des Mittelteils mit der Nachgiebigkeitszone wird durch den s Kleber nicht behindert und blockiert, wenn, wie neuerungs- ^ξ gemäß vorgesehen, die das Mittelteil der Ankerstange bildende Nachgiebigkeitszone insgesamt mit einer dehnfähigen Beschichtung versehen ist. Als dehnfähige Beschichtung ist beispielsweise ein Schrumpfschlauch einzusetzen, der sicherstellt, daß der Kleber auch bei dem \ im Bohrloch unter Umständen herrschenden Druck nicht bis auf den Außenmantel der Ankerstange bzw. des Mittelteils dringen kann.

ϊ Nach einer weiteren Ausbildung der Neuerung kann die k

NachgiebigkeitsZöne dadurch variiert werden, daß die }

Ankerstange ein Mittelteil aus einem Bündel von Stäben öder

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Drähten aufweist. Diese Stäbe, die einzeln oder insgesamt ebenfalls zweckmäßig von einer dehnfähigen Beschichtung bzw. einem Schrumpfschlauch umhüllt sind, bilden die Nachgiebigkeitszone, da die Stäbe aus dem austenitischem Material hergestellt sind. Durch Durchmesserwahl, Vielzahl und Anordnung der Stäbe kann die Nachgiebigkeit des Gebirgsankers zusätzlich variiert werden.

Je nach Einsatzbereich des Gebirgsankers ist es vorteilhaft, die Ankerstange im Bohrlochtiefsten zu verkleben und dann mit Hilfe der Ankerplatte und der Mutter zu Verspannen oder aber beide Endbereiche der Ankerstange mit dem Gebirge wirksam über den Kleber zu verbinden. Dabei kann neuerungsgemäß in vorteilhafter Weise das Mittelteil von Kleber freigehalten werden, indem die Ankerstange als Injizierlanze ausgebildet ist, über die das im Bohrloch eingeführte Ende oder gleichzeitig auch das gegenüberliegende Ende gezielt zu verkleben bzw. im Bohrloch festzulegen ist. Durch die gezielte Injizierung entweder mit Hilfe einer Bohrung und entsprechenden Kanälen in der Ankerstange oder aber auch durch gesonderte dünne Injizierlanzen kann die Ankerstange auch bei großen Längen gesielt dort befestigt bzw. mit dem Gebirge verbunden werden, wo dies für die Wirksamkeit des gesamten Gebirgsankers von Vorteil ist.

Zur Erleichterung des Einfübrens der Ankerstange in das Bohrloch, beispielsweise durch Verkanten oder Festsetzen an Vorsprüngen oder Klüften, dient die Ausbildung der Neuerung , nach der der Durchmesser des Mittelteils zusammen mit der aufgebrachten Beschichtung dem der Enden entspricht . Damit ist ein durchgehend gleichmäßiger Stab geschaffen, der wie erwähnt sicher und ohne größen Arbeits·" aufwand in das Bohrloch eingeführt werden kann.

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Zur Erhaltung der Wirksamkeit der Nachgiebigkeitszone ist das Mittelteil mit einer Beschichtung versehen. Zweckmäßigerweise ist das Mittelteil dabei so beschichtet, daß bei gleichmäßiger Verteilung des Klebers im Bohrloch die definierte Nachgiebigkeitszone vom Kleber unbeeinflußt bleibt. Diese sichert einmal die volle Wirksamkeit der Nachgiebigkeitszone und ermöglicht zum anderen, beide Enden des Ankers mit einer einzigen ins Bohrloch eingeführten Klebtstoffpatrone zu verkleben.

Die austenitische Materialzusammensetzung weist einen Chrom- und einen Nickelanteil auf. Eine Rostbildung wird dabei sicher dadurch verhindert, daß der Anteil des entsprechenden Stahlveredelers auf eine die Rostbildung verhindernde Größenordnung erhöht ist. Dabei ist neben Chrom auch jeder andere die Rostbildung beeinflussende Stahlveredeler einzusetzen.

Eine Verschweißung des austenitischen Mittelteils mit den Normalstahlenden ist ohne nachteilige Auswirkungen möglich, wenn, wie neuerungsgemäß vorgesehehen, die Schweißstelle im Abstand zum Übergang zur definierten Nachgiebigkeitszone im Bereich der Stange mit größerem Durchmesser angeordnet ist.

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Die Neuerung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein nachgiebiger Gebirgsanker geschaffen ist, der einfach herzustellen und zu verwenden ist, der eine annähernd optimale Arbeitskennlinie mit hoher Einstellkraft aufweist und der darüberhinaus aufgrund des Chromanteils rostfrei und somit insbesondere auch als Erdanker zu verwenden ist. Aufgrund der Rostfreiheit behält er auch nach langen Standzeiten seine volle Wirksamkeit, wobei durch Einstellung der Legierung, Form und Zuordnung der Nachgiebigke-'.tszone eine Anpassung an di*; jeweiligen Gegebenheiten vorhanden ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Neuerung .ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gebirgsanker im Einsatz,

Fig. 2 einen Schnitt des Gebirgsankers im Bereich der Nachgiebigkeitszone,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Gebirgsanker im Bereich der Nachgiebigkeitszone, wobei mehrere Stäbe das Mittelteil bilden,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Fig. 3 mit anders ausgebildeter Beschichtung und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen gleichzeitig

als Injizierlanze ausgebildeten Gebirgsanker.

Fig. 1 zeigt ein ins Gebirge 1 eingebrachtes Bohlloch 2, in das ein nachgiebig ausgebildeter Gebirgsanker 5 eingeführt ist. Dieser Gebirgsanker 5 ist mit seiner Ankerspitze 6 bis dicht ans Böhrlöchtiefste 8 herangeführt und dort mit Hilfe eines Klebers 9 festgelegt. Der das Bohrloch auch im übrigen zusätzlich zum Gebirgsanker S ausfüllende Kleber

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verbindet auch das dem Bohrlochmünd 7 zugewandte Ende des Gebirgsanker^ wirksam mit dem Gebirge 1 * Die gesamte Ankerstange 1o, deren aus dem Bohrlochmünd 7 heraüsragendes Ende ein Gewinde 11 trägt, kann mit Hilfe der Ankerplatte

1 2 und der Mutter 13 im Bohrloch 2 verspannt werden oder sie wird an beiden Enden eingeklebt.

Die notwendige Nachgiebigkeit erhält der Gebirgsanker 5 gemäß Fig. 1 durch eine mittig angeordnete und ausge-* bildete Nachgiebigkeitszone 15. Während die beiden Enden 16, 17 der Ankerstange 1o über den Kleber 9 mit dem Gebirge verbunden sind, weist das Mittelteil 18 eine Beschichtung 19 auf, so daß der Kleber 9 die Verschiebung des aus austenitischem Material hergestellten Mittelteils 18 nicht behindern kann. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Enden 16, 17 aus Normalstahl mit dem aus einer austenitischen Stahllegierung bestehenden Mittelteil

18 verschweißt« Die Schweißstellen sind mit 2o bezeichnet.

Der in Fig. 1 dargestellte Gebirgsanker 5 ist im Bereich der Nachgiebigkeitszone 15 bzw. des Mittelteils 18 geschnitten und als solcher in Fig. 2 dargestellt. Die Ankerstange 1o bzw. das Mittelteil 18 ist wie dargestellt mit einer beispielsweise aus einem Schrumpfschlauch bestehenden Beschichtung 19 umhüllt. Mit 26 ist der Außenrand des Endes 17 der Ankerstange 1o bezeichnet. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der das Mittelteil ?8 aus einem Bündel von Stäben 22, 23, 24 besteht. Die Stäbe 22 bis 24 bestehen aus der beschriebenen austenitischen Stahllegierung und sind von einer Beschichtung

19 umgeben. Diese Beschichtung 19 kann nach Fig. 3 als das Bündel umhüllender Mantel oder als einbindende Außenhaut ausgebildet sein.

Fig. 5 schließlich zeigt einen Schnitt durch die Ankerstange im Bereich des Endes 16 oder 17, wobei hier die

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Ankerstange 1o als Injizierlanze ausgebildet und demerit-^ | sprechend mit einer durchgehenden Bohrung 27 versehen I

ist. Im Bereich der Enden 16, 17 oder nur eines der beiden Enden sind Kanäle 28 vorgesehen, über die das Verpreßmaterial oder der Kleber in den jeweils vorgesehenen \ Ringraum eindringen kann, um die Ankerstange so zu verkleben und mit dem Gebirge 1 zu verbinden. Dabei kann ein vorteilhaft geringer Bohrlochdurchmesser zum Einsatz |

kommen, was zu einer Reduzierung der Herstellungskosten führt, allerdings Mehrkosten bei der Herstellung der Ankerstange 1o erbringt.

Eine Verschweißung des austenitischen Materials mit dem Normalstahl kann sicher vorgenommen werden, da gemäß Fig. 1 die Schweißstellen in den Bereich der Stange mit normalem Durchmesser gelegt ist. Dafür ist weiter sichergestellt, daß eine Gefügeänderung durch den Schweißvorgang im Bereich der definierten Nachgiebigkeitszone nicht eintreten kann.

Claims

Thyssen Industrie AG, Am Thyssenhaus 1, 43oo Essen Nachgiebiger Gebirgsanker Scftutzansprüche

1. Gebirgsanker zur Sicherung von Strecken und Räumen im Berg- und Tunnelbau sowie von Baugruben und ähnlichem, der aus der im Bohrlochtiefsten und am Bohrlochmund festlegbaren Ankerstange sowie ggf. der an das Gebirge bzw. die Abgrenzung anpreßbaren Ankerplatte besteht und auch bei Bewegung des Gebirgs- oder Baukörpers durch gezielte Nachgiebigkeit wirksam bleibt, . , , dacrurcli gekennzeichnet, daß die Ankerstange (1o) einstückig ausgebildet ist lind ganz oder teilweise aus einem Material mit großer Dehnung und flacher Dehnungskennlinie besteht.

2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (1o) aus austenitischem Material besteht.

3. Gebirgsanker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (1o) aus einer Stahllegierung mit Nickel- und Chromanteil hergestellt ist.

4. Gebirgsanker nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Material eine Stahllegierung mit 12 bis 18 % Chrom und 6 bis 1o, vorzugsweise 6 bis 8 % Nickel Verwendung findet.

5. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (1o) eine definierte Nachgiebigkeitszone (15) aus einem Stab mit geringerem Durchmesser aufweist.

6. Gebirgsanker nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (18) der Ankerstange (1o) mit der Nachgiebigkeitszone (15) aus austenitischem und die Enden (16, 17) aus NormalStahlmaterial bestehen.

7. Gebirgsanker nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur das aus dem Bohrloch (2) hervorragende Ende (16) der Ankerstange (1o) aus Normalstahlmaterial hergestellt und mit dem Mittelteil (18) vorzugsweise verschweißt ist.

8. Gebirgsanker nach Anspruch 5, dadurch gekennz eichnet, daß die das Mittelteil (18) der Ankerstnnge (1o) bildende Nachgiebigkeitszone (15) mit einer dehnfähigen Beschichtung (19) versehen ist.

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9 * Gebirgsanker nach Anspruch 1> dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstahge (1o) ein Mittelteil (18) aus einem Bündel von Stäben (22, 23, 24) oder Drähten aufweist.

10. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (1o) als Injizierlahze ausgebildet ist, über die das im Bohrloch (2) eingeführte Ende (17) oder gleichzeitig auch das gegenüberliegende Ende (16) gezielt

zu verkleben bzw. im Bohrloch festzulegen sind. |

11. Gebirgsanker nach Anspruch 5 und Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Mittelteils (18) zusammen mit der Beschichtung (19) dem der Enden (16, 17) entspricht.

12. Gebirgsanker nach Anspruch 8, dadurch gekennze ich net, daß das Mittelteil (18) so beschichtet ist, daß bei gleichmäßiger Verteilung des Klebers (9) im Bohrloch (2) die definierte Nachgiebigkeitszone (15) vom Kleber unbeein- «

flußtbleibt.

13. Gebirgsanker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des die Rostbildung beeinflussenden Stahlveredelers auf eine die Rostbildung verhindernde Größenordnung erhöht ist.

14. Gebirgsanker nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle (2o) im Abstand zum übergang (21) zur definierten Nachgiebigkeitszone (15) angeordnet ist.