CH401122A - Stollenvortriebsverfahren nach der Schildbauweise - Google Patents

Description

      Stollenvortriebsverfahren    nach der Schildbauweise    Die Erfindung bezieht sich auf ein     Stollenvor-          triebsverfahren    im     injizierbaren        Lockergestein    auf  der Grundlage der Bauweise mit geschlossenen oder  aufgelösten Schildkonstruktionen.  



  Die herkömmlichen     Stollenvortriebsverfahren     nach der Schildbauweise weisen eine Reihe von Nach  teilen auf, welche durch die Erfindung beseitigt oder  gemildert werden, wie beispielsweise:  Die Anwendung eines     Brustverbaues    erfordert       komplizierte    und zeitraubende     Arbeitsvorgänge.     



  Im inkohärenten     Lockergestein    ist die Gefahr  von Nachbrüchen vor der Schneide des Schildes  vorhanden, womit die     Gewähr    für eine     setzungsfreie          Bauweise    nicht gegeben ist.  



  Bei Anwendung einer Methode, bei welcher das       Lockergestein        vorgängig    versteinert wird, ist der  vorerwähnte Nachteil wohl beseitigt, jedoch auf Ko  sten eines wesentlich erschwerten Vortriebes und  Aushubes.  



  Unter Umständen müssen sehr grosse     Kräfte    zum  Vortrieb des Schildes aufgebracht werden.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass das zu durchfahrende     injizierbare          Lockergestein        vorgängig    des Vortriebes durch Injek  tionen mit einem Injektionsgut verfestigt wird, das  das     Lockergestein    in einen     mindestens    einmal rever  siblen standfesten Zustand bringt, ohne es jedoch  zu versteinern, um eine mindestens teilweise und  zeitweise     Aufhebung    der Verfestigung mindestens in  bestimmten Zonen des injizierten     Lockergesteines     auf mechanischer Grundlage zu ermöglichen.  



  Das jeweils vor der     Stollenbrust    liegende Locker  gestein wird     vorgängig    des Vortriebes des Schildes  injiziert. Die Länge der injizierten Zone und deren  Durchmesser, der vom Durchmesser des Schildes  abweichen kann, richtet sich nach den     jeweiligen     technischen Bedürfnissen. Die technischen Bedürf-         nisse    werden durch die Natur und die Eigenschaften  des zu durchfahrenden     Lockergesteines,    durch die       Grundwasserverhältnisse    und durch auftretende Be  lastungen oder mechanische Einwirkungen begründet.

    Bei einer gleichzeitigen     Anwendung    des Druckluft  verfahrens können ,sich weitere technische Bedürf  nisse ergeben, wie beispielsweise die Gefahr des     Ent-          weichens    von Druckluft. Dank der Eigenschaft des  Injektionsgutes, das     Lockergestein    nicht zu verstei  nern und die Verfestigung mindestens     einmal    rever  sibel zu gestalten, kann das Einbringen der Injek  tionslanzen durch das bereits injizierte     Lockergestein     hindurch erleichtert werden, beispielsweise unter Ver  wendung von     Vibrationsgeräten.     



  Das Injektionsgut kann dem     Lockergestein    eine  Schmierwirkung verleihen, was in Verbindung mit  der Tatsache, dass das     Lockergestein    nicht versteinert  wird, die für den Vortrieb des Schildes aufzubrin  genden Kräfte wesentlich reduziert. Diese Reduktion  kann noch :dadurch vergrössert werden, dass beim  Vortrieb des Schildes besonders im Bereiche der  Schildschneide die Verfestigung des     Lockergesteines     mindestens vorübergehend aufgehoben oder vermin  dert wird, was beispielsweise durch     Vibrationsgeräte     geschehen kann. Die     vorerwähnte    Schmierwirkung  kann eine Schmierung des Schildmantels durch be  sonders hierfür angeordnete Einrichtungen oder Mass  nahmen überflüssig machen.

   Weiterhin kann infolge  der mindestens     einmaligen        Reversibilität    der Ver  festigung der Abbau des auszuhebenden     Lockerge-          steines    erleichtert werden,     beispielsweise    durch     Vi-          brationsgeräte.     



  Das Injektionsgut vermindert die Durchlässigkeit  des     Lockergesteines    gegenüber Flüssigkeiten und       Luft.    Wird der Durchmesser der injizierten Zone  g o       rösser    als derjenige des Aushubes     gewählt,    so stellt  die um den Stollen herum verbleibende injizierte      Zone eine mindestens teilweise Abdichtung desselben  gegen aussen dar, beispielsweise gegen Wasseran  drang. Bei Verwendung des     Druckluftverfahrens    kann  dadurch ein Entweichen von Luft verringert oder       verhindert    werden.  



  Das Injektionsgut kann durch Variation in seiner  Zusammensetzung den vorher angeführten techni  schen Bedürfnissen oder den vorerwähnten     Vorteilen     besonders angepasst werden, wobei die Zusammen  setzung je nach den verschiedenen technischen Be  dürfnissen in verschiedenen Zonen des injizierten       Lockergesteines    eine verschiedene sein kann. So kann  es beispielsweise notwendig sein, im First eine  grössere Festigkeit oder in den äusseren Teilen der  injizierten Zone eine grössere Dichtungswirkung als  in der übrigen injizierten Zone zu erzielen.

   Das  Injektionsgut kann neben Wasser und für den In  jektionszweck ausreichend feinkörnigen Gesteinsmeh  len, oder Mischungen davon, welche nach      Unified          Soil        Classification    System     (USCS)     in die Klassen  ML, OL, CL,     MH,    CH einzureihen sind,     einen     oder mehrere der nachfolgend aufgeführten Bestand  teile enthalten:

    Natrium- oder     Kaliumwasserglase,     Hydraulische Bindemittel sowie     Verzögerungs-          oder    Beschleunigungsmittel für deren     Abbindepro-          zess,          Dispergiermittel,     Organische Verdickungsmittel, wie Zellulose,     Al-          ginate,        Polysaccharide,    Gelatine, Kasein, Kunstharz  dispersionen, wasserlösliche Kunstharze und     polyme-          risierbare    Kunststoffe, Bitumen- und     Teer-Emulsio-          nen.     



  Zum besseren Verständnis des erfindungsgemä  ssen Verfahrens sei als ein mögliches Anwendungs  beispiel folgendes erwähnt: Ist beispielsweise ein  Stollen über dem Grundwasserspiegel in einem     rolli-          gen,    nicht kohärenten Kiessand     zu    erstellen, wobei  wegen über dem projektierten Stollen befindlichen  Bahnanlagen eine offene Bauweise nicht in Betracht       fällt,    und zudem durch den Bahnbetrieb mit Er  schütterungen und     Vibrationen    gerechnet werden  muss, kann das erfindungsgemässe Verfahren zur An  wendung kommen. Es sei davon ausgegangen, dass  wegen der Bahnanlagen nur     minimale    Setzungen zu  gelassen werden können.

   Ohne Verwendung der  Schildbauweise könnte diese Forderung nur durch  vorherige Versteinerung des     Kiessandes    im Bereiche  des zu bauenden Stollens erfüllt werden. Bei der  Anwendung der bisher bekannten Schildbauweisen  müsste die     jeweilige        Stollenbrust    durch Einbauten aus  Holz oder Stahl     gestützt    werden. Diese Einbauten  müssten dann zwecks Aushub des Kiessandes suk  zessive entfernt und nach Aushub des     Kiessandes     weiter vorne wieder angebracht werden, ohne dass  damit die Gefahr des     Nachrutschens    von     Kiessand     hinter der Schildschneide hervor und damit die Ge  fahr von unzulässigen Setzungen ausgeschlossen wer  den könnte.

   Würde der Kiessand     vorgängig    verstei  nert werden, so wäre dieser Nachteil zwar behoben,    dafür aber müsste das auszuhebende     Lockergestein     vorerst mühsam gelöst und zerkleinert werden, bevor  es aus dem Stollen herausgeschafft werden könnte,  und zudem würden zum Vortrieb des Schildes grosse  Kräfte notwendig sein, die sowohl teuere Installa  tionen     erfordern    als auch die hinter dem Schild be  findliche     Stollenauskleidung    sehr stark beanspruchen  würden.  



  Nach dem erfindungsgemässen Verfahren würde  sich das Vorgehen in dem als Beispiel genannten Fall  beispielsweise wie folgt gestalten: Es sei angenom  men, dass der Stollen einen Aussendurchmesser von  4 m habe. Der vor der     Stollenbrust    sich befindliche  Kiessand wird mit beispielsweise 6 m langen Injek  tionslanzen injiziert, wobei die injizierte Zone all  seitig etwa 25 cm grösser sei als der Schildquer  schnitt. Das Injektionsgut kann beispielsweise pro       m3    des fertigen Injektionsgutes enthalten: 170 kg  Tonpulver (Klasse     USCS    = CL), 15 kg     Portland-          zement,    30 kg     Kalzium-Bentonit,    0,9 kg Soda, 8 kg  Wasserglas und Wasser.

   Die     Stollenbrust    im injizier  ten Kiessand wird dadurch so standfest gemacht,  dass sie im gesamten Schildquerschnitt während der  zum Vortrieb des Schildes, zum Aushub des Mate  rials auf der der     Vortriebslänge    des Schildes ent  sprechenden Strecke und der zum Einbau der     Stol-          lenauskleidung    auf der der     Vortriebslänge    des Schil  des entsprechenden Strecke hinter dem Schild benö  tigten Zeit ohne weitere Stützung stehen bleibt, und  dass auch keine Nachbrüche vor der Schildschneide  erfolgen, welche zu Setzungen Anlass geben.

   Der  injizierte     Kiessand    wird durch die Injektionen aber  nicht versteinert, sondern er     erhält    nur die Kohärenz,  welche notwendig ist, um die     Stollenbrust    standfest  zu machen. Diese Kohärenz lässt sich leicht wieder  zerstören, so dass der Aushub des im     Stollenquer-          schnitt    liegenden verfestigten Kiessandes während  des     Vortriebes    des Schildes leicht und ohne eine  Behinderung, wie sie beispielsweise durch die Ver  steinerung des Kiessandes eintreten würde, vonstatten  gehen kann. Das gleiche gilt für den Vortrieb des  Schildes, der durch Pressen vorwärtsgedrückt wird.

    Die Aufhebung der Kohärenz kann beispielsweise  durch Druck, durch Auflockerung mit Pickel und  Schaufel oder durch     Vibrationswerkzeuge    geschehen.  Dadurch, dass auch der Schildmantel im     injizierten          Kiessand    sich     voranbewegt,    ist die Reibung zwischen  Schild und Kiessand viel kleiner, als dies beispiels  weise ohne die     Injektionen    oder bei einer Versteine  rung des Kiessandes der Fall wäre, so dass also auch  daraus eine Reduktion der für den Vortrieb des  Schildes erforderlichen Kraft resultiert.  



  Durch den sukzessiven Vortrieb des Schildes  und den Aushub des im     Stollenquerschnitt    liegenden  Materials wird die Stärke der vor der jeweiligen       Stollenbrust    liegenden injizierten Zone immer gerin  ger. Sobald hier ein gewisses Mass unterschritten  wird, beispielsweise 2 m, muss die     injizierte    Zone  in Richtung der vorgesehenen     Stollenachse    verlän  gert werden, da sonst die Gefahr besteht, dass die      Standfestigkeit der     Stollenbrust    ungenügend wird.

    Dazu ist es erforderlich, beispielsweise von der     Stol-          lenbrust    aus, teilweise     fächerförmig,    Injektionslanzen  nach vorne in den noch nicht verfestigten Kiessand  zu treiben und durch sie hindurch das     Injektionsgut     in das zu verfestigende Material zu pressen. Die  Lanzen müssen durch die restliche noch vor der       Stollenbrust    liegende verfestigte Zone hindurch vor  gebracht werden, was beispielsweise bei einer Ver  steinerung des Kiessandes erhebliche Umtriebe brin  gen würde. Bei der Anwendung des erfindungsge  mässen Verfahrens kann aber die Kohärenz des ver  festigten Kiessandes leicht zerstört werden, ,so dass  das Vorbringen der Lanzen nicht erschwert ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Vortrieb von Stollen im injizier baren Lockergestein nach der Schildbauweise bei Verwendung von geschlossenen oder aufgelösten Schildkonstruktionen, dadurch gekennzeichnet, dass das zu durchfahrende Lockergestein vorgängig des Vortriebes durch Injektionen mit einem Injektions gut verfestigt wird, das das Lockergestein in einen mindestens einmal reversiblen standfesten Zustand bringt, ohne es jedoch zu versteinern, um eine min destens teilweise und zeitweise Aufhebung der Ver festigung mindestens in bestimmten Zonen des in jizierten Lockergesteines auf mechanischer Grund lage zu ermöglichen. UNTERANSPRÜCHE 1..

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Durchmesser der injizierten Zone gegenüber dem Durchmesser des fertigen Stol- lens abweicht. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Injektionsgut für verschiedene Zonen des injizierten Lockergesteines eine verschie dene Zusammensetzung aufweist. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Injektionsgut eine Schmier wirkung aufweist. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unter anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die den Stollen umgebende Zone des injizierten Lockerge- steines eine mindestens teilweise Abdichtung des Stollens von aussen bewirkt. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass bei der Anwendung des Druck luftverfahrens durch die dichtende Wirkung des in jizierten Lockergesteines das Entweichen von Druck luft mindestens vermindert wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Vortrieb des Schildes, vor zugsweise durch Vibrationen, besonders im Bereich der Schneide des Schildes, die Verfestigung .des Lok- kergesteines mindestens teilweise und mindestens zeit weise wieder aufgehoben wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass während des Abbaues der aus zuhebenden Mengen des Lockergesteines, vorzugs weise durch Vibrationen, die Verfestigung des aus zuhebenden Lockergesteines mindestens teilweise und mindestens zeitweise wieder aufgehoben wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Injektionsgut neben Wasser und für den Injektionszweck ausreichend feinen Ge steinsmehlen, oder Mischungen davon, welche nach Unified Soil Classification System (USCS) in die Klassen ML, OL, CL, MH, CH einzureihen sind, einen oder mehrere der nachfolgend aufgeführten Bestandteile enthält:

   Natrium- oder Kalium-Wasserglase, Hydraulische Bindemittel sowie Verzögerungs- oder Beschleunigungsmittel für den Abbindeprozess von hydraulischen Bindemitteln, Dispergiermittel, organische Verdickungsmittel, wie Zellulose, Al- ginate, Polysaccharide, Gelatine, Kasein, Kunstharz dispersionen,

   wasserlösliche Kunstharze und polyme- risierbare Kunststoffe, Bitumen- und Teeremulsionen.