DE3826268A1 - Method of constructing a tunnel or gallery in friable or non-cohesive rock - Google Patents
Method of constructing a tunnel or gallery in friable or non-cohesive rockInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tunnels oder Stollen in gebrächem oder rolligem Gebirge, bei dem der Tunnel durch bogenförmige Träger abgestützt wird und zumindest firstseitig über die Ortsbrust hinaus Bohrgestänge fächerartig vorgetrieben werden und bei dem der Aushub des Bodens im Schutze dieser im Gebirge belassenen Bohrgestänge erfolgt.The invention relates to a method for producing a Tunnels or tunnels in brown or rolling mountains where the tunnel is supported by arched beams and at least on the ridge side, beyond the face of the drill pipe be driven in a fan-like manner and in which the excavation of the Soil protected by these drill rods left in the mountains he follows.
Soll in einem nicht standfesten, gebrächen oder rolligen Gebirge ein Tunnel oder Stollen vorgetrieben werden, ergibt sich die Schwierigkeit, daß das Gebirge beim Vortrieb an der Ortsbrust einbricht. Um dieses Einbrechen zu verhindern, sind verschiedene Verfahren bekannt, um das Gebirge an der Ortsbrust abzustützen.Should be in a mountain range that is not stable, fallow or rolling a tunnel or tunnel is driven, the result is Difficulty that the mountains drive on the face breaks in. There are several ways to prevent this break-in Method known to support the mountains on the face.
Nach einem üblichen Verfahren wird der Tunnel durch bogenförmige Träger gestützt und firstseitig werden oberhalb der Träger Bohlen, Bretter oder Bleche über die Ortsbrust hinaus vorge trieben, so daß diese im Bereich der Ortsbrust einen fächer artigen Kopfschutz bilden, der ein Einbrechen des Gebirges verhindert und dadurch einen Aushub des Bodens an der Ortsbrust zum Vortrieb des Tunnels ermöglicht. Die Bohlen oder Bleche werden entsprechend dem Fortschritt des Aushubs vorgetrieben, so daß die zuletzt vorgetriebenen Bohlen oder Bleche von den vorhergehenden überlappt werden. In dem Tunnel bilden die einander überlappenden Bohlen oder Bleche eine firstseitige Stützschale.According to a common procedure, the tunnel is arched Beams are supported and on the ridge side above the beams Planks, boards or sheets are pre-cut beyond the face driven so that these in the area of the face a fan like head protection form, the collapse of the mountains prevented and thereby excavation of the soil on the face to drive the tunnel. The planks or sheets are made according to the progress of the excavation driven so that the last driven planks or Sheets to be overlapped by the previous ones. In the tunnel the overlapping planks or sheets form one ridge-side support shell.
Weiterhin ist es bekannt, statt der Bleche oder Bohlen Eisen stangen, sogenannte Spieße, einzuschlagen oder einzubohren, die dann verwendet werden, wenn das Gebirge etwas fester ist. Die vorgetriebenen Eisenstangen weisen dabei einen Abstand von einander auf, daß das Gebirge durch diese abgestützt werden kann und zwischen diesen nicht einbricht.It is also known to use iron instead of sheets or planks rods, so-called skewers, to knock in or drill in be used when the mountains are a little firmer. The driven iron bars have a distance of each other that the mountains can be supported by them and does not collapse between them.
Weiterhin ist es bekannt, zum firstseitigen Kopfschutz Beton pfähle im HDI-Verfahren vorzutreiben. Nach diesem Verfahren wird eine leicht ansteigende Bohrung vorgetrieben und beim Rückzug des Bohrers werden aus im Bereich der Bohrkrone befindlichen Düsen verdichtendes und/oder aussteifendes Material, beispiels weise Zement, kunststoffverbesserter Mörtel o.dgl. mit einem Druck von beispielsweise 400 bar - 500 bar ejiziert, so daß sich entsprechende das Gebirge aussteifende und stützende Pfähle ergeben. Diese Pfähle können einander tangieren oder überlappen und ergeben dadurch einen Kopfschutz. Der Tunnel wird dann in der Weise vorgetrieben, daß er unterhalb dieses Kopfschutzes liegt oder diesen anschneidet. Der Aufwand für dieses HDI- Verfahren ist sehr groß. Es sind teure und große Apparaturen erforderlich, um die Bohrer vortreiben und anschließend aus diesen mit dem erforderlichen Druck das aussteifende Material ejizieren zu können. Die Bohrlänge beträgt üblicherweise etwa 15 bis maximal 30 m. Wenn ein längerer Tunnel nach diesem Verfahren hergestellt werden soll, muß der Vortrieb unterbrochen werden, um erneut Pfähle zu erstellen. Aufgrund des großen Aufwandes ist dieses Verfahren nur in Ausnahmefällen wirtschaftlich sinnvoll.Furthermore, it is known for concrete head protection on the ridge side ple to advance in the HDI process. According to this procedure a slightly rising hole is driven and when retracting of the drill are located in the area of the drill bit Nozzle compressing and / or stiffening material, for example white cement, plastic-improved mortar or the like. with a Pressure of for example 400 bar - 500 bar ejected, so that corresponding piles bracing and supporting the mountains surrender. These piles can touch or overlap each other and result in head protection. The tunnel will then be in driven in such a way that he is below this head protection lies or cuts it. The effort for this HDI Procedure is very large. They are expensive and large devices required to advance the drill and then out the stiffening material with the required pressure to be able to eject. The drilling length is usually around 15 up to a maximum of 30 m. If a longer tunnel follow this procedure the tunneling must be interrupted, to create piles again. Because of the big effort this procedure makes economic sense only in exceptional cases.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Tunnels oder Stollens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt geworden, bei dem statt des Einschlagens von Bohlen oder Eisen stangen ein Anker, der durch das Bohrgestänge selbst gebildet ist, vorgebohrt wird. Dieser Anker wird anschließend stecken gelassen, so daß dieser selbst das Stützgestänge bildet. Wird beim Vortrieb des Ankers mit Wasserspülung gearbeitet, um das ausgebohrte Material auszutragen, ergibt sich zwischen dem Anker und dem umgebenden Gebirge ein Ringraum, der anschließend mit Betonit, Zement o.dgl. ausgefüllt wird, so daß sich ein den Anker bzw. das Bohrgestänge ummantelnder vermörtelter Spieß ergibt. Im Schutze dieser Träger kann sodann der Tunnel oder Stollen vorgetrieben werden. Das Material der das Bohrgestänge bildenden Spieße kann aus üblichem Stahl bestehen, so daß diese nicht wesentlich teurer sind als eingeschlagene Stahlstangen. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch insofern aufwendig, als nach dem Vorbohren der Anker anschließend die diese umgebenden Ringräume verfüllt werden müssen.Furthermore, a method for manufacturing a tunnel or Stollen known according to the preamble of claim 1 instead of hitting planks or iron rods an anchor formed by the drill pipe itself is predrilled. This anchor will then be stuck left so that this itself forms the support rod. Becomes worked with water flushing when driving the anchor in order to do that Discharged material arises between the anchor and the surrounding mountains an annulus, which then with Concrete, cement or the like is filled in so that the Anchor or mortar-covered spit encasing the drill pipe results. Under the protection of this carrier, the tunnel or Adits are driven. The material of the drill pipe Forming skewers can be made of common steel, so this are not significantly more expensive than hammered steel bars. However, this known method is expensive in that after predrilling the anchors then the surrounding ones Annular spaces must be filled.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das sich in einfacherer Weise ausführen läßt.The object of the invention is therefore a method according to the Ober to create the concept of claim 1, which is in can be carried out more simply.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß beim Vortrieb des Bohr gestänges aus im Bereich von dessen Bohrkrone vorgesehenen Düsen die Standfestigkeit erhöhendes, aussteifendes und/oder verdichtendes Material ejiziert wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bleibt also das Bohrgestänge als Träger nach dem Vortrieb stecken. Weiterhin wird bereits beim Vortrieb das aussteifende Material ejiziert, so daß der stützende und die Standfestigkeit erhöhende Pfahl bereits fertig erstellt ist, wenn das Bohrgestänge um die erforderliche Strecke vorgetrieben worden ist. Durch das Injizieren des die Standfestigkeit erhöhenden und aussteifenden Materials bereits beim Vortrieb wird eine bessere Qualität der tragenden Säulen erreicht, weil eine bessere Verklammerung und Verankerung der Pfähle mit dem Boden eintritt und keine zusätzliche Lockerung durch das Spül wasser erfolgt.According to the invention, this object is achieved in a method of Generic type solved in that when driving the drill rods from nozzles provided in the area of the drill bit increasing stability, stiffening and / or compressing material is ejected. According to the invention So the process remains the drill string as a support after Stuck jacking. Furthermore, this is already the case during tunneling stiffening material ejected so that the supportive and the Stability-increasing pile is already finished, when the drill pipe is propelled the required distance has been. By injecting the stability increasing and stiffening material during the advance a better quality of the supporting pillars is achieved because a better clamping and anchoring of the piles with the Soil enters and no additional loosening through the rinse water takes place.
Das aussteifende und verdichtende Material kann aus Betonit, Zement, kunststoffverbessertem Mörtel o.dgl. oder Gemischen dieser Stoffe bestehen.The stiffening and compacting material can be made of concrete, Cement, plastic-improved mortar or the like or mixtures of these substances exist.
Zweckmäßigerweise wird der Druck des ejizierten Materials mit zunehmender Bohrtiefe vergrößert. Das zu Beginn der Bohrung ejizierte Material bildet gewissermaßen einen flächigen Pfropfen, der ein Ausdrücken später in das Gebirge injizierten Materials verhindert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise ausgeführt, daß die Bohrgestänge eine etwa fächerartige Form zueinander einnehmen, wobei die nachfolgenden Bohrungen von den vorhergehenden überlappt werden. Die Bohrungen werden zweck mäßigerweise leicht schräg nach oben ausgeführt, so daß der an der Ortsbrust auszuhebende Bereich im wesentlichen frei bleibt. Natürlich können bei dem Aushub die Ummantelungen der vorge triebenen Anker auch angeschnitten werden.The pressure of the ejected material is expediently included increasing drilling depth increased. That at the beginning of the drilling ejected material forms a flat, so to speak Stopper that later injected into the mountain range Prevents material. The inventive method is in the Executed in such a way that the drill rods are approximately fan-shaped Form each other, the following holes from overlap the previous ones. The holes are used moderately executed slightly obliquely upwards, so that the the area to be excavated remains essentially free. Of course, the jackets of the pre driven anchor can also be cut.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesetzten Pfähle können nicht nur als Kopfschutz dienen, sondern auch seitlich ange bracht werden, so daß sich bei rolligem Gebirge auch eine seit liche Aussteifung etwa in igeliger Form ergibt. The piles set by the method according to the invention can not only serve as head protection, but also on the side be brought, so that there is also one in rolling mountains bracing results in a hedgehog form.
Der Bohrer kann drehend und/oder schlagend vorgetrieben werden. Zweckmäßig ist es jedoch, den Bohrer ohne Drehung nur schlagend vorzutreiben, da der ausgebohrte Boden nicht ausgetragen werden kann, sondern verdrängt werden muß. Erfolgt ein schlagender Vor trieb des Gestänges, ist es zweckmäßig, die Injektionsdüsen in einer im wesentlichen horizontalen Ebene seitlich im Bereich der Bohrkrone an dem Bohrgestänge vorzusehen. Dadurch wird der durch jeden gesetzten Pfahl überdeckte Bereich größer. Weiterhin können zusätzliche Injektionsdüsen nach oben gerichtet sein, so daß sich insoweit eine weitere Aussteifung ergibt, der an der Ortsbrust auszuhebende Boden aber nicht zusätzlich versteift wird.The drill can be driven rotating and / or striking. However, it is expedient to only hit the drill without rotation to advance as the drilled soil will not be carried out can, but must be ousted. There is a striking forward driven the boom, it is appropriate to inject the injection nozzles a substantially horizontal plane laterally in the area of the To provide a drill bit on the drill pipe. This is the through each covered pile area larger. Farther additional injection nozzles can be directed upwards, so that there is a further stiffening in this respect, which on the Soil to be excavated but not additionally stiffened becomes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bohrgestänge, das nach oben gerichtete Injektionsdüsen aufweist, drehend und gegebenenfalls schlagend vorgetrieben wird, wobei die Drehung in der Weise nur über einen Halbkreis von etwa 180 Grad erfolgt, daß der später beim Vortrieb des Tunnels o.dgl. auszuhebende Bereich frei von injiziertem Material bleibt. Da die Drehbewegung beim Injizieren des Mörtels oder des aus härtenden Materials nur über einen Halbkreis von etwa 180 Grad erfolgt und dieser Halbkreis nach oben gerichtet ist, kann kein injiziertes Material in den später auszubrechenden Bereich des Tunnels eindringen, so daß es nicht mühsam wieder abgebrochen werden muß.In a further embodiment of the invention it is provided that Drill pipe with injection nozzles pointing upwards is driven rotating and possibly striking, whereby the rotation in the way only over a semicircle of about 180 Degree is that the later or the like when driving the tunnel. The area to be excavated remains free of injected material. There the rotational movement when injecting the mortar or the hardening material only over a semicircle of about 180 degrees and this semicircle is directed upwards, none can injected material in the area of the Tunnels penetrate so that it is not tediously broken off again must become.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch Anker setzen. Bei Ankern möchte man häufig die Reibung über die gesamte Länge des Ankerstahls vermeiden und den Ankerstahl nur am hinteren Ende im Boden bzw. Gebirge befestigen. Aus diesem Grunde ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Setzen eines Ankers vorgesehen, daß das den Anker bildende Bohrgestänge schlagend und/oder drehend vorgetrieben und erst im Endbereich der Vortriebsstrecke ein verfestigendes Material aus den im Bereich der Bohrkrone vorgesehenen Düsen ejiziert wird. Am vorderen Ende des den Anker bildenden Bohrgestänges bildet sich dadurch eine propfenartige Manschette, die diesen fest im Boden verankert. Das verfestigende Material kann im Endbereich der Vor triebsstrecke durch entsprechende Drucksteigerung aus den Düsen ejiziert werden. Das vordere Ende des Bohrgestänges ist daher nach Erhärten des Bindemittels mit einer propfenartigen Man schette im Boden oder Gebirge festgelegt, die einen erhöhten Widerstand gegen das Herausziehen des Ankerstahls schafft.Anchors can also be made using the method according to the invention put. With anchors you often want to use the friction Avoid the entire length of the anchor steel and only the anchor steel Attach at the rear end in the ground or mountains. For this The reason for a method according to the invention is to set an anchor provided that the drill pipe forming the anchor driven and / or rotating and only in the end area the tunneling section a solidifying material from the Area of the drill bit provided is ejected. At the front end of the drill pipe forming the anchor forms thereby a plug-like cuff, which this firmly in the ground anchored. The solidifying material can be in the end area of the front drive line by corresponding pressure increase from the nozzles be ejected. The front end of the drill pipe is therefore after hardening of the binder with a plug-like man set in the soil or mountains, which increased Resistance to pulling out the anchor steel creates.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the Drawing explained in more detail. In this shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den vorderen Vortriebsbereich eines Tunnels mit einander überlappenden fächerartigen Pfählen, Fig. 1 shows a longitudinal section through the front driving range of a tunnel with overlapping fan-like poles,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Vortriebsbereich des Tunnels nach Fig. 1 unter Weglassung des Bodens oder Gebirges, Fig. 2 is a plan view of the driving area of the tunnel of FIG. 1 with the omission of the ground or mountain,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Tunnel nach Fig. 1 hinter der Ortsbrust, Fig. 3 is a section through the tunnel of FIG. 1 behind the face,
Fig. 4 und Fig. 5 Schnitte durch unterschiedliche Pfahlformen, FIGS. 4 and Fig. 5 are sectional views through different forms pile,
Fig. 6 einen Schnitt durch Pfähle, die durch etwa halbkreis förmig rotierende Bohrgestänge hergestellt worden sind und Fig. 6 shows a section through piles, which have been produced by approximately semi-circular rotating drill rods and
Fig. 7 einen Schnitt durch einen aus einem Bohrgestänge bestehenden Anker mit endseitiger einen Haltepropfen bildenden Manschette. Fig. 7 shows a section through an anchor consisting of a drill pipe with an end sleeve forming a stopper.
Bei den Darstellungen nach den Fig. 1 und 2 werden die Bohrge stänge 1 fächerartig nebeneinander liegend mit leicht nach oben gerichteter Schräge vorgetrieben. Schon während des Vortriebs wird aus im Bereich der Bohrkrone befindlichen Düsen des Bohr gestänges ein die Standfestigkeit erhöhendes, aussteifendes und/oder verdichtendes Material 2 ejiziert, so daß sich in der dargestellten Weise pfahlartige Träger bilden. Diese Träger berühren oder überschneiden einander, so daß sie fächerartige Tragplatten 3 bilden. Diese fächerartigen Tragplatten werden in der dargestellten Weise einander überlappend angebracht, so daß diese eine tragende obere Deckwandung für den zu erstellenden Tunnel 4 bilden. Beim Tunnelvortrieb kann der Aushub des Bodens oder Gebirges an der Ortsbrust 5 im Schutze der fächerartigen Überdeckungen 3 erfolgen. Die in der beschriebenen Weise gesetzten fächerartigen Pfähle dienen nicht nur als Kopfschutz, sondern auch der seitlichen Versteifung.In the illustrations according to FIGS. Bohrge the strands will be 1 in a fan shape juxtaposed with slightly propelled upwardly directed slope 1 and 2. Already during the advance a nozzle which increases the stability, stiffening and / or compressing material 2 is ejected from the nozzles of the drill rod located in the area of the drill bit, so that pile-like carriers form in the manner shown. These carriers touch or overlap each other so that they form fan-like support plates 3 . These fan-like support plates are attached in the manner shown overlapping one another so that they form a load-bearing upper cover wall for the tunnel 4 to be created. During tunneling, the soil or rock can be excavated on the face 5 under the protection of the fan-like overlaps 3 . The fan-like piles set in the manner described serve not only as head protection, but also for lateral stiffening.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, können die fächerartigen Deck wandungen auch bogenförmig angebracht werden, so daß sie der Wöl bung des zu erstellenden Tunnels folgen.As can be seen from Fig. 3, the fan-like deck walls can also be attached in an arc shape, so that they follow the arching of the tunnel to be created.
Aus Fig. 4 ist ein Pfahlprofil ersichtlich, das sich aus der Ejektion von aushärtendem Material aus seitlich im Bereicht des Bohrkopfes angeordneten Ejektionsdüsen ergibt. Wie weiterhin aus Fig. 4 ersichtlich ist, überschneiden sich die den Stützfächer oder ein fächerartiges Stützgewölbe bildenden Pfähle an ihren Endbereichen. From Fig. 4, a pile profile is seen, the results from the ejection of material from hardening laterally arranged in the drill head enriches Ejektionsdüsen. As can further be seen from FIG. 4, the piles forming the supporting fan or a fan-like supporting arch overlap at their end regions.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die den Fächer oder das Stützgewölbe bildenden Pfähle im Querschnitt etwa kreisrund. Dieses Profil ergibt sich aus einer Düsenanordnung, die gleich mäßig über den Umfang des Bohrgestänges im Bereich des Bohr kopfes angeordnet ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the piles forming the fan or the supporting vault are approximately circular in cross section. This profile results from a nozzle arrangement which is arranged evenly over the circumference of the drill pipe in the area of the drilling head.
Aus Fig. 6 sind im Querschnitt etwa halbkreisförmige Pfähle ersichtlich, die aufgrund ihrer überlappenden oder dicht neben einander liegenden Anordnung den Stützfächer bilden. Eine der artige halbkreisförmige Querschnittsform der die Stützfächer bildenden Pfähle ist zweckmäßig, wenn der darunterliegende Raum ausgehoben und dabei verhindert werden soll, daß in diesen aushärtendes Material eindringt, das den Aushub erschweren würde.From Fig. 6 in cross-section approximately semicircular piles can be seen which form the support compartments due to their overlapping or closely spaced arrangement. Such a semicircular cross-sectional shape of the piles forming the supporting compartments is expedient if the space underneath is to be excavated and thereby prevent hardening material from penetrating into it, which would make excavation more difficult.
Aus Fig. 7 ist ein gesetzter Zuganker 6 ersichtlich, der an seinem äußeren, in das Gebirge oder den Boden vorgetriebenen Ende mit einer propfenförmigen Manschette 7 aus verfestigendem Material, wie beispielsweise Zement mit geeigneten Zusätzen, versehen ist, der diesen im Gebirge oder Erdreich festlegt. Dieser Zuganker besteht aus einem drehend und/oder schlagend vorgetriebenen Bohrgestänge, wobei erst im Endbereich der Vortriebsstrecke ein verfestigendes und/oder aussteifendes Material aus den im Bereich der Bohrkrone vorgesehen Düse ejiziert wird.From Fig. 7 a set tie rod 6 can be seen, which is provided on its outer end, driven into the mountains or the ground with a plug-shaped sleeve 7 made of solidifying material, such as cement with suitable additives, which fixes it in the mountains or soil . This tie rod consists of a rotating and / or strikingly driven drill pipe, a solidifying and / or stiffening material being ejected from the nozzle provided in the area of the drill bit only in the end region of the driving section.
Claims (9)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |