DE1180703B

DE1180703B - Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Gebirgskoerpers in Schwimmsand- oder Fliess-sandschichten

Info

Publication number: DE1180703B
Application number: DEH42721A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joachim Reisig
Original assignee: HAMBORNER BERGBAU AG
Current assignee: HAMBORNER BERGBAU AG
Priority date: 1961-05-27
Filing date: 1961-05-27
Publication date: 1964-11-05
Also published as: NL278911A

Description

Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Gebirgskörpers in Schwimmsand- oder Fließsandschichten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Gebirgskörpers in Schwimmsand- oder Fließsandschichten, insbesondere zum Abteufen von Schächten oder Auffahren von Strekken in derartigen Schichten durch Verdrängung der anstehenden, nicht standfesten oder wasserführenden Gebirgsschicht durch ein sich verfestigendes Material.
Für die Herstellung von Hohlräumen in Fließ-oder Schwimmsandschichten sind mehrere Verfahren bekannt. Beispielsweise können Schwimmsandschichten durch Gefrieren, durch Zementieren, durch Anwendung chemischer Verfahren, durch Entwässern mit Hilfe von Filtern, Pumpen oder Elektroosmose verfestgt werden. Ist das Gebirge standfest gemacht, so wrd der gewünschte Hohlraum geschaffen und gesichert.
Für den Sciacht- und Streckenvortrieb ist auch bereits ein V rfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Doppelkranz von Rohren in den Schwimmsand vorgetrielen wird, wobei durch die innerhalb des Schacht- bzw. Streckenhohlraums gelegenen Rohre Wasser in den Sand gepreßt wird, das im Schwimmsand (anäle für die später einzupressende Zementmischuig öffnet und das durch die außenliegenden Rohre ;ieder zurückfließt.
Ein weitere; Verfahren zum Durchteufen von Schwimmsandshichten od. dgl. ist das bekannte Spundverfahrer bei dem der hergestellte Hohlraum durch Spundwiitde oder Vorrichtungen, die ähnlich wie Spundwäne wirken, gesichert wird. Ferner ist es auch bekann, das Hereinbrechen von Schwimmsand- und Fliefichichten in den bereits geschaffenen Raum durch Dackluft, Wasser, schwere Flüssigkeiten oder Trübe zu verhindern (z. B. Honigmann-Verfahren).
Schließlich isizur Errichtung von Gründungskörpern in wenig trgfesten Bodenschichten ein Verfahren bekannt, beidem die wenig tragfesten Schichten durch Einpresse eines Wasser-Beton-Gemisches nach oben heraugedrückt werden.
Die genannte. Verfahren sind bei bestimmten Mächtigkeiten ud/oder Teufen der Fließ- oder Schwimmsandscl^hten oder bei bestimmten chemischen Zusamrrnsetzungen und Temperaturen der in den Schichtei anstehenden Wässer nicht mehr anwendbar oderaber in der Anwendung unwirtschaftlich.
Die Erfindung ezweckt daher ein Verfahren zum Herstellen von HRlräumen in Fließ- und Schwimmsandschichten, midem auch bei sehr großen Teufen . auf verhältnismäig einfache und wirtschaftliche Weise die gewünschten Hohlräume hergestellt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist demgemäß insbesondere für solche Fälle vorgesehen, wo beim Durchteufen von Schwimmsand- und Fließsandschichten die bekannten Verfahren aus den genannten Gründen nicht oder nicht mehr wirtschaftlich angewendet werden können.
Erfindungsgemäß werden zur Herstellung der Hohlräume unter Stehenlassen einer Bergefeste in den standfesten Schichten Bohrlöcher durch diese Bergefeste hindurch in die Schwimmsand- oder Fließsandschichten abgebohrt, durch die hindurch ein sich verfestigendes Verdrängungsmaterial, beispielsweise Beton, Zementbrei od. dgl., in die Schwimmsand- oder Fließsandschichten, vorzugsweise von innen nach außen eingepreßt und zugleich der hierbei verdrängte Schwimm- oder Fließsand abgezogen wird, wobei jeweils durch die inneren Bohrlöcher das Verdrängungsmaterial eingepreßt und durch die äußeren Bohrlöcher das verdrängte Material abgezogen wird. Es wird auf diese Weise durch Verdrängung innerhalb der Schwimmsand- oder Fließsandschichten ein kompakter Verfestigungskörper gebildet, der dann in üblicher Weise durchteuft bzw. durchfahren werden kann.
Insbesondere bei mächtigeren Schwimmsandschichten kann es angebracht sein, beim Einpressen des Verdrängungsmaterials die Verpreßrohre vom Liegenden der Schwimmsandschichten aus zum Hangenden stufenweise oder kontinuierlich langsam hochzuziehen. Diese Arbeitsweise hat unter Umständen noch den Vorteil, daß die Hangend- und Liegendschichten durch Zementieren zusätzlich verfestigt werden. Es ist auch möglich, für das Einpressen des Verdrängungsmaterials und für das Abziehen des verdrängten Schwimmsandes Doppelrohre zu verwenden. In diesem -Fall kann durch-'ein und dasseFlbe Bohrloch zugleich Verdrängungsmaterial eingepreßt und verdrängtes Material abgezogen werden. Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Schacht. In der Reihenfolge von oben nach unten ist zunächst eine nicht standfeste Schicht A dargestellt, an die sich eine standfeste Schicht B anschließt. Unterhalb der Schicht B liegt eine Schwimmsand- oder Fließsandschicht C von verhältnismäßig geringer Mächtigkeit, deren Liegendes durch eine standfeste Schicht D gebildet wird.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der in F i g. 2 dargestellten Schnitte 1 bis 11 wird angenommen, daß der Schacht in der oberen Schicht A und zum Teil in der darunterliegenden Schicht B fertiggestellt ist und sich die Schachtsohle 4 der Schwimmsand-und Fließsandschicht C nähert. Das Teufen wird vor Erreichen der nicht standfesten Schicht C im Abstand d, der beispielsweise 5 bis 30 m betragen kann, eingestellt. Der Schacht ist bis zur Sohle 4 mit einem Ausbau 3 ausgebaut.
Nach Einbringen von Standrohren 5, die mit Absperreinrichtungen 7 versehen sind, werden die Bergefeste d und die Fließ- und Schwimmsandschichten C durchbohrt. Die auf mehreren konzentrischen Kreisen liegenden Bohrungen 6 werden bis etwa zum Liegenden der Schicht C niedergebracht (Schnitt 2, alle Absperreinrichtungen 7 an den Stand-und Bohrrohren sind geschlossen).
Nun wird durch die Bohrungen 6 das flüssige oder plastische Verdrängungsmaterial 8, z. B. Beton, Zementbrei u. dgl., dessen spezifisches Gewicht gegebenenfalls durch Zusätze (beispieelsweise Baryt, Magnetit) erhöht worden ist, eingepreßt. Den verdrängten Fließ- oder Schwimmsand 1 läßt man durch die benachbarten Bohrlöcher kontrolliert entweichen (Schnitt 3), bis aus diesen Bohrlöchern das Verdrängungsmaterial 8 austritt (Schnitt 4).
Danach werden die Bohrlöcher, die bisher zum Einpressen dienten, verschlossen, und es wird nun durch die Bohrlöcher eingepreßt, durch die vorher das verdrängte Material 1 abgezogen wurde (Schnitt 5). Durch die benachbarten äußeren Bohrlöcher läßt man wieder das verdrängte Materiall entweichen (Schnitt 5), bis Verdrängungsmaterial 8 austritt (Schnitt 6).
Anschließend werden die Einpreßlöcher verschlossen und die Bohrlöcher, die zum Entweichen des verdrängten Materials dienten, abschließend zum Verpressen benutzt (Schnitt 7). Läßt sich nichts mehr einpressen, werden auch diese Bohrlöcher verschlossen.
Es zeigt sich, daß bei einer derartigen Arbeitsweise allmählich ein kompakter Verfestigungskörper 11 von Schachtmitte zu den Schachtstößen hin über den gesamten Querschnitt der Schachtsäule und darüber hinaus gebildet wird, der anschließend in üblicher Weise durchteuft werden kann. Selbstverständlich ist es erforderlich, zunächst das Erhärten des eingepreßten Materials abzuwarten, bevor mit den Abteufarbeiten begonnen wird. Es kann sich als zweckmäßig erweisen, den Verfestigungskörper zuvor auch durch mehrere Kernbohrungen hinsichtlich seiner Beschaffenheit zu untersuchen.
Falls der Verfestigungskörper 11 zu flach ist, d. h. sein Böschungswinkel a klein ist (Schnitt 11), so würde eine vollständige Verdrängung der Fließ- oder Schwimmsandschichten nicht ohne weiteres erzielt werden können.
Um dies zu verhindern, kann man die Bohrrohre in den Standrohren 5 verschiebbar anbringen und das Verpressen so durchführen, daß während des Verpreßvorgangs das Bohrrohr stufenweise oder kontinuierlich vom Liegenden der Schwimmsandschicht bis zum Hangenden hochgezogen wird (Schnitt 9).
Dasselbe kann erreicht werden, wenn für das Einpressen und Abziehen des Materials ein Doppelrohr 6, 6' verwendet wird, welches in das Standrohr 5 eingebracht wird und von denen das Außenrohr 6' um den Abstand 10 kürzer ist als das Innenrohr 6. Durch das Innenrohr 6 wird dann Verdrängungsmaterial 8 eingepreßt, während durch den Ringraum 9 zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr das verdrängte Material abgezogen wird.
Man kann auch das Doppelrohr 6, 6' so anordnen, daß es während des Verpreßvorgangs vom Liegenden zum Hangenden hochgezogen werden kann, wie oben beschrieben.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Gebirgskörpers in Schwimmsand- oder Fließsandschichten, insbesondere zum Abteufen von Schächten oder Auffahren von Strecken in derartigen Schichten durch Verdrängung der anstehenden, nicht standfesten oder wasserführenden Gebirgsschicht durch ein sich verfestigendes Material, dadurch gekennzeichnet, daß unter Stehenlassen einer Bcrgefeste (d) in den standfesten Schichten (B) Bohrlöcher (6) durch diese Bergefeste (d) hindurch in die Schwimmsand- oder Fließsandsclichten (C) abgebohrt werden, durch die hinduth ein sich verfestigendes Verdrängungsmateria (8), beispielsweise Beton, Zementbrei u. dgl., ii die Schwimmsand- oder Fließsandschichten vazugsweise von innen nach außen eingepreßt uxl zugleich der hierbei verdrängte Schwimm- odr Fließsand abgezogen wird, wobei jeweils duch die inneren Bohrlöcher (6) das Verdrängngsmaterial (8) eingepreßt und durch die äußren Bohrlöcher (6) das verdrängte Material (1) tbgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einptssen des Verdrängungsmaterials (8) die Prßrohre langsam zum Hangenden. der Schwimmend- oder Fließsandschichten (C) hochgezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruc;1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendng von Doppelrohren (6, 6') durch das Bobloch gleichzeitig Verdrängungsmaterial eingeprot und verdrängtes Material (1') abgezogen wid.
4. Verfahren nach einem W Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichn4 daß dem Verdrängungsmaterial (8) Schwerspff, beispielsweise Baryt, Magnetit od. dgl., zugeytzt wird. In Betracht gezogene Drueschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 867 77; britische Patentschrift Nr. 2212 aus dem Jahre 1891.