DE2938442C2

DE2938442C2 - Wasserdichter gleitender Schachtausbau

Info

Publication number: DE2938442C2
Application number: DE19792938442
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Prof. Dr.-Ing. 4370 Marl Lütgendorf
Original assignee: GEWERKSCHAFT AUGUSTE VICTORIA 4370 MARL DE; GEWERKSCHAFT AUGUSTE VICTORIA 4370 MARL
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1979-09-22
Filing date: 1979-09-22
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE2938442A1

Description

Die Erfindung betrifft einen wasserdichten gleitenden Schachtausbau, insbesondere für den Ausbau tiefer Schächte im wasserführenden Gebirge oder von Schächten mit sich über größere Teufen erstreckendem wasserführendem Deckgebirge, welcher mindestens einen tragenden Ausbauzylinder in Form einer mit Bezug auf die Schachtachse krümmungsfähigen Stahlbetonringsäulc aufweist, der außen von einem geschlossenen, gleichfalls krümmungsfähigen, wasserdicht verschweißten Sitihlmantcl umgeben ist, wobei zwischen dem Stahlmanlcl und dem Gebirge oder einem weiteren tragenden Ausbaii/ylinder eine mit einer GIcilflüssigkeii. insbesondere auf Asphallbasis, ausgefüllte Ringfuge vorgesehen ist und bei welchem der mil dem Stahlmanlcl umgebene Ausbau/.ylinder mit seiner unteren Aufständische dichtend auf einem die Lasten des Ausbaus in das (iebirge einleitenden Sinhlbcionfundamcnt abgestüi/t ist.

Ein Schachtausbau dieser Grundgattung ist insbesondere durch die IiE-PS 11 67 777 bekannt. Das gleiche Prinzip ist aber auch bei dem Schachtausbau gemäß den zum nicht vorveröffenllichten Stand der Technik gehörenden deutschen Patentschriften 28 23 950 sowie 29 22 327 benutzt Weiterhin ist von diesem Ausbauprinzip bei den in der Praxis errichteten Schächten Gebrauch gemacht, wie sie unter anderem in der Zeitschrift »Glückauf« Heft 25 vom 2. Dezember 1964 auf den Seiten 1473 bis 14S5sowie Heft 12 vom 8. Juni 1967 auf den Seiten 553 bis 560 ausführlich beschrieben sind.

In all diesen Fälien bereitet es in der Praxis beträchtliche Schwierigkeiten, sicherzustellen, daß bei Krümmungen der Schachtachse im Bereich der Trennfuge /.wischen der unteren Aufstandfläche des Ausbauzylinders und dem gebirgsverbundcnen Fundament keine durch leilweises Abheben des unteren Ausbaurings vom Fundament hervorgerufene Undichtigkeit eintritt, die zum Ausfließen der Gleitflüssigkeit sowie gegebenenfalls des im umgebenden Gebirge anstehenden Wassers in das Innere des darunter befindlichen Schachtabschnitts führt.

Zur Lösung dieses Problems ist bereits vorgeschlagen worden (DE-PS 11 67 777), im Bereich dieser kritischen Trennfuge zwischen der unteren Aufstandfläche des Ausbauzylinders und dem Fundament einen im Querschnitt rechtwinkligen, mit dem Stahlmantel wasserdicht verschweißten stählernen Bodenring einzuschalten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es mit diesen Mitteln nicht mit hinreichender Sicherheit möglich ist, die vorerwähnten Undichtigkeiten auszuschließen, sobald sich der untere Ausbauring des Ausbauzylinders infolge Krümmungen der Schachtachse auf der Zugseile von dem Fundament abhebt.

Das gleiche gilt prinzipiell auch für die demgegenüber bereits verbesserte Lösung gemäß »Glückauf« Heft 25 vom 2. Dezember 1964, Seite 1476, Abb. 5, gemäß welcher im Bereich dieser kritischen Trennfuge zwischen einer stählernen Fußplatte des Ausbauzylinders und dem Fundament eine etwa 45 mm dicke Kreisringplatte aus Blei eingelegt wird, die die Aufgabe hat. die Last vom Schachtrohr gleichmäßig auf das Fundament zu verteilen und dadurch Querkräfte abzubauen. Zwar gibt der Bleiring bei Krümmungen der Schachtachse auf der Druckseite plastisch nach, doch vermag er auf der Zugseite nicht die sich dort etwa einstellende Fuge zu schließen. Das durch das plastische Nachgeben verdrängte Volumen des Bleis wird statt dessen vielmehr auf der Druckseite aus der zum Schachtinneren hin freiliegenden Fuge herausgedrückt.

Würde statt des Bleirings ein hydraulisches Kissen verwendet, ließe sich auf diesem Wege zwar erreichen, daß das auf der Druckseite verdrängle Volumen nicht abfließt, sondern zur Zugseite hin abgedrängt wird und dort auf dem Wege des Volumcnausglcichs das Entstehen einer klaffenden Fuge verhindert. Ein für so hohe Innendrücke ausgelegtes hydraulisches Kissen wäre aber außerordentlich aufwendig, überdies aber auch nicht über Jahrzehnte hinaus absolut verläßlich dicht zu halten.

Um allen mit den vorstehend aufgezeigten Proble= men einhergehenden Schwierigkeiten überhaupt aus dem Wege zu gehen, ist man in jüngerer Zeit schließlich dazu übergegangen (»Glückauf« Heft 12 vom 8. Juni 1967. Abb. 7 und 11 auf den Seiten 557 bzw. 560). den gleitenden Ausbauzylinder samt asphaltgefüllter Gleitfuge über einen Höhenbereich von etwa 6 bis 15 m über dem Fundament durch Ausbetonieren des äußeren Ringspalles bis zum Gebirgsstoß fest einzuspannen, um die von Krümmungen der Schachtachse ausgehenden Biegekräfte innerhalb dieser Einspannzone so weitgehend abzutragen, daß sich auch bei stärkeren Krümmungcn der Schachtachse im Bereich der Aufstandfläche zwischen dem Ausbauzylinder und dem Fundament keine klaffende Fuge und davon ausgehende Undichtigkeiten mehr einstellen können. Die zwischen dem gebirgsverbundenen Außenbeton und dem den gleitenden

ίο Ausbauzylinder umgebenden Stahlmantel verbleibende Ringfuge wird dabei im unteren Längenbereich des Ausbauzylinders über dem Fundament zunächst mit einer plastischen Dichtmasse, insbesondere in Form von Sandasphalt, nach unten abgedichtet und erst in dem sich darüber anschließenden Längenbereich mit der spezifisch leichteren Gleitflüssigkeit auf Asphaltbasis ausgefüllt.

Auf diese Weise wird zwar eine zuverlässige Abdichtung der krilischen Trennfuge zwischen der Aufstandfläche des Airsbauzyünders und dem Fundament erreicht, da sich die Ausbauringe innerhv.'i; der unteren Einspannzone nicht mehr relativ zueinander verkippen können. Der entscheidende Nachteil dieser Lösung besieht aber darin, daß über die Länge der Einspannzone auf eine Krümmungsfähigkeit des gleitenden Ausbauzylinders übe-tiaupt verzichtei werden muß und dort mithin gerade der wesentliche Vorteil verlorengeht, der den gleitenden, bewußt krümmungsfähigen, d. h. gegliederten. Schachtausbau gegenüber älteren Schachtausbausystemen auszeichnet.

Vor dem vorstehend geschilderten Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Krümmungsfähigkeit des gleitenden Ausbauzylinders unter Verzicht auf eine feste Einspannung bis in Höhe

J5 des Fundaments aufrechtzuerhalten und die sich aus der Krümmung der Schachtachse auf das Fundament auswirkenden exzentrischen Druckkräfte auf völlig neuartige Weise so zu kompensieren, daß sich an der Aufstandfläche des Ausbauzylinders auf dem Fundament dennoch auch bei stärkeren Krümmungen der Schachtachsc auf der Zugseite keine klaffende Fuge einstellen kann und deren Dichtheit mithin unter allen Umständen gewahrt bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Weiterbildung des gattupgsgemäßen Schachtausbau dadurch, daß der mit dem Stahlmantel umgebene Ausbauzylinder an seinem unteren Ende einen mit seiner Unterseite dessen Aufstandfläche für die Abstützung auf dem Fundament bildenden, gegenüber den übrigen Ausbauringen des Ausbauzylinders wesentlich breiter bemessenen Fußring aufweist, dessen radial überstehender äußere Ringabschnitt außenseitig von dem wasserdichten Stahlmantel mit umschlossen und auf s jine. Oberseite unmittelbar zentrisch von dem Gewicht der auf ihm lastenden Glcitflüssigkeit belastet ist, während er sich auf seiner Unterseite mindestens mit dem wesentlichen Teil seiner radialen Breite lose auf der Oberseite eines mit dem umgebenden Gebirge formschlüssig verzahnten Fundamentrings und mit dem rest-

bo liehen äußeren Teil seiner Ringfläche unmittelbar auf dem Gebirge abstützt.

Das der Erfindung zugrundeliegende neuartige Lösungsprinzip beruht auf der Erkenntnis, daß es in Verbindung mit einer genügend großen radialen Verbreite-

b5 rung des das untere Scl· Jußgüed der krümmungsfähigen Stahlbetonringsäule bildenden Fußrings und dessen zusätzlicher erheblicher, aber auch bei Krümmungen der Schachtachse immer zentrisch wirkenden Belastung

durch den Druck der im Bereich der Gleilfuge auf ihm ruhenden Gleitflüssigkeit möglich ist. die bei einer Krümmung des Ausbauzylinders von dessen Eigengewicht und dem dieses überlagernden Biegemoment ausgehenden exzentrischen Druckkräfte so weitgehend zu relativieren, daß die verbleibende Exzentrizität der aus beiden Belastungskomponenten resultierenden Vertikalkraft stets innerhalb des Kernbereichs der ringförmigen Aufstandfläche des Fußrings bleibt. Auf diese Weise läßt sich mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mitteln erreichen, daß die kritische Trennfuge an der Aufstandfläche zwischen Fußring und Fundamentring auch bei einer stärkeren Krümmung des Ausbauzylinders über ihren gesamten Ringunifang, d. h. auch im Bereich der jeweiligen Zugseite, unter ausreichend hoher dichtender Anpressung gehallen wird, die ein Klaffen der Fuge und damit auch deren Undichtwerden selbst unter extremen Bedingungen mit Sicherheit verhindert.

Obschon es in der Regel genügt, nur den das untere Schlußglied der Siahlbeionringsiiulc bildenden Fußring um ein ausreichend großes MaU gegenüber den übrigen Ausbauringen radial zu verbreitern, kann es sich in manchen Fällen empfehlen, über dem unteren Fußring des Ausbauzylinders mindestens einen weiteren verbreiterten und im Bereich seines radial überstehenden äußeren Ringabschnitts ebenfalls vom Gewicht der Glcitflüssigkeit belasteten Ausbauring als Zwischenring einzuschalten, dessen radiale Breite geringer als die des unteren Fußrings bemessen ist. um auf diese Weise eine statisch sicherere Überleitung der Eigengewichtslasten zu gewährleisten.

Zweckmäßig weisen der den unteren Endabschnitt des Ausbauzylinders bildende, gegenüber diesem radial verbreiterte Fußring sowie die gegebenenfalls zusätzlich über dem Fußring eingeschalteten, gleichfalls radial verbreiterten Zwischenringe eine zylindrische Außenfläche auf.

Dabei kann es sich gegebenenfalls empfehlen, den Fußring und/oder den bzw. die Zwischenringe selbst mit einer im Sinne einer zum Fundamentring hin stufenförmigen Verbreiterung radial abgesetzten zylindrischen Außenfläche zu verschen, die dann von dem geschweißten Stahlmantel entsprechend dem stufenförmig abgesetzten Konturverlauf ihrer Außenfläche umkleidet sein müssen.

Obwohl auf diese Weise mehr Stahlbeton für den Fußring sowie gegebenenfalls die Zwischenringe aufgewendet werden muß und auch mehr Stahl für den wasserdichten äußeren Stahlmantel in diesem Bereich benötigt wird, läßt 'ich diese einfachere Ausführungsform insgesamt preisgünstiger herstellen als im Falle der Verwendung von Fuß- und/oder Zwischenringen mit konischer Außenfläche, Auch entfallen dabei die Probleme, die mit der vertikalen Beanspruchung eines in diesem Bereich äußeren konischen Stahlmantels bei einer Krümmung der Schachtachse entstehen würden.

Bei der erfindungsgemäß bevorzugten zylindrischen Außenfläche der in sich und mit Bezug aufeinander stufenförmig abgesetzten Ringkörper in Form des Fußrings sowie gegebenenfalls der Zwischenringe bietet sich überdies die vorteilhafte Möglichkeit, die vertikal ausgerichteten Stufenschenkel des wasserdichten äußeren Stahlmantels im Verbund mit dem Stahlbeton dieser Ausbauringe mit zur Aufnahme der horizontalen Beanspruchungen heranzuziehen. Trotzdem bleibt der Stahlmantel flexibel, weil sich seine im wesentlichen horizontal ausgerichteten Stufenschenkel im Falle von Dchnungsbeanspruchungcn ohne großen Widerstand vom Beton abheben und er sich auf diese Weise dehnen kann.

Es bildet demgemäß eine bevorzugte Weiterbildung

der Erfindung, wenn der den Fußring sowie gegebenenfalls den oder die Zwischenringe im unteren Endbereich des Ausbau/ylinders außen umkleidende wasserdichte Stahlmantel mit seinen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Stufenschenkcln sich bei Krümmungen der Schachtachsc auf der Zugseile von den Stufenabsätzen

ίο abhebende, nachgiebige Dchnelcmente bildet, die die sich zwischen ihnen und dem untersten Ausbauring normaler Breite etwa öffnenden Fugen dichtend überdekken. während die im wesentlichen vertikal ausgerichteten Suifenschenkcl zusammen mil dem ihnen innensei-

r> lig jeweils anliegenden Ausbauring in Form des Fußrings sowie gegebenenfalls in Form des oder der Zwischenringe einen die horizontalen Druckbeansprtichun- ^ gen aufnehmenden Verbund bilden.

Dta ve:!ik;i!e Zugbeanspruchung der vertikalen Siu-

Ji) fcnschenkcl des stufenförmig verbreiterten Stahlmantels bleibt auf diese Weise vernachlässigbar klein, so daß er in diesem Bereich voll zur Aufnahme der horizontalen Beanspruchungen innerhalb des Verbundquerschnitts herangezogen werden kann. Der von außen auf

r> den Stahlmaniel einwirkende Druck der Gleitflüssigkeit , ist in jedem Falle so groß, daß die Schubkräfte allein durch Reibung zwischen Stahl und Beton aufgenommen werder können, zusätzliche Verbundmittel mithin entbehrlich sind.

jo Macht die hohe horizontale Belastung des gleitenden Ausbauzylinders bei größeren Teufen die zusätzliche Anordnung eines inneren undichten Stahlmantels im Verbund mit den Stahlbetonringen erforderlich, so sind allerdings in der Regel Verbundmittel nötig. Im Bereich ,

r> des Fußrings sowie der etwa eingeschalteten Zwischenringe sind zusätzliche Verbundmittel erforderlich, um die vertikalen Stahlspannungen in den Stahlbeton überzuleiten. Damit wird erreicht, daß die Druckübertragung auf das Gebirge gleichmäßig erfolgt und Spannungsspitzcn im Bereich des inneren undichten Stahlinantcls vermieden werden.

Demgemäß kennzeichnet sich eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die im wesentlichen vertikal ausgerichteten Stufenschenkel des im unteren Endbercich des Ausbauzylinders stufenförmig verbreiterten Stahlmantels und die an ihrer inneren Umfangsfläche einen mit ihnen verankerten tragenden Stahlring aufweisenden Ausbauringe in Form des Fußrings sowie gegebenenfalls des bzw. der Zwischenringe ; als Stahlbeton-Verbundringe ausgebildet sind.

Auch im Falle der Erfindung empfiehlt es sich, die mit der Glcitflüssigkeit auf Asphaltbasis gefüllte Ringfuge in Höhe des Fußrings sowie gegebenenfalls der Zwischenringe mit einer plastischen Dichtmasse, insbesondcrc in Form von Sandasphalt, sowohl gegenüber dem Gebirge als auch gegenüber dem Stahlmantel abzudichten.

Die Abdichtung gegenüber dem Stahimantel läßt sich erfindungsgemäß weiterhin dadurch verbessern, daß an

mi seinem unteren Rand ein im wesentlichen horizontal nach außen gerichteter Ringflansch angeschweißt ist. der den unteren dichtenden Abschluß der Gleilfuge bildet und von dem Gewicht der auf ihm lastenden Dichtmassc und Gleitflüssigkeit zugleich dichtend gegen sein

(,-» unteres Beionauflager angepreßt ist.

Um die hohen vertikalen Drücke sicher aufnehmen zu können, ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig, wenn das Gebirge unterhalb des

mil diesem formschlüssig vcr/.ii'inleii Fuiuliimcnirmgs durch zwei oder drei Stiii/.rirtgc verstärkt bzw. radial abgestützt wird, die in bekan:nlcr Weise nur den horizontalen Gebirgsdruck aufzunehmen haben. Sie sind untereinander sowie mit Bezug auf die untere Stirnfläche des Fundamentrings zweckmäßig durch eine weiche Fugeneinlage getrennt, so daß sie keine vertikalen Drücke aufeinander übertragen können. Deswegen ändert sieh«,üi:h ihr Tragverhalten nicht, wenn dec Schacht durch Streckung gelängt oder durch Stauchung gckür/l wird. In jedem Falle sorgen die zusätzlichen Siüt/ringc unterhalb des Fundamentrings infolge des von ihnen von außen aufgenommenen horizontalen Gcbirgsdrucks für einen räumlichen Spannungs/usiand. der es gestattet, auch die vom Fundamenlring abgeleiteten vertikalen Drücke sicher aufzunehmen und die Last des gleitenden Schachtausbaus auf diese Weise schräg in das tiefere Gebirge wciterzuleiten, wo sie sich schließlich verteilt.

Es steht der Erfindung nicht entgegen, auf der Außenseite der Gleitfuge in bekannter Weise einen üußcrcn gcbirgsverbundcnen Ausbau aus Belonformsteinen und Flachsspanplaiten als nachgiebigen Ausbauzylinder vorzusehen, der ebenfalls trägt, aber wasserdurchlässig ist und im übrigen sowohl Streckungen als auch Stauchungen schadlos aufzunehmen vermag (vcrgi. deutsche Patentschrift 28 23 950).

Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Abschnitt des Schachtausbaus im vertikalen Längsschnitt:

Fig.2den Detailausschnitt »A«der Fig. I in vergrößertem Maßstab und

F i g. 3 den Detailausschnitt »B« der F i g. I ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Der in F i g. 1 wiedergegebene Längcnubschnitl des Schachtausbau* umfaSi den unteren Teii des im nicht standfesten, wasserführenden Gebirge in üblicher Weise im Gefrierverfahren abgeteuften oberen Schachtabschnitts.

Einfachheitshalber ist in F i g. 1 nur der vertikale Längsschnitt durch die mit Bezug auf die Schachtachsc X rechte Hälfte des Ausbaus dargestellt.

Der nicht standfeste wasserführende Bereich des umgebenden Gebirges ist in Fig. 1 mit 1 und der untere standfeste Bereich des Gebirges mit Il bezeichnet.

Im nicht standfesten, wasserführenden Gcbirgsbereich I, in dem der Schacht im Gefrierverfahren abgeteuft worden ist, besteht der Schachtausbau in Übereinstimmung mit der deutschen Patentschrift 28 23 950 aus einem äußeren gebirgsverbundcnen wasserdurchlässigen Ausbau 1, der gegenüber dem ihn beanspruchenden äußeren Gebirgsdruck druckfest, jedoch radial begrenz: verformbar ausgebildet ist. Er ist zu diesem Zweck als Trockenmauerwerk aus hochfesten Betonformsteinen la errichtet in deren vertikale und horizontale Fugen Platten lZ>(vergI. Fig.3) aus unter hohem Druck nachgiebigem Werkstoff in Form von Flachsspanplatten eingelegt sind, i

Der innere, den im umgebenden Gebirge anstehenden Wasserdruck aufnehmende Ausbauzylinder ist wasserdicht ausgebildet und zu diesem Zweck aus einem äußeren wasserdicht verschweißten Stahlmantel 2 mit einer darin gleitend angeordneten Stahlbctonringsäulc 3 zusammengesetzt.

Zwischen dem äußeren gebirgsverbundcnen Ausbau 1 und dem wasserdicht verschweißten Stahlmantel 2 des inneren gleitenden Aiisbau/ylinders 3 ist eine radiale Kingfuge 4 vorgesehen, die mit einer Gleitflüssigkcil auf Asphaltbasis 5 ausgefüllt ist. Im Hinblick auf die Wasserdurchlässigkeit lies äußeren tragenden Aiisbauzylin-

■. clers I ist das Raumgcwichi der Gleitflüssigkeit 5 in der Ring- b/w. Gleitfuge 4 im Falle dieses Ausführungsbeispiels derart eingestellt, daß es das Raumgewicht des Wassers nur geringfügig übersteigt und nur etwa 1,02 bis höchstens 1.15 beträgt.

id Mit b sind die lose aufeinanderliegenden normalen Ausbauringe des inneren gleitenden Ausbauzylinders 3 bezeichnet, die auf diese Weise eine krümmungsfähige innerhalb des wasserdichten gleitenden äußeren Stahlniantels 2 wasserdurchlässige Säule bilden, die in rudia- > ler Richtung praktisch stair ist. Die Ausbauringe 6 sind ;ils Verbundringe aus Stahl und Beton ausgebildet, die innenseitig mit einem gleichfalls tragenden Stahlring 6a ausgekleidet sind, der durch radiale Verbundmittcl 6b mit dem Beton verankert is'*.

2ü Die Trennfugen zwischen den lose aufeinander gestapelten Ausbauringen 6 sind mit 7 bezeichnet.

Zur Abstützung des .Schachtausbaus dient ein unterer mit dem Gebirgstcil Il formschlüssig verzahnter Fundame.'itring 8 aus Stahlbeton verhältnismäßig geringer radialer Breite.

Auf der Oberseite des Fundamentrings 8 ist tose aber dichtend ein gegenüber den normalen Ausbauringen 6 radial wesentlich verbreiterter Fußring 9 abgestützt, deren die Aufstandfläche 9a auf der oberen Stirnfläche des

jo Fundamentrings 8 bildende Trennfuge mit 10 bezeichnet ist.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ragt der gegenüber den normalen Ausbauringen 6 des Ausbauzylinders wesentlich breiter bemessene Fußring 9 mit seinem

π radial überstehenden üußcrcn Ringabschnitt in die in diesem Höhenbereich verbreiterte Ringfuge 4 hinein, so daß er auf der Oberseite unmittelbar zentrisch von dem Gewicht der auf ihm iasicnden Gieitfiüssigkeit 5 belastet ist. Auf seiner Unterseite liegt er mit dem wesentli-

M) chcn Teil seiner radialen Breite lose auf der Oberseite des Fundamentrings 8 und mit dem restlichen äußeren Teil seiner Ringfläche unmittelbar auf einem Stufenabsatz des standfesten Gebirgstcils Il auf.

Bei dem in F i g. 1 veranschaulichten Ausführungsbcispiel sind über dem Fußring 9 zwei gegenüber den Ausbauringen 6 gleichfalls verbreiterte Zwischenringe ti, 11<i angeordnet, deren radiale Breite ebenfalls größer als die der normalen Ausbauringe 6. jedoch kleiner als die des Fußrings 9 bemessen ist. Sie sind mit ihrem radial

so jeweils überstehenden äußeren Ringabschnitt gleichfalls von der Gleitflüssigkcit 5 innerhalb der Ringfuge 4 belastet. Die Trennfugen zwischen den beiden Zwischenringen 11 und I la sowie zwischen dem Zwischenring Il und dem Fußring 9 sind mit 12 bzw. 13 bezeichnet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.sind auch der Fußring9 sowie die beiden hinsichtlich ihrer radialen Breite zueinander abgestuften Zwischenringe 11 und Ha innenseitig, ebenso wie die Ausbauringe 6, mit einem radial ver-

W) ankerten stählernen Innenring ausgekleidet.

Auf der Außenseite sind sowohl die Zwischenringe als auch der Fußring von dem entsprechend stufenförmig verbreiterten wasserdicht verschweißten Stahlmantel 2 umkleidet.

b5 Wie deutlicher insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, sind die jeweils vertikal und horizontal ausgerichteten Stufenschenkel 2a bzw. 2ό des zum Fundamentring 8 hin stufenförmig verbreiterten Stahlmantels 2 wasserdicht

miteinander verschweißt und im übrigen so angeordnet, daß die im wesentlichen vertikal ausgerichteten Stufenschenkel 2a zusammen mit den ihnen innen anliegenden Zwischenringen It und 11;/ sowie Fußring 9 einen die horizontalen Druckbeanspruchungen gemeinsam auf· ^r> nehmenden Verbund bilden. Die im wesentlichen horizontal ausgerichteten Stufenschenkcl 2b können sich bei Dehnungen im Zuge von Krümmungen der Schachtachse von den Betonflächen ohne großen Widerstand abheben, ohne daß deswegen die Dichtigkeit des Stahl- ι ο mantels verloren ginge.

Im Höhenbereich des Fußrings 9 ist die Ringfuge 4 mit einer gegenüber der Glcitflüssigkeit 5 spezifisch schwereren plastischen Dichtmasse 5.7 aus Sandasphalt ausgefüllt, die die Ringfuge 4 nach unten /um Gebirge π hin abschließt.

Wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, ist die Ring-Fuge 4 an ihrem unteren Ende weiterhin durch einen mit dem Stahlmantel 2 wasserdicht! vprschweißipn, nach au-Ben gerichteten Ringflansch 2c abgedichtet, der von dem Gewicht der auf ihm lastenden Dichtmasse 5.·) und Gleitflüssigkeit 5 zugleich dichtend gegen sein unteres Betonauflager 14 angepreßt ist.

Unterhalb des Fundamentrings 8 sind mit axialem Abstand zwei nur die horizontale Gebirgsdruckbean- >·-> spruchung aufnehmende Stützringe 15, 15a vorgesehen, deren Fugen 16 bzw. 16a eine weiche Füllung 17 bzw. 17s. z. B. aus Styropor, aufweisen und die verhindern sollen, daß die Stützringe 16 und 16a vertikale Drücke aufnehmen bzw. aufeinander übertragen können. jo

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, sind der Fußring 9 sowie die beiden darüber befindlichen Zwischenringe 11 und 11a einerseits, nämlich in ihrem inneren Radialbcrcich, von dem Gesamtgewicht des gleitenden Ausbaus belastet. Bei Krümmungen des gleitenden Schachtausbaus r> wird sein Gewicht exzentrisch eingeleitet, wobei dem Eigengewicht zugleich ein Biegemoment überlagert ist. In ihrem äußeren Radialbcreich sind der Fußring sowie die beiden Zwischenringe 11 und 11a zusätzlich durch den stets zentrisch wirkenden erheblichen Druck der auf ihnen lastenden Flüssigkeitssäule 5 bzw. 5a innerhalb der Gleitfugc 4 h*.lastet. Durch genügend große radiale Bemessung der noch Bestandteil des Ausbauzylinders bildenden Fußring 9 und Zwischenringe II, Ma ist es möglich, den stets /cntrisch wirkenden Druck der 4"; Flüssigkeitssäule relativ so groß zu machen, daß die verbleibende Exzentrizität der aus beiden Belastiingskomponenten resultierenden Vertikalkraft im Kern der ringförmigen Grundfläche bleibt und die kritische Trennfuge 10 zwischen dem Fundamentring 8 und dem ίιι Fußring 9 über ihren gesamten Umfang unter dichtender Anpressung gehalten wird und dort mithin keine Undichtigkeit auftreten kann.

Die Trennfugen 7,12 und 13 zwischen dem untersten normalen Ausbauring 6 und den beiden Zwischenringen können sich dagegen bei extremen Krümmungen der Schachtachse auf der Zugseite noch geringfügig abheben. Dies ist in diesem Bereich deswegen gefahrlos, weil der sichere wasserdichte Abschluß durch den äußeren Stahlmantel 2 unter allen Umständen gewahrt bleibt. Mi

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserdichter gleitender Schachtausbau, insbesondere für den Ausbau tiefer Schächte im wasserführenden Gebirge oder von Schächten mit sich über größere Teufen erstreckendem wasserführendem Deckgebirge, welcher mindestens einen tragenden Ausbauzylinder in Form einer mit Bezug auf die Schachtachse krümmungsfähigen Stahlbetonringsäule aufweist, der außen von einem geschlossenen, gleichfalls krümmungsfähigen, wasserdicht verschweißten Stahlmantel umgeben ist, wobei zwischen dem Stahlmantel und dem Gebirge oder einem weiteren tragenden Ausbsuzylinder eine mit \>_r einer Gleitflüssigkeit, insbesondere auf Asphaltbasis, ausgefüllte Ringfuge vorgesehen ist und bei welchem der mit dem Stahlmantel umgebene Ausbauzylinder mit seiner unteren Aufstandfläche dichtend auf einer· ϊ die Lasten des Ausbaus in das Gebirge einleitenden Siahlbeionfundameni abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Stahlmantel (2) umgebene Ausbauzylinder (3) an seinem unteren Ende einen mit seiner Unterseite dessen Aufstandfläche (9a) bildenden, gegenüber den übrigen Ausbauringen (6) des Ausbauzylinders (3) wesentlich breiter bemessenen Fußring (9) aufweist, dessen radial überstehender äußerer Ringabschnitt außenseitig von dem wasserdichten Stahlmantel (2) mit umschlossen und auf seiner Oberseite unmittelbar zentri-^h von dem Gewicht der auf ihm lastenden Gleitflüssigkeit (5, 5a) belastet ist. während er sich auf seiner Unterseite mindestens mit dem wesentlichen Teil seiner radialen Breite lose auf der Oberseite eines mit dem umgebenden Gebirge (II) j5 formschlüssig verzahnten Fundamentrings (8) und mit dem restlichen äußeren Teil seiner Ringfläche unmittelbar auf dem Gebirge (I I) abstützt.

2. Schachtausbau nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß über dem Fußring (9) des Ausbau-Zylinders (3) mindestens ein weiterer verbreiterter und im Bereich seines radial überstehenden äußc^ren Ringabschnitts ebenfalls vom Gewicht der Gleitflüssigkeit (5) belasteter Ausbauring als Zwischenring (11, Ua) eingeschaltet ist, dessen radiale Breite geringer als die des unteren Fußrings (9) bemessen ist.

3. Schachtausbau nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den unteren Endabschnitt des Ausbauzylinders (3) bildende, gegenüber diesem radial verbreiterte Fußring (9) sowie gegebenenfalls der oder die über diesem angeordneten, gegenüber dem Ausbauzylinder (3) gleichfalls verbreiterten Zwischenringe (11 und Wa) eine zylindrische Außenfläche aufweisen.

4. Schachtausbau nach Anspruch 3. dadurch ge- « kennzeichnet, daß der Fußring (9) und/oder der bzw. die Zwischenringe (11, Ua) eine zum Fundamentring (8) hin im Sinne einer stufenförmigen Verbreiterung radial abgesetzte Außenfläche aufweisen und von dem geschweißten Stahlmantel (2) entsprechend t>n dem stufenförmigen Koniurvcrkuif ihrer Außenfläche umkleidet sind.

5. Schachtausbau naeh Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der den Fußring (9) sowie gegebenenfalls den oder die Zwi- to schenringe(ll, Wa)\m unteren Endbereich des Ausbauzylinders (3) außen umkleidende wasserdichte Stahlmantel (2) mit seinen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Stufenschenkeln (2b) sich bei Krümmungen der Schachtachse (X) auf der Zugseite von den Stufenabsätzen abhebende, nachgiebige Dehnelemente bildet, die die sich zwischen ihnen und dem untersten Ausbauring (6) normaler Breite etwa öffnenden Fugen (7, 12, 13) dichtend überdekken. während die im wesentlichen vertikal ausgerichteten Stufenschenkel (2a) zusammen mit dem ihnen innenseitig jeweils anliegenden Ausbauring in Form des Fußrings (9) sowie gegebenenfalls in Form des oder der Zwischenringe (11, Wa) einen die horizontalen Druckbeanspruchungen aufnehmenden Verbund bilden.

6. Schachtausbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen vertikal ausgerichteten Stufenschenkel (2a) des im unteren Endbereich des Ausbauzylinders (3) stufenförmig verbreiterten Stahlmantels (2) und die an ihrer inneren Umfangsfläche einen mit ihnen verankerten tragenden Stahlring aufweisenden Ausbauringe in Form des Fußrings (9) sowie gegebenenfalls des bzw. der Zwischenringe (11, Via) als Stahlbeton-Verbundringc ausgebildet sind.

7. Schachtausbau nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Gleitflüssigkeit (5) gefüllte Ringfuge (4) auf der Außenseite des wjsserdichten Stahlmantels (2) im Höhenbereich des radial am weitesten nach außen vorkragenden Fußrings (9) oder dessen unterster Stufe mit einer gegenüber der Gleitflüssigkeit (5) spezifisch schwereren plastischen Dichtmasse (5a), z. B. Sandasphalt, ausgefüllt ist.

8. Schachtausbau nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Rand des wasserdichten Stahlmantels (2) ein im wesentlichen horizontal nach außen gerichteter Ringflansch (2c) angeschweißt ist, der den unteren dichtenden Abschluß der Gleitfuge (4) bildet und von dem Gewicht der ai'f ihm Jaulenden Dichtmasse (5a) und Gleitflüssigkeit (5) zugleich dichtend gegen sein unleres Betonauflager (14) angepreßt ist.

9. Schachtausbau nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebirge (II) unterhalb des mit diesem verzahnten Fundanicnlrings (8) durch mindestens einen zu diesem im axialen Abstand angeordneten, lediglich horizontal beanspruchten Stüt/.ring(15,15;/,?verstärkt ist.