DE2021441B2 - Verfahren zum Herstellen der Fundierungsschicht für ein unter Wasser abzusenkendes Bauelement und Vor richtung zum Durchführung cles Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Profilieren einer unter Wasser befindlichen, zum Tragen eines vorgefertigten Bauelementes, z.B. eines Tunnelstücks, bestimmten Fundierungsschicht, bei dem der Absenkungsvorgang des Bauelementes unterbrochen und das Bauelement in einem bestimmten Abstand über dem unebenen Boden gehalten wird, wonach eine von dem Bauelement geführte Schabvorrichtuno unter der Bodenfläche des Bauelementes derart bewegt wird, daß der Boden geglättet wird, und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfah-

rens. , . .

Em derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der deutschen Auslegeschiift 1 074 508 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Schabmesser längs im Bauelement eingegos-

sener Schienen geführt und das vom Boden abgeschabte Bodenmateriai auf die Seite geschoben. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch nicht in der Lage, die Oberfläche der Fundierungsschicht einer profilierter: Bodenfläche des Bauelementes anzugleichen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 180 768 ist andererseits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auflagern von Bauelementen, die unter Wasser abgesenkt werden, bekannt, bei dem zunächst eine Feinsandschicht hergestellt wird und sodann versucht

wird, durch gleichmäßiges Wegspülen des Feinsandes mittels Druckluft ein Auflagerbett herzustellen. Das Abtragen des Feinsands durch Druckluft läßt sich jedoch nur sehr schwer kontrollieren und setzt voraus, daß vor dem Abtragvorgang ein ebenes Feinsandbett

hergestellt wird. Eine vorgegebene Profilierung des Bodens ist hierdurch nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, ohne vorherige Herstellung eines besonderen

Feinsandbettes das Profil einer Fundierungsschicht der beliebigen Form der Bodenfläche eines abzusenkenden Bauelementes anzupassen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekenn-

zeichnet ist, daß während der Bewegung der Schabvorrichtung die Bodenfläche des Bauelementes mit Hilfe von Tastern abgetastet wird und die Höhenlage verstellbarer, den Boden bearbeitender Schabwerkzeuge der Schabvorrichtung in Abhängigkeit vom

Meßergebnis der Taster gesteuert wird.

Durch die Erfindung gelingt es, die Fundierungsschicht mit Sicherheit genau der Bodenfläche des Bauelementes anzupassen unabhängig von dessen Gestalt.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird der Boden mit einem rotierenden, flachen Schneidkopf abgeschabt und das abgeschabte Bodenmaterial einer zentralen Saugöffnung zugeführt, von der aus das Bodenmaterial abgesaugt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einer Schabwerkzeuge aufweisenden Schabvorrichtung, Transportmitteln, um die Schabvorrichtung unter einem Bauelement über den Boden

zu bewegen, und Führungsmittel zum Führen der Schabvorrichtung, wobei ernndungsgemäß die Schabvorrichtung mit Tastern versehen ist, die längs der Bodenfläche des Bauelementes geführt werden und verstellbare Schabwerkzeuge steuern.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 4 bis 9. An Hand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Schabvorrichtung gemäß der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Schabvorrich- LJm die Bodenfiäche des Bauelementes 1 genau in

tung in Seitenansicht, der vorgebaggerten Rinne 8 abzubilden, ist die

Fig. 2 eine Einzelheit eines Ausführungsbeispiels Schabvorrici.tung mit einer Anzahl Schabmesser9

der crfindungsgemäßen Schabvorrichtung unter An- versehen, die das Bodenmaterial abschaben und mit

Wendung einer hydraulischen Absaugvorrichtung, 5 Hilfe von Tastern 35 (Fig. 2) und Einstellvorrich-

F i g. 3 eine Draufsicht der in F i g. 2 dargestellten lungen 29 verstellt werden. Das gelöste Bodenmate-

Schabvorrichtung, rial wird von einer Transporvorrichtung, hier als ein

F i g. 4 ein Beispiel eines hydraulischen Systems Saugbagger dargestellt, zugeführt. Das Bodenmaie-

zum Steuern der Schabvorrichtung gemäß Fig. 2 rial wird mittels Schläuchen 13c bis 13 £ des Saug-

und3, " ίο roars 14, das an einer eine Unterwasserpumpe 16

Fig.5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der tragenden Haltevorrichtung 15 und einer Pumnr 18

Schabvorrichtung, und Druckleitung 19 angeordnet ist, unterstromseitig

Fi g. 6 die Schabvorrichtung, wie in Fig. 5 darge- bei 20 außerhalb des Arbeitsbereiches wieder gestellt, jedoch mit einer mechanischen Transportvor- löscht. Um den Bewegungen der Schabvorrichtung richtung an Stelle einer hydraulischen, 15 und des Bauelementes 1 folgen zu können, kann der

F i g. 7 eine Schabvorrichtung mit Schneidkopf, Saugbagger 17 um einen Haltepfahl 21 rotieren, der

F i g. 8 eine Ansicht in der Arbeitsrichtung einer sich im Gewässergrund abstützt, während ein Hebe-Schabvorrichtung mit einem Schneidkopf, wie in bock 23 für die Einstellung der Haltevorrichtung 15 F i g. 7 dargestellt, sorgt.

Fig.9 eine Ansicht des Radsatzes der Schabvor- 20 In der Ausführung nach Fig.2 ist mit 10 das ausrichtung, reichend steif ausgebildete Gestell der Schabvorrich-

F i g. 9 a eine Seitenansicht in der Arbeitsrichtung tung bezeichnet. Ein Taster 35 wird durch die hv-

des Radsatzes der F i g. 9, dropneumatische Feder 38, die einerseits mit dem

Fig. 10 ein Bauelement während des Absenkens, Gestell 10 im Punkt 38 b gelenkig verbunden ist und

F i g. 11 eine Vorrichtung zum Führen der Schab- 25 andererseits im Zapfen 38 α gelenkig mit dem

vorrichtung außerhalb des Bauelementes, Schwenkhebel 34 verbunden ist, mit der unteren

Fig. 12 eine Vorrichtung, mittels welcher das ab- Seite der Bodenfläche des Bauelementes 1 in Berüh-

zusenkende Bauelement in richtigem Abstand zu rung gehalten. Der Schwenkhebel 34 ist mittels der

einem bereits abgesenkten Bauelement gebracht einstellbaren Verbindung 37 α mit einem Steuerschie-

wird. 30 ber 37 verbunden, dessen Wirkung nachstehend nä-

In Fig. 1 wird durch 1 das abzusenkende Bauele- her erläutert wird. Eine Presse 36 ist einerseits im

ment, z.B. ein Tunnelstück, angedeutet. Die Hebein- Punkt 36ft mit dem Gestell 10 und andererseits im

sein sind mit 2 bezeichnet; 3 und 4 sind die Beine der Punkt 36 a mit einem Rohr 31 verbunden. Das Rohr

Hebeinseln 2, von denen die Beine 3 zum Abstützen 31 ist über Gelenke 33 mit der Absaugvorrichtung

der Hebeinsel 2 und die Beine 4 zum kontrollierten 35 32 verbunden und weist ein Schabmesser 9 auf.

Niederdrücken des Bauelementes 1 dienen. Das Bau- Die Arbeitsweise dieser in den F i g. 2, 3 und 4

element 1 ist an vorbestimmten Stellen seiner Ober- dargestellten Ausführungsform wird im folgenden

seite mit Gleitbahnen versehen und mit z. B. hy- beschrieben:

draulisch auslösbaren Brückenelementen 28 ausgerü- Unterhalb des Bauelementes 1 sind am Gestell 10

stet. In den Gleitbahnen können Paßstücke 27 mit- 40 eine Anzahl unabhängig voneinander einstellbarer

tels Pressen 25 a, b verschoben werden. Die Paß- Schabvorrichtungen angeordnet, die mittels flexiblen

stücke 27 sind mit den Beinen 4 in geeigneter Weise Verbindungen 31 b mit einer gemeinsamen Saugvor-

verbunden. richtung 32 verbunden sind. Jeder Taster 35 läuft

Ferner sind Abstützstücke 26 auf der Oberseite beim Bewegen der Schabvorrichtung längs der Bodes Bauelementes 1 und hydraulisch fernlösbare 45 denfläche des Bauelementes 1. Bei einer Auswölbung Richtbaken 24 angeordnet, die mit Hilfe von den auf dieser Bodenfläche wird jeder Taster 35 sich nach den Hebeinscln 2 vorhandenen Kränen auf die Ober- unten bewegen. Durch eine richtige Einstellung des seite des Bauelementes 1 vor dem Absenken versetzt Steuerschiebers 37 wird der Schieber 371 (F i g. 4) werden können. Mit Hilfe der Pressen 25 a, b kann mit dem Abschlußring 372 sich ebenfalls nach unten das Bauelement 1 daher genau auf die richtige Tiefe 50 bewegen. Drucköl kann von dem Vorratsbehälter und genau in Flucht zu einem bereits abgesenkten 379 über die Pumpe 375 und die Leitung 374 sowie ebenfalls mit wegnehmbaren Richtbaken versehenen die Verbindungsleitung 378 sowohl die Oberseite des Bauelement 111 gebracht werden. Auch ist eine, wie Kolbens 361 wie über die Verbindungsleitung 377 z.B. in Fig. 12 dargestellt waagerecht wirkende die Unterseite des Kolbens 361 erreichen. Weil je-Tastvorrichtung 113 vorgesehen, um das abzusen- 55 doch durch das Vorhandensein der Kolbenstange die kende Bauelement 1 in richtigem Abstand von dem wirksame Oberfläche der Unterseite des Kolbens 361 vorher abgesenkten Bauelement 111 anzuordnen. größer ist, wird sich der Zylinder 362 und damit das

Das abzusenkende Bauelement 1 wird nun in einer Schabmesser 9 nach unten bewegen und so genau in

vorbestimmten Höhe über eine vorgebaggerte der Fundierungsschicht 8fl der Auswölbung an der

Rinne 8 fixiert. In noch näher zu beschreibender 60 unteren Seite des Bauelementes 1 folgen. Bei einer

Weise ist eine mit Rädern 11 versehene Schabvor- Aushöhlung wird durch die hydropneumatische Fe-

richtung an der Bodenfläche des Bauelementes 1 an- der 38, die von einem Druckgefäß 381 unter einem

geordnet. Die Räder 11 werden mit Hilfe von Pres- konstanten Druck gehalten wird, der Taster 35 nach

sen 12 an in der Wand des Bauelementes 1 ausge- oben bewegt. Nun kann an der unteren Seite des

sparte Führungen 1 α gedrückt. Die Reaktionskräfte 65 Kolbens 361 das Öl über die Verbindungsleitung 377

werden nun über das Bauelement 1 und die an dem- und die Leitung 376 in den Verratsbehälter 379 zu-

selben fixierten Brückenelement 28 über die Beine 4 rückströmen, wobei die Oberseite des Kolbens 361

auf die beiden Hebeinseln 2 übertragen. unter dem von der Pumpe 375 erzeugten Druck

bleibt. Der Zylinder 362 wird nun nach oben bewegt und damit das Schabmesser 9, wodurch auch dieser Unebenheit der Bodenfläche des Bauelementes 1 genau in der Fundierungsschicht 8 α gefolgt wird.

Das Rohr 31 ist feiner in der Nähe des Mundstükkes mit einem Gitter und einer Wasserzuführvorrichtung 39 versehen.

Die Ausführungsform nach F i g. 5 zeigt eine Schabvorrichtung, bei der der Abstand zwischen dem Taster 35 und dem Schabmesser 9 nicht einstellbar ist, denn es ist kein einstellbarer Steuerschieber vorhanden. Falls mit einer konstanten Höhe unterhalb des Bauelementes 1 gearbeitet werden kann, ist diese Schabvorrichtung, die als hydraulisches Einstellmittel lediglich eine schwere hydraulische Andrückpresse 382 mit einem Druckgefäß 381 umfaßt, billiger.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die Transportvorrichtung als Schneckenförderer 41 ausgebildet. Das Gehäuse 40 des Schneckenförderers 41 besitzt einen Führungsstreifen 43 zum Führen des gelösten Bodenmaterials. Ebenso wie für dif Vorrichtungen in den vorherigen Figuren ist für ein einwandfreies Arbeiten eine geteilte Transportvorrichtung mit flexiblen Verbindungen erforderlich, bei der auch die Achsen 42 der nächstfolgenden Schneckenförderer 41 mittels flexiblen Kupplungen miteinander verbunden sind.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist eine Schabvorrichtung dargestellt, die einen Schneidekopf 50 mit einer Saugvorrichtung 32 und rotierende Schneidmesser 51 umfaßt. Um eine gute Abbildung der Bodenfläche des Bauelementes 1 zu erzielen, ist die Schabvorriclitung mit einem Tragarm 46 versehen, der mit Rädern 45 α und 45 b längs Führungen

44 auf dem Gestell 10 geführt wird. Die Räder

45 a, b können mit hydraulischen Motoren 45 c und 45 d betrieben werden. Der Tragarm 46 kann durch eine hydraulische Andrückpresse 382 in Bezug auf die Räder 45 b verschoben werden, derart, daß die drei in Schwenkarmen 47 montierten Taster 35 stets in Berührung mit der Bodenfläche des Bauelementes 1, z. B. eines Tunnelstücks, gehalten sind. Um nun ein gutes Folgen der Schabvorrichtung zu ermöglichen, ist diese mit dem Tragarm 46 mittels einer kardanischen Aufhängung 48 verbunden. Das Antreiben des Schabmessers 51 kann vorteilhaft mit einem hydraulischen Motor 49 erfolgen.

In Fig. 8 ist schematisch dargestellt, wie diese Schabvorrichtung unterhalb des Bauelementes 1 beweglich ist. Durch 13 h und 13 / sind Führungsräder zum Führen des Saugschlauchs 13 angedeutet. Dieser Saugschlauch 13 kann vorteilhaft mit Luftkammern versehen werden, wodurch er Auftriebskraft besitzt.

In den F i g. 9 und 9 a ist ein Beispiel eines Antriebs für die Schabvorrichtung längs des Bauelementes 1 dargestellt. Dieses Bauelement 1 ist zu diesem Zweck mit ausgesparten, eventuell mit Rippen versehenen Führungen la versehen, die die Räder 11, 11 α und 11 b des Antriebsmechanismus führen. Das Antreiben erfolgt vorteilhaft mit Hilfe von hydraulisehen Motoren 52. Um die Schabvorrichtung unter das Bauelement 1 zu bringen, kann ein Fühler 57 benutzt werden. Sobald die Bodenfläche des Bauelementes 1 von dem Fühler 57 berührt wird, wird die hydraulische Presse 12 erregt, und es kann die Radstütze 53fl um die Zapfen 54 bis in die Stellung 11' geschwenkt werden. Das Gestell 10 der Schabvorrichtung besitzt an den Seiten Abstützstücke S3, in denen die Zapfen 54 angeordnet sind. Die Stangen 55, die zur Markierung mit einer Boje 56 versehen sind, dienen dazu, das Gestell 10 unter das Bauelement 1 zu bringen.

In Fi g. 10 ist schemalisch dargestellt, wie das Absenken und Anordnen der Schabvorrichtung erfolgen kann.

An einem nicht dargestellten, sich auf einer Hebcinsel 2 befindlichen Kran hängt ein Seil 63 mit einem Distanzstück 62, an dem Hebeseile 58 befestigt sind. Das Bauelement 1 wird schwimmend zugeführt 1'. Die Führungsvorrichtung für die Beine 4 wird auf der Oberseite des Bauelementes 1 angeordnet. Die Schabvorrichtung wird unten an den Seilen 58 befestigt, bis unter das Bauelement 1 herabgelassen und wieder hochgehoben, bis die Fühler 57 die Bodenfläche berühren, wonach die Räder 11 in die Führungen 1 α geklappt werden. Die Beine 4 werden nun nach unten gedrückt, bis das Bauelement 1 in der richtigen Höhe über der gebaggerten Rinne 8 angelangt ist.

Wie in Fig. 12 dargestellt, kann das Bauclement 1, wenn es in der Nähe der richtigen Tiefe angelangt ist, durch die Pressen 25 d auf dem Brückenelement 28 in Bezug auf die Beine 4 in Richtung des bereits abgesenkten Bauelementes 111 bewegt werden. Der Taster 113 läuft hierbei entlang einer Bahn 112 des bereits abgesenkten Bauelementes 111, so daß die richtige Stellung leicht erreicht werden kann. Die Schabvorrichtung wird nun unter der Bodenfläche hinbewegt, kontrolliert von dem Saugbagger 17 aus. Sofort nachdem die Schabvorrichtung, die mittels des an den Bojen 56 befestigten Seile 56 b wieder weggehoben werden kann, die Bodenfläche des Bauelementes 1 passiert hat, wird das Bauelement 1 bis auf die angepaßte Fundierungsschicht 8λ abgesenkt.

Wie in Fig. 11 strichliert dargestellt ist, wird vorzugsweise vor dem Absenken des Bauelementes 1 eine außerhalb des Bauelementes 1 angeordnete zusätzliche Führung 59 angeordnet. Zweckmäßig ist an dieser Führung 59 zugleich die Absaugvorrichtung 32 bsfesligt. An der oberen Seite des Bauelementes 1 ist eine Öse 86 angeordnet, die mittels eines hydraulisch auslösbaren Riegels 61 mit einem Zapfen 66 der Führung 59 kuppelbar ist. Die zusätzliche Führung 59 wird nun umgeklappt, bis eine Sperrklinke 64, 65 (ebenfalls hydraulisch betätigt) einschnappt. Die Führungsschiene 60 der Führung 59 befindet sich nun auf der richtigen Stelle gegenüber den Führungen 1 α des Bauelementes 1.

Die Führung 59 wird zusammen mit den Bauelementen 1 abgesenkt, und die Absaugvorrichtung 32 wird nun in die Ausgangsstellung gebracht (Fig. 12).

Nachdem das Bauelement 1 sich neben dem Bauelement 111 über der abzuschabenden Rinne 8 befindet, wird das Bodenmaterial abgeschabt. Hiernach wird die Absaugvorrichtung 32 durch die zusätzliche Führung 59 aufgenommen und nach Lösung der Sperrklinke 64, 65 und des Riegels 61 zusammen mit der Führung 59 aufgezogen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer unter Wasser befindlichen, zum Tragen eines vorgefertigten Bauelements, z.B. eines Tunnelstücks, bestimmten Fundierungsschicht, bei dem der Absenkungsvorgang des Bauelementes unterbrochen und das Bauelement in einem bestimmten Abstand über dem unebenen Boden gehalten wird, wonach eine von dem Bauelement geführte Schabvorrichtung unter der Bodenfläche des Bauelementes derart bewegt wird, daß der Boden geglättet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung der Schabvorrichiung die Bodenfläche des Bauelementes mit Hilfe von Tastern abgetastet wird und die Höhenlage verstellbarer, den Boden bearbeitender Schabwerkzeuge der Schabvorrichtung in Abhängigkeit vom Meßeigebnis der Taster gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden mit einem rotierenden flachen Schneidkopf abgeschabt wird und das abgelöste Bodenmaterial einer zentralen Saugöffnung zugeführt wird, von der aus das Bodenmaterial abgesaugt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Schabwerkzeuge aufweisenden Schabvorrichtung, Transportmitteln, um die Schabvorrichtung unter einem Bauelement über den Boden zu bewegen, und Führungsmitteln zum Führen der Schabvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schabvorrichtung mit Tastern (35) versehen ist, die längs der Bodenfläche des Bauelementes (1) geführt werden und verstellbare Schabwerkzeuge steuern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sch ab werkzeuge aus mehreren unabhängig voneinander beweglichen Schabmessern (9, 51) bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Gestell (10) der Schabvorrichtung angetriebene Räder (11, 11a, 11 b) vorgesehen sind, die mit Führungen (1 a) am Bauelement (1) zusammenwirken.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Führung (59) für die Schabvorrichtung, die das abzusenkende Bauelement (1) überragt und in die Führungen (1 a) am Bauelement (1) befestigt werden kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schabwerkzeug ein flacher, rotierender Schneidkopf (50) ist, der eine Saugöffnung aufweist, die an eine Absaugvorrichtung (32) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schabvorrichtung mit einer Programmsteuerung versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schabvorrichtung mit einer Wasserzufuhrvorrichtung (39) versehen ist.