DE3501128C3 - Abdichtung für die Ausführung von Untertagebauwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für die Aus­ führung von Untertagebauwerken gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Abdichtung der gattungsgemä­ ßen Art (Zeitschrift "Tiefbau, Ingenieurbau, Straßen­ bau", 1982, Heft 5, Seiten 275-279) ist zwar schon vor­ gesehen, daß diese mittels Injektionstechnik in den Bo­ den eingebracht wird, um die darunter befindlichen ab­ zubauenden Bodenmassen gegen Grundwasser abzu­ dichten, bis der eigentliche Tunnelausbau oder dgl. durchgeführt ist. Die bekannte Abdichtung besteht je­ doch aus einem ring- oder gewölbeförmigen Körper in starrer Ausbildung, um beispielsweise während des U-Bahnbaus vorübergehend nicht nur Abdichtungs­ funktionen, sondern auch Tragfunktionen übernehmen zu können. Dies bedeutet, daß eine derartige starre Ab­ dichtung in Form eines Gewölbes oder dgl. lediglich statische Funktionen erfüllt und demgemäß auch sta­ tisch bemessen werden muß.

Während sich eine solche Abdichtung durchaus zur Anwendung bei solchen abzubauenden Bodenmassen eignet, die in sich selbst tragfähig sind und beispielswei­ se bindige Böden darstellen, ist der entscheidende Nach­ teil gegeben, daß bei nichttragfähigen Böden, insbeson­ dere solchen von geringer Korngröße, die betreffenden Bodenmassen während des Abbaus in sich zusammen­ fallen, so daß der jeweilige Abbauvorgang stark behin­ dert, wenn nicht sogar unmöglich gemacht wird. Hinzu kommt außerdem, daß in solch einem Fall die abzubau­ enden Bodenmassen innerhalb der Abdichtung nicht wirkungsvoll entwässert werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abdichtung der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile so auszubilden, daß die Bo­ denmassen innerhalb der Abdichtung verdichtbar und entwässerbar sind.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe ge­ schaffenen Abdichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte Ausgestaltung hiervon ist in Anspruch 2 beschrieben.

Dadurch, daß die erfindungsgemäße Abdichtung in Form eines Daches angeordnet und als elastisch ver­ formbare Abdichthülle ausgebildet ist, ergibt sich der entscheidende Vorteil, daß sich eine derartige Abdicht­ hülle der Volumenverminderung der Bodenmassen ela­ stisch anpassen und außerdem die Druckkräfte des Grundwassers auf deren Außenhaut so aufnehmen kann, daß eine zusätzliche Verdichtung des Bodens im eingeschlossenen Entwässerungsbereich erzielt wird.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Dichtwände der Abdichthülle von einer zentralen Firstlinie aus, die an der Oberfläche oder unterhalb dieser liegt, divergie­ rend schräg nach unten bis in den wasserundurchlässi­ gen Boden verlaufen. Diese zentrale Firstlinie, die ein Arbeitstunnel oder dgl. sein kann, stellt bei der dachar­ tig, schirmartig oder dgl. ausgebildeten Abdichthülle dann, im Querschnitt gesehen, die obere Spitze des be­ treffenden Querschnittsdreiecks dar. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, mit der Abdichthülle ei­ ne geringstmögliche Oberfläche bei größtmöglichem Effekt vorzusehen.

Durch die luftdichte Ausgestaltung der Abdichthülle kann der umschlossene Boden zum Zweck der weiteren Verfestigung mit Vakuum beaufschlagt werden, wodurch eine zusätzliche Verdichtung des Bo­ dens im eingeschlossenen Entwässerungsbereich er­ möglicht wird. Eine derartige luftdicht ausgebildete Ab­ dichthülle kann dann auch als zusätzliche Sicherungs­ maßnahme gegen Luftverluste bei Druckluftvortrieben in geringer Bodenüberdeckung verwendet werden. Bei unerwartet auftretenden Undichtigkeiten ist es in einfa­ cher Weise möglich, die Abdichthülle durch Nachver­ pressen mit Hilfe von Ventilrohren nachzudichten.

Zur Ausführung des Untertagebauwerkes werden die in der Abdichthülle der trocken vorzutreibenden Bau­ stelle anstehenden Bodenmassen gegen das Grundwäs­ ser und die Luft abgedichtet, entwässert, unter dem Druck des an der Außenseite der Abdichthülle anste­ henden Grundwassers verdichtet und durch Vaku­ umbeaufschlagung stabilisiert, so daß ein belastbarer, standfester und trockener Boden gewonnen wird, der im Takt des Baufortschritts des Untertagebauwerks konti­ nuierlich ausgebildet und im Trockenen aus geschützter Position abgebaut werden kann.

Die Abdichthülle wird aus Dichtwänden gebildet, de­ ren Form den örtlichen Verhältnissen angepaßt ist und die durch Injizieren einer Flüssigkeitsmenge auf der Ba­ sis Bentonit/Füller/Zement als hochgespannter Suspen­ sionsstrahl mit Drücken von 300 bis 600 bar in die abzu­ dichtenden Bodenmassen ausgebildet werden.

Die Dichtheit der Abdichthülle wird dadurch gesi­ chert, daß die Dichtwände an ausgespülten erodierten Stellen mit Injektionsmittel bei einem Druck zwischen 50 und 100 bar nachinjiziert werden.

Als Ergebnis des Injizierens und gegebenenfalls des Nachinjizierens liegt dann eine homogene, elastische, nach Tiefe, Breite und Höhe exakt bemessene Dicht­ wand vor, die aus alterungsbeständigem und umwelt­ freundlichem Material hergestellt ist.

Die von der Abdichthülle umschlossene Baugrube kann dann für den eigentlichen Bauvorgang entwässert und trockengehalten werden.

Zur Vermeidung von übermäßiger Volumenminde­ rung des Bodens kann dem Injektionsmittel ein Quell­ mittel beigegeben werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Abdichthülle im Schnitt mit elastischen Dichtwänden im Bereich eines trockenen Tunnelvor­ triebs, wobei die Abdichthülle als Soilcrete-Dach ausge­ bildet und hochgezogen ist mit First-Nachinjektion;

Fig. 2 eine Abdichthülle als Soilcrete-Dach, tief abge­ setzt mit Nachinjektion;

Fig. 3 eine Abdichthülle als Soilcrete-Schirm mit Soil­ fracturing sowie Soilcrete-Sohldichtung und

Fig. 4 verschiedene Dichtwandformen im Grundriß.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind als Untertagebauwerk U-Bahn-Röhren 1 vorgesehen, die unterirdisch im Troc­ kenen vorgebaut werden sollen. Zu diesem Zweck sind Dichtwände 2 vorgesehen, die in Form eines Daches angeordnet sind und somit eine Abdichthülle 3 bilden, so daß hierdurch das von außen anstehende Grundwasser 4 von den Dichtwänden 2 aufgehalten wird. Dadurch können die innerhalb bzw. unterhalb der Abdichthülle 3 befindlichen abzubauenden Bodenmassen 5 beispiels­ weise mittels nicht dargestellter Vakuumtiefbrunnen entwässert werden, und zwar vom Grundwasserspiegel 4 bis auf eine Mergelschicht 8. Der Außendruck des im Schluff oder Feinsand 7 stehenden Grundwassers wird von den Dichtwänden 2 der Abdichthülle 3 aufgefangen. Die Dichtwände 2 sind in die Mergelschicht 8 eingebun­ den.

Aufgrund der vorerwähnten Entwässerung entsteht zwischen den Dichtwänden 2 bzw. unterhalb der Dicht­ wände der Abdichthülle 3 eine entwässerte und stabili­ sierte Bodenzone 5, innerhalb welcher der Vortrieb der Tunnelröhren 1 erfolgen kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform, bei der die Abdichthülle 3 aus dachförmig angeordneten Dichtwän­ den 2 besteht, wird ein zusätzlicher Verdichtungseffekt durch den Druck des Grundwassers 4 auf die einge­ schlossenen Bodenmassen 5 erzielt, und zwar dadurch, daß die dachförmig angeordneten Dichtwände 2 durch Zugabe eines Füllers zu dem auf der Basis Bentonit/Ze­ ment gefertigten Gemisch als elastisch verformbare Ab­ dichthülle 3 ausgebildet sind. Dadurch passen sich die elastischen Dichtwände 2 einer Volumenverminderung des Bodens 5 unmittelbar ohne Beeinträchtigung der Abdichtfunktion an.

Wie schließlich aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich, ist das Dach der Abdichthülle 3 deutlich zur Oberfläche 13 hin hochgezogen, d. h., daß die Dichtwände 2 der Abdicht­ hülle 3 von einer an der Oberfläche 13 liegenden zentra­ len Firstlinie aus divergierend schräg nach unten bis in den wasserundurchlässigen Boden 8 verlaufen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind dagegen die dachförmig angeordneten Dichtwände 2 deutlich zur Mergelschicht 8 heruntergezogen, wobei die Dicht­ wände 2 von einer unterhalb der Oberfläche 13 liegen­ den Firstlinie aus divergierend schräg nach unten bis in die Mergelschicht 8 verlaufen. Dadurch ist das Volumen der Abdichthülle 3 durch die tiefgesetzten Dichtwände 2 eingeschränkt und der Einwirkbereich eng auf die Ent­ wässerungszone 5 beschränkt. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für tiefliegende Baugruben, um bei einer inneren Vakuum-Entwässerung außer dem Zu­ tritt von Grundwasser 4 von außen auch den Luftzutritt von außen zu unterbinden und damit den Unterdruck für die damit verbundene Bodenstabilisierung beson­ ders wirksam werden zu lassen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dicht­ wände 2, ausgehend von einem als Firstlinie dienenden, unterhalb der Oberfläche 13 liegenden Arbeitsstollen 11, tief in die Mergelschicht 8 eingelassen sind, so daß die eingeschlossene Abdichthülle 3 räumlich stark ein­ geschränkt ausgebildet werden kann. Dadurch wird das Volumen des zu stabilisierenden und zu entwässernden Bodens 5 in günstiger Weise sehr klein. Der Vortrieb der beiden U-Bahn-Röhren 1 erfolgt im Trockenen. Der Abbau der Bodenmassen 5 aus der Mergelschicht 8 wird dadurch erleichtert, daß diese durch zusätzliche Injek­ tionen nach dem Soil-fracturing-Verfahren verdichtet und stabilisiert werden können. Eine Soilcrete-Sohle 14 unter den Profilen der U-Bahn-Röhren 1 dient der Absi­ cherung des Hohlraumbauwerks zur Tiefe hin.

Fig. 4 zeigt Grundrisse der elastischen Dichtwand 2, die aus Dichtungslamellen 15 und/oder aus sich über­ schneidenden Säulen 16 gebildet sind.

Claims (2)

1. Abdichtung für die Ausführung von Untertage­ bauwerken, wie Hohlraumbauten oder dgl., in ge­ schlossener Bauweise, die aus als Umschließung an­ geordneten, in Feinsand oder Schluff (7) eingebrachten Dichtwänden (2) gebildet ist und die abzubauenden Bodenmassen gegen Grundwasser (4) abdichtet, wobei die Dichtwände (2) der Abdich­ tung (3) aus einem ausgehärteten, durch Injizieren unter Druck in den Boden einbringbaren Gemisch auf der Basis Bentonit/Zement bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtwände (2) in Form eines Daches oder dgl. angeordnet und durch Zugabe eines Füllers zum Gemisch auf der Basis Bentonit Zement als derart elastisch verformbare Abdichthülle (3) ausgebildet sind, daß ein zusätzlicher Verdichtungseffekt durch den Druck des von außen an­ stehenden Grundwassers auf die ent­ wässerten, von den Dichtwänden (1) eingeschlossenen Bodenmassen (5) erzielt wird, und, daß die Abdichthülle (3) für eine Va­ kuumbeaufschlagung des umschlossenen Bodens (5) luftdicht ausgebildet ist.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtwände (2) der Abdichthülle (3) von einer an der Oberfläche (13) oder unterhalb 20 dieser liegenden zentralen Firstlinie aus divergie­ rend schräg nach unten bis in den wasserundurch­ lässigen Boden (8) verlaufen.