CH630439A5

CH630439A5 - Korrosionsgeschuetztes zugglied fuer einen vorspannbaren anker im festgestein.

Info

Publication number: CH630439A5
Application number: CH109178A
Authority: CH
Inventors: Hat Auf Nennung Verzichtet Erfinder
Original assignee: Dyckerhoff & Widmann Ag
Priority date: 1977-02-19
Filing date: 1978-02-01
Publication date: 1982-06-15
Also published as: GB1586550A; ATA117678A; DE2707238C3; ZA78332B; AT354963B; DE2707238A1; CA1064745A; FR2381167A1; FR2381167B1; DE2707238B2; US4140429A

Description

Die Erfindung betrifft ein korrosionsgeschütztes Zugglied für einen vorspannbaren Anker im Festgestein, bei dem der Verbund zwischen dem Zugglied und der Bohrlochwand durch

Kunstharzkleber, z. B. Zweikomponentenkleber, hergestellt wird.

Erd- und Felsanker werden in der letzten Zeit in steigendem Mase auch als bleibende Konstruktionsteile verwendet. Dadurch werden Bauverfahren möglich, die weit grössere Eingriffe in die natürlichen Locker- und Festgesteinsformationen zulassen. Ein Beispiel hierfür ist das Auffahren von grossen Kavernen im Festgestein, bei denen die Deckengewölbe und Ulmen eine Bewehrung benötigen, um auf die Dauer standfestzu sein. Derartige Bewehrungen werden als Felsanker ausgeführt, wobei die Eigenschaften des Festgesteins, der Bauablauf und die verschiedenen Belastungszustände an diese Anker besondere Anforderungen stellen. Diese Anforderungen bestehen hinsichtlich eines schnellen Wirksamwerdens der Anker, hinsichtlich der Anpassung an im Laufe des Ausbruchs einer Kaverne eintretende Gebirgsbewegungen, hinsichtlich einer auf ganze Länge kraftschlüsssigen Verbindung der Anker mit dem Festgestein und vor allem hinsichtlich eines dauerhaften und bewährten Korrosionsschutzes. Besondere Schwierigkeiten entstehen oft auch dadurch, dass diese Anker meist von den Ausbrüchen aus nach oben, also über Kopf, gebohrt und eingebaut werden müssen.

Derartige Ankerweisen einen Verankerungsbereich auf, in dem das Zugglied gegenüber dem Gebirge fixiert wird, und einen Bereich, die sogenannte «freie Stahllänge», über den das Zugglied frei dehnbar ist und gegenüber der Bohrlochöffnung gespannt werden kann.

Bekannt sind solche Anker, deren Verankerungsbereich durch einen Packer begrenzt und mit Zementmörtel verpresst wird. Dabei sind die Injektion des Packers, die notwendig ist, um eine Abdichtung des Bohrloches zu erreichen, und das Verpres-sen des Verankerungsbereichs aufwendig. Infolge der langen Erhärtungszeit des Zementmörtels kann der Anker frühestens nach einigen Tagen gespannt werden ; hierzu muss oft nochmals ein Gerüst aufgestellt werden. Während des Erhärtens des Zementmörtels erleidet aber das Gestein oft noch ungewollte Auflockerungen, sei es dadurch, dass innere Spannungen freigesetzt werden oder dadurch, dass weitere Sprengungen Erschütterungen bewirken, was schädlich für die Tragwirkung des Felsge-wölbebogens sein kann.

Um das Zugglied eines solchen Ankers gegen Korrosion zu schützen, was vor allem bei wasserführendem Gebirge von grosser Bedeutung ist, müssen Anker dieser Art entweder sofort nach dem Anspannen durch Auspressen der freien Stahllänge gegen Korrosion geschützt werden, wodurch sie kurzfristig zu blockierten Ankern werden, weil das Zugglied im Bereich der freien Stahllänge seine Dehnbarkeit verliert, oder es muss das Zugglied im Bereich der freien Stahllänge durch Beschichtun-gen, Umhüllungen oder dergleichen unter Beibehaltung seiner Dehnfähigkeit gegen Korrosion geschützt werden. In diesem Fall ist es oft schwierig, wenn nicht gar unmöglich, den Anker zu einem späteren Zeitpunkt, wenn keine Verschiebungen mehr zu befürchten sind, zu einerfestin das Gestein integrierten Bewehrung zu machen.

Diese Anforderungen an Felsanker führte zur Verwendung von Kunstharzklebeankern, bei denen Stahlstäbe als Zugglieder an ins Bohrlochtiefste eingeführte, mit Kunstharzkleberund Härter gefüllte Patronen eingedreht werden. Beim Eindrehen eines solchen Stahlstabes werden die Patronen zerstört und die darin eingeschlossenen zwei Komponenten des Kunstharzklebers vermischt, wodurch der Kleber in wenigen Minuten abbindet. Hierbei werden häufig im Verankerungsbereich Patronen mit schneller Abbindezeit, im Bereich derfreien Stahllänge Patronen mit langsamer Abbindezeit verwendet, so dass die Zugglieder noch gespannt werden können, bevor der Kleber abbindet. Damit sind auch im Bereich derfreien Stahllänge ein Schutz gegen Korrosion und ein Verbund mit dem Gebirge gegeben.

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Derartige Anker übernehmen oft die Rolle einer kurzzeitigen Sicherung und werden mit den oben erwähnten Felsankern kombiniert. Da sie jedoch blockierte Anker sind, fehlt ihnen die Möglichkeit, über einen längeren Zeitraum den Bewegungen des Gebirges elastisch zu folgen. Bei Aufreissen einer Kluft im Bereich der Anker kann das Zugglied örtlich überdehnt werden und in den Bruchzustand geraden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Anker zu vermeiden und einen Anker für Festgestein zu schaffen, der auf Dauer korrosionsgeschützt ist, der im Verankerungsbereich schnell erhärtet und somit schnell gespannt werden kann, der im Bereich seiner freien Stahllänge aber über eine längere Zeit frei beweglich gehalten und in seiner Spannkraft reguliert werden kann, bei dem aber trotzdem die Möglichkeit besteht, auch im Bereich der freien Stahllänge später einen Verbund mit dem Gebirge herbeizuführen.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem korrosionsgeschützten Zugglied der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass das Zugglied, das aus einem oder mehreren an der Oberfläche profilierten Stahlstäben besteht, in einer Umhüllung aus korrosionssicherem Material angeordnet ist, innerhalb deren eine Entlüftungsleitung vom luftseitigen Ende bis zur Übergangsstelle von der Verankerungslänge zur freien Stahllänge verläuft, an der sie eine zum Bohrlochhohlraum geöffnete Entlüftungsöffnung aufweist, dass der Hohlraum zwischen dem Zugglied und der Umhüllung mit erhärtendem Material, z.B. Zementleim, injiziert ist und dass an der Übergangsstelle von der Verankerungslänge zur freien Stahllänge eine den Aussenum-fang der Umhüllung wulstartig übersteigende Rückhaltevorrich-tung für den Kunstharzkleber vorgesehen ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Zugglieds liegt zum einen darin, dass über die gesamte Länge des Zugglieds ein doppelter Korrosionsschutz durch die Umhüllung aus korrosionssicherem Material und die Ausfüllung des Hohlraums zwischen dem Zugglied und der Umhüllung durch Zementmörtel gegeben ist. Dabei ist der diesen Hohlraum ausfüllende Mantel aus Zementstein so dünn, dass er die Dehnung des Zugglieds beim Spannen nicht behindert. Etwa auftretende Risse sind infolge der geringen Dicke des Mantels und des guten Verbundes mit dem Zugglied so fein, dass sie den Korrosionsschutz nicht beeinträchtigen. Der Mantel aus Zementstein ist andererseits aber so fest, dass eine einwandfreie Verbundwirkung zum Zugglied über diesen Mantel, die Umhüllung aus korrosionssicherem Material und den im Verankerungsbereich angeordneten Kunstharzkleber zum Gebirge gegeben ist.

Infolge des guten Korrosionsschutzes kann das erfindungsge-mäss ausgebildete Zugglied nach dem Spannen, das unmittelbar nach dem Erhärten des Kunstharzklebers erfolgen kann, frei dehnbar im Bohrloch verbleiben. Während dieser Zeit kann laufend die Spannung kontrolliert und das Zugglied entweder nachgespannt oder entlastet werden, bis das Gebirge zur Ruhe gekommen ist. Wenn keine Gebirgsbewegungen mehr zu befürchten sind, kann auch im Bereich derfreien Stahllänge ein Verbund zwischen der Umhüllung des Zugglieds und der Bohrlochwand durch Injizieren von Zementleim herbeigeführt werden. Eine einwandfreie Injektion des Bohrlochhohlraums ist dabei durch die Entlüftung mit Hilfe der integrierten Entlüftungsleitung möglich, die gegen etwaiges Eindringen von Kunstharzkleber aus dem Verankerungsbereich geschützt ist. Somit ist im Endzustand auch ein sogenannter blockierter Anker als Bewehrung des Gebirges möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigegebenen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Anker nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Lini II—II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III—III in Fig. 1, und 5 Fig. 4 eine schrägbildliche Darstellung der Rückhaltevorrichtung mit eingesetzter Entlüftungsleitung.

Im Beispiel der Fig. 1 ist ein Zugglied, das aus einem Stahlstab 1 mit warmgewalzten, ein Gewinde bildenden Rippen 2 besteht, von einem gerippten Hüllrohr 3, vorzugsweise aus Kunststoff, io umgeben, in dem es durch Abstandhalter 4 zentrisch gehalten ist. Das Hüllrohr 3 besteht aus zwei Teilen, einem Teil 3', der sich vom luftseitigen Ende über die freie Stahllänge LfSt bis zur Übergangsstelle 5 zwischen der freien Stahllänge und der Verankerungslänge Lv erstreckt und einen Teil 3", der von der Über-15 gangssteile 5 über die Verankerungslänge Lv bis zum anderen Ende des Stahlstabes 1 reicht. Zwischen den beiden Teilen 3' und 3" des Hüllrohrs 3 ist eine Rückhaltevorrichtung 6 angeordnet, an welche die beiden Teile 3' und 3" des Hüllrohrs 3 angeschlossen sind.

20 Die Rückhaltevorrichtung 6 ist in Fig. 4 in grösserem Massstab dargestellt. Sie besteht aus einem nach Art einer Hülse ausgebildeten Hohlkörper, der am luftseitigen Ende einen Ansatz 7 aufweist, mit dem er in das Teil 3' des gerippten Hüllrohrs 3 eingeführt werden kann. An dieser Stelle ist einseitig 25 eine Tasche 8 gebildet, in die eine Entlüftungsleitung 9 eingeführt ist, die über den Bereich der freien Stahllänge LfSt des Stahlstabes 1 bis zu seinem luftseitigen Ende reicht. Die Entlüftungsleitung 9 ist in der Tasche 8 durch Kunstharzkleber 10 befestigt; sie weist im Bereich der Tasche 8 eine nach aussen 30 weisende Entlüftungsöffnung 11 auf. Die Entlüftungsöffnung 11 ist durch ein Überschubrohr 12 abgedeckt, welches das Hüllrohr 3 über eine bestimmte Strecke umgibt und auf einen zylindrischen Bereich 6' der Rückhaltevorrichtung 6 aufgeschoben ist. Im mittleren Bereich 6" hat die Rückhaltevorrichtung 6 einen 35 etwas grösseren Durchmesser und bildet an der gegenüberliegenden Stirnseite einen Ansatz 13, auf den das Teil 3" des Hüllrohrs 3 aufgeschoben wird.

Der Hohlraum zwischen dem Zugglied 1 und dem Hüllrohr 3, d.h. seinen Teilen 3' und 3" sowie der Rückhaltevorrichtung 6 ist 40 bereits vor dem Einbau des Zugglieds mit Zementmörtel 14 ausgefüllt, der in den verbliebenen Hohlraum injiziert wird. Zum Zweck der Injektion ist das Hüllrohr 3" am erdseitigen Ende durch eine - am Zugglied verbleibende - Injizierkappe 15 abgeschlossen, die einen - nicht dargestellten - Injizierstutzen 45 aufweist, an den eine Injizierleitung angeschlossen werden kann. Am luftseitigen Ende ist für den Inj iziervorgang eine entsprechende Injizierkappe mit einer Entlüftungsöffnung vorgesehen, die zum Einbau des Zuggliedes wieder entfernt wird. Am erdseitigen Ende des Zugglieds 1 ist eine Mischvorrichtung in 5° Form einer Gewindemutter 16 aufgeschraubt. Das Ende 17 des Zugglieds 1 ist abgeschrägt, um eine Spitze 18 zu bilden.

Das so ausgebildete und gegen Korrosion geschützte Zugglied 1 wird in ein Bohrloch eingeführt, in das zuvor eine oder mehrere, einen Kunstharzkleber mit Härter enthaltende, Patro-55 nen gesteckt wurden. Die Patronen selbst sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Beim Einführen des Zugglieds 1 werden die Patronen durch die Spitze 18 zerstört. Beim darauffolgenden Eindrehen des Zugglieds, wobei das im Querschnitt kreisrunde Hüllrohr 3 einer Drehbewegung keinen Widerstand entgegen-60 setzt, wird im Bohrlochtiefsten der aus den zerstörten Patronen austretende Kunstharzkleber mit dem Härter mittels der im Umriss polygonförmigen Mutter 16 durchmischt. Dabei bildet sich eine homogene Kunstharzklebermasse 19, die, je nach Einstellung der Erhärtungszeit, rasch erhärtet. Hierbei ist 65 wesentlich, dass zwischen der Bohrlochwand und dem Hüllrohr 3" ein möglichst kleiner Ringspalt bleibt, damit eine sichere Vermischung des Klebers mit dem Härter erreicht wird. In einer dünnen Kleberschicht sind auch die Kriecherscheinungen nicht

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so stark ausgeprägt. Schliesslich wird an Klebermasse gespart. Während der Zeit, während welcher der Anker im Bereich

Durch die Rückhaltevorrichtung 6 an der Übergangsstelle der der freien Stahllänge frei dehnbar bleibt, wird die Verankerungsfreien Stahllänge zur Verankerungslänge wird der von der Ver- mutter 25 durch eine Schutzkappe 29 abgeschlossen. die unter ankerungslänge in den Bereich der freien Stahllänge verdrängte Zwischenschaltung einer Dichtung 30 mittels einer Mutter 31 auf Kleber gebremst und zugleich der im Bereich der Verankerungs- 5 die Widerlagerplatte 23 gepresst wird. Der Hohlraum zwischen länge verbleibende Kunstharzkleber unter Druck gesetzt und an der Schutzkappe 29 und der Verankerungsmutter 25 ist mit einer die Bohrlochwandung20 angedrückt. Etwa an der Rückhaltevor- Korrosionsschutzpaste 32 ausgefüllt. Nach Abnehmen der richtung 6 entlang austretender Kleber verbleibt in dem Bereich Schutzkappe 29 ist die Verankerungsmutter 25 jederzeit zugäng-zwischen dem Überschubrohr 12 und der Bohrlochwand 20. lieh.

io Wenn nach Eintritt einer Gebirgsberuhigung keine weiteren Sogleich nach Erhärten des Klebers 19 kann das Zugglied 1 Gebirgsbewegungen mehr befürchtet werden müssen, kann der gespannt werden. Zu diesem Zweck ist am luftseitigen Ende über zwischen dem Hüllrohr 3 ' und der Bohrlochwand 20 verbliebene einer Ausgleichsschicht 21, z.B. aus Beton, auf einem Mörtel- Hohlraum 33 im Bereich der freien Stahllänge mit Zementmörtel bett 22 eine Widerlagerplatte 23 angeordnet. Die Widerlager- verpresst werden, der über die Injizierleitung 28 eingepresst platte 23 weist eine konische Bohrung 24 auf, durch die das 15 wird. Dabei wird die in dem Hohlraum 33 eingeschlossene Luft Zugglied 1 hindurchtritt. Das Zugglied 1 kann am luftseitigen nach oben gedrückt. Sie kann in den Zwischenraum zwischen Ende in an sich bekannter Weise durch eine Spannpresse gefasst dem Überschubrohr 12 und dem Hüllrohr 3 eindringen und über und gespannt werden. Die Spannkraft wird dann durch eine die Entlüftungsöffnung 11 und die Entlüftungsleitung 9 nach

Ankermutter 25 auf die Widerlagerplatte 23 übertragen. Die aussen entweichen.

Entlüftungsleitung 9 wird durch eine weitere Bohrung26 in der 20 Dadurch, dass die Entlüftungsleitung 9 innerhalb des Hüll-Widerlagerplatte 23 nach aussen geführt. Durch eine weitere rohrs 3 geführt ist, bildet dieses mit seinem kreisrunden Umfang Bohrung 27 wird eine Injizierleitung 28 geführt, die in den die äussere Begrenzung des Zugglieds beim Eindrehen in das

Hohlraum zwischen dem Hüllrohr 3' und der Bohrlochwand 20 Bohrloch und setzt dem Eindrehen nur einen äusserst geringen im Bereich der freien Stahllänge führt. Widerstand entgegen. Die Entlüftungsleitung 9 ist somit auch

25 gegen eventuelle Beschädigungen geschützt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

630 439 PATENTANSPRÜCHE

1. Korrosionsgeschütztes Zugglied für einen vorspannbaren Anker im Festgestein, bei dem der Verbund zwischen dem Zugglied und der Bohrlochwand durch Kunstharzkleber hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied, das aus einem oder mehreren an der Oberfläche profilierten Stahlstäben ( 1 ) besteht, in einer Umhüllung aus korrosionssicherem Material angeordnet ist, innerhalb deren eine Entlüftungsleitung (9) vom luftseitigen Ende bis zur Übergangsstelle (5) von der Verankerungslänge (Lv) zur freien Stahllänge (LfSl) verläuft, an dersie eine zum Bohrlochhohlraum geöffnete Entlüftungsöffnung (11) aufweist, dass der Hohlraum zwischen dem Zugglied und der Umhüllung (3) mit erhärtendem Material injiziert ist und dass an der Übergangsstelle (5) von der Verankerungslänge (Lv) zur freien Stahllänge (LfSt) eine den Aussenumfang der Umhüllung wulstartig übersteigende Rückhaltevorrichtung (6) für den Kunstharzkleber vorgesehen ist.

2. Zugglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung (6) ein Teil der korrosionssicheren Umhüllung ist.

3. Zugglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung (6) aus einem Hohlkörper besteht, der - nach Art einer Hülse ausgebildet - auf das Zugglied aufschiebbar und an beiden Stirnseiten mit Ansätzen (7,13) zum Anschluss der Umhüllung versehen ist.

4. Zügglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung (6) an ihrer dem luftseitigen Ende des Zugglieds zugekehrten Seite mindestens eine durch senkrecht zu seiner Längsachse verlaufende Wände abgeteilte Tasche (8) aufweist, in welche die Entlüftungsleitung (9) einführbar ist.

5. Zugglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (9) eine nach aussen weisende Entlüftungsöffnung (11) aufweist, die durch ein an die Rückhaltevorrichtung (6) anschliessbares Überschubrohr (12) gegen das Eindringen von Kunstharzkleber geschützt ist.

6. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionssichere Umhüllung aus einem gerippten, zur Kraftübertragung geeigneten Hüllrohr (3) mit vorzugsweise kreisrundem Querschnitt besteht.

7. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es an seinem bohrlochseitigen Ende mit einer Vorrichtung zur Zerstörung der den Kunstharzkleber enthaltenden Patrone versehen ist.

8. Zugglied nach Anspruch 7, das aus einem Stahlstab besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied aus einem Stahlstab (1 ) besteht, der an seinem Ende (17) eine Spitze (18) aufweist.

9. Zugglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (18) durch schräges Abschneiden des Stahlstabes (1) gebildet ist.

10. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an seinem bohrlochseitigen Ende eine Vorrichtung zum Durchmischen des Kunstharzklebers angeordnet ist.

11 . Zugglied nach Anspruch 10, das aus einem Stahlstab besteht, der an seiner Oberfläche mit warmgewalzten, ein Teilgewinde bildenden Rippen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Durchmischen aus einer auf den Stab aufgeschraubten Mutter ( 16) mit polygonförmigem Umriss besteht.