DE3307392A1 - Verfahren zum bau einer mit beton ausgekleideten untertagekammer - Google Patents
Verfahren zum bau einer mit beton ausgekleideten untertagekammerInfo
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Description
I O
Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig ^ .~ _ Patentanwälte
Eropean Patent Att
European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt
Dr phil. G Henkel. München Dipl.-Ing. J Pfenning. Berlin
Dr. rer. nat. L Feiler. München Dip! -Ing W Hänzel, München
SANTA FE INTERNATIONAL CORPORATION
Orange, CaI., V.St.A. Mohistraße37
D-6000 München 80
Tel. 089/982085-87 Telex. 0529802 hnkid
Telegramme- ellipsoid
372,302
Verfahren zum Bau einer mit Beton ausgekleideten Untertagekammer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bzw. zum Bau einer unteriridischen Kammer bzw. Untertagekammer
an einer Stelle längs einer Tieflochbohrung im Erdboden. Solche Kammern werden häufig als Arbeitskammern am unteren
Ende von Bohrlöchern benutzt, speziell bei Arbeiten in einer Erdreichumgebung in Teer- oder Ölsänden, wo eine
sehr große Gefahr für einen Erdreicheinsturz infolge eines vergleichsweise großen Implosionsdrucks besteht.
Solche Untertagekammern wurden jahrelang in der Weise gebaut, daß ein Futterrohr in ein niedergeführtes Bohrloch
abgelassen wird und dann Arbeiter in das Futterrohr abgefahren werden, um das Futterrohr zu durchstechen und
im Erdreich eine Kammer (Kaverne) auszuheben. Die Kammer
wird dann mit einem Werkstoff, wie Beton ausgekleidet, um ihr Festigkeit und Wasserdichtheit zu verleihen. Dieses
Vorgehen ist sowohl äußerst kostenaufwendig aufgrund des außerordentlich großen erforderlichen manuellen Arbeitsaufwands
als auch außerordentlich gefährlich wegen der mit Untertagearbeiten, insbesondere in einer unausgekleideten
und ziemlich unabgestützten Kammer, unweigerlich
verbundenen Gefahren.
Für den Bau von ausgekleideten oder ausgefütterten üntertagekammern
für verschiedene Zwecke sind bereits verschiedene andere Techniken entwickelt worden; Beispiele hierfür
finden sich in den üS-PSen 3 191 309, 3 365 894 und 3 559 409.
Die US-PS 3 191 309 beschreibt ein Verfahren zur Errichtung
von Fundamentteilen unter der Erdoberfläche, insbesondere wenn der Untergrund so beschaffen ist, daß die
Erhaltung einer Bohrlochwand beim Niederführen einer Bohrung für den zu errichtenden Fundamentteil schwierig oder
unmöglich ist. Bei diesem Verfahren wird zunächst das Bohrloch in den Untergrund niedergeführt und dann während
des Bohrvorgangs mit Schlamm oder einer anderen Flüssigkeit mit Beton vermischt, und es wird im Beton/Schlammgemisch,
sobald dieses in ausreichendem Maße abgebunden hat, ein neues Bohrloch hergestellt, das einen kleineren
Durchmesser besitzt als das erste Bohrloch, so daß im Bohrloch eine Restwand oder Schale aus gehärtetem Beton/
Schlammgemisch zurückbleibt, die ein Zusammenfallen der Bohrlochwand zumindest so lange verhindert, bis das
Fundamentmaterial selbst in das Bohrloch eingefüllt werden kann. Sobald das Bohrloch mit einem glockenförmigen,
-keit gefüllt. Sodann wird der Schlamm oder die Flüssig-
O O U / OdZ.
mit dem Gemisch aus Beton und Schlamm ausgekleideten unteren Abschnitt hergestellt ist, wird das Bohrloch zur
Ausbildung des Fundamentteils mit Beton gefüllt.
Die US-PS 3 365 894 beschreibt ein Verfahren zum Bau von Caissons bzw. Sinkkasten in einem nicht zusammenhängenden,
von Wasser durchdrungenen Untergrund. Dabei wird zunächst ein Bohrloch niedergeführt. Sodann wird ein wasserdichtes
Futter (liner) zur Stützung der Wände des Bohrlochs in dieses eingetrieben. Hierauf wird unter dem Futter eine
seitlich erweiterte, glockenförmige Kaverne ausgeräumt
und anschließend verschlossen. Im Anschluß daran wird ein Kältemittel (freezant) durch den Verschluß hindurch
unter Druck in die Kaverne eingetrieben. Dieses Kältemittel erfüllt die doppelte Aufgabe des zwangsweisen Austreibens
von etwa in der Kaverne befindlichem Strömungsmittel in Aufwärtsrichtung über eine den Verschluß durchsetzende
Leitung sowie des Einfrierens der Kavernenwände. Kaverne und Bohrloch werden danach mit einem wasserundurchlässigen
Material, wie Beton, ausgefüllt.
Die US-PS 3 559 40 9 beschreibt ein Verfahren zum Bau einer unterschnittenen und (durch Einpressen von Zement)
einheitlich abgedichteten Untertagekaverne. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Bohrloch in den Untergrund
niedergeführt, und in dieses Bohrloch wird ein Futterrohr eingesetzt. Der Zwischenraum zwischen dem Futterrohr
und dem Bohrloch wird mit einem (Zement-)Abdichtmaterial
ausgefüllt, und anschließend wird nach einem Unterschneideverfahren eine größere Bohrlochkaverne unter
der Zement-Abdichtung ausgebildet. Diese Kaverne wird hierauf mit weiterem Zement-Abdichtmaterial (grout
material) ausgefüllt. Schließlich wird vom Futterrohr
aus eine kleine Bohrung durch das weitere Abdichtmaterial hindurch niedergeführt, und in einem weiteren Unterschneidevorgang
wird eine weitere Bohrlochkaverne hergestellt, so daß eine mit einer Wand aus dem Abdichtmaterial ausgekleidete
Kaverne (Auskesselung) zurückbleibt.
Verschiedene Verfahren zum Auskleiden von Bohrlöchern oder zur Herstellung von Caissons in einem Bohrloch sind
in den US-PSen 3 100 381, 3 295 327 und 3 293 865 beschrieben. Die US-PS 2 708 973 beschreibt ein Verfahren
zum überbrücken von beim Niederführen von Bohrlöchern angetroffenen
Rissen oder Hohlräumen unter Verwendung eines Zementmaterials. Die US-PS 3 874 7 33 beschreibt ein besonderes
System zur Herstellung eines glockenförmigen Hohlraums im Untergrund.
Verschiedene Verfahren und Geräte zum Bohren eines Bohrlochschachts
sind in den USA-Patentanmeldungen Serial No. 134,296 (26.3.1980) und 303,511 (18.9.1981) beschrieben.
Weitere Verfahren zum Auskleiden des Schachts selbst mit Betonfutterrohren sind in den USA-Patentanmeldungen
Serial No. 165,384 (3.7.1980) und 285,815 (22.7.1981) beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Schaffung eines Verfahrens zum Bau einer mit Beton ausgekleideten
Untergrund- oder Untertagekammer, die gegen eine Ein-Sturzgefahr unter dem Implosionsdruck des umliegenden
Erdreichs sicher ist.
Diese Kammer soll sich dabei./wirksam bzw. wirtschaftlich
und sicher herstellen lassen, wobei Arbeiter die Kammer erst nach ihrer Auskleidung zu betreten brauchen.
-r- 49
Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung eines Verfahrens der angegebenen Art, bei dem nacheinander zwei sich
teilweise überlappende, aber miteinander fluchtende glokkenförmige
Kammern gebohrt werden und die erste Kammer mit einem Betonmaterial ausgefüllt, bevor der zweite
Kammer-Ausräumvorgang (belling operation) durchgeführt wird, und damit eine mit Beton ausgekleidete glockenförmige
Kammer hergestellt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Bau einer ausgekleideten Untertagekammer erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß im Erdreich ein Bohrloch bis zu einer vorgegebenen Tiefe gebohrt wird, daß in einem ersten Unterschneide-
bzw. Ausräumvorgang eine erste glockenförmige Kammer an einer Stelle längs des Bohrlochs gebildet wird,
daß ein erheblicher Teil des Bodens der ersten glockenförmigen Kammer mit einem Aufwurf aus Kiesmaterial bedeckt
wird, daß der restliche Teil der ersten glockenförmigen Kammer mit Beton ausgefüllt wird, daß das Bohrloch
durch den Beton und den Kies-Aufwurf in der ersten glockenförmigen Kammer bis zu einer unter deren Boden
liegenden Tiefe nachgebohrt wird, daß in einem(lotrechten) Abstand unter der Lage, in welcher der erste Ausräumvorgang
durchgeführt wurde, ein zweiter Unterschneide- bzw. Ausräumvorgang ausgeführt und dabei eine zweite, die
erste glockenförmige Kammer teilweise überlappende glokkenförmige
Kammer ausgebildet wird und daß während des zweiten Ausräumvorgangs Beton und Kies aus der ersten
glockenförmigen Kammer, mit Ausnahme des im Zwischenraum
zwischen den Seitenwänden von erster und zweiter glockenförmiger Kammer befindlichen Betons, entfernt werden, so
daß eine vorgesehene oder endgültige, mit Beton ausgekleidete glockenförmige Kammer gebildet wird.
vJ JU /
-r-Λθ-
Bei der Ausbildung des aus Kiesmaterial bestehenden Aufwurfes (mound) ist dieser in einem vorbestimmten Abstand
von den Seitenwänden der ersten glockenförmigen Kammer angeordnet. Der genaue Abstand entspricht zumindest der
gewünschten Dicke der in der hergestellten Kammer auszubildenden Betonauskleidung.
In weiterer Ausgestaltung kennzeichnet sich das erfindungsgemäße
Verfahren dadurch, daß der zweite Ausräumvorgang (belling operation) so ausgeführt wird, daß die
Dicke der verbleibenden Beton-Auskleidung in der endgültigen glockenförmigen Kammer groß genug ist, um dem durch
das umgebende Erdreich auf die Beton-Auskleidung ausgeübten Implosionsdruck widerstehen zu können, wobei diese
Dicke, bezogen auf den von den Kammerwänden auszuhaltenden Implosionsdruck, nach folgender Gleichung bestimmt
wird:
Pirn = ■ (t/D)3 ;
dabei gelten folgende Voraussetzungen:
Der Materialzusammenhalt (material integrity) an Ober— und Unterseite des Kegelstumpfes wird nach folgender
Gleichung bestimmt:
P - (f c)t
D/2
Die (mechanische) Spannung längs der Kammerwand beträgt: 30
2h. cos d.
Die (mechanische) Umfangsspannung beträgt
j P R (1
0^=
h. cos d.
wobei in obigen Gleichungen bedeuten:
^O P = Hydrostatischer Druck oder Erdreichdruck
t^h. = Dicke der Betonauskleidung
f c = Druckfestigkeit des Betons
R = Radialabstand von der Symmetrieachse (zur
Wand-Mittellinie)
E = Elastizitätsmodul
Ό = Poissonsches Verhältnis
D = Durchmesser an der Wandmittellinie
d = (Mechanische) Spannung längs der Wand
6sf ~ (Mechanische) Umfangsspannung
d. = Winkel zwischen Kegelachse und Erzeugender (generator).
Zur Gewährleistung eines ausreichenden Sicherheitsspielraums
sollte die Dicke der Betonauskleidung in der hergestellten glockenförmigen Kammer so groß sein, daß ein
Sicherheitsfaktor von mindestens 2 geboten wird. Dabei
können die Wände einen Druck entsprechend mindestens dem Doppelten des zu erwartenden Implosionsdrucks aushalten.
Die beiden glockenförmigen Kammern sollten beide im wesentlichen gleiche Größe und Form besitzen, so daß die
Dicke der hergestellten Betonauskleidung praktisch gleichmäßig ist. Die Seitenwände der glockenförmigen Kammer
sind unter einem Winkel von maximal etwa 30° zur Lotrech-
JOU
ten angeordnet. Bei der Ausbildung des Kiesaufwurfes im Verlaufe des Bauvorgangs beträgt der Böschungswinkel des
am Boden der ersten glockenförmigen Kammer aufgeschütteten
Aufwurfes etwa 37°.
Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die endgültige Kammer in einer einsturzgefährdeten Erdforma-
IQ tion, etwa in Teer- oder ölsänden, ausgeführt wird, die
Dicke der Betonauskleidung in der endgültigen glockenförmigen Kammer etwa 0,61 m beträgt und der zweite Ausräumvorgang
in einem (lotrechten) Abstand von etwa 1,22 m unter der Lage des ersten Ausräumvorgangs, aber koaxial
zu dieser Lage ausgeführt wird.
Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten
glockenförmigen Kammer, die in einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet
wird,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die erste
glockenförmige Kammer, die in einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens mit
einem Aufwurf aus Flußkies und mit Beton ausgefüllt ist,
Fig. 3 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung, bei welcher
eine zweite Bohrung bis unter die erste Kammer gebohrt worden ist, und
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht der mit Beton
ausgekleideten glockenförmigen Kammer nach Durchführung eines zweiten Ausräumvorganges
(belling operation) beim erfindungsgemäßen
Verfahren.
Die in Fig. 4 dargestellte, mit Beton ausgekleidete glokkenförmige
Kammer 20 ist vollständig mit einer Innenwand 26, 28 aus Beton ausgekleidet.
Bei der Herstellung dieser ausgekleideten Kammer (Fig. 4) wird zunächst gemäß Fig. 1 eine erste Bohrung 2 im Erdreich
bis zu einer vorgesehenen Tiefe 10 niedergebracht. Danach kann ein herkömmliches Ausräumwerkzeug zur Ausbildung
der ersten Kammer 4 mit Seitenwänden 6, 8 (Fig. 1) eingeführt werden. Anschließend werden das Ausräumwerkzeug
herausgezogen und die Vorbereitungsarbeiten für die Herstellung der Betonauskleidung durchgeführt.
In die glockenförmige Kammer 4 wird Flußkies eingeschüttet, um auf ihren Bodenabschnitten 10 und 11 einen Aufwurf
12 (Fig. 2) aufzuschütten. In der Kammer 4 wird gemäß
Fig. 2 auf dem Aufwurf 12 aus Flußkies ein Gemisch aus hochfestem Beton 14 (z.B. Beton einer Druckfestigkeit
von 352 bar) (5000 psi concrete) aufgeschüttet, so daß die restliche Kammer mit diesem Betongemisch 14 ausgefüllt
wird. Nach dem Erhärten des Betons wird der nächste Verfahrensschritt durchgeführt.
Anschließend wird ein neuer Schacht bzw. ein neues Bohrloch 16 (Fig. 3) gebohrt, jedoch bis zu einer Tiefe 18
unterhalb der ursprünglichen Tiefe 10 gemäß Fig. 1. Nach dem Nachbohren kann nun zur Durchführung eines zweiten
Ausräum- oder Unterschneidvorgangs das Ausräumwerkzeug
οου/
(belling tool) wieder in das Bohrloch eingeführt werden. Größe und Form der zweiten ausgeräumten Kammer müssen
g der im ersten Ausräumvorgang hergestellten Kammer entsprechen,
weshalb hierfür dasselbe Ausräumwerkzeug benutzt werden kann. Der zweite Ausräumvorgang findet jedoch in
einer tieferen Lage als der erste Ausräumvorgang statt, weil der nachgebohrte Schacht gemäß Fig. 3 bis zu einer
, p. größeren Tiefe niedergebracht wurde.
Beim zweiten Ausräumvorgang wird gemäß Fig. 4 eine zweite
glockenförmige Kammer 20 mit Bodenabschnitten 22 und 24 ausgebildet. Dabei bleibt in der zweiten Kammer 20 eine
Innenwand bzw. Auskleidung oder Ausfutterung aus Beton zurück, wie sie durch die Seitenwände 26, 28 (Fig. 4)
dargestellt ist.
Beim speziellen dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge oder Höhe BL der glockenförmigen Kammer 4 gemäß
Fig. 1 6,71 m. Ihr größter Durchmesser am Kammerboden beträgt 9,15 m. Die Außenwand der Kammer 4 bildet einen
Winkel von etwa 30° zur Lotrechten. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 legen die (im Schnitt gezeigten) Seitenwände
6, 8 jeweils Winkelot und β von etwa 30° fest. Die
Tiefe DL1, bis zu welcher sich das Bohrloch unter den Boden der Kammer 4 erstreckt, beträgt etwa 1,83m; 'die
Weite (Durchmesser) DW des Bohrlochs beträgt etwa 2,14 m.
on Nach dem Einfüllen von Flußkies in die Kammer 4 zur Aufschüttung
des Aufwurfes 12 sind dessen Begrenzungen von den Seitenwänden der Kammer 4 in einem Abstand SW angeordnet,
der mindestens der Weite bzw. Dicke der in der Kammer 4 auszubildenden Betonauskleidung entspricht. Der
g5 Flußkies-Aufwurf 12 besitzt dabei einen Böschungswinkel θ
von etwa 37°. Nach dem Aufschütten des Flußkies-Aufwurfes und nach dem Erhärten des anschließend eingeschütteten
Betons wird der Schacht bzw. das Bohrloch bis zu einer Tiefe DL2 nachgebohrt, die um etwa 1,22 m unter der ursprünglichen
Tiefe des Bohrlochs liegt. Nach Ausführung des zweiten Ausräumvorgangs ist gemäß Fig. 4 eine Betonauskleidung
einer Dicke WS von etwa 0,61 m hergestellt.
Die Dicke der geformten Betonauskleidung hängt von dem zu erwartenden Implosionsdruck ab, den die Betonauskleidung
aushalten muß. Wenn die Betonauskleidung den zu erwartenden Implosionsdruck auszuhalten vermag, wird eine Knickverformung
(buckling) vermieden. Dieser Implosionsdruck berechnet sich nach folgender Gleichung:
Pirn = (t/D)3
Hierbei geltenden folgende Voraussetzungen:
Der Materialzusammenhalt (material integrity) an Ober- und Unterseite des Kegelstumpfes wird nach folgender
Gleichung bestimmt:
T
P = D/2
Die (mechanische) Spannung längs der Kammerwand beträgt:
j PR
2 hTcöscT
- HG
-νί-
Die (mechanische) Umfangsspannung beträgt:
P R (i-v>) +:.
2 h± cos d1 Z
In obigen Gleichungen bedueten:
P = Hydrostatischer Druck oder Erdreichdruck
t.|h^ = Dicke der Betonauskleidung
f c = Druckfestigkeit des Betons
R = Radialabstand von der Symmetrieachse (zur Wand-Mitte!linie)
E = Elastizitätsmodul
3 = Poissonsches Verhältnis
D = Durchmesser an der Wandmittellinie
6 = (Mechanische) Spannung längs der Wand
Ji
dpf - (Mechanische) Umfangs spannung
d. = Winkel zwischen Kegelachse und Erzeugender (generator).
Typischerweise ist ein Sicherheitsfaktor von mindestens 2 vorgesehen. Dies bedeutet, daß die Wanddicke mindestens
das Doppelte der für den zu erwartenden Implosionsdruck berechneten Mindestwanddicke beträgt.
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf das vorstehend dargestellte/Beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich.
Leerseite
Claims (30)
1. Verfahren zum Bau einer mit Beton ausgekleideten unterirdischen
bzw. Untertagekammer,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
a) im Erdreich ein Bohrloch bis zu einer vorgegebenen Tiefe gebohrt wird,
b) daß in einem ersten Unterschneide- bzw. Ausräumyorgang
eine erste glockenförmige Kammer an einer Stelle längs des Bohrlochs ausgebildet wird,
c) daß ein erheblicher Teil des Bodens der ersten glockenförmigen Kammer mit einem Aufwurf aus
Kiesmaterial bedeckt wird,
d) daß der restliche Teil der ersten glockenförmigen
Kammer mit Beton ausgefüllt wird,
IQ e) daß das Bohrloch durch den Beton und den Kies-Aufwurf
in der ersten glockenförmigen Kammer bis zu einer unter deren Boden liegenden Tiefe nachgebohrt
wird,
f) daß in einem (lotrechten) Abstand unter der Lage, in welcher der erste Ausräumvorgang durchgeführt
wurde, ein zweiter Unterschneide- bzw. Ausräumvorgang ausgeführt und dabei eine zweite, die
erste glockenförmige Kammer teilweise überlappende glockenförmige Kammer ausgebildet wird und
g) daß während des zweiten Ausräumvorgangs Beton und Kies aus der ersten glockenförmigen Kammer,
mit Ausnahme des im Zwischenraum zwischen den Seitenwänden von erster und zweiter glockenförmi
ger Kammer befindlichen Betons, entfernt werden, so daß eine vorgesehene oder endgültige, mit Beton
ausgekleidete glockenförmige Kammer gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekenn zeichnet, daß der Kiesmaterial-Aufwurf bis zu einem vorbestimmten Abstand
von den Seitenwänden der ersten (glockenförmigen) Kammer aufgeschüttet wird, wobei dieser Abstand min-
— "3 ·■»
destens der gewünschten Dicke der in der endgültigen
glockenförmigen Kammer hergestellten Beton-Auskleidung
entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß erste und zweite glockenförmige Kammer im wesentlichen
gleiche Größe und Form besitzen.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekenn zeichnet , daß der zweite Ausräumvorgang (belling operation) so ausgeführt
wird, daß die Dicke der verbleibenden Beton-Auskleidung in der endgültigen glockenförmigen Kammer groß
genug ist, um dem durch das umgenbende Erdreich auf die Beton-Auskleidung ausgeübten Implosionsdruck
widerstehen zu können, wobei diese Dicke, bezogen auf den von den Kammerwänden auszuhaltenden Implosionsdruck, nach folgender Gleichung bestimmt wird:
Pirn = (t/D)3 ;
1-3
25
25
dabei geltenden folgende Voraussetzungen:
Der Materialzusammenhalt (amterial integrity) an
Ober- und Unterseite des Kegelstumpfes wird nach folgender Gleichung bestimmt:
Die (mechanische) Spannung längs der Kammerwand beträgt:
2h. cos d.
Die (mechanische) Umfangsspannung beträgt:
hl cos ai
wobei in obigen Gleichungen bedeuten:
P = Hydrostatischer Druck oder Erdreichdruck t-h. = Dicke der Betonauskleidung
f c = Druckfestigkeit des Betons
R = Radialabstand von der Symmetrieachse
(zur Wand-Mittellinie)
E = Elasti zitälsmodul
i> = Poissonsches Verhältnis
D = Durchmesser an der Wandmittelline
tf = (Mechanische) Spannung längs der Wand
<jL·. = (Mechanische) umfangsspannung
d. = Winkel zwischen Kegelachse und Erzeugender (generator).
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Beton-Auskleidung der endgültigen glockenförmigen
Kammer so bemessen wird, daß sie einem Erdreicheinsturz unter dem Implosionsdruck des umgebenden Erdreichs
standzuhalten vermag.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Beton-Auskleidung der endgültigen glockenförmigen
Kammer mit einem Sicherheitsfaktor von mindestens 2 ausgelegt wird, so daß die Kammerwände mindestens
das Doppelte des zu erwartenden Implosionsdrucks auszuhalten vermögen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenwände der endgültigen glockenförmigen Kammer unter
einem maximalen Winkel von etwa 30° zur Lotrech-"L5
ten angeordnet sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet , daß der Böschungswinkel des in der ersten glockenförmigen.
Kammer aufgeschütteten Kiesaufwurfs etwa 37° beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 4, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet , daß die endgültige Kammer in einer einsturzgefährdeten Erdformation,
etwa in Teer- oder ölsänden, ausgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke
der Betonauskleidung in der endgültigen glockenförmigO
gen Kammer etwa 0,61 m beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Ausräumvorgang in einem (lotrechten) Abstand von
etwa 1,22 m unter der Lage des ersten Ausräumvorgangs, aber koaxial zu dieser Lage ausgeführt wird.
33Ό73-9-2
12. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet , daß Flußkies als Kiesmaterial verwendet wird.
13. Verfahren zum Bau einer mit Beton ausgekleideten
Untertage -Kammer,,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) im Erdreich ein Bohrloch bis zu einer vorgegebenen Tiefe gebohrt wird,
b) daß an einer Stelle längs des Bohrlochs eine 2g erste Kammer ausgebildet wird,
c) daß ein erheblicher Teil des Bodens der ersten Kammer mit Kiesmaterial in Form eines Aufwurfs
bedeckt wird,
d) daß der restliche Teil der ersten Kammer mit
Beton ausgefüllt wird,
e) daß das Bohrloch durch den Beton und das Kiesmaterial in der ersten Kammer hindurch nachgebohrt
wird,
f) daß eine zweite, die erste Kammer teilweise überlappende Kammer ausgebildet wird,
g) daß während des zweiten KammerausbildungsVorgangs
Beton und Kiesmaterial aus der ersten Kammer, mit Ausnahme des im Zwischenraum zwischen
den Seitenwänden von erster und zweiter
gg Kammer vorhandenen Betons, entfernt werden, so
daß eine vorgesehen bzw. endgültige, mit Beton ausgekleidete Kammer gebildet wird, und
h) daß der zweite Kammerausbildungsvorgang so ausgeführt wird, daß die Dicke der verbleibenden
Betonauskleidung der endgültigen Kammer groß genug ist, um dem durch das umgebende Erdreich
,Q auf die Betonauskleidung ausgeübten Implosions
druck widerstehen zu können, wobei diese Dicke, bezogen auf den von den Kammerwänden auszuhaltenden
Implosionsdruck, nach folgender Gleichung bestimmt wird:
15 2
Pirn = (t/D)J j
dabei gelten folgende Voraussetzungen:
Der Materialzusammenhalt (material integrity) an
Ober- und Unterseite des Kegelstumpfes wird nach folgender Gleichung bestimmt:
P =
25 r D72
Die (mechanische) Spannung längs der Kammerwand beträgt:
P R
Ox 2 h± cos d±
Die (mechanische) Umfangsspannung beträgt
6 -
ρ R
"0- h± cos äL
— β —
wobei in obigen Gleichungen bedeuten:
P= Hydrostatischer Druck oder Erdreichdruck
t-h- = Dicke der Betonauskleidung
f c = Druckfestigkeit des Betons
R = Radialabstand von der Symmetrieachse
(zur Wand-Mittellinie) 10
E = Elastizitätsmodul
3 = POissonsches Verhältnis
D = Durchmesser an der Wandmittellinie
^ = (Mechanische) Spannung längs der Wand
<5rf = (Mechanische) Umfangsspannung
d. = Winkel zwischen Kegelachse und Erzeugender
(generator).
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kiesmaterial-Aufwurf bis zu einem vorbestimmten Abstand
von den Seitenwänden der ersten Kammer aufgeschüttet wird, wobei dieser Abstand mindestens der gewünschten
Dicke der in der endgültigen glockenförmigen Kammer hergestellten Beton-Auskleidung entspricht.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß
erste und zweite Kammer im wesentlichen dieselbe Form besitzen.
16. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Beton-Auskleidung der endgültigen glockenförmigen
Kammer mit einem Sicherheitsfaktor von min-
destens 2 ausgelegt wird, so daß die Kammerwände mindestens das Doppelte des zu erwartenden Implosionsdrucks
auszuhalten vermögen.
17. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Kammer sowie die endgültige (ausgeklei-1q
dete) Kammer jeweils glockenförmige Kammern sind und daß die Seitenwände der endgültigen Kammer unter
einem maximalen Winkel von etwa 30° zur Lotrechten angeordnet sind.
^g
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet , daß der Böschungswinkel des in der ersten glockenförmigen
Kammer aufgeschütteten Kiesaufwurfs etwa 37° beträgt.
19. Verfahren nach Anspruch 13 oder 16,
dadurch gekennzeichnet , daß die endgültige Kammer in einer einsturzgefährdeten Erdformation,
etwa in Teer- oder ölsänden, ausgeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Betonauskleidung in der endgültigen glok-QQ
kenförmigen Kammer etwa 0,61 m beträgt.
21. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Vorgang zur Ausbildung der zweiten glockenförmigen
Kammer in einem (lotrechten) Abstand von
etwa 1,22 πι unter der Lage des ersten Kammerausbildungsvorgangs,
aber koaxial zu dieser Lage ausgeführt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet , daß Flußkies als Kiesmaterial verwendet wird.
23. Verfahren zum Bau einer mit Beton ausgekleideten
glockenförmigen Untertage -Kammer dadurch gekennzeichnet , daß
^g a) im Erdreich ein Bohrloch bis zu einer vorgegebenen
Tiefe gebohrt wird,
b) daß an einer Stelle längs des Bohrlochs eine erste Kammer ausgebildet wird,
c) daß ein erheblicher Teil des Bodens der ersten
Kammer mit Kiesmaterial in Form eines Aufwurfs bedeckt wird,
d) daß die erste Kammer mit Beton ausgefüllt wird,
e) daß das Bohrloch durch den Beton und das Kiesmaterial in der ersten Kammer hindurch bis unter
deren Boden nachgebohrt wird,
f) daß in einem (lotrechten) Abstand unter der
ersten Kammer eine zweite glockenförmige Kammer ausgebildet wird, welche die erste Kammer teilweise
überlappt,
JJU / J3Z
g) daß während des zweiten Kammerausbildungsvorgangs Beton und Kiesmaterial aus der ersten Kammer,
mit Ausnahme des zwischen den Seitenwänden
von erster und zweiter glockenförmiger Kammer vorhandenen Betons, entfernt werden, so daß eine
vorgesehene bzw. endgültige, mit Beton ausgekleidete glockenförmige Kammer gebildet wird,
und
h) daß die Dicke der Betonauskleidung in der endgültigen glockenförmigen Kammer ausreichend groß
gewählt wird, um einem etwaigen Erdreicheinsturz 2g aufgrund des Implosionsdrucks des die endgültige
Kammer umgebenden Erdreichs widerstehen zu können.
24. Verfahren nach Anspruch 23,
2Q dadurch gekennzeichnet , daß der Kiesmaterial-Aufwurf
bis zu einem vorbestimmten Abstand von den Seitenwänden der ersten(glockenförmigen) Kammer
aufgeschüttet wird, wobei dieser Abstand mindestens der gewünschten Dicke der in der endgültigen
glockenförmigen Kammer hergesetellten Beton-Auskleidung entspricht.
25. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet , daß der zwei-3Q te Ausräumvorgang (belling operation) so ausgeführt
wird, daß die Dicke der verbleibenden Beton-Auskleidung in der endgültigen glockenförmigen Kammer groß
genug ist, um dem durch das umgebende Erdreich auf die Beton-Auskleidung ausgeübten Implosionsdruck wi-3g
derstehen zu können, wobei diese Dicke, bezogen auf
den von den Kammerwänden auszuhaltenden Implosionsdruck, nach folgender Gleichung bestimmt wird:
Pirn = - (t/D)3 : 1-Ϊ)2
dabei geltenden folgende Voraussetzungen:
Der Materialzusammenhalt (material integrity) an Ober- und Unterseite des Kegelstumpfes wird nach
folgender Gleichung bestimmt:
ρ - (f1c)t
p d72
Die (mechanische) Spannung längs der Kammerwand beträgt:
J P R
'x 2 h± cos d±
Die (mechanische) Umfangsspannung beträgt
6~ x
°0 h± cos d± Z x
wobei in obigen Gleichungen bedeuten:
P = Hydrostatischer Druck oder Erdreichdruck t.jh. = Dicke der Betonauskleidung
1
f c = Druckfestigkeit des Betons
f c = Druckfestigkeit des Betons
R= Radialabstand von der Symmetrieachse
(zur Wand-Mittellinie)
υ ι j a z
E = Elastitzitätsmodul
^> = Poissonsches Verhältnis
D= Durchmesser an der Wandmittellinie
^> = Poissonsches Verhältnis
D= Durchmesser an der Wandmittellinie
<$ = (Mechanisehe) Spannung längs der Wand
Oj0" = (Mecnaniscne) Umfangsspannung
d. = Winkel zwischen Kegelachse und Erzeugender (generator)
26. Verfahren nach Anspruch 23 oder 25,
dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Beton-Auskleidung der endgültigen glockenförmigen
Kammer mit einem Sicherheitsfaktor von min- ^g destens 2 ausgelegt wird, so daß die Kammerwände
mindestens das Doppelte des zu erwartenden Implosionsdrucks auszuhalten vermögen.
27. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekenn zeichnet , daß die Seitenwände der endgültigen glockenförmigen Kammer unter
einem maximalen Winkel von etwa 30° zur Lotrechten angeordnet sind.
28- Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß der Böschungswinkel des in der ersten glockenförmigen
Kammer aufgeschütteten Kiesaufwurfs etwa 37° beträgt.
29. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet , daß die endgültige Kammer in einer einsturzgefährdeten Erdformation,
etwa in Teer- oder ölsänden, ausgeführt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Betonauskleidung in der endgültigen glokkenförmigen
Kammer etwa 0,61 m beträgt.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/372,302 US4431341A (en) | 1982-04-27 | 1982-04-27 | Construction of a concrete lined chamber |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3307392A1 true DE3307392A1 (de) | 1983-10-27 |
Family
ID=23467577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833307392 Withdrawn DE3307392A1 (de) | 1982-04-27 | 1983-03-02 | Verfahren zum bau einer mit beton ausgekleideten untertagekammer |
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| DE (1) | DE3307392A1 (de) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3629555A1 (de) * | 1986-08-30 | 1988-03-10 | Heitkamp Gmbh E | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines schachtes, insbesondere fuer den bergbau |
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| US3559409A (en) * | 1969-06-24 | 1971-02-02 | Atomic Energy Commission | Method for constructing a lined underground cavity by underreaming, grouting, and boring through the grouting |
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-
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- 1983-02-11 GB GB08303813A patent/GB2118995A/en not_active Withdrawn
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- 1983-03-04 AU AU12063/83A patent/AU1206383A/en not_active Abandoned
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| AU1206383A (en) | 1983-11-03 |
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| US4431341A (en) | 1984-02-14 |
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