PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005052220A1 03.05.2007
Titel Ankertechnik im Gebirge
Anmelder Stucke, Walter, 40878 Ratingen, DE;
Skumtech AS, Oslo, NO
Erfinder Stucke, Walter, 40878 Ratingen, DE
Vertreter Kaewert, K., Rechtsanw., 40593 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 29.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005052220
Offenlegungstag 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse E21D 20/02(2006.01)A, F, I, 20051029, B, H, DE
Zusammenfassung Nach der Erfindung werden Anker im Gebirge mit einer Mischung aus EP und Siliziumdioxid und/oder Titandioxid in der Bohrung für den Anker festgesetzt, so daß in das Ankerende im Bohrloch kein wesentlicher Strom eindringen kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Ankertechnik. Ankertechnik im Gebirge, insbesondere für den Spritzbetonbau mit Foliendichtung. Spritzbetonbau findet insbesondere Anwendung für unterirdische Räume wie Tunnel oder Stollen oder im Gebirge zu verlegende Rohrleitungen.

Üblicherweise werden Tunnel, Stollen oder Rohrleitungen wasserdicht ausgeführt. Abdichtungsprobleme bestehen auch in Baugruben bzw. in Fundamentschachtungen und Kellerschachtungen.

Bei allen Abdichtungsproblemen wird unterschieden zwischen der außen wirkenden Wasserlast, der innen wirkenden Wasserlast sowie Wasserlasten, die von außen und auch von innen auf den Spritzbetonausbau wirken.

Um dem zu begegnen werden häufig Foliendichtungen zur Anwendung gebracht. Die Foliendichtung kann beiderseits im Spritzbeton eingeschlossen sein. Sie kann aber auch einseitig angeordnet sein. Dabei kann die Foliendichtung außen vor dem Spritzbeton angeordnet sein, um gegen eindringendes Wasser zu dichten. Desgleichen kann die Foliendichtung innen vor dem Spritzbeton angeordnet sein, um innen anstehende Abwässer oder andere Flüssigkeit an einem Austritt zu hindern.

Der Spritzbeton kann einschichtig oder mehrschichtig aufgebracht werden.

Eine häufige Anwendung findet sich in unterirdischen Räumen in standfestem Gebirge. Dabei kann es sich um Tunnel, Lagerräume, Bunker, Kanäle und anderes handeln. Überirdisch ist eine häufige Anwendung in offen Baugruben gegeben.

Die unterirdische Anwendung hat unterschiedliche Varianten:

Zum Beispiel wird nach DE-3244000 C eine erste Spritzbetonschicht auf den Gebirgsausbruch gebracht. Die erste Spritzbetonschicht dient im wesentlichen der Versiegelung des Gebirgsausbruches. Auf der ersten Spritzbetonschicht wird die Foliendichtung verlegt. Für die erste Spritzbetonschicht ist zumeist eine relativ geringe Schichtdicke ausreichend. Das Verlegen der Foliendichtung erfolgt üblicherweise in Bahnen, die an dem Gebirge bzw. an der Spritzbetonschicht befestigt werden müssen. Die Bahnen werden nacheinander so verlegt, daß sie sich an den Rändern überlappen und zu der gewünschten Abdichtung ergänzen. An den sich überlappenden Rändern ist eine Verschweißung der Bahnen vorgesehen. Zur Befestigung der Bahnen ist vorgesehen, daß zunächst Anker in das Gebirge eingebracht werden. Die Foliendichtung kann von den Ankern durchstoßen werden, wenn damit verbundene Leckstellen anschließend abgedichtet werden. Das kann mittels zweier Flansche erfolgen, von denen mindestens einer zugleich mit der Folie dichtet. Das geschieht zum Beispiel durch Ausbildung des Flansches als Neoprenscheibe. Die Flansche sollen die Folie zwischen sich einklemmen. Von diesen beiden Flanschen ist vorzugsweise der gebirgsseitige Flansch fest angeordnet, während der andere Flansch verstellbar ist. Die Anker stellen den Verbund zum Gebirge her und halten die Betonbewehrung mit der Spritzbetonrücklange, welche den inneren Spritzbetonaufbau ermöglicht und stabilisiert. Die Betonbewehrung besteht üblicherweise aus Stahl, zum Beispiel in der Form von Betonstahlgewebematten. Die Spritzbetonrücklage wird nach der DE-3244000 durch ein Drahtnetz gebildet. Das Drahtnetz ist in einigem Abstand von der Folie angeordnet und soll verhindern, daß auftreffender Spritzbeton von der Foliendichtung zurückgeworfen wird.

In anderen Anwendungen ist vorgesehen, daß die Foliendichtung im Abstand vom Gebirge montiert wird. Das geschieht mit den beschriebenen Ankern, an denen die Foliendichtung befestigt wird. Dabei stellt sich das Problem des Rückpralls von Spritzbeton noch in stärkerem Maß als bei der zuvor beschriebenen Variante. Gleichwohl hilft das Drahtnetz auch in diesem Fall, so daß mit der beschriebenen Drahtnetztechnik ohne weiteres ein Spritzbetonausbau im Abstand von dem Gebirgsausbruch aufgebaut werden kann.

In einer Abwandlung der vorstehenden beabstandeten Anordnung der Foliendichtung ist ein Gitter oder Drahtgeflecht zwischen dem Ausbau und dem Gebirgsausbruch vorgesehen. Dabei dient das Drahtgeflecht vorzugsweise als Sicherung gegen Steinschlag aus dem Gebirge.

Aus der Zeitschrift, Forschung + Praxis, 1970, S.184, ist es auch bekannt, das Drahtnetz innenseitig direkt gegen die Folienabdichtung zu spannen. Gleichwohl kommt es beim Anspritzen des Betons zu einer Beabstandung des Drahtnetzes von der Folie, weil sich die Folie in ganz anderem Umfang ausbeult als das Drahtnetz.

Aus der DE-2400866A1 und der DE-36526980A1 ist es bekannt, die Folienabedichtung spritzbetonseitig mit einem Faservlies abzudecken. Dabei kann das Faservlies verschiedene Aufgaben erfüllen. Nach der DE-3626980 erfüllt das Faservlies verschiedene Funktionen, nämlich eine Schutzfunktion und eine Dränfunktion. Nach der DE-2400866 ist darüber hinaus vorgesehen, das Faservlies zunächst mit einer Grundierung zu versehen, bevor es zum eigentlichen Auftrag des Spritzbetons kommt.

Aus der DE-3741699 ist die Verwendung von Folienabdichtungen mit einer Noppenstruktur bekannt. Die Noppen sollen ausbruchseitig einen Abstand offen halten, durch den das aus dem Gebirge austretende Wasser abfließen kann.

Aus der DE-3823898 ist bekannt, die Noppenstruktur an einer Folienabdichtung zu anderen Zwecken einzusetzen, nämlich zur Rückhaltung des Spritzbetons.

Der Spritzbetonbau mit Abdichtungsfolie ist aufwendig.

Es sind verhältnismäßig viele Anker zur Befestigung der Foliendichtung zu setzen. Die Verlegung der Foliendichtung ist mühsam und setzt erhebliche Hilfsmittel voraus. Die Befestigung der Folie an den Ankern erfordert spezielle Lösungen und verursacht Dichtprobleme, auch wenn anstelle der oben beschriebenen Klemmflansche andere Schweiß- oder Klebeflansche eingesetzt werden, an denen die Foliendichtung ohne Durchlöcherung verschweißt oder verklebt wird. Darüber hinaus sind Maßnahmen für die Spritzbetonrückhaltung zu treffen.

Nach einem älteren Vorschlag werden die für die Rückhaltung bestimmten Drahtnetze entbehrlich gemacht. Dies erfolgt durch eine Kombination von Maßnahmen:

  • a) eine besondere Gestaltung der Foliendichtung
  • b) bestimmte Befestigungspunkten für die Foliendichtung
  • c) bestimmten Spritzbetonauftrag

Mit dem Spritzbetonaufbau entsteht eine feste Betonschale in einem Tunnel, welche durch die Anker mit dem Gebirge verbunden ist. Allerdings unterliegt der Tunnelausbau bei zeitgemäßer Belastung durch Kraftfahrzeuge oder durch Zugverkehr erheblichen Belastungen.

Dieser Verkehr verursacht starke Druckwellen und Saugwellen. Die Stärke ist von dem Volumen der Kraftfahrzeuge und Züge, von deren Geschwindigkeit und von den Abmessungen des Tunnels abhängig.

Durch die Druckwellen und Saugwellen wirken über die oben beschriebenen Anker auf das Gebirge. Deshalb werden erhebliche Anforderungen an die Festigkeit des Ankersitzes im Gebirge gestellt. Das hat in der Praxis dazu geführt, daß Ankerstangen von mindestens 16 mm Durchmesser, vorzugsweise von 20 mm Durchmesser Verwendung gefunden haben und die Ankerstangen in gleichmäßigen, verhältnismäßig kurzen Abständen angeordnet sind.

Die gleichen Ankerstangen kommen zum Einsatz, wenn nur der Gebirgsausbruch gesichert werden muß. Dabei werden ausbruchsgefährdete Felsbrocken mit einem Anker gesichert. Die Anker durchdringen die Felsbrocken und reichen bis in den dahinter liegenden standfesten Fels. Die gleiche Lösung findet an Verkehrswegen und Bahntrassen Anwendung, an denen seitlicher Fels zu sichern ist.

Seit langem ist erkannt, daß die Ankerstangen einer starken Korrosionsbelastung ausgesetzt sind. Die Korrosionsbelastung wird auf die Belastung mit Gebirgswasser und auf den Zutritt von Luft zurückgeführt. Das Gebirgswasser führt üblicherweise eine erhebliche Salzfracht. Darüber hinaus gibt es Tunnel unterhalb des Grundwasserniveaus bzw. unterhalb des Meeresniveaus. Durch Gebirgsklüfte tritt im Küstenbereich Salzwasser an den Tunnel.

In vielen Tunnelprojekten ist deshalb die Verwendung von verzinkten Ankern und epoxidbeschichteten Ankern vorgesehen.

Auch die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für einen Korrosionsschutz der Anker zu sorgen. Die Erfindung hat an den elektrifizierten Eisenbahntrassen erkannt, daß die Strombelastung der Anker eine bislang unbeachtete wesentliche Ursache bilden. Der dem Stromnetz zum Antrieb entnommene Strom wird von dem Antrieb aus in das Erdreich geleitet. Das gleich gilt für den Bremsstrom.

Hinzu kommt, daß schon ein geringes elektrochemisches Gefälle zwischen unterschiedlichen Metallen ausreicht, um einen Stromfluß zu bewirken, der zu Korrosion führt, deren Wirkung die bloße Oxidation unter Anwesenheit von Sauerstoff um ein großes Vielfaches überschreitet.

Nach der Erfindung wird eine Korrosion mit den Merkmalen des Anspruches 1 verhindert. Die Erfindung setzt dabei im Bohrloch für den Anker im Gebirge ein. Dort hat sich eine Bohrlochfüllung mit Polyester zum Festsetzen der Anker durchgesetzt. Polyester besitzt von Hause aus ungesättigte Säurebestandteile, die korrosionstechnisch auf allergrößte Bedenken treffen.

Nach der Erfindung wird ein härtbares Epoxy/Epoxidharz (EP) zum Festsetzen der Anker verwendet. Der Einsatz von EP in Mörtelmasse ist zum Beispiel aus der DE 10002605 C2 bekannt. Desgleichen ist der Einsatz von EP zur Befestigung von Ankern aus der DE 19832669 A1 bekannt. Es sind auch Dübelmassen aus EP aus der DE 60109003 T2 bekannt. Das EP führt jedoch allein nicht zu dem gewünschten Erfolg. Erst in der Mischung mit Siliziumdioxid und/oder Titandioxid eröffnet sich ein ausreichender Widerstand gegen die oben erläuterte Strombelastung.

Der Anteil an Siliziumdioxid und/oder Titandioxid beträgt vorzugsweise bis 20Gew%, noch weiter bevorzugt bis 10Gew%, bezogen auf die Mischung mit EP. Im Einzelfall kann schon eine Mischung bis 5Gew% Siliziumdixoxid und/oder Titandioxid enthalten, bezogen auf die Mischung mit EP ausreichen.

Die erfindungsgemäße Mischung von EP mit Siliziumdioxid und/oder Titandioxid kann in gleicher Weise in das Bohrloch getragen werden wie die bisherige Verfüllmasse aus Polyester. Die bisherige Verfüllmasse wird in wurstartiger Verpackung in das Bohrloch geschoben. Durch anschließendes Positionieren des Ankers wird die Verpackung der Mischung zerstört, so daß die Mischung den verbliebenen Hohlraum des Bohrloches um den Anker herum ausfüllt.

Die Verfüllung des Bohrloches kann auch in anderer Weise erfolgen. Wahlweise wird die Mischung aus einem Vorratsbehälter abgezogen und unmittelbar in das Bohrloch gedrückt. Flüssige Mischung wird gepumpt. Trockene Mischung kann eingeblasen werden. Für das Füllen kann vor Vorteil sein, in die Bohrung einen Kragen oder einen Stopfen einzusetzen. Dies kann zusammen mit dem Anker erfolgen. Der Kragen oder Stopfen kann ein verlorenes/bleibendes Teil oder ein demontierbares Teil sein.

Der Kragen oder Stopfen hindert die Mischung am Austreten.

Wahlweise kann der Kragen oder Stopfen mit einem Teil in das Bohrloch ragen und mit einem anderen Teil vor dem Gebirge vorstehen, um eine Tropfnase zu bilden, die das auf den Anker zuströmende Wasser von dem Anker ablenkt und dadurch die Wasserbelastung des Ankers schon ganz erheblich reduziert. Günstig ist dabei, wenn der Kragen oder Stopfen in die Mischung eingebunden ist, die in das Bohrloch eingefüllt worden ist.

Für das Einfüllen der Mischung sind entsprechende Füllöffnungen am Kragen oder Stopfen vorgesehen, die mit Füllstutzen korrespondieren.

Der Kragen oder Stopfen ist nicht nur für das Einfüllen der Mischung von Vorteil sondern auch für die Positionierung des Ankers. Solange der Anker nicht durch die Mischung gehalten ist, kann der Kragen oder Stopfen diese Aufgabe übernehmen. Nach der älteren Technik waren die Montageleute gehalten, die Anker festzuhalten, bis die Polyestermischung eine ausreichende Festigkeit entwickelt. Das ist anstrengend, führt zu einem Zeitverlust und zu unzulänglichen Ergebnissen, weil sich Spalte auftun können, wenn nach entsprechender Frühfestigkeit noch an dem Anker gewackelt wird. Durch die erfindungsgemäßen Montagehilfen werden diese Probleme beseitigt. Deshalb haben die erfindungsgemäßen Montagehilfen auch unabhängig von der erfindungsgemäßen Mischung für andere Mischungen Bedeutung.

Vorzugsweise erfolgt das Aushärten der Mischung nach Erwärmung auf mindestens 60 Grad Celsius. Je länger die Aushärtungszeit ist, desto höher ist die Qualität der Mischung.

Die für die Aushärtung notwendige Wärme kann auf verschiedenen Wegen in die Mischung getragen werden.

Vorzugsweise wird die Wärme durch Vorwärmung des Ankers und/oder durch anschließende Beheizung des aus dem Bohrloch herausragenden Ankerendes und/oder durch Vorwärmung des Bohrloches in die Mischung getragen werden. Die für eine ausreichende Aushärtung erforderliche Wärmebehandlung kann variieren. Je höher die Temperatur ist, desto kürzer kann die Ausheizzeit sein. Je geringer die Temperatur ist, desto länger wird die Ausheizzeit. Der Wärmeinhalt in dem Anker läßt sich anhand der Ankermasse und der Ankertemperatur bestimmen. Das gleiche gilt für den Wärmeinhalt des an das Bohrloch grenzenden Gesteins. Zugleich läßt sich der Wärmeverlust über der Zeit berechnen.

Die Daten können auch im Versuchsweg gewonnen werden. Dabei wird in einigen Versuchen die Vorwärmung des Ankers und die des Bohrloches bzw. des umgebenden Gesteins so lange gesteigert, bis sich nach der Abkühlung eine ausreichende Aushärtung feststellen läßt.

Die Vorwärmung wird vorzugsweise unterhalb der Temperatur gehalten, bei der das Siliziumdioxid in der Mischung eine Zustandsänderung erfährt. Im erfindungsgemäßen Sinne liegt auch dann eine Zustandsänderung vor, wenn das Siliciumdioxid eine Gefügeänderung erfährt. Solche Änderungen treten bei reinem Silicizumdioxid zum Beispiel ein, wenn bei 117 Grad Celsius das alpha-Tridymit sich in beta-Tridymit umwandelt.

Das Eintragen von Wärme in den Anker kann sowohl induktiv von innen als auch von außen durch Strahlung und/oder Berührung erfolgen.

Die Vorwärmung des Bohrloches kann zum Beispiel mit einem Heißlüfter erfolgen.

Die Vorwärmung des Bohrloches hat noch einen anderen großen Vorteil: Die Feuchtigkeit im Bohrloch wird zumindest weitgehend entfernt. Das fördert die Aushärtung.

Aushärtungszeiten gewählt werden, z.B. 4 bis 5 min oder 20 min oder mehrere Stunden. Die Aushärtungszeit korreliert mit der Aushärtungstemperatur. Bei 4 bis 5 Minuten ist eine Aushärtungstemperatur von 160 bis 170 Grad Celsius von Vorteil. Bei 60 Grad Celsius ergibt sich eine Aushärtungszeit von mehreren Stunden. Es ist unschädlich, wenn der Anker und/oder das angrenzende Gebirge nach einer Anfangstemperatur von zum Beispiel 110 Grad Celsius auf 80 Grad Celsius und weniger Temperatur sinkt. Entscheidend ist, daß die umgebende Wärme zur Aushärtung beiträgt.

EP ist ein Kunststoff.

Der Kunststoff gehört zur Kohlenstoff-Chemie.

Im periodischen System gehören die Kunststoffe zur Gruppe IV. Beide Stoffe haben Doppelbindungen zwischen -C=C-

Das bestimmt die chemischen Reaktionen mit sich und anderen Stoffen.

Das bestimmt auch den Energie-Umsatz in Netzwerkpotentialen.

Daher ergeben sich Reaktionen untereinander.

Aus einer Reaktion entsteht ein neuer Werkstoff.

Kunststoffe erfahren eine bedeutende Eigenschaftsnutzung.

Die Langzeitbenutzungsgröße von Kunststoffen liegt je nach Belastung zwischen wenigen Jahren und mehreren Jahrzehnten.

Danach ergibt sich ein deutlicher Eigenschaftsabfall.

Siliziumdioxid und Titandioxid gehören zur Phys.-Chemie.

Im periodischen System gehören Silikate zur Gruppe IV.

Es bestehen keine Doppelbindungen zwischen -Si-Si-

Daher sind keine reinen chemischen sondern nur physikalische Reaktionen mit anderen Stoffen innerhalb der Isolierung bzw. mit anderen Stoffen zu erwarten, welche in die Isolierung eindringen.

Siliziumdioxid zeigt bei Energiezufuhr unterschiedliche Reaktionen. Es bilden sich je nach Energiezustand Kettenstrukturen, Flächenstrukturen und Blattstrukturen.

Es ist je nach Energiezustand mit einer Volumensvergrößerung entsprechend den physikalischen Gesetzes zu rechnen.

Zu den bedeutenden Eigenschaften gehört die Undurchlässigkeit gegen Kohlendioxid, der eine bedeutender Korrosionspartner bei herkömmlich isolierten Erdgasrohrleitungen aus Stahl ist.

Auch nach bei höherer Energiebelastung ist noch mit einer Dauerstandzeit von mehreren Jahrzehnten zu rechnen.

Zusammenfassend ergibt sich nach der Erfindung ein Kombiprodukt, dessen Bestandteile unterschiedlichen Gesetzen folgen, nämlich im einen Fall der Kohlenstoffchemie und im anderen Fall der Physikalischen Chemie. Die Silikat-Chemie verläuft nach den Regeln der Anorganischen Chemie unter Bildung von Ketten-, Flächen- und Blattstrukturen ab.

Allgemein ist von Metakieselsäuren (H2SiO3)n und Metasilicaten (SiO3)n zu sprechen.

In dem Zusammenhang kommen vor:

Die Titandioxid-Chemie ist eine Ergänzung in beiden Chemie-Gruppen und trägt dazu bei, den Stahl zusätzlich zu schützen. Hervorzuheben ist die Kristallform „Rutil" im Epoxiharz-Bindeverfahren zum Stahl.

Mit Siliziumdioxid und/oder Titandioxid steigt die Temperaturbelastbarkeit der Isolierung, auch der Epoxiharzschicht bedeutungsvoll an.

Besonders günstig lassen sich das Siliziumdioxid und das Titandioxid in Verbindung mit dem Kleber auftragen. Der Kleber kann dabei den Haftvermittler für das Siliziumdixid und/oder das Titandioxid bilden.

Besonders leicht läßt sich eine Mischung von Siliziumdioxid und/oder Titandioxid und dem Kleber aufbringen.

Darüber hinaus kann von Vorteil sein, das Siliziumdioxid und/oder Titandioxid so aufzubringen, daß geschlossene Schichten aus diesem Material entstehen.

Besonders günstig lassen sich das Siliziumdioxid und das Titandioxid in Verbindung mit einem Kleber und dem EP in Mischung bringen. Der Kleber kann dabei den Haftvermittler für das Siliziumdixid und/oder das Titandioxid bilden.

Vorzugsweise wird pulverförmiges EP verwendet. Durch die Erwärmung soll das EP zu einer geschlossenen Schicht verschmelzen.

Die Verwendung von pulverförmigem EP sieht vorzugsweise einen Korndurchmesser von 0,01mm bis 0,02 mm vor. Je kleiner der Korndurchmesser des Pulvers ist und je genauer die Aufschmelzung erfolgt, desto gleichmäßiger bildet sich eine EP-Schicht im Bohrloch aus

Korngrößen kleiner oder gleich 0,005 mm werden jedoch nach Möglichkeit vermieden, wenn die beteiligten Mannschaften mit dem Pulver in Berührung kommen können. Bei solch kleinkörnigem Pulver wird eine Belastung der Lungen befürchtet.

Sofern die Aufbringung des EP-Pulvers mit geeigneter Kapselung erfolgt, ist die oben beschriebene Korngrößengrenze unbeachtlich.

Das erfindungsgemäße Material hat im Bohrloch sehr vorteilhafte thixotrope Eigenschaften.

1 und 2 zeigen einen Spritzbetonausbau für einen Tunnel im standfesten Gebirge. Das Gebirge ist mit 1 bezeichnet. In das Gebirge sind Gewindestangen 2 als Anker eingebracht worden. Dazu sind in das Gebirge 1 Löcher gebohrt worden und die Anker im Gebirge verklebt worden.

Die 3 und 4 zeigen die Befestigung der Anker.

Die Bohrung wird zunächst in nicht dargestellter Weise mit Heißluft beaufschlagt. Dadurch wird die Bohrung getrocknet und entsteht eine Erwärmung des umgebenden Erdreiches.

Nach 3 werden zur Befestigung schlauchartige Behälter 30 eingesetzt. Die Behälter 30 bestehen aus einer dünnen Schlauchfolie, die nach Einfüllen einer Mischung 31 an den Enden verschweißt worden sind.

Vor dem Positionieren der Anker in einer Bohrung wird der Behälter 30 eingesetzt. Der Behälter ist im Ausführungsbeispiel so bemessen, daß nach Einführen des Ankers der Zwischenraum zum Gebirge vollständig ausgefüllt ist. Wenn ein Behälter 30 nicht ausreicht, können zusätzliche Behälter zur Anwendung kommen. Die zusätzlichen Behälter können auch kleineren Inhalt aufweisen.

Der Anker 37 ist im Ausführungsbeispiel nach 4 mit raupenförmigen bzw. rippenförmigen Erhebungen 38 versehen, die schräg zur Längsachse des Ankers 37 verlaufen.

Durch Einführen der Ankers werden die Behälter 30 zerstört.

Der Anker dringt in die Mischung 31 und bewirkt eine Verteilung der Mischung um den Anker, so daß der Zwischenraum 42 zum Gebirge 35 hin ausgefüllt wird.

Beim Einführen wird der Anker 37 mit einem Kragen 40 aus Kunststoff in der Bohrung zentriert. Der Kragen 40 hat etwas Abstand von dem Gebirgsausbruch und ragt mit einem rohrförmigen Bund in die Bohrung. Dieses Bund dringt in die Mischung ein, so daß eine Einbindung in der Mischung entsteht.

Der Abstand des Kragens 40 vom Gebirgsausbruch kann nach Bedarf größer oder kleiner sein. Bedarf ergibt sich, wenn die Bohrung nicht die genau vorherbestimmte Länge aufweist und/oder wenn der Anker nicht das vorherbestimmte Maß in die Bohrung eindringt. Dann wird der Zwischenraum mehr oder weniger ausgefüllt und kann es erforderlich sein, den Kragen tiefer in die Bohrung zu schieben, bis die gewünschte Einbindung in die Mischung entsteht.

Im Ausführungsbeispiel nach 4 ist auf dem Bund noch ein flexibler Zentrierring 41 vorgesehen. Aufgabe des Zentrierringes 41 ist die Zentrierung des Ankers 37 in der dargestellten Position, so daß der Anker 37 seine Stellung nicht mehr ändert, wenn er losgelassen wird.

Die Zentrierung ist von Vorteil, weil zusammen mit der Montage eine Aushärtung der Mischung 31 in dem Zwischenraum 42 erfolgt.

Die Mischung 31 besteht im Ausführungsbeispiel aus EP und einem Anteil von 5Gew% Siliciumdioxid. Das Siliziumdioxid wird durch Erwärmung ausgehärtet. Im Ausführungsbeispiel wird dazu ein nicht dargestellter Induktionsring auf das mit Gewinde versehene und aus der Bohrung herausragende Ankerende 36 gesetzt und mit Strom beaufschlagt. Das führt zu einer Erwärmung des Ankers 37, die durch Änderung der Stromstärke in dem Induktionsring genau gesteuert werden kann.

Im Ausführungsbeispiel wird eine Temperatur zwischen 80 und 100 Grad Celsius eingehalten. Bei der Temperatur kann die Mischung auch längere Zeit aushärten, ohne daß dadurch der weitere Ausbau gestört wird.

Der Aushärtung ist auch die Erwärmung des umgebenden Gebirges förderlich.

Die Anker sind im Abstand von 1,2 m so angebracht, daß am Umfang des Gebirgsausbruchs eine Vielzahl gleichmäßiger Befestigungspunkte entsteht und alle Punkt auf den Eckpunkten gleicher Quadrate mit einer Kantenlänge von 1,2 m liegen.

Die Anker dienen im Ausführungsbeispiel einem Spritzbetonaufbau. Bevor damit fortgesetzt wird, muß die Aushärtung der Mischung 31 abgeschlossen sein und müssen die Induktionsringe wieder entfernt werden.

In Fortsetzung des Spritzbetonaufbaus wird auf jeder Gewindestange 2 dann eine Dichtungsscheibe 3 aufgeschraubt. Darauf wird eine Abdichtungsbahn verlegt. Das Verlegen erfolgt in der Weise, daß die Folie auf die vorragenden Anker gesteckt wird. Dabei durchdringen die Anker 2 die Folie. Die entstehenden Löcher werden mittels weiterer Dichtungsscheiben 5 geschlossen. Die Dichtungsscheiben 3 und 5 spannen die Folie 4 zwischen sich ein und schließen darüber hinaus dicht mit den Ankern 2 ab.

In 5 ist eine geeignete Folie für den Spritzbetonausbau dargestellt.

Die Folie 10 hat eine Dicke von 2 mm und ist mit Materialsträngen bestreut, die Materialstränge 11 haben eine fadenartige Struktur mit einer Dicke bzw. Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm und einer Länge von 5 bis 50 mm.

Die Materialstränge 12 haben eine Dicke von 1 bis 2 mm und einer Länge von 10 bis 30 mm.

Die unterschiedlichen Materialstränge werden im Ausführungsbeispiel in separaten Auftragsvorgängen aufgetragen, um die Materialstränge mit größerem Durchmesser anders erwärmen zu können als die Materialstränge mit geringerem Durchmesser.

In anderen Ausführungsbeispielen werden die Materialstränge in einem gemeinsamen Auftragsvorgang aufgetragen.

Dabei liegen die Materialstränge wirr übereinander, so daß zum Teil eine Hohllage der Materialstränge besteht. In dieser Lage ergeben sich mit den Materialsträngen 12 Erhebungen bis zu einer Höhe von 3 mm.

Zum Teil ist die Folienoberfläche unbedeckt.

Die Materialaufstreuung hat ein Flächengewicht von 250 Gramm pro Quadratmeter. Es können in anderen Ausführungsbeispielen auch größere oder geringere Flächengewichte vorkommen. Niedrigere Flächengewichte können insbesondere vorkommen, wenn die Folienoberfläche zusätzlich profiliert ist. So sind Flächengewichte von zum Beispiel 20 Gramm pro Quadratmeter möglich.

Größere Flächengewichte sind zweckmäßig, wenn je nach Art des Spritzbetons Auftragsschwierigkeiten zu überwinden sind.

Die unterschiedlichen Materialstränge sind im Ausführungsbeispiel nach Erwärmung an der Oberfläche auf die vorher oberflächlich erwärmte Folie 10 aufgestreut. Die oberflächliche Erwärmung der Materialstränge ist bis zur Schmelzflüssigkeit erfolgt.

Die Erwärmung erfolgt durch Strahlung, indem die Materialstränge mittels einer-Zellenradschleuse aus einem Vorratsbehälter entnommen werden und durch einen Heizkanal nach unten auf die unten langsam vorbeigeführte Folie fallen. Der Heizkanal besitzt im Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Heizdrähten und eine Temperatursteuerung.

Dadurch kann die Temperatur des Heizkanals solange erhöht werden, bis die vorbei fallenden Materialstränge die richtige Oberflächentemperatur haben.

Nach der Montage der Folie 4 im Tunnel wird im Ausführungsbeispiel zunächst eine schnell bindende Zementmilch dünn auf die Folie gedüst. Die getrocknete Zementmilch bildet eine vorteilhafte Grundierung für einen anschließenden Auftrag von Spritzbeton. Der Spritzbeton wird schichtweise aufgetragen, beginnend an der Tunnelsohle. Die dadurch entstehende Spritzbetonschicht ist mit 6 bezeichnet.

Im Ausführungsbeispiel verläuft der Tunnel horizontal, so daß der Spritzbeton in horizontalen Lagen verlegt wird, die von unten nach oben an der Folie übereinander gelegt werden. Dabei haben die Lagen eine Breite, die der gewünschten Spritzbetonschichtdicke entspricht.

In anderen Ausführungsbespielen ist eine geringere Breite der Lagen vorgesehen, so daß zunächste eine erste Spritzbetonschicht auf die Folie aufgebracht wird, welche die Folienseite vollständig überdeckt. Danach wird eine weitere Spritzbetonschicht aufgebracht, welche die zuvor erläuterte Spritzbetonschicht vollständig überdeckt. Das wird wiederholt, bis die gewünschte Dicke der Spritzbetonschicht erreicht ist.

Nach der Erstellung der Spritzbetonschicht ragen die Anker noch aus der Betonschicht vor. An den vorragenden Enden sollen Verkleidungsplatten befestigt werden, insbesondere Platten für den Barndschutz. Die Platten werden im Ausführungsbeispiel mit den Ankern 2 und Schraubenmuttern sowie Unterlegscheiben an dem Spritzbetonausbau gesichert. Damit das Gewinde der Anker 2 nicht durch den Spritzbeton unbrauchbar wird, ist das Gewinde durch Kappen beim Auftragen des Spritzbetons geschützt worden.


Anspruch[de]
Verfahren zur Befestigung von Gebirgsankern in Bohrlöcher,

wobei die Anker in den Bohrlöchern verklebt werden,

wobei als Klebemasse aushärtbares Epoxidharz verwendet wird,

wobei das Epoxidharz (EP) in Mischung mit Siliciumdioxid und/oder Titandioxid gebracht wird oder eine Mischung aus Epoxidharz und Siliciumdioxid und/oder Titandioxid verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung einer Mischung mit einem Anteil bis 20Gew% an Siliciumdioxid, bezogen auf die Menge der Mischung. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Mischung mit einem Anteil bis 10Gew% an Siliciumdioxid, bezogen auf die Menge der Mischung. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung des EP durch Wärme erfolgt. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung auf eine Temperatur von mindestens 60 Grad Celsius erwärmt wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur erwärmt wird, bei der eine Gefügeänderung im Siliciumdioxid stattfindet. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Mischung durch Vorwärmung der Anker und/oder des Bohrloches und/oder durch nachfolgende Erwärmung des Ankers erfolgt. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine induktive Vorwärmung des Ankers erfolgt. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktionsring auf das aus dem Bohrloch herausragende Ankerende gesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit einem Behälter in die Bohrung gebracht wird oder in flüssiger Form in die Bohrung gepumpt oder gepresst wird oder in trockener Form in die Bohrung eingetragen wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Behälter Folienschläuche verwendet werden, die durch anschließendes Einführen des Ankers zum Platzen gebracht werden, so daß sich der Inhalt in dem Zwischenraum zwischen Anker und Bohrwand verteilen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit einer Montagehilfe beim Aushärten in der Position gehalten wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Montagehilfe verwendet wird, die aus einem Kragen oder einem Stopfen besteht. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Verstellung der Montagehilfe auf dem Anker in Anpassung an die Füllung des Zwischenraumes zwischen Anker und Bohrwand. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kragens mit einem in die Bohrung ragenden Bund. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund in die den Zwischenraum zwischen Anker und Bohrwand ausfüllende Mischung eingebunden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen im Abstand von dem Gebirgsausbruch angeordnet wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com