DE19800963A1 - Verfahren zum Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und Gebirge mit Mörtel - Google Patents
Verfahren zum Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und Gebirge mit MörtelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren beim Schildvortrieb
eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels zum Verpressen des
Ringraums zwischen Tübbingen und Gebirge mit einer Mörtelmi
schung, die aus einem auf dem Nachläufer installierten Mörtelbe
hälter über Schläuche und vorzugsweise im Schildmantel angebrach
te Lisenen in den Zwischenraum eingebracht wird.
Beim Schildvortrieb eines mit Tübbingen ausgekleideten Tun
nels wird ein größerer Hohlraum erzeugt als für die Tübbingschale
erforderlich, so daß ein Ringraum zwischen den Tübbingen und dem
Gebirge gebildet wird, der mit Mörtel verpreßt werden muß, der
den Tunnel im Gebirge bettet und die Druck- und Schubkraftüber
tragung zwischen Tübbingring und Gebirge übernimmt.
An den Mörtel werden dabei drei prinzipielle Anforderungen
gestellt: Die erste Forderung ist ein schnelles Ansteifen, damit
der Zweck der druck- und schubfesten Bettung der Tübbingröhre
erfüllt werden kann. Die flüssige Eigenschaft des Mörtels muß
schnell verschwinden und eine Scherfestigkeit gebildet werden,
weil sich flüssiger Mörtel der Lastaufnahme des Tübbing-Eigen
gewichts und der Belastung der Fahrwerke des Nachläufers, auf dem
sich unter anderen Installationen auch der Mörtel-Vorratsbehälter
und Pumpen befinden, entzieht und die Lasten zu einer Verformung
des Tübbingrings führen können.
Die zweite Forderung ist eine gute Fließfähigkeit, um den
Hohlraum vollständig verfüllen zu können. Die dritte Forderung
ist eine längere Verarbeitbarkeit des Mörtels. Der Mörtel wird
angemischt und in den Vorratsbehälter umgepumpt, darin durch ein
Rührwerk in Bewegung gehalten und von dort durch Schlauchleitun
gen und Lisenen in den Ringraum verpreßt. Bei den Lisenen handelt
es sich um speziell ausgebildete Rohre, die ringsum bündig im in
der Regel aus massivem Stahl bestehenden Schildschwanz einge
schweißt sind.
Die Verpressung geschieht kontinuierlich während des Vor
triebs für die Breite eines Tübbingringes (ca. 1 bis 2 m). Auch
nach einer längeren Unterbrechung bis zu ca. 1,5 Stunden muß ein
Wiederanpumpen des Mörtels noch möglich sein, ohne daß ein zu
hoher Pumpendruck aufgebracht werden muß.
Um diese drei einander widersprechenden Forderungen zu erfül
len, sind die unterschiedlichsten Mörtelmischungen mit unter
schiedlichem Zementgehalt verwendet worden. Damit konnte eine
ausreichende Fließfähigkeit und Pumpbarkeit erreicht werden.
Durch ein Ansteifen des Bindemittelleims ging innerhalb der er
sten Stunde lediglich die Konsistenz, d. h. die Fließfähigkeit
zurück. Eine Scherfestigkeit hat sich dadurch nicht aufgebaut.
Festigkeiten entstehen erst allmählich nach etwa 2 bis 3 Stunden
bis zu mehreren Monaten durch Hydratation des Bindemittels. Die
nach dreißig Minuten erforderlichen Scherfestigkeiten können da
mit nicht erreicht werden. Je nach Menge des Zementgehalts er
folgt eine mehr oder weniger starke Ansteifung. Alle normalerwei
se verwendeten Mischungen altern während der Verarbeitungszeit
geringfügig, aber sie erfordern keine hohen Drücke beim Wiederan
pumpen, weil noch keine Scherfestigkeit gebildet worden ist.
Durch Zusätze, wie z. B. Wasserglas, hat man versucht, die Erhär
tung zu beschleunigen, wodurch aber wiederum das Problem der Wie
deranpumpbarkeit nach längerem Stillstand auftritt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Verpreßverfahren so auszugestalten, daß der Mörtel über
mehrere Stunden pumpbar und somit verarbeitbar ist, aber trotzdem
innerhalb kurzer Zeit eine Mindest-Scherfestigkeit erreicht.
Die gestellte Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Verfah
ren erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Mörtelmischung ein
Thixotropierungsmittel und Kalksandsteinmehl in einer solchen
Menge hinzugefügt wird, daß eine rasche Anfangs-Scherfestigkeit
durch Thixotropie, eine gute Fließfähigkeit und nach einem be
triebsbedingten Stillstand ein Wiederanpumpen mit geringem Druck
gewährleistet ist.
Aufgrund der Thixotropierungswirkung erhärtet der Mörtel
nicht, sondern er wird nur angesteift, und wenn nach einer Unter
brechung wieder angepumpt wird, gelingt es aufgrund der Schmier
wirkung des Kalksandsteinmehls, den ganzen Inhalt der Pumpenlei
tungen und der Lisenen wieder zu verflüssigen. Durch die Erfin
dung wird die Druckspitze beim Wiederanpumpen verringert und da
mit werden Schwierigkeiten, die durch das Thixotropieren eintre
ten, wieder abgepuffert.
Die hohe Schmierfähigkeit des Kalksandsteins ermöglicht es
sogar, der Mörtelmischung als weitere Zuschläge Brechsand und
Splitt zuzugeben, wodurch die Anfangs-Scherfestigkeit weiter er
höht werden kann, trotzdem aber nach etwa einer Stunde ein Wie
deranpumpen mit beherrschbaren Drücken ermöglicht wird.
Vorzugsweise werden die Zusätze zum Mörtel so gewählt, daß
nach etwa 30 Minuten eine Scherfestigkeit von 5 bis 10 KN/m2
erreicht wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei fortschrei
tendem Vortrieb der Mörtel ausreichend belastungsfähig ist, wenn
der Ring vollständig aus dem Schildschwanz herausgetreten ist und
der Auftrieb voll wirksam wird.
Vorzugsweise ist die Mörtelmischung wie folgt zusammenge
setzt: Bis 500 kg/m3 Zement, bis 900 kg/m3 Flugasche, bis 400
kg/m3 Wasser, bis 20 kg/m3 Thixotropierungsmittel, bis 400 kg/m3
Kalksandsteinmehl, bis 1500 kg/m3 Brechsand, bis 5 kg/m3 Fließ
mittel.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen
mit Tübbingen ausgekleideten Tunnel und
Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch eine
Schildvortriebsvorrichtung im Einsatz beim
Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen
und Gebirge.
Fig. 1 zeigt, daß in das Gebirge 1 durch Schildvortrieb ein
etwa kreisförmiger Hohlraum 2 eingetrieben wird, in den Tübbinge
3 eingebaut werden, wobei zwischen der Laibung des Hohlraums 2
und den Tübbingen ein Ringraum 4 verbleibt, dessen Durchmesser
größer ist als der Außendurchmesser der Tübbinge, der mit Mörtel
ausgefüllt werden muß.
Wie dies erfolgt zeigt schematisch Fig. 2. Dort ist ersicht
lich, daß der in der Schildvortriebsvorrichtung angeordnete
Schneidkopf 5 fortschreitend im Gebirge einen Hohlraum erzeugt,
in den beim Fortschritt des Schildvortriebs Tübbingringe 6 einge
baut werden. Der letzte Tübbingring 6a bleibt dabei im Schild
mantel 7 eingespannt, so daß er bei dem fortschreitenden Schild
vortrieb im Abstand zu der Begrenzung des ausgegrabenen Ringraums
verbleibt. Während des Fortschreitens des Schildvortriebs wird
über einen sogenannten Nachläufer 8, der auf der Innensohle der
bereits verarbeiteten Tübbinge läuft, Mörtel aus einem auf dem
Nachläufer angebrachten Behälter 9 über eine Verpreßleitung 10
und im Schildmantel eingeschweißte Lisenen 11 in den Ringraum 12
verpreßt, der zwischen dem eingebauten Tübbing 6a und dem Gebirge
gebildet worden ist. Dieser Verpreßmörtel schließt sich an den
bereits erhärteten Mörtel im Ringraum 13 zwischen dem Gebirge und
den bereits eingebauten Tübbingen 6 an.
Durch die erfindungsgemäßen Zusätze zu dem Verpreßmörtel wird
sichergestellt, daß der gerade verpreßte Tübbingring 6a ausrei
chend gestützt wird und anschließend nach der Installation des
folgenden Tübbingrings ein Wiederanpumpen mit beherrschbarem Pum
pendruck möglich ist.
Claims (5)
1. Verfahren beim Schildvortrieb eines mit Tübbingen ausgeklei
deten Tunnels zum Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und
dem Gebirge mit einer Mörtelmischung, die aus einem auf dem Nach
läufer installierten Mörtelbehälter durch Pumpen über Schläuche
und in im Schildmantel angebrachte Lisenen in den Zwischenraum
eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Mörtelmischung
ein Thixotropierungsmittel und Kalksandsteinmehl in einer solchen
Menge hinzugefügt wird, daß eine rasche Anfangs-Scherfestigkeit
durch Thixotropie, eine gute Fließfähigkeit und nach einem be
triebsbedingten Stillstand ein Wiederanpumpen mit geringem Druck
gewährleistet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mörtelmischung als weitere Zuschläge Brechsand und Splitt zuge
geben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusätze zum Mörtel so gewählt werden, daß nach 30 Minuten
eine Scherfestigkeit von 5 bis 10 KN/m2 erreicht und ein
Pumpendruck beim Wiederanpumpen von 8 Bar nicht überschritten
wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Brechsand eine Körnung von 0 bis 2 mm und
der Splitt eine Körnung von 2 bis 5 mm aufweist.
5. Mörtelmischung für ein Verfahren nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mörtelmischung wie
folgt zusammengesetzt ist: bis 500 kg/m3 Zement, bis 900 kg/m3
Flugasche, bis 400 kg/m3 Wasser, bis 20 kg/m3 Thixotropierungs
mittel, bis 400 kg/m3 Kalksandsteinmehl, bis 1500 kg/m3 Brech
sand, bis 5 kg/m3 Fließmittel.
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