DE58890C - Verfahren zur Herstellung von Schächten, Strecken, Baugründungen und dergl - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE-5: Bergbau.

. Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren, Baugründungen unter Wasser und insbesondere Bohrlöcher von gröfserem Durchmesser (Schächte, Stollen, Strecken und Dämme aller Art) in wasserreichem wie in festem Gebirge in vereinfachter Weise, d. h. mit. bedeutender Ersparung an Zeit und Kosten herzustellen. Das Verfahren besteht darin, dafs zunächst in der Begrenzungsfläche des abzudämmenden Raumes ein fortlaufender Schlitz, wenn nöthig mit gleichzeitigem oder unmittelbar folgendem Absenken der Schachtverkleidung gebildet, und nach Fertigstellung des Schlitzes der stehengebliebene Kern ausgewonnen wird. Die Herstellung eines solchen ununterbrochenen Schlitzes erfolgt je nach der Beschaffenheit des zu durchörternden Gebirges verschiedenartig vermittelst der jeweiligen Gebirgsart anzupassender Bohrwerkzeuge.

Bei Durchörterung von nicht standhaftem Gebirge, insbesondere von Wassersanden, kommen doppelwandige Absenkungskörper zur Anwendung, welche durch Ausheben der Erdmassen zwischen den beiden Wandungen bis auf das feste Gebirge niedergetrieben werden. Die beiden Wandungen des Senkkörpers sind hierbei durch vertical stehende Stege, mit einander verbunden, so dafs zwischen denselben ein Hohlraum von überall gleicher Weite entsteht; das Ausheben des Bodens innerhalb des gedachten Hohlraumes geschieht durch Baggerung bezw. mittelst der Erdart angepafster Bohrer oder insbesondere mittelst des Wasserspülbohrverfahrens. Nach Niederbringen des Senkkörpers bis ins feste Gebirge erfolgt dann die Ausbaggerung des Kernes. Das Material des Senkkörpers kann theilweise oder ganz wiedergewonnen und eventuell durch einen anderen Ausbau ersetzt werden. Bei sehr starkem Druck der Erdmassen kann auch der doppelwandige Senkkörper stehen bleiben und der Zwischenwahdshohlraum mit Beton ausgefüllt werden. In diesem Falle bildet der Senkkörper die definitive Baugrühdungsauskleidung. Jedenfalls wird zum Zwecke des wasserdichten Abschlusses am Fufs des Senkkörpers dessen unterster Theil ausbetonirt.

In standhaftem festen Gebirge wird die Herstellung des Schlitzes durch Niederbringen von einander übergreifenden Bohrlöchern bewirkt. Die Ausführung erfolgt in der Weise, dafs zunächst rund um den Ausbauraum in gleichen Abständen Bohrlöcher kleineren'Durchmessers niedergebracht werden, welche alsdann mit Erweiterungsbohrwerkzeugen um so viel im Durchmesser vergröfsert werden, dafs die einzelnen erweiterten Bohrlöcher einander übergreifen. Die zuerst hergestellten kleineren Bohrlöcher dienen hierbei den Erweiterungsbohrern zur Führung. Die Wahl des Bohrwerkzeuges richtet sich wieder nach der jeweilig anstehenden Gebirgsart und können sowohl Freifallbohrer wie drehende Bohrer mit Meifselschneiden oder vollen Diamantkronen zur Anwendung gelangen.

Nach Fertigstellung des Schlitzes wird die Schachtauskleidung (eiserne Cuvelage) ' in dem Schlitz niedergesenkt, am besten Ring auf Ring .ohne Gleichgewichtsboden und Moosbüchse nach schon bekanntem Verfahren, nach aufsen

mit Beton hinterfüllt und sodann der Kern durch gewöhnliche Sprengarbeit ausgewonnen.

In beiliegenden Zeichnungen ist die Ausführung des Verfahrens, zur Veranschaulichung gebracht.

Fig. ι zeigt die Herstellung des Schlitzes durch Niederbringen des doppelwandigen Senkkörpers im schwimmenden Gebirge;

Fig. 2 ist der zugehörige Grundrifs.

In Fig. 3 ist die Abteufung eines Schachtes dargestellt, wo auf der ersten Strecke Schwimmsande zu durchörtern sind und nach Erreichung der folgenden standhaften Gebirgsart die Durchschlitzung mittelst übergreifender Bohrlöcher weitergeführt wird.

Fig. 4 zeigt den zugehörigen Grundrifs.

Fig. 5 und 6 stellen Schnitte durch einen nach dem vorliegenden Verfahren niedergebrachten Schlitz mit eingebauter Schachtauskleidung und theilweise ausgewonnenem Kern dar.

In Fig. 7 und 8 endlich ist als Variante eine besondere Anordnung zur Herstellung des Schlitzes durch über einander greifende Bohrer angegeben.

In Fig. ι bis 5 bezeichnen α α die (am vortheilhaftesten aus Eisenblech herzustellenden) Wandungen des Senkkörpers, deren Dimension und Form (rund oder eckig) sich nach dem abzudämmenden Querschnitt richtet. Aufsen- und Innenwandung sind durch verticale Aussteifungssfege ν oder dicht an einander stehende Bohrröhren r mit einander verbunden, so dafs überall ein gleicher Abstand der Blechmäntel gewahrt bleibt. Die einzelnen etwa 1 ¹J₁ bis 2 m hohen Schüsse setzen sich stumpf auf einander mit Führung an dem Muffenring m, wobei die Stofsfugen (wenn nöthig) durch Zwischenlegen eines Bleidrahtes bezw. Bleirohres gedichtet werden. Die Bleche des untersten Schusses des Doppelwandsenkkörpers erhalten zugeschärfte (Stahl-) Schneiden zwecks leichteren Eindringens in die Erdschichten. Auch sind im untersten Schufs die Verticalstege ν nur auf der oberen Hälfte angeordnet, um in der Herstellung des fortlaufenden Schlitzes mittelst der Auflockerungs-, Bohr- bezw. Ausräumungswerkzeuge nicht durch dieselben behindert zu . werden.

Gestattet die Erdart das Wasserspülbohrverfahren, so kann dasselbe in zweifacher Weise angewendet werden, entweder so, dafs der Spülstrom in den Bohrröhren central niedergeprefst wird und dann mit dem Bohrschmand beladen in dem ringförmigen Raum zwischen der äufseren Wandung der Röhren und der inneren der Bohrlutten wieder emporsteigt, oder umgekehrt so, dafs unter Anwendung eines mit Stopfbüchsen versehenen Verschlufsstückes auf dem obersten Schachtmantelring das in demselben eingeprefste Wasser aufserhalb der Bohrröhrenwandungen vor Ort hinabdringt, um dann den Bohrschmand central in den Röhren, die oben in Stopfbüchsen geführt sind, zu Tage zu spülen.

Indem man die Erdmassen zwischen den beiden Mänteln des Senkkastens aushebt und nach und nach einen Schufs auf den anderen setzt, wobei das Niedertreiben durch Belastung des obersten zu Tage stehenden Ringes bezw. durch hydraulische Pressung befördert wird, kann man Senkkörper von beliebiger Teufe leicht und in kurzer Zeit niederbringen. Als Vorzug gegenüber dem gebräuchlichen Senkverfahren giebt sich zu erkennen, dafs sich etwaige Hindernisse, wie Baumstämme, Felsblöcke etc., viel leichter beseitigen lassen, weil sie blos auf die Breite des Schlitzes, aus dem Wege zu räumen sind,, was sich mit kleinem, leicht. zu handhabendem Werkzeug erreichen läfst. Ferner ist bei geneigtem Schichtenfall des unter dem Schwimmsände fest anstehenden Gebirges das so lästige Schiefsetzen des Senkschachtes auf das Einfachste zu vermeiden durch Vorschlitzen des höher gelegenen Gebirgstheiles. Es ist also der wasserdichte Abschlufs bei vollkommen senkrechter Stellung des Senkkörpers leicht zu erzielen. Gegenüber der Luftdruckgründung bietet dieser Doppelwandsenkkörper den Vortheil der Unbeschränktheit der Teufe, welche bei LuftdruckgrUndung nicht über 25 bis 30 m unter Wasser betragen darf.

Ist der wasserdichte Abschlufs erreicht, so wird der Kern ausgewonnen. Hat man hierbei mit nicht allzu grofsem Druck des umgebenden Erdreichs bezw. Wassers zu rechnen, beispielsweise bei nicht sehr tiefen Baugründungen, so wird zunächst der Innenmantel des Senkkörpers mit den Verticalstegen bezw. Röhren, welch letztere lösbar mit dem Aufsenmantel verbunden sind, wiedergewonnen. Der Aufsenmantel bleibt als Auskleidung stehen, wonach entweder der ganze ausgehobene Brunnen mit Beton ausgefüllt oder einzelne Fundamentpfeiler (bezw. Schachtmauerung) innerhalb desselben aufgeführt werden können. In letztem Falle ist es unter Umständen sogar möglich, nach Aufführung . des Mauerwerks auch den Aufsenmantel ganz oder theilweise wiederzugewinnen. Bei gröfseren Tiefen dagegen, wo der Druck auf den Senkschacht zu grofs würde, können auch beide Mantel stehen bleiben und vor Beginn der Kernausräumung der Zwischenraum ausbetonirt werden. Unter allen Umständen wird der unterste Schufs des Senkkörpers ausbetonirt zwecks Herstellung des wasserdichten Abschlusses auf dem festen Gebirge. Ist der Abschlufs erreicht, so wird der Kern bis auf die feste Schicht hinunter ausgebaggert.

Soll im festen Gebirge wegen Befürchtung übergrofser Wasserzuflüsse durch Abbohrung weitergeteuft werden, so setzt man mit dem Schlitz nach innen ab, wie in Fig. 3 und 4

dargestellt ist, und geht für die Durchschlitzung des standhaften Gebirges auf die Methode der einander übergreifenden Bohrlöcher über. Zu diesem Behuf werden in möglichst gleichen Abständen zunächst die kleineren Bohrlöcher b mit den bekannten Bohrapparaten, deren Sonderart nach der anstehenden Gebirgsart zu wählen ist, niedergebracht und sodann mittelst geeigneter Erweiterungsbohrer vergröfsert, so dafs immer ein Loch über die beiden benachbarten hinweggreift. Die Erweiterungsarbeit geschieht derart, dafs erst die Bohrlöcher i, 3, 5, 7 u.s.w. auf den gröfseren Durchmesser gebracht und darauf die stehengebliebenen Zwischenpfeiler 2, 4, 6, 8 u. s. w. ebenso weggebohrt werden. Die kleineren Vorbohrlöcher b dienen hierbei den Erweiterungsbohrwerkzeugen zur Führung. Zur Ausführung dieser Bohrarbeiten lassen sich mit gleicher Bequemlichkeit stofsende oder drehende Werkzeuge anwenden, so dafs man es ganz in der Hand hat, das für die jeweilige Gebirgsart passendste oder durch sonst welche Umstände bedingte Schneidzeug zu wählen. Das Bohrmehl kann hierbei durch Wasserspülung herausgetrieben oder durch Schlammbüchsen ausgelöffelt werden. Auf diese Weise wird ein fortlaufender, von einzelnen kleinen Kreisbögen begrenzter Schlitz s, Fig. 4 und 6, bis zur beabsichtigten Tiefe hergestellt. Es erfolgt sodann das Niedersenken der eisernen Cuvelageringe innerhalb des Schlitzes und deren Hinterfüllung mit Beton von der Auflagerungsfläche im Schachttiefsten aufwärts bis über den Senkschachtabschlufs hinaus. Darauf wird der stehengebliebene Kern durch gewöhnliche Sprengärbeit ausgewonnen. In Fig. 5 und 6 ist ein Schnitt durch einen Schachttheil mit eingebrachter Auskleidung dargestellt; α α sind wieder die beiden Mäntel des Senkkastens in schwimmenden Schichten, deren Zwischenraum durch Betonschüttung ausgefüllt ist. c sind die eisernen Cuvelageringe im Schlitz des standhaften Gebirges.

In Fig. 7 und 8 ist eine besondere Ausführungsart der Durcbschlitzung von standhaftem Gebirge dargestellt, bei welchem sämmtliche vorgebohrten Führungslöcher b gleichzeitig erweitert werden. Es kommen hierbei Bohrer d mit Meifselschneiden zur Anwendung, welche rechtwinklig gegen einander versetzt in Umdrehung gebracht werden, wobei die Schneide jedes einzelnen Bohrers über das Bohrlochsort des benachbarten hinweggreift, ohne dafs die Schneiden sich gegenseitig treffen. Die drehende Bewegung erfolgt für sämmtliche Gestänge gleichmäfsig und zwangläufig durch Zahnradoder Schnurscheibenantrieb. Der fertige Schlitz hat genau die gleiche, durch kleine Kreisbögen begrenzte Form wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsart.

Das neue Verfahren der Schachtabteufung durch Vorschlitzung bietet gegenüber den bisher bekannten Abbohrungsarten den Vorlheil, dafs an Stelle der grofsen und. schweren Bohrmeifsel eine gröfsere Anzahl kleinerer, leicht und schnell zu handhabender Bohrwerkzeuge tritt, und dafs das Niedertreiben des Schlitzes mit nachfolgender Gewinnung des Kernes durch Sprengarbeit schneller und billiger zu bewerkstelligen ist als das Niederbringen eines centralen grofsen Vorbohrloches und der darauf folgenden Abbohrung der ganzen Schachtscheibe bezw. . der ganzen Schachtscheibe auf einmal. Für gröfsere Teufen und grofse Schachtquerschnitte ist wegen der erforderlichen colossalen Werkzeuge, der bedeutenden Gestängelasten und dementsprechend schwererer Maschinerie dieser Vortheil besonders klar erkennbar. Bei dem vorbeschriebenen Schlitzverfahren ist man von der Gröfse des Schachtquerschnittes völlig unabhängig; ebenso kann derselbe auch eine von der Kreisform abweichende Gestalt, Rechteck, Ellipse etc., haben, ohne weitere Schwierigkeiten zu bieten.

Schliefslich sei noch erwähnt, dafs der Uebergang vom Absenken des Doppelwandsenkkörpers auf das Schlitzbohren vermittelst einander übergreifender. Bohrlöcher sich "wegen der für alle Fälle kleinen und bequem zu handhabenden Werkzeuge leicht und ohne besondere Einrichtungen bewerkstelligen läfst.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Schächten, Strecken, Baugründungen u. dergl., darin bestehend, dafs in der Begrenzungsfläche des abzudämmenden Raumes in sich geschlossene doppelwandige Absenkungskörper, deren Wände durch Stege gegen einander versteift sind, durch Belastung oder Pressung und Entfernung des auf der Sohle unter der Doppelwand stehenden Gebirges vermittelst Bohrens oderLöffelns niedergebracht werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.