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Verfahren zur Verminderung des Gleitwiderstandes beim Vortreiben oder
Absenken von Baukörpern oder Bauhilfsvorrichtungen im Erdreich und Vortriebs-oder
Absenkkörper zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Verminderung des Gleitwiderstandes beim Vortreiben oder Absenken von Baukörpern
oder Bauhilfsvorrichtungen im Erdreich mit Hilfe von an deren Außenfläche verlaufenden,
im Erdreich verbleibenden Gleitbahnen sowie einen Vortriebs- oder Absenkkörper zur
Durchführung des Verfahrens.
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Beim waagerechten oder geneigten Vortreiben eines Baukörpers oder
einer z. B. durch einen Vortriebsschild gebildeten Bauhilfsvorrichtung oder beim
Absenken von Baukörpern, z. B. Senkkästen, in lotrechter oder schräger Richtung
nach unten bei größeren Tiefen kann der Gleitwiderstand zwischen der Außenfläche
des Mantels des Vortriebs- oder Absenkkörpers und dem umgebenden Erdreich je nach
der Tiefe, in der das Bauwerk zu erstellen ist, so groß werden, daß das Vortreiben
oder das Absenken nur unter Aufwand stärkster Vortriebskräfte durchgeführt werden
kann. Insbesondere für das Absenken von Baukörpern oder Senkkästen ist es daher
bekannt, zwischen der Außenfläche des Mantels des Senkkörpers und dem umgebenden
Erdreich eine Gleitschicht aus einem Schmier- oder Gleitmittel von im wesentlichen
flüssiger Beschaffenheit anzuwenden.
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Es ist ferner bekannt, auf der Außenseite eines Senkkastens oder eines
in beliebiger Richtung vorzutreibenden Hohlkörpers eine oder mehrere Gleitbahnen
aus Holz oder Metall anzuordnen. Die solche Gleitbahnen verwendenden bekannten Vortriebs-oder
Absenkverfahren haben jedoch alle den Nachteil, daß die Gleitbahnen zunächst ohne
oder mit dem Vortriebs- oder Absenkkörper um etwa die Hälfte der Länge desselben
in den Boden eingetrieben werden müssen und erst dann zum weiteren Vortreiben bzw.
Absenken des Körpers in ortsfester Lage im Boden festgehalten werden. Ihre Anwendung
ist daher auf das Absenken von Senkkästen in verhältnismäßig geringe Tiefen oder
auf das Vortreiben von Hohlkörper geringer Länge beschränkt. Zum waagerechten oder
geneigten Vortrieb von langen röhrenförmigen Körpern oder zum Vortrieb von Vortriebsschilden
für den Tunnelbau sind sie dagegen nicht brauchbar. In solchen Fällen kann bei Verwendung
von Gleitbahnen eine wirkungsvolle Verringerung der Reibung nur erreicht werden,
wenn für den vorzutreibenden Bau- oder Bauhilfskörper Gleitbahnen zur Verfügung
stehen, die von Beginn des Vortriebs an von der vorderen Vortriebsschneide ständig
bis zum hinteren Vortriebsende an wirksam sind.
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Durch die Erfindung soll ein Verfahren ermöglicht werden, bei dem
diese Bedingung in einfacher Weise erfüllt ist. Demgemäß besteht die Erfindung in
erster Linie darin, daß die Gleitbahnen während des gesamten Vortreib- bzw. Absenkvorganges
des Bau- oder Bauhilfskörpers etwa von dem hinteren Rand der Vortreib- bzw. Absenkschneide
an in Form von sich ständig über die gesamte Vortreib- oder Absenktiefe erstreckenden
Gleitbändern aus Blech oder Kunststofffolie in der Weise ausgelegt werden, daß die
Gleitbänder vom Innern des Vortriebs- oder Senkkörpers aus durch im Bereich der
Schneide angeordnete Querschlitze hindurch nach hinten zu dessen Außenfläche geführt
und mit ihren durch die Querschlitze hindurchgetretenden Enden mit fortschreitendem
Vortrieb bzw. Absenken nach vorn bzw. nach unten verlängert werden, ohne eine Bewegung
gegenüber dem anstehenden Erdreich auszuführen.
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Vorzugsweise werden die durch die Querschlitze hindurchgeführten Enden
der Gleitbänder bei Beginn des Vortreibens bzw. Absenkens an einem Festpunkt am
Erdreich befestigt. Ein solcher Festpunkt kann beliebiger Art sein und z. B. bei
der Herstellung eines Tunnels oder Stollens mit Schildvortrieb durch das hintere
Ende des Ausbaues, gegebenenfalls in einem Arbeitsschacht, gebildet werden kann.
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Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung besteht gegenüber
bekannten Vortriebsverfahren, bei denen mechanische Gleitmittel in Form von Gleitbahnen
verwendet werden, der erhebliche Fortschritt, daß die Gleitbahnen von Anfang an
mit ihrem hinteren oder oberen Ende eine Ruhelage am Erdreich einnehmen und von
diesem Ende aus mit dem Vortreiben des Vortriebs- oder Absenkkörpers ständig nach
vorn bzw. unten verlängert werden, wobei sie jegliche
Reibung zwischen
dem Vortriebskörper und dem Erdreich von ihrer Austrittsstelle an der Vortriebsschneide
bis zum hinteren Ende verhindern. Dabei können die Gleitbänder während des Vortreibens
oder Absenkens in Form von aneinander anschließenden Streifen begrenzter Länge bzw.
Tafeln ausgelegt werden, die durch die Querschlitze hindurch stetig nachgeschoben
werden.
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Ein besonderer Vorteil besteht jedoch darin, daß die Gleitbänder während
des Vortreibens oder Absenkens auch als zusammenhängende Bänder von Trommeln oder
Rollen abgezogen werden, die mit dem Vortreiben oder Absenken des Vortriebs- bzw.
Absenkkörpers mitwandern. Dabei ist weiterhin vorteilhaft, daß, falls erforderlich,
zur weiteren Verminderung der Gleitreibung an den mit den Gleitbändern in Berührung
kommenden Oberflächenteilen des Vortriebs- oder Absenkkörpers in fester Verbindung
mit diesem zusätzliche Gleitbahnen aus Metallblech, Kunststoffolie od. dgl. angebracht
sein können, so daß nur die Gleitbänder und die Gegengleitbahn aufeinandergleiten.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann zwischen die Innenflächen
der Gleitbänder und die Gegengleitfläche des Mantels des Vortriebs- oder Senkköprers
ein Schmiermittel eingeführt werden.
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Die Erfindung ist auch bei Anwesenheit von Grundwasser oder sonstigem
Wasser sowie bei Vortriebs- oder Senkkörpern anwendbar, die mit einer mit Luftüberdruck
gefüllten Arbeitskammer versehen sind. In diesem Fall können die Durchführungsschlitze
für die Gleitbänder mit einfachen Mitteln gegen den Eintritt von Wasser und gegen
den Durchlaß von Druckluft abgedichtet werden. Die Durchlaßschlitze können aber
auch hinter bzw. über der Druckluftkammer angeordnet werden, so daß nur eine Abdichtung
gegen Wassereintritt erforderlich ist.
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Ein zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besonders zweckmäßiger
Vortriebs- oder Absenkkörper mit einem an seinem vorderen Ende angeordneten Schneidenteil
ergibt sich, wenn die zur Durchführung der Gleitbänder dienenden Querschlitze an
dem Schneidenteil in einer zur Längsachse des Vortriebs- oder Absenkkörpers senkrechten
Querebene unter Belassung von Verbindungsstegen im Abstand voneinander angeordnet
sind.
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Um bei einem solchen Vortriebs- oder Absenkkörper die Gleitbänder,
wie bereits erwähnt, von Trommeln abziehen zu können, sind die Trommeln vorzugsweise
im Bereich der Querschlitze ortsfest, aber drehbar im Innern des Körpers angeordnet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung ergibt sich, wenn hierbei der
Schneidenteil des Vortriebs-oder Absenkkörpers hohl ausgebildet ist und die Trommeln
in dem Hohlraum des Schneidenteiles gelagert sind. Bei dieser Ausbildung kann auf
jegliche Abdichtung der Querschlitze verzichtet werden. Zwar sind die Gleitbändertrommeln
hierbei dem Wasser ausgesetzt. Das ist aber belanglos. Jedoch besteht hierbei die
Möglichkeit, den Schneidenteil nach innen leicht wasserdicht abzuschließen.
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Beim Vortreiben oder Absenken von Körpern, die selbst den Baukörper
bilden, z. B. beim Vortreiben eines vorgefertigten Rohres, wird die Erfindung vorzugsweise
so angewendet, daß der Schneidenteil mit dem Mantelteil des Vortriebs- oder Absenkkörpers
lösbar verbunden und als wiedergewinnbare Schneide ausgebildet ist. Die Erfindung
ist bei Vortriebs- oder Senkkörpern beliebiger Querschnittsform anwendbar. Bei Körpern
mit runder bzw. gewölbter Außenfläche können die Gleitbänder, insbesondere wenn
sie aus Metallblech bestehen, entsprechend der Rundung oder Wölbung vorgeformt werden..
Gleitbänder aus Kunststoffolie passen sich unter der Wirkung des auf ihnen lastenden
Druckes von selbst der runden oder gewölbten Form an.
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In der nachstehenden Beschreibung sind an Hand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch das vordere Ende
eines Vortriebsschildes, F i g. 2 den zugehörigen Längsschnitt, F i g. 3 einen lotrechten
Schnitt durch das untere Ende eines Senkkastens und F i g. 4 einen Querschnitt durch
den Senkkasten in Höhe des Schneidkopfes.
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Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Arbeitsschild 1 ist an seinem
vorderen Ende, das den Schneidenteil2 bildet, mit einer Verstärkung versehen, durch
die beim Vortreiben des Schildes gegenüber dem anschließenden Schildmantel eine
Ausweitung zur Aufnahme von Gleitbändern 6 gebildet wird. Die Gleitbänder 6, die
aus Blech oder aus Kunststoffolien bestehen können, sind auf im Schild 1 drehbar
angeordneten Trommeln 7 aufgewickelt, die sich beim Vortreiben des Schildes mit
diesem vorwärtsbewegen. Mit ihrem hinteren Ende sind die Gleitbänder 6 durch schräg
nach hinten gerichtete Querschlitze 4 hindurchgeführt, die, wie aus F i g. 1 ersichtlich
ist, in einer zur Längsachse des Schildes senkrechten Ebene verlaufen und gleichmäßig
über den Schildumfang verteilt an dem Schneidenteil 2 des Schildes 1 angeordnet
sind. Zwischen den Querschlitzen 4 sind Stege 3 belassen, die eine solche Breite
haben, daß der Zusammenhalt des Schneidenteiles bzw. des Schildes durch die Querschlitze
4 nicht gefährdet ist. Aus F i g. 1 ist ferner erkennbar, daß die Gleitbänder 6
gegebenenfalls verschiedene Breite haben können. Die Gleitbänder 6 können anfangs
mit ihren durch die Querschlitze 4 durchgetretenden hinteren Enden an der Ausbruchswandung
oder an dem hinteren Ende des Ausbaues befestigt sein und werden hierdurch sowie
auch durch die Reibung am Erdreich beim Vortreiben des Schildes in ortsfester Lage
gegenüber dem Erdreich festgehalten, so daß sich die Trommeln 7 beim Vortrieb oder
Absenken drehen und stetig eine dem Vortriebsmaß entsprechende Länge der Gleitbänder
6 freigeben. An den zwischen den Querschlitzen 4 befindlichen Stegen 3 können äußere
Verstärkungsrippen 5 für den Schildmantel angeordnet sein, die zugleich einen gewissen
Schutz für die Gleitbänder bilden. Die Gleitbänder 6 trennen den Schildmantel von
dem umgebenden Erdreich und verringern daher die sonst bestehende Reibung wesentlich,
da im Bereich der Gleitbänder keine Bewegung und daher auch keine Gleitreibung zwischen
diesen und dem Erdreich, sondern .nur eine Bewegung und Reibung zwischen den glatten
Innenflächen der Gleitbänder und dem Schildmantel zu überwinden ist. Diese Gleitreibung
ist wesentlich geringer als die sonst vorhandene Gleitreibung zwischen Schildmantel
und Erdreich, kann aber noch weiter herabgesetzt werden, indem zwischen die Innenflächen
der Gleitbänder 6 und die Außenfläche des Schildmantels ein Schmiermittel eingeführt
wird. Zu
diesem Zweck sind bei der dargestellten Ausführungsform
Bohrungen 8 im Schildmantel angeordnet, die mit Leitungen 9 in Verbindung stehen
und durch die ein solches Schmiermittel z. B. eingepreßt werden kann.
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Beim Vortrieb des Schildes im Grundwasser und Anwendung von Luftüberdruck
in einer Arbeitskammer des Schildes können die Trommeln 7 mit den Gleitbändern und
die Querschlitze 4 hinter dieser Arbeitskammer angeordnet werden, so daß die Querschlitze
nur gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet zu werden brauchen. Dies kann z.
B. durch an der Außenfläche des Schildes 1 nach hinten über die Querschlitze 4 überstehende
Dichtungszungen aus schmiegsamem Material erreicht werden. Auch in einem solchen
Fall tritt eine erhebliche Reibungsverminderung ein, da die Reibung zwischen dem
gesamten Schildmantel und dem umgebenden Erdreich auf die Länge der Arbeitskammer
beschränkt wird.
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Die Erfindung kann in der beschriebenen Form auch angewendet werden,
wenn statt eines Arbeits-« Schildes ein vorgefertigter Baukörper, z. B. ein Rohr
aus Stahlbeton oder Spannbeton, vorgetrieben werden soll. In diesem Fall kann an
dem vorderen Ende dieses Vortreibkörpers ein wiedergewinnbarer Schneidkopf angeordnet
sein, der hohl ausgebildet ist und die Trommeln 7 für die Gleitbänder 6 enthält.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen die Anwendung der Erfindung für das Absenken
eines Senkkastens, der z. B. zur Herstellung eines Brunnens dienen kann. Das Absenken
kann sowohl lotrecht als auch schräg nach unten erfolgen. Der Absenkkörper 11 ist
auf eine wiedergewinnbare Schneide 10 aus Metall, Stahlbeton oder Spannbeton aufgesetzt,
die zum Zweck der Wiedergewinnung in der Umfangrichtung in mehrere Abschnitte unterteilt
ist, die unter sich und mit dem Absenkkörper 11 lösbar verbunden sind. Die Schneide
10 weist die äußere Form und den Umriß des Absenkkörpers 11 auf, springt
jedoch gegenüber der Außenfläche des Absenkkörpers etwas nach außen vor. Dieser
Vorsprung ist aber im Gegensatz zu den sonst bei Senkkästen üblichen Schneidenvorsprüngen
sehr gering, da er im wesentlichen nur Raum für die Unterbringung der Gleitbänder
13 schaffen soll.
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Wie bei der ersten Ausführungsform sind die Gleitbänder 13 auf drehbare
Trommeln 12 aufgewickelt, die hier in der hohl ausgebildeten Schneide 10 selbst
angeordnet sind. Bei dem dargestellten Senkkasten, der den aus F i g. 4 ersichtlichen
rechteckigen bzw. nahezu quadratischen Querschnitt aufweist, sind die Trommeln 12
auf jeder Seite des Senkkastens paarweise mit einer solchen Breite angeordnet, daß
die Gesamtbreite eines Trommelpaares etwa der Breite der Innenseite des Senkkastens
entspricht. Zwischen den Trommeln eines Paares und den Trommelpaaren als Ganzes
sind wiederum Stege belassen, die den Zusammenhalt der hohlen Schneide 10 sichern.
Die Gleitbänder 13 treten durch Querschlitze 14 aus, die entsprechend der Anordnung
der Trommeln 12
an der äußeren Oberkante der Schneide 10 , angebracht
sind. Sie werden mit ihren oberen Enden jeweils wiederum ortsfest festgehalten und
rollen daher beim Absenken des Absenkkörpers 11 Wter stetiger Verlängerung nach
unten von den Trommeln 12 ab. Auch hierbei ist zwischen der Außenfläche der Gleitbänder
13 und dem anstehenden Erdreich überhaupt keine Gleitreibung vorhanden, weil die
Gleit-Bänder 13 außerhalb des Senkkastenmantels keine Bewegung gegenüber dem anstehenden
Erdreich durchführen. Eine Bewegung findet lediglich zwischen der Innenfläche der
Gleitbänder 13 und dem Senkkastenmantel statt. Hierbei ist aber die Reibung äußerst
gering und kann wie bei der ersten Ausführungsform noch weiter verringert werden,
wenn durch Leitungen 15 über Öffnungen 16 ein Schmiermittel zwischen die Gleitbänder
13 und den Senkkastenmantel eingepreßt wird. Die Leitungen 15 werden beim Aufbau
bzw. beim Betonieren des Senkkörpers 11 mit eingelegt und ständig nach oben verlängert.
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Die Gleitreibung kann noch weiter verringert werden, wenn die Außenfläche
des Senkkörpers vollkommen glatt ausgebildet wird, was je nach der Art der verwendeten
Schalung und der Betongüte ohne weiteres möglich ist. Es können aber auch auf der
Außenfläche des Senkkörpers weitere Gleitstreifen 17 angebracht werden, die mit
dem Senkkörper unverschiebbar verbunden sind. Es ergibt sich dann eine Gleitreibung
nur zwischen den beiden einander zugekehrten Flächen der Gleitbänder, die an sich
schon außerordentlich gering ist und durch Einpressen eines Schmiermittels zwischen
diese Flächen noch weiter herabgesetzt werden kann.
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Bei allen Ausführungsformen bleiben die Gleitbänder im Boden zurück.
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Bei der in F i g. 3 dargestellten hohlen Ausbildung der Schneide 10
kann, wenn der Senkkasten im Grundwasser abgesenkt wird, auf eine Abdichtung der
Querschlitze 14 gegen eintretendes Wasser verzichtet werden, wenn die Schneide nach
innen wasserdicht abgeschlossen wird.