-
Verfahren zum Herstellen von vereisten Baukörpern Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Herstellen von bleibenden, vereisten Baukörpern, insbesondere
von Deichen und Dämmen aus Eis oder aus durch Eisbildung verfestigten Baustoffen.
-
Es ist bekannt, im Bergbau sowie bei .der Herstellung von Gründungen
auf der Sohle von Flußläufen oder im Moor wasserhaltige Erdschichten zum Herstellen
und Abteufen von Schächten durch Gefrieren zu verfestigen. Hierbei werden als Doppelrohre
ausgebildete Kühlrohre, die an einem Ende mit Zu- und Abflußöffnungen versehen sind,
mit ihrem freien Ende in den Baugrund niedergebracht, zum Einfrieren des Baugrundes
mit Kältemittel beschickt und nach dem Herstellen der Gründung oder sonstigen Arbeitsverrichtungen
im Bereich der durch den gefrorenen Boden gebildeten Frostwand wieder aus dem Boden
entfernt. Um das Lösen und Herausziehen der Rohre aus dem vereisten Baugrund zu
erleichtern, hat man vorgeschlagen, die Rohre nach verrichteter Arbeit mit warmer-
Flüssigkeit zu beschicken, damit sie vom gefrorenen Baugrund abtauen.
-
Man hat auch schon vorgeschlagen, bleibende Baukörper, insbesondere
Deiche, Dämme und Sperrmauern im Gefriesbauverfahren herzustellen Dabei wird zunächst
ein Rohrsystem aus dicht zusammenliegenden Rohren oder Rohrschlangen
hergestellt,
das in Wasser niedergebracht, dann mit Kältemittel beschickt wird und nach der Eisbildung
in dem gefrorenen Baukörper verbleibt. Zum Herstellen von Deichen hat man auch vorgeschlagen,
ein derartiges Rohrsystem zunächst an einer aom Verwendungsort entfernten Stelle
zur Bildung eines Eisblockes zu verwenden, das Rohrsystem dann von den Zuführungsleitungen
zu trennen und zu entleeren, darauf das ganze System mit dem Eisblock an den Verwendungsort
zu bringen, hier zu verankern, die Rohre erneut mit Kältemittel zu beschicken, damit
sich die Eisbildung am Verwendungsort fortsetzt und der Block zu einem Eiskörper
von gewünschter Größe anwächst. Es ist auch bekannt, einen auf diese Weise im Gefrierbauverfahren
gebildeten Deich mit einer isolierenden Deckschicht gegen Abtauen zu schützen.
-
Diese Herstellung von bleibenden, vereisten Baukörpern hat den Nachteil,
daß ein erheblicher Aufwand an Metallrohren erforderlich ist, die in dem vereisten
Baukörper verbleiben und die Wirtschaftlichkeit des Gefrierbauverfahrens beeinträchtigen.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, diesen Aufwand zu verringern. Sie geht davon
aus, daß zwar zum Herstellen eines vereisten Baukörpers ein bestimmter Aufwand an
Rohrleitungen erforderlich ist, daß es nach der Herstellung des Baukörpers aber
nur noch einer verminderten Kältezuführung, insbesondere in den Randzonen des Baukörpers
bedarf, um das Eis gegen Abtauen zu schützen. Dieser Tatsache trägt die Erfindung
dadurch Rechnung, daß erfindungsgemäß zum Herstellen von bleibenden, vereisten Baukörpern
zwei Rohrsysteme benutzt werden, nämlich Rohre, die zum Verbleib in dem durch Vereisung
herzustellenden Baukörper bestimmt -sind, und Kühlrohre, die nur vorübergehend zum
Einfrieren des Baukörpers dienen, dann entfernt und an anderer Stelle zur Vergrößerung
des Baukörpers weiterverwendet werden.
-
Vorzugsweise werden die zur Aufrechterhaltung der Vereisung im Baukörper
verbleibenden Rohre in liegender Anordnung, die aus ihm zu entfernenden Kühlrohre,
in bekannter Weise als an einem Ende mit Zufluß- und Abflußstutzen versehene Doppelrohre
ausgebildet, vornehmlich in stehender Anordnung verwendet. Dabei reicht es aus,
wenn die im Baukörper verbleibenden Rohre hauptsächlich in den Randzonen des Baukörpers
verlegt sind, da ein derartiger Baukörper nur von den Außenflächen her abtauen kann,
zu denen auch die Bodenfläche gehört. Soweit bei der Herstellung der Vereisung außer
den entfernbaren Kühlrohren auch im mittleren Teil des Baukörpers Rohre benutzt
werden, die im Baukörper verbleiben, kann auf einen späteren Anschluß dieser Rohre
an den Kältemittelkreislauf entweder verzichtet werden oder der Rohranschluß so
beschaffen sein, daß diese Rohre nur als Sicherheitsleitungen im Baukörper verbleiben
und nur bei Bedarf mit Kältemitteln beschickt werden.
-
Die aus dem Baukörper zu entfernenden Kühlrohre können unterschiedliche
Ausführungen aufweisen. Sie können z. B. durch einen. haarnadelartig gebogenen Rohrkörper
gebildet sein, der mit seinen beiden Schenkeln dicht zusammenliegt, oder durch ein
Rohr, das durch eine mittlere Wand in zwei Leitungen geteilt ist und in dem das
in einer Strömungsrichtung zugeführte Kälte- oder Wärmemittel an einem Rohrende
umkehren und in entgegengesetzter Strömungsrichtung wieder zurückfließen kann.-In
bekannter Weise können diese aus dem Baukörper zu entfernenden Kühlrohre auch aus
zwei konzentrisch ineinanderliegenden Rohren gebildet sein, die einen zum Durchleiten
des Kältemittels oder des Wärmeträgers ausreichenden Ringraum zwischen sich freilassen.
-
Derartige Doppelrohre können je mit einem Ende an Sammlern zum Zu-
und Abführen des Kältemittels oder des Wärmeträgers befestigt und mit diesen Sammlern
abschnittweise zu starren Rahmen vereinigt sein, die man nach dem Gefrieren des
Baukörpers kurzfristig mit warmer Flüssigkeit oder mit Warmluft beschickt und dann
mittels auf dem Baukörper abgestützter Winden oder mittels eines Kranes aus dem
Baukörper heraushebt. Soll der Baukörper nach oben wachsen, so werden die zu entfernenden
Kühlrohre zunächst nur teilweise aus dem Baukörper hervorgezogen und dann nochmals
mit Kältemittel beschickt, wobei man den oberhalb des Wasserspiegels befindlichen
Teil des Eisblockes mit einer Verschalung versieht, die mit Beton od. dgl. abgedichtet
werden kann und dann mit Schlamm oder Wasser aufgefüllt wird, bis der Block bis
zu der gewünschten Höhe fest eingefroren ist.
-
Um einen Damm oder Deich in seiner. Länge wachsen zu lassen, können
die Rahmen mit den zinkenartig daran sitzenden Kühlrohren ferner so ausgebildet
sein, daß sich die am Ende des gefrorenen Baugrundes oder des Eisblockes befindlichen
Rohre mit zugeordneten Abschnitten der sie tragenden Sammler vom hinteren Ende abgenommen
und am vorderen Ende des Rahmens wieder befestigt werden, worauf man die Sammler
mit entsprechenden Deckeln oder Stopfen verschließt. Die am vorderen Ende angebrachten
Kühlrohre, die zunächst nur vom Wasser öder von schlammigem Grund umgeben sind,
werden dann von den Rahmen getragen, die mit den weiter hinten befindlichen Rohren
noch im gefrorenen Grund oder im Eisblock fest verankert sind. In diesem Fall müssen
die die Doppelrohre tragenden Rahmen so ausgebildet sein, daß sie sich abschnittweise
mit Kältemittel und mit einem zum Ablösen der Rohre verwendeten Wärmeträger beschicken
lassen.
-
Die aus den Kühlrohren und ihren Sammlern bzw. Trägern gebildeten
Rahmen können so ausgebildet sein, daß die zinkenartig an den Rahmen sitzenden Rohre
in einer Ebene liegen. Die Sammler oder Träger können jedoch auch gebogen sein,
so daß ein gekrümmter Block entsteht, oder sie können ringförmige Gestalt aufweisen,
so daß die an jedem Rahmen vereinigten Kühlrohre auf einem Kreisumfang verteilt
liegen. Zur Herstellung eines Deiches oder Dammes oder einer Gründung von
größerer
Länge werden dann mehrere solcher Ringkörper in Längsrichtung des Dammes od. dgl.
hintereinander gesetzt.
-
Als Wärmeträger zum Lösen der Kühlrohre in dem sie umschließenden
Eismantel können Flüssigkeiten, gegebenenfalls auch Warmluft oder warme Gase verwendet
werden, die vorzugsweise durch Vorbehandlung entfeuchtet sind, um die Bildung von
Niederschlagswasser in den Kühlrohren zu vermeiden.
-
Die nur zur Vereisung des Wassers oder Baugrundes verwendeten, entfernbaren
Kühlrohre können als Träger für die zweite Gruppe von Rohren benutzt werden, die
nach dem Gefrieren im Eisblock oder im gefrorenen Grund verbleiben und nur die zum
Verhindern des Abschmelzens notwendige Kälte nachliefern sollen. Da der hierfür
erforderliche Kältebedarf verhältnismäßig gering ist, kann es ausreichen, wenn diese
im Bauwerk oder Baugrund verbleibenden Kühlrohre späterhin nur mit entfeuchteter
und auf Gefriertemperatur unterkühlter Luft beschickt werden.
-
Die Zeichnung zeigt in skizzenhafter Darstellung ein `Beispiel für
die Ausführung eines für das Gefrierbauverfahren nach der Erfindung verwendbaren
Kühlrohrsystems, und zwar zeigt Fig. i einen Querschnitt durch einen nach dem Verfahren
herzustellenden Deich bei seiner Entstehung und Fig. 2 die teilweise Seitenansicht
eines Kühlrohr-' Das zur Herstellung eines Eisblockes i verwendete Kühlsystem weist
zwei Gruppen von Kühlrohren auf, nämlich senkrechte Kühlrohre 2, die senkrecht zur
Zeichenebene reihenweise hintereinander liegen, und Kühlrohre 3, die waagerecht
reihenweise übereinander liegen und in Fig. i nur im OOuerschnitt sichtbar sind.
Die senkrechten Kühlrohre a sind als Doppelrohre ausgebildet und bestehen je aus
einem inneren Rohr 4; das am unteren Ende ä offen und an geeigneten Stellen mit
durchlässigen Stützen 6 an einem am unteren Ende geschlossenen Außenrohre 7 abgestützt
ist. Die Innenrohre 4 sind an einen Zuführungssammler 8, die Außenrohre 7 an einen
Ableitungssammler 9 angeschlossen, wobei diese Sammler mit einem T-förmigen Träger
zu einem starren Rahmen vereinigt sind, an dem die Kühlrohre 2 freitragend befestigt
sind. Der aus den Sammlern 8, 9 und dem Träger io gebildete Rahmen ist hier geradlinig
gedacht, doch kann er auch gebogen oder kreisförmig gestaltet sein. -Die senkrechten
Kühlrohre 2 liegen hier in zwei Reihen nebeneinander. Sie können mit ihren unteren
Enden in den sandigen oder schlammigen Grund i i eingerammt oder nur lose darauf
abgestützt, gegebenenfalls auch frei aufgehängt sein und sind besonders kräftig
und starr ausgebildet. Die zwischen diesen senkrechten Kühlrohren befindlichen waagerechten
Rohre können z. B. von Drähten l2 getragen werden, die zwischen den sich gegenüberliegenden
senkrechten Kühlrohren 2 verspannt sind. Dabei erfolgt die Befestigung der Drähte
12 an den senkrechten Kühlrohren in solcher Weise, daß sich die senkrechten Rohre
nach, dem Gefrieren des Eisblockes aus den Drahtösen herausziehen lassen. Die waagerecht
liegenden Rohre 3 können verhältnismäßig dünnwandig ausgeführt sein und brauchen
nur eine solche Stärke aufzuweisen, daß sie den bei der Ausbildung auftretenden
Beanspruchungen standhalten können.
-
Ist das Kühlrohrsystem aufgestellt, was zur Deichbildung an der Küste
zu kalter Jahreszeit im flachen Grund erfolgen kann, so wird mit Kältemaschinen
von entsprechend großer Leistung Kältemittel durch beide Rohrsysteme hindurchgeleitet.
Hierbei werden beide Rohrsysteme zunächst mit einem Eismantel bekrustet, der ständig
stärker wird und gegebenenfalls zunächst zwischen den starken Doppelrohren 2 in
Längsrichtung der Träger zu Eiswänden zusammenwächst, zwischen denen das Wasser
dann in ruhendem Zustand eingefroren wird. Dieses Einfrieren kann gegebenenfalls
progressiv von unten nach oben hin erfolgen, indem zunächst die unteren und mit
zunehmender Blockbildung die oberen Reihen der waagerechten Rohre 3 mit Kältemittel
beaufschlagt werden, um die inneren Drücke und Versetzungen beim Bilden des Eisblockes
möglichst gering zuhalten.
-
Ist der Eisblock ausreichend fest, so werden die senkrechten Kühlrohre
entleert, was sich z. B. auf einfache Weide so vollziehen läßt, daß das Kältemittel
durch die inneren Rohre 4, die vorzugsweise während des Gefrierens zur Zuführung
des Kältemittels dienen, nunmehr abgesaugt wird, wobei sich zunächst die Sammler
9 und die Außenrohre 7, sodann auch die Innenrohre 4 und die Sammler 8 entleeren.
Sodann wird kurzfristig ein Wärmeträger durch die Doppelrohre geleitet, die sich
dabei etwas erwärmen, so daß der sie umschließende Eismantel weich wird. Die Kühlrohre
2 werden dann nach oben gezogen und können entweder mit den Enden im -Eisblock noch
steckenbleiben, wenn der Block nach oben wachsen soll, oder sie werden vollständig
herausgezogen, um an anderer Stelle neu verwendet zu werden. Hierbei kann man auch
so vorgehen, daß man zunächst nur die am hinteren Ende des Dammes oder Eisblockes
befindlichen Kühlrohre entfernt und sie am vorderen Ende befestigt und in den Kältekreislauf
wieder einschaltet, wenn der Damm oder Deich in seiner Längsrichtung wachsen soll.
-
Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der Verfahrensausführung
und der konstruktiven Ausbildung der Kältemittelträger beschränkt. Die Kühlrohre
2 können z. B. zu Rohrregistern oder auch zu ganzen Spundwänden vereinigt sein,
die man nach dem Einfrieren durch Beschicken mit einem Wärmeträger von dem anhaftenden
Eis löst und wieder entfernt.