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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von selbsttragenden
Baustoffschichten in Schächten
oder anderen vertikal verlaufenden Hohlräumen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Es
ist bekannt, Schächte
und andere vertikal verlaufende Hohlräume dadurch zu sichern, dass eine
Verfüllung
bis zu einer erforderlichen Teufe in den Schacht oder Hohlraum eingebracht
wird. Das hierfür
in der vorgesehenen Teufenlage erforderliche Widerlager wird in
der Regel dadurch hergestellt, dass in bestimmten Teufenlagen Stahlträger auf
Sohlen oder in vorbereiteten Wandnischen in der Wandung des Schachtes
oder des Hohlraumes verlegt werden, auf die eine weitere Trägerlage
und ein Holzbelag als Schalungsebene aufgebracht werden und so das
Widerlager für
die Halterung der Füllgutsäule in dem
Schacht oder Hohlraum hergestellt wird. Diese so genannten Schalungsbühnen haben
einen erheblichen Stahlbedarf und sind entsprechend schwer.
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Die
DE 199 21 363 C2 offenbart
eine Vorrichtung zur Ausbildung eines in Schächten oder anderen vertikal
verlaufenden Hohlräumen
festzusetzenden Widerlagers für
eine in den Schacht oder Hohlraum einzubringende Füllgutsäule, bei
der das Widerlager aus einer mit einem ein stabiles Kissen ausbildenden
Schaum bis in eine verspannende Anlage an der Schacht- oder Hohlraumwandung
zu verfüllenden
flexiblen Hülle
besteht. In der in den Schacht oder Hohlraum eingehängten Hülle ist
eine Spreizvorrichtung angeordnet, die sich entfaltet und die flexible
Hülle aufspannt.
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Die
Spreizvorrichtung hat keine lastaufnehmende Funktion sondern dient
lediglich dazu, die flexible Hülle
derart aufzuspannen, dass ein stabiles Kissen und mit Schaumfüllung ausgebildet
wird.
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Aus
der
GB 21 43 267 A ist
eine Spreizvorrichtung für
das Verschließen
von Schächten
bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind Klauen an einem Korb angeordnet.
Die Spreizvorrichtung wird in dem Schacht positioniert und mit Hilfe
eines zweiten Korbes, der mit Gesteinsbrocken oder ähnlichem
gefüllt ist,
in dieser Position stabilisiert. Bei dieser Vorrichtung ist es von
Nachteil, das sie sehr schwer ist und nur mit großem Aufwand
in dem Schacht positioniert werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Aufnahme
von selbsttragenden Baustoffschichten in Schächten oder anderen vertikal
verlaufenden Hohlräumen
zur Verfügung
zu stellen, die bedeutend leichter als die bekannten Vorrichtungen
ist, deren Funktionsfähigkeit über Tage
geprüft
werden kann und die mit geringem Aufwand in einer beliebigen Tiefe
verklemmbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen
erfolgen gemäß dem Merkmalen
der Unteransprüche.
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Die
Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass die senkrechte Kraft
aus der Belastung durch die später
selbsttragenden Baustoffschichten hauptsächlich auf die Bohrungswandung
gerichtete Normalkräfte
umgewandelt werden.
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Bei
einer herkömmlichen
Schalungsbühne mit
Biegeträgern
werden die Lasten ausschließlich über Biegung
abgetragen. Aus diesem Grunde beträgt das Stahlgewicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nur etwa 25 % des Gewichtes einer herkömmlichen Schalungsbühne.
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Die
erfindungsgemäße Spreizvorrichtung wird
vorteilhaft mit einer membranartigen Bespannung versehen. Dadurch
lässt sich
auf einfache Art und Weise mit Hilfe einer formstabilen und leichtgewichtigen
Auffüllung
ein Widerlager aufbauen.
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Die
Biegestreben und Pendelstäbe
der Spreizvorrichtung bestehen aus Stahlprofilen und/oder Stahlrohren,
die sich wie ein Schirm in dem Schacht aufspannen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
wird zunächst
von einem Seil gehalten. Mit diesem Seil kann die Spreizvorrichtung
in den Schacht oder Hohlraum eingefahren werden. Während des
Einfahrens ist die Spreizvorrichtung durch eine Haltevorrichtung
vor dem Öffnen
gesichert. Diese Haltevorrichtung kann z.B. eine Wasser aufnehmende Kunststoffrinne
sein. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung
das die gewünschte
Teufe erreicht hat, kann die Haltevorrichtung durch Aufgabe einer
Wasserlast entfernt werden, so dass die Biegestreben sich an der
Schacht- oder Hohlraumwandung verklemmen und lagesicher verspannen.
Das Öffnen
der Spreizvorrichtung kann auch durch ein Zugband oder Ähnliches,
wie z.B. Spindeln oder zusätzlich
Massegewichte am Zylinder realisiert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann
als Haltevorrichtung ein zweites Seil verwendet werden, dass das
Zylindergewicht übernimmt.
Die Verwendung eines zweiten Seiles hat den Vorteil, das der Setzvorgang
der erfindungsgemäßen Spreizvorrichtung
korrigiert werden und die Spreizvorrichtung erneut gesetzt werden
kann. Dies ist besonders bei Schachtverschlüssen an der Tagesoberfläche von Vorteil.
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Bei
dem Öffnen
der Spreizvorrichtung bewegt sich der Zylinder, der den Zentralstab
umschließt
und an dem die Biegestreben mit Gelenken verbunden sind, nach unten
und mit Hilfe der angelenkten Pendelstäbe verklemmen sich die Biegestäbe an der
Schacht- oder Hohlraumwand. Der Zylinder wird durch einen an dem
Zentralstab angeordneten Sperrbolzen gegen eine Hochbewegung gesichert.
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Nach
dem Aufständern
der Biegestreben an der Schacht- oder Hohlraumwandung gehen die
Zugbeanspruchungen in Druckspannungen über. Das Seil kann nun abgeschlagen
werden. Es gibt jedoch Auslegungsfälle, bei denen das Seil bis
zur Fertigstellung der Auffüllung
an der Spreizvorrichtung verbleibt. Die Pendelstäbe stützen die Biegestreben im oder
in der Nähe
des Drittelpunktes.
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Die
geöffnete
und gesetzte Spreizvorrichtung wird nun mit einer formstabilen leichtgewichtigen
Auffüllung
zur Nivellierung überschüttet. Dies kann
eine ballartige Auffüllung
sein. Es ist auch möglich
Schäume,
die keine tragenden sondern nur Form gebenden Charakter haben oder
Dichtschläuche
zu verwenden.
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Auf
die Auffüllung
wird anschließend
eine hydraulisch abbindende Baustoffschicht gegossen, die nach der
Abbindung selbsttragend ist, Dabei ist es möglich, die Baustoffschicht
entsprechend der erforderlichen Höhe in einem Arbeitsschritt
einzubringen. Es kann die Baustoffschicht jedoch auch in abschnittsweise
erhärteten
Schichten eingebracht werden. Das hat den Vorteil, dass die jeweils
vorab erhärtete
Schicht aufgrund von Gewölbebildung
zusätzliche
Tragreserven für
die nachfolgende Baustoffschicht liefert. Auf diese Art und Weise
kommt es zu einem gewölbeartigen
Tragverhalten der Baustoffschicht oberhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die
vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen
beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden
Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung,
Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen,
so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung
finden können.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung,
in der beispielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spreizvorrichtung
dargestellt ist.
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In
der Zeichnung zeigen
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1 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Spreizvorrichtung in ungeöffnetem
Zustand
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2 eine
Darstellung der erfindungsgemäßen Spreizvorrichtung
mit einer wasserdichten Bespannung in ungeöffnetem und geöffnetem
Zustand
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3 die
erfindungsgemäße Spreizvorrichtung
in gesetztem Zustand mit einer Auffüllung und in
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4 die
erfindungsgemäße Vorrichtung
in gesetztem Zustand mit einer nach dem Erhärten selbsttragenden Baustoffschicht
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In
der 1 ist die erfindungsgemäße Spreizvorrichtung 20 in
einem Schacht mit einer Schacht- oder Hohlraumwandung in ungeöffnetem Zustand
dargestellt. Die Spreizvorrichtung 20 besteht aus schwenkbar
angeordneten Biegestreben 1, die über Angelenke 9 an
Pendelstäben 2 angelenkt
sind. Die Pendelstäbe 2 sind
an einem Ring 8 auf einer Endplatte 5 eines Zentralstabes 4 schwenkbar
gelagert. Die Biegestreben 1 sind mit Gelenken 10 mit
einem Zylinder 6, der den Zentralstab 4 umschließt, verbunden.
Die Spreizvorrichtung 20 hängt an einem Seil 3 in
der Mitte des Schachtes mit einem Radius R. An dem Zentralstab 4 ist
ein Sperrbolzen 7 angeordnet.
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Die 2 zeigt,
dass die Spreizvorrichtung 20 mit einer membranartigen
Bespannung 11 versehen ist. Die Spreizvorrichtung 20 wird
in ungeöffnetem
Zustand von einer Hal tevorrichtung 12 gehalten. Die Haltevorrichtung 12 ist
als eine Kunststoffrinne ausgeführt.
Durch Beaufschlagung mit Wasser erhöht sich das Gewicht der Kunststoffrinne
und die Haltevorrichtung 12 gibt die Biegestreben 1 frei
und die Spreizvorrichtung 20 öffnet sich und spreizt sich an
der Schacht- oder Hohlraumwandung 21 derart, dass ein statisches
Sprengwerk ausgebildet wird. Die übrigen Bezugszeichen haben
die gleiche Bedeutung wie in der 1.
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Aus
den 3 und 4 geht hervor, dass die Spreizvorrichtung 20 in
gesetztem, d.h. geöffnetem
Zustand mit einer Auffüllung 15 zur
Nivellierung überschüttet ist.
Die Spreizvorrichtung 20 wird mit Hilfe des Seils 3 in
den Schacht mit der Schacht- oder Hohlraumwandung 21 eingefahren.
Ist die gewünschte
Tiefe erreicht, wird die Haltevorrichtung 12 entfernt und
die Spreizvorrichtung 20 öffnet sich dadurch, dass sich
der Zylinder 6 aufgrund seines Gewichtes nach unten bewegt,
so dass die Biegestreben 1 sich an der Schacht- oder Hohlraumwandung 21 verklemmen
und lagesicher verspannen. Zusätzlich
hält der
Sperrbolzen 7 die Spreizvorrichtung 20 geöffnet. Das
Seil 3 kann nun abgeschlagen werden. Die Auffüllung 15 wird
mindestens bis zur Höhe
H der Spreizvorrichtung 20 aufgefüllt. Auf dieser Auffüllung 15 wird
nun, wie in der 4 dargestellt, eine nach der
Erhärtung
selbsttragende Baustoffschicht 16 angeordnet. Dabei wird
die Baustoffschicht 16 so bemessen, dass die Anforderungen
der Dauerstandssicherheit erfüllt
werden.
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Ausführungsbeispiel:
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In
einen Bergwerksschacht mit 6,3 m lichtem Durchmesser wird als Widerlager
die erfindungsgemäße Spreizvorrichtung
eingebaut. Die Biegestreben haben eine Länge von 4 m und sind als Doppel-T-Träger mit
einer Höhe
von 20 cm ausgebildet. In Folge des Eigengewichtes der Konstruktion
verklemmen sich die Biegestreben an der Schachtwandung und stellen
somit ein verschiebungsfreies Auflager dar. Als Auffüllung wird
ein hydraulisch abbindender Leichtbaustoff mit einer Wichte von
2 kN/m3 eingebracht. Das Gewicht dieser
Stahlkonstruktion beträgt
ca. 3 t. Das Stahlgewicht eines konventionellen Widerlagers mit
Biegeträgern
würde ca.
12 t betragen. Neben dem ge ringeren Aufwand bei dem Einbau hat dies
auch erhebliche Einsparungen bei den Materialkosten zur Folge.
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- 1
- Biegestreben
- 2
- Pendelstäbe
- 3
- Seil
- 4
- Zentralstab
- 5
- Endplatte
- 6
- Zylinder
- 7
- Sperrbolzen
- 8
- Ring
- 9
- Angelenk
- 10
- Gelenk
- 11
- Bespannung
- 12
- Haltevorrichtung
- 15
- Auffüllung
- 16
- Baustoffschicht
- 20
- Spreizvorrichtung
- 21
- Schacht-
oder Hohlraumwandung
- H
- Höhe der Spreizvorrichtung
- R
- Schachtradius
- L
- Länge der
Biegestreben