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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines im Erdreich
verlaufenden, aus vorgefertigten Baukörperabschnitten zusammengesetzten röhrenartigen
Bauwerks, bei dem zumindest auf den jeweils hintersten Baukörperabschnitt ortsfest
abgestützte Vortriebspressen zum Vortreiben der Baukörperabschnitte einwirken und
ein in die Vortriebsrichtung steuerbarer Schild vor dem vordersten Baukörperabschnitt
angebracht ist.
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Der Ausdruck »röhrenartiges Bauwerk« wird hierin als Sammelbegriff
für Tunnels, Stollen, Rohrleitungen u. dgl. verwendet, wobei es dem Einzelfall überlassen
bleiben kann, ob es sich hierbei um ein Bauwerk mit offener oder geschlossener Sohle
handelt.
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Bei den bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Art sind die
Hauptschwierigkeiten darin zu sehen, den Baukörper beim Vortreiben genau zu führen,
ferner die Überwindung der zwischen Bauwerk-außenmantel undErdreich auftretendenReibung
und das Durchfahren nicht tragfähiger Bodenschichten. Demgemäß liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten durch ein verbessertes Verfahren zu
beheben, das sich besonders für die Herstellung eines unterirdischen röhrenartigen
Bauwerks unabhängig von der speziellen Natur des Erdreichs eignet.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein Schild verwendet
wird, dessen Profil dem der Baukörperabschnitte angepaßt, aber in den Querabmessungen
etwas größer ist, daß von dem Schild aus laufend unterhalb des Schildes Gleit- und
Führungsfundamente ortsfest eingebaut werden und daß der zwischen Erdreich und Außenfläche
der Baukörperabschnitte entstehende Hohlraum mit einer plastisch eingestellten reibungsmindernden
Gleitmasse verpreßt wird.
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Indem unterhalb des Schildes und vor dem vordersten Baukörperabschnitt
laufend Gleit- und Führungsfundamente ortsfest eingebaut werden, wird erreicht,
daß alle Baukörperabschnitte miteinander ständig genau in der gewünschten Vortriebsrichtung
ausgerichtet sind. Außerdem wird hierdurch und durch die weiteren Maßnahmen die
Reibung, die beim Vorpressen der Bauabschnitte zwischen denselben und dem Erdreich
auftritt, verringert. Ein Durchfahren sowohl nicht tragfähiger Gebirgsschichten
als auch von Fels, der geschossen werden muß, wird möglich.
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Als Gleitmasse kann eine plastisch eingestellte, zweckmäßig abbindungsfähige
Mischung aus Kreide, Karbidschlamm, Traß, Ton und/oder Bitumenemulsion, gegebenenfalls
unter Beimischung mineralischer Bestandteile, z. B. Sand oder Kies, und stark gelbildenden
Kolloiden, z. B. Silikatverbindungen, verwendet werden.
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Diese Mischungen haben trotz einer vergleichsweise steifen Konsistenz
eine relativ niedrige innere Reibung, also hohe Schmierwirkung, bei einem geringen
Trocknungsschwund.
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Die innere Reibung dieser Gleitmassen kann noch dadurch weiter herabgesetzt
werden, daß der Gleitmasse ein porenbildendes Mittel zugesetzt wird.
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Zum Sicherstellen gleichmäßiger Auflagerkräfte empfiehlt sich die
Verwendung von in die Fundamente eingebauten, elastisch oder plastisch deformierbaren
Bauteilen, z. B. Gummiplatten oder einem Bitumenmineralgemisch. Nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung wird zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weiter
ein Schild vorgeschlagen, der als ein dem Profil der Baukörperabschnitte angepaßter,
in den Querabmessungen aber etwas größerer Hohlkörper ausgebildet ist, an dessen
Sohlenfläche eine verschließbare öffnung zum Einbau der Fundamente vorgesehen ist,
mit der Besonderheit, daß am baukörperseitigen Ende der verschließbaren öffnung
ein Schieber vorgesehen ist, der quer zum Schild in das Erdreich gedrückt werden
kann.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß der Schild in
an sich bekannter Weise quer unterteilt ist und daß sich der Vorderteil am hinteren
Teil über eine die Vortriebsrichtung bestimmende einstellbare Lagerung abstützt.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine schematische Längsschnittansicht
eines in das Erdreich vorzutreibenden Stollens,-F i g. 2 einen Querschnitt
durch den Stollen nach F i g. 1 und F i g. 3 und 4 Teilansichten im
Längsschnitt zur Darstellung der Dichtung zwischen vorderstem Baukörperabschnitt
und Schild bzw. zwischen zwei aufeinanderfolgenden Baukörperabschnitten.
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Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist, sollen mit Hilfe nicht
dargestellter Pressen vorgefertigte Stollenabschnitte 10 in Richtung des
Pfeiles 12 in das Erdreich vorgetrieben werden. Dem vordersten Stollenabschnitt
10 a ist ein Vortriebsschild 14 vorgeschaltet, der zusammen mit den Stollenabschnitten
10 in das Erdreich eingepreßt wird. Der Vortriebsschild 14 hat das gleiche
Querschnittsprofil wie die Stollenabschnitte 10 (F i g. 2), steht
aber über den Umfang der letzteren etwas vor. Der Vortriebsschild 14 stützt sich,
wie bei 16 dargestellt ist, an der Stirnseite des vordersten Stollenabschnittes
10 a ab. Der Vortriebsschild ist in zwei Teile 14 a und 14 b unterteilt,
von denen der vordere Teil 14 a am hinteren Teil 14 b
in der
Richtung verstellbar befestigt ist. Es können daher Abweichungen in der Vortriebsrichtung
korrigiert werden. Diese Verstellbarkeit des Vorderteils gegenüber dem hinteren
Teil wird beim gezeichneten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß beide Teile
an der gegenseitigen Stoßfuge mit am Innenurnf ang umlaufenden U-Eisen
18 a und 18 b versteift sind. In den U-Eisen 18 a und
18 b sind mehrere Mutterteile 20 a, 20 b festgelegt, die zur
Aufnahme von SpindeIn 22 dienen. Durch eine entsprechende Verdrehung der Muttern
20 a, 20 b kann die Neigung des Vorderteiles 14 a gegenüber dem hinteren
Teil 14 b auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Gegebenenfalls
können auch in die Stoßfuge zwischen dem Vorderteil 14 a und dem hinteren Teil 14
b Keile 24 eingeschlagen werden, damit die gegenseitige Einstellung der Schildteile
14 a und 14 b gesichert bleibt. Die Stoßfuge zwischen den beiden Schildteilen
wird zweckmäßigerweise noch abgedichtet, wie dies in der F i g. 1 durch die
umlaufende Dichtungsmanschette 26 schematisch angedeutet ist. An Stelle der
dargestellten, mit Hilfe von Spindeltrieben und Keilen erfolgenden Einstellung des
Schildvorderteiles 14 a
können auch andere Einstellvorrichtungen, z. B. gesteuerte
Pressengruppen u. dgl., vorgesehen sein.
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In der Zeichnung ist der Schildvorderteil 14a als offener Vortriebsschild,
der eine Schneidvorderkante
28 sowie Schmiermitteleinpreßöffnungen
30 besitzt, dargestellt. Es können aber auch andere Schildformen verwendet
werden, deren Auswahl sich nach den jeweiligen Verhältnissen des Einzelfalles richtet.
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Wie aus den F i g. 1 und 2 ferner ersichtlich ist, sind die
Stollenabschnitte 10 auf Gleit- und Führungsfundamenten 32 gelagert.
Diese Fundamente dienen einerseits zur genauen Führung des vorzutreibenden Stollenbaukörpers
und andererseits zur Herabsetzung der beim Vortreiben entstehenden Reibung, zu welchem
Zweck sie, wie bei 34 schematisch angedeutet ist, mit Rollen versehen sein können.
Der Einbau dieser Fundamente erfolgt durch in der Sohle des Schildteiles 14
b vorgesehene öffnungen 36, die durch Deckel 38 dicht verschließbar
sind. Am hinteren Ende der Öffnungen 36 ist je ein Absperrschieber
40 vorgesehen, der in die gezeichnete Stellung gebracht wird, bevor zum Einbau der
Fundamente 32 der Deckel 38 geöffnet wird. Nach erfolgtem Niederbringen
und genauem Ausrichten des Fundamentes 32 wird die Öffnung 36 wieder
mit dem Deckel 38 geschlossen, und es wird der Schieber 40 hochgezogen. Anschließend
werden die nicht dargestellten Pressengruppen ausgefahren, wodurch der Schild und
die Stollenabschnitte weiter in das Erdreich vorgetrieben werden. Nach Zurücklegen
einer vom Einzelfall abhängigen Vortriebsstrecke werden die Pressen stillgesetzt,
und die nächsten Fundamente werden wieder durch die Öffnung 36 niedergebracht.
Der Vortrieb erfolgt daher schrittweise im Wechsel mit dem Niederbringen der Fundamente
32, wobei, wenn eine der Länge eines Stollenabschnitts 10 entsprechende
Vortriebsstrecke zurückgelegt worden ist, jedesmal die Pressen wieder eingezogen
werden und ein weiterei: Stollenabschnitt 10 angesetzt wird.
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Zur noch weiteren Verringerung der Reibung C, t5
zwischen dem
Erdreich und den Stollenabschnitten wird in den Zwischenraum 42 zwischen Stollenaußenumfang
und Erdreich eine plastische Gleitmasse eingepreßt. Die Querabmessungen des Zwischenraumes
42 entsprechen dabei etwa der Wandstärke des Schildes 14, wie aus der F i
g. 1 ersichtlich ist. Das Einpressen der Gleitmasse erfolgt durch im Stollenabschnitt
10 a vorgesehene Einpreßöffnungen 44. Außerdem können hierzu weitere
Einpreßöffnungen am pressenseitigen Eingangsportal des Stollens vorgesehen sein
(nicht dargestellt). Damit die Gleitmasse nun nicht ins Innere des Stollens eindringt,
ist es notwendig, die Stoßfugen zwischen aufeinanderfolgenden Stollenabschnitten
sowie die Stoßfuge zwischeu Schild 14 und vorderstem Stollenabschnitt
10 a
abzudichten. Gleiches gilt sinngemäß auch für das pressenseitige
Eintrittsportal des Stollens (nicht dargestellt). Die hierfür erforderlichen Dichtungen
46 und 48 sind in der F i g. 1 schematisch und in den F i g. 4 bzw.
3 im Detail dargestellt. Es handelt sich hierbei je um längs des Umfanges
verlaufende Dichtunasmanschetten. In diesem Zusammenhano, sei noch bemerkt, daß
der Schieber 40 gleichfalls Dichtwirkung ausüben soll, er soll nämlich verhindern,
daß bei offener Öffnung 36 Gleitmasse aus dem Zwischenraum 42 in das Innere
des Schildes abfließt.
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In der F i a. 4 ist die rechte Hälfte einer Dichtung
46 dargestellt. Jeder Stollenabschnitt ist an seinen beiden Enden über eine Stufe
50 abgesetzt, so daß der Zwischenraum 42 an diesen Stellen zur Aufnahme der
Dichtungsmanschette verbreitert ist. Die Dichtungsmanschette weist einen umlaufenden
Blechmantel C
52 auf, der mit nach innen weisenden, axial verlaufenden
Rippen 54 und 56 sowie mit einer radial verlaufenden Rippe 58 versehen
ist. Diese Rippen dienen einerseits zur Aussteifung des Blechmantels 52 und
andererseits zur Verringerung der Reibung zwischen Dichtungsmanschette und Stollenabschnitten,
wenn zwischen diesen eine Relativbewegung stattfindet. Eine umlaufende Dichtungslasche
60 liegt mit einem Ende an der der Stoßfuge zwischen zwei Stollenabschnitten
abgewandten Seite der Rippe 58 an. Der übrige Teil der Dichtungslasche
60 liegt auf dem Außenumfang des Stollenabschnittes 10 an. Die
Ab-
dichtung erfolgt dabei in der Weise, daß die im Zwischenraum 42 befindliche
Masse einen Druck gegen die Dichtungslasche 60 ausübt und letztere gegen
die radiale Rippe 58 und gegen den Außenumfang des Stollenabschnittes
10 preßt. Für den Fall, daß zwischen zwei benachbarten Stollenabschnitten
10 eine weitere Pressengruppe zum wechselseitigen Vortieb eingesetzt werden
soll, sind der Blechmantel 52 sowie die axial verlaufenden, am Umfang verteilten
Rippen 56 entsprechend verlängert. Ferner sind dann die Absätze
50 entsprechend weiter nach hinten verlegt, damit der erforderliche Bewegungsspielraum
zwischen Dichtung und Stollenabschnitt vorhanden ist. Im übrigen besteht die Dichtungslasche
60 im Interesse einer auten Dichtwirkunzweckmäßig aus gummielastischem Material.
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Die Dichtung 48 zwischen Schild und vorderstem Stollenabschnitt
10 a ist im einzelnen in der F i a. 3
dargestellt und besteht im wesentlichen
aus einem zweckmäßig gummielastischen U-Profil 62, das um den Umfang des
Stollenabschnittes 10 a herumgelegt ist und gegen die Hinterkante des Schildteiles
14 b
anstößt. Zur Vermeidung einer Beschädigung empfiehlt es sich,
wie dargestellt, einen die Dichtung 62
umgreifenden Blechmantel 64 vorzusehen,
der am Außenumfang des Schildes, z. B. durch Schweißung, festgelegt ist. Zur weiteren
Erhöhung der Dichtwirkung kann noch ein Schlauch 66 in das Innere der U-förmigen
Dichtung 62 eingelegt sein.
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Als Gleitmasse, die in den Hohlraum 42 eingepreßt wird, werden zweckmäßigerweise
Zusammensetzungen verwendet, wie sie eingangs beschrieben worden sind.
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An Stelle der dargestellten Einzelfundamente 32,
die im übrigen
entweder als Fertigbauteile durch die Öffnung 36 niedergebracht oder erst
vor Ort fertig gestellt werden können, können auch andere Fun damentausbildungen
gewählt werden, z. B. fortlaufende Streifenfundamente, die fortlaufend durch die
Öffnung 36 hindurch erstellt werden, oder über die ,ganze Sohlenbreite verlaufende
Schwellenfundamente. Die Auswahl der für den Einzelfall zweckmäßigsten
C
Fundamentform soll dem Fachmann überlassen bleiben.