DE2320366A1

DE2320366A1 - PROCESS FOR SECURING THE OUTBREAK AND LIMITING MOUNTAIN DEFORMATIONS IN THE MOUNTAIN MANNICAL PRODUCTION OF TUBE-SHAPED CAVES

Info

Publication number: DE2320366A1
Application number: DE19732320366
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Karl Dipl In Blindow; Helmut Dipl Ing Edeling
Original assignee: Beton & Monierbau AG
Current assignee: Beton & Monierbau AG
Priority date: 1973-04-21
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1974-11-07
Also published as: CH586838A5; ATA320074A

Description

Verfahren zur Sicherung des Ausbruchs und Begrenzung von Gebirgsdeformationen bei der bergmännischen Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen Die Erfindung bezieht sich auf die Sicherung des Ausbruchs bei der bergmännischen Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen. Darüberhinaus betrifft sie die Sicherung von Vortriebsverfahren gegen Einbrüche und vorauseilende Setzungen, wenn die Brustabstützung fehlt. Vornehmlich in kohäsionsarmen Lockerböden ist nämlich auch ein Schildvortrieb nur mit abgestützter Ortsbrust möglich. Bei vorhandener Überbauung ist es außerdem üblich, den Überlagerungsboden durch Injektionen zu verfestigen, damit keine schädlichen Setzungen infolge nachbrechenden Bodens eintreten.Procedure for securing the eruption and limiting rock deformations in the mining of tubular cavities The invention relates focus on securing the outbreak during the mining of tubular structures Cavities. In addition, it concerns the securing of tunneling procedures against Break-ins and advance subsidence if there is no chest support. Mainly In loose soils with low cohesion, shield driving is only possible with a supported Face possible. If there is a building structure, it is also common to use the overburden to solidify by injections, so that no harmful subsidence as a result of subsequent breaking Enter the ground.

Neueste Messungen von Gebirgsdeformationen vor der Ortsbrust bei einem Tunnelvortrieb gemäß der Neuen Österreichischen Bauweise in Tonböden unter bebautem Stadtgebiet zeigen auf, daß selbst bei abgeböschter Ortsbrust im Kalottenbereich Horizontalbewegungen auftreten, die oberhalb der Firste am größten sind und zu vorauseilenden Setzungen führen.Latest measurements of rock deformations in front of the face on one Tunneling in accordance with the New Austrian Construction Method in clay soils under built-up areas Urban areas show that even with sloping face in the dome area Horizontal movements occur, which are greatest above the roof and to hurry ahead Lead to subsidence.

Es sind bereits Verfahren zur Sicherung des Ausbruchs bekannt, bei denen am Umfang des projektierten Hohlraums Rohre vorausgepreßt und als Tunnelwandung konstruiert werden, in deren Schutz danach der Ausbruch des Bodens erfolgt Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie nur bei Röhren mit gerader oder gleichmäßig gekrümmter Achse anwendbar sind und in kurzen Abständen Zwischenstationen erfordern.Methods for securing the outbreak are already known pipes pre-pressed on the circumference of the projected cavity and used as a tunnel wall are constructed in the protection of which the soil is then erupted Process have the disadvantage that they only work with tubes with straight or even curved axis are applicable and require intermediate stations at short intervals.

Es gibt weiterhin Verfahren, bei denen vor der Ortsbrust trompetenförmig Injektionen oder Ankerungen am Umfang des Hohlraums ausgeführt werden. Diese Verfahren müssen den Vortrieb zeitweilig unterbrechen und sind deshalb sehr aufwendig.There are also methods in which the face is trumpet-shaped Injections or anchors are carried out on the perimeter of the cavity. These procedures have to interrupt the advance temporarily and are therefore very expensive.

In bekannten Gefrierverfahren ist es üblich, von Bohrungen außerhalb des Hohlraumes aus dem Boden durch Frostkörper zu verfestigen, in deren Schutz der eigentliche Tunnelausbruch erfolgt. Dieses Verfahren zieht größere Gebirgsdeformationen nach sich und wird aus Kostengründen selten angewendet.In known freezing processes, it is common to use bores outside to solidify the cavity from the ground by frost bodies, in the protection of which the actual tunnel excavation takes place. This method pulls larger rock deformations and is rarely used for reasons of cost.

Es bestand demnach die Aufgabe, bei der bergmännischen Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen ohne Brustabstützung den Vollausbruch in wirtschaftlicher Weisebei gleichzeitiger Begrenzung von Gebirgsdeformationen zu sichern.It was therefore the task of mining production of tubular cavities without breast support the full breakout in economic Way to be secured with simultaneous limitation of rock deformations.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Ausbruch des Hohlraumes von einem Schacht oder dergleichen aus Injektionsbohrungen außerhalb des projektierten Hohlraumes und in Richtung seiner Längsachse -in einem vorbestimmten Abstand untereinander und von der Umgrenzung hergestellt werden, wovon mindestens einige am äußeren Umfang des Hohlraumes vor oder nach erfolgter Injektion mit Erdankern bewehrt werden.This object is achieved by a method, which is characterized in that is that before the eruption of the cavity from a shaft or the like Injection holes outside the projected Cavity and in Direction of its longitudinal axis - at a predetermined distance from one another and from the boundary, at least some of which on the outer periphery of the The cavity must be reinforced with ground anchors before or after the injection.

Die Lösung der Aufgabe besteht also darin, daß von einem Anfahr- oder Zielschacht oder von einer Kaverne aus vor Beginn des Hohlraumausbruches am Umfang des Hohlraumes in Richtung seiner Längsachse Bohrungen großer Länge für die Aufnahme von Erdankern hergestellt werden, die je nach ihrer Lage am Hohlraumumfang und je nach der Beschaffenheit des Bodens mit verschieden großem Abstand angeordnet sind. Die Bohrlöcher werden zweckmäßig von einem Zielschacht aus besetzt, von wo sie auch kontrolliert werden können. Die Maßnahme der Erfindung sieht vor, daß die Anker jeder beliebigen räumlichen Krümmung der Hohlraumachse mit nur geringfügigen Abweichungen von ihrer Sollage -folgen. Diese Forderung wird beispielsweise durch ein Bohrverfahren erfüllt, das einen steuer- und ortbaren Bohrkopf benutzt. Erfindungsgemäß wird bei unzureichender Kohäsion der Boden in den Zwischenräumen der Anker durch ein geeignetes Injektionsgut kohäsiver gemacht, das über gleichgerichtete Bohrungen in den Boden vorzugsweise abschnittsweise einzubringen ist. Manchmal genügt es, den Boden mit Wasser zu befeuchten, so daß eine Scheinkohäsion entsteht. In diesen Fällen wird durch die Anwendung von Packern der Boden nur in der Umgebung der Ortsbrust vorauseilend befeuchtet und die Wasserinjektion eingestellt, sobald der Vortrieb in diesen Bereich kommt. In anderen Fällen werden nur solche minera-* an sich bekanntes lische Suspensionen oder grundwasserunschädliche chemische Substanzen angewendet, die den Boden nur geringfügig verfestigen. So können beispielsweise Tonsuspensionen oder Kunstharzlösungen eingepreßt werden.The solution to the problem is that of a start-up or Target shaft or from a cavern before the beginning of the excavation at the circumference of the cavity in the direction of its longitudinal axis holes of great length for the inclusion are made of ground anchors, depending on their location on the cavity perimeter and depending are arranged at different distances depending on the nature of the soil. The boreholes are expediently occupied by a target shaft, from where they also can be controlled. The measure of the invention provides that the anchor any spatial curvature of the cavity axis with only minor deviations from their target position. This requirement is made, for example, by a drilling process met, which uses a controllable and locatable drill head. According to the invention is at insufficient cohesion of the soil in the spaces between the anchors due to a suitable Injection material made more cohesive by drilling holes in the ground in the same direction should preferably be introduced in sections. Sometimes it is enough to use the floor To moisten water so that a pseudo cohesion arises. In these cases it will by using packers, the soil only rushes ahead in the vicinity of the face humidified and the water injection stopped as soon as the propulsion in this area comes. In other cases only those minera- * are known per se lish Suspensions or chemical substances that are not harmful to the groundwater are used that affect the Only consolidate the soil slightly. For example, clay suspensions or Resin solutions are pressed in.

Die erhärteten Kunstharze bilden dann zugleich die Schäfte für die eingeführten Erdanker. Die Maßnahmen aktivieren somit die Eigentragfähigkeit des Gebirges zum Zwecke des Hohlraumverbaues unter einem optimal geringen Auftqand, ohne seinen Ausbruch zu erschweren. Die Injektionen können außerdem mit so kleinen Flüssigkeitsdrücken ausgeführt werden, daß ihre grundsätzliche Anwendbarkeit von der vorhandenen Überlagerungshöhe des Bodens nicht eingeschränkt ist.The hardened synthetic resins then also form the shafts for the introduced ground anchor. The measures thus activate the self-supporting capacity of the Mountains for the purpose of cavity shoring with an optimally low Auftqand, without making its outbreak more difficult. The injections can also be done with such small ones Liquid pressures are running that their basic applicability of the existing overlay height of the soil is not restricted.

In wenigstens einen Teil der Bohrungen werden Stahlanker eingesetzt und durch Injektion mit dem Gebirge fest verbunden. Diese Anker behindern ggfs. auch alleine die Horizontal- und Vertikalbewegung des Gebirges und verringern besonders die vorauseilenden Setzungen, aber auch die Auflockerung auf Angriffstiefe nach dem Gebirgsausbruch. Für den nachfolgenden Hohlraumausbruch istu.a. eine Auskleidung vorgesehen, die sich vollflächig an das Gebirge und die Längsanker anschließt und mit beidem eine Verbundkonstruktion bildet. Damit werden die Längsanker sowohl für die Begrenzung der Rchren- und Gebirgsdeformationen in der Querschnittsebene als auch der Gebirgsdeformationen im vertikalen Längsschnitt ein voll wirksames und wirtschaftlich angewendetes Bauelement. Bei Schild- oder Messervortrieb oder anderen bergmännischen Vortriebsverfahren bildet die Maßna nach d Erfindung einen ebenso wirksamen Schutz gegen Einbrüche und vorauseilende Setzungen, wenn die Brustabstützung fehlt.Steel anchors are used in at least some of the holes and firmly connected to the mountains by injection. These anchors hinder if necessary. also alone the horizontal and vertical movement of the mountains and especially reduce the advancing subsidence, but also the loosening to attack depth the mountain eruption. For the subsequent cavity excavation, it is, among other things, a lining provided, which adjoins the mountains and the longitudinal anchors over the entire surface and forms a composite structure with both. This means that the longitudinal anchors are used both for the limitation of the rock and rock deformations in the cross-sectional plane as also of the rock deformations in the vertical longitudinal section a fully effective and economically used component. With shield or knife propulsion or others mining tunneling method forms the measure according to the invention as well effective protection against break-ins and advance subsidence when the chest is supported is missing.

Wenn das unterirdische Bauwerk nachträglichen Beanspruchungen infolge Abgrabung der Überdeckung oder seiner Unterfahrung ausgesetzt ist, begrenzen die Anker die Deformation der Röhre und können als Trageelemente für den Nachweis ihrer Standsicherheit herangezogen werden.If the underground structure is subject to subsequent loads The excavation of the overburden or its undercutting is exposed, limit the Anchors the deformation of the tube and can be used as supporting elements for the detection of its Stability are used.

Gegenüber allen seither bekannten Verfahren gestattet die Maßnahme nach der Erfindung mit geringstmöglichem Aufwand für alle bergmäiinischen Bauweisen einen ununterbrochenen Vortrieb in nahezu sämtlichen Arten von Lockerböden ohne jede Brustabstützung bei größtmöglicher Verminderung der Setzungen.Compared to all methods known since then, the measure permits according to the invention with the least possible effort for all Bergmäiinischen construction methods uninterrupted propulsion in almost all types of loose soil without every breast support with the greatest possible reduction in settlement.

Die Abbildung erläutert die erfinderischen Maßnahmen am Beispiel eines kohäsionsarmen Lockerbodens. Hierbei zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch einen Tunnel mit einer schematischen Darstellung der Maßnahme der Erfindung.The figure explains the inventive measures using the example of a Low-cohesion loose soil. They show: FIG. 1 a cross section through a Tunnel with a schematic representation of the measure of the invention.

Figur 2 einen Längsschnitt durch den gleichen Tunnel mit einer schematischen Darstellung des Ausbruch- und Auskleidungsvorganges im Schutze der Maßnahme der Erfindung.Figure 2 shows a longitudinal section through the same tunnel with a schematic Representation of the excavation and lining process under the protection of the measure of Invention.

Es bedeuten: 1 kohäsionsarmer Lockerboden 2 Erdanker 3 Injektionsbohrungen 4 Injektionsstrang (durch Injektion kohäsiv gemachter Lockerboden) 5 Spritzbetonauskleidung 6 IIohlraumausbruch im Schutz der Erdanker Die Bohrungen erfolgen im Vorpreßverfahren mit einem steuerbaren bohrkopf von ca. 150 min Durchmesser. Die Länge der Bohrungen bzw. der Anker beträgt jeweils mindestens ein Mehrfaches des projektierten Tunneldurchmessers.It means: 1 loose soil with little cohesion 2 ground anchors 3 injection wells 4 Injection line (loose soil made cohesive by injection) 5 Shotcrete lining 6 Break out of the cavity in the protection of the ground anchors The holes are made in the pre-pressing process with a controllable drill head with a diameter of approx. 150 min. The length of the bores or the anchors is at least a multiple in each case of the projected tunnel diameter.

Claims

Patent claims e

1. Procedure for securing the eruption and limiting full rock deformations in the mining of tubular cavities without breast support, d a d u r c 11 g c k e n n z e i c h n e that before dc.ni eruption of the cavity of a shaft or the like from injection boreholes outside the projected one Cavity and in the direction of its longitudinal axis at a predetermined distance from one another and made by the perimeter, at least some of which are on the outer perimeter the cavity must be reinforced with ground anchors before or after the injection has been carried out.

2. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c n e t that the injection holes end in a target or the like, from which the boreholes are occupied.

3. The method according to claim i to 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the injections in the longitudinal direction of the cavity in sections successes@

4. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k c n n z e i c h n e t that water is used as the injection material and the humidification only in the Around the face.

5. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that clay suspensions are used as injection material.

6. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that synthetic resins are used as injection material.

7. The method according to claim 1 to 3 and 6, d a d u r c h g e k e n It is noted that the hardened synthetic resins also form the anchor shafts.

8. The method according to claim 1 to 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the holes for the ground anchors correspond to the spatial curvature of the projected Follow the cavity axis at a slight distance from its target position.