DE3629555C2

DE3629555C2 -

Info

Publication number: DE3629555C2
Application number: DE19863629555
Authority: DE
Inventors: Karl 5242 Kirchen De Maass; Klaus Dipl.-Ing. 3392 Clausthal-Zellerfeld De Weibezahn
Original assignee: E Heitkamp 4690 Herne De GmbH
Current assignee: E Heitkamp 4690 Herne De GmbH
Priority date: 1986-08-30
Filing date: 1986-08-30
Publication date: 1989-11-02
Also published as: DE3629555A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schachtes, insbesondere für den Bergbau, bei dem ein in das standfeste Gebirge reichendes Bohrloch mit einer die erforderliche Breite und Höhe des Fundamentes aufweisenden Erweiterungsbohrung versehen, der Ringraum zwischen einem einen Schalungs- und einen Stützzylinder aufweisenden Fundamentgrundkörper und dem Gebirge an seinem unteren Ende unter Zentrierung gegen das Gebirge abgedichtet, mit Unterwasserbeton hinterfüllt und das Fundament erstellt sowie eine druckwasserdichte Schachtausbausäule mit einer Abfangvorrichtung eingeschwommen und nach dem Abbinden des hinterfüllten Unterwasserbetons am oberen Ende des Fundamentgrundkörpers aufgesetzt sowie nach dem Sümpfen des in seinem Innenraum befindlichen Ballastwassers der Boden der Schachtausbausäule entfernt und im Schutz des Stützzylinders im standfesten Gebirge weiter geteuft wird.

Bei einem Verfahren und bei einer Vorrichtung nach der DE 35 24 253 wird gemeinsam mit der Schachtausbausäule ein Fundamentgrundkörper bis zur Höhe der Erweiterungsbohrung eingeschwommen. Da beim gemeinsamen Einschwimmen dieses Fundamentgrundkörpers mit der Schachtausbausäule bis zur Erreichung der Erweiterungsbohrung mehrere Monate vergehen, kann es in der Zwischenzeit zu Ausbrüchen kommen, welche die Konfiguration der Erweiterungsbohrung und damit des Fundamentes beeinträchtigen können. Ferner können Ausbrüche auch zum Aufsetzen des unteren Endes des Stützzylinders führen, bevor der Fundamentgrundkörper seine gewünschte Position innerhalb der Erweiterungsbohrung erreicht hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Arten dahingehend weiterzubilden, daß bei einer Verhinderung von Ausbrüchen in der Erweiterungsbohrung in zeit- und kostensparender Weise ein exaktes Erstellen eines ungestörten Fundamentgrundkörpers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des eingangs genannten Gattungsbegriffes erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) der Schalungszylinder wird mit einer ihn umgreifenden Fundamentbewehrung und dem Stützzylinder an einer Aufnahmevorrichtung hängend in den Betonierbereich der Erweiterungsbohrung eingebracht,
b) die Fundamentbewehrung wird in der Erweiterungsbohrung aufgespreizt,
c) der Ringraum zwischen dem Fundamentgrundkörper und dem Gebirge wird auch an seinem oberen Ende gegen das Gebirge durch einen ersten Packer abgedichtet,
d) nach dem Betonieren des Fundamentes wird die Aufnahmevorrichtung vom Fundamentgrundkörper getrennt und ausgebaut und
e) die Schachtausbausäule wird nach dem Abbinden des den Fundamentgrundkörper hinterfüllenden Unterwasserbetons mit einer Dichtfläche auf einer Gegendichtfläche am oberen Ende des Fundamentgrundkörpers aufgesetzt.

Durch diese Verfahrensweise können vom Bohrlochmund aus zunächst der Fundamentgrundkörper eingebracht und unabhängig davon die Schachtausbausäule nach ihrer Fertigstellung dichtend aufgesetzt werden, ohne daß während des Einschwimmens der Schachtausbausäule erfolgte Ausbrüche die Lage und die Qualität des Fundamentes und der darauf dichtend aufzusetzenden Schachtausbausäule beeinträchtigen können.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vor dem Absenken des Fundamentgrundkörpers zur Feststellung erfolgter Ausbrüche und der festzulegenden Betonmenge zur Hinterfüllung die Form und das Volumen der Erweiterungsbohrung, z. B. durch Ultraschall oder mechanisches Abtasten, kontrolliert. Hiernach wird die Fundamentbewehrung durch Aufsetzen auf mindestens einem Vorsprung am Gebirge nach dem Prinzip eines Regenschirmes aufgespreizt und die einzelnen Bewehrungselemente innerhalb der Erweiterungsbohrung in ihre statisch gewünschte Endposition gebracht, um so ein Stahl-Betonfundament erwünschter Güte zu schaffen, welches sämtlichen statischen Anforderungen genügt.

Das Aufspreizen der Fundamentbewehrung kann auch von über Tage aus vom Bohrlochmund über Spannelemente, wie ausfahrbare Zylinder, Zugseile, Ketten, Stangen, durch Feder- oder Schraubelemente bewerkstelligt werden.

Zur Gewährleistung eines zentrischen Sitzes im Bohrloch wird der an der Aufnahmevorrichtung hängende Fundamentgrundkörper, zu dem die seinen Schalungszylinder konzentrisch umgreifende, nach dem Prinzip einer Mehrgelenkkette aufgebaute und nach dem Prinzip eines Regenschirmes aufspannbare Fundamentbewehrung gehört, am unteren Ende seines Stützzylinders mittels eines zweiten Packers gegen das Gebirge abgedichtet und zentriert sowie vor oder während seiner Hinterfüllung mit Unterwasserbeton durch eine über die Aufnahmevorrichtung von über Tage ausgeübte Zugkraft unter Entgegenwirkung seiner Schwerkraft im Bohrloch zentriert.

Problematisch ist nun die Herstellung einer druckwasserdichten Verbindung zwischen der Dichtfläche des Fußschusses der Schachtausbausäule und der Gegendichtfläche des Fundamentes. Dabei wird die Gegendichtfläche des Schalungszylinders vorteilhaft als ein sich in Richtung des Bohrlochmundes konisch oder kugelförmig erweiterter Ringkragen ausgebildet. Dadurch kann auch bei nicht exakt zentriertem Aufsetzen der Schachtausbausäule, die während ihrer Fertigung kontinuierlich über eine Laserstrahlrichtung gleichfalls ausgerichtet wird, eine Dichtung sichergestellt werden. Das gilt insbesondere auch dann, wenn die Dichtfläche des Fußschusses der Schachtausbausäule außer der zur Gegendichtfläche des Fundamentgrundkörpers passenden Form mit Dichtringen aus Blei, aus entropieelastischen Stoffen, aus Kupfer, aus Bronze oder dergleichen ausgestattet wird. Zusätzlich wird nach dem Aufsetzen der Dichtfläche des Fußschusses der Schachtausbausäule auf der Gegendichtfläche des Fundamentgrundkörpers die Innenseite dieser Nahtstelle durch einen zusätzlich verschweißten oder verschraubten Ring verbunden und abgedichtet.

Vorteilhaft werden weiterhin in der Nähe der Nahtstelle des Fußschusses der Schachtausbausäule Anschlüsse für eine Verpressung von abdichtenden Materialien, z. B. von Polytixonen, vorgesehen.

Der erste Packer wird erst dann gegen das Gebirge dichtend angestellt, wenn die Aufnahmevorrichtung den Fundamentgrundkörper in seine Endposition in Höhe der Erweiterungsbohrung abgesenkt hat. In dieser Lage wird der Fundamentgrundkörper auch am unteren Ende seines Stützzylinders mittels eines zweiten Packers gegen das Gebirge abgedichtet und zentriert. Bei einem Undichtwerden des den unteren Rand des Stützzylinders gegen das Gebirge abdichtenden zweiten Packers wird im Innenraum des Fundamentgrundkörpers, nämlich im Innenraum des Stützzylinders, eine Baustoffeinfüllung, z. B. Kies, eingebracht, die ein Eindringen des Unterwasserbetons in den Innenraum des Fundamentgrundkörpers verhindert. Denn in den Zwischenraum zwischen dem Fundamentgrundkörper und dem Gebirge einerseits und dem ersten und zweiten Packer andererseits wird in der Nähe des zweiten Packers von unten nach oben Unterwasserbeton je nach Länge der Schachtausbausäule mit einem hohen Druck eingepreßt.

Nach dem Abbinden des Unterwasserbetons des Fundaments kann die Schachtausbausäule mit ihrer Dichtfläche auf der Gegendichtfläche des Schalungszylinders aufgesetzt werden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, in der Nähe der Dichtfläche des Fußschusses der Schachtausbausäule über Spritzdüsen eventuell auf der Gegendichtfläche des Schalungszylinders abgelagerte Ausbrüche fortzuspülen, so daß beim Aufsetzen der Schachtausbausäule auf der Gegendichtfläche des Fundaments die gewünschte Dichtung gewährleistet ist.

Durch das Aufsetzen der Schachtausbausäule auf das Fundament wird die Nahtstelle zwischen Dichtfläche und Gegendichtfläche nur vorläufig abgedichtet. Zur endgültigen Abdichtung wird in der Nähe der Nahtstelle des Fußschusses einerseits ein umlaufender Dichtring verschweißt oder verschraubt und andererseits werden Anschlüsse für eine Verpressung von abdichtenden Materialien, z. B. von Polytixonen, vorgesehen. Nach dieser Abdichtung wird der Zwischenraum zwischen der Schachtausbausäule und dem Gebirge in unmittelbarer Nähe des Fundamentes zur Durchflußverhinderung mit einem Gel, Polymer oder einem Sandasphalt oder oberhalb davon mit einem Feststoff-Bitumengemisch, z. B. mit einem Kalkmehl-Bitumen, hinterfüllt.

Das letztgenannte Feststoff-Bitumengemisch ist eine zähflüssige Masse, welche sich dichtend in jede Kavität zwischen Schachtausbausäule und Gebirge legt und dabei die Bohrspülung verdrängt.

Die Schachtausbausäule kann in drei Alternativen hergestellt werden:

Nach einer ersten Ausführungsform wird sie in an sich bekannter Weise aus einzelnen Schüssen oberhalb des Bohrlochmundes zusammengesetzt.

Nach einer zweiten Alternative wird sie aus einem oberhalb des Bohrlochmundes kontinuierlich verschweißten Stahldichtmantel sowie an ihrer Innenseite mit einem in Gleitschalung durchgeführten Stahlbetonausbau hergestellt.

Nach einer dritten Ausführungsform wird die Schachtausbausäule aus einem Stahlbetonverbundausbau hergestellt, der aus einem oberhalb des Bohrlochmundes kontinuierlich verschweißten Stahldichtmantel, an seiner Innenseite in an sich bekannter Weise aus einer Tübbing-Vorbausäule sowie aus einer Betonhinterfüllung hergestellt ist.

Vorrichtungsmäßig wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Haltevorrichtung eine Aufnahmevorrichtung einschließt, die einen im wesentlichen der Innenkontur des Schalungszylinders angepaßten Aufnahmezylinder aufweist, der in seinem unteren Bereich mit Spreizelementen, wie hydraulisch und/oder pneumatisch wirkenden Zylindern, zur lösbaren Kupplung mit dem Schalungszylinder versehen ist, der mit mindestens einem Dichtungselement gegen den Ringkragen des Schalungszylinders und an seinem oberen Rand mit einem Packer gegen das Gebirge abdichtbar ist, und daß im Aufnahmezylinder unmittelbar unterhalb des Packers mindestens eine Überlauföffnung für den Fundament-Unterwasserbeton vorgesehen ist.

Dabei ist die Aufnahmevorrichtung vorteilhaft an einem verlängerbaren Bohrgestänge aufgehängt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Bohrloch und ein an einem verlängerbaren Bohrgestänge hängender Fundamentgrundkörper in Höhe der Erweiterungsbohrung im Längsschnitt,

Fig. 2 die Ansicht von Fig. 1 mit der nach dem Prinzip eines Regenschirmes aufgespreizten Bewehrung,

Fig. 3 die Ansicht von Fig. 2 mit den den Raum zwischen Fundamentgrundkörper und Gebirge abdichtenden Packern, mit dem hinterfüllten Unterwasserbeton und den Überlauföffnungen im Aufnahmezylinder,

Fig. 4 die Ansicht von Fig. 3 mit der vom Fundamentgrundkörper gelösten Aufnahmevorrichtung,

Fig. 5 die Ansicht von Fig. 4 mit dem in die Nähe des Fundamentes eingeschwommenen Fußschuß der Schachtausbausäule,

Fig. 6 die Ansicht von Fig. 5 nach dem Aufsetzen des Fußschusses der Schachtausbausäule mit seiner Dichtfläche auf der Gegendichtfläche des Fundamentes und

Fig. 7 die Ausschnittvergrößerung VII von Fig. 6.

In den Fig. 1 bis 6 ist mit (1) ein in das standfeste Gebirge (2) reichendes Bohrloch bezeichnet, welches in Höhe des Fundamentes mit einer Erweiterungsbohrung (3) versehen ist und dessen Vorbohrloch (4) mit einer Sand- oder Kiesfüllung (5) angefüllt ist, um ein Hineinfließen von Beton zu verhindern.

Innerhalb des Bohrloches (1) ist in Höhe der Erweiterungsbohrung (3) der Fundamentgrundkörper (6) eingebracht. Der Fundamentgrundkörper (6) besteht aus einem Schalungszylinder (7), einer diesen konzentrisch umgreifenden, nach dem Prinzip einer Mehrgelenkkette aufgebauten und nach dem Prinzip eines Regenschirmes aufspannbaren Fundamentbewehrung (8) sowie einem an den Schalungszylinder (7) kontinuierlich anschließenden Stützzylinder (9) von etwa gleichem Durchmesser.

Die Fundamentbewehrung (8) ist mit einem Ring (10) versehen, der auf dem Schalungszylinder (7) gleitverschieblich angeordnet ist. Außerdem weist die Fundamentbewehrung (8) mehrere entweder kreisförmig umlaufende oder gleichmäßig am Umfang des Schalungszylinders (7) verteilte Gelenke (11, 12, 13) auf, die beim Aufsetzen eines Ringes (10) auf einem Vorsprung (14) der Erweiterungsbohrung (3) beim weiteren Absenken des Fundamentgrundkörpers (6) ein Aufspreizen der Fundamentbewehrung (8) in Richtung der Pfeile (15) aus ihrer in Fig. 1 in die in Fig. 2 dargestellte Lage bewirken. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 hat die Fundamentbewehrung (8) und damit der Fundamentgrundkörper (6) seine Endposition erreicht.

An seinem oberen Ende weist der Schalungszylinder (7) eine Gegendichtfläche (16) in Form eines sich in Richtung des Bohrlochmundes konisch oder kugelförmig erweiternden Ringkragens (17) auf.

Die Aufnahmevorrichtung (18) zum Einbringen des Fundamentgrundkörpers (6) besteht aus einem im wesentlichen der Innenkontur (19) des Schalungszylinders (7) angepaßten Aufnahmezylinder (20), der in seinem unteren Bereich mit Spreizelementen, z. B. hydraulisch und/oder pneumatisch wirkenden Zylindern (21, 22), zur lösbaren Kupplung mit dem Schalungszylinder (7) versehen ist. Der Aufnahmezylinder (20) weist an seinem oberen Rand (23) einen ersten Packer (24) auf, mit dem er gegen das Gebirge zentriert und abgedichtet ist. Außerdem weist der Aufnahmezylinder (20) im Bereich der Gegendichtfläche (16) eine Dichtung (25) auf, mit der er bereits vor dem Einschwimmen des Fundamentgrundkörpers (6) außerhalb des Bohrloches (1) gegen den Ringkragen (17) des Schalungszylinders (7) abgedichtet ist. Ferner gehört zur Aufnahmevorrichtung (18) ein verlängerbares Bohrgestänge (26), an welchem der Aufnahmezylinder (20) lösbar befestigt ist. Mittels der in Rücksprünge (27) des Schalungszylinders (7) eingreifenden hydraulisch und/oder pneumatisch wirkenden Zylindern (21, 22) ist der gesamte Fundamentgrundkörper (6) lösbar an der Aufnahmevorrichtung (18) aufgehängt.

Durch das verlängerbare Bohrgestänge (26) sowie entlang der Innenseite des Schalungszylinders (7) und des Stützzylinders (9) führt eine Rohrleitung (28), durch welche ein Unterwasserbeton zum Hinterfüllen des Raumes zwischen dem Fundamentgrundkörper (6) und dem Bohrloch (1) gepreßt wird.

Unmittelbar unterhalb des ersten Packers (24) ist der Aufnahmezylinder (20) mit mindestens zwei Überlauföffnungen (29) sowie daran anschließenden Rohrleitungen (30) zum Ableiten des überfließenden Unterwasserbetons versehen.

In Fig. 7 ist im vergrößerten Teilschnitt die Gegendichtfläche (16) des Ringkragens (17) des Schalungszylinders (7) dargestellt, der im vorliegenden Fall aus Tübbingen (37, 38) zusammengesetzt ist. Die Dichtfläche (31) des Fußschusses (32) der Schachtausbausäule (33) weist im vorliegenden Fall mehrere Dichtringe (34) aus Blei, aus entropieelastischen Stoffen, aus Kupfer, aus Bronze od. dgl. auf. Nach dem Aufsetzen der Dichtfläche (31) des Fußschusses (32) auf der Gegendichtfläche (16) des Fundamentgrundkörpers (6) wird die Innenseite dieser Nahtstelle (35) durch einen zusätzlich verschweißten Ring (36), der mit entsprechenden Dichtungen auch verschraubt werden könnte, verbunden und abgedichtet. Dabei weisen die einzelnen Tübbinge (37, 38) eine Dichtung (39) auf, die druckwasserdicht sein muß.

Das Verfahren zur Herstellung eines Schachtes, insbesondere für den Bergbau, wird nachfolgend schrittweise anhand der Fig. 1 bis 7 beschrieben:

Gemäß Fig. 1 wird der an der Aufnahmevorrichtung (18) hängende Fundamentgrundkörper (6) so weit eingeschwommen, bis der Ring (10) der Fundamentbewehrung (8) auf einem Vorsprung (14) der Erweiterungsbohrung (3) aufsetzt. Beim weiteren Absenken des Fundamentgrundkörpers (6) in Richtung des Pfeiles (43) übt der Ring (10) entgegen der Richtung des Pfeiles (43) eine Spreizkraft auf die Fundamentbewehrung (8) auf, wodurch die beweglichen Gelenkpunkte (12) in Richtung auf die Wandung des Bohrloches (1) um die ortsfesten Gelenkpunkte (11) verschwenken. Dadurch spreizt der Fundamentgrundkörper derart auf, bis er seine in Fig. 2 dargestellte Lage erreicht hat.

Zur Sicherstellung dieser Lage sowie zur Vorermittlung der Menge des hinterzufüllenden Unterwasserbetons wird vor dem Absenken des Fundamentgrundkörpers (6) die Form der Erweiterungsbohrung (3) eventuell erfolgter Ausbrüche durch Ultraschall oder mechanisches Abtasten mittels oberhalb des Bohrlochmundes bedienbarer Geräte kontrolliert.

In der in Fig. 2 dargestellten Lage wird der erste Packer (24) in der Nähe des oberen Randes (23) des Aufnahmezylinders (20) sowie ein zweiter Packer (44) am unteren Ende des Stützzylinders (9) dichtend gegen die Wandung des Bohrloches (1) angestellt und dadurch zugleich der gesamte Fundamentgrundkörper (6) zentriert.

Sodann wird gemäß Fig. 3 über die Leitung (28) der Unterwasserbeton von unten her in den Zwischenraum zwischen Fundamentgrundkörper (6) und der Wandung des Bohrloches (1) mit hohem Druck eingepreßt. Sobald der Zwischenraum verfüllt ist, läuft durch die Überlauföffnung (29) und die daran angeschlossenen Rohrleitungen (30) überschüssiger Unterwasserbeton (46) in den Innenraum (45) des Fundamentgrundkörpers (6). Dieser Überlauf wird über Sensoren vom Bohrlochmund aus festgestellt und unmittelbar danach die Betonzufuhr abgestellt.

Außerdem wird vor oder während der vorbeschriebenen Hinterfüllung mit Unterwasserbeton (46) durch eine auf das Bohrgestänge (26) des Aufnahmekörpers (18) in Richtung des Pfeiles (47) von über Tage ausgeübte Zugkraft der Fundamentgrundkörper (6) im Bohrloch (1) zentriert, so daß er aufgrund des entgegenwirkenden Eigengewichtes seine erwünschte senkrechte Lage einnimmt.

Hiernach werden gemäß Fig. 4 die hydraulisch und/oder pneumatisch wirkenden Zylinder (21, 22) aus den Rücksprüngen (27) im Schalungszylinder (7) nach innen herausgefahren und ebenso der erste Packer (24) von seiner Anstellung gegen die Wandung des Bohrloches (1) gelöst. Sodann wird der Aufnahmezylinder (20) der Aufnahmevorrichtung (18) durch kontinuierliches Verkürzen des verlängerbaren Bohrgestänges (26) zum Bohrlochmund gezogen und aus dem Bohrloch (1) entfernt. Bis zum Lösen des Aufnahmezylinders (20) hält die umlaufende Dichtung (25) die Gegendichtfläche (16) des Ringkragens (17) von Verschmutzungen frei. Durch das Entfernen der Aufnahmevorrichtung (18) aus dem Bohrloch (1) sowie während des nachfolgenden Einschwimmens der Schachtausbausäule (33) können sich Ausbrüche aus der Wandung des Bohrloches (1) lösen und auf der Gegenfläche (16) ablagern, die bereits zur Weiterleitung dieser Ablagerungen mit einem Gefälle in Richtung auf den Innenseiten (45) des Fundamentgrundkörpers (6) versehen ist.

Für den Fall, daß während der Hinterfüllung des Unterwasserbetons (46) der zweite Packer (44) undicht werden sollte, kann über das verlängerbare Bohrgestänge (26) vom Bohrlochmund aus eine Baustoffeinfüllung, z. B. Kies, in den unteren Bereich (48) des Stützzylinders (9) eingebracht werden, um ein Eindringen des Unterwasserbetons (46) in den Innenraum (45) des Fundamentgrundkörpers (6) zu verhindern.

Gemäß Fig. 5 wird der Fußschuß (32) der Schachtausbausäule (33) eingeschwommen. Kurz bevor die Dichtfläche (31) dieses Fußschusses (32) die Gegendichtfläche (16) des Ringkragens (17) des Fundamentgrundkörpers (6) erreicht hat, wird über nicht dargestellte, in der Nähe der Dichtfläche (31) angeordnete Spritzdüsen die Gegendichtfläche (16) von dort ablagerndem Ausbruch freigespült.

Hiernach wird über ein im Boden (49) des Fußschusses (32) angeordnetes sowie vom Bohrlochmund aus zu öffnendes Ventil der Druckausgleich zwischen Innenraum (45) des Fundamentgrundkörpers (6) und dem Innenraum (50) der Schachtausbausäule (33) hergestellt. Dann wird das gesamte im Innenraum (50) der Schachtausbausäule (33) befindliche Ballastwasser gesümpft. Anschließend wird der Boden (49) der Schachtausbausäule (33) entfernt und auch das Wasser im Innenraum (45) des Fundamentes (6) gesümpft.

Sodann wird gemäß Fig. 7 die Nahtstelle (35) zusätzlich druckwasserdicht abgedichtet, wozu auch und insbesondere die zusätzlichen Dichtringe (34) in der Dichtfläche (16) beitragen.

Diese zusätzliche Abdichtung erfolgt gemäß Fig. 7 mittels eines umlaufenden Ringes (36), der entlang der Nahtstelle (35) zwischen der Dichtfläche (31) und der Gegendichtfläche (16) verschweißt und damit formschlüssig abgedichtet wird. In der Nähe der Nahtstelle (35) wird an der Außenseite des Fußschusses (32) über nicht dargestellte Anschlüsse eine Verpressung von abdichtenden Materialien, z. B. von Polytixonen, vorgenommen. Danach wird der Zwischenraum (51) zwischen der Schachtausbausäule (33) und dem Gebirge (2) in unmittelbarer Nähe des Fundamentgrundkörpers (6) zur Durchflußverhinderung mit einem Gel, Polymer oder einem Sandasphalt und oberhalb davon mit einem Feststoff-Bitumengemisch, z. B. mit einem Kalkmehl-Bitumen, ausgefüllt. Anschließend kann im Schutz der Schachtausbausäule (33), insbesondere im Schutz des Stützringes(9) des Fundamentgrundkörpers (6) im standfesten Gebirge weiter geteuft werden.

Bei der Ausführungsform der Schachtausbausäule (33) sind mehrere Alternativen möglich.

Nach einer ersten Alternative kann die Schachtausbausäule (33) - wie in der DE 35 24 253 beschrieben - aus einzelnen, oberhalb des Bohrlochmundes zusammensetzbaren Schüssen hergestellt werden.

Nach einer zweiten Alternative kann die Schachtausbausäule (33) aus einem oberhalb des Bohrlochmundes kontinuierlich verschweißten Stahldichtmantel bestehen und an ihrer Innenseite mit einem in Gleitschalung herstellbaren Stahlbetonverbundausbau versehen sein.

Nach einer dritten Alternative, die in Fig. 7 angedeutet ist, besteht die Schachtausbausäule (33) aus einem Stahlbetonverbundausbau, der aus einem oberhalb des Bohrlochmundes kontinuierlich verschweißten Stahldichtmantel (42) und an seiner Innenseite in an sich bekannter Weise aus einer Tübbing-Vorbausäule (40, 41) sowie aus einer Betonhinterfüllung (52) hergestellt ist.

Um ein Eindringen von Flüssigkeit zwischen dem Ringkragen (17) des Fundamentgrundkörpers (6) - siehe Fig. 7 - und dem hinterfüllten Unterwasserbeton (46) nach dessen Abbinden zu verhindern oder zumindest zu erschweren, ist vorteilhaft der Außenrand des Ringkragens (17) des Fundamentgrundkörpers (6) mit einer aufklappbaren Ringscheibe aus einem entropieelastischen Werkstoff wasserdicht verbunden, z. B. durch Anvulkanisieren oder eine Quetschverschraubung, der durch die Auflast der zu hinterfüllenden Bitumensäule gegen den Unterwasserbeton (46) der Fundamentgrundkörper (6) gepreßt wird und dadurch die Dichtfläche in den Außenbereich des Fundamentes verlegt.

Bezugszeichenliste

1 Bohrloch
2 standfestes Gebirge
3 Erweiterungsbohrung
4 Vorbohrloch
5 Sand- oder Kiesfüllung
6 Fundamentgrundkörper
7 Schalungszylinder
8 Fundamentbewehrung
9 Stützzylinder
10; 36 Ring
11; 12; 13 Gelenke
14 Vorsprung
15; 43; 47 Richtungspfeil
16 Gegendichtfläche
17 Ringkragen
18 Aufnahmevorrichtung
19 Innenkontur des Schalungszylinders 7
20 Aufnahmezylinder
21; 22 hydraulisch und/oder pneumatisch wirkende Zylinder
23 oberer Rand des Aufnahmezylinders 20
24; 44 Packer
25; 39 Dichtung
26 verlängerbares Bohrgestänge
27 Rücksprung
28; 30 Rohrleitung
29 Überlauföffnungen
31 Dichtfläche des Fußschusses
32 Fußschuß
33 Schachtausbausäule
34 Dichtringe
35 Nahtstelle
37; 38; 40; 41 Tübbinge
42 Stahldichtmantel
45 Innenraum des Fundamentgrundkörpers 6
46 Unterwasserbeton
48 unterer Bereich des Stützzylinders 9
49 Boden des Fußschusses 32
50 Innenraum der Schachtausbausäule 33
51 Zwischenraum zwischen Schachtausbausäule 33 und Gebirge 2
52 Betonhinterfüllung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schachtes, insbesondere für den Bergbau, bei dem ein in das standfeste Gebirge reichendes Bohrloch mit einer die erforderliche Breite und Höhe des Fundamentes aufweisenden Erweiterungsbohrung versehen, der Ringraum zwischen einem einen Schalungs- und einen Stützzylinder aufweisenden Fundamentgrundkörper und dem Gebirge an seinem unteren Ende unter Zentrierung gegen das Gebirge abgedichtet, mit Unterwasserbeton hinterfüllt und das Fundament erstellt sowie eine druckwasserdichte Schachtausbausäule mit einer Abfangvorrichtung eingeschwommen und nach dem Abbinden des hinterfüllten Unterwasserbetons am oberen Ende des Fundamentgrundkörpers aufgesetzt sowie nach dem Sümpfen des in seinem Innenraum befindlichen Ballastwasses der Boden der Schachtausbausäule entfernt und im Schutz des Stützzylinders im standfesten Gebirge weiter geteuft wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der Schalungszylinder (7) wird mit einer ihn umgreifenden Fundamentbewehrung (8) und dem Stützzylinder (9) an einer Aufnahmevorrichtung (18) hängend in den Betonierbereich der Erweiterungsbohrung (3) eingebracht,
b) die Fundamentbewehrung (8) wird in der Erweiterungsbohrung (3) aufgespreizt,
c) der Ringraum zwischen dem Fundamentgrundkörper (6) und dem Gebirge (2) wird auch an seinem oberen Ende gegen das Gebirge (2) durch einen ersten Packer (24) abgedichtet,
d) nach dem Betonieren des Fundamentes wird die Aufnahmevorrichtung (18) vom Fundamentgrundkörper (6) getrennt und ausgebaut, und
e) die Schachtausbausäule (33) wird nach dem Abbinden des den Fundamentgrundkörper (6) hinterfüllenden Unterwasserbetons (46) mit einer Dichtfläche (31) auf einer Gegendichtfläche (16) am oberen Ende des Fundamentgrundkörpers (6) aufgesetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Absenken des Fundamentgrundkörpers (6) zur Feststellung erfolgter Ausbrüche und der festzulegenden Betonmenge zur Hinterfüllung die Form und das Volumen der Erweiterungsbohrung (3), z. B. durch Ultraschall oder mechanisches Abtasten, kontrolliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fundamentbewehrung (8) durch Aufsetzen auf mindestens einen Vorsprung (14) am Gebirge (2) nach dem Prinzip eines Regenschirmes aufgespreizt und die einzelnen Bewehrungselemente innerhalb der Erweiterungsbohrung (3) in ihre statisch gewünschte Endposition gebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufspreizen der Fundamentbewehrung (8) von über Tage über Spannelemente, wie ausfahrbare Zylinder, Zugseile, Ketten, Stangen, durch Feder- oder Schraubelemente, bewerkstellig wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Aufnahmevorrichtung (18) hängende Fundamentgrundkörper (6) zu dem die seinen Schalungszylinder (7) konzentrisch umgreifende, nach dem Prinzip einer Mehrgelenkkette aufgebaute und nach dem Prinzip eines Regenschirmes aufspannbare Fundamentbewehrung (8) gehört, am unteren Ende seines Stützzylinders (9) mittels eines zweiten Packers (44) gegen das Gebirge (2) abgedichtet und zentriert sowie vor oder während seiner Hinterfüllung mit Unterwasserbeton (46) durch eine über die Aufnahmevorrichtung (18) von über Tage ausgeübte Zugkraft unter Entgegenwirkung seiner Schwerkraft im Bohrloch (1) zentriert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schachtausbausäule (33) während ihrer Fertigung kontinuierlich über eine Laserstrahleinrichtung ausgerichtet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufsetzen der Dichtfläche (31) des Fußschusses (32) der Schachtausbausäule (33) auf der Gegendichtfläche (16) des Fundamentgrundkörpers (6) die Innenseite dieser Nahtstelle (35) durch einen zusätzlich verschweißten oder verschraubten Ring (36) verbunden und abgedichtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Nahtstelle (35) des Fußschusses (32) der Schachtausbausäule (33) Anschlüsse für eine Verpressung von abdichtenden Materialien, z. B. von Polytixonen, vorgesehen werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen der Schachtausbausäule (33) und dem Gebirge (2) in unmittelbarer Nähe des Fundamentes zur Durchflußverhinderung mit einem Gel, Polymer oder einem Sandasphalt und oberhalb davon mit einem Feststoff-Bitumengemisch, z. B. mit einem Kalkmehl-Bitumen, hinterfüllt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendichtfläche (16) des Schalungszylinders (7) als ein sich in Richtung des Bohrlochmundes konisch oder kugelförmig erweiterter Ringkragen (17) ausgebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Außenrand der Gegendichtfläche (16) des Fundamentgrundkörpers (6) eine nach dem Prinzip des Regenschirmes aufklappbare Ringscheibe aus entropieelastischem Material wasserdicht verbunden wird, welche durch die Auflast der Bitumensäule gegen den Beton des hinterfüllten Fundamentgrundkörpers (6) gepreßt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (31) des Fußschusses (32) der Schachtausbausäule (33) außer der zur Gegendichtfläche (16) des Fundamentgrundkörpers (6) passenden Form mit Dichtringen (34) aus Blei, aus entropieelastischen Stoffen, aus Kupfer, aus Bronze od. dgl. ausgestattet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Undichtwerden des den unteren Rand des Stützzylinders (9) gegen das Gebirge (2) abdichtenden zweiten Packers (44) über das die Aufnahmevorrichtung (18) haltende Bohrgestänge (26) im Innenraum (45) des Fundamentgrundkörpers (6) eine Baustoffüllung, z. B. Kies, eingebracht wird, die ein Eindringen des Unterwasserbetons (46) in den Innenraum (45) des Fundamentgrundkörpers (6) verhindert.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungsbohrung (3) mit einer kegelförmigen, zylindrischen oder einer Kombination dieser Formen ausgebohrt wird.

15. Vorrichtung zum Herstellen eines Fundamentgrundkörpers, bestehend aus einem Schalungszylinder, der an einer Haltevorrichtung aufgehängt ist, wobei der Schalungszylinder an seinem unteren Ende gegen die Schachtausbruchswandung abdichtbar ist und einen Ringkragen zur Bildung des Auflagers für die Schachtausbausäule sowie eine Unterwasserbetonzuführleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Aufnahmevorrichtung (18) einschließt, die einen im wesentlichen der Innenkontur (19) des Schalungszylinders (7) angepaßten Aufnahmezylinder (20) aufweist, der in seinem unteren Bereich mit Spreizelementen, wie hydraulisch und/oder pneumatisch wirkenden Zylindern (21, 22), zur lösbaren Kupplung mit dem Schalungszylinder (7) versehen ist, der mit mindestens einem Dichtungselement (25) gegen den Ringkragen (17) des Schalungszylinders (7) und an seinem oberen Rand mit einem Packer (24) gegen das Gebirge abdichtbar ist, und daß im Aufnahmezylinder (20) unmittelbar unterhalb des Packers (24) mindestens eine Überlauföffnung (29) für den Fundament-Unterwasserbeton (46) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (18) an einem verlängerbaren Bohrgestänge (26) aufgehängt ist.