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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung unterirdischer
Bahnhöfe
von S-Bahnen, U-Bahnen
und dgl. gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Derartige
unterirdische Bahnhöfe
werden gemäß dem Stand
der Technik in der Regel mit Hilfe sog. offener Baugruben hergestellt.
Diese offenen Baugruben können
im innerstädtischen
Bereich Tiefen von 40 m bis 50 m erreichen. Hierbei werden zur Sicherung
der – späteren-Baugrube
in bekannter Weise von der Gebäudeoberkante
aus Schlitz- oder Bohrpfahlwände
hergestellt, die im Zuge des später erfolgenden
Aushubs des Bodenmaterials sukzessive nach außen mehrlagig gegen Erd- und
Wasserdruck verankert oder auch nach innen ausgesteift werden.
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In
diesem Zusammenhang ist auch eine sog. Deckelbauweise bekannt, bei
der nach der Herstellung der die spätere Baugrube umfassenden Sicherungswände die
erste Decke auf Geländehöhe (Straßenhöhe) hergestellt
wird. Diese erste Decke – der sog.
Deckel – aus
Stahl- oder Spannbeton dient zur ersten Aussteifung der Sicherungswände. Gleichzeitig
dient der Deckel zur schnellstmöglichen
Schließung
der späteren
Baugrube von oben, damit der zuvor im Baugrubenbereich umgelenkte
Verkehr so schnell wie möglich
wieder über
den Baugruben- bzw. späteren
Bahnhofsbereich geführt
werden kann.
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In
den aufgezeigten beiden Fällen
hat sich als nachteilig erwiesen, dass das Abfördern des bei der Herstellung
der Baugrube in beträchtlicher
Menge anfallende Aushubmaterial nach oben, d.h. nach übertage
erfolgt. Der Abtransport der mehreren tausend Kubikmeter Aushubmassen
wird hierbei in der Regel im innerstädtischen Bereich mittels LKW über vorhandene
Straßen
durchgeführt.
Dabei kommt es zwangsläufig
zu
- – Verkehrsbehinderungen
- – Straßenverschmutzungen
- – Straßenschäden
- – Schmutz-,
Staub-, Schmutzwasser-Belästigungen
- – Störung des
Anrainer-Verkehrs
- – Geschäftsschädigungen
- – Lärmbelästigungen.
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Diese
LKW-Transporte sind damit immer ein wesentliches Argument von Bürger- und
Geschäftsinitiativen,
um gegen geplante große
Baugruben Einsprüche
einzulegen, und zwar mit dem Ziel, diese Baugruben zu verlegen oder
ganz zu verhindern.
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Derartige
Einsprüche
führen
somit mindestens zu Verzögerungen
im geplanten Ablauf, wenn nicht sogar zur völligen Aufgabe des beabsichtigten Vorhabens.
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Die
oben aufgeführten
Nachteile bleiben bei der Durchführung
der Baumaßnahmen
im innerstädtischen
Bereich immer bestehen und können
höchstens
etwas abgemildert oder durch Abstandszahlungen kompensiert werden.
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Der
Erfindung liegt daher zur Beseitigung der geschilderten Nachteile
die Aufgabe zu Grunde, ein Bauverfahren zu schaffen, bei dem der
Abtransport der Aushubmassen nicht über das oberirdische, in der
Regel innerstädtische
Straßennetz
erfolgt, um dadurch die beschriebenen Belästigungen und Beeinträchtigungen
zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Dem
erfindungsgemäßen Verfahren
liegt der wesentliche Gedanke zu Grunde, die Aushubmassen bzw. den
allergrößten Teil
hiervon, nicht nach oben, d.h. nach übertage, sondern nach unten,
d.h. nach untertage, zu fördern
und von dort abzutransportieren.
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Der
Abtransport des Baugrubenmaterials erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren über die zumindest
im Rohbau fertiggestellten S- oder U-Bahn-Stollen. Diese Stollen
sind im Regelfall mit Stahlbeton-Tubbingen gegen Erd- und Wasserdrücke gesichert,
wobei aber auch die bergmännische Spritzbeton-Bauweise
bei entsprechenden Untergrundverhältnissen einsetzbar ist. Die
Stollen selbst sind zum Zeitpunkt des Abtransports bereits durch den
späteren
Bahnhofsbereich durchgefahren. Für den
Abtransport des Aushubmaterials durch die unterirdischen Bahnstollen
bis zum Stollenportal übertage
können
Eisenbahnwaggons, Radfahrzeuge oder auch Förderbandanlagen eingesetzt
werden. Vom Stollenportal kann dann das Aushubmaterial auf der Schiene
in den Stadt-Außenbereich
oder direkt auf Kippen und/oder Aufbereitungsanlagen transportiert
werden. Wenn Radfahrzeuge oder Förderbänder in
den unterirdischen Bahnstollen eingesetzt werden, werden die Aushubmassen
am Stollenportal gesammelt und später per Schiene zur Weiterverwendung verfrachtet.
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Erfindungsgemäß kann für den Aushub
und Abtransport des Baugrubenmaterials im Einzelnen folgendermaßen vorgegangen
werden:
- 1) Herstellen der Baugruben-Umschließungswände von
der Geländeoberkante
aus in bekannter Schlitzwand- und/oder Bohrpfahltechnik. In Fällen geringer
Bautiefe und entsprechender Bodenstruktur können auch Bohrpfahlwände, Trägerhohlwände, Spundwände oder
auch Injektionswände
zum Einsatz kommen.
- 2) Herstellung einer Injektionssohle in bekannten Verfahren,
falls es der Grundwasserstand erforderlich macht und die Umschließungswände nicht in
einem dichten Wasserstauer einbinden. Anschließend wird – falls erforderlich – eine Auftriebssicherung
mit Zugelementen für
spätere temporäre oder
dauerhafte Zwecke vorbereitend ausgeführt.
- 3) Die unterirdischen Bahnstollen werden in der Regel mit Schildmaschinen
aufgefahren. In bestimmten Böden
ist auch ein bergmännischer
Vortrieb mit Spritzbetonsicherung und Vernagelung (NOT) möglich. Für die Schildmaschinendurchfahrt
werden zum dichten Anschluss der Tubbing-Auskleidung an die Umschließungswände Injektionskörper mittels
bekannter Verfahren hergestellt. Alternativ sind auch Vereisungskörper denkbar.
- 4) Nun wird innerhalb oder auch außerhalb der Umschließungswände mindestens
ein senkrechter oder auch geneigter Schacht bis über die bereits aufgefahrene
oder auch später
aufzufahrende Stollenauskleidung mit Tubbingen oder auch mittels
Spritzbeton abgeteuft. Die Schachtauskleidung richtet sich nach
den erdstatisch erforderlichen Belangen. Im oberen Bereich können normale
Schachtringe zur Anwendung gelangen, die konventionell mit Baggeraushub
nacheinander gesetzt werden. Im stärker belasteten tieferen Bereich
können
verlorene Großbohrrohre
oder auch eine Bohrpfahlumschließung in statisch erforderlicher
geometrischer Anordnung verwendet werden. Wie bei der Baugrubenumschließung selbst sind
für die
Schachtherstellung auch die dort aufgeführten Sicherungsverfahren in
Abhängigkeit von
den Bodenverhältnissen
einsetzbar. Zu wählen
sein wird das Verfahren, das sowohl aus erdstatischer Sicht als
auch hinsichtlich seiner Rückbaubarkeit
das sicherste und wirtschaftlichste ist. Die Schachtauskleidung
kann horizontale Sollbruchstellen aufweisen zum leichteren späteren Abbruch
(Rückbau
beim Aushub).
- 5) Der dichte Anschluss der Schachtauskleidung an die Auskleidung
der unterirdischen Bahnstollen-Auskleidung kann vor Erreichen des
Vortriebs unter dem späteren
Schacht oder auch erst danach erfolgen. In beiden Fällen erfolgt
die Abdichtung in bekannter Weise durch die Herstellung von Injektionskörpern.
- 6) Wenn der direkte Anschluss der Schachtauskleidung mit der
Stollenauskleidung erreicht ist, wird mit dem Bodenaushub innerhalb
der Schachtauskleidung mit Hilfe bekannter Verfahren begonnen. Die
dabei anfallenden Massen werden übertage
abgefahren. Diese sind jedoch im Vergleich zum gesamten Baugrubenaushub minimal
und liegen nur im Promille-Bereich.
Der
Durchschlag der Schachtsohle durch die Stollenauskleidung hindurch
erfordert eine statisch sichere Lastverteilung in der Stollenauskleidung
um den Durchschlag herum.
Der Durchschlag selbst wird in der
Regel aus Sicherheitsaspekten heraus von oben herab durch den Schacht
erfolgen. Es ist aber auch bei Wahrung aller Sicherheitsaspekte
ein Durchschlag von unten möglich.
- 7) Um den Baugrubenaushub später über den/die Stollen
abtransportieren zu können,
wird der Transportweg der Stahlbetontubbinge oder anderer Sicherungsmaterialien
von zuerst über
zwei Stollen auf einen Stollen umgelegt. Dazu wird eine Querverbindung
zwischen den beiden fertig gesicherten Stollen geschaffen. Auch
hier wird in Abhängigkeit
von den Bodenparametern und dem Grundwasserstand ein Dichtblock
durch Einsatz bekannter Verfahren hergestellt. Im Schutz dieses Dichtblocks
kann der Querschlag zwischen beiden Stollen im erforderlichen Profil
hergestellt werden. Der Querschlag wird in ausreichendem Abstand
zwischen Förderschacht
und Vortriebsbrust ausgebrochen.
Damit sind sowohl der Antransport
des Sicherungsmaterials für
die Stollen als auch der Abtransport des Baugrubenmaterials durch
je einen Stollen gesichert.
- 8) Nach kompletter Schachtherstellung mit seinem Durchschlag
zum Stollen beginnt der Aushub der Baugrube mit seiner Förderung
nach untertage in den Stollen hinein. In Abhängigkeit vom Baugrund wird
der Boden innerhalb der Baugrubenumschließung – wie auch bei konventionellem Aushub
nach übertage – mit bekannten
Verfahren zu entwässern
sein.
Der Abtransport des nach untertage abgeführten Bodenmaterials
erfolgt vorzugsweise über
Schienenfahrzeuge. Erfindungsgemäß ist aber
auch LKW- oder Förderbandbetrieb
möglich.
Bei Schienenbetrieb und Tubbing-Auskleidung
können
die entsprechenden untenliegenden Tubbinge bereits werksmäßig mit
Befestigungselementen für
eine vorzugsweise temporäre
Schienenauflagerung versehen werden. In Abhängigkeit vom vorgesehenen Bauablauf
kann der Abtransport aber auch über
das fertige unterirdische Bahngleis abgewickelt werden.
- 9) Der Baugrubenaushub selbst wird wie im konventionellen Fall
abschnittsweise ausgeführt
unter Wahrung der statisch erforderlichen Sicherungsmaßnahem für die Umfassungswände. Diese
Sicherung erfolgt sukzessive zum Aushub durch Einbau von temporären oder
auch dauerhaften Ankern nach außen
oder durch Queraussteifungen in der Baugrube selbst. Die Arbeiten können in
einer nach oben offenen Baugrube oder auch unter einem Deckel erfolgen.
Die
Schachtauskleidung selbst wird den Aushubschritten folgend zurückgebaut
und ebenfalls nach unten gefördert
und dann abtransportiert. Horizontale Sollbruchstellen erleichtern
den Abbruch. Zur gezielten Abgabe des Baugrubenmaterials in die
unterirdischen Transportbehälter
oder Förderbänder empfiehlt
sich eine entsprechende Trichterausführung am Schachtfuß.
- 10) In besonderen Fällen
ist auch ein Abfördern des
Baugrubenmaterials im Spülverfahren
möglich.
Dazu werden durch den zumindest einen Schacht und den/die Stollen
Rohrleitungen gelegt, durch die das Baugrubenmateri al nach entsprechender
Aufbereitung in Zwischenstationen innerhalb oder außerhalb
des/der Stollen(s) gepresst wird. Anschließend kann es separiert und abtransportiert
oder auch aufbereitet werden zur weiteren Verwendung.
- 11) Über
den Schacht können
auch selbst die Massen abgeführt
werden, die bei der Herstellung der Baugrubensicherungswände anfallen.
Bei sehr tiefen Baugruben von 40–50 m sind das in der Regel
starke Schutzwände
von 1,20–1,50
m Breite. Für
diesen Fall wird der Schacht vor den Baugrubensicherungswänden hergestellt
und das mit Bentonit vermischte Aushubmaterial über den Schacht und den unterirdischen
Bahnstollen nach übertage
gefördert.
Auch das beim Betonieren der Wände
abzufahrende Bentonit kann auf diesem Weg abgeführt werden, wenn es nicht auf
der Geräte-Einrichtungsfläche selbst
separiert wird. Im Gegenzug kann der Schlitzwand-Beton durch den Stollen
und den Schacht auf die Einrichtungsfläche gepumpt werden.
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Die
Erfindung erbringt den wesentlichen Vorteil, dass das in beträchtlicher
Menge anfallende Aushubmaterial der Baugrube nicht über vorhandene Straßen im Innenstadtbereich
abgeführt
werden muss, was bisher in der Regel mittels Schwerlastwagen mit
all den negativen Begleiterscheinungen erfolgte.
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Durch
die Erfindung werden somit vermieden:
- – Straßenbeschädigungen
- – Straßenverschmutzung
- – Lärmemissionen
- – Staubemissionen
- – Co2- und Co-Emissionen
- – Unfallgefahren
- – Beeinträchtigung
des Individualverkehrs
- – Beeinträchtigung
von Straßenbahnen
und Bussen
- – Belästigung
von Anwohnern, Besuchern und Touristen
- – Umsatzrückgänge bei
angrenzenden Geschäften.
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Das
Aushubmaterial kann somit erfindungsgemäß ohne all die oben aufgeführten negativen
Begleitumstände
gefahrlos über
die bereits bestehenden unterirdischen Bahnstollen untertage abgeführt werden,
ohne dass der oberirdische Verkehr und die Menschen davon betroffen
werden. Im günstigsten Fall
kann das Aushubmaterial direkt über
die Schiene auf entsprechende Abraumkippen oder zu Aufbereitungsanlagen
transportiert werden. In jedem Fall kann es aber aus dem Innenstadtbereich
gefahrlos und emissionsfrei bis zu einem Zwischenlager im Peripheriebereich
gefahren werden.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass sowohl der Beton- als auch der Bewehrungstransport nach Fertigstellung der
Baugrube bis auf ihre Aushubsohle von untertage über den/die Stollen erfolgen
kann, ohne dass es zu den beschriebenen innerstädtischen Belastungen kommt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
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1 die
für die
Herstellung des unterirdischen Bahnhofs herzustellende Baugrube
im Grundriss sowie
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2 im
Querschnitt mit den bereits aufgefahrenen Bahnstollen;
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3 die
Baugrube im vertikalen Längsschnitt
mit einem zuvor hergestellten Materialabfuhrschacht beim Start des
Bodenaushubes und
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4 in
einem Zwischenzustand des Bodenaushubes;
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5 einen
Zwischenzustand des Baugrubenaushubes im Querschnitt und
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6 im
Querschnitt die beiden Bahnstollen mit einem zu ihrer Verbindung
vorgesehenen Querschlag.
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Wie
aus der Zeichnung deutlich ersichtlich, wird zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
folgendermaßen
vorgegangen:
Vor der Herstellung der eigentlichen Baugrube 1 werden
zuerst deren Umschließungswände 2, 3 in
bekannter Schlitzwand- und/oder Bohrpfahltechnik von der Geländeoberkante 4 aus
nach unten abgeteuft, und zwar bis zur gewünschten Einbindetiefe.
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Außerdem wird üblicherweise
mittels bekannter Verfahren eine bodenseitige Injektionssohle 5 gebildet,
die, falls erforderlich, mittels entsprechender Zugelemente 6 eine
Auftriebssicherung erhält.
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Sodann
werden, wie insbesondere aus 2 ersichtlich,
unterirdische Bahnstollen 7, 8 aufgefahren, was üblicherweise
mittels nicht dargestellter Schildmaschinen erfolgt. Hierbei werden
zum dichten Anschluss der Auskleidung (Tubbingauskleidung) der Bahnstollen 7, 8 an
die Baugrubenumschließungswände 3 entsprechende
Dichtblöcke 9, 10 gebildet,
und zwar beispielsweise in Form von Injektionskörpern mittels bekannter Verfahren.
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Sodann
wird oberhalb von einem der bereits aufgefahrenen Stollen 7, 8,
im vorliegenden Fall oberhalb des Stollens 7, ein Schacht 11 abgeteuft,
indem eine entsprechende Schachtauskleidung 12 nach unten
bis über
die Auskleidung 13 des Stollens 7 niedergebracht
wird. Darauf erfolgt dann ein dichter Anschluss der Schachtauskleidung 12 an
die Auskleidung 13 (Tubbingauskleidung) des betreffenden unterirdischen
Bahnstollens 7, wobei zu diesem Zweck mittels Herstellung
von Injektionskörpern
in bekannter Weise ein Dichtblock 14 gebildet wird.
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Wenn
der dichte Anschluss der Schachtauskleidung 12 an die Stollenauskleidung 13 gebildet
ist, wird in bekannter Weise mit dem Aushub des Bodens innerhalb
der Schachtauskleidung 12 begonnen. Die dabei anfallende
Schachtaushubmasse wird übertage
abgefahren, was jedoch im Vergleich zum gesamten Baugrubenaushub
nur eine minimale Menge darstellt.
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Wenn
dann der Schacht 11 ausgehoben ist, erfolgt dessen Durchschlag
durch die Stollenauskleidung 13 hindurch zum Stollen 7 selbst,
was beispielsweise mittels der entsprechenden Bildung eines Trichters 15 (siehe 5)
erfolgen kann.
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Um
den Baugrubenaushub später über den alleinigen
Stollen 7 abtransportieren zu können, wird der Transportweg
der Stollenauskleidungsteile 13 von zuerst über die
beiden Stollen 7, 8 auf nur einen einzigen Stollen 8 umgelegt.
Zu diesem Zweck wird zwischen den beiden fertig gesicherten Stollen 7, 8 eine
Querverbindung 16 geschaffen, und zwar im Schutz eines
mittels bekannter Verfahren hergestellten Dichtblockes 17.
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Nach
der erfolgten Herstellung des Schachtes 11 mit seinem Durchschlag
zum Stollen 7 beginnt der Aushub der Baugrube 1 mit
der Förderung
des Aushubmaterials nach untertage in den Stollen 7 hinein,
und zwar über
den Trichter 15. Wie hierbei aus 3 (Start
des Baugrubenaushubes) und 4 (Zwischenzustand
des Baugrubenaushubs) ersichtlich, wird die Aushubmasse der Baugrube 1 in
Pfeilrichtung in den Schacht 11 verbracht, worauf dieser dann
nach unten in den Bahnstollen 7 gelangt.
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Der
Abtransport des nach untertage abgeführten Bodenmaterials erfolgt
beim dargestellten Ausführungsbeispiel über Schienenfahrzeuge 18,
die im Stollen 7 verfahren werden.
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Die
Schachtauskleidung 12 selbst wird, wie aus 3 und 4 ersichtlich,
den Aushubschritten folgend zurückgebaut
und ebenfalls nach unten gefördert
und sodann abtransportiert.
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Hinsichtlich
vorstehend nicht im Einzelnen beschriebener Merkmale der Erfindung
wird im Übrigen
ausdrücklich
auf die Zeichnung verwiesen.