AT396615B - Verfahren zum stützen und abdichten von ausbruchsflächen bei druckluftgestützten stollen- und tunnelvortrieben und grabwerkzeug zur durchführung dieses verfahrens - Google Patents

Description

AT 396 615 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stützen und Abdichten von Ausbruchsflächen bei druckluftgestützten Stollen- und Tunnelvortrieben durch Aufträgen einer tonhältigen Masse, die an da Ortsbrust in den Boden eindringt und einen Filterkuchen bildet, wobei als tonhaltige Masse eine Ton-Wassersuspension verwendet wird, die in Form von Spritzstrahlen mit Hilfe einer oder mehrerer Spritzdüsen, die für eine Bewegungskopplung mit dem Grabwerkzeug unmittelbar an dem z. B. aus einer Baggerschaufel bestehenden Grabwerkzeug angebracht sind, dem momentanen Ausbruch nacheilend auf den eben vom Grabwerkzeug freigelegten Ausbruchsbereich aufgetragen wird.

Die Erfindung betrifft auch ein zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmtes Grabwerkzeug, mit dem eine oder mehrere Spritzdüsen bewegungsgekoppelt sind.

Die Verwendung von tonhältigen Massen, insbesondere das Aufträgen von Bentonite als Abdichtung ist bekannt, wobei durch die Abdichtung bei druckluftgestützten Stollen- und Tunnelvortrieben Druckluftverluste vermieden bzw. herabgesetzt werden sollen. Durch den Luftüberdruck soll eine an den Ausbruchsflächen anstehende Wassersäule in den Boden verdrängt werden. Reicht bei stark porösen Böden der Grundwasserspiegel nicht über die gesamte Ausbruchsfläche, dann käme es zu den Druckluftverlusten. Bei Verwendung von Bentonit wird aus diesem und dem an der Ausbruchsbrust vorhandenem Wasser eine Suspension erzeugt und durch den Luftüberdruck in die Ortsbrust eingepreßt, um einen Filterkuchen zu bilden. Ursprünglich wurde das Aufträgen von Bentonit alternierend mit dem Grabvorgang vorgenommen, wobei jeweils der Großteil der Ortsbrust in einem Arbeitsvorgang abgegraben und im nächsten wieder versiegelt wurde.

Aus der DD-PS 3314 549 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem allerdings über die Spritzdüsen nur ein Sprühnebel erzeugt wird, der relativ großflächig auf die Ortsbrust aufgeblasen wird, so daß dort eine Dichtungsmembran entsteht Die Stützung der Ortsbrust soll im wesentlichen durch den Überdruck der im Stollen bzw. Tunnel vorhandenen Luft erreicht worden.

An Stelle von Bentonit wird nach der DE-OS 32 04 291 vorgeschlagen, andere Dichtstoffe, z. B. Schnitzel aus Papierwerkstoffen auf die Ausbruchsfläche aufzublasen, um so wieder eine dünne Dichtungsmembran zu erzeugen, die durch den Überdruck im Stollen bzw. Tunnel haftend an da Ortsbrust gehalten wird. Es werden gesonderte und unabhängig vom Grabwerkzeug gesteuerte Blasdüsen für das Aufträgen der Dichtstoffe verwendet.

Aus der FR-PS 25 89 516 ist es bekannt, eine auch das Grabwerkzeug aufnehmende Überdruckkammer vorzusehen, in die über eine von einer Druckluftleitung beaufschlagten Förderleitung Tonstaub in trockenem Zustand eingeblasen wird, der sich wieder mit dem Naßanteil des Materials an da Ausbruchsfläche zu einem Filterkuchen verbindet. Hia erhält die gesamte Stollenbrust einen Überzug aus tonhaltigem Material, das sich aber auch an den Wandungen des Vortriebsschildes und am Grabwerkzeug selbst niederschlägt.

Schließlich sind auch Verfahren bekannt, bei denen ohne die Bildung eines Filterkuchens durch Zufuhr tonhaltiger Massen gearbeitet wird, dafür aber Druckkammern vorgesehen werden, die mit Druckluft oder Stützflüssigkeit beaufschlagt werden können (DE-OS 37 41 460). Nach der DE-OS 31 45 224 wird eine entsprechende Druckkammer zur Gänze mit einer thixotropen Flüssigkeit gefüllt und das abgebaute Material wird aus dieser Kamma durch Schleusen ausgetragen.

Bei stark rieselfähigen Böden oder Böden mit großen Lunkern reicht eine aus tonhaltigem Material gebildete Dichtungsmembran häufig nicht aus und es kommt dann zu einem Abriß der Membran mit nachfolgenden Wasser- oder Materialeinbrüchen an da Ortsbrust Wegen da relativ starken Streuung der Sprühstrahlen und der geringen aufgetragenen Materialmengen bei dem Verfahren nach der DE-PS 33 14 549 wird überdies eine abgetragene Membranschicht erst im Laufe da Zeit ersetzt so daß sich eine stark wechselnde Dichte in der gesamten Membran ergibt und auch die Dicke diesa Membran unterschiedlich wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, hia Abhilfe zu schaffen.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß da vom Grabwerkzeug jeweils abgetragene Bereich des die Ortsbrust abdichtenden und stützenden Filterkuchens durch den aus dem Neuauftrag gebildeten Filterkuchenabschnitt ersetzt wird, wobei vorzugsweise die Ton-Wassersuspension in einer Menge aufgetragen wird, die Stollen- oda tunnelseitig als Filtakuchen eine etwa 1 bis 2 cm dicke, vorwiegend Ton enthaltende Abdichtungsschicht erzeugt

Da im wesentlichen imma nur der abgetragene Bereich des Filterkuchens ersetzt wird, kommt es zu keiner Materialverschwendung und es wird unmittelbar nach der Freilegung einer Stelle der Ortsbrust durch das Grabwerkzeug wieder ein ausreichender Abschluß erzielt Wegen der relativ größeren Dicke des Filterkuchens gegenüber den bisher üblichen Dichtungsmembranen wird die Abdichtungsschicht nicht nur abdichtend, sondern auch stützend wirken und dadurch bei rieselfähigen Böden Abbröckelungen an da Ortsbrust vahindan. Selbst im Grabungsbereich werden nur geringfügige Verluste an Druckluft auftreten. Eine Auflockerung bzw. Austrocknung des Bodens durch üba ihn entweichende Druckluft wird weitgehend vermieden. Für die Hastellung da Suspension können alle geeigneten Tone und auch Bentonit verwendet werden. Das beim Aufträgen zum Teil aus da Suspension verdrängte Trägerwasser kann wenigstens zum Teil in das Erdreich gedrückt waden und dort da Austrocknung entgegenwirken. Überschüssiges Wasser kann in üblicher Weise am Stollen- oder Tunnelboden abgepumt werden. Die Dicke des Filterkuchens wird sowohl materialabhängig als auch in Abhängigkeit von der Luftdurchlässigkeit und da Standfestigkeit des Bodens gewählt, um jeweils sowohl die notwendige Abdichtung als auch eine ausreichende Standfestigkeit der Ortsbrust zu erzielen.

Das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Grabwerkzeug ist dadurch -2-

Claims (3)

1. AT 3% 615 B gekennzeichnet, daß an der von der Grabrichtong abweisenden Seite des z. 6. wie an sich bekannt, aus einer Baggerschaufel bestehenden Grabwedczeuges selbst die über Versorgungsleitungen mit druckbeaufschlagter Ton-Wassersuspension beschickbare Spritzdüse bzw. beschickbaren Spritzdüsen vorgesehen sind, die beim Gtabvorgang dem Grabwerkzeug folgen und die Ton-Wassersuspension in den vom Grabwerkzeug unmittelbar freigelegten Ortsbrustbereich bestreichenden Spritzstrahlen abgeben. Die Mengensteuerung bei der Abgabe des Materials kann aufgrund der vorgegebenen Dicke der Abdichtungsschicht und/oder abhängig von der momentanen Grabstellung des Grabwerkzeuges an der Ortsbrust erfolgen, um jede Stelle der Ortsbrust mit der für sie notwendigen Menge an Abdichlungs- und Stützmaterial zu versehen. Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist im Schema ein im Vortrieb befindlicher Tunnel im Längsschnitt sowie das entsprechende Grabwerkzeug veranschaulicht Unter der Geländeoberkante (1) und dem im vorliegenden Fall erhöhten Grundwasserspiegel (2) ist ein Tunnel (3) vorzutreiben. Für den Tunnelvortrieb wird ein Grabwerkzeug (4) in Form einer Baggerschaufel (4) an einer entsprechenden Maschine (5) eingesetzt wobei die Baggerschaufel (4) in bekannter Weise von der Grabmaschine (5) her um eine Achse (6) verschwenkt und mit der Grabmaschine (5) selbst gemeinsam nach links und rechts verstellt weiden kann, so daß die ganze Ortsbrust (7) des Tunnels (3) mit dem Grabwerkzeug (4) bestrichen werden kann. Beim Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß der Grabvorgang mit Hilfe des Grabwerkzeuges (4) jeweils im Bogen von oben nach unten «folgt Es ist beim Graben auch möglich, eine Aufwärts- oder Seitwärtsbewegung bzw. zusammengesetzte Bewegungen zu vollführen, wobei jeweils die in Bewegungsrichtung vor der Abtragungskante oder den Abtragungszähn«! des Grabwerkzeuges (4) befindlichen Bodenbereiche abgetragen werden. An der Rückseite, also an der von der Grabrichtung abweisenden Seite des Grabwerkzeuges (4) sind mehrere Düsen vorgesehen, die über eine Leitung (8) mit unter Überdruck steh«idem Dichtungsmaterial, nämlich einer Ton-Wassersuspension, beschickbar sind und dieses Material in gezielten Spritzstrahlen (9) auf den eben vom Werkzeug (4) freigelegten Teil (7a) der Ortsbrust (7) aufspritzen. Es entsteht dadurch an der gesamten Ortsbrust (7) ein sich auch in die Tunnelkalotte, den Boden und die Seiten des Tunnels (3) fortsetzender Filterkuchen (10), der über in den Tunnel (3) geleitete Druckluft die durch Pfeile (11) angedeutet wurde, in das Erdreich gepreßt wird. Weitere Pfeile (12) deuten das weg«! des erhöhten Grundwass«spiegels (2) gegen den Tunnel (3) strömende Wasser an. An der freien Tunnelseite bildet sich am Filterkuchen (10) eine vorwiegend Ton enthaltende Abdichtungsschicht (13). Im unmittelbar«! Ausbruchsbereich (7a) hinter der Baggerschaufel (4) kann es, wie durch Perlen und Pfeile (14) angedeutet, zu geringfügigen Luftaustritten kommen, die aber durch den neuen Filterkuchen (10) gleich unterbunden werden. Der Filterkuchen (10) bildet an der Ortsbrust (7) eine Schicht, die die Ortsbrust (7) abdichtet und stützt Der bereits fertiggestellte, d. h. ausgebrochene Teil des Tunnels (3) wird durch mit Armierung«! (Ansbaubögen (15)) versehenen Spritzbeton (16) oder sonst übliche Tunnelausbauten gestützt und fertiggestellt. Mögliche Bodenankerungen, Tübbingausbauten u. dgl. wurden nicht angedeutet PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren znm Stützen und Abdichten von Ausbruchsflächen bei druckloftgestützten Stollen- und Tunnelvortrieben durch Aufträgen einer tonhaltigen Masse, die an der Oitsbrust in den Boden eindringt und einen Filterkuchen bildet wobei als tonhältige Masse eine Ton-Wassersuspension verwendet wird, die in Form von Spritzstrahlen mit Hilfe einer oder mehrerer Spritzdüsen, die für eine Bewegungskopplung mit dem Grabwerkzeug unmittelbar an dem z. B. aus einer Baggerschaufel bestehenden Grabwerkzeug angebracht sind, dem momentanen Ausbruch nacheilend auf den eben vom Grabwerkzeug freigelegten Ausbruchsbereich anfgetragen wird, dadurch gekennzeichnet daß der vom Grabwerkzeug (4) jeweils abgetragene Bereich (7a) des die Ortsbrust (7) abdichtenden und stützenden Filterkuchens (10) durch den aus dem Neuauftrag gebildeten Filterkuchenabschnitt ersetzt wird, wobei vorzugsweise die Ton-Wassersuspension in einer Menge aufgetragen wird, die Stollen- oder tunnelseitig als Filterkuchen (10) eine etwa 1 bis 2 cm Dicke, vorzugsweise Ton enthaltende Abdichtungsschicht (13) erzeugt
2. 2. Grabwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch l, mit dem eine oder mehrerer Spritzdüsen bewegungsgekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der von der Grabrichtnng abweisenden Seite des z. B. wie an sich bekannt, aus einer Baggerschaufel (4) bestehenden Grabwerkzeuges selbst die über Versorgungsleitungen (8) mit druckbeaufschlagter Ton-Wassersuspension beschickbare Spritzdüse bzw.
3. -3- 5 ••morn AT 396 615 B beschickbaren Spritzdüsen vorgesehen sind, die beim Grabvorgang dem Grabwerkzeug (4) folgen und die Ton-Wassersuspension in den vom Grabwerkzeug unmittelbar ffeigelegten Ortsbrustbereich (7a) bestreichenden Spritzstrahlen (9) abgeben. Hiezu 1 Blatt Zeichnung 10 -4-