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Die Erfindung bezieht sich auf eine Panzerung für Wasser-Druckschächte. Es ist bekannt für
Wasserkraftanlagen Stollen im Fels mit einem Stahlrohr zu verkleiden und dieses mit Beton zu hinterfüllen. Nur bei sehr günstigen Verhältnissen, wenn sich beispielsweise kein Gebirgsdruck auswirken kann sowie guter und wasserdichter Fels ansteht, kann auf eine solche Stahlrohrauskleidung verzichtet werden.
Die mit Beton hinterfüllte Rohrleitung muss dann dem inneren Wasserdruck, dem äusseren Wasserdruck und dem äusseren Bergdruck standhalten. Bei der Betonierung entstehen aber zwischen Betonmantel und Bebirge unvermeidliche Hohlräume, die durch das Einpressen von Zementmilch ausgefüllt werden müssen.
Diese bekannten Massnahmen erweisen sich jedoch als ungenügend bei stark zerklüftetem, nachgiebigem und wasserdurchlässigem Fels, insbesondere dann, wenn der Bergdruck infolge Verschiebung stark ansteigen könnte. Auch wenn der äussere Wasserdruck von vornherein zu hoch ist, können die einfachen Rohre nicht als
Panzerung eingesetzt werden und zwingen oftmals, den Verlauf der Rohrleitung in einer kostspieligeren Variante zu projektieren.
Man hat bereits den Vorschlag gemacht, einen Druckschacht mit einem doppelten Stahlrohr auszukleiden und die Zwischenräume zwischen den Rohren und dem Fels mit Beton auszufüllen. Es wird damit angestrebt, wesentliche Anteile sowohl des inneren als auch des äusseren Wasserdruckes vom Verband der Doppelrohre mit der druckfesten Beton-Zwischenschicht aufzufangen, während die äussere Betonschicht primär dem äusseren
Bergdruck standhalten muss. Hiebei wird der Innendruck etwa hälftig vom Doppelpanzerrohr-Verband und dem
Fels aufgenommen. Das Innenrohr und das Aussenrohr wirden hiebei in ungeführ gleichen Verhältnissen bei der
Aufnahme des Druckes mit.
Entsprechend dem Vorschlag wurden für das innere und das äussere Rohr ein guter Baustahl mit mittlerer
Zugfestigkeit verwendet. Versuche ergaben jedoch, dass bei Innendruck das innere Rohr 20% mehr deformiert als das Aussenrohr. Beide Rohre und das Betonzwischenrohr sind auf Weitung durch den Innendruck beansprucht und müssen arbeiten, wegen der ungleichen Deformation kann das aber durch Rissbildung zur Zertrümmerung der anhaftenden steifen Mörtelfüllung führen, worauf dann das Zusammenfalten des Doppelrohres bei entleerter
Leitung unter Einwirkung des äusseren Wasserdrucks erfolgen kann. Dieses Risiko erscheint so gross, dass es die Anwendung von Doppelrohren der bereits vorgeschlagenen Art weitgehend ausschliesst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Panzerung zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind und die ausserdem besonders vorteilhaft hergestellt und montiert werden kann. Ausgehend von einer Panzerung für Wasser-Druckschächte, die zwei konzentrisch angeordnete Stahlrohre unterschiedlichen Durchmessers und unterschielicher Wandstärke sowie eine Füllung zwischen dem inneren und dem äusseren Rohr aus einem druckfest gebundenem und erhärteten Material aufweist, wobei das Innenrohr aus einem Stahl mit hoher Streckgrenze und das Aussenrohr aus einem Stahl niedriger Streckgrenze besteht, wird erfindungsgemäss die Wandstärke des Innenrohres nur zum Auffangen des gesamten Innendruckes bemessen,
während die Füllung als starres armiertes Rohr zur Aufnahme des Assendruckes ausgebildet und das nachgiebige Aussenrohr gegenüber der Füllung axial verschiebbar angeordnet ist.
Zweckmässigerweise kann das Aussenrohr an vorbestimmten Stellen durch Anschliff geschwächt sein.
In dieser Weise wird der äussere Wasserdruck durch den Verband, gebildet aus dem nachgiebiger hergestellten Aussenrohr und dem steifen druckfesten Beton-Zwischenrohr sowie dem gleichfalls steifen Stahlinnenrohr abgefangen, auch bei entleerter Leitung ist dadurch ein Zusammenfalten wirkungsvoll verhindert.
Weiters soll ein Verfahren zur Herstellung dieser Panzerung vorgeschlagen werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass auf das Innenrohr als Abstandhaltebügel und Armierung dienende gebogene oder gewendelte Stabrundeisen aufgeklemmt werden, auf welche das Aussenrohr aufgeschoben wird und dass der Zwischenraum zwischen dem äusseren und dem inneren Rohr unter Hochdruck mit plastisch abbindendem gegebenenfalls durch Einvibrieren verdichteten Betonschlamm gefüllt wird, wobei vorzugsweise die Innenfläche des Aussenrohres mit einer Schicht versehen wird, die das Haften des Betons verhindert.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, welches auf den angehefteten Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen : Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Berg mit eingezeichnetem Druckschacht, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Druckschacht, Fig. 3 eine vergrösserte Einzelheit aus Fig. 2, Fig. 4 wie Fig. 3 aber mit eingezeichneter Armierung, Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Teil der Panzerung mit Längsarmierung, Fig. 6 wie Fig. 5 mit Längs und Querarmierung und Fig. 7 eine Variante.
In Fig. 1 ist ein 1800 m langer Druckschacht--l--für ein Kraftwerk dargestellt, der möglichst gradlinig durch den Fels --2-- geführt wird. Auf der nicht massstäblichen Skizze sind proportional die Profile für das
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verunmöglicht.
Erfmdungsgemäss ist nun im Schacht eine Panzerung vorgesehen, die aus einem äusseren Rohr--7--und
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--8-- besteht,Streckgrenze von zirka 24 kg/mm2 hergestellt und besitzt eine Wandstärke von 6 mm. Zwischen die Rohre ist als 50 mm dicke Schicht ein sehr plastisch angemachter Betonschlamm--3--eingepresst, der mit besonders guter Druckfestigkeit und hohem Haftvermögen abbindet.
Gemäss Fig. 4 sind gebogene oder gewendelte Stabrundeisen --11-- vorgesehen, die einerseits bei der Montage der Rohre als Abstandhaltebügel dienen und anderseits als Betonarmierung wirken. Es ist auch denkbar, gemäss Fig. 6 einzelne entsprechende gebogene Blechstücke --12-- anstelle der Stabrundeisen-11--
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Rohr, welches mit dem Stahl-Innenrohr fest verbunden ist. Das Aussenrohr ist an seiner Innenfläche mit bekannten Mitteln so behandelt, dass an ihm der Beton nicht haftet.
Der Herstellungsvorgang ist der folgende : Die Leitung-l-wird im Herstellungswerk aus Teilstücken zu
Rohrschüssen zusammengeschweisst, wobei sich die Länge derselben anch den Transport- und
Montageverhältnissen richtet. Anschliessend werden vorgebogene oder gewendelte Stabrundeisen auf das
Innenrohr aufgeklemmt und bilden so die Abstandhaltebügel, über die man das Aussenrohr schiebt, nachdem es gegebenenfalls an seiner Innenseite in der Weise vorbehandelt wurde, dass der Beton nicht haftet. Dabei lässt man zunächst das eine Rohr etwas vorstehen, damit man am Montageort die einzelnen Rohrschüsse durch Schweissen verbinden kann. Neben den Abstandbügeln werden einzelne Rohrschüsse mit dichtenden Sperringen zur
Zonenaufteilung der Leitungsmantelung versehen. Ebenso werden nun die Längsarmierungen in den
Zwischenraum eingebracht.
Nachdem nun am Montageort die einzelnen Rohrschüsse miteinander verschweisst sind, wird Betonschlamm mit Betonpumpen eingepresst. Gegebenenfalls kann ein profilierter Ring wie auf Fig. 7 dargestellt in dem Zwischenraum aufgeigt werden mit dem man in bekannter Weise den eingebrachten Beton durch Vibrieren zusätzlich verdichtet. Wie bisher für einfache Panzerungen üblich, wird auch das vorgeschlagene Doppelrohr im Felsenausbruch einbetoniert wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Nach dem Abbinden entstehen zwischen dem äusseren Betonmantel und dem Fels unvermeidlich Hohlräume, die bisher durch nachträgliches Einpressen von Zementmilch ausgefüllt werden mussten. Die Rohre waren deshalb in regelmässigen Abständen mit Bohrungen versehen, die nach dieser Arbeit druckdicht geschlossen werden mussten.
Nunmehr ist es bei der vorgeschlagenen Panzerung nicht mehr notwendig, diese Hohlräume im äusseren Betonmantel auszufüllen. Bei der Leitung nach beschriebenem Beispiel kann dadurch die Montagezeit um 5 Monate gekürzt werden.
Mit der vorstehend geschilderten Panzerung wird der Vorteil erreicht, dass sich bei eventuell auftretenden Gesteinsverschiebungen oder bei Änderung der Druckverhältnisse das Aussenrohr gegenüber der Betonzwischenfullung und dem Innenrohr nachgebend anlegen kann, wobei keine Gefahr der Schädigung des Betonzwischenrohres besteht.
Das Aussenrohr wird wasserdicht geprüft verlegt und da der Raum zwischen Innenrohr und Aussenrohr durch die Sperringe in wasserdichte Abschnitte unterteilt ist, kann nur ein kleiner Teil mit Sickerwasser vorlaufen, falls nach langen Jahren des Gebrauchs das Aussenrohr doch einmal undicht werden sollte. Wo noch zusätzlich gegen Zukunftsrisiken durch Sickerwasser gesichert werden soll, kann man eine kleine Stelle des Aussenrohres am unteren Teil eines Sperrabschnittes durch Anschliff etwas schwächen, so dass sich ein etwa aufbauender Druck einen Abfluss schaffen kann.
Die gleiche Doppelpanzerung kann auch vorteilhaft für Kavernen, Wasserschlösser und ähnliche Stollenbauten verwendet werden.
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