Alwag, Tunnelausbau Gesellschaft Mbh (Wagram 49, Pasching, A-4061, AT)
Mocivnik, Josef (Bachstrasse 12, Fohnsdorf, A-8753, AT)
| 1. | Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlagoder Dreh schlagbohren, eines Loches (7) in Bodenoder Gesteinsmate rial und Festlegen einer Verankerung in dem Loch, wobei durch eine an einem Bohrgestänge (5) gelagerte Bohrkrone (1) ein Bohrloch (7) gebildet wird und gleichzeitig ein das Bohrgestänge (5) in Abstand umgebendes Hüllrohr (4 ì einge bracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Längsschlitz (8) ausgebildete Hüllrohr (4) wenigstens teil weise im wesentlichen in Anlage an das Bohrloch (7) während des Bohrens eingebracht wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Fertigstellung des Bohrlochs (7) und Entfernen des Bohrgestänges (5) ein aufweitbares Element (15,17,19). in das Innere des Hüllrohrs (4) eingebracht und aufgeweitet wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aufweitbare Element (15,17,19) durch eine Schlagbean spruchung aufgeweitet wird. |
| 4. | Verfahren nach Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Hüllrohr (4) durch eine Zugbeanspruchung über eine Verbindung mit der Bohrkrone (1) und/oder eine Schlagbeanspruchung in das Bohrloch (7) eingebracht wird. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß nach Fertigstellung der Bohrung (7) we nigstens eine von einer Sollbruchstelle (29) definierte Verbindung entlang des im wesentlichen in Längsrichtung ge schlitzten Hüllrohrs (4) gelöst wird. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösen bzw. Trennen der Sollbruchstelle (29) durch ein geringfügiges Zurückziehen zumindest des Schlagschuhes (3) und des daran gelagerten Hüllrohres (4) und ein Beaufschla gen des Schlagschuhes (3) vorgenommen wird. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß nach Fertigstellung der Bohrung (7) in an sich bekannter Weise ein Verfüllen des Inneren des Hüllroh res (4) mit einer aushärtenden Masse vorgenommen wird. |
| 8. | Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlagoder Dreh schlagbohren, von Löchern (7) in Bodenoder Gesteinsmate rial und zur Herstellung einer Verankerung, wobei eine an einem Bohrgestänge (5) gelagerte Bohrkrone (1) ein Bohrloch (7) ausbildet und ein das Bohrgestänge (5) in Abstand umge bendes und an die Bohrkrone (1) anschließendes Hüllrohr (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (4) einen im wesentlichen in Längsrichtung des Hüllrohrs (4) verlaufenden Längsschlitz (8) aufweist. |
| 9. | Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Fertigstellung des Bohrlochs (7) und Entfernen des Bohrgestänges (5) ein aufweitbares Element (15,17,19) in das Innere des Hüllrohres (4) einbringbar und in Anlage an die Innenwand des Hüllrohres (4) aufweitbar ist. |
| 10. | Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aufweitbare Element (15) von einer Hülse (17) ge bildet ist, welche durch Einbringen eines insbesondere ko nischen Elements (19) durch eine Schlagbeanspruchung auf weitbar ist. |
| 11. | Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das Hüllrohr (4) an seiner Innenwand mit Er hebungen oder Vorsprüngen (20) zum Positionieren des auf weitbaren Elements (15,17,19) versehen ist. |
| 12. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (4) entlang seines im we sentlichen in Längsrichtung des Hüllrohrs (4) verlaufenden Längsschlitzes (8) wenigstens eine Sollbruchstelle (29) aufweist. |
| 13. | Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Sollbruchstelle (29) entlang des Längsschlitzes (8) des Hüllrohres (4) von einer Schweiß stelle zur Überbrückung des Längsschlitzes (8) ausgebildet ist. |
| 14. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (4) an dem zur Bohrkrone (1) gewandten Ende an einem Schlagschuh (3) der Bohrkrone (1) festgelegt ist. |
| 15. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (4) aus einem unter Vor spannung stehenden Material, insbesondere Metall, ausgebil det ist. |
| 16. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens nach Fertigstellung des Bohrlochs (7) am Hüllrohr (4) an dem aus dem Bodenoder Gesteinsmaterial vorragenden Ende eine Verankerungsplatte (13) festlegbar ist. |
| 17. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (4) im Bereich des an die Bohrkrone (1) anschließenden Endes in an sich bekannter Weise wenigstens eine Durchtrittsöffnung zum Einbringen des abgebauten Bodenoder Gesteinsmaterials in das Innere des Hüllrohres (4) aufweist. |
Im Zusammenhang mit der Herstellung eines Loches bzw. Bohr- lochs in Boden-oder Gesteinsmaterial und einer nachträg- lichen Festlegung einer Verankerung bzw. einer Auskleidung in dem Bohrloch ist es beispielsweise aus der WO 98/21439 und der WO 98/58132 bekannt, während des Bohrvorgangs, bei- spielsweise einem Schlag-oder Drehschlagbohren, ein Hüll- rohr in das Bohrloch einzubringen, worauf nach Fertigstel- lung der Bohrung gegebenenfalls ein Teil der Bohrkrone ge- meinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch entfernt wird, während das Hüllrohr im Bohrloch verbleibt, so daß anschließend durch ein Verfüllen mit einer aushärtenden Masse ein Anker im Bohrloch ausgebildet wird. Gemäß der Ausbildung entsprechend der WO 98/58132 kann das Bohrge- stänge an seinem Außenumfang mit zusätzlichen Rippen und Rillen ausgebildet sein, so daß bei einem Verbleib des Bohrgestänges im Bohrloch und einem nachträglichen Verfül-
len eine entsprechend gute Ankerwirkung erzielt werden kann.
Alternativ ist es nach Herstellung eines Bohrlochs bekannt, das Bohrwerkzeug mit dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch zu entfernen, woran anschließend ein Anker bzw. eine Ankervor- richtung in das Bohrloch eingebracht wird, wobei beispiels- weise aus der EP-B 0 241 451, der-US-A 4,490,074, der DE-AS 21 05 888, der US-A 4,310,266, der EP-A 0 875 663 und wei- teren Literaturstellen Ausführungsformen bekannt sind, bei welchen die nachträglich einzubringende, rohrförmige Veran- kerung durch entsprechende Halteelemente auf einem gegen- über dem Endzustand verringerten Durchmesser gehalten wird, worauf sich nach vollständigen Einführen in das Bohrloch und Entfernen der Haltevorrichtungen das unter Vorspannung stehende Rohr, welches üblicherweise einen im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz aufweist, aufweitet und dadurch in Anlage an die Bohrlochwand zur Erzielung einer gewünschten Verankerungswirkung gelangt bzw. ange- preßt wird. Nachteilig bei diesem bekannten Stand der Tech- nik ist einerseits die Tatsache, daß in einem ersten Ver- fahrensschritt das Bohrloch hergestellt werden muß, worauf nach Entfernen des Bohrwerkzeugs samt dem Bohrgestänge in einem weiteren Verfahrensschritt die Ankervorrichtung in das gegebenenfalls eine große Länge aufweisende Bohrloch eingebracht wird, wonach anschließend durch Entfernen der entsprechenden Halteeinrichtung unter Aufweiten des Außen- durchmessers eine Anlage an die Bohrlochwand gelingt. Es ist unmittelbar einsichtig, daß nicht nur für die zwei von- einander getrennten Arbeitsschritte ein entsprechend ver- größerter Zeitaufwand erforderlich ist, sondern daß gegebe- nenfalls ein nachträgliches Einbringen einer derartigen An- kervorrichtung mit großer Länge mit Schwierigkeiten verbun-
den ist. Weiters ist davon auszugehen, daß ein Entfernen der Bohrvorrichtung samt dem Bohrgestänge und ein nachträg- liches Einbringen der Verankerungsvorrichtung lediglich in vergleichsweise festem Boden bzw. Gestein durchführbar ist, bei welchem sichergestellt sein muß, daß nicht beispiels- weise während das Bohrvorgangs oder nach dem Entfernen des Bohrwerkzeugs und vor dem endgültigen Einbringen der Veran- kerungsvorrichtung Material in das Bohrloch hereinbricht, so daß das Bohrloch blockiert wäre, wodurch ein Einbringen der Ankervorrichtung nicht mehr möglich ist.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein Ver- fahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei bei vereinfachter Konstruk- tion während des Bohrvorgangs eine wenigstens provisorische Sicherung ermöglicht wird und unmittelbar nach Fertigstel- lung eines Bohrlochs eine Verankerung an der Innenwand des Bohrlochs erzielbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemäße Verfah- ren ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Längsschlitz ausgebildete Hüllrohr wenigstens teil- weise im wesentlichen in Anlage an das Bohrloch während des Bohrens eingebracht wird. Da das mit einem Längsschlitz ausgebildete Hüllrohr während der Herstellung der Bohrung wenigstens teilweise an der Bohrlochwand anliegt, wird es möglich, eine zumindest provisorische Sicherung während des Bohrvorgangs zur Verfügung zu stellen, wobei durch das Vor- sehen des Längsschlitzes sichergestellt wird, daß das Hüll- rohr ausreichend elastisch bzw. nachgiebig ist, um selbst bei wenigstens teilweiser Anlage an der Bohrlochwand einen nicht übermäßig großen Widerstand gegenüber einem Einbrin-
gen des Hüllrohrs beispielsweise durch eine Zug-oder Schlagbeanspruchung entgegenzusetzen. Darüber hinaus wird durch das einen Längsschlitz aufweisende Hüllrohr sicherge- stellt, daß unmittelbar nach der Fertigstellung der Bohrung eine entsprechende Verankerung durch wenigstens teilweise Anlage an die Bohrlochwand erzielbar ist, so daß sich zur Ausbildung einer derartigen Verankerung eine Zeitersparnis gegenüber bekannten Ausbildungen, wobei nach Fertigstellung einer Bohrung das Bohrgestänge entfernt und ein getrennter Anker in das Bohrloch eingebracht wurde, erzielen läßt.
Darüber hinaus läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren un- abhängig von dem zu durchbohrenden Boden-bzw. Gesteinsma- terial anwenden, da das Hüllrohr unmittelbar beim Einbrin- gen bzw. Ausbilden des Bohrloches in das Bohrloch einge- bracht wird, so daß selbst bei lockerem Gestein, bei wel- chem gegebenenfalls ein Hereinbrechen zumindest nach dem Entfernen des Bohrwerkzeugs und vor dem Einbringen der Ver- ankerung befürchtet werden müßte, keinerlei Schwierigkeiten wie bei nachträglich herzustellenden Verankerungen zu be- fürchten sind, da das beim Bohren eingebrachte Hüllrohr im- mer selbst bei lockerem Gestein den freien Durchtrittsquer- schnitt des Bohrloches aufrecht erhält. Nach der Fertig- stellung des Bohrloches kann entweder das Bohrwerkzeug we- nigstens teilweise mit dem Bohrgestänge durch das Innere des im Bohrloch verbleibenden Hüllrohrs entfernt werden oder es kann zur Erhöhung der Ankerwirkung auch das Bohrge- stänge samt dem Bohrwerkzeug im Bohrloch verbleiben, so daß sich nicht nur durch die Anlage des Hüllrohrs an die Bohr- lochinnenwand ein Verankerungseffekt ergibt, sondern auch durch das im Bohrloch verbleibende Bohrwerkzeug sowie das Bohrgestänge die Ankerwirkung erhöht werden kann. Beim Ein- bringen des Hüllrohrs, welches einen Längsschlitz aufweist, wenigstens teilweise in Anlage an die Bohrlochwand ist wei-
ters davon auszugehen, daß bei einem an sich bekannten Ein- bringen eines Spülfluids in dem Bereich der Bohrkrone und einem damit erfolgenden Austragen von abgebautem Material auch im Bereich des Außenumfangs des Hüllrohrs eine ent- sprechend flüssige bzw. zähflüssige Materialschicht vor- liegt, welche einen Schmier-bzw. Gleiteffekt beim Einbrin- gen des Hüllrohrs ergibt. Nach Fertigstellung der Bohrung und somit Unterbrechung einer weiteren Zufuhr eines Spül- fluids ist davon auszugehen, daß bei einem Aushärten des Materials im Bereich des Außenumfangs des Hüllrohrs eine entsprechende Erhöhung der Reibung zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand auftritt, so daß sich eine entsprechend gute Verankerungswirkung des an der Bohrlochinnenwand anliegenden Hüllrohrs erzielen läßt.
Zur Unterstützung des Verankerungseffekts des wenigstens teilweise bereits beim Einbringen an der Bohrlochinnenwand anliegenden Hüllrohrs wird gemäß einer bevorzugten Ausfüh- rungsform vorgeschlagen, daß nach Fertigstellung des Bohr- lochs und Entfernen des Bohrgestänges ein aufweitbares Ele- ment in das Innere des Hüllrohrs eingebracht und aufgewei- tet wird. Ein derartiges Einbringen eines aufweitbaren Ele- ments ermöglicht, daß das Hüllrohr über Teilbereiche gege- benenfalls an der Bohrlochinnenwand zuverlässig festgelegt wird, so daß sich der Verankerungseffekt erhöhen läßt.
In besonders einfacher Weise läßt sich ein aufweitbares Element im Inneren des Hüllrohrs dadurch festlegen, daß das aufweitbare Element durch eine Schlagbeanspruchung aufge- weitet wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausfüh- rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Ein derartiges aufweitbares Element stellt nicht nur eine zu- verlässige Anlage des Hüllrohrs an der Bohrlochinnenwand
zur Verfügung, sondern wirkt auch einer Verringerung des lichten Querschnitts des Hüllrohrs, beispielsweise bei einer Druckbeanspruchung durch umliegendes Material oder einer Zugbeanspruchung in Längsrichtung des von dem Hüll- rohr gebildeten Ankers entgegen, da durch Vorsehen des Längsschlitzes insbesondere Zugbeanspruchungen in Längs- richtung des die Verankerung bildenden Hüllrohrs andern- falls zu einer Verringerung des Ankerquerschnitts des Hüll- rohrs führen könnten, wodurch die Verankerungswirkung ent- sprechend herabgesetzt würde.
In Abhängigkeit von dem umgebenden Material und somit auch von der Beschaffenheit des Hüllrohrs wird für ein Einbrin- gen des Hüllrohrs während des Bohrvorgangs bevorzugt vorge- schlagen, daß das Hüllrohr durch eine Zugbeanspruchung über eine'Verbindung mit der Bohrkrone und/oder eine Schlagbean- spruchung in das Bohrloch eingebracht wird. Es kann somit erfindungsgemäß das Hüllrohr beispielsweise mit der Bohr- krone in geeigneter Weise gekoppelt sein und lediglich durch eine Zugbeanspruchung in das Bohrloch während des Bohrvorgangs eingebracht werden. Insbesondere bei einen größeren Materialquerschnitt und somit höhere Festigkeit aufweisenden Hüllrohren, welche zur Bereitstellung einer entsprechend widerstandsfähigeren Verankerung eingesetzt werden, kann jedoch zusätzlich oder alternativ das Hüllrohr mittels einer Schlagbeanspruchung in das Bohrloch gleich- zeitig mit dem Bohrvorgang eingebracht werden, um nicht übermäßige Kräfte auf die Bohrkrone für eine Mitnahme des Hüllrohrs einbringen zu müssen.
Für ein ordnungsgemäßes Einbringen des Hüllrohrs während des Bohrvorgangs wird in diesem Zusammenhang gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach
Fertigstellung der Bohrung wenigstens eine von einer Soll- bruchstelle definierte Verbindung entlang des im wesent- lichen in Längsrichtung geschlitzten Hüllrohrs gelöst wird.
Ein besonders einfaches Lösen bzw. Trennen der Sollbruch- stelle wird erfindungsgemäß. bevorzugt dadurch durchgeführt, daß das Lösen bzw. Trennen der Sollbruchstelle durch ein geringfügiges Zurückziehen zumindest des Schlagschuhes und des daran gelagerten Hüllrohres und ein Beaufschlagen des Schlagschuhes vorgenommen wird. Es kann somit nach Fertig- stellung der Bohrung durch geringfügiges Zurückziehen zu- mindest des Schlagschuhs und gegebenenfalls der daran ge- lagerten Ringbohrkrone und nachfolgendes, nochmaliges Be- aufschlagen des Schlagschuhs bei festgehaltenem bzw. wenig- stens teilweise reibschlüssig im hergestelltem Bohrloch ge- lagerten Hüllrohr durch ein Aufweiten des Innendurchmessers des in Längsrichtung geschlitzten Hüllrohrs durch den Schlagschuh beispielsweise durch Vorsehen von aufeinander abgestimmten Auflageflächen im Bereich des vorderen Endes des Hüllrohrs ein Auftrennen bzw. Lösen der Sollbruchstelle unter einem Aufweiten bzw. Aufspreizen des vorderen Endes des Hüllrohrs erzielt werden, so daß insgesamt eine ord- nungsgemäße Anlage des Außendurchmessers des aufgeweiteten Hüllrohrs an der fertiggestellten Bohrlochwand erzielbar ist.
Zur weiteren Erhöhung der Verankerungswirkung, insbesondere bei losem Gestein bzw. im Zusammenwirken mit einer am aus dem Bohrloch vorragenden Ende gegebenenfalls festzulegenden Verankerungsplatte wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach Fertigstellung der Bohrung in an sich bekannter Weise ein Verfüllen des Inne- ren des Hüllrohres mit einer aushärtenden Masse vorgenommen
wird. Das aushärtende Material kann hiebei insbesondere im vorderen Bereich sowie entlang des Längsschlitzes des auf- weitbaren Hüllrohrs in das umgebende Material austreten, wodurch die Verankerung des Hüllrohrs verbessert wird.
Durch ein Austreten des aushärtenden Materials und ein nachträgliches Verspannen mit einer am außenliegenden Ende des Hüllrohrs vorzusehenden Ankerplatte läßt sich darüber hinaus eine Befestigung von gegebenenfalls lose geschichte- tem Boden-bzw. Gesteinsmaterial erzielen.
Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgaben ist darüber hinaus eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im we- sentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr einen im wesentlichen in Längsrichtung des Hüllrohrs verlaufenden Längsschlitz aufweist. Durch Vorsehen eines mit einem Längsschlitz ausgebildeten Hüllrohrs wird sichergestellt, daß das Hüllrohr mit entsprechend geringem Reibungswider- stand in das Bohrloch und wenigstens teilweise in Anlage an die Bohrlochinnenwand während des Bohrvorgangs eingebracht werden kann, worauf nach Beendigung des Bohrvorgangs durch die unmittelbare, wenigstens teilweise Anlage des Hüllrohrs an der Bohrlochinnenwand eine entsprechende Verankerungs- wirkung erzielbar ist.
Zur Unterstützung der Verankerungswirkung wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach Fertig- stellung des Bohrlochs und Entfernen des Bohrgestänges ein aufweitbares Element in das Innere des Hüllrohres einbring- bar und in Anlage an die Innenwand des Hüllrohres aufweit- bar ist. Durch ein derartiges aufweitbares Element, welches in Anlage an die Innenwand des Hüllrohrs aufweitbar ist, wird eine sichere Verankerung des Hüllrohrs im Bohrloch er- zielt, wobei ein derartiges aufweitbares Element beispiels-
weise einer Querschnittverringerung des Hüllrohrs, insbe- sondere bei einer Zugbeanspruchung auf die durch das Hüll- rohr gebildete Verankerung, entgegenwirkt und somit eine gewünschte Ankerwirkung zuverlässig aufrecht erhält.
Für eine besonders günstige Festlegung des aufweitbaren Elements im Inneren des Hüllrohrs wird gemäß einer beson- ders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das aufweitbare Element von einer Hülse gebildet ist, welche durch Einbringen eines insbesondere konischen Elements durch eine Schlagbeanspruchung aufweitbar ist, wobei insbe- sondere bei Vorsehen von einer Mehrzahl von aufweitbaren Elementen im Inneren des Hüllrohrs und für eine geeignete Positionierung derselben gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, daß das Hüllrohr an seiner Innenwand mit Erhebungen oder Vorsprüngen zum Posi- tionieren des aufweitbaren Elements versehen ist.
Für ein besonders einfaches Einbringen wird bevorzugt vor- geschlagen, daß das Hüllrohr entlang seines im wesentlichen in Längsrichtung des Hüllrohrs verlaufenden Längsschlitzes wenigstens eine Sollbruchstelle aufweist. Durch die erfin- dungsgemäß vorgesehene, wenigstens eine Sollbruchstelle . entlang des Längsschlitzes des Hüllrohrs läßt sich in ein- facher Weise das Hüllrohr während des Bohrvorgangs in das Bohrloch einbringen, während nach Fertigstellung des Bohr- loches die wenigstens eine Sollbruchstelle gelöst bzw. auf- getrennt wird, um das Hüllrohr in Anlage an die Bohrlochin- nenwand zur Erzielung der Verankerung zu bringen.
Nach Fertigstellung der Bohrung muß die wenigstens eine Sollbruchstelle bei Einbringen einer entsprechenden Kraft gelöst werden können. Darüber hinaus muß jedoch die Soll-
bruchstelle während des Bohrvorganges eine ausreichende Fe- stigkeit des sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Hüllrohrs erstreckenden Längsschlitzes sicherstellen.
Zu diesem Zweck wird gemäß einer weiters bevorzugten Aus- führungsform vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Soll- bruchstelle entlang des Längsschlitzes des Hüllrohres von einer Schweißstelle zur Überbrückung des Längsschlitzes ausgebildet ist. Durch entsprechende Positionierung und Ausbildung sowie gegebenenfalls Anzahl von Schweißstellen als Sollbruchstelle kann hiebei unterschiedlichen Anforde- rungen sowohl betreffend die Widerstandsfähigkeit während des Bohrvorganges als auch für ein Auftrennen bzw. Lösen der Sollbruchstelle nach Fertigstellung der Bohrung Rech- nung getragen werden.
Für ein ordnungsgemäßes Einbringen des Hüllrohrs während des Bohrvorganges wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß das Hüllrohr an dem zur Bohrkrone gewandten Ende an einem Schlagschuh der Bohrkrone festgelegt ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Neben einem derartigen Einbringen des Hüllrohrs durch eine Zugbeanspruchung durch Festlegung des Hüllrohrs an der Bohrkrone bzw. am Schlagschuh kann darüber hinaus vorgesehen sein, daß auf das aus dem Bohr- loch vorragende Ende des Hüllrohrs eine Schlagbeanspruchung ausgeübt wird, wobei dies insbesondere für eine größere Fe- stigkeit aufweisende Hüllrohre möglich ist.
Zur Erzielung einer entsprechenden Verankerungswirkung des nach der Fertigstellung der Bohrung aufweitbaren Hüllrohrs wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorge- schlagen, daß das Hüllrohr aus einem unter Vorspannung stehenden Material, insbesondere Metall, ausgebildet ist.
Zur Fertigstellung des Ankers bzw. zur Erhöhung der Anker- wirkung insbesondere bei teilweise losen Schichten des Ge- steinsmaterials wird darüber hinaus erfindungsgemäß bevor- zugt vorgeschlagen, daß nach Fertigstellung des Bohrlochs am Hüllrohr an dem aus dem Boden-oder Gesteinsmaterial vorragenden Ende eine Verankerungsplatte festlegbar ist.
Für einen ordnungsgemäßen Abtransport des abgebauten Ge- steins wird darüber hinaus gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Hüllrohr im Bereich des an die Bohrkrone anschließenden Endes in an sich be- kannter Weise wenigstens eine Durchtrittsöffnung zum Ein- bringen des abgebauten Boden-oder Gesteinsmaterials in das Innere des Hüllrohres aufweist, so daß das abgebaute Mate- rial auch in dem zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr definierten Freiraum, insbesondere Ringraum, aus der Boh- rung ausgebracht werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegen- den Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispie- len näher erläutert. In dieser zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer ersten Ausführungsform einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 2 einen schematischen Schnitt in vergrößerter Dar- stellung gedreht entlang der Linie II-II der Fig. 1 ; Fig. 3 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine abge- wandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrich- tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 4 in einer wiederum zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer erfindungs-
gemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 5 unterschiedliche Stufen während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer er- findungsgemäßen Vorrichtung, wobei Fig. 5a in einer zu Fig.
1 ähnlichen Darstellung den Vorgang einer Herstellung eines Bohrlochs mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt, Fig.
5b die Entfernung des Bohrgestänges nach der Fertigstellung des Bohrlochs zeigt, Fig. 5c das Einbringen eines aufweit- baren Elements in das Innere des Hüllrohrs nach Fertigstel- lung des Bohrlochs und Entfernung des Bohrgestänges zeigt, und Fig. 5d den Vorgang eines Aufweitens des aufweitbaren Elements zeigt ; und Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer weiteren ab- gewandelten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor- richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist allgemein mit 1 ein Bohrwerkzeug bzw. eine Bohrkrone bezeichnet, welche (s) unter Zwischenschaltung eines Verbindungsstücks 2 sowie eines schematisch mit 3 an- gedeuteten Schlagschuhs mit einem im Inneren eines Hüll- rohrs 4 verlaufenden Bohrgestänges 5 verbunden ist. Die Bohrkrone 1 ist über das Bohrgestänge 5 durch eine nicht näher dargestellte, außerhalb des zu bearbeitenden Boden- bzw. Gesteinsmaterials, dessen Oberfläche mit 6 bezeichnet ist, angeordnete Schlag-oder Drehschlagbohrvorrichtung be- aufschlagt. Die Innenkontur eines von dem Bohrwerkzeug bzw. der Bohrkrone 1 ausgebildeten Bohrlochs ist in Fig. 1 sche- matisch mit 7 angedeutet.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Hüllrohr 4 einen im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Längsschlitz 8 auf, wie dies auch aus der Darstellung von Fig. 2 deutlich
ersichtlich ist. Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ist wei- ters ersichtlich, daß das Hülse 4 aus einem vorgespannten Material, insbesondere Metall, hergestellt ist, wobei das Material in seinem mit durchgezogenen Linien gezeigten, entspannten Zustand außerhalb des Bohrlochs einen größeren Außenumfang aufweist als in dem durch strichlierte, dünne Linien gezeigten Zustand im Bohrloch, wobei der Schlitz mit 8'bezeichnet ist. Es wird somit das Hüllrohr 4 in das Bohrloch unter Vorspannung eingebracht, so daß sicherge- stellt ist, daß das Hüllrohr 4 wenigstens teilweise in An- lage an der Bohrlochinnenwand 7 liegt, um derart eine zu- mindest provisorische Sicherung bereits während des Bohr- vorgangs zu ermöglichen.
Aus Fig. 2 ist weiters ersichtlich, daß das Bohrgestänge 5 mit einem zentralen Durchtrittskanal 9 versehen ist, über welchen ein Spülfluid in den Bereich der Bohrkrone 1 einge- bracht wird, so daß abgebautes Material wenigstens teil- weise im Bereich des Außenumfangs des Hüllrohrs 4 zwischen dem Hüllrohr 4 und der Bohrlochinnenwand 7 ausgebracht wird, wobei sich durch das Einbringen des Spülfluids an der Grenzfläche zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand 7 ein Schmier-bzw. Gleiteffekt erzielen läßt. Durch diesen Schmier-bzw. Gleiteffekt wird der Rei- bungswiderstand zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs 4 und der Bohrlochinnenwand 7 während des Bohrvorgangs ent- sprechend herabgesetzt, während nach einer Fertigstellung des Bohrlochs 7 und somit einem Unterbrechen der Spülmit- telzufuhr in den Bereich der Bohrkrone 1 durch ein Aushär- ten eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Hüllrohr 4 und der Bohrlochinnenwand 7 erzielt werden kann.
Bei der in Fig. 1 dargestellten'Ausführungsform erfolgt das Einbringen des Hüllrohrs 4, welches in dem an die Bohrkrone 1 anschließenden Bereich 4'eine sich konisch verjüngende Außenform aufweist, durch eine Zugbeanspruchung, welche über den Schlagschuh 3 auf das Hüllrohr 4 eingebracht wird.
Mit 10 ist in Fig. 1 eine Übergangsmuffe bezeichnet, welche eine Festlegung einer nicht näher dargestellten Antriebs- vorrichtung für ein Schlag-oder Drehschlagbohren ermög- licht.
Bei der in Fig. 3 dargestellten, abgewandelten Ausführungs- form wird zusätzlich zu der durch den Schlagschuh 3 aufge- brachten Zugbeanspruchung das Hüllrohr 4 im Bereich des Ankerkopfs 6 über die Übergangsmuffe 10 einer Schlagbean- spruchung unterworfen, so daß das Hüllrohr 4 sowohl unter einer Zug-als auch einer Schlagbeanspruchung in das Inne- ren des wiederum mit 7 bezeichneten Bohrlochs eingebracht wird.
Das Hüllrohr 4 weist wiederum einen Längsschlitz 8 auf und ist in Teilbereichen seines Außenumfangs abgesetzt bzw. mit verringertem Querschnitt ausgebildet, wobei derartige abge- setzte Teilbereiche in Fig. 3 mit 11 bezeichnet sind. Es läßt sich somit eine lediglich teilweise Anlage des Hüll- rohrs 4 insbesondere während des Einbringvorgangs erzielen, wobei dies beispielsweise bei einem zu erwartenden, hohen Reibungswiderstand zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs 4 und der Bohrlochinnenwand 7 zur Erzielung eines ordnungsge- mäßen Bohrfortschritts günstig ist.
Bei der weiteren abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist ersichtlich, daß das Hüllrohr 4 lediglich über eine
Schlagbeanspruchung auf den Ankerkopf 6 durch die Über- gangsmuffe 10 in das Innere des Bohrlochs 7 eingebracht wird, während bei dieser Ausführungsform keine Zugmitnahme durch eine Verbindung des Hüllrohrs 4 mit der Bohrkrone 1 vorgenommen wird. Eine derartige Einbringung eines Hüll- rohrs 4 mittels Schlagbeanspruchung ist insbesondere bei einem entsprechend massiveren Hüllrohr bzw. einem Hüllrohr 4, welches eine höhere Festigkeit aufweist, möglich.
Bei den in Fig. 5 dargestellten, einzelnen Verfahrens- schritten ist in Fig. 5a die Ausbildung bzw. Herstellung des Bohrlochs 7 gezeigt, wobei das Hüllrohr 4 beispiels- weise ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 durch eine Schlagbeanspruchung auf den Ankerkopf 6 einge- bracht wird, während keine Verbindung zwischen dem Hüllrohr 4 und dem Bohrkopf 1 vorgesehen ist.
In Fig. 5 ist jeweils im Bereich des aus dem Boden-oder Gesteinsmaterial 12 vorragenden Endes eine Ankerplatte 13 angedeutet.
Nach der Fertigstellung des Bohrlochs 7 wird, wie dies in Fig. 5b dargestellt ist, das Bohrgestänge 5 entsprechend dem Pfeil 14 aus dem Bohrloch 7 entfernt, während die Bohr- krone 1 im Bohrloch 7 verbleibt.
Nach Entfernung des Bohrgestänges wird in das Innere des Hüllrohrs 4 ein allgemein mit 15 bezeichnetes, aufweitbares Element entsprechend dem Pfeil 16 in das Innere des Hüll- rohrs 4 eingebracht. Das aufweitbare Element 15 besteht aus einer Hülse 17, welche sich konisch verjüngend ausgebildet ist und wenigstens teilweise einen Längsschlitz 18 auf-
weist, wobei in das Innere der Hülse 17 ein konisches Ele- ment 19 einbringbar ist.
Nach Einbringen bzw. Einschieben des aufweitbaren, zweitei- ligen Elements 15 in das Innere des Hüllrohrs 4, beispiels- weise in den Bereich von Anschlägen bzw. Vorsprüngen 20 zum Positionieren des aufweitbaren Elements, wird auf das ko- nische Element 19 eine Schlagbeanspruchung über die Über- gangsmuffe 10 ausgeübt, so daß das zweiteilige, aufweitbare Element 15 an der gewünschten Position im Inneren des Hüll- rohrs positioniert und an der Innenwand des Hüllrohrs 4 festgelegt ist.
Dieses eingebrachte, aufweitbare Element 15 stellt sicher, daß eine Querschnittsverringerung des Hüllrohrs 4 bei- spielsweise durch eine Druckbeanspruchung durch umgebendes Material bzw. bei Ausübung einer Zugbeanspruchung in Rich- tung einer Auszieh-bzw. Lösebewegung der Verankerung nicht auftritt, so daß die gewünschte Verankerungswirkung zuver- lässig aufrecht erhalten wird. Bei einer Zugbeanspruchung auf den durch das Hüllrohr 4 gebildeten Anker wird für den Fall, daß das aufweitbare Element 15 nicht vorgesehen ist, eine Querschnittsverringerung durch den Längsschlitz 8 des Hüllrohrs 4 möglich, wobei bei einer derartigen Quer- schnittsverringerung die Verankerungswirkung verschlechtert wäre.
Anstelle eines Vorsehens von Positioniervorsprüngen 20 kann das aufweitbare Element 15 auch unmittelbar in Anlage an die im Bohrloch 7 verbliebene Bohrkrone 1 gebracht werden, wie dies in Fig. 5d angedeutet ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß eine Mehrzahl von aufweitbaren Elemen- ten 15 in das Innere des Hüllrohrs 4 eingebracht wird, um
an unterschiedlichen Stellen eine entsprechende Unter- stützung der Verankerungswirkung des Hüllrohrs 4 zu erzie- len. Derartige mehrfache, aufweitbare Elemente 15 können durch entsprechende Gestaltung insbesondere der konischen Hülse 17 und Abstimmung mit entsprechenden Positioniervor- sprüngen 20 angeordnet werden.
Alternativ oder zusätzlich zum Einbringen der aufweitbaren Elemente 15 kann vorgesehen sein, nach Fertigstellung des Bohrlochs 7 und gegebenenfalls Entfernen des Bohrgestänges 5 das Innere des Hüllrohrs 4 mit einer aushärtenden Masse zu verfüllen.
In Fig. 6 ist bei einer weiteren abgewandelten Ausführungs- form wiederum mit 1 ein Bohrwerkzeug bzw. eine Bohrkrone bezeichnet, welche (s) unter Zwischenschaltung eines Verbin- dungsstücks 2 sowie eines schematisch mit 3 angedeuteten Schlagschuhs mit einem im Inneren eines Hüllrohrs 4 verlau- fenden Bohrgestänge 5 verbunden ist, wobei die Bohrkrone 1 über das Bohrgestänge 5 durch eine nicht näher darge- stellte, außerhalb des zu bearbeitenden Boden-bzw. Ge- steinsmaterials, dessen Oberfläche mit 6 bezeichnet ist, angeordnete Schlag-oder Drehschlagbohrvorrichtung beauf- schlagt wird. Die Innenkontur eines von dem Bohrwerkzeug bzw. der Bohrkrone 1 ausgebildeten Bohrloches ist in Fig. 6 wiederum mit 7 bezeichnet.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, weist das Hüllrohr 4 wiederum einen im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Längs- schlitz 8 auf, wobei wenigstens eine Sollbruchstelle 29 entlang der Längserstreckung des Längsschlitzes 8 vorge- sehen ist, wobei diese Sollbruchstelle beispielsweise von einer Schweißstelle 29 gebildet ist. Das Hüllrohr 4 ist
hiebei am Schlagschuh 3 über ein Zwischenelement festgelegt bzw. wird vom Schlagschuh 3 während des Bohrvorganges mit- genommen, so daß unmittelbar während des Bohrvorganges das mit dem Längsschlitz 8 ausgebildete Hüllrohr 4 in das Bohr- loch 7 eingebracht wird.
Für einen Abtransport des durch die Bohrkrone 1 abgebauten Materials ist im vorderen Bereich des Hüllrohrs 4 eine Durchtrittsöffnung 31 vorgesehen, wobei die Durchtrittsöff- nung 31 unter Ausbildung eines vergrößerten, lichten Durch- trittsquerschnitts des Längsschlitzes 8 ausgebildet wird.
Durch diese Durchtrittsöffnung 31 gelangt durch das Bohr- werkzeug 1 abgebautes Material in den zwischen dem Hüllrohr 4 und dem Bohrgestänge 5 definierten Freiraum bzw. Ringraum und wird am von der Bohrkrone 1 abgewandten Ende ausge- bracht. Falls erforderlich, kann beispielsweise symmetrisch zur Durchtrittsöffnung 31 eine zweite Durchtrittsöffnung im Hüllrohr 4 am radial gegenüberliegenden Teilbereich des Um- fangs vorgesehen sein.
Nach Fertigstellung der Bohrung erfolgt durch ein Lösen bzw. Auftrennen der die Sollbruchstelle 29 definierenden Schweißstelle ein Aufweiten des unter Vorspannung stehenden Hüllrohrs 4, wodurch die gewünschte Verankerungswirkung er- zielbar ist.
Nach Fertigstellung der Bohrung werden das Hüllrohr 4 und zumindest der Schlagschuh 3 sowie daran gelagerte Teile der Bohrkrone, beispielsweise die Ringbohrkrone bei Vorsehen einer zentralen Bohrkrone und einer radial umgebenden Ring- bohrkrone, geringfügig entgegen der Bohr-bzw. Vortriebs- richtung 26 zurückgezogen, worauf nach diesem Zurückziehen ein nochmaliges Beaufschlagen des Schlagschuhs 3 über das Bohrgestänge 5 wiederum in Richtung des Bohrvorgangs 26 er- folgt, wodurch die Sollbruchstelle 29 gelöst wird.