DE19612743C1 - Verfahren zum Abdichten der Ortsbrust beim Auffahren eines Hohlraums im Tunnel- und Rohrleitungsbau mittels eines Erddruckschildes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten der Ortsbrust beim Auffahren eines Hohlraums im Tunnel- und Rohrleitungsbau mittels eines Erddruckschildes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Verfahren der gattungsgemäßen Art (DE 36 23 553 A1) gelangt ein Erddruckschild zur Anwendung. Hierbei wird der Erddruckkammer Flüssigkeit zugegeben und die Ortsbrust mit der Flüssigkeit und/oder dem sich einstellenden Flüssigkeits-Boden-Gemisch benetzt, um eine gewisse Abdichtung der Ortsbrust zu erzielen.

Bei dieser Art des Tunnel- oder Rohrvortriebes ist ein ge­ schlossener Vortriebsschild derart ausgebildet, daß er ge­ gen die Ortsbrust offen ist, während er in einem bestimmten Abstand gegen den nachfolgenden Tunnel- oder Rohrstrang, der von einigen Dezimetern bis zu Metern reichen kann, durch eine Wand abgeschlossen ist. Hierdurch entsteht gegen die offene Ortsbrust ein abgeschlossener Raum, der mit Druck beaufschlagt werden kann, so daß eine Druckkammer ge­ bildet ist.

In dieser Druckkammer rotiert in der Achse des kreisförmi­ gen Tunnel- bzw. Kanalschildes das Schneidwerkzeug in Form eines Fräsrades oder Schälmessers, das in Form von um die Achse rotierenden Schneidspeichen propellerartig den Boden an der freien Ortsbrust abschält, abhobelt oder abfräst.

Hierdurch wird der Boden bei der gleichzeitigen Vorwärtsbe­ wegung des gesamten Vortriebsschildes in die Druckkammer hereingewonnen.

Gleichzeitig wird über den natürlichen Wassergehalt des Bo­ dens bzw. über Zugabe von Wasser in die Druckkammer, sofern ein nicht ausreichender Wassergehalt vorhanden ist, ein Erdbrei gebildet, der über die Spannung des Vorpreßandruckes des Schildes die freie Ortsbrust abstützt.

Diese Abstützmöglichkeiten können insbesondere für große Vortriebsschilde variieren, indem eine zusätzliche Beauf­ schlagung der Druckkammer, beispielsweise durch Zugabe von Druckluft, Bentonitsuspensionen und dgl., vorgesehen wird, wobei diese zusätzliche Beaufschlagung dann als eine Art Druckkissen auf dem mit dem Erdbrei gefüllten Teil der Druckkammer liegt.

Für den Erfolg des gesamten Vortriebes ist es wichtig, daß verschiedene Faktoren, insbesondere

• - der Druck über dem Erdbrei, hilfsweise zusätzliche Druckkissen aus Luft, Bentonitsuspension usw.,
• - die Vortriebsgeschwindigkeit der Schildmaschine und
• - die Massenbilanz des mit dem Vortriebsschild durchfahre­ nen Erdvolumens sowie des, insbesondere hydraulisch, abgeförderten Anteils von Erdbrei aus der Druckkammer,

gegeneinander ausgeglichen sind und daß diese Faktoren mit­ einander im Gleichklang stehen.

Die gesamte Vortriebstechnik ist demgemäß mit allen Be­ triebsdaten auf das Einhalten dieser festen, notwendigen Beziehungen zwischen

• - dem erforderlichen Kammerdruck,
• - der Vortriebsgeschwindigkeit und
• - dem abzufördernden Bodenvolumen

abgestellt.

Sofern man die möglichen Störungen aus der unmittelbaren Betriebstechnik als vernachlässigbar bzw. als beherrschbar ausschließt, dann haben die Hauptstörfaktoren ihre Ursache in den zu durchfahrenden Boden- oder Felsschichten, und zwar aufgrund von

• - unmittelbaren anthropogenen Hindernissen,
• - einem Wechsel der Schichtzusammensetzung,
• - einem Wechsel der Festigkeit, insbesondere bei Festge­ steinen,
• - einem Wechsel der Wasserführung des Gebirges und
• - aufgrund von Fließwegen in Form von Klüften, Spalten usw.

Während die meisten dieser Störfaktoren für den Betrieb le­ diglich "Behinderungen" bedeuten, die sich etwa in einer abfallenden Vortriebsleistung, in druckaufbauenden Hinder­ nissen usw. äußern, stellt darüber hinaus das Anfahren von Fließwegen an der Ortsbrust sogar eine unmittelbare Gefahr für die Sicherheit des Vortriebes dar.

Dies rührt daher, daß aufgrund des Abfließens von Erdbrei oder von zusätzlichen Stützmedien, insbesondere auch des Zugabewassers in solche Fließwege, nicht nur durch den so­ fort abfallenden Kammerdruck die Stützung durch diesen Kam­ merdruck verlorengeht, sondern daß außer der ohnehin sofort eintretenden Betriebsstörung durch Einbrechen der Ortsbrust auch Erdfälle bis an die Tagesoberfläche entstehen können.

Eine solche Entspannung durch abfließende Stützung ist außerordentlich gefährlich und beispielsweise mit Ausblä­ sern bei Druckluftvortrieben zu vergleichen.

Es muß also bei allen erddruckgestützten Vortriebssystemen Vorsorge getroffen werden, daß eine derartige unerwünschte Situation sowohl technisch als auch zeitlich ohne nennens­ werte Verzögerung beherrscht werden kann. Dies versucht man bisher beispielsweise dadurch zu erreichen, daß man die Zugabewassermenge unmittelbar steigerte und beispielsweise die Kreislaufspülung um bis zu dem Dreifachen erhöhte oder daß man zu dem vom fallenden Druck abhängigen hydraulischen Fördersystem eine Suspension zugab. Derartige Vorgehenswei­ sen zeigten jedoch keinen wesentlichen Erfolg, so daß hier­ durch kein nennenswerter Schutz vor Spülungsverlusten und den damit auftretenden beträchtlichen Betriebsstörungen ge­ geben war. Dies gilt umso mehr, als sich zeigte, daß ab­ rupte Spülungsverluste sich nicht durch Signale im Betrieb ankündigten, so daß außer den Hindernissen durch anthropo­ gene Einflüsse im wesentlichen die Fließwege unbekannter, örtlich immer wieder sporadisch angefahrener Fließwege an der Ortsbrust das Haupthindernis für einen kontinuierlichen und störungsfreien Betrieb darstellen.

Beim vorstehend erläuterten Stand der Technik für Erddruck­ schilde wurde die Gefahr von angeschnittenen Fließwegen an der Ortsbrust dargestellt. Beim herkömmlichen Lösen des an­ stehenden Bodenmaterials, das bei vorhandenen Fließwegen meistens Festgestein, Felsen, aber auch künstliche, klüf­ tige, verfestigte Untergrundzonen darstellt, erfolgt das Abfräsen, Abspänen oder auch Abschneiden mit den Messern und Werkzeugen des Schneidrades, also mechanisch.

Das Hereingewinnen des Bergematerials, d. h. des abzuför­ dernden Bodenanteils, das einerseits durch die zu durchfah­ renden Bodenschichten und andererseits durch die verwende­ ten Löse- und Schneidwerkzeuge in seiner Korngröße und Stückigkeit bestimmt ist, ist somit ein mechanischer Vor­ gang im oft trockenen Gebirge.

Trotz der Wasserzugabe - ob als Frischwasser in die Druck­ kammer oder als natürliches Bodenwasser, d. h. Grundwasser - fehlt in vielen Fällen genügend Bodenfeinanteil, damit sich der oben beschriebene Erdbrei so plastisch und homogen bil­ det, daß er vorhandene Fließwege, die als Klüfte, Spalten und dgl. angeschnitten werden können, so weit auffüllt und verstopft, daß ein ungehinderter Vortrieb stattfinden kann.

Entsprechend der oben angesprochenen, häufig vorkommenden Bodenkonstellation fließt in solchen Fällen sowohl zugege­ benes Frischwasser als auch evtl. vorhandenes Bodenwasser bzw. Grundwasser in diesen Fließwegen ab und verhindert zu­ sätzlich zum fehlenden Feinanteil des hereingewonnenen Ma­ terials die Ausbildung des Erdbreis. Die nachteiligen Fol­ gen hiervon sind Betriebsunterbrechungen mit langen Still­ standszeiten für das Räumen von verstopften Druckkammern und Förderkreisläufen. Außerdem ist ein erheblicher Aufwand an Zeit und Kosten zu erbringen, um solche unerwünschten Fließwege mit Schäumen oder zusätzlichen Dickspülungen zu verschließen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, mittels dem es möglich ist, beim erddruckgestützten Schildvortrieb an der Ortsbrust auftretende Fließwege abzudichten und einen Verlust des für das Einstellen der Erdbreikonsistenz benötigten Wassers zu unterbinden.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Er­ findung sind in Anspruch 1 beschrieben. Vorteilhafte Ausge­ staltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen angege­ ben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die offene Orts­ brust mit Hochdruckflüssigkeitsstrahlen, insbesondere Hoch­ druckwasserstrahlen, benetzt bzw. beaufschlagt, vergleich­ bar einer horizontal wirkenden Dusche.

Der Einsatz von hochgespannten Flüssigkeitsstrahlen ist in der Injektionstechnik für die Hochdruckinjektion (HDI) so­ wie für die Anwendung des sog. SOILCRETE-Verfahrens (ge­ schützter Markenname der Firma Keller Grundbau GmbH, Offen­ bach) an sich bekannt.

Es ist auch bekannt, hochgespannte Flüssigkeitsstrahlen als hydraulische Messer im Bergbau, Tiefbau sowie auch im Tun­ nelbau einzusetzen, und zwar entweder als Lösehilfe für sich oder in Kombination mit weiteren Lösewerkzeugen, wie Meißeln, Fräsern und dgl.

Unabhängig hiervon, liegt jedoch der Erfindung ein völlig neuer und anderer Gedanke zugrunde, der, wie dargelegt, darin besteht, daß die offene Ortsbrust mit Hochdruckflüs­ sigkeitsstrahlen beaufschlagt und dadurch versiegelt wird. Dies erfolgt im einzelnen dadurch, daß die auf die Ortsbrust auftreffenden Düsenstrahlen die anstehenden Boden- und Ge­ steinsschichten unmittelbar benetzen sowie aufgrund ihrer Strahlenergie penetrieren, so daß die in diesen Schichten enthaltenen Feinanteile ausgelöst, aufgeschlossen und unmit­ telbar auf der Ortsbrust in eine Boden-Wasser-Suspension in Form eines Bodenbreis gebracht werden, der in der Ortsbrust etwa vorhandene Fließwege in Form von Klüften, Spalten und dgl. gegen Wasserverluste versiegelt.

Um für eine derartige Ortsbrustbedüsung Hochdruckflüssig­ keit, insbesondere Hochdruckwasser in ausreichendem Druck und ausreichender Menge zur Verfügung zu stellen, können ein, zwei oder mehrere Hochdruckpumpen vorgesehen werden, die lediglich des Beispiels halber eine Leistung von 300 l/min bei einem Druck von 600 bar und einer Antriebsmotor­ leistung von 400 kW aufweisen. Hierdurch können in Locker­ böden, die dem Erdbrei vergleichbar sind, bei Düsenleistun­ gen von beispielsweise 20-30 l/min Strahlweiten von bis zu 2 m erzielt werden.

Die Energie für die auf die Ortsbrust auftreffenden einzel­ nen Düsenstrahlen ist erfindungsgemäß so groß bemessen, daß die anstehenden Bodenschichten nicht nur unmittelbar be­ netzt, sondern aufgrund der den Düsenstrahlen innewohnenden Strahlenergie penetriert werden. Hierdurch werden insbeson­ dere die in den Boden- und Gesteinsschichten enthaltenen Feinanteile ausgelöst, aufgeschlossen und unmittelbar in eine Boden-Wasser-Suspension gebracht.

Durch das gleichzeitig mit diesem Vorgang verbundene Rotie­ ren der mechanischen Schneid- oder Fräswerkzeuge des Schildvortriebes wird somit in situ, d. h. unmittelbar schon auf der Ortsbrust, ein Bodenbrei erzeugt und klüftiges, spaltiges Gebirge mit jeder Umdrehung des Schneidwerkzeuges gegen Wasserverluste versiegelt.

Im Gegensatz zur herkömmlichen erdgestützten Schildvor­ triebsmethode entsteht also durch die erfindungsgemäße un­ mittelbare Bedüsung der Ortsbrust ein Erdbrei schon auf der Ortsbrust selbst. Die in der Druckkammer erfolgende Durch­ mischung des hereingewonnenen Bodens mit dem vorhandenen Grundwasser oder dem zugegebenen Frischwasser stellt dann lediglich eine Art zweiter Arbeitsgang dar.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Bedüsung, d. h. also die Beaufschlagung der Ortsbrust mit dem Hochdruckwas­ ser, zusätzlich zu der ohnehin vorgesehenen, für den Ab­ transport des Bodens erforderlichen Frischwasserzugabe er­ folgt.

Es ist aber auch möglich, die Menge des Düswassers derart zu bemessen, daß sie gleichzeitig der gesamten erforderli­ chen Frischwasserzugabemenge entspricht. Bei einer derarti­ gen Vorgehensweise ergibt sich der Vorteil, gerade bei Ei­ genwasserführung des Gebirges entsprechend dem Energiesatz

E = 1/2 m · v²

bei nur wenigen Litern Wasser pro Minute die hohe Strahlge­ schwindigkeit der Hochdruckdüsenstrahlen ausnutzen zu kön­ nen, und zwar bis etwa zur halben Schallgeschwindigkeit, d. h. ca. 150 m/s. Dies ermöglicht es außerdem, gegenüber den herkömmlichen Verfahren mit wesentlich geringeren Frischwasserzugabemengen auszukommen.

Gerade bei kleinen Erddruckschilden, die für die hydrauli­ sche Vorpressung von Rohren mit wenigen Metern Durchmesser eingesetzt werden, kann zweckmäßigerweise der Abstand zwi­ schen der Ortsbrust und einer Druckwand, in welcher die Hochdruckdüsen eingebaut sind, durch entsprechende Kon­ struktion des rotierenden Schneidwerkzeugs, in der Folge Schneidrad genannt, auf wenige Dezimeter beschränkt werden. Damit ist gewährleistet, daß die Düsenstrahlenergie aus­ reicht, um den sich schon in der Druckkammer befindlichen Erdbrei zu durchschießen, so daß ausreichend Energie für die unmittelbare Penetrierung der Ortsbrust zur Verfügung steht.

Die beim Durchstoßen des Erdbreis an diesen als Turbulenz abgegebene Energie, unterstützt durch den Unterdruckmantel des Düsenstrahls, erbringt zusätzliches Aufschließen, Durchmischen und Homogenisieren des Erdbreis in der Druck­ kammer. Durch dieses Aufschließen der Feinanteile des her­ eingewonnenen Bodens wird die hydraulische Bodenförderung außerdem erheblich unterstützt. Dies ist insbesondere bei langen Vorpreßstrecken und langen Förderleitungen von großem Vorteil für einen ungestörten hydraulischen Förder­ betrieb.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich demnach auch mit Vorteil derart anwenden, daß eine Hochdruckbedüsung des Kammerbreis, d. h. also des ohnehin in der Druckkammer ge­ bildeten Erdbreis durchgeführt wird. Aufgrund der von den Düsenstrahlen im Erdbrei erzeugten Turbulenzen wird somit in der Druckkammer vorteilhafterweise die Homogenisierung des Erdbreis an sich bewirkt. Diese Wirkung kommt derjeni­ gen eines Koloidalmischers gleich.

In Weiterbildung der Erfindung können als hochgespannte Flüssigkeitsstrahlen auch Suspensionen mit Steinmehl, To­ nen, Bentoniten, Emulgatoren usw. verwendet werden, um die fehlenden Feinstanteile des Gebirges für die Erdbreibildung zu ersetzen, anzureichern und/oder die Bildung des Erdbreis zu fördern und/oder zu einem Koagulieren mit dem Auftreffen auf der Ortsbrust zu führen, so daß etwaige Fließwege ver­ klebt bzw. versiegelt werden.

Vorteilhafterweise sind je nach dem Durchmesser eines mit Hochdruck zu beaufschlagenden Schildvortriebes die Düsen so auf der Druckwand geometrisch verteilt, daß eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung der Ortsbrust erfolgt, wenn ein Boden mit ein- und derselben Beschaffenheit oder mit nur sehr schwach abgestuften Schichten durchfahren wird.

Wenn demgegenüber durch entsprechende Bodenaufschlüsse schon vorher bekannt ist, daß nur in einem Teilbereich, etwa der unteren Hälfte der Ortsbrust, Festgestein ansteht, in dem mit Fließwegen zu rechnen ist, und daß diese Ge­ steinsschicht mit Lockerböden, Sanden und dgl. überlagert ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, nur den betreffenden Bereich der Druckwand, d. h. im genannten Beispiel nur die untere Hälfte, mit Hochdruckdüsen zu bestücken, um gezielt nur die erwartete untere Festgesteinsschicht zu penetrie­ ren.

Es ist von Vorteil, wenn der Austrittswinkel der Düsen­ strahlen so eingestellt werden kann, daß bei einigen ausge­ wählten oder bei allen Düsen die Strahlrichtung insoweit der Drehbewegung des Schneidrades entgegenwirkt, daß gleichzeitig dadurch ein permanenter Spüleffekt für das Schneidwerkzeug erreicht wird.

Der Betrieb der Hochdruckbedüsung läßt sich grundsätzlich über die Wahl der Leistung jeder einzelnen Düse gestaffelt bestimmen, und zwar erfindungsgemäß entweder für alle gleichmäßig oder beispielsweise durch Anwendung zweier un­ terschiedlicher Druckringe. Außerdem ist es möglich, eine entsprechende Anpassung an die gewünschten Betriebsverhält­ nisse zu erreichen, indem die Leistung der Hochdruckpumpen nach Druck und Menge eingestellt wird.

Wenn aufgrund der vorgesehenen Konstruktion des Vortriebs­ schildes der Abstand zwischen Druckwand und Ortsbrust ent­ sprechend größer ist, können erfindungsgemäß, um die Reich­ weite der Düsenstrahlen zu steigern oder die Strahlenergie für die Penetration zu erhöhen, Luftringdüsen oder Schlitz­ düsen eingesetzt werden. Bei gleichzeitigem Einpressen von Luft in eine Luftdüse, die als Ring oder ähnliches unmit­ telbar die Hochdruckdüse umschließt, bildet sich hierdurch ein Luftmantel um den Düsenstrahl. Dadurch wird die Reich­ weite größer, und der Energieeintrag ist auch noch bei größerer Entfernung ausreichend zur Penetration der Orts­ brust.

Derartige luftummantelte Düsenstrahlen haben in Lockerbö­ den, die der Konsistenz des Erdbreis vergleichbar sind, bei Düsenleistungen von 20-30 l/min und einem Druck von 600-800 bar Strahlreichweiten bis zu 4 m.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 schematisch im Schnitt in auseinandergezogener Darstellung die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und in

Fig. 2 vergrößert schematisch im Schnitt die Hochdruck­ bedüsung mit der Möglichkeit der Verstellung des Düsenwinkels.

Wie aus der Zeichnung, insbesondere aus Fig. 1 in auseinan­ dergezogener Darstellung ersichtlich, ist zur Durchführung des Vortriebes ein Vortriebsschild 1 vorgesehen, an dessen vorderem Ende eine Druckwand 2 gebildet ist. In dieser Druckwand 2 sind Hochdruckdüsen 3 angeordnet, die mit abge­ stuften Durchmessern und in gestaffelter Plazierung vorge­ sehen sein können.

Im Abstand zur Druckwand 2 ist ein rotierendes Schneidrad 4 vorgesehen, das im Betrieb einen Erdbrei 5 ausbildet, der in einer zwischen Vortriebsschild 1 und Ortsbrust 7 geform­ ten Druckkammer von einer Bodenformation 6 hereingewonnen wird. Diese Bodenformation 6 kann in unerwünschter Weise Fließwege 8 in Form von Klüften, Spalten und dgl. aufwei­ sen, die gegen Wasserverluste abzusichern sind.

Zu diesem Zweck ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß aus den Hochdruckdüsen 3 der Druckwand 2 Hochdruckdüsenstrahlen 9 weitgehend koaxial zum Vortriebs­ schild 1 austreten, wobei diese Düsenstrahlen 9 die offene Ortsbrust 7 beaufschlagen und diese derart in Richtung der Pfeile 10 penetrieren, daß die anstehenden Boden- und Ge­ steinsschichten unmittelbar benetzt sowie aufgrund der den Düsenstrahlen 9 innewohnenden Strahlenergie penetriert wer­ den. Hierdurch werden die in diesen Schichten enthaltenen Feinanteile ausgelöst, aufgeschlossen und unmittelbar auf der Ortsbrust 7 in eine Boden-Wasser-Suspension in Form des Erdbreis 5 gebracht. Dieser Erdbrei 5 versiegelt unmittel­ bar in der Ortsbrust 7 die dort etwa vorhandenen Fließwege 8 gegen Wasserverluste.

Im Vortriebsschild 1 vor der Druckwand 2 ist ein Hochdruck­ wasserverteilerring 11 für die Hochdruckdüsen 3 angeordnet, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel derart in zwei Wirkbereiche unterteilt werden kann, daß entweder nur die obere Hälfte der in der Druckwand 2 angeordneten Hochdruck­ düsen 3 oder nur die untere Düsenhälfte beaufschlagt wird.

Zu diesem Zweck sind auch zwei Hochdruckzufuhrleitungen 12, eine für den unteren Verteilerring 11 und eine für den obe­ ren Verteilerring 11, vorgesehen, die von zwei Hochdruck­ pumpen 13, die beispielsweise einen Druck von 600-800 bar erzeugen können, versorgt werden.

Der Vorschub des Vortriebsschildes 1 erfolgt in Richtung der Pfeile 14, wobei gleichzeitig das Schneidrad 4 derart gedreht wird, daß es sich in Richtung des Pfeils 15 dreht. Hierbei bearbeiten die am Schneidrad 4 vorgesehenen Schneidwerkzeuge 16 (siehe Fig. 2) den anstehenden Boden der Ortsbrust 7 derart, daß dieser in entsprechender Weise abgelöst wird, wobei gleichzeitig die Hochdruckbedüsung der Ortsbrust 7 erfolgt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können einige oder sämtliche der in der Druckwand 2 vorgesehenen Hochdruckdüsen 3 derart ausgebildet sein, daß sie eine abgewinkelte Düse 18 dar­ stellen bzw. in ihrem Winkel veränderbar sind. Hierdurch ergibt sich dann auch ein Düsenstrahl 19, der dem Drehsinn 15 des Schneidrades 4 entgegengesetzt ist, um dadurch eine ununterbrochene Freispülung der Schneidradwerkzeuge 16 zu bewirken.

Der Abstand 20 zwischen der Druckwand 2 und der Ortsbrust 7 beträgt in der Wirklichkeit ca. 20-200 cm und wurde in Fig. 1 lediglich der besseren Übersichtlichkeit halber aus­ einandergezogen bzw. vergrößert dargestellt, um die Funk­ tion der Hochdruckbedüsung der Ortsbrust 7 deutlich zu ma­ chen.

Wie ersichtlich, wird das den Hochdruckdüsen 3 über die Hochdruckzuleitungen 12 zugeführte Düsmedium 21, das, wie dargelegt, Wasser oder Suspension sein kann, einem an der Geländeoberfläche stehenden Behälter entnommen.

Insgesamt ist somit aus dem beschriebenen Ausführungsbei­ spiel ersichtlich, daß in die Druckwand 2 hinter dem Schneidrad 4 die Hochdruckdüsen 3 integriert sind, und zwar in einer auf das Schneidrad 4 abgestellten Konstruktion so­ wie mit einem auf die Fläche der Ortsbrust 7 bezogenen Durchmesser und in gestaffelter Anordnung. Damit wird ein Effekt erzielt, der vergleichbar ist einer horizontal ge­ richteten Düsendusche, vor deren Strahlaustrittsöffnungen sich in geringer Entfernung in der Achse des Duschkopfes das Schneidrad 4 in Form eines dreiflügeligen Propellers dreht.

Durch die Formgebung und Konstruktion der an dem Schneidrad 4 angeordneten Schneidmesser 16 wird eine maximale Einwirk­ zeit und in Relation zur Umdrehungsgeschwindigkeit bei ent­ sprechender Düsenanordnung eine gleichmäßige Beaufschlagung der Ortsbrust 7 mit den Düsenstrahlen 9 bzw. 10 erreicht.

Die Strahlenergie ist in Abhängigkeit von der Düsenaus­ trittsgeschwindigkeit mit bis zu 150 m/s derart bemessen, daß der im Bereich der drehenden Schneidmesser 16 angelöste und/oder abgelöste Boden (Erdbrei 5) von den Düsenstrahlen 9 bzw. 10 durchschossen wird, und zwar derart, daß diese mit noch ausreichender Energie auf die gewachsene Ortsbrust 7 auftreffen.

Die im Bereich der Ortsbrust 7 anstehenden Bodenschichten werden hierbei von den Düsenwasserstrahlen 9 bzw. 10 pene­ triert. Hierbei erfolgt gleichzeitig, je nach Zusammenset­ zung der Bodenschichten, ein Emulgieren und/oder Suspensie­ ren und/oder Fraktionieren.

Bei diesem Vorgang wird gleichzeitig aufgrund der mechani­ schen Durchmengung im Abschälprozeß durch die Arme des Schneidrades 4 unmittelbar der Erdbrei 5 gebildet, der au­ genblicklich etwaige Fließwege 8 in der Ortsbrust 7 ver­ schließt bzw. versiegelt.

Claims (13)

1. Verfahren zum Abdichten der Ortsbrust beim Auffahren eines Hohlraums im Tunnel- und Rohrleitungsbau mittels eines Erddruckschildes, bei dem der an der Ortsbrust (7) abgebaute Boden, insbesondere im hydraulischen Förder­ kreislauf, an die Geländeoberfläche gefördert und dort se­ pariert wird, wobei der Erddruckkammer Flüssigkeit zugege­ ben und die Ortsbrust (7) mit der Flüssigkeit und/oder dem sich einstellenden Boden-Flüssigkeits-Gemisch benetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsbrust (7) mittels Hochdruckflüssigkeitsstrahlen (9, 10), wie Hochdruckwasserstrahlen, ggf. unter Zugabe von Additiven, beaufschlagt, benetzt und penetriert wird, daß Feinanteile aus dem Boden herausgelöst, aufgeschlossen und unmittelbar auf der Ortsbrust (7) in eine die Ortsbrust (7) oder einen Ortsbrustteil versiegelnde Boden-Wasser- Suspension gebracht und Fließwege (8) in Form von Klüften, Spalten und dgl. gegen Wasserverluste abgedichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsenstrahlen (9) weitgehend achsparallel zum Vortriebsschild (1), insbesondere horizontal, auf die Ortsbrust (7) gerichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bedüsung mittels der Hochdruckwasser­ strahlen (9) zusätzlich zur Zugabe von Frischwasser in die zwischen Ortsbrust (7) und Vortriebsschild (1) vorgesehene Druckkammer durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Menge des mittels der Hochdruckbedüsung zugeführten Düswassers (21) derart bemessen wird, daß sie der gesamten erforderlichen Zugabemenge an Frischwasser entspricht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der aus Hochdruck­ düsen (3) in einer Druckwand (2) austretenden Düsenstrahlen (9) derart bemessen wird, daß die Düsenstrahlen (9) den sich in der Druckkammer befindlichen Erdbrei (5) durch­ schießen und die Ortsbrust (7) unmittelbar penetrieren.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der aus den Hoch­ druckdüsen (3) austretenden Düsenstrahlen (9) über den Abstand der Ortsbrust (7) von der die Hochdruckdüsen (3) aufweisenden Druckwand (2) eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als hochgespannte Flüssigkeits­ strahlen (9) Suspensionen, insbesondere mit Steinmehl, To­ nen, Bentoniten, Emulgatoren und dgl., verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsbrust (7) möglichst gleichmäßig mit Hochdruckflüssigkeitsstrahlen über auf der Druckwand (2) des Erddruckschildes geometrisch verteilte Hochdruckdüsen beaufschlagt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur ein Teilbereich der Orts­ brust (7) mit den Hochdruckflüssigkeitsstrahlen (9, 10) be­ aufschlagt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Druckwand (2) vorgesehenen Hochdruckdüsen (3) über einen Verteilerring (11) hinter der Druckwand (2) teilweise angesteuert werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittswinkel des Düsen­ strahls (9) derart eingestellt wird, daß die Strahlrichtung wenigstens bei einem Teil der Düsen (3) der Drehbewegung (15) des Schneidrades (4) entgegenwirkt, derart, daß die Schneidradwerkzeuge (16) ununterbrochen freigespült werden.

12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsenstrahlen (9) teilweise ihre Energie als Turbulenz an den Erdbrei (5) abgeben und letzteren auf­ schließen, durchmischen und somit homogenisieren.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitigem Einpressen von Luft in eine Luftdüse, die als Ring oder dgl. unmittel­ bar die Hochdruckdüse (3) umschließt, ein Luftmantel um den Düsenstrahl (9) gebildet und die Strahlreichweite ver­ größert wird, wobei um die Hochdruckdüsen (3) in der Druck­ wand (2) Luftringdüsen und/oder Schlitzdüsen eingesetzt werden.