DE3539324A1

DE3539324A1 - Method of constructing a tunnel

Info

Publication number: DE3539324A1
Application number: DE19853539324
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Rebhan
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1985-11-06
Filing date: 1985-11-06
Publication date: 1987-05-14

Abstract

The invention relates to a method of constructing a tunnel by means of soil freezing. In this method, a freezing pipe is placed in or near the planned axis of the subsequent tunnel and is cooled until an ice mass of greater diameter than the planned tunnel diameter has been formed around the freezing pipe. In order to permit the construction of a smaller tunnel or the laying of a sag pipe or a conduit in a simple and reliable manner, it is proposed, after the forming of the ice mass, to thaw that part of the ice mass which lies within the outside diameter of the planned tunnel and to excavate the thawed earth.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung eines Tunnels mittels Bodenvereisung, wobei in oder in der Nähe der geplanten Achse des späteren Tunnels ein Gefrierrohr eingebracht und das Gefrierrohr gekühlt wird, bis um das Gefrierrohr ein Frostkörper mit größerem Durchmesser als dem geplanten Tunneldurchmesser gebildet worden ist.The invention relates to a method for creating a Soil freezing tunnels, being in or near a freeze pipe on the planned axis of the future tunnel inserted and the freezer tube is cooled until around the Freezer tube a frost body with a larger diameter than the planned tunnel diameter.

Für den Transport verschiedener Medien müssen Rohrlei tungen oder Düker unterirdisch verlegt werden. Problema tisch können diese Verlegearbeiten im Bereich von Flüssen, Kanälen, Gebäuden, Straßen, Schienenwegen usw. werden, vor allem dann, wenn schwieriger Baugrund wie z.B. Fließ sand, schluffige Böden mit niedriger Konsistenz, Findlinge, hoher Grundwasserspiegel usw. anstehen. In derartigen Bereichen werden Versorgungsleitungen oftmals mittels Rohrdurchpressung verlegt. Man praktiziert auch Grund wasserabsenkungen, Abdichtinjektionen oder Schildvor triebe. Alle diese Verfahren sind aufwendig und führen manchmal - vor allem bei ungünstiger Konstellation ver schiedener Baugrundgegebenheiten - nicht zum Erfolg. Rohrlei are required for the transport of various media pipes or culverts are laid underground. Problema this laying work in the area of rivers, Canals, buildings, roads, railways, etc. especially when difficult ground such as Flow sand, silty soils with low consistency, boulders, high water table etc. In such Areas are often made using supply lines Pipe penetration laid. You also practice reason water subsidence, sealing injections or shield drives. All of these procedures are complex and lead sometimes - especially with an unfavorable constellation ver different ground conditions - not to success.

Zudem stellen eine Reihe der bei diesen Verfahren erfor derlichen Bauhilfsmaßnahmen eine Belastung der Umwelt dar. Es dürfte daher in Zukunft zunehmend schwieriger werden, behördliche Genehmigungen für Bauhilfsmaßnahmen wie Grund wasserabsenkungen, Injektionen oder für einen bleibenden, d.h. einen Stau des Grundwasser verursachenden oder das Grundwasser ablenkenden Verbau zu erhalten. Außerdem ver ursacht eine Grundwasserabsenkung normalerweise Setzungs schäden. Eine Injektion kann zu bleibenden Hebungen führen. Dies ist z.B. bei der Verlegung von Rohrleitungen unter halb des Gleiskörpers von Eisenbahnen unbedingt zu ver meiden.In addition, a number of those required for these processes building aid measures are a burden on the environment. It will therefore become increasingly difficult in the future official permits for construction aid measures like Grund water sinks, injections or for a permanent, i.e. a congestion of the groundwater or that Obtain groundwater-deflecting shoring. In addition ver A lowering of the groundwater usually causes subsidence damage. An injection can lead to permanent uplifts. This is e.g. when laying pipelines under half of the track body of railways avoid.

Zur Erstellung von Tunneln mit großer Querschnittsfläche ist es bereits bekannt, über ein in der Achse des geplan ten Tunnels verlegtes Gefrierrohr einen Frostkörper zu bilden, dessen Durchmesser größer als der geplante Tunnel durchmesser ist. Im Schutz eines im Querschnitt kreis ringförmigen Frostkörpers wird anschließend gefrorenes Erdreich abgebaut. Für das Verlegen von Rohrleitungen oder die Herstellung kleiner Tunnel, beispielsweise von Tunneln mit einem Durchmesser bis zu ca. 2 m, ist dieses Verfahren wegen des aufwendigen Abbaus des Erdreiches wenig geeignet.For creating tunnels with a large cross-sectional area it is already known about one in the axis of the plan Freezer pipe installed in the tunnels to freeze a frost form whose diameter is larger than the planned tunnel diameter is. In the protection of a circle in cross section annular frost body is then frozen Soil mined. For laying pipes or the production of small tunnels, for example from This is tunnels with a diameter of up to approx. 2 m Procedure due to the complex mining of the soil not very suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das auf sichere und einfache Weise die Erstellung eines kleineren Tunnels bzw. das Verlegen eines Dükerrohres oder einer Leitung ermöglicht.The invention has for its object a method of the type mentioned at the outset, in a safe manner and easy way to create a smaller tunnel or the laying of a culvert pipe or a pipe enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach der Ausbildung des Frostkörpers jener Teil des Frostkörpers aufgetaut wird, der innerhalb des Außen durchmessers des geplanten Tunnels liegt, und das auf getaute Erdreich abgebaut wird.This object is achieved in that after the formation of the frost body that part of the Frost body is thawed inside the outside diameter of the planned tunnel, and that on thawed soil is mined.

Erfindungsgemäß werden zunächst ein Start- und ein Ziel schacht (Pressgruben) errichtet und zwischen den beiden Schächten sowie in der Achse des geplanten Tunnels bzw. der geplanten Rohrleitung ein einziges Gefrierrohr einge bracht. Durch Einleiten eines Kühlfluids in das Gefrier rohr wird um das Gefrierrohr ein Frostkörper gebildet. Der Durchmesser dieses Frostkörpers ist größer als die zu verlegende Leitung bzw. das zu setzende Dükerrohr oder der zu erstellende Tunnel. Erfindungsgemäß wird nun nicht gefrorenes Erdreich abgebaut, sondern ein Teil des Frostkörpers wird vor dem Abbau aufgetaut. Dabei wird nur der Teil des Frostkörpers aufgetaut, der sich inner halb des Außendurchmessers des geplanten Tunnels bzw. der geplanten Rohrleitung befindet. Auf diese Weise bleibt ein im Querschnitt kreisringförmiger, gefrorener Mantel bestehen. Im Schutz dieses Mantels kann das aufgetaute Erdreich auf einfache Weise abgebaut werden. Sobald das Erdreich abgebaut ist, kann ein Zusetzen des Dükerrohr bzw. eine zu verlegende Versorgungsleitung leicht in den vom gefrorenen, mantelförmigen Frostkörper begrenzten Tunnel eingeführt werden. Nach Verlegen der Leitung wird der Frostmantel durch natürliche Einflüsse wieder aufge taut.According to the invention, a start and a destination are first shaft (press pits) erected and between the two Shafts and in the axis of the planned tunnel or a single freeze pipe in the planned pipeline brings. By introducing a cooling fluid into the freezer a frost body is formed around the freezer tube. The diameter of this frost body is larger than that the pipe to be laid or the culvert pipe to be set or the tunnel to be created. According to the invention not mine frozen ground, but part of the Frost body is thawed before dismantling. Doing so only thawed the part of the frost body that is inside half of the outside diameter of the planned tunnel or the planned pipeline. That way stays a frozen jacket with a circular cross-section consist. In the protection of this coat, the thawed can Soil can be mined easily. As soon as that Soil is mined, clogging the culvert pipe or a supply line to be laid easily in the bounded by the frozen, jacket-shaped frost body Tunnels will be introduced. After laying the line the frost coat re-opened due to natural influences thaws.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein sicheres Arbeiten auch bei schwierigsten Baugrundverhältnissen. Da nur ein Gefrierrohr benötigt wird, ist das erfindungs gemäße Verfahren in hohem Maße wirtschaftlich. Das erfin dungsgemäße Verfahren ermöglicht zudem einen Erdaushub im Ungefrorenen. Ebenso ist Vorpressung möglich. Durch den Frostkörper besteht (bezogen auf die Tunnelachse) eine Sicherung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, so daß der mantelförmige Frostkörper sowohl gegen Wasser abdichtet als auch den Tunnelhohlraum sichert. Der Frostkörper liegt konzentrisch zum Gefrierrohr, so daß durch die Position des Gefrierrohres die Lage des Tunnels bzw. die Lage der zu verlegenden Leitung festgelegt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ohne andere Bau hilfsmaßnahme umweltfreundlich auch im Grundwasser gearbei tet werden.The method according to the invention enables a safe one Work even in the most difficult ground conditions. Since only one freezer tube is required, this is inventive procedures to a high degree are economical. That invented The method according to the invention also enables excavation in the frozen. Prepressing is also possible. Due to the frost body (in relation to the tunnel axis) a backup in both radial and axial Direction so that the jacket-shaped frost body both seals against water and also secures the tunnel cavity. The frost body is concentric with the freezer tube, so that by the position of the freezer tube the location of the tunnel or the position of the line to be laid is determined. With the method according to the invention can be built without other environmental friendly measure also in groundwater be tested.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beispielsweise Rohre mit einem Durchmesser von ca. 2 m verlegt werden. Dabei hat der Frostkörper einen maximalen Durchmesser von ca. 4 m.With the method according to the invention, for example Pipes with a diameter of approx. 2 m are laid. The frost body has a maximum diameter of approx. 4 m.

In einer besonders wirtschaftlichen Variante des erfindungs gemäßen Verfahrens wird der Frostkörper abschnittsweise erstellt - beispielsweise durch Abschottungen im Gefrier rohr -. In dieser Ausgestaltung wird ein Frostkörper stets nur in einem Teil des Bodenbereiches zwischen Start- und Zielschacht gebildet. Dabei werden die Energiekosten er heblich gesenkt im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem der Frostkörper entlang der gesamten Strecke zwischen Start- und Zielschacht gebildet wird. Dem Vortriebsverlauf entsprechend wird der Frostkörper zuerst im Bereich des Startschachtes erstellt, in dem der Vortrieb beginnt. Je nach Fortschritt der dem Bodengefrieren folgenden Arbeiten wird ein Frostkörper in weiteren Teilstrecken erstellt.In a particularly economical variant of the invention According to the procedure, the frost body is made in sections created - for example by foreclosures in the freezer pipe -. In this configuration, a frost body is always only in a part of the floor area between start and Target shaft formed. Thereby, the energy costs significantly reduced compared to a method in which the frost body along the entire route between Start and finish shaft is formed. The progress of the tunneling accordingly, the frost body is first in the area of Starting shaft created in which the tunneling begins. Each after the progress of the work following the freezing of the ground a frost body is created in further sections.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Er findungsgedankens wird als Kühlfluid ein tiefsiedendes, verflüssigtes Gas, insbesondere flüssiger Stickstoff, verwendet. Wegen ihrer niedrigen Siedetemperaturen können durch diese Gase dem Erdreich erhebliche Wärmemengen entzogen werden. Ein besonders geeignetes tiefsiedendes Gas ist flüssiger Stickstoff, da er billig ist, wegen seines tiefen Siedepunktes für eine rasche Abkühlung sorgt und darüber hinaus einfach zu handhaben ist. Es kann auch Sole als Kälteträger eingesetzt werden. Gemäß einer wei teren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Gefrierrohr mit Hilfe von Preß- oder Bohrgeräten oder eines Bodenverdrängungshammers eingebracht.According to a further advantageous embodiment of the Er the cooling fluid is a low-boiling, liquefied gas, especially liquid nitrogen, used. Because of their low boiling temperatures significant amounts of heat to the soil through these gases be withdrawn. A particularly suitable low-boiling Gas is liquid nitrogen because it is cheap because of its low boiling point ensures rapid cooling and is also easy to use. It can also Brine can be used as a coolant. According to a white teren advantageous embodiment of the invention Freezer tube with the help of pressing or drilling equipment or a ground displacement hammer.

Claims

1. Method for creating a tunnel by means of ground icing, whereby a freezing tube is inserted in or near the planned axis of the future tunnel and the freezing tube is cooled until a frost body with a larger diameter than the planned tunnel diameter has been formed around the freezing tube , characterized in that after the formation of the frost body that part of the frost body is thawed, which lies within the outer diameter of the planned tunnel, and the thawed soil is removed.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the frost body by heating the freezer tube is thawed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that the frost body is created in sections.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that a brine or a cooling fluid, e.g. a low-boiling, liquefied Gas, especially liquid nitrogen, used becomes.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the freezer tube using Press or drilling equipment or a displacement is brought in.