WO2023222898A1 - Verfahren zum bau eines verkehrswegetunnels, eines leitungsstollens oder eines druckwasserstollens in tübbingbauweise - Google Patents

Verfahren zum bau eines verkehrswegetunnels, eines leitungsstollens oder eines druckwasserstollens in tübbingbauweise Download PDF

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WO2023222898A1
WO2023222898A1 PCT/EP2023/063511 EP2023063511W WO2023222898A1 WO 2023222898 A1 WO2023222898 A1 WO 2023222898A1 EP 2023063511 W EP2023063511 W EP 2023063511W WO 2023222898 A1 WO2023222898 A1 WO 2023222898A1
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water
reaction resin
tunnel
reactive
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PCT/EP2023/063511
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Götz Tintelnot
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Tph Bausysteme Gmbh
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    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
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    • C04B26/02—Macromolecular compounds
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    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries

Definitions

  • the present invention relates to a method for building a traffic tunnel, a line tunnel (pipes for electricity, water or gas) or a pressurized water tunnel (headrace tunnel for hydroelectric power plants) using segment construction, in which segment components are assembled in a machine-made hole in the rock or soil to form a closed lining in the form of a segment tube, and the annular gap between the bore and the outer wall of the segment tube is filled with a reaction resin and filler that hardens through polymerization.
  • an inorganic material that is not reactive with water is used as the filler, to which the reaction resin that hardens by polymerization is fed into the annular gap before or during conveyance.
  • the reaction resin is mixed with the filler before or during the injection into the annular gap and distributed therein.
  • an inorganic material that is not reactive with water and has an average particle size of ⁇ 500 pm can be used as a filler in the process described in EP 3 913 186 A1 and still achieve sufficient resilience of the annular gap filling.
  • the non-water-reactive material with a small particle size as a filler, good flowability of the composition can also be achieved, so that the materials can be pumped over a long distance from the tunnel entrance to the place of use and can be used there to fill the annular gap.
  • the method according to the invention has the advantage that no further chemical additives such as flow improvers or adjusting agents need to be used, which can pollute the soil.
  • the composition also has high ductility with sufficient strength, which has the advantage that stresses in the ground can be balanced out by the annular gap filling and it does not break.
  • composition that is used to fill the annular gap in the method according to the invention is cement-free, that is, it does not contain any cement. Instead, the composition comprises polymerization-curing reactive resin and filler f, wherein the filler f comprises an inorganic material that is not reactive with water and has an average particle size of ⁇ 500 pm.
  • an inorganic material that is not reactive with water is an inorganic material that does not react with water or only reacts in a negligible amount at room temperature. It is therefore inert towards water.
  • the material is hardly or only sparingly soluble in water and forms a suspension with it.
  • the water-non-reactive inorganic material has an average particle size of 0.5 to 500 pm, such as 0.5 to 300 pm.
  • the inorganic material that is not reactive with water has an average particle size of ⁇ 200 ⁇ m, in particular ⁇ 100 gm.
  • the water-non-reactive inorganic material may preferably have an average particle size of 5 to 100 gm. The particle size can be measured using grain size distribution.
  • the filler consists of the inorganic material that is not reactive with water.
  • Porous fillers can be used as an inorganic material that is not reactive with water.
  • calcite calcite
  • silts clays
  • quartz powder calcite
  • dusts or flours or mixtures thereof can be used as inorganic materials that are not reactive with water.
  • the water-non-reactive inorganic material comprises or consists of calcium carbonate.
  • the inorganic material that is not reactive with water comes from recycling processes, such as residues from crushing or processing plants.
  • the filler is used in the form of an aqueous suspension, which is mixed with the polymerization-curing reaction resin and distributed therein. In this way, a homogeneous annular gap filling can be achieved.
  • the reaction resin that hardens by polymerization is a polyaddition, poly- condensation or reaction resin that hardens through radical polymerization.
  • a reaction resin based on acrylate or silicate resin or based on polyurethane or based on epoxy resin or polyester resin is particularly preferably used.
  • the composition may comprise 20 to 90% by volume of filler, preferably 40 to 70% by volume and particularly 55 to 65% by volume of filler.
  • composition can comprise 5 to 50% by volume of reaction resin, preferably 20 to 40% by volume and in particular 35 to 35% by volume of reaction resin.
  • composition can comprise 0.5 to 30% by volume of water, preferably 1 to 20% by volume and in particular 5 to 15% by volume of water.
  • the composition consists of reaction resin, inorganic material that is not reactive with water, and water.
  • the filler is mixed with the reaction resin that hardens by polymerization and distributed therein by conveying these two components through a mixing device after the reaction resin and filler have been combined; preferably the mixing device is a static mixer or a compulsory mixer.
  • a static mixer has a line in the form of a tube through which the components to be mixed are conveyed. the .
  • a compulsory mixer comprises a stationary container in which a mixing tool, e.g. B. with propeller, screw or blades, rotates. Commonly used compulsory mixers are colloidal mixers and dissolvers.
  • Fig. 1 shows a schematic detailed view in section in the area of a shield tail of a tunnel boring machine, behind which segment components are continuously inserted to form a segment tube,
  • Fig. 2 shows a schematic side plan view of a tunnel boring machine with a front cutting wheel and an adjoining shield jacket and below, in section, a detail in the vertical upper end region of the tunnel boring machine and the bore with inserted segment components,
  • Fig. 3 shows a perspective view in cross section transverse to the longitudinal axis of the tunnel bore with installed segment components and a filling of an annular gap between the outer walls of the segment components and the bore in the mountain,
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the production of the injection compound for filling the annular gap, whereby the filler f is first mixed with water to form a suspension, which is then mixed with reaction resin in a mixer in order to obtain the amount intended for filling the annular gap to form ection mass.
  • the production of the drilling in the subsurface is carried out by a tunnel boring machine, in the exemplary embodiment shown a shield machine 1, which is shown in a simplified side plan view in FIG. 2 is shown above.
  • the shield machine 1 is provided at the front with a cutting wheel 2, which is connected behind by a shield jacket 4, which is formed by a steel cylinder sleeve with a slightly smaller diameter in relation to the cutting wheel 2.
  • the devices and machines necessary for operation are housed in the shield jacket 4; in particular, drives, a propulsion mechanism and devices for installing the segment components 10 made of concrete to form the tunnel lining are housed in the interior of the shield jacket 4.
  • the tubbing components 10 are installed a few meters behind the cutting wheel 2, i.e. very shortly after the production of the relevant bore section, using a robot-like device, the so-called erector (not shown), for installing the tubbing components 10 in the rear part of the shield jacket 4, the so-called shield tail 6, is used.
  • the tunnel boring machine is advanced by mechanical feed means that attach to the front side, i.e. the frontmost ring of segment components of the tunnel lining, and advance the tunnel boring machine supported on it.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view in the upper region of a borehole that has just been produced, with only an upper end region of the shield tail 6 of the tunnel boring machine being shown and only an upper end region of the last installed rings of segment components 10 of the tunnel lining being shown. As in Fig. 1, successive rings of segment components 10 are sealed by seals 12.
  • the outer diameter of the cutting wheel 2 is slightly larger than the outer diameter of the adjoining shield casing 4, which is why the hole in the surrounding mountains is a somewhat large one. ren diameter than the shield jacket 4. Furthermore, from the detailed view in the lower part of Fig. 2 it can be seen that, since the segment components 10 are each assembled into a ring at the rear inside the shield tail, which then moves out of the shield tail 4 when the tunnel boring machine is advanced, the outer diameter of the ring segment composed of the segment components is therefore still smaller than is the diameter of the hole in the mountain created by the cutting wheel 2.
  • annular gap As explained in the introduction, the annular gap must be filled with an injection compound in order to embed and store the tunnel lining in the bore.
  • reaction resin and filler are brought together in a container of a compulsory mixer 20 located inside the tail of the shield and mixed by a compulsory mixer rotating in the container 20.
  • the mixed injection medium is then driven by a pump 22 from the compulsory mixer 20 and conveyed through a line.
  • the injection agent is fed into a line 24, which initially leads radially outwards into the outer wall of the shield tail, where it has a bend of 90 ° in a cavity of the shield tail 6 and in a further section parallel to the longitudinal axis of the cylindrical shield tail 6 up to it End runs where the line 24 opens towards the annular gap.
  • lines 24 which are also present in conventional tunnel boring machines and are referred to as pilaster strips.
  • the infective agent is pumped from the container of the compulsory mixer 20 through the line leading out of the container 20 by means of the pump 22 and further through the pilaster strip 24 into the annular gap, so that as the drilling progresses through the tunnel boring machine, the resulting annular gap is continuously filled an annular gap filling 100 is formed between the tunnel lining and the surrounding mountains 102.
  • pilaster strips 24 e.g. B. six pilaster strips distributed around the circumference of the shield tail 6, which convey injection material into the annular gap distributed around the circumference in order to fill it and, after the annular gap filling 100 has hardened, to form a stable bed for the tunnel lining composed of the segment components 10.
  • the segment components 10 are each provided with an injection opening 11 that penetrates the segment component. These injection openings 11 are normally closed by seals. The injection openings 11 serve to fill any existing or newly created cavities in the annular gap after the annular gap filling 100 has hardened by further injecting mixed reaction resin and filler.
  • Fig. 4 very schematically illustrates an embodiment of the method according to the invention.
  • the filler f is formed by a mixture of water and inorganic material that is not reactive with water.
  • the non-water-reactive inorganic material 50 (indicated schematically by a bag) is filled into the container 22 and mixed therein with water supplied from a water container 24, after which the mixture is pumped via a line into an aeration tank 80.
  • the mixture is circulated by a rotating propeller.
  • two pumps 60 convey two monomer components A, B, which are brought together behind the outlet of the pumps 60 and pressed through a static mixer 62. From the outlet of the static mixer 62, the reaction resin is conveyed into an inlet of a static mixer 64.
  • the static mixer 64 also has a second input for the line from the loading tank 80 through which the filler suspension is supplied.
  • the reaction resin and the filler suspension are mixed together in the mixer 64 , and for this purpose the mixer 64 can also be designed as a static mixer. After mixing the filler suspension and reaction resin, the resulting mixture is further conveyed for injection into the annular gap, i.e. in particular into the pilaster strips 24, the exit openings of which open into the annular gap at the end of the shield tail 6.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bau eines Verkehrswegetunnels, eines Leitungsstollens oder eines Druckwasserstollens in Tübbingbauweise, bei dem Tübbingbauteile (10) in einer maschinell erzeugten Bohrung im Gestein zusammengesetzt werden, um eine geschlossenen Auskleidung in Form einer Tübbingröhre zu bilden, und der Ringspalt zwischen der Bohrung und der Außenwand der Tübbingröhre mit einer Zusammensetzung verfüllt wird, die durch Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz und Füllstoff umfasst, wobei dem Füllstoff vor oder während der Förderung in den Ringspalt das durch Polymerisation aushärtende Reaktionsharz zugeführt wird, das mit dem Füllstoff durchmischt wird und darin verteilt wird, <b>dadurch gekennzeichnet</b>, dass die Zusammensetzung zementfrei ist und der Füllstoff ein nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material umfasst, welches eine durchschnittliche Partikelgröße ≤ 500 Mikrometer aufweist.

Description

Verfahren zum Bau eines Verkehrswegetunnels , eines Leitungsstollens oder eines Druckwasserstollens in Tübbingbauweise
Die vorliegende Erfindung betrif ft ein Verfahren zum Bau eines Verkehrswegetunnels , eines Leitungsstollens ( Leitungen für Elektri zität , Wasser oder Gas ) oder Druckwasserstollens ( Triebwasserstollen für Wasserkraftanlagen) in Tübbingbauweise , bei dem Tübbingbauteile in einer maschinell erzeugten Bohrung im Gestein oder Erdreich zusammengesetzt werden, um eine geschlossenen Auskleidung in Form einer Tübbingröhre zu bilden, und der Ringspalt zwischen der Bohrung und der Außenwand der Tübbingröhre durch ein durch Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz und Füllstof f verfüllt wird .
Ein derartiges Tunnelbauverfahren in Tübbingbauweise ist aus EP 3 913 186 Al bekannt . Bei dem bekannten Verfahren wird der Ringspalt zwischen der Außenwand der Tübbingröhre und dem umgebenden Gebirge mit einem Gemisch aus Zement als Füllstof f und einem durch Polymerisation aushärtenden Reaktionsharz verfüllt .
Auch die meisten Baurichtlinien für Tunnel basieren auf der Verwendung einer einkomponentigen Zementsuspension/Mörtel oder einer zweikomponentigen Zement-Wasserglaskombination als Füllmaterial , damit dieses eine ausreichende Belastbarkeit aufweist .
Allerdings werden bei der Zementherstellung große Mengen an Kohlenstof fdioxid ( CO2 ) freigesetzt . Auch werden bei der Reaktion des Zements mit Wasser Hydroxidionen freigesetzt , welche sich im umliegenden Boden und im Grundwasser anreichern können . Dieses kann zu einer Steigerung des pH Werts des Grundwassers an diesen Stellen führen und zu einer Mobilisierung der darin enthaltenden Schwermetalle wie Cadmium oder Arsen . Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bau eines Verkehrswegetunnels , eines Leitungsstollens oder eines Druckwasserstollens in Tübbingbauweise bereitzustellen .
Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Vorteilhafte Aus führungs formen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Füllstof f ein nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material verwendet wird, dem vor oder während der Förderung in den Ringspalt das durch Polymerisation aushärtende Reaktionsharz zugeführt wird . Das Reaktionsharz wird vor oder während der Inj ektion in den Ringspalt mit dem Füllstof f durchmischt und darin verteilt .
Es wurde nun überraschenderweise festgestellt , dass ein nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material , welches eine durchschnittliche Partikelgröße < 500 pm aufweist , in dem in EP 3 913 186 Al beschriebenen Verfahren als Füllstof f verwendet werden kann und trotzdem eine ausreichende Belastbarkeit der Ringspaltfüllung erreicht wird . Durch den Einsatz des nicht mit Wasser reaktiven Materials mit einer kleinen Partikelgröße als Füllstof f kann weiterhin eine gute Fließ fähigkeit der Zusammensetzung erreicht werden, so dass die Materialien über große Entfernung vom Tunneleingang zum Einsat zort gepumpt werden können und dort zur Ringspaltverfüllung eingesetzt werden können .
Es wurde weiterhin überraschenderweise festgestellt , dass durch die Verwendung des nicht mit Wasser reaktiven anorganischen Materials eine bessere Verarbeitbarkeit , bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit und Belastbarkeit der Zusammensetzung erreicht werden . Durch die Verwendung von nicht mit Wasser reaktivem Material wird weiterhin ein neutraler pH des Füllstof fs erreicht , wodurch eine Bodenbelastung durch eine Absenkung des pH Werts vermieden wird .
Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil , das s keine weiteren chemischen Zusatzstof fe wie Fließverbesserer oder Stellmittel verwendet werden müssen, welche den Boden belasten können .
Die Zusammensetzung weist weiterhin eine hohe Duktilität bei ausreichender Festigkeit auf , was den Vorteil hat , dass Spannungen im Boden durch die Ringspaltfüllung ausgeglichen werden können und diese nicht zerbricht .
Die Zusammensetzung, die zur Verfül lung des Ringspalts im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird ist zementfrei , das heißt sie enthält keinen Zement . Stattdessen umfasst die Zusammensetzung durch Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz und Füllstof f , wobei der Füllstof f ein nicht mit Wasser reaktives anorganische Material umfasst , welches eine durchschnittliche Partikelgröße < 500 pm aufweist .
Im Rahmen dieser Erfindung ist ein nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material ein anorganisches Material , dass bei Raumtemperatur keine oder nur in vernachlässigbarer Menge Reaktionen mit Wasser eingeht . Es ist somit inert gegenüber Wasser . Vorzugsweise ist das Material in Wasser kaum oder nur schwer löslich und bildet mit diesem eine Suspension .
In einer vorteilhaften Aus führungs form weist das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material eine durchschnittliche Partikelgröße von 0 , 5 bis 500 pm auf , wie 0 , 5 bis 300 pm . In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material eine durchschnittliche Partikelgröße < 200 pm, insbesondere < 100 gm auf. Das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material kann vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von 5 bis 100 gm aufweisen. Die Partikelgröße kann mittels Korngrößenverteilung gemessen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Füllstoff aus dem nicht mit Wasser reaktiven anorganischen Material.
Als nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material können poröse Füller eingesetzt werden.
Als nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material können beispielsweise Calzit (Calcit) , Schluffe, Tone, Quarzmehl, Flugasche, Stäube oder Mehle oder Mischungen davon eingesetzt werden .
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material Calciumcarbonat oder besteht aus diesem.
In einer bevorzugten Aus führungs form stammt das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material aus Recyclingprozessen, wie z.B. Reste aus Brecher- oder Aufbereitungsanlagen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Füllstoff in Form einer wässrigen Suspension eingesetzt, die mit dem durch Polymerisation aushärtenden Reaktionsharz vermischt und darin verteilt wird. So kann eine homogene Ringspaltverfüllung erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das durch Polymerisation aushärtende Reaktionsharz ein durch Polyaddition, Poly- kondensation oder durch radikalische Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz. Besonders bevorzugt wird ein Reaktionsharz auf Acrylat- oder Silikatharzbasis oder auf Polyurethanbasis oder auf Epoxidharzbasis oder Polyesterharzbasis verwendet. Durch die Formulierung der Komponenten des Reaktionsharzes kann das Aushärtungsverhalten des Reaktionsharzes in gewünschter Weise angepasst werden, um einerseits ein schnelles Aushärten im Ringspalt zu gewährleisten und andererseits ein vorzeitiges Aushärten bereits während des Transports zum Ringspalt zu verhindern.
Die Zusammensetzung kann 20 bis 90 Vol.-% Füllstoff umfassen, vorzugsweise 40 bis 70 Vol.-% und insbesondere 55 bis 65 Vol.-% Füllstoff.
Weiterhin kann die Zusammensetzung 5 bis 50 Vol.-% Reaktionsharz umfassen, vorzugsweise 20 bis 40 Vol.-% und insbesondere 35 bis 35 Vol.-% Reaktionsharz.
Weiterhin kann die Zusammensetzung 0,5 bis 30 Vol.-% Wasser umfassen, vorzugsweise 1 bis 20 Vol.-% und insbesondere 5 bis 15 Vol.-% Wasser.
In einer vorteilhaften Aus führungs form besteht die Zusammensetzung aus Reaktionsharz, nicht mit Wasser reaktivem anorganischen Material und Wasser.
In einer bevorzugten Aus führungs form wird der Füllstoff mit dem durch Polymerisation aushärtenden Reaktionsharz durchmischt und darin verteilt, indem nach Zusammenführung von Reaktionsharz und Füllstoff diese beiden Komponenten durch eine Mischvorrichtung gefördert werden; vorzugsweise ist die Mischvorrichtung ein statischer Mischer oder ein Zwangsmischer. Ein statischer Mischer hat eine Leitung in Form eines Rohrs, durch das die zu mischenden Komponenten gefördert wer- den . In dem Rohr befinden sich strömungsleitende Elemente , die den Stof fstrom aufteilen und wieder zusammenführen, wodurch die Vermischung erreicht wird . Ein Zwangsmischer umfasst einen ruhenden Behälter, in dem ein Mischwerkzeug, z . B . mit Propeller, Schnecke oder Schaufeln, rotiert . Verbreitet verwendete Zwangsmischer sind Kolloidalmischer und Dissolver .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Aus führungsbeispiels in den Zeichnungen beschrieben, in denen :
Fig . 1 eine schematische Detailansicht im Schnitt im Bereich eines Schildschwanzes einer Tunnelbohrmaschine zeigt , hinter der fortlaufend Tübbingbauteile zur Bildung einer Tübbingröhre eingesetzt werden,
Fig . 2 eine schematische seitliche Draufsicht auf eine Tunnelbohrmaschine mit einem vordere Schneidrad und einem daran anschließenden Schildmantel und darunter im Schnitt ein Detail im vertikalen oberen Endbereich der Tunnelbohrmaschine und der Bohrung mit eingesetzten Tübbingbauteilen zeigt ,
Fig . 3 eine perspektivische Ansicht im Querschnitt quer zur Längsachse der Tunnelbohrung mit eingebauten Tübbingbauteilen und einer Verfüllung eines Ringspalts zwischen Außenwänden der Tübbingbauteile und der Bohrung im Gebirge zeigt ,
Fig . 4 eine schematische Darstel lung der Herstellung der Inj ektionsmasse zur Ringspaltverfüllung zeigt , wobei der Füllstof f zunächst mit Wasser gemischt wird, um eine Suspension zu bilden, die anschließend in einem Mischer mit Reaktionsharz vermischt wird, um die für die Verfül lung des Ringspaltes vorgesehene In ektionsmasse zu bilden .
Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig . 1 bis 3 das Einsatz feld des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert . Die Herstellung der Bohrung im Untergrund erfolgt durch eine Tunnelbohrmaschine , im gezeigten Aus führungsbeispiel eine Schildmaschine 1 , die in seitlicher Draufsicht vereinfacht in Fig . 2 oben gezeigt ist . Die Schildmaschine 1 ist vorne mit einem Schneidrad 2 versehen, an das dahinter ein Schildmantel 4 anschließt , der durch eine Stahl zylinderhülse mit im Verhältnis zum Schneidrad 2 etwas kleinerem Durchmesser gebildet ist . Im Schildmantel 4 sind die zum Betrieb notwendigen Geräte und Maschinen untergebracht , insbesondere sind im Innenraum des Schildmantels 4 Antriebe , eine Vortriebsmechanik und Geräte zum Einbau der Tübbingbauteile 10 aus Beton zur Bildung der Tunnelauskleidung untergebracht . Der Einbau der Tübbingbauteile 10 erfolgt wenige Meter hinter dem Schneidrad 2 , also sehr kurz auf die Herstellung des betref fenden Bohrungsabschnitts folgend, wobei dazu ein roboterartiges Gerät , der sogenannte Erektor (nicht gezeigt ) , zum Einbau der Tübbingbauteile 10 im hinteren Tei l des Schildmantels 4 , dem sogenannten Schildschwanz 6 , zum Einsatz kommt . Der Vortrieb der Tunnelbohrmaschine erfolgt durch mechanische Vorschubmittel , die an der Stirnseite , also dem vordersten Ring aus Tübbingbauteilen der Tunnelauskleidung ansetzen und die Tunnelbohrmaschine darauf abgestützt vorschieben .
In Fig . 1 ist eine schematische Schnittdarstellung im oberen Bereich einer gerade hergestellten Bohrung gezeigt , wobei von der Tunnelbohrmaschine nur ein oberer Endbereich des Schildschwanzes 6 und von der Tunnelauskleidung nur ein oberer Endbereich der zuletzt eingebauten Ringe aus Tübbingbauteilen 10 gezeigt ist . Wie in Fig . 1 gezeigt , sind aufeinanderfolgende Ringe aus Tübbingbauteilen 10 durch Dichtungen 12 abgedichtet .
Aus dem Detail im unteren Teil von Fig . 2 ist zu erkennen, dass der Außendurchmesser des Schneidrads 2 etwas größer al s der Außendurchmesser des anschließenden Schildmantels 4 ist , weswegen die Bohrung im umgebenden Gebirge einen etwas große- ren Durchmesser als der Schildmantel 4 hat . Ferner ist aus der Detailansicht im unteren Teil von Fig . 2 zu ersehen, dass , da die Tübbingbauteile 10 hinten im Inneren des Schildschwanzes j eweils zu einem Ring zusammengesetzt werden, der dann beim Vorschieben der Tunnelbohrmaschine aus dem Schildschwanz 4 nach hinten hinauswandert , der Außendurchmesser des aus den Tübbingbauteilen zusammengesetzten Ringsegments daher noch einen geringer als der Durchmesser der vom Schneidrad 2 erzeugten Bohrung im Gebirge ist . Daher verbleibt ein Freiraum zwischen dem Außenmantel der durch die Tübbingbauteile 10 gebildeten Tunnelauskleidung und der Innenwand der durch das Schneidrad 2 erzeugten Bohrung im Gebirge . Dieser Zwischenraum wird als Ringspalt bezeichnet . Der Ringspalt muss wie einleitend erläutert mit einer In ektionsmasse verfüllt werden, um die Tunnelauskleidung in der Bohrung zu betten und zu lagern .
Zur Erzeugung der Inj ektionsmasse für die Ringspaltverfüllung werden in einem im Inneren des Schildschwanzes befindl ichen Behälter eines Zwangsmischers 20 Reaktionsharz und Füllstof f zusammengeführt und durch einen im Behälter 20 rotierenden Zwangsmischer gemischt . Anschließend wird das gemischte Inj ektionsmittel angetrieben durch eine Pumpe 22 aus dem Zwangsmischer 20 und durch eine Leitung gefördert . Das Inj ektionsmittel wird in eine Leitung 24 eingespeist , die zunächst radial nach außen in die Außenwand des Schildschwanzes führt , dort in einem Hohlraum des Schildschwanzes 6 eine Biegung von 90 ° hat und in einem weiteren Abschnitt parallel zur Längsachse des zylindrischen Schildschwanzes 6 bis zu dessen Ende verläuft , wo sich die Leitung 24 zum Ringspalt hin öf fnet . Es können mehrere dieser Leitungen 24 vorhanden sein, die auch bei herkömmlichen Tunnelbohrmaschinen vorhanden sind und als Lisenen bezeichnet werden .
Am hinteren Ende des Schildschwanzes 6 befinden sich sowohl an der Innenwand als auch an der Außenwand Bürstendichtungen 8 , die den Endbereich des Schildschwanzes 6 einerseits gegenüber der Außenwand des zuletzt gebildeten Rings aus Tübbingbauteilen 10 und andererseits die Außenwand des Schildschwanzes 6 gegenüber dem umgebenden Gebirge abdichtet . Diese Bürstendichtungen 8 sollen gewährleisten, dass keines falls aus dem Ende der Lisene 24 in den Ringspalt gedrücktes Inj ektionsmaterial über die Verfüllung des Ringspaltes hinaus auch über den Endbereich des Schildschwanzes 6 hinaus nach vorne gedrückt wird .
Auf diese Weise wird das In ektionsmittel aus dem Behälter des Zwangsmischers 20 durch die aus dem Behälter 20 führende Leitung mittels der Pumpe 22 und weiter durch die Lisene 24 in den Ringspalt gepumpt , so dass mit Fortschreiten der Bohrung durch die Tunnelbohrmaschine kontinuierlich der entstehende Ringspalt zwischen der Tunnelauskleidung und dem umgebenden Gebirge 102 eine Ringspaltverfüllung 100 gebildet wird . Dabei sind in der Regel mehrere Lisenen 24 vorhanden, z . B . sechs um den Umfang des Schildschwanzes 6 herum verteilte Lisenen, die um den Umfang herum verteilt Inj ektionsmaterial in den Ringspalt fördern, um diesen zu verfüllen und nach Aushärtung der Ringspaltverfüllung 100 eine stabile Bettung für die aus den Tübbingbauteilen 10 zusammengesetzte Tunnelauskleidung zu bilden .
In Fig . 3 ist zu sehen, dass die Tübbingbauteile 10 j eweils mit einer das Tübbingbauteil durchdringenden Inj ektionsöf fnung 11 versehen sind . Diese Inj ektionsöf fnungen 11 sind normalerweise durch Dichtungen verschlossen . Die Inj ektionsöf fnungen 11 dienen dazu, dass nach Aushärten der Ringspaltverfüllung 100 eventuell noch bestehende oder neu entstandene Hohlräume im Ringspalt durch nochmalige Inj ektion von gemischtem Reaktionsharz und Füllstof f zu verfüllen . In Fig . 4 ist sehr schematisch eine Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens illustriert . In diesem Fall wird der Füllstof f durch eine Mischung aus Wasser und nicht mit Wasser reaktivem anorganischen Material gebildet . Hier wird das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material 50 ( schematisch durch einen Sack angedeutet ) in den Behälter 22 gefüllt und darin mit aus einem Wasserbehälter 24 zugeführten Wasser gemischt , wonach die Mischung über eine Leitung in ein Belebungsbecken 80 gepumpt wird . In dem Belebungsbecken 80 wird die Mischung durch einen rotierenden Propeller umgewäl zt . Parallel dazu fördern zwei Pumpen 60 zwei Monomerkomponenten A, B, die hinter dem Ausgang der Pumpen 60 zusammengeführt und durch einen statischen Mischer 62 gedrückt werden . Vom Ausgang des statischen Mischers 62 wird das Reaktionsharz in einen Eingang eines statischen Mischers 64 gefördert . Der statische Mischer 64 hat auch einen zweiten Eingang für die Leitung aus dem Belegungsbecken 80 , durch die die Füllstof f suspension zugeführt wird . In dem Mischer 64 werden das Reaktionsharz und die Füllstof f suspension miteinander vermischt , wobei hierzu der Mischer 64 ebenfalls als statischer Mischer ausgebi ldet sein kann . Nach Vermischung von Füllstof f suspension und Reaktionsharz wird das resultierende Gemisch weiter zur Inj ektion in den Ringspalt gefördert , also insbesondere in die Lisenen 24 , deren Ausgangsöf fnungen am Ende des Schildschwanzes 6 in den Ringspalt münden .

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Bau eines Verkehrswegetunnels , eines Leitungsstollens oder eines Druckwasserstollens in Tübbingbauweise , bei dem Tübbingbauteile ( 10 ) in einer maschinell erzeugten Bohrung im Gestein oder Erdreich zusammengesetzt werden, um eine geschlossenen Auskleidung in Form einer Tübbingröhre zu bilden, und der Ringspalt zwischen der Bohrung und der Außenwand der Tübbingröhre mit einer Zusammensetzung verfüllt wird, die durch Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz und Füllstof f umfasst , wobei dem Füllstof f vor oder während der Förderung in den Ringspalt das durch Polymerisation aushärtende Reaktionsharz zugeführt wird, das mit dem Füllstof f durchmischt wird und darin verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung zementfrei ist und der Füllstof f ein nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material umfasst , welches eine durchschnittliche Partikelgröße < 500 pm aufweist . Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , das s das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material eine durchschnittliche Partikelgröße von 0 , 5 bis 300 pm aufweist , vorzugsweise 5 bis 100 pm . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Füllstof f aus dem nicht mit Wasser reaktivem anorganischen Material besteht . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material Calciumcarbonat umfasst oder daraus besteht . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material ausgewählt ist aus Calcit, Schluffe, Tone, Quarzmehl, Flugasche, Stäube oder Mehle oder Mischungen davon . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht mit Wasser reaktive anorganische Material aus einem Recyclingprozess stammt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff als wässrige Suspension eingesetzt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als durch Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz ein durch Polyaddition, Polykondensation oder durch radikalische Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz verwendet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktionsharz auf Acrylat- oder Silikatharzbasis oder auf Polyurethanbasis oder auf Epoxidharzbasis oder Polyesterharzbasis verwendet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 5 bis 50 Vol.-% Reaktionsharz umfasst, vorzugsweise 20 bis 40 Vol.-% Reaktionsharz . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 20 bis 90 Vol.-% Füllstoff umfasst, vorzugsweise 40 bis 70 Vol.-% Füllstoff . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus Reaktionsharz, nicht mit Wasser reaktivem anorganischen Material und Wasser besteht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff, dem durch Polymerisation aushärtenden Reaktionsharz vor der Polymerisation beigemischt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff mit dem durch Polymerisation aushärtenden Reaktionsharz durchmischt und darin verteilt wird, indem nach Zusammenführung von Reaktionsharz und Füllstoff beide Komponenten durch eine Mischvorrichtung, vorzugsweise durch einen statischen Mischer (64) oder einen Zwangsmischer (20) , vermischt werden. Verwendung einer Zusammensetzung, welche durch Polymerisation aushärtendes Reaktionsharz und Füllstoff umfasst zur Verfüllung des Ringspalts zwischen Bohrung und Außenwand einer Tübbingröhre, wobei der Füllstoff zementfrei ist und ein nicht mit Wasser reaktives anorganisches Material umfasst, welches eine Partikelgröße < 500 pm aufweist.
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