DE1138083B - Verfahren und Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels oder Stollens in wasserfuehrendem Fein- bis Mittelsand - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels oder Stollens in wasserführendem Fein- bis Mittelsand Im Stollen- oder Tunnelbau ist es bei anstehendem wasserführendern Fein- bis Mittelsand bekannt, die Vortriebsarbeiten unter Druckluft von einem Druckluftraum aus durchzuführen und den Luftdruck im Stollen bzw. Tunnel so einzustellen, daß er etwa dem Druck der Wassersäule von Unterkante Tunnel bis zum Wasserspiegel entspricht. Sowohl nach gesetzlichen, zur Schonung der Arbeitskraft erlassenen Bestimmungen, als auch auf Grund wirtschaftlicher Erwägungen ist ein Luftdruck von über 3 Atmosphären überdruck im Druckluftraum als Grenze der Anwendungsmöglichkeit des Druckluftverfahrens anzusehen, zumal schon Drücke von über 2,5 atü im Druckraum für größere Bauausführungen, wie sie Stollen- oder Tunnelbauten immer darstellen, infolge der dabei notwendigen verminderten Arbeits- und langen Schleusungszeiten praktisch nicht mehr in Betracht kommen. Daraus ergibt sich, daß Stollen oder Tunnel, die tiefer als 25 m in wasserfübrenden Schichten anzulegen sind, wirtschaftlich mittels des Druckluftverfahrens nicht vorzutreiben sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Tunneln und Stollen von einem Druckluftraum aus zu verbessern und vor allem auch in größeren Tiefen als 25 m durchführen zu können.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels oder Stollens in wasserführendem Fein- bis Mittelsand, bei dem die Vortriebsarbeiten unter Druckluft von einem Druckluftraum aus durchgeführt werden, und besteht darin, daß von dem Druckluftraum aus in das außerhalb des Druckluftraumes liegende Gebirge Druckluftleiter, z. B. rohrartige Hohllanzen mit in ihren Wänden angeordneten Luftaustrittsdüsen, vorgetrieben werden, durch welche dem anstehenden Gebirge Druckluft mit einem Druck, der gleich oder höher ist als der Luftdruck in dem Druckluftraum, zugeführt wird, um das Grundwasser abzudrängen.
• Der durch die Erfindung erreichte Vorteil ist in der Wasserverdrängung aus dem nach dem Druckluftraumverfahren zu durchfahrenden Fein- bis Mittelsanden vor deren Durchfahrung zu sehen. Die Praxis hat gezeigt, daß mittels der durch die Druckluftleiter zugeführten Druckluft das anstehende Gebirge derart trockengelegt werden kann, daß es teilweise mit dem Druckluftspaten gelöst werden muß. Nach der Erfindung kann außerdem außerhalb des Druckluftraumes im anstehenden Gebirge ein höherer Luftdruck als im Druckluftraum angewendet werden, wodurch im Druckluftraum ohne Gefahr eines Wassereinbruchs ein kleinerer Luftdruck als er der hydrostatischen Höhe entspricht zur Anwendung kommen kann und somit gesundheitliche Schäden und lange Einschleusungszeiten vermieden werden können.
• Vorteilhaft werden bei dem Verfahren nach der Erfindung außer den Druckluftleitem Wasserableiter vom Druckluftraum aus in das anstehende Gebirge vorgetrieben, wodurch eine Abführung von Wasser aus dem Gebirge durch die dem Gebirge zugeführte Druckluft erreicht wird. Wenn vor allem der obere Teil einer Ortsbrust durch den mit Hilfe von Hohllanzen eingebrachten Druckluftschleier trockengelegt und damit zum Stehen gebracht wird, kann der untere Teil der Ortsbrust, von dem oftmals anzunehmen ist, insbesondere bei größeren Querschnitten, daß er noch Wasser aufweist, mittels Wasserableiter, d. h. Rohren mit wasserdurchlässigern Mantel, nach diesem Verfahren erleichtert trockengelegt werden.
• Nach der Erfindung werden zweckmäßig am Stollenumfano, und im Bereich der Stollenbrust Druckluftleiter mit nach außen gerichteten Laufaustrittsdüsen in das anstehende Gebirge eingedrückt, so daß das Wasser aus dem Gebirge vom Druckluftraum fortgedrückt wird.
• Bei einem Stollen- oder Tunnelvortrieb nach dem Druckluftschildverfahren mit abschnittsweisem Schildvortrieb und zwischenzeitlicher Fertigstellung eines entsprechenden Abschnitts des endgültigen Tunnel-oder Stollenausbaus wird nach der Erfindung vorteilhaft der Vortrieb der Druckluftleiter in das anstehende Gebirge abwechselnd mit dem Vortrieb des Vortriebsschildes so durchgeführt, daß die Druckluftleiter stets zuvor in das anstehende Gebirge auf die Länge eines Abschnittes vorgetrieben werden.
• Vorteilhaft kann bei einem Tunnel- oder Stellenvertrieb in Schildbauweise im Bereich des Schildschwanzes durch Luftaustrittsdüsen Druckluft in das anstehende Gebirge gepreßt werden, die einen höheren Druck als die Luft im Druckluftraum hat. Hierdurch wird unabhängig von dem Vertrieb der Druckluftleiter und gegebenenfalls der vorgetriebenen-Wasserableiter erreicht, daß durch den Schildschwanz kein Wassereinbruch erfolgen kann.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird im folgenden an Hand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Tunnel mit Tunnelvortriebsschild, Fig. 2 einen Querschnitt, und zwar links nach der Linie A-A und rechts nach der Linie B-B in der Fig. 1, und Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie C-C in der Fig. 1.
• Nach der Zeichnung ist am Tübbingausbau 1 des Tunnels mit Druckluftraum 15 der Tunnelvortriebsschild 2 geführt, der von den Trägern 3, 4 und 5, die ring ,förmig hintereinander angeordnet sind, getragen und durch die Hydraulik-Zylinder 6 in bekannter Weise vorgetrieben werden kann. In der Zeichnung sind die Zylinder 6 in eingefahrener Stellung gezeichnet. Der Vortriebsschild 2 überlappt mit seinem Schildschwanz 2 a den Tübbingausbau 1 konzentrisch in der Weise, daß der Ausbau zwar den Vertriebsschild bei seinem Vertrieb führt, aber zwischen Schildschwanz 2a und Ausbau 1 noch ein Spalt 20 vorhanden ist.
• Wie in der Zeichnung dargestellt, werden von den Schildträgem 3, 4 und 5 zusätzlich Hydraulik-Zylinder 8 getragen, deren Kolbenstangen 9 einen Ring 10 tragen, der seinerseits neben ringförmigen Druckluftzuleitungen 11 und 12 mit letzteren verbundene Druckluftleiter 13 trägt, die als Hohllanzen ausgebildet sind. Die Druckluftleiter 13 sind mittels der Knotenbleche 14 mit dem Ring 10 verbunden, so daß sie beim Vertreiben in die anstehenden wasserführenden Gebirgsschichten gut abgestützt und geführt sind. Die Druckluftleiter 13 weisen an ihren Enden viele Luftaustrittsdüsen 13 a, 13 b, 13 c usw. auf, denen beim Vertrieb über die Druckluftleitungen 11 und 12 Druckluft zum Eindrücken in das Gebirge zugeführt wird. Die Druckluft wird durch die Hohllanzen in die anstehenden wasserführenden Gebirgsschichten zur Wasserverdrängung eingeblasen. Die Druckluftleitungen 11 und 12 werden durch die Schlauchleitungen lla und llb innerhalb des Schildes mit Druckluft versorgt. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, daß in dem Druckluftraum 15 nur ein kleinerer Luftdruck aufrechterhalten werden muß, als er durch die Leitungen 11 und 12 den Druckluftleitem 13 zuzuführen ist.
• Fig. 2 läßt erkennen, daß der die Druckluftleiter 13 tragende Ring 10 als Segmentring ausgebildet ist, und somit nur einem oberen Teil der Ortsbrust des Tunnels Hohllanzen zugeführt werden.
• Der Vortriebsschild 2 trägt in üblicher Weise (vgl. Fig. 1) noch die Brustpressen 16 und 16 a, die den Brustverzug 17 und 17 a gegen das anstehende Gebirge andrücken. Dieser Brustverzug kann ebenfalls, wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, Druckluftlanzen 18 tragen, die über die Brust verteilt sind und im mittleren Bereich der Brust in das anstehende Gebirge vorgetrieben werden und aus letzterem mit einem möglichst höheren Druck als dem Druck im Druckluftraum das Wasser vom Tunnel fortdrücken.
• Vorteilhaft werden im Bereich des Tunnelfußes ferner wanddurchlässige Wasserableiter 19, z. B. Filterrohre, die schwenkbar angeordnet sein können, in das Gebirge vorgetrieben (vgl. Fig. 1), welche das Wasser ableiten, das ihnen durch die Druckluft aus den Druckluftleitern 13 und 18 sowie aus dem Druckluftraum des Vortriebsschildes zugeführt wird. Dieses Wasser wird durch den Tunnel ins Freie abgeführt. Die Ableitungen erhalten vorteilhaft Sichtfenster, durch die das abströmende Wasser-Luftgernisch zu beobachten ist.
• Aus den Fig. 1 und 3 ist noch zu ersehen, daß im Bereich des Spaltes20 zwischen Schildschwanz2a und Tübbingausbau 1 eine Druckluftleitung 21 an der Innenseite der Schildwandung angeordnet ist, die auf die Außenseite des Schildschwanzes führende Zweigleitungen aufweist, welche die Druckluft hohlen 1:ängsrippen 22 zuführen. Die 1:ängsrippen sind mit Luftaustrittsöffnungen versehen, aus denen die Druckluft in das den Schildschwanz umgebende Gebirge so hineingedrückt wird, wie die Pfeile 23 es andeuten. Es wird dadurch verhindert, daß Wasser durch den Spalt 20 in den Druckluftraum 15 gelangen kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Vertreiben eines Tunnels oder Stollens in wasserführendem Fein- bis Mittelsand, bei dem die Vortriebsarbeiten unter Druckluft von einem Druckluftraum aus durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Druckluftraum (15) aus in das außerhalb des Duckluftraumes liegende Gebirge Druckluftleiter (13), z. B. rohrartige Hohllanzen mit in ihren Wänden angeordneten Luftaustrittsdüsen (13 a, 13 b, 13 c), vorgetrieben werden, durch welche dem anstehenden Gebirge Druckluft mit einem Druck, der gleich oder höher ist als der Luftdruck in dem Druckluftraum, zuc",eführt wird, um das Grundwasser abzudrängen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Druckluftleitern (13) Wasserableitex (19) vom Druckluftraum aus in das anstehende Gebirge vorgetrieben werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Stollenumfang und im Bereich der Stollenbrust Druckluftleiter (13) mit nach außen gerichteten Luftaustrittsdüsen in das anstehende Gebirge, eingedrückt werden. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei einem Tunnel- oder Stollenvortrieb in Schildbauweise mit abschnittsweisem Schildvortrieb und zwischenzeitlicher Fertigstellung eines entsprechenden Abschnittes des endgültigen Ausbaus, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertrieb der Druckluftleiter (13) in das anstehende Gebirge abwechselnd mit dem Vertrieb des Vortriebsschildes (2) so durchgeführt wird, daß die Druckluftleiter stets zuvor in das anstehende Gebirge auf die Länge eines Abschnittes vorgetrieben werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei einem Tunnel- oder Stollenvortrieb in Schildbauweise, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Schildschwanzes (2a) durch Luftaustrittsdüsen Druckluft in das anstehende Gebirge gepreßt wird, die einen höheren Druck hat als die Luft im Druckluftraum. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 unter Verwendung eines Vortriebsschildes, dadurch gekennzeichnet, daß mit Führung an der Innenseite der Wandung des Vortriebsschildes (2) rohrartige Hohllanzen mit Luftaustrittsdüsen (13 a, 13 b, 13 c) und im Bereich der Ortsbrust des Tunnels oder Stollens weitere Hohllanzen im Druckluftraum (15) so verschiebbar gelagert und mit Druckluftleitungen (11, 12) verbunden sind, daß sie in das anstehende Gebirge eingedrückt werden können. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortriebsschild (2) am Schildschwanz (2a) auf der Außenseite hohle Längsrippen (22) mit Druckluftaustrittsöffnungen trägt. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Ortsbrust an der Innenseite der Schildwandung ein in Umfangsrichtung entlang der Wandung verlaufender Ring (10) gelagert ist, der mittels hydraulischer Vorschubpressen (16) in Tunnelrichtung verschiebbar ist und der im Ring gelagerte und durch Knotenbleche (14) am Ring abgestützte Hohllanzen mit Luftaustrittsdüsen (13a, 13b, 13c) trägt, welche Hohllanzen mit ringförmigen Druckluftzuleitungen (11 und 12) verbunden sind, und daß am Vortriebsschild (2), vor allem am Schildfuß, zur Wasserabfuhr bestimmte Filterrohre schwenkbar und verschiebbar angeordnet sind, die in verschiedene Richtungen in das anstehende Gebirge eindrückbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1064 088; Schleicher, »Taschenbuch für Bauingenieure«, 2. Auflage, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1955, 2. Band, S. 109.