DE3314549C2

DE3314549C2 - Verfahren zur Reduzierung von Druckluftverlusten beim Auffahren untertägiger, druckluftgestützter Hohlräume

Info

Publication number: DE3314549C2
Application number: DE3314549A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1983-04-21
Filing date: 1983-04-21
Publication date: 1985-11-28
Also published as: GB2138470A; JPS59206597A; US4623198A; DE3314549A1; FR2544791B1; GB2138470B; FR2544791A1

Abstract

Das Verfahren dient zur Reduzierung von Druckluftverlusten beim Auffahren untertägiger, druckluftgestützter Hohlräume, bei dem der durch den Abbau freigelegte Teil der inneren Hohlraumfläche nach dem Lösen des Bodens durch ein viskoses Medium versiegelt wird. Das viskose Medium wird unter Zuführung eines Treibmediums in Form eines auf den freigelegten Teil der inneren Hohlraumfläche gerichtete Sprühnebels derart aufgebracht, daß dieses ohne wesentliche Zerstörung der freigelegten Fläche in den Untergrund eindringt. Das viskose Medium wird in Form eines Sprühnebels auf die Fläche aufgebracht. Dadurch wird verhindert, daß sich Gesteinsstücke aus der zu versiegelnden Fläche lösen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Druckluftverlusten beim Auffahren untertägiger, druckluftgestützter Hohlräume nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Bau von Tunnels oder Stollen in Lockergesteinen wird das Druckluftvortriebsverfahren eingesetzt. Hierbei wird mit einem Erdbaugerät die Ortsbrust abgebaut, welche durch die jeweils freigelegte Stirnseite des unterirdischen Hohlraums gebildet wird. Das Erdbaugerät arbeitet in einem Druckluftraum, der durch einen Schild und eine zugehörige Querwand abgedichtet ist. Der Druckluftraum bildet das Zwischenelement zwischen dem anstehenden Gebirge oder Boden und dem fertigen Tunnelhohlraum. Der Luftdruck im Raum zwischen der Ortsbrust und der Schildquerwand verhindert ein Eintreten von Wasser in den Arbeitsraum. Je nach Art des anstehenden Bodens entweicht jedoch ein Teil uzr stützenden Druckluft durch die OrtsbrusL Bei durchlässigen Böden ist daher ein hoher Druckluftverbrauch die Folge.

Beim Verfahren (DE-OS 32 04 291) wird auf oder in den freigelegten Teil der inneren Hohlraum^fläche nach dem Lösen des Bodens das viskose Dichtmedium mit dem Treibmedium aus einem Rohr gespritzt oder geblasen. Das Dichtmedium tritt als verhältnismäßig eng gebündelter Strahl aus dem Rohr und trifft mit entsprechend hoher Kraft auf den freigelegten Teil auf. Mit diesem viskosen Dichtmedium wird die Ortsbrust versiegelt, so daß der Druckluftverbrauch verringert wird. Dieses Verfahren kann aber nicht bei lockeren Böden eingesetzt werden, weil dann der verhältnismäßig harte Aufprall des gerichteten Strahles den freigelegten Teil auflockert und löst, so daß die Versiegelung nicht vol) wirksam ist und trotz des aufgebrachten viskosen Dichtmediums ein verhältnismäßig hoher Druckluftverbrauch auftritt

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird der Druckluftverbrauch dadurch reduziert, daß die Ortsbrust durch Aufspritzen eines viskosen Mediums, das vorzugsweise eine Bentonitsuspension ist, versiegelt wird. Das viskose Medium wird als nur wenige Zentimeter dicke Membran aufgebracht und verschließt die Poren zwischen den einzelnen Bodenkörnern gegenüber der Druckluft Auch bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß die zu versiegelnde Ortsbrust häufig durch das Anspritzen mit dem viskosen Dichtmedium aufgelockert und zerstört wird, so daß die Dichtungsmembran nicht voll wirksam ist.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die Ortsbrust gegen Entweichen der Druckluft dadurch versiegelt, daß vor ihr ein Raum abgeschottet wird, der mit einer Bentonitsuspension vollständig gefüllt wird, die anschließend mit Druckluft beaufschlagt wird. Dieses Verfahren zur Versiegelung der Ortsbrust ist jedoch sehr aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß das viskose Dichtmedium zur Bildung einer voll wirksamen Dichtungsmembran auf die freigelegte Fläche einfach, kostengünstig und zielsicher, ohne Zerstörung der freigelegten Fläche aufgebracht werden und in den Untergrund eindringen kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine wesentliche Verbesserung der Versiegelungstechnik von angeschnittenen Bodenflächen gegenüber stützenden Druckgasen erreicht. Das viskose Dichtmedium prallt nicht mehr mit hohem Druck auf die zu versiegelnde Fläche auf, sondern wird in Form des Sprühnebels auf die Fläche aufgebracht Dadurch wird verhindert, daß sich Gesteinsteile aus der zu versiegelnden Fläche lösen, wodurch die Dichtungsmembran zerstört werden würde. Auch sehr lockere Böden lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach versiegeln, da infolge des Sprühnebels das viskose Dichtmedium nicht mit hoher Kraft auf die Fläche aufprallt. Der Sprühncbcl schlägt sich auf der zu versiegelnden Fläche etwa gleichmäßig dicht abschnittsweise nieder und bleibt dorl si-

eher haften. Die so aufgebrachte Membran hat primär keine statische, sondern eine abdichtende Wirkung. Mit der steuerbaren Sprühdüse kann das viskose Dichtmedium zielsicher auf die freigelegte Ausbruchsfläche aufgebracht werden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und der Figurenbeschreibung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Sprühvorrichtung in sch^- matischer Darstellung. Das viskose Dichtmedium 4, das vorzugsweise eine Bentonitsuspension ist, wird mit einer bekannten Sprühvorrichtung 1 durch die Zufuhr eines Treibmediums 5, vorzugsweise eines Treibgases, insbesondere Druckluft, versprüht An einem Ende der Sprühvorrichtung 1 wird die Bentonitsuspension 4 mittels einer Pumpe 8 aus einem Vorratsbehälter 9 zugeführt Zusätzlich wird die Suspension 4 in der Sprühvorrichtung 1 durch die Zuführung der Druckluft 5 angesaugt, die von einem Drucklufterzeuger 7 der Sprühvorrichtung I zugeführt wird. In der Sprühvorrichtung 1 vermischen sich die Bentonitsuspension 4 und die Druckluft 5. Diese Mischung verläßt die Sprühvorrichtung durch eine Düse 2. Der aus der Sprühvorrichtung 1 austretende Sprühnebel 11 schlägt sich etwa gleichmä-Big dick abschnittsweise auf der zu versiegelnden Fläche nieder und bildet eine auf ihr haftende Dichtungsmembran.

Der Düsenöffnungswinkel 10 ist vorzugsweise verstellbar, so daß die Breite des Sprühnebels 11 an die jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden kann. Die Bentonitsuspension 4 kann dadurch mehr oder weniger breit gefachen versprüht werden. Durch Einstellung des Düsenöffnungswinkels 10 kann somit das Verfahren an unterschiedliche Gesteinsarten in einfacher Weise angepaßt werden. Außerdem kann durch das Verstellen des öffnungswinkels 10 der Abstand zwischen der Sprühdüse 2 und der zu versiegelnden Fläche variiert werden, wodurch eine weitere Anpassungsmöglichkeit an die Art der zu versiegelnden Fläche gegeben ist.

Der Winkel 6, unter dem die Druckluft 5 in den Bentonitsuspensionsstrom 4 eingeleitet wird, ist vorzugsweise konstant, so daß stets gleiche Mischungsverhältnisse gewährleistet sind. Durch die Verwendung verschiedener Sprühvorrichtungen oder durch Sonderkonstruktionen kann der Einführungswinkel 6 jedoch auch variiert werden, so daß eine Anpassung an das verwendete viskose Dichtmedium 4 und an das verwendete Treibmedium 5 möglich ist, um sie in gewünschtem Maße ?u vermischen.

Die Sprühvorrichtung 1 läßt sich mit einem Griff 3 bequem handhaben.

Das Absetzen des Sprühnebels 11 auf der zu versiegelnden Fläche kann durch den Einsatz eines Gebläses mit Druck in Richtung auf diese Fläche verbessert werden. Außerdem können die Eigenschaften des Sprühnebels 11 durch Beimengen von viskositätsverändernden Zusätzen, wie z. B. Sägemehl, in die Suspension beeinflußt werden.

Die Bentonitsuspension 4 entsteht durch das Mischen von trockenem Bentonitpulver und einer Flüssigkeit in einem Verhältnis von etwa 1 :4 bis etwa 1 : 50. Vorzugsweise beträgt das Mischungsverhältnis beim Versprühen etwa 1 :6 bis etwa 1 :20. Es hat sich gezeigt, daß mit diesen Mischungsverhältnissen die Bentonitsuspension

4 optimal aufgesprüht werden kann. Sie wird mit einem Druck bis etwa 10 bar, vorzugsweise von etwa 3 bar bis

5 bar der Sprühvorrichtung 1 zugeführt Das Treibgas,

das vorzugsweise Druckluft isi, wird mit einem Druck von etwa 1 bar bis etwa 8 bar in die Sprühvoi richtung 1 eingeleitet

Die Bentonitsuspension kann Werte von etwa 10 cP bis etwa 30 cP für die plastische Viskosität und etwa 10 cP bis etwa 50 cP für die scheinbare Viskosität (DlN 1342, Teil 1 und 2) aufweisen. Die Sprühvorrichtung 1 ist mit dem (nicht dargestellten) Erdbaugerät bewegungsgekoppelt, so daß unmittelbar im Ansehh-ß an den jeweiligen Abbau der Fläche die Versiegelung aufgesprüht werden kann. Es ist auch möglich, die Sprühvorrichtung 1 von außerhalb der Druckgaskammer fernzusteuern.

Aufgrund der beschriebenen Einsteilmöglichkeiten der Viskosität des Düsenöffnungswinkels 10, des Sprühabstandes, des Druckes der Suspension und des Treibgases kann der Sprühnebel 11 in Abhängigkeit vom Druck in der Druckgaskammer und von der Durchlässigkeit des Bodens jeweils so eingestellt werden, daß er ohne Zerstörung der freigelegten Fläche aufgebracht wird, in den Untergrund dieser Fläche eindringt und eine Verbindung mit dem Untergrund eingeht.

Die Sprühvorrichtung kann für das Versprühen des viskosen Dichtmediums 4 mehrere Düsen aufweisen, so daß mehrere Sprühnebel auf verschiedene Stellen der freigelegten Fläche gleichzeitig aufgebracht werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reduzierung von Druckluftverlusten beim Auffahren untertägiger, druckluftgestützter Hohlräume, bei dem der durch den Abbau freigelegte Teil der inneren Hohlraumfläche nach dem Lösen des Bodens durch Auftragen eines viskosen Dichtmediums, insbesondere einer Bentonitsuspension, mittels eines Treibmediums versiegelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das viskose Dichtmedium (4) in Form eines mittels mindestens einer steuerbaren Sprühdüse (2) auf die freigelegte Ausbruchsfläche gerichteten Sprühnebels (11) aufgebracht wird, wobei das viskose Dichtmedium eine plastische Viskosität bis etwa 30 cP und eine scheinbare Viskosität bis etwa 50 cP aufweist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel (11) aus mehreren Sprühdüsen auf verschiedene Stellen der freigelegten Ausbruchsfläche gleichzeitig aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmedium (5) während des Sprühvorgangs zeitlich vor dem Versprühen des viskosen Dichtmediums (4) unter variierenden Winkeln (6) in den Strom des viskosen Dichtmediums (4) eingeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu versprühenden viskosen Dichtmedium (4) viskositätsverändernde Zusätze, wie z. B. Sägemehl, beigemengt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Absetzen des nebelartig versprühten viskosen Dichtmediums (4) am freigelegten Teil des druckluftgestützten Hohlraums durch künstliche Luftzirkulation begünstigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem als viskoses Dichtmedium eine Bentonitsuspension verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (4) aus einer Mischung von Trockenpulver und Flüssigkeit gemischt im Verhältnis von etwa 1 :4 bis etwa 1 :50, insbesondere von etwa 1 :6 bis etwa 1 : 20, besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmedium (5) mit einem Druck von >0 bis etwa 8 bar der Sprühvorrichtung (1) zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das viskose Dichtmedium (4) mit einem Druck von >0 bis etwa 10 bar, vorzugsweise von etwa 3 bar bis etwa 5 bar, der Sprühvorrichtung (1) zugeführt wird.