DE3630240A1 - Verfahren und vorrichtung zum auskleiden und sichern eines im schildvortrieb aufgefahrenen, unterirdischen hohlraumes - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum auskleiden und sichern eines im schildvortrieb aufgefahrenen, unterirdischen hohlraumesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Auskleiden und Sichern eines im Schildvortrieb aufgefah
renen, unterirdischen Hohlraumes, bei dem in das den Hohl
raum umgebende Gebirge eine fließfähige, erhärtende Masse
injiziert wird.
Für die Auskleidung und Sicherung von im Schildvortrieb auf
gefahrenen Tunneln und Stollen werden meistens vorgefertigte
Tübbings aus Stahlbeton oder Stahl verwendet, die entspre
chend dem Schildvortrieb im Schutze des Schildschwanzes ei
ner nach dem anderen dicht aneinander anschließend eingebaut
werden. Die Tübbings müssen hierbei von Übertage her durch
den ganzen inzwischen fertiggestellten Tunnel oder Stollen
vor Ort gebracht und dort zunächst aufgerichtet und an den
zuletzt montierten Tübbing angesetzt werden. Je nach Tunnel-
oder Stollenquerschnitt ist es hierbei auch oft erforderlich,
die Tübbingringe aus einzelnen Teilen vor Ort zusammenzu
setzen. In jedem Falle beansprucht der Längstransport der
Tübbings durch den fertiggestellten Tunnel viel Raum und
behindert den Abtransport des von der Ortsbrust gelösten
Haufwerkes. Außerdem muß der Ausbruchquerschnitt stets etwas
größer sein als der Außenumfang der Tunnelauskleidung, so
daß auch entsprechend große Schilde benötigt werden.
Es ist auch bekannt, die Tunnel- oder Stollenauskleidung in
Ortbeton herzustellen, der in eine Schalung eingebracht wird,
welche die innere Mantelfläche der Tunnelauskleidung begrenzt
und entsprechend kräftig ausgesteift werden muß. Der Trans
port des Frischbetons für die Tunnelauskleidung kann zwar
durch Rohrleitungen erfolgen, der Ausbruchquerschnitt richtet
sich aber auch hier nach dem Außenumfang der Tunnelauskleidung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung der Auskleidung
von im Schildvortrieb aufgefahrenen Tunneln und Stollen zu
vereinfachen und den Ausbruchquerschnitt zu verringern.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch ein Verfahren ge
löst, bei dem das den Schild umgebende Erdreich mindestens auf
einem Teil der Schildlänge vom Schild aus in einer solchen
Dicke mit der erhärtenden Masse vermischt wird, daß es nach
der Erhärtung die tragende Auskleidung des aufgefahrenen Hohl
raumes bildet.
Ein solches Verfahren hat den Vorteil, daß das anstehende Ge
birge, insbesondere rollige Böden, wie Sand oder Kiesgemische,
die auch mit größeren Steinen und bindigen Bestandteilen
durchsetzt sein können, an Ort und Stelle in den tragenden
Teil, nämlich in die Auskleidung des zu erstellenden Tunnels
oder Stollens, umgewandelt wird. Hierdurch entfallen nicht
nur erhebliche Materialtransporte für die Auskleidung, wie
Frischbeton oder Tübbinge, sondern auch der Ausbruchquer
schnitt ist erheblich kleiner, da die fertige Tunnelausklei
dung dann außerhalb des Schildmantels liegt und nicht inner
halb, wie dies beim Tübbingausbau oder Ortbetonausbau der
Fall ist.
Beim Einbringen der erhärtenden Masse in das den Schild um
gebende Gebirge muß dieses zwar bis zur Erhärtung durch eine
Schalung abgestützt werden, diese engt jedoch den Tunnelquer
schnitt nicht so stark ein, wie dies bei den Transportein
richtungen für Frischbeton oder vorfabrizierte Tübbingausbau
elemente der Fall ist.
Als erhärtende Masse wird zweckmäßig eine Zementsuspension
verwendet, der auch Bentonit zugesetzt werden kann und die
unter Hochdruck in das den Schild umgebende Erdreich einge
spritzt wird. Die Einführung der Suspension unter Hochdruck
bewirkt, daß das umgebende Erdreich wie mit einem Messer auf
geschnitten und in Bewegung gebracht wird, wobei es sich innig
mit der eingespritzten Suspension vermischt. Im Gegensatz zu
den bekannten Zement- oder Mörtelinjektionen, welche Risse
und Spalten des die Auskleidung umgebenden Gebirges ausfüllen
sollen, wird nach der Erfindung die Zementsuspension mit so
hohem Druck und in so großer Geschwindigkeit in den den
Schildmantel umgebenden Boden eingepreßt, daß dort etwa vor
handenes Wasser nicht langsam in weiter entfernt liegende
Hohlräume verdrängt werden kann und auch ein Teil des Bodens
beiseitegeschafft werden muß, der durch die injizierte Ze
mentsuspension verdrängt wird. Zu diesem Zwecke wird über
schüssiges Material aus dem jeweils hergestellten Ausklei
dungsbereich durch Öffnungen im Schild oder in einer diesem
folgenden Schalung abgeführt, aufgefangen und nach über Tage
weitergeleitet.
Die erhärtende Masse wird zweckmäßig über Tage aufbereitet,
zum Schild gefördert und durch diesen hindurch in das um
gebende Erdreich geleitet.
Eine Vorrichtung zum Auskleiden eines im Schildvortrieb auf
gefahrenen, unterirdischen Hohlraumes, die mit einem Schild
und einer an diesen Schild anschließenden, den aufgefahrenen
Hohlraum umgebenden Schalung oder diesen abschirmenden Aus
bauelementen besteht und die zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung verwendet werden kann, ist durch am Schild
angebrachte Vorrichtungen zum Injizieren einer erhärtenden
Masse in das den Schild umgebende Erdreich gekennzeichnet,
wobei entweder die Injektionsvorrichtungen oder besondere
Vorrichtungen zum Vermischen dieses Erdreiches mit der er
härtenden Masse zweckmäßig an der Außenseite des Schildes
angebracht sind. Die Injektionsvorrichtung ist zweckmäßig
eine Hochdruckinjiziervorrichtung für Zementsuspension, die
Injektionsdüsen für die erhärtende Masse aufweist. Diese
können mindestens auf einem Teil der Schildlänge über den
Umfang verteilt im Schildmantel angeordnet und unter ver
schiedenen Winkeln gegen das den Schildmantel umgebende Erd
reich gerichtet sein. Hierbei kann die Zementsuspension kon
tinuierlich entsprechend dem Schildvortrieb in das den
Schildschwanz umgebende Erdreich eingepreßt werden. Es ist
aber auch möglich, abschnittsweise zu arbeiten und beim Ein
bringen der Suspension mit dem Schildvortrieb auszusetzen und
den Schild solange anzuhalten, bis die eingepreßte Zement
suspension abgebunden hat, wobei man selbstverständlich dar
auf achten muß, daß der Schild nicht festbetoniert wird, d.h.
an der erhärtenden Masse hängen bleibt.
Um beim Einführen der erhärtenden Masse im umgebenden Erd
reich Raum zu schaffen, sind im Schild Öffnungen für den Ab
fluß überschüssigen Boden- und Verfestigungsmaterials ange
ordnet, die durch Druckventilverschlüsse verschlossen sind.
Diese Verschlüsse öffnen sich, sobald der Druck im Boden
außerhalb des Schildmantels einen vorherbestimmten Wert
übersteigt. Sie lassen dann Wasser, Bodenmaterial und/oder
Zementsuspension ins Innere des Hohlraumes eintreten, wo
diese Überschußmengen aufgefangen und, zweckmäßig getrennt
von dem von der Ortsbrust gelösten Ausbruchmaterial, nach
über Tage gefördert werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die
Injektionsdüsen in den Wandungen von Injektionsrohren an
geordnet, die an der Außenseite des Schildmantels etwa
parallel zu dessen Erzeugenden um ihre Längsachsen schwenk
bar gelagert sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß
der Arbeitsraum im Schild praktisch nicht eingeengt wird und
daß in Umfangsrichtung des Schildes von jedem Injektionsrohr
ein verhältnismäßig großer Injektionsraum erreicht werden
kann. Damit die Injektionsrohre beim Vortrieb des Schildes
keinen zusätzlichen Widerstand bilden, sind sie zweckmäßig
in Vertiefungen des Schildmantels untergebracht.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die
Injektionsdüsen in einem auf der Außenseite des Schildmantels
angeordneten und um die Längsachse des Schildes drehbaren
Ring angeordnet sein. Es genügt dann, verhältnismäßig wenige
Injektionsdüsen im Ring unterzubringen und die Düsenaustritts
öffnungen durch Drehen des Ringes an alle Stellen des Schild
umfanges zu bringen, um eine gute Durchmörtelung des den
Schildmantel umgebenden Bodens zu erreichen.
Um eine besonders gute Durchmischung des Bodens mit der Ze
mentsuspension zu erreichen, kann auf dem Außenumfang des
Schildes eine drehend angetriebene Misch- und Frässcheibe
oder -schnecke angeordnet sein, deren Misch- und Fräsflügel
eine radiale Ausdehnung haben, die dem gewünschten Außen
umfang der Auskleidung entspricht und die die Injektions
düsen für die erhärtende Masse tragen. Mit einer solchen
Mischscheibe oder -schnecke kann die gewünschte Schalendicke
der Auskleidung exakt eingehalten werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können In
jektionslanzen vorgesehen sein, die im Schildmantel etwa
radial nach außen und innen bewegbar sind und an ihren in
das umgebende Erdreich hineinragenden Enden Injektionsdüsen
tragen. Diese Injektionslanzen werden dann zunächst vom
Schildmantel aus in das umgebende Erdreich gedrückt, bis sie
etwa die äußere Umrißlinie der herzustellenden Auskleidung
erreicht haben. Danach preßt man Injektionssuspension aus
den am Ende der Injektionslanzen angeordneten Düsen aus,
welche das umgebende Erdreich in Bewegung bringt und sich
mit den Erdmassen durchmischt, während die Injektionslanzen
langsam wieder zurückgezogen werden. Die Öffnungen für den
Abfluß überschüssigen Boden- und Verfestigungsmaterials um
geben hierbei ringförmig die Injektionslanzen, so daß dieses
überschüssige Material an den Injektionslanzen entlang ins
Innere des Tunnels eintreten und dort abgeführt werden kann.
Hierbei werden zweckmäßig mehrere Injektionslanzen in Längs
richtung des Schildes nebeneinander so angeordnet, daß sich
die von den Injektionsstrahlen benachbarter Lanzen bewegten
und mit dem Injektionsmörtel vermischten, sich verfestigen
den Erdkörper überlappen und eine zusammenhängende Ausklei
dungsschale gebildet wird. Hierzu wird bemerkt, daß die Hoch
druckinjektion mit Lanzen zum Herstellen von Erdpfählen oder
tief in der Erde angeordneten Gründungskörpern an sich be
kannt ist (Prospekt "Hochdruckinjektion HDI" der Firma Karl
Bauer Spezialtiefbau GmbH & Co. KG).
Die Abflußöffnungen für das überschüssige Bodenmaterial kön
nen an eine Abflußringleitung und die Injektionsdüsen können
an eine Zuflußringleitung im Inneren des Schildes angeschlos
sen sein, die ihrerseits dann an eine Förderleitung bzw. an
eine Suspensionszuleitung angeschlossen sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen von bevor
zugten Ausführungsformen der Erfindung, die an Beispielen
näher erläutert sind. Es zeigt:
Fig. 1 einen im Schildvortrieb teilweise aufgefah
renen Tunnel in einem schematischen Längs
schnitt mit einer über Tage angeordneten
Aufbereitungsanlage für Zementsuspension
und einer Bodenseparieranlage in schemati
scher Darstellung,
Fig. 2 den Tunnel nach Fig. 1 in einem schemati
schen Querschnitt nach Linie II-II der
Fig. 1,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Vortriebs
schildes zum Herstellen der Tunnelausklei
dung in einer der Fig. 1 entsprechenden
Teildarstellung,
Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 in einem Quer
schnitt nach Linie IV-IV,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Vortriebs
schildes in einer der Fig. 1 entsprechenden
Teildarstellung,
Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 5 in einem Quer
schnitt nach Linie VI-VI,
Fig. 7 eine vierte Ausführungsform des Vortriebs
schildes nach der Erfindung in einer der
Fig. 1 entsprechenden Teildarstellung,
Fig. 8 den Gegenstand der Fig. 7 in einem Quer
schnitt nach Linie VIII-VIII,
Fig. 9 eine fünfte Ausführungsform des Vortriebs
schildes nach der Erfindung in einer der
Fig. 1 entsprechenden Teildarstellung und
Fig. 10 den Gegenstand der Fig. 9 in einem Quer
schnitt nach Linie X-X.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Hohlraum, beispielsweise ein Tunnel
mit kreisförmigem Querschnitt, bezeichnet, der im Schildvor
trieb in rolligem Gebirge 11 aufgefahren wird, das beispiels
weise aus groben Kies-Sandgemischen besteht. Der Tunnel 10
wird von einem Schacht 12 aus vorgetrieben, in dem die Spei
seleitung 13 und die Förderleitung 14 für den Vortrieb, eine
Suspensionsleitung 15 für eine Zementsuspension und eine
Rückleitung 16 für Wasser und überschüssiges Bodenmaterial
von über Tage nach unter Tage geführt sind. Vor der Orts
brust 17 befindet sich der Vortriebsschild 18, der ein offe
ner Schild, ein Druckluftschild oder Hydroschild, aber auch
ein Messerschild sein kann. Er hat bei dem dargestellten Aus
führungsbeispiel im Schneidenraum ein Schneidrad 19 zum Lösen
des Bodenmaterials im Bereich der Ortsbrust 17 im Vollschnitt.
Das Ausbruchmaterial wird mit Wasser aufgeschlämmt und durch
die Förderleitung 14 in eine über Tage angeordnete Separier
anlage gefördert, die in ihrer Gesamtheit mit 20 bezeichnet
ist. Dort werden die Feststoffe in einem Sammelbehälter 21
abgeschieden, während die Förderflüssigkeit durch die Speise
leitung 13 für den Vortrieb wieder zur Ortsbrust 17 zurück
geleitet wird.
Im Inneren des Vortriebsschildes 18 befinden sich die Vor
schubpressen 22 für den Schild, die sich nach hinten hin ge
gen das letzte Schalungselement 23 a einer Wanderschalung 23
abstützen, die in dem dahinterliegenden Tunnelraum 10 ange
ordnet ist. Das Schalungselement 23 a wird vom Schildschwanz
24 übergriffen, der an seinem hinteren Rand mit einer ge
eigneten Dichtungslamelle 25 gegen die Schalung 23 abgedich
tet ist. Im Bereich des Schildschwanzes 24 ist eine Injek
tionsvorrichtung 26 zum Injizieren einer erhärtenden Masse
in das den Schild umgebende Erdreich 27 angeordnet. Diese
Injektionsvorrichtung 26 besteht bei dem in den Fig. 1 und
2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von
über den Umfang des Schildmantels 28 verteilten Injektions
düsen 30, die alle mit einer Zuflußringleitung 31 in Verbin
dung stehen, welche sich im Inneren des Schildes 18 befindet
und an die die Suspensionsleitung 15 angeschlossen ist. Die
Injektionsdüsen 30 im Schildmantel sind radial und schräg in
Vortriebsrichtung und schräg gegen die Vortriebsrichtung 32
angeordnet. In Vortriebsrichtung vor und hinter diesen In
jektionsdüsen 30 und in Umfangsrichtung zwischen ihnen befin
den sich im Schildmantel 28 Öffnungen 33, die durch Druck
ventilverschlüsse 34 verschlossen sind und durch die über
schüssiges Boden- und Verfestigungsmaterial in Abflußring
leitungen 35 abfließen kann, welche an die nach über Tage
führende Abflußleitung 16 angeschlossen sind. Diese Abfluß
leitung 16 führt in einen Abscheidebehälter 36, wo flüssige
Bestandteile abgeschieden und die festen Bestandteile durch
eine Leitung 37 auf eine geeignete Deponie gefördert werden.
Über Tage befindet sich eine Aufbereitungsanlage zum Her
stellen einer Zementsuspension, die in ihrer Gesamtheit mit
38 bezeichnet ist. Der Zement wird aus einem Zementsilo 39
über eine Waage 40 in einen Mischer 41 geleitet, in den
gleichzeitig aus einem Behälter 42 Wasser und, falls ge
wünscht, zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit aus einem
Wägetrichter 43 auch Bentonit zugegeben wird. Zement, Wasser
und ggf. Bentonit werden im Mischer 41 gründlich gemischt
und gelangen über einen Vorratsbehälter 44 in die Suspensions
leitung 15, die zu einer Hochdruckpumpe 45 führt. Von dort
aus wird die Zementsuspension durch die Hochdruckleitung 15 b
in die Zuflußringleitung 31 geleitet und gelangt von dort in
die Injektionsdüsen 30, durch welche die Suspension in den
den Schildmantel 28 umgebenden Erdraum 27 unter hohem Druck
eingepreßt wird. Hierbei beträgt der von der Hochdruckpumpe
45 erzeugte Druck zwischen 300 und 700 bar.
Die unter diesem hohen Druck durch die Injektionsdüsen 30 aus
gepreßte Zementsuspension bringt den den Schildmantel umgeben
den Boden in Bewegung und vermischt sich intensiv mit diesem,
wobei er alle Hohlräume ausfüllt und das im Boden etwa ent
haltene Grundwasser durch die Ausflußöffnungen 33 in die Aus
flußringleitungen 35 drückt. Die Zementsuspension bildet hier
bei zusammen mit dem den Schildmantel umgebenden rolligen Bo
den eine Betonschale, die anschließend erhärtet und die Aus
kleidung des aufgefahrenen Hohlraumes 10 bildet, welche die
sen gegenüber dem Gebirgsdruck abstützt. Nach der Erhärtung
dieser Auskleidung kann dann das jeweils hinterste Schalungs
element 23 b der Schalung 23 ausgebaut und nach vorn in den
Bereich des Schildschwanzes 24 gebracht werden, nachdem der
Schild 18 um das Maß der Länge eines Schalungselementes 23 a
bzw. 23 b weiter vorgetrieben wurde.
Man erkennt aus Fig. 2, daß die Injektionsdüsen 30 in Um
fangsrichtung in einem solchen Abstand voneinander angeord
net sind, daß sich die aus ihnen austretenden Suspensions
strahlen überlappen und hierdurch der Boden auf dem gesamten
Umfang des Schildmantels 28 durchmischt und verfestigt wird.
Beim Herstellen der Tunnelauskleidung wird nach der Erfindung
so vorgegangen, daß zunächst der Schild 18 um die Länge eines
Schalungselementes 23 a bzw. 23 b vorgetrieben wird. Danach
wird das hinterste Schalungselement 23 b nach vorn in den Be
reich des Schildschwanzes 24 umgesetzt und der den Schild
mantel 28 im Bereich des Schildschwanzes 24 umgebende Erd
raum 27 wird mit Zementsuspension verfestigt, die durch die
Injektionsdüsen 30 in das umgebende Erdreich 27 eingepreßt
wird. Danach wird der Schild 18 weiter vorgetrieben.
Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Injektionsdüsen 30 in den Wandungen 49 von Injek
tionsrohren 50 angeordnet, die in Vertiefungen 51 an der
Außenseite des Schildmantels 28 um ihre Längsachsen schwenk
bar gelagert sind. Zwischen diesen Injektionsrohren 50 be
finden sich die Ausflußöffnungen 33 zum Abführen des über
schüssigen Bodenmaterials. Auch hier können alle Injektions
rohre 50 an eine Zuflußringleitung angeschlossen sein, die
in der Zeichnung jedoch nicht näher dargestellt ist.
Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform
sind die Injektionsdüsen 30 in einem drehbaren Ring 52 an
geordnet, der auf der Außenseite des Schildmantels 28 in
einer Vertiefung um die Längsachse des Schildes 18 dreh
bar ist. Da der drehbare Ring 52 etwas mehr Raum beansprucht,
sind die Vorpreßzylinder 22 etwas nach innen gesetzt und
stützen sich an nach innen auskragenden Konsolen 54 eines
Schalungselementes 55 ab, das zusammen mit dem Schild 18
vorgezogen wird. Das jeweils nach vorn gebrachte Schalungs
element 23 a wird dann unmittelbar hinter dem Element 55 ein
gebaut.
Da der Ring 52 im Schild 18 um 360° drehbar ist, brauchen nur
wenige Injektionsdüsen 30 auf seinem Umfang angeordnet zu wer
den, die bei einer vollen Umdrehung des Ringes den im Bereich
des Schildschwanzes liegenden Teil des Bodens mit Zement
suspension vermischen und verfestigen.
Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ist
auf dem Außenumfang des Schildmantels 28 ebenfalls ein dreh
barer Ring 52 angeordnet, der eine Misch- und Frässcheibe oder
-schnecke 56 trägt. Die Misch- oder Fräsflügel 57 dieser Fräs
scheibe 56 haben eine radiale Ausdehnung d , die dem gewünsch
ten Außenumfang 58 der Auskleidung 60 entspricht. In den
Mischflügeln 57 der Mischschnecke 56 sind die Injektionsdüsen
30 angeordnet, durch welche die Zementsuspension unter Hoch
druck in das den Schildmantel 28 umgebende Erdreich 27 aus
gepreßt wird, wobei die Düsen nach hinten gerichtet sind.
In den Fig. 9 und 10 ist schließlich noch eine weitere Aus
führungsform dargestellt, die etwas anders ausgebildet ist
als die vorhergehenden. Hier ist im Bereich des Schild
schwanzes 24 über den Umfang des Schildmantels 28 verteilt
eine Vielzahl von Injektionslanzen 63 angeordnet, die in
Längsrichtung des Schildes in zwei Reihen hintereinander
gestaffelt sind. Die Injektionslanzen 63 sind im Schild
mantel 28 drehbar und axial verschieblich geführt und können
radial in das den Schildmantel 28 umgebende Erdreich 27 hin
einbewegt und wieder ins Innere des Schildes zurückgezogen
werden. Sie haben an ihren äußeren Enden 62 Injektionsdüsen
30, die sich auf radial gegenüberliegenden Seiten befinden
und durch die die Suspensionsflüssigkeit ausgepreßt wird.
Hierbei können die Injektionslanzen 63 um ihre Längsachse
gedreht werden.
Die Öffnungen 33 für den Abfluß überschüssigen Boden- und
Verfestigungsmaterials umgeben die Injektionslanzen 63 ring
förmig, so daß das überschüssige Material an den Lanzen ent
lang ins Innere des aufzufahrenden Hohlraumes austritt, wo
es in geeigneten Rinnen od.dgl. aufgefangen werden kann, die
in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind.
Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der
Schild 18 kontinuierlich vorgetrieben werden kann, während
gleichzeitig Zementsuspension in das den Schildmantel 28
umgebende Erdreich unter Hochdruck injiziert wird, muß bei
der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 der Schild 18
angehalten werden, wenn die Verfestigung des den Schild
mantel umgebenden Bodens erfolgen soll. Zu diesem Zwecke
werden die Injektionslanzen 63 eine nach der anderen zu
nächst in den Boden so weit vorgeschoben, wie es der Dicke
der herzustellenden Auskleidungsschale entspricht. Während
dann Zementsuspension unter Hochdruck aus den Öffnungen 30
der Injektionslanze 63 ausgespritzt wird, wird diese Lanze
63 langsam in radialer Richtung ins Innere des Schildes 18
zurückgezogen, wobei die austretende Zementsuspension das um
gebende Erdreich aufschneidet, den Boden umwälzt und sich mit
diesem vermischt, während überschüssiges Material durch die
die Lanze umgebende Ringöffnung 33 nach innen austritt.
Sobald alle Lanzen unter Injizieren von Zementsuspension
vollständig ins Innere des Schildes zurückgezogen worden
sind, kann dieser weiter vorgetrieben und das letzte Scha
lungselement 23 b nach vorne umgesetzt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebe
nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind mehrere
Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Er
findung zu verlassen. Beispielsweise kann das bei der Ver
festigung des den Schild umgebenden Bodens anfallende Über
schußmaterial ebenso wie das von der Ortsbrust gelöste Hauf
werk auch durch Förderbänder oder Wagen zum Schacht und von
dort nach über Tage gefördert werden. Ferner ist es auch mög
lich, anstelle einer Zementsuspension einen Zementmörtel in
das umgebende Gebirge einzupressen, wenn dieses grobklüftig
ist und größere Hohlräume aufweist.
Claims (15)
1. Verfahren zum Auskleiden und Sichern eines im Schildvor
trieb aufgefahrenen, unterirdischen Hohlraumes, bei dem
in das den Hohlraum umgebende Gebirge eine fließfähige,
erhärtende Masse injiziert wird, dadurch ge
kennzeichnet, daß das den Schild umgebende
Erdreich mindestens auf einem Teil der Schildlänge vom
Schild aus in einer solchen Dicke mit der erhärtenden
Masse vermischt wird, daß es nach der Erhärtung die tra
gende Auskleidung des aufgefahrenen Hohlraumes bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß als erhärtende Masse eine Zement
suspension verwendet wird, die unter Hochdruck in das den
Schild umgebende Erdreich eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erhärtende Masse über
Tage aufbereitet, zum Schild gefördert und durch diesen
hindurch in das umgebende Erdreich geleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß überschüssiges Material
aus dem jeweils hergestellten Auskleidungsbereich durch
Öffnungen im Schild oder in einer diesem folgenden Scha
lung abgeführt, aufgefangen und nach über Tage abgeführt
wird.
5. Vorrichtung zum Auskleiden eines im Schildvortrieb aufge
fahrenen, unterirdischen Hohlraumes, mit einem Schild und
einer an diesen Schild anschließenden, den aufgefahrenen
Hohlraum umgebenden Schalung oder diesen abschirmenden
Ausbauelementen, insbesondere nach dem Verfahren eines
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß am Schild (18) Vorrichtun
gen (26) zum Injizieren einer erhärtenden Masse in das
den Schild (18) umgebende Erdreich (27) und zum Vermi
schen dieses Erdreiches mit der erhärtenden Masse an
gebracht sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Injektionsvorrich
tung (26) eine Hochdruck-Injiziervorrichtung für Zement-
Suspension ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Injektionsvor
richtung (26) Injektionsdüsen (30) für die erhärtende
Masse aufweist, die mindestens auf einem Teil der Schild
länge über den Umfang verteilt im Schildmantel (28) ange
ordnet und unter verschiedenen Winkeln gegen das den
Schildmantel (28) umgebende Erdreich (27) gerichtet
sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß im Schild
(19) Öffnungen (33) für den Abfluß überschüssigen Boden-
und Verfestigungsmaterials angeordnet sind, die durch
Druckventilverschlüsse (34) verschlossen sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die In
jektionsdüsen (30) in den Wandungen (49) von Injektions
rohren (50) angeordnet sind, die an der Außenseite des
Schildmantels (28) etwa parallel zu dessen Erzeugenden
um ihre Längsachsen schwenkbar gelagert sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die In
jektionsrohre (50) in Vertiefungen (51) des Schildman
tels (28) untergebracht sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die In
jektionsdüsen (30) in einem auf der Außenseite des
Schildmantels (28) angeordneten und um die Längsachse
des Schildes (18) drehbaren Ring (52) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß auf dem
Außenumfang des Schildes (18) eine drehend angetriebene
Misch- und Frässcheibe (56) angeordnet ist, deren Misch-
und Fräsflügel (57) eine radiale Ausdehnung (d) haben,
die dem gewünschten Außenumfang (58) der Auskleidung (60)
entspricht und die die Injektionsdüsen (30) für die er
härtende Masse tragen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die In
jektionsvorrichtung Injektionslanzen (63) aufweist, die
im Schildmantel (28) etwa radial nach außen und innen
bewegbar sind und an ihren in das umgebende Erdreich
(27) hineinragenden Enden (62) Injektionsdüsen (30)
tragen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Öff
nungen (33) für den Abfluß überschüssigen Boden- und
Verfestigungsmaterials die Injektionslanzen (63) ring
förmig umgeben.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß die Ab
flußöffnungen (33) an eine Abflußringleitung (35) und
die Injektionsdüsen (30) an eine Zuflußringleitung (31)
im Inneren des Schildes (18) angeschlossen sind.
Priority Applications (3)
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DE19863630240 DE3630240A1 (de) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | Verfahren und vorrichtung zum auskleiden und sichern eines im schildvortrieb aufgefahrenen, unterirdischen hohlraumes |
PCT/DE1987/000402 WO1988001679A2 (en) | 1986-09-05 | 1987-09-04 | Process and device for lining and securing a subterranean hollow space opened by the shield-driving method |
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DE3630240C2 DE3630240C2 (de) | 1991-05-29 |
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ID=6308972
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