DE2047018C3 - Verfahren zur Verminderung von Bodensetzungen und Vorrichtung zur Herstellung einer Vorspannung - Google Patents
Verfahren zur Verminderung von Bodensetzungen und Vorrichtung zur Herstellung einer VorspannungInfo
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Description
zeugen und aufrecht zu erhallen, welche hinsichtlich ihrer Stärke und Richtung derartig ausgebildet sind, daß
den durch den Ausbruch verursachten Störungen des vorhandenen Spannungsfeldes durch dieses künstlich
erzeugte Spannungsfeld entgegengewirkt wird. Die Erzeugung eines solchen Spannungsfeldcs hat dabei etwa
spätestens gleichzeitig mit den durch den Ausbruch verursachte Störungen des vorhandenen Spannungsfeldes zu erfolgen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Einbringung der Gebirgsanker
in die Ortsbrust und zur Vorspannung des noch zu durchörternden Gebirgsbereiches folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
a) Im Bereich der von der von dem aufzufahrenden
Hohlraum noch zu durchörternden Gebirgsformation werden ein oder mehrere Bohrlöcher oder ein
oder mehrere Hohlräume hergestellt, bzw. ein oder mehrere bereits vorhandene Hohlräume zur
Herstellung von Widerlagern ausgewählt;
b) Im Anschluß daran werden bei der Verwendung eines oder mehrerer Hohlräume, dieser oder diese
Hohlräume jeweils über ein etwa in Streckenlängsrichtung verlaufendes Bohrloch mit der Ortsbrust des aufzufahrenden Hohlraumes verbunden:
c) In das bzw. die Bohrlöcher wird jeweils ein Zugspannungen übertragendes Spannelemenl eingeführt, welches sowohl in jeweils einen der vor der
Ortsbrust hergestellten Hohlräume mittels eines in diese eingebrachten Widerlagers als auch in einem
zugehörigen, sich an der Ortsbrust abstützenden Widerlager verankert wird, und eines der beiden
Widerlager wird mit einer verstellbaren Spannvorrichtung versehen; und
d) beim Abtragen der Ortsbrust werden das oder die
sich in ihr abstützenden Widerlager unter Aufrechterhaltung der Vorspannkraft in der Vortriebsrichtung mitgeführt.
Mit der Maßnahme nach der Erfindung werden die durch den Ausbruch entstehenden Spannungen im Gebirge kompensiert, so daß sie keine oder nur geringfügige Auswirkungen zeigen können. Hierdurch erfolgt
darüber hinaus in vorteilhafter Weise eine Absicherung der Ortsbrust derart, daß die Fläche der Ortsbrust
spannungsfrei bleibt, so daß der zurückgelassene Boden leicht abgebaut werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Vorspannung der Spannelemente von vor der Ortsbrust niedergebrachten Schächten aus. Eine solche Maßnahme bietet sich dann an, wenn beispielsweise ein Vortrieb in
Gegenrichtung hergestellt wird oder wenn die Bebauung durch Höfe oder Straßen unterbrochen ist, so daß
von einem niedergebrachten Schacht ein Querschlag hergestellt werden kann.
Vorteilhaft ist es, die Ausbruchstiefe des Vortriebes
in Abhängigkeit von der Standzeit des Gebirges festzulegen.
In Weiterbildung der Erfindung wird zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Vorspannung der sich in
Vortriebsrichtung vor der Ortsbrust befindlichen Gebirgsformation vorgeschlagen, bei der in die Ortsbrust
Gebirgsanker eingebracht sind, welche der abzutragenden Ortsbrust nachführbar sind, wobei in die Ortsbrust
in Streckenlängsrichtung verlaufende Bohrlöcher eingebracht sind, in welchen jeweils ein für die Verankerung eines in das Bohrloch eingeführten Spannelementes vorgesehenes Widerlager angeordnet ist. wobei fer
ner das Spannelemcnt mit seinem anderen linde mil einem sich an der Ortsbrust abstützenden Widerlagei
unter Vorspannung verbunden ist und eines der beiden Widerlager mit einem die Vorspannkraft des /ugchöris gen Spannclcmentcs beeinflussenden Schubkolbengetriebe oder einer Winde verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung münden die Bohrlöcher jeweils in einen zugehörigen
und/oder gruppenweise in einen zugehörigen oder gc
mcinsam in einen im vorgegebenen Abstand vor der
Ortsbrust hergestellten Hohlraum.
Nach der Erfindung können die Spannelenienic aus
Ankerstangen oder aus Ankerseilen bestehen. Vorteilhaft ist es, in die Ortsbrust mehrere Ankerstangen ein-
zubringen, deren Anzahl und Länge derartig bemessen und abgestuft ist, daß beim Vortrieb des Hohlraumes
täglich nur eine geringe Anzahl der Spannelemcnte durch Freischacliten wieder entfällt.
Spannelemente jeweils in einem Rohr, in dem sie frei beweglich sind.
Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, in die die
Spannelemente aufnehmenden Bohrlöcher nach Aufbringung der Vorspannung eine Gcbirgsinjcktion vor-
zunehmen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung befindet sich im Bereich des Endes eines Spannelemcntes ein
Hohlkörper, der zur Aufnahme eines Kraftgliedes dient, dessen Bodenplatte mit einer öffnung versehen
ist, durch die das Spannglied hindurchgeführt ist. Zwischen der Bodenplatte und dem Gebirge befindet sich
eine mit einer öffnung zur Durchführung des Spannelcmentes versehene und mit einer eine im Vergleich zur
Bodenplatte größeren Fläche aufweisende Druckplatte.
Der Druckplatte ist vorteilhaft ein mit einer Achsbohrung versehener Kegel vorgelagert. In Weiterbildung
des Merkmales ist der Hohlkörper mit einer den Körper zentrierenden Einrichtung versehen. Der zur Aufnahme eines Kraftgliedes bestimmte Hohlkörper ist
vorteilhaft konisch ausgebildet, so daß eine Verdichtung des Gebirges vor der Ortsbrust entsteht, wenn auf
den Hohlkörper über ein Spannelement eine Vorspannung wirkt.
bildet und es ist nach der Erfindung mindestens ein sich kontinuierlich nachstellbares Kraftglied vorhanden. Als
Kraftglied läßt sich vorteilhaft eine hydraulische Presse oder Winde verwenden.
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt in Achsrichtung einer Tunnelröhre mit tiner Ortsbrust und den davorliegenden
Teil des Gebirges,
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Ortsbrust eines Vortriebes,
Fig.3 einen im Vergleich zu den anderen Figurer
vergrößerten Längsschnitt durch einen Hohlkörper, ir dem sich ein Kraftglied befindet.
Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Tunnelröhre
mit ihrer Ortsbrust und dem davorliegenden Teil de; Gebirges in Draufsicht und
F i g. 5 einen Längsschnitt in Achsrichtung einer Tun nelröhre mit einem Schacht vor der Ortsbrust.
''? Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist. sind von der Ortsbrus
1 ausgehend Bohrlöcher 2 und 3 hergestellt, in denei sich Spannelemente 4 bzw. 5 befinden. An den Endei
eines jeden Spannelemcntes 4 bzw. 5 befinden siel
Widerlager 6 und 7. Das im Gebirge befindliche Widerlager 6 kann beispielsweise je nach verwendeter Art
des Spannelementes aus einem mit Zementmörtel gefüllten Hohlraum bestehen, welcher mit dem Spannelement fest verbunden ist. Das zweite in der Ortsbrust I
befindliche Widerlager 7 besteht aus einem Hohlkörper 8, der zur Aufnahme eines Kraftgliedes, beispielsweise
einer hydraulischen Presse 9, dient, wie in F i g. 3 vergrößert dargestellt ist. Zwischen der Bodenplatte 10
des Hohlkörpers 8 und dem Erdreich ist die mit einer öffnung zur Durchführung des Spannelementes versehene und mit einer eine im Vergleich zur Bodenplatte
größeren Fläche aufweisenden Druckplatte 7 angeordnet, die als Widerlager dient. Diesem Widerlager ist ein
mit einer Achsbohrung versehener Kegelstumpf !1 vorgelagert.
Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform des Kraftgliedes ist das Spannelement 4 durch das nur
schematisch dargestellte Kopfteil 12 fest verklemmt. Wird der hydraulischen Presse von einem nicht näher
dargestellten Vorratsgefäß über die Leitung 13 ein flüssiges Medium unter Druck dem Raum 14 zugeführt, so
übt diese auf die Zylinderflächen 15 und 16 einen Druck aus, der dazu führt, daß der Hohlkörper 8 in das Gebirge eingepreßt wird. Durch Verwendung eines gesteuerten Druckhaltesystems lassen sich die hydraulischen
Pressen insgesamt auf einen gleichen Druck einstellen, so daß der Hohlkörper 8 kontinuierlich und entsprechend den Ausbruchsarbeiten an der Ortsbrust 1 in das
Gebirge hineingepreßt wird.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, werden mehrere Spannelemente über die Ortsbrust 1 verteilt angeordnet. Die Verteilung der Spannelemente über die Ortsbrust kann verschieden sein und hängt von vielerlei
Faktoren ab. Der Abstand der Spannelemente untereinander kann beispielsweise von der Art des verwendeten Abraumwerkzeuges abhängen, während die Anzahl der Spannelemente von der Größe des Druckes
bestimmt werden kann, mit dem die Widerlager maximal belastet werden können. Zweckmäßiger Weise
werden jedoch die Hohlkörper 8 der Widerlager bzw. Druckplatte 7 so angeordnet, daß eine oder mehrere
Arbeitsbühnen, wie in F i g. 1 ersichtlich, gehalten werden können.
Die Erfindung gestattet grundsätzlich die Anwendung aller bekannten Erdanker und Verfahren mit
Spannelementen und Gliedern aus beispielsweise Einzelstählen oder Bündeln mit Endverankerung mittels
Gewinde und Schraube, oder Keilung bzw. Spreizung mit den verschiedenen Bohr- oder Rammverfahren mit
Expansionsankern oder beispielsweise auch mit Haftungs-, Reibungs- oder passiver Erddruckankerung.
Je nach Größe der vor der Ortsbrust 1 im Gebirge unmittelbar zu erzeugenden Spannungsfelder werden
entsprechende Anker als Spannelemente 4 und 5 in ausreichender Anzahl mit einer entsprechenden Tragkraft in der Querschnittsfläche der Ortsbrust 1 angeordnet. Ihr Verlauf ist hierbei dem herzustellenden
Hohlraum angepaßt. Ihre Länge ist bei einer entsprechenden Anordnung so groß bemessen und derartig abgestuft, daß beim Vortrieb des Hohlraumes täglich nur
ein kleiner Teil der Ankergruppe wieder durch Freischachten entfällt.
Diese Maßnahme ist durch das in F i g. 1 dargestellte Spannungsfeld 17 veranschaulicht Die Ortsbrust 1 und
damit das zum Spannelement S gehörende Kraftglied, haben sich dem Widerlager 6' so weit genähert, daß das
umgebende Gebirge keine genügende Tragkraft mehr
aufweist. Wenn dieser Zustand erreicht ist, wird das
Kraftglied ausgebaut, an einer anderen Stelle der Ortsbrust eine neue Bohrung hergestellt und mit einem
Spannelement und einem Kraftglicd versehen, wie durch die gestrichelt gezeichneten Bohrungen 18, 19
und 20 in F i g. I dargestellt ist.
Die als Widerlager ausgebildete Druckplatte 7 kann dabei mit ihrem gelochten Boden auf gelochte zentrierte Stahlplatten verschiedener Größe und Form gepreßt
werden, und zwar je nach Beschaffenheit des Gebirges und der auszuübenden Drücke.
Nach der Erfindung werden die Druckplatten 7 mit dem sich jeweils anschließenden Hohlkörper 8 in das
Erdreich vorgepreßt. Die Pressenkraft und die aus
wechselbaren Druckplatten bzw. Widerlager sind dabei
so bemessen, daß die Tragkraft eines Erdankers oder Spannelementes 4 in seinem Ankerungsbereich nicht
überschritten wird, jedoch die Stahlplatlen 7, 10, 11
(siehe hierzu F i g. 3) in das Erdreich allmählich eindrin
gen. Die Eindringtiefe und die Länge des Hohlkörpers
8 sind dabei aufeinander abgestimmt. Sobald die vorgesehene Eindringtiere erreicht ist, wird der Pressendruck
derart eingestellt, daß keine weiteren wesentlichen Setzungen der Stahlplatten 7,10,11 mehr auftreten.
Nach der Erfindung erfolgt das Vorpressen der Elemente in die Ortsbrusl 1 gruppenweise, so daß die
Ortsbrust abschnittsweise bis auf die Tiefe des Hohlkörpers 8 abgebaut werden kann. Die Anordnung sowie die Form und Größe der Stahlplatten 7, 10 und 11
sind veränderlich und gestatten einen maschinellen Abbau des Bodens und auch einen Abbau mittels Sprengungen. Je nach dem anzuwendenden Bauverfahren
werden nach dem Teilausbruch des Profils entsprechende Sicherungen vorgenommen. So wird beispiels-
weise nach dem Verfahren der »Neuen österreichischen Bauweise« unmittelbar nach dem Teilausbruch
des Profils in vorgesehener Tiefe die Wandung des Hohlraumes mit Spritzbeton und/oder kunststoffgebundenem Beton gesichert. Während der Ausbruch-
und Verbauarbeiten halten die Druckplatten 7 die Ortsbrust 1 unter Druck. Damit wird vor den Druckplatten
im Gebirge ein System sich gegenseitig überschneidender Druckzwiebeln erzeugt, die ein Spannungsfeld 17
bilden und die das Hereinwandern des Gebirges in den
unterirdischen Hohlraum hinter der gesammten geöffneten Brustfläche verhindern. Die von vorgepreßten
Druckplatten 7 verursachten örtlichen Grundbrüche bewirken gemeinsam mit den sich anschließenden
Hohlkörpern 8 eine Verdichtung des Erdreiches auch in
radialer Richtung zu den freizulegenden oder bereits
durch Abbau geöffneten Wandungen des Hohlraumes, so daß auch das Hereinwandern des Gebirges in den
Hohlraum aus dieser Richtung gebremst oder sogar verhindert wird. Ober der Firste vor der Ortsbrust
kann sich dabei auf kurzer Distanz ein Erdgewölbe mit geringen Deformationen ausbilden.
Bei dem hier beschriebenen Vortriebsverfahren können, wie oben bereits ausgeführt, die freigelegten Hohlkörper 8 dazu benutzt werden, um eine Arbeitsplatt-
form daran ständig oder auch nur zeitweilig zu befestigen, von der aus die notwendigen Handarbeiten an der
Hohlraumwandung und auch an den Pressen ausgeführt werden können (siehe hierzu F i g. 1). Ferner ist es
nach der Erfindung weiterhin vorteilhaft, die hydrauli
sehen Pumpen und Pum penleitungen 13 abschnittsweise
auswechselbar anzuordnen, damit bei den maschinellen Ausbrucharbeiten keine Beschädigungen möglich sind,
die den Anpreßdruck gefährden.
Da nach der Erfindung die Druckplatten 7 über den gesamten Querschnitt der Ortsbrust verteilt sind, kann
bei diesem Verfahren mit Vollausbruch vorgegangen werden, wobei täglich ein Ringschluß hergestellt werden
kann. Auch durch diese Maßnahme folgt eine weitere Verminderung der ohne diese Vorspannung möglichen
Setzungen im darüberliegenden Gebirge.
Sobald vor der Ortsbrust 1 ein als Ankerfuß ausgebildetes Widerlager 6 nicht mehr tragfähig ist, wird an der
gleichen oder an einer zweckentsprechend anderen Stelle ein neuer Erdanker bzw. ein Spannelement 4 hergestellt.
Die Länge des neuen Ankers oder Spannelementes 4 wird möglichst so ausgewählt, daß es zumindest
um die Strecke eines Tagesvortriebes weiter als das längste vorhandene Spannelement reicht. Hieraus
ergibt sich, daß täglich höchstens ein neues Spannelement 4 herzustellen ist. Damit wird weiterhin erreicht,
daß sich die Auflockerungen der Ankerungsbereiche nicht verstärken und die möglichen Setzungen äußerst
gering bleiben.
Das Verfahren nach der Erfindung ist in allen Lokkerböden anwendbar, seien es rollige oder bindige, homogene
oder inhomogene Böden. Auch in Felsböden kann dieses Verfahren nach der Erfindung, jedoch in
leicht abgewandelter Form, nämlich ohne Vorpressen der Hohlkörper 8, angewendet werden.
F i g. 2 zeigt eine mögliche Verteilung der Druckplatten bzw. Widerlager 7, 7i, 7>, 7), 7a und 7? mit den entsprechenden
Hohlkörpern 8, 8i, 82, 81, 84 und 8s zur
Aufnahme je eines Kraftgliedes 9, beispielsweise einer hydraulischen Presse.
F i g. 4 zeigt in einem Längsschnitt eine Tunnelröhre mit Ortsbrust und dem davorstehenden Gebirge, in
dem sich die Widerlager 6, 6', 18, 19 und 20 befinden. Das Abbaugerät 21 legt einen Hohlkörper 8 frei, der
dabei gleichzeitig in das Gebirge vorwandert und so kontinuierlich unter einem nahezu konstanten Druck
steht. Dieses Verfahren wird so lange fortgeführt, bis die notwendigerweise größere Gegenkraft bei dem im
Gebirge befindlichen Widerlager (beispielsweise 6) nicht mehr ausreichend ist, wie etwa bei 6'.
Die herzustellenden Bohrungen für die Spannelemente bzw. Anker geben ferner auch gleichzeitig Aufschluß
über die später zu durchörternden Bodenverhältnisse und schützen damit den Vortrieb weitgehend
vor geologisch oder hydrologisch bedingten Überraschungen. Diese Bohrungen können daher auch zur
Entwässerung der Ortsbrust benutzt werden, so daß ein Voraustrieb eines Entwässerungsstollens entbehrlich
wird.
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich besonders
vorteilhaft anwenden, wenn dem Vortrieb vorauseilend Brunnen oder Schächte von der Erdoberfläche
aus niedergebracht werden, in denen die Widerlager der Spannelemente angeordnet werden.
Ein solches Ausführungsbeispiel zeigt F i g. 5. Die
5 Ortsbrust 1 wird hierbei von einer Druckplatte 22 vorgespannt, die über ein in einer Bohrung 23 befindliches
Spannelement 24 mit einem Kraftglied 25, das in diesem Ausführungsbeispiel als Winde dargestellt ist, in
Verbindung steht. Von diesem über Tage oder auch in einem Schacht befindlichen Kraftglied 25 wird in kontinuierlicher
Weise und in Anpassung an die Abbaugeschwindigkeit vor Ort auf die Druckplatte 22 eine Vorspannung
ausgeübt.
Auch in der Ortsbrust eines entgegenkommenden Vortriebes können die Spannelemente verankert oder für das gleiche Vortriebsverfahren benutzt werden.
Auch in der Ortsbrust eines entgegenkommenden Vortriebes können die Spannelemente verankert oder für das gleiche Vortriebsverfahren benutzt werden.
Die Spannelemente werden hinter den Vortriebspressen in der jeweils zugeordneten Weise festgestellt
und bei Rückstellung des Pressenhubes um das ausgezogene Maß verkürzt. Dabei ist es auch möglich, die
Spannelemente und auch eine eventuell vorhandene Verrohrung in gemuffter Form einzubringen, so daß
diese beim Vortrieb wiedergewonnen werden und erneut verwendbar sind. Besonders vorteilhaft ist es,
einen Erdankertyp zu verwenden, der an den Pressen ein Nachstellen der Endverankerung nach erfolgtem
Kolbenhub gestattet, weil sodann eine Unterbrechung des Anpressdruckes völlig vermieden wird.
Bei Vortrieb in tonigem Boden ist es vorteilhaft, die Kräfte der Spannelemente mittels passiven Erddruckes
in das Erdreich zu übertragen, weil dadurch die größten Ankerkräfte und die größte Ausnützung der Ankerlänge
beim Vortrieb zu erzielen ist. Der passive Erddruck kann über vertikale Brunnen oder Schächte von der
Erdoberfläche her oder durch Hinterschneidung bzw. durch Kesselung am Ende eines Bohrloches eingeleitet
werden.
Die Druckplatten bzw. Widerlager 7 können gemäß der Erfindung eine runde oder auch eckige Grundflä-
ehe aufweisen. Die hinter den Druckplatten befindlichen
Hohlkörper können zylindrisch, kastenförmig, pyramidenstumpf- oder kegelstumpfförmig ausgebildet
sein, um den vorgesehenen räumlichen Druck auf das Gebirge zu bewirken.
Durch die unmittelbare Erzeugung und Aufrechterhaltung der Spannungsfelder im Gebirge und durch die
Veränderbarkeit ihrer Stärke und Richtung wird somit den durch den Ausbruch verursachten Störungen des
vorhandenen Spannungsfeldes entgegengewirkt, so daß
dadurch die bei der Herstellung von unterirdischen Hohlräumen in üblicher Weise entstehenden Bodensetzungen
verhindert bzw. vermindert werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (45)
1. Verfahren zur Verhinderung bzw. Verminderung
der beim Auffahren von unterirdischen Hohlräumen entstehenden Bodensetzungen, bei dem die
sich in Vortriebsrichtung an die Ortsbrust anschließenden und von dem Hohlraum noch zu durchörternden
Gebirgsformationen durch mehrere in Slreckenlängsrichiung verlaufende Gebirgsanker
gesichert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einbringung der Gebirgsanker in die Ortsbrust und zur Vorspannung des noch zu durchörternden
Gebirgsbereiches folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
a) Im Bereich der von der von dem aufzufahrenden Hohlraum noch zu durchörternde.n Gebirgsformation
werden ein oder mehrere Bohrlöcher oder ein oder mehrere Hohlräume hergestellt bzw. ein oder mehrere bereits vorhandene
Hohlräume zur Herstellung von Widerlagern ausgewählt;
b) Im Anschluß daran werden, bei der Verwendung eines oder mehrerer Hohlräume, dieser
oder diese Hohlräume jeweils über ein etwa in Streckenlängsrichtung verlaufendes Bohrloch
(2; 3; 23) mit der Ortsbrust (1) des aufzufahrenden Hohlraumes verbunden:
c) In das bzw. die Bohrlöcher (2; 3: 23) wird jeweils
ein Zugspannungen übertragendes Spannelement (4, 24) eingeführt, welches sowohl in jeweils einen der vor der Ortsbrust (1)
hergestellten Hohlräume mittels eines in d'ese eingebrachten Widerlagers (6, 6'; 25) als auch
in einem zugehörigen, sich an der Ortsbrust (1) abstützenden Widerlager (7/8; 22) verankert
wird, und eines der beiden Widerlager wird mit einer verstellbaren Spannvorrichtung (8 bis 16
bzw. 25) versehen;
d) Beim Abtragen der Ortsbrust (I) werden das oder die sich in ihr abstützenden Widerlager
(7/8; 22) unter Aufrechterhaltung der Vorspannkraft in der Vortriebsrichtung mitgeführt.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Spannelemente
(24) von vor der Ortsbrust niedergebrachten Schächten aus erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Spannelemente
(4, 24) vor der Ortsbrust eines in entgegengesetzter Richtung geführten Vortriebes aus erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbruchstiefe des Vortriebes
in Abhängigkeit von der Standzeit des Gebirges festgelegt wird.
5. Vorrichtung zur Herstellung einer Vorspannung der sich in Vortriebsrichtung vor der Ortsbrust
befindlichen Gebi.gsformation, bei der in die Orisbrust Gebirgsanker eingebracht sind, welche
der abzutragenden Ortsbrust nachführbar sind, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in-die Ortsbrust (I) in
Streckenlängsrichtung verlaufende Bohrlöcher (2; 3; 23) eingebracht sind, in welchen jeweils ein für die
Verankerung eines in das Bohrloch (2; 3; 23) eingeführten Spannelementes (4; 24) vorgesehenes
Widerlager (6; 6'; 25) angeordnet ist. daß das jeweilige
Spannelement (4, 24) mit seinem anderen Ende mit einem sich an der Ortsbrust (1) abstützenden
Widerlager (7/8; 22) unter Vorspannung verbunden ist und daß eines der beiden Widerlager (7/8; 22
bzw. 6,6'; 25) mit einer die Vorspannkraft des zugehörigen Spannelementes (4, 24) beeinflussenden
Schubkolbengetriebe (8 bis 16) oder einer Winde (25) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrlöcher (2, 3) jeweils in einem
zugehörigen und/oder gruppenweise in einem zugehörigen
oder gemeinsam in einem im vorgegebenen Abstand vor der Ortsbrust hergestellten Hohlraum
münden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannclcmente (4, 24) aus
Ankerstangen (4) oder aus Ankerseilen (24) bestehen.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ortsbrust mehrere
Ankerstangen (4) eingebracht sind, deren Anzahl und Länge derartig bemessen und abgestuft ist.
daß beim Vortrieb des Hohlraumes täglich nur eine geringe Anzahl der Spannelemente durch Freischachten
wieder entfällt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Spannelemcnte (4, 24) jeweils in einem Rohr befinden, in dem sie frei beweglich sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die die Spannclcmente (4) aufnehmenden
Bohrlöcher (2, 3) nach Aufbringen der Vorspannung eine Gebirgsinjektion vorgenommen
worden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich des Endes eines Spannelementes
(4) ein Hohlkörper (8) befindet, der zur Aufnahme eines Kraftgliedes (9) dient, dessen Bodenplatte
(10) mit einer öffnung versehen ist, durch die das Spannglied (4) hindurchgeführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sich zwischen der Bodenplatte (10) und dem Gebirge eine mit einer öffnung zur Durchführung
des Spannelementes (4) versehene und mit einer eine im Vergleich zur Bodenplatte (10) größere
Fläche aufweisende Druckplatte (7) befindet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckplatte (7) ein mit einer Achsbohrung versehener Kegel (II) vorgelagert ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch II, 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (8) mit einer den Körper zentrierenden Einrichtung
versehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch Il bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der zur Aufnahme eines Kraftgliedes (9) bestimmte Hohlkörper (8) konisch ausgebildet
ist, so daß eine Verdichtung des Gebirges vor der Ortsbrust entsteht, wenn auf den Hohlkörper (8)
über ein Spannelement (4) eine Vorspannung wirkt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kraftglied (9) nachstellbar ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein sich kontinuierlich nachstellbares Kraftglied (9) vorhanden ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 17. dadurch
gekennzeichnet, daß als Kraftglied (9) eine hydraulische Presse oder Winde verwendet wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung bzw.
Verminderung der beim Auffahren
von unterirdischen Hohlräumen entstehenden BoJen-Setzungen,
bei dem die sich in Vortriebsrichtung an die Ortsbrust anschließenden und von dem Hohlraum noch
zu durchörternden Gebirgsformationen durch mehrere in Streckenlängsrichtang verlaufende Gebirgsanker gesichert
werden.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Herstellung einer Vorspannung der sich in
Vortriebsrichtung vor der Ortsbrust befindlichen Gebirgsformation,
bei der in die Ortsbrust Gebirgsanker eingebracht sind, welche der abzutragenden Ortsbrust
nachführbar sind.
Bei der Herstellung von unterirdischen Hohlräumen ist es bekannt, die Ortsbrust gegen das Eindringen des
Gebirges abzusichern, indem mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise Stempel oder Pressen, auf die Ortsbrüst
ein Druck ausgeübt wird, welcher entsprechend der Standfestigkeil des Bodens bemessen wird.
Die
Widerlager für die den Druck ausübenden Elemente erstrecken sich dabei bis in die bereits gesicherten röhrenförmigen
Hohlräume.
Derartige Widerlager und die bis zur Ortsbrust reichenden Verbindungsglieder müssen
mit Voranschreiten der Ausbruchsarbeiten in entsprechender Weise vorverlegt werden, wodurch mindestens
Teile der Ortsbrust in nachteiliger Weise entspannt werden.
Ein weiterer erheblicher Nachteil besteht
bei dieser bekannten Bauweise darin, daß die Widerlager die Ausbruchsarbeiten erheblich stören.
Auch bei der Herstellung von unterirdischen Hohlräumen
mit Hilfe des Schildvortriebverfahrens ist es bekannt, Flächen der Ortsbrust abschnittsweise mit hydraulischen
Stempeln über Druckplatten anzupressen.
Diese Maßnahme dient jedoch ebenfalls nur dem
Zweck, das Eindringen des Gebirges in den Hohlraum bei wenig standfestem Gebirge zu verhindern.
Die
Maßnahme ist daher nur als Sicherungsmaßnahme unter Tage aufzufassen, die einen Verbruch vor Ort vermeiden
soll.
Darüberhinaus wird hier ebenfalls der Abbau des Gebirges sehr behindert.
Ferner ist es auch bei einem vollmechanischen Schildvortriebsverfahren bekannt, mit Hilfe der Abbaugeräte
gegen die Ortsbrust einen Anpreßdruck auszuüben.
Die Größe dieses Anpreßdruckes ist dabei derart
eingestellt, daß ein wirkungsvolles Arbeiten der Abbaugeräte ermöglicht wird.
Eine Erhöhung des Anpreßdruckes
über die hierdurch bestimmten Werte würde dagegen den Wirkungsgrad der Abbaugeräte verschlechtern.
Es sind auch Bauverfahren zur Herstellung unterirdischer Hohlräume bekannt, bei denen der Vortrieb innerhalb
eines unter einem entsprechenden Druck sie- fto henden Raumes durchgeführt wird.
Bei derartigen
Caisson-Verfahren ist ein erheblicher technischer Aufwand notwendig, um eine konstanle Druckhaltung zu
gewährleisten.
Darüber hinaus ist ein Zugang nur über .
Schleusensysteme möglich, in denen sich die Personen (>.s
eine Zeit lang aufhalten können, um eine Druckanpassung des menschlichen Körpers sicherzustellen.
Wie eingangs erwähnt, wird bei allen bisher bekann ten Tunnelbauverfahren nur ein derartiger Druck auf
die Ortsbrust ausgeübt, welcher ausreicht, ein Einbrechen des Gebirges zu verhindern und der daher der
jeweiligen Standfestigkeit des Bodens angepaßt ist.
Aus diesem Grunde sind bei Vortriebsverfahren unter bebautem
Gelände, insbesondere bei geringer Überdekkungshöhe in den darüberstehenden Bauwerken häufig
Schäden aufgetreten, die nur durch umfangsreiche Sicherungsmaßnahmen an den Bauwerken selbst vermieden
oder vermindert werden konnten.
Solche Sicherungsmaßnahmen sind jedoch sehr aufwendig und
können Kosten verursachen, die in der gleichen Größenordnung wie die Kosten zur Herstellung der Hohlräume
liegen.
Ferner wird die Benutzbarkeit der Gebäude durch die notwendigen Sicherungsmaßnahmen
in dieser Zeit erheblich beeinträchtigt.
Aus der Zeitschrift »Straße und Autobahn« 1965, Heft 11, S. 392 und 393 ist es bekannt, zur Sicherung
des Erdreiches unter einer bestehenden Autobahn und vor der Unterfangungsstelle Anker in Längsrichtung
der Fahrbahn anzubringen, welche mit dem Arbeitsfortgang nach vorn geschlagen werden.
Bei dieser Bauweise
handelt es sich um das Sichern eines Böschungssprunges, wobei Anker verwendet werden, um das Erdreich
vor der Unterfangungsstelle zu sichern.
Mit dieser bekannten Bauweise erfolgt jedoch keine Absicherung
der Ortsbrust und es werden im Gebirge vor der Ortsbrust auch keine Vorspannungen erzeugt, um Bodensetzungen
zu verhindern bzw. zu vermindern.
Aus »Die Bautechnik,
45. Jahrgang, 1968, Heft 4,
S. 109 bis 122« ist es bekannt, Anker zur Erzielung einer Gebirgsvorspannung zu verwenden, wodurch jedoch
Störungen des Gebirges wieder rückgängig gemacht werden sollen, welche nach den Ausbrucharbeiten,
insbesondere durch Sprengungen, erzeugt wurden. Mit dieser bekannten Maßnahme wird daher versucht,
nachträglich, d. h. nachdem bereits Störungen des Gebirges vorliegen, den primären Spannungszustand in
der Ebene senkrecht zur Vortriebsrichtung wiederherzustellen, während die Spannungsfelder vor der Ortsbrust
dabei nicht berücksichtigt werden.
Aus der Montan-Rundschau, Sonderheft 1969, »Tunnel- und Stollenbau«, S. 89 und 90 ist es bekannt, dem
Vortrieb vorauseilend Bohrungen anzuordnen, die in Form eines Kegelmantels die zukünftige Hohlraumleibung
fächerartig umgeben. In diese Bohrungen werden sodann Felsanker eingebaut und nach dem Spannen
dieser Anker wird der Restraum der Bohrungen derart mit Injektionsgut ausgepreßt, daß das Injektionsgut
auch in den benachbarten Gebirgsverband eindringt.
Durch diese Maßnahme wird einer Lockerung des Gebirgsverbandes entgegengewirkt, dadurch, daß die
Felsanker eine Zone um den Ausbruch herum durchdringen. Dabei handelt es sich um eine Stützungsmaßnahme
des Gebirges und es wird kein künstliches Spannungsfeld erzeugt, das den durch den Ausbruch verursachten
Störungen des vorhandenen Spannungsfeldes entgegenwirkt.
Neueste Forschungen über den Einfluß von Tunnelvortriebsarbeiten
auf die städtische Bebauung haben die schon lange vermutete Tatsache bewiesen, daß ein
sehr großer Anteil der Setzungen im Firstbereich des Tunnels dem Vortrieb vorauseilt und damit für die Setzungen
der darüberliegenden Bauwerksfundamentc von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, um vor der Ortsbrusl
im Gebiree SnannunesfelHer nnmiffplh;ir 711 pr-
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CH958471A CH546863A (de) | 1970-07-07 | 1971-06-30 | Verfahren und mittel zur verhinderung bzw. verminderung von bodensetzungen. |
CH23274A CH601576A5 (de) | 1970-07-07 | 1971-06-30 | |
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DE2047018A1 DE2047018A1 (de) | 1972-03-30 |
DE2047018B2 DE2047018B2 (de) | 1975-09-11 |
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