DE3507732C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zugglied für einen Felsbolzen oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Felsbolzen habem im wesentlichen die Aufgabe, beim Auffahren von Hohlräumen in einem natürlich anstehenden Gebirge mit Klüftungen Felspakete gegen Verschiebungen zu sichern. Eine typische Beanspruchungsart solcher Felsbolzen ist eine kom­ binierte Zug- und Scherbeanspruchung mit großen Scherwegen. Zugglieder, die als Felsbolzen verwendet werden, müssen daher ein hohes Arbeitsvermögen aufweisen, um die starken Verbiegungen bruchfrei mitmachen zu können. Die Steifigkeit eines massiven, z. B. stabförmigen Querschnitts ist dafür ein Hindernis.

Bekannt sind auch rohrförmige Felsbolzen mit dünner Wandung, die z. B. mittels hydraulischen Drucks gegen die Bohrlochwand gepreßt werden und durch Reibung die Kraft übertragen. Rohr­ anker dieser Art haben einen noch geringeren Scherwiderstand als stabförmige Anker; sie erlauben aber einen größeren Scherweg, da der Hohlraum des Bohrloches im wesentlichen frei bleibt. Rohrförmige Anker haben keinen Korrosions­ schutz, sie sind nicht in beliebigen Längen herzustellen und besitzen keine Profilierung, um gegebenenfalls Verankerungs­ körper anbringen zu können.

Das Zugglied des gattungsgemäßen Felsbolzens schließlich besteht aus einem Bündel von Stahldrähten, die eng um ein zentrales Stahlrohr herum gruppiert sind, dessen Hohlraum beim Injizieren des Bohrloches mit einem Zweikomponenten­ kleber der Entlüftung dient (DE-PS 31 46 587). Abgesehen davon, daß die einzelnen Stahldrähte mit dem Stahlrohr durch Zentrierringe zu einem Bündel zusammengefaßt werden müssen, was den Einbau erschwert, wirkt dieses Bündel hinsichtlich seines Arbeitsvermögens wie ein kompakter Querschnitt, hat also die bekannten Nachteile.

Durchgehende, meist auch zentral angeordnete Injizier- und Entlüftungsleitungen sind im übrigen auch bei Verpreßankern bekannt, bei denen das Zugglied jeweils aus einem Bündel von Stahldrähten oder Stahldrahtlitzen besteht (Prospekt der Firma SPANN-STAHL AG DYWIDAG, 08-79 "Bodenanker/Felsanker"; Z. "Tunnels & Tunnelling", October 1982, S. 23 bis 25). Ver­ preßanker unterliegen im Gegensatz zu Felsbolzen nur Zugbe­ anspruchungen. Deshalb befindet sich bei diesen das Anker­ zugglied nur in einem im Bohrlochtiefsten durch Injizieren von erhärtendem Material erzeugten Verpreßkörper im Verbund mit diesem, während es über den größten Teil seiner Länge, die sogenannte freie Stahllänge, frei dehnbar ist. Im Bereich der Verankerungslänge im Verpreßkörper ist es auch bekannt, das Hüllrohr, von dem die Einzelelemente des Zugglieds zum Korrosionsschutz umgeben sind, mit rippenartigen Profilie­ rungen zu versehen, um einen besseren Verbund zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zugglied für einen Felsbolzen zu schaffen, das auf wirtschaftliche Weise in beliebigen Längen herstellbar ist, das ein hohes Arbeits­ vermögen hat, um auch starke Verbiegungen bruchfrei mit­ machen zu können und das darüber hinaus die Möglichkeit gibt, Verankerungskörper, z. B. in Form von Gewindemuttern oder dergleichen anbringen zu können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe vorrichtungsmäßig durch ein Zugglied mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Verfahrensmäßig werden zur Lösung der Aufgabe die im Kennzeichen des Anspruchs 10 aufgeführen Maßnahmen vorgeschlagen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Durch Auflösung des für die Kraftübertragung erforderlichen Stahlquerschnitts in eine Anzahl von Einzelquerschnitten mit kleinem Widerstandsmoment und deren Einbettung in ein Material, aus dem sich die Drähte bei großer Scherbeanspru­ chung lösen können, wird die Biegsamkeit des gesamten Zug­ gliedes so erhöht, daß bei Scherverbiegung auftretende Knicke ausgerundet werden können. Dabei kann der bzw. können die am stärksten beanspruchte Draht bzw. Drähte in den zentralen Hohlraum ausweichen.

Durch die vor allem gegenüber massiven Stäben und Rohren höhere Biegsamkeit wird vor allem bei solchen Bolzen der Einbau erleichtert, die in großer Länge von kleinen Räumen aus eingebaut werden müssen.

Die Profilierung des Zuggliedes an seinem Außenumfang dient, insbesondere dann, wenn sie als Schraubgewinde ausgebildet ist, zum Fixieren des Zuggliedes am Kopf, während der zentrale Hohlraum zum Injizieren eines erhärtenden Materials in das Bohrloch oder zum Entlüften verwendet werden kann. Im übrigen erlaubt der zentrale Hohlraum, sofern er nach dem Einbau noch offen ist, eine gute Kontrolle eventueller Scherbewegungen oder das Einführen von Meßsonden.

Wenn die Profilierung nur so lang ist, wie sie jeweils zur Kraftverankerung erforderlich ist und zwischen den mit einer Profilierung versehenen Teilen jeweils ein glatter Bereich angeordnet ist, erlaubt dieser die Aktivierung einer größe­ ren Stahllänge bei Abscherungsverbiegung. Dies entspricht in besonderer Weise den Anforderungen an Felsbolzen, die kleinere Schichtpakete zusammenhalten sollen, wozu durch verbundfreie Bereiche voneinander getrennte Zwischenveranke­ rungen besonders günstig sind.

Schließlich gewährt ein Zugglied nach der Erfindung auch einen ausgezeichneten Korrosionsschutz, da die Stahldrähte vollständig in Kunstharz eingebettet sind; dies gilt vor allem dann, wenn dieses noch dazu von einer Umhüllung umgeben ist. Zugglieder dieser Art können deshalb auch als Daueranker eingesetzt werden und fördern so den Weg zu einem einschaligen Ausbau.

Der besondere Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß es auf diese Weise gelingt, ein Zugglied für einen Felsbolzen in einem kontinuierlichen Verfahren herzustellen, das eine beliebige Ablängung erlaubt und, wenn die Profilierung der Umhüllung als Schraubgewinde ausgebildet ist, außerdem die Möglichkeit zum Aufschrauben eines Schraubteils an beliebigen Stellen gibt.

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

Fig. 1 ein Zugglied nach der Erfindung als Felsbolzen,

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

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Felsbolzen gemäß Fig. 1 nach Scherverbiegung,

Fig. 4 einen Abschnitt eines Zugglieds nach der Erfin­ dung, die

Fig. 5 bis 7 Phasen der Herstellung des Zuggliedes und

Fig. 8 eine andere Ausführungsform des Zugglieds als Felsbolzen.

Ein Zugglied nach der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 in seiner Anwendung als Felsbolzen in einem Längs- und Querschnitt dargestellt. Das Zugglied 1 besteht bei diesem Beispiel aus insgesamt acht Stahldrähten 4, die in eine er­ härtende Masse 5, z. B. aus einem reagierenden Kunstharz, wie z. B. einem Polyesterharz, eingebettet sind. Im Inneren be­ findet sich ein zentraler Hohlraum 3; der Außenumfang des Zugglieds weist eine Profilierung 6 z. B. in Form eines groben Gewindes auf, das zum Aufschrauben einer Verankerungsmutter oder dergleichen geeignet ist.

Das Zugglied 1 ist in ein Bohrloch 7 eingesetzt und am Grunde des Bohrloches durch ein erhärtendes Material 8, z. B. ein Kunstharz oder Zementmörtel, festgelegt. Dieses erhärten­ de Material kann durch den zentralen Hohlraum 3 in das Bohr­ loch injiziert werden. An der Bohrlochöffnung ist das Zug­ glied 1 durch ein Schraubteil 9 festgelegt, das sich mittels eines umgebördelten Randes 10 gegen eine Widerlagerplatte 11 abstützt. Die Widerlagerplatte 11 ist im Bereich ihrer zentralen Durchbrechung aufgebogen, wodurch eine Federwir­ kung erreicht wird.

Im Querschnitt der Fig. 2 ist gestrichelt angedeutet, wie bei starker Scherbeanspruchung des Zugglieds ein Draht 4′ in den zentralen Hohlraum 3 ausweichen kann und in Fig. 3, wie sich das Zugglied bei einer infolge einer gegenseitigen Verschiebung von Felspaketen auftretenden lokalen Scherbean­ spruchung verformen kann.

Die Herstellung eines solchen Zugglieds ist nicht ein­ fach, vor allem wenn man seine Abmessungen bedenkt. Das Zug­ glied besteht beispielsweise bei einem Außendurchmesser von ca. 25 mm aus Stahldrähten mit 6 mm Durchmesser; der zentrale Hohlraum hat dann einen Durchmesser von 9 mm. Das Zugglied kann beispielsweise durch Extrudieren hergestellt werden, wo­ bei die Drähte dem Extrudierkopf seitlich zugeführt werden müssen, um sie vollständig einhüllen zu können.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Herstel­ lung eines Zuggliedes nach der Erfindung ist in den Fig. 5 bis 7 in einzelnen Phasen dargestellt. Dabei wird in einem kontinuierlichen Verfahren zunächst ein Innenrohr 2 aus einem thermoplastischen Material, z. B. PVC, durch Extrudieren herge­ stellt, das den zentralen Hohlraum 3 bildet (Fig. 5). Noch bevor das thermoplastische Material des Innenrohrs 2 voll­ ständig erhärtet ist, werden in radialer Richtung von außen die Drähte 4 zugeführt und in regelmäßiger Folge entlang des Außenumfanges des Innenrohrs 2 in dessen Umfangsfläche einge­ drückt (Fig. 6).

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Drähte 4 durch die erhärtende Masse 5, z. B. ein reagierendes Kunst­ harz wie ein Polyesterharz oder dergleichen, eingehüllt. Auf dieses wird schließlich ein äußeres Hüllrohr 6 aus einem thermoplastischen Kunststoff, z. B. PVC, aufextrudiert. Dieses äußere Hüllrohr 6 weist das grobe Gewinde auf, das zum Auf­ schrauben der Verankerungsmutter dient.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt, nämlich ein als Felsbolzen dienendes Zug­ glied 12, das nicht über seine gesamte Länge mit einem Ge­ winde versehen ist, sondern nur über Teilbereiche 13, die je­ weils von glatten Bereichen 14 unterbrochen sind. Bei diesem Zugglied bilden die mit Gewinden versehenen Bereiche 13 Ver­ ankerungen gegenüber dem das Bohrloch 7 ausfüllenden erhärten­ den Material 8, während die glatten Bereiche 14 keinen Verbund mit dem erhärtenden Material 8 eingehen, so daß das Zugglied in diesen Bereichen eine größere Dehnfähigkeit aufweist.

Der rohrförmige Körper, in den die Drähte 4 eingebettet sind, kann noch mit radialen Durchbrechungen versehen sein. Diese Durchbrechungen, die auch nur in Teilbereichen über die Länge des Zuggliedes angeordnet sein können, dienen als In­ jizier- oder Entlüftungsöffnungen. Das Injizieren des nach dem Einsetzen des Zuggliedes in das Bohrloch verbliebenen Ring­ raumes mit einem erhärtenden Material, z. B. Zementmörtel, kann durch den zentralen Hohlraum 3 und die Durchbrechungen hin­ durch erfolgen. Um den zentralen Hohlraum 3 nachträglich wie­ der frei zu machen, kann das darin verbliebene Injektions­ material herausgespült werden.

Die Durchbrechungen können aber auch ventilartig aus­ gebildet sein etwa in der Weise, daß sie bei einem Injizieren des Ringraumes durch eine in diesem angeordnete gesonderte Injizierleitung als Entlüftungsöffnungen dienen, d. h. vom äußeren Ringraum zum zentralen Hohlraum 3 hin nur die einge­ schlossene Luft entweichen lassen, nicht aber das Injizier­ material oder etwa hieraus abgesondertes Wasser.

Claims (10)

1. Zugglied für einen Felsbolzen, bestehend aus einem Bündel von um einen zentralen Hohlraum herum angeordneten Stahldrähten, das mittels eines erhärtenden Materials in einem Bohrloch festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahldrähte (4) auf ihre gesamte Länge in einen den zentralen Hohlraum (3) bildenden Körper aus einem erhärten­ den plastischen Kunstharz (5) eingebettet sind, der am Außenumfang mit einer Profilierung (6) versehen ist.

2. Zugglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (4) radialsymmetrisch angeordnet sind.

3. Zugglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rohrförmige Körper kreisförmigen Querschnitt aufweist.

4. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Hohlraum (3) kreisförmigen Querschnitt aufweist.

5. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung als Schraubgewinde aus­ gebildet ist.

6. Zugglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Profilierung nur über Teilbereiche erstreckt und daß zwischen den mit einer Profilierung versehenen Bereichen glatte Bereiche vorgesehen sind.

7. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper von einer Umhül­ lung umschlossen ist, an der die Profilierung ausgebildet ist.

8. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in Teilbereichen entlang der Mantellinie vom zentralen Hohlraum nach außen gerichtete Durchbrechungen vorgesehen sind.

9. Zugglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen ventilartig ausgebildet sind.

10. Verfahren zum Herstellen eines Zuggliedes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kontinuierlichen Verfahren zunächst ein den zentralen Hohl­ raum (3) bildendes Innenrohr (2) aus thermoplastischem Material, z. B. PE, hergestellt wird, daß vor dem Aushärten des Materials des Innenrohres (2) entlang seines Außenumfangs sodann die Drähte (4) eingedrückt werden, die danach durch eine plastische, erhärtende Masse (5), z. B. ein Polyesterharz eingehüllt werden und daß schließlich die aus einem thermo­ plastischen Material, z. B. PVC, bestehende Umhüllung (6) auf­ gebracht wird.