EP0835984B1

EP0835984B1 - Verfahren zum Ersetzen von Stützflüssigkeit durch Druckluft in ein Hydroschild

Info

Publication number: EP0835984B1
Application number: EP97116218A
Authority: EP
Inventors: Hans Günther Dr.-Ing. Gabener; Fred Dipl.-Ing. Gutberlet; Karl Heinz Dipl.-Ing. Melzer
Original assignee: Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1996-10-12
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2003-05-14
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: EP0835984A2; EP0835984A3; DE19642093C1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen von in einem Hydroschild mit einem Materialaustragsöffnungen aufweisenden Schneidrad die Ortsbrust stützender Stützflüssigkeit durch Druckluft, wobei die Stützflüssigkeit zunächst in einem oberen Querschnittsbereich bei gleichzeitigem Ersatz durch Druckluft abgelassen wird, danach im oberen Querschnittsbereich die Ortsbrust mit einem Stützmaterial beaufschlagt wird und anschließend auch im unteren Querschnittsbereich die Stützflüssigkeit durch Druckluft ersetzt wird.

Verfahren der genannten Art benötigt man zur Durchführung von Wartungsarbeiten und Beseitigung von Hindernissen in der Arbeitskammer des Hydroschildes.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE 44 09 049 C1) wird nach dem Ablassen der Stützflüssigkeit im oberen Querschnittsbereich zwischen dem oberen und dem unteren Querschnittsbereich eine im wesentlichen horizontale, dichte Abtrennung eingebracht und anschließend der oberhalb der Abtrennung liegende obere Querschnittsbereich mit einem Festbestandteile enthaltenden Stützmaterial in Form von Kunstboden derart kraftschlüssig verfüllt, daß es im oberen Abbaukammer die erforderliche statische Stützfunktion übernehmen kann. Genutzt wird hiermit die Kenntnis, daß die Sicherheit gegen Ausbläser bei der Durchführung von Wartungsarbeiten in der Arbeitskammer erheblich verbessert werden kann, wenn eine Druckluftstützung ausschließlich im unteren Querschnittsbereich der Arbeitskammer durchgeführt wird. Das beschriebene Verfahren ist aber verhältnismäßig zeit- und kostenaufwendig, gleiches gilt auch für den späteren Ausbau vor Wiederaufnahme des Vortriebbetriebes. Außerdem ergeben sich gewisse Probleme hinsichtlich der Verdichtung des Kunstbodens und dessen Formschlüssigkeit mit dem Schildmantel und der Ortsbrust. Schwierig wird es auch, wenn mit einem Wasserandrang von der Ortsbrust her zu rechnen ist.

Bekannt ist es zwar auch (DE 42 25 121 A1), bei einem Vortrieb mit einem Hydroschild die Stützflüssigkeit in dem hinter dem Schneidrad liegenden Bereich der Arbeitskammer durch schwimmfähige kugelförmige Füllkörper, insbesondere aus Kunststoff, zu ersetzen. Diese Füllkörper sollen beim Vortrieb permanent in der Arbeitskammer verbleiben und weisen deshalb solche Abmessungen auf, daß sie erheblich größer sind als die normale Korngröße des als Abraum anfallenden und abzufördernden Bodenmaterials. Mit dem eingangs geschilderten Verfahren zum Ersetzen der Stützflüssigkeit durch Druckluft, um die Arbeitskammer begehen zu können, haben diese Maßnahmen nichts zu tun.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art einfacher und sicherer zu gestalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, daß nach dem Ablassen der im oberen Querschnittsbereich befindlichen Stützflüssigkeit die Materialaustragsöffnungen auf der der Ortsbrust abgewandten Seite mechanisch verschlossen werden und durch Zurückfahren des Schneidrades zwischen Ortsbrust und Schneidrad ein Zwischenraum gebildet wird, daß anschließend der Zwischenraum im oberen Querschnittsbereich mit schwimmfähigen gebrannten Tonkugeln verfüllt wird, daß danach auch im unteren Querschnittsbereich die Stützflüssigkeit durch Druckluft ersetzt und der verbliebene Teil des Zwischenraumes mit den Tonkugeln verfüllt wird, und daß zumindest abschließend die im Zwischenraum befindliche Tonkugelschicht durch Vorrücken des Schneidrades gegen die Ortsbrust gedrückt wird.

Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Einbringen der Tonkugeln in den Zwischenraum ein Teil der an der Ortsbrust noch anhaftenden Stützflüssigkeit zwischen die Tonkugeln verdrängt; diese Verdrängung von Stützflüssigkeit wird beim Andrücken der Tonkugeln durch das Schneidrad fortgeführt, wobei einige Tonkugeln auch zerbrechen. Im Ergebnis entsteht jedenfalls eine gas- und wasserundurchlässige Schicht zwischen Ortsbrust und Schneidrad, die die Ortsbrust wie ein plastischer Pfropfen verschließt. Der gebildete Pfropfen ist so dicht, daß letztendlich der Luftdruck in der Arbeitskammer auf Normaldruck abgesenkt werden kann, so daß die für Arbeiten unter Druckluft bestehenden strengen Auflagen zur Arbeitssicherheit umgangen werden können.

Im einzelnen sind mehrere Ausgestaltungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren gegeben. So werden die Materialaustragsöffnungen, die nach dem Ablassen der im oberen Querschnittsbereich befindlichen Stützflüssigkeit im unteren Querschnittsbereich liegen, vorzugsweise durch Drehen des Schneidrades in den oberen Querschnittsbereich gebracht und dort verschlossen. Zur weiteren Verbesserung der Dichtwirkung der gebildeten pfropfenartigen Dichtschicht kann es sich empfehlen, die im Normalbetrieb des Hydroschildes eingesetzte Stützflüssigkeit vor dem Ablassen gegen eine eingedickte Stützflüssigkeit auszutauschen. Eine andere oder zusätzliche Möglichkeit besteht insoweit darin, daß eine hochsteife Dickschicht insbesondere von 3 bis 5 cm auf die Ortsbrust aufgespritzt wird. Als eingedickte Stützflüssigkeit bzw. hochsteife Dickschicht wird vorzugsweise eine entsprechend angemachte Bentonitsuspension eingesetzt. Für den Zwischenraum hat sich eine Tiefe von 15 bis 30 cm als optimal herausgestellt. Die schwimmfähigen gebrannten Tonkugeln haben vorzugsweise einen Durchmesser von 5 bis 10 mm, sie sind in Form von BigPacks handelsüblich. Zweckmäßigerweise werden diese Tonkugeln durch Zuführöffnungen im Schneidrad mit Druckluft von 5 bis 7 bar in den Zwischenraum eingeblasen. Das Andrücken der Tonkugeln gegen die Ortsbrust durch Vorrücken des Schneidrades, das gegebenenfalls von einem Drehen des Schneidrades begleitet sein kann, wird vorzugsweise auch unmittelbar nach dem Verfüllen des im oberen Querschnittsbereichs liegenden Teils des Zwischenraumes durchgeführt. Im Bedarfsfalle kann es sich auch empfehlen, den Spalt zwischen Schneidrad und Schildmantel des Hydroschildes mit einer aufblasbaren Schlauchdichtung abzudichten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert; es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1: einen Hydroschild mit für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlichen Teilen,
Fig. 2: eine Rückansicht des Schneidrades des Hydroschildes nach Fig. 1,
Fig. 3: einen Schnitt A-B durch den Gegenstand der Fig. 2, und
Fig. 4: ein vergrößertes Detail C des Gegenstandes der Fig. 1.

In der Fig. 1 erkennt man einen Hydroschild, bei dem in einem Schildmantel 1 durch eine Tauchwand 2 und eine Druckwand 3 eine Arbeitskammer 4 gebildet ist, in der ein sogenanntes geschlossenes Schneidrad 5, d.h. ein bis auf Materialaustragsöffnungen 6 im wesentlichen geschlossenes Schneidrad 5 arbeitet (vgl. Fig. 2). Die Arbeitskammer 4 ist beim Vortrieb mit die Ortsbrust stützender Stützflüssigkeit gefüllt, deren Druck über ein zwischen Tauchwand 2 und Druckwand 3 befindliches Druckluftpolster 7 gesteuert wird. Das durch die Materialaustragsöffnungen 6 hereingewonnene Bodenmaterial wird im unteren Bereich der Arbeitskammer 4 mit der Stützflüssigkeit abgeführt, frische Stützflüssigkeit wird im oberen Bereich der Arbeitskammer 4 zugeführt.

Sollen nun in der Arbeitskammer 4 Wartungsarbeiten durchgeführt oder Hindernisse beseitigt werden, ist die Stützflüssigkeit gegen Druckluft auszutauschen, damit die Arbeitskammer 4 durch eine Schleuse begangen werden kann.

Im einzelnen wird hierzu zunächst die normale Stützflüssigkeit gegen eine angedickte Stützflüssigkeit in Form einer entsprechend angemachten Bentonitsuspension ausgetauscht. Danach wird diese Stützflüssigkeit zunächst in einem oberen Querschnittsbereich, z.B. der oberen Querschnittshälfte, bei gleichzeitigem Ersatz durch Druckluft abgelassen. Da die Stützflüssigkeit angedickt ist, verbleibt auf der Ortsbrust 8 eine etwa 3 bis 5 cm starke Schicht. Nunmehr werden die Materialaustragsöffnungen 6 auf der Rückseite des Schneidrades 5 mechanisch verschlossen, wobei die im unteren Querschnittsbereich liegenden Materialaustragsöffnungen 6 zuvor durch Drehen des Schneidrades 5 in den oberen Querschnittsbereich gebracht werden. Zum mechanischen Verschließen der Materialaustragsöffnungen 6 dienen Abdeckbleche 9, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Gummidichtung 10 oder eines Gummirahmens in angeschweißte Führungsschienen 11 am Schneidrad 5 eingeschoben und mit Holzkeilen 12 gesichert werden (vgl. Fig.3). Anschließend wird das Schneidrad 5 ein Stück zurückgefahren, so daß zwischen Ortsbrust und Schneidrad ein Zwischenraum 13 von 15 bis 30 cm Tiefe entsteht. Das Zurückfahren des Schneidrades 5 kann auch vor oder beim Verschließen der Materialaustragsöffnungen 6 durchgeführt werden. Alsdann wird eine Leitung 14 an eine Zuführöffnung 15 im Schneidrad 5 angeschlossen; diese Zuführöffnung 15 kann auch von einer nur teilweise geschlossenen Materialaustragöffnung 6 gebildet sein. Die Leitung 14 führt zu einer Spritzmaschine 16 in einem Nachläufer 17, über die mit Druckluft von 5 bis 7 bar schwimmfähige gebrannte Tonkugeln 18 mit einem Durchmesser von 5 bis 10 mm in den oberen Teil des Zwischenraumes 13 bis zu dessen Füllung eingeblasen werden; die Tonkugeln 18 werden der Spritzmaschine 16 in Form von BigPacks 19 zugeführt. Alsdann wird das Schneidrad 5 ein wenig gedreht und gegen die Ortsbrust 8 vorgeschoben, wobei im Zwischenraum 13 ein Gemenge aus angedickter Stützflüssigkeit, unbeschädigten Tonkugeln und Tonteilen zerborstener Tonkugeln entsteht.

Anschließend wird auch im unteren Querschnittsbereich die Stützflüssigkeit durch Druckluft ersetzt und der verbliebene Teil des Zwischenraumes 13 mit den Tonkugeln 18 verfüllt, woraufhin das Schneidrad 5 erneut ein wenig gedreht und vorgeschoben wird. Zwischen Ortsbrust 8 und Schneidrad 5 befindet sich nun ein gas- und flüssigkeitsdichter Pfropfen 20, der zumeist sogar eine Absenkung des Luftdrucks auf Normaldruck in der Arbeitskammer 4 erlaubt. Im Bedarfsfalle hilft es, wenn der Spalt 21 zwischen Schneidrad 5 und Schildmantel 1 mit einer aufblasbaren Schlauchdichtung 22 abgedichtet wird (vgl. Fig. 4).

Nach Durchführung der gewünschten Arbeiten in der Arbeitskammer 4 wird der Arbeitszustand der Arbeitskammer 4 und des Schneidrades 5 in umgekehrter Reihenfolge wieder hergestellt. Die Tonkugeln 18 können nach Abpumpen und Anfahren des Hydroschildes zumindest teilweise separiert und später erneut verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Ersetzen von in einem Hydroschild mit einem Materialaustragsöffnungen (6) aufweisenden Schneidrad (5) die Ortsbrust (8) stützender Stützflüssigkeit durch Druckluft, wobei die Stützflüssigkeit zunächst in einem oberen Querschnittsbereich bei gleichzeitigem Ersatz durch Druckluft abgelassen wird, danach im oberen Querschnittsbereich die Ortsbrust mit einem Stützmaterial beaufschlagt wird und anschließend auch im unteren Querschnittsbereich die Stützflüssigkeit durch Druckluft ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ablassen der im oberen Querschnittsbereich befindlichen Stützflüssigkeit die Materialaustragsöffnungen auf der der Ortsbrust abgewandten Seite mechanisch verschlossen werden und durch Zurückfahren des Schneidrades zwischen Ortsbrust und Schneidrad ein Zwischenraum (13) gebildet wird, daß anschließend der Zwischenraum im oberen Querschnittsbereich mit schwimmfähigen gebrannten Tonkugeln (18) verfüllt wird, daß danach auch im unteren Querschnittsbereich die Stützflüssigkeit durch Druckluft ersetzt und der verbliebene Teil des Zwischenraumes mit den Tonkugeln verfüllt wird, und daß zumindest abschließend die im Zwischenraum befindliche Tonkugelschicht durch Vorrücken des Schneidrades gegen die Ortsbrust gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialaustragsöffnungen, die nach dem Ablassen der im oberen Querschnittsbereich befindlichen Stützflüssigkeit im unteren Querschnittsbereich liegen, durch Drehen des Schneidrades in den oberen Querschnittsbereich gebracht und dort verschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Normalbetrieb des Hydroschildes eingesetzte Stützflüssigkeit vor dem Ablassen gegen eine angedickte Stützflüssigkeit ausgetauscht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem jeweiligen Einbringen der Tonkugeln eine hochsteife Dickschicht auf die Ortsbrust aufgespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hochsteife Dickschicht in einer Dicke von 3 bis 5 cm aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als angedickte Stützflüssigkeit und hochsteife Dickschicht eine Bentonitsuspension eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum mit einer Tiefe von 15 bis 30 cm gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonkugeln mit einem Durchmesser von 5 bis 10 mm eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonkugeln durch Zufuhröffnungen im Schneidrad mit Druckluft von 5 bis 7 bar in den Zwischenraum eingeblasen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonkugeln unmittelbar nach dem Verfüllen des im oberen Querschnittsbereich liegenden Teils des Zwischenraumes durch Vorrücken des Schneidrades gegen die Ortsbrust gedrückt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen Schneidrad und Schildmantel des Hydroschildes mit einer aufblasbaren Schlauchdichtung abgedichtet wird.