DD286010A5 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen tiefer erdschlitze und dichtungswaende im lockergebirge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung kann vorteilhaft beim Auffahren von Erdschlitzen angewendet werden, die als Dichtungswaende im Bergbau, in der Wasserwirtschaft und fuer den Umweltschutz zum Einsatz kommen. Verfahrensmaeszig erfolgt das Herstellen des Erdschlitzes mittels der erfindungsgemaeszen Vorrichtung abschnittsweise aus kontinuierlich angeordneten Fuehrungsbohrungen heraus. Dabei wird das anstehende Erdreich durch eine hydraulisch aktivierte Werkzeugeinheit verdraengt. Der aufgefahrene Erdschlitz wird staendig mit einem Stuetzfluid gefuellt gehalten. Fig. 1{Erdschlitz; Dichtungswand, aushubfrei; Bergbau; Umweltschutz, abschnittsweise; Fuehrungsbohrungen; aktivierte Werkzeugeinheit; Verdraengung; Stuetzfluid; Lockergestein}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffahren tiefer, jedoch schmaler Erdschlitze im Lockergestein, wie sie als Dichtungswände zur Abriegelung von Grundwasserhorizonten oder auch Mülldeponien zur Anwendung kommen. Ihr Haupteinsatzgebiet ist die Wasserabriegelung bei Tagebauaufschlüssen und bei Gründungen im Bauwesen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Auffahren von tiefen Erdschlitzen sind konventionelle Verfahren bekannt, bei denen der gelöste Erdstoff nach dem Air-Iift-Prinzip übertage gefördert wird. Der Abbau selbst erfolgt beispielsweise mittels Greifer, Schürkübei, Fräsen oder Schrämketten. Solche Verfahren und Vorrichtungen werden in DD-PS 163917, DD-PS 97244 oder DD-PS 152956 beschrieben. Nach der DE-AS 2 518997 wurden seilgeführte Greifer zum Patent angemeldet, welche zum Ausheben von tiefen Gräben und Schlitzen verwendet werden können. Dieses Verfahren ist beim gegenwärtigen Stand der Technik das Verfahren, welches universell im Lockergestein eingesetzt werden kann. Der entscheidende Nachteil der Greifertechnik besteht in der geringen Arbeitsleistung, insbesondere bei großen Teufen. Auch bestehen bei dieser Technologie kaum Möglichkeiten, Richtungsabweichungen im lotrechten Schlitzverlauf zu korrigieren.

Bekannt ist nach US-PS 3645101 das Auffahren von Erdschlitzen mit Hilfe von Vibratoren. Eine Baueinheit in der Länge der gesamten Teufe wird mit Meißeln bestückt. Diese Baueinheit wird in vorher gebohrte Führungsbohrungen gesetzt, durch einen Vibrator in Bewegung gebracht und gleichzeitig an das anstehende Lockergestein gepreßt. Das gelöste Haufwerk wird abgepumpt oder hochgepreßt. Dieses Verfahren ist jedoch nur für geringe Teufen verwendbar. Bekannt entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs ist aus verschiedenen Veröffentlichungen die Herstellung von sehr schmalen Dichtungswänden nach dem aushubfreien Verdrängungsprinzip. Bei den bisher angewendeten Ausführungsverfahren werden Trägerrammprofile von einer oberirdischen Antriebseinheit aus in das Erdreich getrieben. Nach erfolgter Bodenverdrängung werden diese wieder gezogen und parallel dazu wird der entstandene Erdschlitz mit einer gewählten Suspension gefüllt. Die bekannten Arbeitsverfahren bzw. -vorrichtungen sind jedoch nur für begrenzte Teufenbereiche einsetzbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Anbaugerät zu entwickeln, mit denen gegenüber herkömmlicher Maschinentechnik eine wesentliche Energie- und Materialeinsparung möglich ist. Des weiteren sollen damit die Einsatzmöglichkeiten des Auffahrens von Dichtungswänden in verschiedenen Bereichen des Umweltschutzes und der Wasserwirtschaft erweitert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, Gräben und tiefe Erdschlitze aufzufahren, ohne daß gelöstes Lockergestein übertage gefördert werden muß. Des weiteren soll die verfahrensspezifische Vorrichtung keine rotierenden Teile, Gestänge und Ketten aufweisen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem eine entsprechend der zu durchteufenden Gebirgsfestigkeit unterschiedlich lange Verbindungstraverse von einer in vorher gebohrten Führungsbohrungen geführten Antriebseinheit mittels Hydraulikhammer nach dem Verdrängungsprinzip durch das Eigengewicht der gesamten Baueinheit in das zwischen den Führungsbohrungen anstehende Erdreich gedrückt wird.

Bei Gebirgsformationen im Lockergestein mit sehr hoher Gebirgsfestigkeit oder bei eingelagerten Steinen wird durch hydraulisches Verspannen der im Bohrloch beweglichen Führungskörper gegen die Bohrlochwand ein Widerlager geschaffen.

Durch das Ausfahren der gesamten Verbindungstraverse mit beidseitigen Keilmeißelschneiden mittels Hydraulikzylinder in das Erdreich kann der Fortschritt auch gegen einen sehr hohen Widerstand gesichert werden. Die Verbindungstraverse besitzt in beiden Bewegungsrichtungen eine Schneide und kann zum Freiziehen der kompletten Baueinheit auch nach oben gedrückt und aktiviert werden.

Die Führungskörper mit dem Hydraulikhammer oder Impulsgeber und der Verbindungstraverse, als beidseitige Verdrängerschneide ausgeführt, bilden eine Baueinheit.

Diese Baueinheit wird mit dem voreilenden Teil der Führungskörper in die vorbereiteten Führungsbohrungen mittels Tragseil und Umlenkrollen eingesetzt, bis die Verdrängerschneide auf dem anstehenden Lockergestein aufsitzt.

Durch Inbetriebnahme der Kraftquelle wird mittels der Hydraulikhämmer die gesamte Verbindungstraverse in Schwingungen versetzt, Unter Berücksichtigung der Zwangsführung in den Führungsbohrungen schlägt jetzt die Verdrängerschneide auf das ansteigende Lockergestein mit der durch den Hydraulikhammer vorgegebenen Frequenz in Verbindung mit der Masse der gesamten Baueinheit und dringt in das Gebirge ein, indem das verdrängte Erdreich seitlich an den Keilmeißelflächen abfließt und verdichtet wird.

Wenn der Vortrieb der Keilmeißelschneide durch erhöhte Gebirgswiderstände oder eingelagerte Steine zu niedrig wird, kann die gesamte Baueinheit durch den Führungskörper im Bohrloch hydraulisch verspannt werden und die Verdrängerschneide wird mittels Hydraulikzylinder in das anstehende Gebirge bzw. in die Einbindeschicht verpreßt.

Der Arbeitsvorgang wiederholt sich nach Erreichen der Endteufe nun kontinuierlich in derselben Reihenfolge.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1: Gesamtansicht des Trägergerätes mit unterirdischer Schnittdarstellung Fig. 2: Seitenansicht des gesamten Führungskörpers Fig. 3: System der aufgefahrenen Dichtungswand.

In Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt.

Der Einsatz dieser Vorrichtung setzt die vorbereitende Anwendung einer Bohranlage zur Herstellung von Führungsbohrungen in bestimmten Abständen in der Schlitzachse bis zur projektierten Endteufe der Dichtungswand voraus. Dabei wird durch einen Vorgraben in Schlitzachse das Stützfluid zur Herstellung der erforderlichen Bohrungen und zum nachfolgenden Auffahren der Dichtungswand zugeführt. In diese Führungsbohrungen 2 wird durch das fahrbare Trägergerät 1 die komplette Verdrängereinheit, bestehend aus den Führungskörpern 3 und der Verbindungstraverse mit den Verdrängerschneiden 7 mit Hilfe des Hubwerkes bis auf Anschnittstellung der Verdrängerschneide niedergelassen. In dieser Anschnittstellung sichert der in die Führungsbohrungen 2 hereinragende Teil der Führungskörper 3 die vertikale Führung der kompletten Verdrängereinheit. Durch das Vorhandensein vertikaler Führungsbohrungen ist kein Abweichen der Verdrängereinheit aus der vorgegebenen Schnittlinie möglich und die Anschlußbedingungen der Einschubschnitte garantiert.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden die Führungskörper 3 mit je einem Hydraulikhammer 8 oder einem anderen Impulsgeber und der Verbindungstraverse 7, mit einer beidseitigen Verdrängerschneide ausgeführt, eine Baueinheit. Die gesamte Baueinheit hängt über ein Tragseil an einem Trägergerät 1 und wird über eine am Trägergerät befestigte Kabelwickelvorrichtung 15 mittels Elektrokabel mit der erforderlichen Antriebsenergie in der gewünschten Teufe der aufzufahrenden Dichtungswand versorgt. Die Führungsbohrungen 2 müssen im Durchmesser so groß gewählt werden, daß die kompletten Führungskörper 3 mit dem Antriebsaggregat in die vorgebohrten Führungsbohrungen 2 bis auf die Endteufe gleiten. Die Führungskörper 3 sind durch die Verbindungstraverse mit Verdrängerschneiden 7 beweglich miteinander verbunden. Dabei enthält der aus einem Stahlrohr bestehende Führungskörper 3 die Baugruppen

- Hydraulikhammer 8

- Vorschubzylinder der Verbindungstraverse 7

- Verspannzylinder 5 mit Hydraulikantrieb.

Durch Inbetriebnahme der Kraftquelle wird durch den Hydraulikhammer 8 oder Vibrator die Verbindungstraverse 7 mit den nach unten und oben angeordneten Verdrängerschneiden in Schwingungen versetzt. Unter Berücksichtigung der Zwangsführung durch die Führungsbohrungen schlägt jetzt die Verdrängerschneide auf das zwischen den Führungsbohrungen 2 anstehende Lockergebirge mit der durch den Hydraulikhammer 8 oder Vibrator vorgegebenen Frequenz in Verbindung mit der Masse der gesamten Baueinheit und dringt in das anstehende Lockergebirge ein, wobei der sich bildende Span an der keilförmigen

Schneide abfließt. .

Beim Festsitzen der gesamten Baueinheit kann der Schlagimpuls umgekehrt und nach oben gerichtet werden zum Lösen der Baueinheit.

Wenn beim Auffahren von Schlitzabschnitten in festen und harten Lockergesteinsschichten kein Vortrieb mehr erreicht wird, können die Führungskörper 3im Bohrloch mit den Verspannplatten 12 hydraulisch fest verspannt werden. Nach dem

Verspannen kann die Verbindungstraverse 7 mit der aktivierten Verdrängerschneide hydraulisch in das anstehende Gebirge gedrückt werden. Nach Erreichen der Verpreßlänge werden alle Verspannplatten 12 gelöst und die Verbindungstraverse 7 mit Verdrängerschneide wird in der Hubaussparung 13 mittels hydraulischem Vorschubzylinder 4 in die Ausgangsstellung

gefahren.

Dieser Vorgang wird periodisch solange wiederholt, bis der Vortrieb mittels Eigenmassebelastung wieder möglich wird.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen tiefer Erdschlitze und Dichtungswände im Lockergebirge nach dem Verdrängerprinzip aus vertikalen Führungsbohrungen, gekennzeichnet dadurch, daß eine Werkzeugeinheit mit einer variablen Schnittlänge L (9) mittels eines verfahrbaren Übertageteils (1) in die Führungsbohrungen (2) gesetzt wird und aus dieser Zwangsführung heraus das anstehende Lockergebirge mittels aktivierter Verdrängerschneiden der Werkzeugeinheit zwischen den Führungsbohrungen (2) bis zurSchlitzendteufe verdrängt wird, wobei das allseitig vorhandene Stützfluid die aufgefahrenen Hohlräume sofort ausfüllt.

2. Verfahren zum Herstellen tiefer Erdschlitze und Dichtungswände im Lockergebirge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Antreffen von Steinhindernissen oder sehr festen bindigen Gebirgsschichten die Führungskörper (3) in den Führungsbohrungen (2) durch Verspannplatten (12) hydraulisch festgespannt werden, wobei die aktivierte Verbindungstraverse mit Verdrängerschneiden (7) in das anstehende Gebirge mittels Hydraulikzylindern gedrückt oder im Fall des Festsitzens der kompletten Baueinheit gezogen wird.

3. Verfahren zum Herstellen tiefer Erdschlitze und Dichtungswände im Lockergebirge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Führungsbohrungen (2) im Bereich der fertiggestellten Dichtungswand mit Bohrgutaustrag, der bei der Vorlaufherstellung der Führungsbohrungen (2) anfällt, im Direktversatz über starre Rohrleitungen bzw. nach übertägiger Zwischenlagerung durch Einschaltung von leichten Ladegeräten übertransportable Einfülltrichter in die mit Stützfluid gefüllten Führungsbohrungen (2) eingebracht und jede vßrfüllte Führungsbohrung (2) mit einer vorgefertigten Betonabdeckplatte abgeschlossen wird.

4. Vorrichtung zum Herstellen tiefer Erdschlitze und Dichtungswände im Lockergebirge, gekennzeichnet dadurch, daß eine Verbindungstraverse mit beidseitigen Verdrängerschneiden (7) mit beidseitigen Führungseinheiten, bestehend aus Führungskörpern (3), Hydraulikhammer (8) oder Vibrator, Vorschubzylinder (4) und Verspannzylinder (5), verbunden ist.

5. Vorrichtung zum Herstellen tiefer Erdschlitze und Dichtungswände im Lockergebirge nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß durch eine abgestufte Zentrierspitze im unteren Bereich der Führungskörper (3) der weitere Vortrieb der kompletten Baueinheit aus den vorbereiteten Führungsbohrungen (2) heraus ermöglicht wird.