DE102004017648B4 - Verfahren zum Bau von Tunneln unter dem Meeresgrund - Google Patents

Verfahren zum Bau von Tunneln unter dem Meeresgrund Download PDF

Info

Publication number
DE102004017648B4
DE102004017648B4 DE200410017648 DE102004017648A DE102004017648B4 DE 102004017648 B4 DE102004017648 B4 DE 102004017648B4 DE 200410017648 DE200410017648 DE 200410017648 DE 102004017648 A DE102004017648 A DE 102004017648A DE 102004017648 B4 DE102004017648 B4 DE 102004017648B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ring elements
tunnel
shaft
access
access shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200410017648
Other languages
English (en)
Other versions
DE102004017648A1 (de
Inventor
Ilja Solomonik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOLOMONIK, IGOR, MOSKAU, RU
Original Assignee
SOLOMONIK IGOR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SOLOMONIK IGOR filed Critical SOLOMONIK IGOR
Publication of DE102004017648A1 publication Critical patent/DE102004017648A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004017648B4 publication Critical patent/DE102004017648B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D1/00Sinking shafts
    • E21D1/08Sinking shafts while moving the lining downwards

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Erschließungsschächten im Meer entlang einer zu bauenden Tunneltrasse unter dem Meersgrund bei dem für jeden Erschließungsschacht beginnend auf dem Meeresgrund (1) mehrere Ringelemente (12) jeweils formschlüssig ineinandergreifend und nach außen abgedichtet bis über die Höhe des Meeresspiegels (10) unter Bildung eines Erschließungsschachtes (2) übereinandergestapelt werden,
wobei der wachsende Stapel der Ringelemente (12) durch sein eigenes Gewicht die weichen Schichten des Schwemmbodens (19) durchstößt und dann auf dem festen Gestein (20) verankert und abgedichtet wird,
wobei nach dem Erreichen des Meeresspiegels (10) das im Erschließungsschacht (2) befindliche Wasser entfernt wird, um in den trockengelegten Erschließungsschacht (2) Ausrüstungsgegenstände einzubringen
und wobei zur Stabilisierung um den entstehenden Stapel der Ringelemente (12) eine verlorene Stützrüstung (3) errichtet wird und in einer ersten Phase Betonformkörper (4) und aufgeschütteter Boden (5) im Bereich der verlorenen Stützrüstung (3) rings um den Stapel der Ringelemente (12) ausgelegt und übereinander gestapelt werden,...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren des Tiefbaus, insbesondere zum Herstellen von Erschließungsschächten im Meer entlang einer zu bauenden Tunneltrasse unter dem Meeresgrund zwecks Verbindung von Inseln mit dem Festland, von Inseln untereinander und von Teilen des Festlandes miteinander.
  • Bekannt ist ein Verfahren zum Bau eines submarinen Tunnels, der drei horizontale und zwei geneigte Abschnitte enthält ( SU 889 859 ). Innerhalb eines jeden horizontalen Abschnittes wird ein Erschließungsschacht errichtet. Die fertigen Tunnelabschnitte werden durch wasserdichte Trennwände von dem jeweiligen Arbeitsabschnitt abgetrennt und teilweise geflutet. Sie bilden unterirdische Wasserwege zum Transport des Abraumes. Je nach der Entfernung des Abbauortes von der Trennwand wird der Arbeitsabschnitt befestigt und die Trennwand in Richtung Abbauort verlegt. Der Abraum wird in Containern auf dem Wasserweg zum Erschließungsschacht transportiert, die Container mit einem Aufzug oder Kran gehoben und in eine Kippe entladen. Abzusenkende Container werden als Gegengewicht mit Wasser gefüllt, im Tunnel geleichtert, zu einem Zugverband zusammengeschlossen und wieder zum Abbauort transportiert.
  • Von Nachteil bei diesem Verfahren ist seine geringe Leistungsfähigkeit, seine technologische Ineffektivität sowie der Umstand, dass es nur bei relativ kleinen Tunnellängen und bei geringen Tiefen angewendet werden kann. Das betrifft insbesondere das Niederbringen und die Sicherung des Erschließungsschachtes, die geringe Effektivität des Containertransportes sowie die Arbeitsbedingungen in dem gefluteten Tunnel. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer Flutung des Erschließungsschachtes und des angrenzenden Tunnelabschnittes bei hohem Seegang oder Sturm.
  • Bekannt ist weiter ein Verfahren, bei dem der Tunnelvortrieb abschnittsweise sowohl vom Festland als auch von mehreren Stellen innerhalb der geplanten Tunneltrasse ausgeführt wird ( GB 2,358,417 ). An einer derartigen Stelle der geplanten Tunneltrasse wird senkrecht ein Beton- oder Stahlbetonrohr auf den Meeresgrund und weiter bis in die erforderliche Tiefe im Meeresgrund abgesenkt. Der derart gebildete Schacht dient während des Baus als Erschließungs- und später als Lüftungsschacht sowie Notausstieg. Der Erschließungsschacht besteht im Wesentlichen aus zwei Rohrteilen, einem Fuß und einem Hauptteil. Zur Montage wird das Fußteil mit Hilfe eines Schwimmkranes auf den Meeresgrund abgesenkt. Das Fußteil sinkt zuerst unter der Einwirkung seines eigenen Gewichtes in die weichen Schichten des Meeresgrundes ein und wird anschließend weiter in das feste Gestein abgesenkt und dort mit einer Betonlösung verankert. Nach dem das Innere des Fußteils freigeräumt wurde, wird das Hauptteil, ein Rohr von erforderlicher Länge, mit Hilfe eines Kranes auf dem Fußteil montiert. An dem oberen Ende des Rohres wird in entsprechender Höhe über dem Meeresspiegel eine Plattform für einen Hebemechanismus und für Versorgungseinrichtungen angeordnet. Nach dem Abdichten der Stumpfnaht zwischen dem Rohrteil und dem Fußteil durch Betonieren wird das Wasser aus dem derart gebildeten Erschließungsschacht durch Pumpen entfernt und der Erschließungsschacht bis in die Tiefe des geplanten Tunnelverlaufs abgeteuft.
  • Als nachteilig hat sich bei diesem Verfahren erwiesen, dass das Niederbringen und die Montage der beiden großen Schachtteile außerordentlich kompliziert und arbeitsaufwändig sind. Das Verfahren erfordert den Einsatz großer Schwimmkräne und Taucher mit speziellen Ausrüstungen. Neben dem Gewicht und den Abmessungen der zu montierenden Teile sind auch die Auswirkungen des Seeganges auf die Befestigung des Erschließungsschachtes am Meeresgrund zu berücksichtigen. Schließlich wirkt die Last der am oberen Ende des Erschließungsschachtes vorgesehenen Plattform mit den auf ihr angeordneten Einrichtungen ungünstig auf die Stabilität des gesamten Bauwerkes, was insbesondere bei extremen Wetterbedingungen zu einer Zerstörung führen kann.
  • Es sei weiter darauf hingewiesen, dass der bisher beim Vortrieb von Tunneln angewendete mechanische, pneumatische oder explosive Abbau die stetige Beseitigung des Abraums und die unterbrechungsfreie Ausführung der nachgeordneten Ausbaumaßnahmen, wie Sicherung der Tunnelwände und Ausbau der notwendigen Installationen zur Energieversorgung und Kommunikation, den Bau von Schienenwegen und der Wetterführung behindert, da das Haufwerk des anfallenden Abraums erst entfernt werden muss, ehe die Arbeiten wieder aufgenommen werden können. Das verzögert die Arbeiten, verteuert sie und erfordert zusätzliche Maßnahmen für die Unterbringung des abgebauten Gesteines.
  • Ferner ist aus der DE 25 22 534 A ein Verfahren zur Herstellung eines Bauwerkes oder einer künstlichen Insel im Wasser bekannt. Hier wird ein schwimmfähiger Baukörper, der unten längs seines Umfanges mit einer undurchlässigen Hülle versehen ist, an der Einbaustelle unter Aufweitung nach unten abgesenkt, in dem Wasser und körniger Füllstoff in die Hülle eingebracht wird. Das Wasser wird anschließend abgesaugt, so dass ein aus ummanteltem Füllstoff gebildetes Unterwasserbauwerk entsteht, das als Insel ausbaufähig ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Bau von Erschließungsschächten im Meer für zu bauende Tunneltrassen unter dem Meeresgrund zu vereinfachen und so die Baukosten und Bauzeiten für die Tunneltrasse zu verringern.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Sicherheit und Stabilität des Erschließungsschachtes während seiner Errichtung und während seiner Nutzung zu erhöhen.
  • Schließlich stellt sich die Erfindung die Aufgabe, auf den Einsatz extrem großer und komplizierter technischer Einrichtungen zu verzichten.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für ein Verfahren zum Bau von Tunneln unter dem Meeresgrund mit mindestens einem Erschließungsschacht im Seebereich dadurch gelöst, dass entlang der geplanten Tunneltrasse auf dem Meeresgrund in geeigneten Abständen mindestens ein Erschließungsschacht aus einzelnen Ringelementen errichtet wird, dass aus dem derart errichteten Erschließungsschacht nach Erreichen des Meeresspiegels das in ihm befindliche Wasser entfernt und der Erschließungsschacht in dem festen Gestein des Meeresgrundes bis auf die Tiefe der geplanten Tunneltrasse niedergebracht wird und der Vortrieb des Tunnels mindestens in einer der beiden Richtungen längs der geplanten Tunneltrasse vorgenommen wird und dass eine stetig fortschreitende Stabilisierung des Erschließungsschachtes mit dem Absetzen des Abraums von einem stetig fortschreitenden Abteufen des Erschließungsschachtes sowie einem stetig fortschreitenden Vortrieb des Tunnels einhergeht. Zur Errichtung des Erschließungsschachtes werden Ringelemente aus Stahlbeton oder Beton mit ringförmigen, formschlüssigen Arretierungsmitteln an beiden Ringflächen verwendet, wobei ein erstes Ringelement auf einen vorbereiteten Platz auf den Meeresgrund abgesenkt wird und weitere Ringelemente werden durch Absenken auf das erste Ringelement bis zum Erreichen des Meeresspiegels übereinander gestapelt. Dabei greift das eine ringförmige Arretierungsmittel in Form einer Feder in das andere Arretierungsmittel in Form einer Nut ein. Nach dem Entfernen des Wassers aus dem Erschließungsschacht werden Ausrüstungsgegenstände in den trockengelegten Erschließungsschacht eingebracht, wonach das Abteufen des Erschließungsschachtes bis auf die Tiefe der geplanten Tunneltrasse und der anschließende Vortrieb des Tunnels in mindestens eine der Richtungen der Tunneltrasse mit Hilfe des Spülstrahls von Wasserkanonen und Hydroexplosionen vorgenommen wird, der entstehende Abraum wird mit dem abfließenden Wasser des Spülstrahls gemischt und mit Hilfe von Druck-Schlammleitungen als Pulpe aus dem Erschließungsschacht gefördert. Um den entstehenden Erschließungsschacht wird eine verlorene Stützrüstung errichtet und in einer ersten Phase werden Betonformkörper und aufgeschütteter Boden im Bereich der verlorenen Stützrüstung rings um den Erschließungsschacht ausgelegt und übereinander gestapelt, während in einer nachfolgenden Phase der Abraum aus dem Erschließungsschacht und später aus dem Vortrieb des Tunnels rings um den Erschließungsschacht abgesetzt wird. Das Absetzen des Abraums wird bis zur Bildung einer künstlichen Insel rings um den Erschließungsschacht fortgesetzt. Die Ringelemente werden mit Hilfe von aufblasbaren Schwimmkörpern verzögert abgesenkt, wobei bei dem Aufeinanderstapeln der Ringelemente die ringförmigen, formschlüssigen Arretierungsmittel jeweils zweier Ringelemente ineinander greifen, der Stapel der Ringelemente durch sein eigenes Gewicht die weichen Schichten des Schwemmbodens durchstößt und derart auf dem festen Gestein des Meeresgrundes abgesetzt, dort verankert und abgedichtet wird. Zum verzögerten Absenken der Ringelemente werden die aufblasbaren Schwimmkörper an Befestigungsmitteln der Ringelemente angebracht und durch Regeln des Luftvolumens der Schwimmkörper über Ventile wird eine bestimmte Sinkgeschwindigkeit eingestellt. Die Stoßnaht zwischen jeweils zwei Ringelementen wird durch ein aufblasbares Dichtungsmittel überdeckt und im montierten Zustand der Ringelemente entlüftet, wodurch die erwünschte Dichtung herbeiführt wird. Das Abteufen des Erschließungsschachtes bis auf die Tiefe der geplanten Tunneltrasse und der anschließende Vortrieb des Tunnels in mindestens eine der Richtungen der Tunneltrasse wird bis zu einer Festigkeit des Gesteins von 4 Einheiten nach Protodjakonov mit Hilfe des Spülstrahls von Wasserkanonen und bei einer höheren Festigkeit mit Hilfe von Hydroexplosionen vorgenommen. Eine Anzahl von Ringelementen wird unter dem Meeresspiegel in ein Metallkorsett eingefasst. Die Pfähle der verlorenen Stützrüstung werden mit Seilen an dem Metallkorsett befestigt.
  • Die erfindungsgemäßen Vorteile der vorgeschlagenen Lösung sind folgende: Das erfindungsgemäße Verfahren ist in allen seinen Teilen auf einen stetigen und unterbrechungsfreien Ablauf abgestellt. Das betrifft sowohl die Errichtung der Erschließungsschächte als auch den Abbau des Gesteins, die Beseitigung des Abraums und die Stabilisierung der Erschließungsschächte. Insbesondere durch die Kombination des Abbaus des Gesteins mit Hilfe von Wasser und der Umwandlung des Abraumes in Pulpe ist nicht nur eine stetige Betriebsweise beim Abteufen der Erschließungsschächte und beim Vortrieb des Tunnels, sondern auch eine stetig fortschreitende Stabilisierung der wachsenden Erschließungsschächte möglich. Darüber hinaus gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die unterbrechungsfreie Ausführung der notwendigen Nacharbeiten am Tunnel, wie die Sicherung der Tunnelwände, die Verlegung von Gleisen und die Installation der Energie-, Kommunikations- und Wetterversorgung. Schließlich wird auf den Einsatz spezieller Technik verzichtet, die zur Absenkung langer Rohrteile erforderlich wäre.
  • Die erfindungsgemäße Lösung wird im Folgenden durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
  • 1 – Schnittdarstellung eines Tunnelabschnittes mit einem Erschließungsschacht,
  • 2 – Schnittdarstellung der Verbindungsstelle zweier Stahlbetonringe und
  • 3 – Draufsicht auf einen Stahlbetonring.
  • Den eigentlichen Bauarbeiten geht die Erkundung der geplanten Tunneltrasse voran, wobei die Trassenführung nach dem Zustand des Bodens, der Art des Gesteins und den Tiefen des Meeresgrundes festgelegt wird. Für die Errichtung der Erschließungsschächte wären vorhandene Untiefen wie beispielsweise Sandbänke geeignet. Der Vortrieb des Tunnels ist sowohl von beiden Seiten des Festlandes und als auch von den Erschließungsschächten gleichzeitig in beide Ausdehnungsrichtungen möglich. Die Anzahl und der Abstand der Erschließungsschächte werden durch die geologischen Gegebenheiten und durch die Länge der Abraum-Transportwege bestimmt.
  • 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Tunnelabschnitt mit einem Erschließungsschacht 2. Auf dem Meeresgrund 1 wird der entstehende Erschließungsschacht 2 zur vorläufigen Stabilisierung von einer verlorenen Stützrüstung 3 umgeben. Im Bereich der Stützrüstung 3 werden Betonformkörper 4 und aufgeschütteter Boden 5 abgelagert. Nach Erreichen des Meeresspiegels 10 wird aus dem Erschließungsschacht 2 das Wasser abgepumpt und ein Schacht 6 bis in die Tiefe der geplanten Tunneltrasse abgeteuft, wobei eine Kaverne 7 für den Anschluss an den eigentlichen Tunnel 8 vorgesehen wird. Der Abraum aus dem senkrechten Schacht 6 und später aus dem Tunnel 8 wird als Anschüttung 9 um den entstehenden Erschließungsschacht 2 bis zum Erreichen des Meeresspiegels 10 und der Entstehung einer künstlichen Insel 11 mit einer vorgegebenen Fläche abgelagert.
  • In 2 und 3 wird die Montage des Erschließungsschachtes 2 unter Verwendung dickwandiger Ringelemente 12 aus Stahlbeton-, Beton- oder Metallkonstruktionen näher erläutert. Der innere Durchmesser d des Ringelementes 12 gemäß 3 wird dabei so gewählt, dass er für das Einbringen der Ausrüstungen und Maschinen in den Tunnel 8 ausreichend ist. Die Höhe h des Ringelementes 12 wird durch die Tragfähigkeit der Hebevorrichtungen bestimmt.
  • An jedem Ringelement 12 sind ringförmige, formschlüssige Arretierungsmittel in Form einer Nut 13 an der einen Ringfläche und damit übereinstimmend in Form einer Feder 14 an der anderen Ringfläche vorgesehen. Die Feder 14 greift beim Übereinanderstapeln der Ringelemente 12 in die ringförmige Nut 13 ein und gewährleistet so ein sicheres Aufeinanderstellen der einzelnen Ringelemente 12. Darüber hinaus sind an dem Außenmantel des Ringelementes 12 Befestigungsmittel 15 vorgesehen, die zur Fixierung eines aufblasbaren Schwimmkörpers aus Gummi oder Polyäthylen dienen. Der aufblasbare Schwimmkörper wird vor dem Absenken des Ringelementes 12 derart aufgeblasen, dass das Ringelement 12 im Wasser ein scheinbares Gewicht von ca. 10 bis 20 Kilogramm annimmt. Die derart eingestellte Sinkgeschwindigkeit erlaubt ein sanftes Absenken und eine sichere Montage des Ringelementes 12. Durch ein Ventil an dem Schwimmkörper lässt sich das scheinbere Gewicht des Ringelementes 12 im Wasser regulieren.
  • Zur Montage der Erschließungsschächte 2 werden ein Schwimmkran und die notwendigen Ringelemente 12 sowie die erforderlichen Ausrüstungsgegenstände durch Schwimmmittel an den Montageort befördert. Die Montage der Erschließungsschächte 2 auf dem Meeresgrund 1 geschieht dann in folgender Weise: Am Montageort wird mit Hilfe von Tauchern auf dem Meeresgrund 1 eine kreisförmige Vertiefung in den weichen Schichten des Schwemmbodens 19 geschaffen, in die ein mit einem aufblasbaren Schwimmkörper versehenes Ringelement 12 abgesenkt wird. Das Ringelement 12 sinkt durch sein verringertes Eigengewicht langsam und stoßfrei, die horizontale Lage bewahrend, auf den Meeresgrund 1 und wird dort durch die Taucher positioniert. Gegebenenfalls ist das Luftvolumen in dem Schwimmkörper bei größeren Tiefen dem herrschenden Wasserdruck anzupassen. Weitere Ringelemente 12 werden in gleicher Weise abgesenkt und übereinander montiert. Die Stoßnaht jeweils zweier Ringelemente 12 überdeckt ein aufblasbares Dichtungsmittel 16 ein. Nach dem Aufsetzen eines Ringelementes 12 wird das aufblasbare Dichtungsmittel 16 entlüftet, wobei der Druck des umgebenden Wassers das Dichtungsmittel 16 fest an beide Ringelemente 12 drückt und derart den angestrebten dichten Abschluss herbeiführt. Ein Abdichten kann auch nach anderen, bekannten Verfahren durchgeführt werden, wie zum Beispiel durch Bleiprägungen, Betondichtmittel oder Klebemittel. Unter dem mit der Anzahl der Ringelemente 12 ansteigendem Gewicht sinkt der Stapel der Ringelemente 12 in die weichen Schichten des Schwemmbodens 19 bis zum festen Gestein 20 ein. Die letzten 5 bis 7 Ringelemente 12 werden in ein festes Metallkorsett 21 eingefasst, um den Erschließungsschacht 2 vor den Schwingungen der oberen Wasserschichten zu schützen, solange die künstliche Insel 11 den Meeresspiegel 10 noch nicht erreicht hat.
  • Der schrittweise Aufbau der Erschließungsschächte 2 geht mit ihrer fortschreitenden Stabilisierung einher. Die unteren Ringelemente 12 werden anfangs mit Betonformkörpern 4 und Bodenmaterial 5 gesichert. Im Folgenden wird dafür der anfallende Abraum aus den Erschließungsschächten 2 und später aus dem Tunnel 8 verwendet. Gleichzeitig mit dem Errichten der Erschließungsschächte 2 wird um diese herum eine verlorene Stützrüstung 3 aufgestellt. Sie dient zugleich als Gerüst für die entstehende künstliche Insel 11 und begünstigt das Absetzen der Feststoffe der aus den Erschließungsschächten 2 ausgebrachten Pulpe. Die verlorene Stützrüstung 3 kann die Form eines Kegel- oder Pyramidenstumpfes oder eines Zylinders haben. Sie besteht aus Metall- oder Stahlbetonpfählen 17, die gegebenenfalls mit einem Korrosionsüberzug versehen werden. Die von der Stützrüstung 3 überdeckte Grundfläche sowie die Neigung der Pfähle 17 sind nach dem Bauprojekt zu berechnen. An dem Metallkorsett 21 werden die Pfähle 17 durch Seile 22 befestigt.
  • Aus den so entstandenen Erschließungsschächten 2 in Form der übereinander gestellten Ringelemente 12 wird nach dem Erreichen des Meeresspiegels 10 das Wasser abgepumpt und die Erschließungsschächte 2 werden durch das feste Gestein 20 bis in die Tiefe der geplanten Trasse des Tunnels 8 abgeteuft. Die dazu notwendigen Ausrüstungen wie Hochdruckpumpen, Wasserkanonen zum Ausspülen des Gesteins 20 und dessen Umwandlung in Pulpe sowie Hydropumpen zur Förderung der Pulpe werden durch die Erschließungsschächte 2 eingebracht.
  • Nach dem Erreichen der Tiefe der geplanten Trasse des Tunnels 8 wird eine Kaverne 7 geschaffen, in die alle für den Vortrieb des Tunnels 8 notwendigen Ausrüstungen wie die Hochdruckpumpen, die Wasserkanonen zum Ausspülen des Gesteins 20 und dessen Umwandlung in Pulpe sowie die Hydropumpen zur Förderung der Pulpe installiert werden. Unter der Kaverne 7 wird eine Vertiefung 23. angelegt. Sie dient zum Auffangen und Abpumpen von Sickerwasser. Nach Vollendung dieser Vorbereitungsarbeiten beginnt der Vortrieb des eigentlichen Tunnels 8. Dieser Tunnel 8 kann eine oder mehrere Röhren aufweisen, die horizontal oder vertikal zueinander angeordnet sind. Der Vortrieb kann von dem Erschließungsschacht 2 in eine oder beide Richtungen der geplanten Tunneltrasse ausgeführt werden. Gegebenenfalls können Hilfstunnelröhren für den Transport von Ausrüstungen angelegt werden.
  • Der Vortrieb des eigentlichen Tunnels 8 geschieht bis zu einer Festigkeit des abzubauenden Gesteins 20 von 4 Einheiten nach Protodjakonov mit dem Spülstrahl von Wasserkanonen, wobei auf das abzubauende Gestein 20 ein Wasserstrahl von 120–400 at Druck gerichtet wird. Der dabei entstehende Abraum wird mit dem abfließenden Wasser des Spülstrahls gemischt. Größere Felsstücke werden zuvor mit Hilfe von Brechern mechanisch zertrümmert. Das Konglomerat von Wasser und Abraum wird als Pulpe unter Druck über Schlamm-Druckleitungen durch die Erschließungsschächte 2 an die Meeresoberfläche gefördert und rings um die Erschließungsschächte 2 abgesetzt. Dabei fließt das Wasser in die See ab, während sich die festen Fraktionen rings um die Erschließungsschächte 2 absetzen.
  • Bei einer Festigkeit des Gesteins 20 über 4 Einheiten nach Protodjakonov geschieht der Vortrieb mit Hilfe von Hydroexplosionen, wobei der Abraum in gleicher Weise beseitigt wird. Bei beiden Abbauverfahren ist ein stetiger Vortrieb gewährleistet. Die Strukturen des den Tunnel 8 umgebenden Gesteins 20 bleiben unverletzt. Dem stetigen Vortrieb des Tunnels 8 folgt dessen stetiger Ausbau. Dabei entfallt die Notwendigkeit vorläufiger Transportwege und vorläufiger Installationen. Der Bedarf an Energie und Frischluft ist wesentlich geringer. Das alles führt zu einer Verkürzung der Bauzeit und der Kosten.
  • Die aus den Erschließungsschächten 2 geförderte Pulpe wird innerhalb des Bereichs der verlorenen Stützrüstung 3 abgesetzt, wodurch eine fortschreitende Stabilisierung der Erschließungsschächte 2 ohne weitere zusätzliche Kosten herbeigeführt wird. Die verlorenen Stützrüstung 3 wird dabei von dem abgesetzten festen Fraktionen des Abraums begraben und verbleibt in der sich bildenden künstlichen Insel 11. Bei diesem Vorgang begünstigt die verlorene Stützrüstung 3 das Absetzen der festen Fraktionen im Bereich der Stützrüstung 3, wobei sie den Hangwinkel der Anschüttung 9 und schließlich der künstlichen Insel 11 bestimmt. Die Feststoffe der Pulpe setzen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren derart dicht um die Erschließungsschächte 2 ab, dass sie nicht nur deren Stabilisierung herbeiführen, sondern einen festen Schutzkörper und damit einen untrennbaren Bestandteil des gesamten Bauwerkes bilden. Der Abraum aus dem Tunnel 8 von etwa 7 Kilometer in jeweils beide Richtungen von dem Erschließungsschacht 2 aus ergibt bei einer Meerestiefe von etwa 80 Meter und bei einem üblichen Hangwinkel der künstlichen Insel 11 einen Durchmesser der künstlichen Insel 11 von ungefähr 200 Meter bei einer Fläche von mehr als 4000 Quadratmeter. Eine solche künstliche Insel 11 bietet einen sicheren Schutz der Erschließungsschächte 2 sowie des Tunnels 8 sowohl während des Baus als auch während des späteren Betriebes vor Zerstörung beziehungsweise vor einem katastrophalen Wassereinbruch.
  • 01
    Meeresgrund
    02
    Erschließungsschacht
    03
    verlorene Stützrüstung
    04
    Betonformkörper
    05
    aufgeschütteter Boden
    06
    Schacht
    07
    Kaverne
    08
    Tunnel
    09
    Anschüttung
    10
    Meeresspiegel
    11
    künstliche Insel
    12
    Ringelement
    13
    Arretierungsmittel, Nut
    14
    Arretierungsmittel, Feder
    15
    Befestigungsmittel
    16
    Dichtungsmittel
    17
    Pfähle
    18
    Streben
    19
    Schwemmboden
    20
    festes Gesten
    21
    Metallkorsett
    22
    Seile
    23
    Vertiefung
    d
    Durchmesser
    h
    Höhe

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen von Erschließungsschächten im Meer entlang einer zu bauenden Tunneltrasse unter dem Meersgrund bei dem für jeden Erschließungsschacht beginnend auf dem Meeresgrund (1) mehrere Ringelemente (12) jeweils formschlüssig ineinandergreifend und nach außen abgedichtet bis über die Höhe des Meeresspiegels (10) unter Bildung eines Erschließungsschachtes (2) übereinandergestapelt werden, wobei der wachsende Stapel der Ringelemente (12) durch sein eigenes Gewicht die weichen Schichten des Schwemmbodens (19) durchstößt und dann auf dem festen Gestein (20) verankert und abgedichtet wird, wobei nach dem Erreichen des Meeresspiegels (10) das im Erschließungsschacht (2) befindliche Wasser entfernt wird, um in den trockengelegten Erschließungsschacht (2) Ausrüstungsgegenstände einzubringen und wobei zur Stabilisierung um den entstehenden Stapel der Ringelemente (12) eine verlorene Stützrüstung (3) errichtet wird und in einer ersten Phase Betonformkörper (4) und aufgeschütteter Boden (5) im Bereich der verlorenen Stützrüstung (3) rings um den Stapel der Ringelemente (12) ausgelegt und übereinander gestapelt werden, in einer nachfolgenden Phase der Abraum aus der Vertiefung des Erschließungsschachtes (2) bis auf die Tiefe der geplanten Tunneltrasse und später aus dem Vortrieb des Tunnels (8) rings um den Stapel der Ringelemente (12) abgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abteufen des Erschließungsschachtes (2) bis auf die Tiefe der geplanten Tunneltrasse und der anschließende Vortrieb des Tunnels (8) in mindestens eine der Richtungen der Tunneltrasse mit Hilfe des Spülstrahls von Wasserkanonen und Hydroexplosionen vorgenommen wird und dass der entstehende Abraum mit dem abfließenden Wasser des Spülstrahls gemischt und mit Hilfe von Druck-Schlammleitungen als Pulpe aus dem Erschließungsschacht (2) gefördert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abteufen des Erschließungsschachtes (2) Vortrieb des Tunnels (8) zu einer Festigkeit des Gesteins (20) von 4 Einheiten nach Protodjakonov mit Hilfe des Spülstrahls von Wasserkanonen und bei einer höheren Festigkeit mit Hilfe von Hydroexplosionen vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absetzen des Abraums bis zur Bildung einer künstlichen Insel (11) rings um den Erschließungsschacht (2) fortgesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Ringelementen (12) unter dem Meeresspiegel (10) in ein Metallkorsett (21) eingefasst werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfähle (17) der verlorenen Stützrüstung (3) mit Seilen (22) an dem Metallkorsett (21) befestigt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (12) aus Stahlbeton oder Beton mit ringförmigen, formschlüssigen Arretierungsmitteln (13; 14) an beiden Ringflächen verwendet werden, wobei das eine Arretierungsmittel (14) in Form einer ringförmigen Feder in das andere Arretierungsmittel (13) in Form einer ringförmigen Nut eingreift.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (12) mit Hilfe von aufblasbaren Schwimmkörpern verzögert abgesenkt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum verzögerten Absenken der Ringelemente (12) die aufblasbaren Schwimmkörper an Befestigungsmitteln (15) der Ringelemente (12) angebracht werden und durch Regeln des Luftvolumens der Schwimmkörper über Ventile eine bestimmte Sinkgeschwindigkeit eingestellt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßnaht jeweils zweier Ringelemente (12) außen durch ein aufblasbares Dichtungsmittel (16) überdeckt und im montierten Zustand der Ringelemente (12) entlüftet wird, wodurch die erwünschte Dichtung herbeiführt wird.
DE200410017648 2003-04-04 2004-04-02 Verfahren zum Bau von Tunneln unter dem Meeresgrund Expired - Fee Related DE102004017648B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109414/03A RU2239025C1 (ru) 2003-04-04 2003-04-04 Способ сооружения тоннеля под морским дном
BY2003109414 2003-04-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004017648A1 DE102004017648A1 (de) 2005-04-07
DE102004017648B4 true DE102004017648B4 (de) 2008-04-17

Family

ID=33537819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410017648 Expired - Fee Related DE102004017648B4 (de) 2003-04-04 2004-04-02 Verfahren zum Bau von Tunneln unter dem Meeresgrund

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004017648B4 (de)
RU (1) RU2239025C1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501912C2 (ru) * 2010-04-13 2013-12-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" Способ сооружения подводных тоннелей

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522534B2 (de) * 1974-05-22 1980-05-08 Golder Hoek & Associates Ltd., Maidenhead, Berkshire (Ver. Koenigreich) Verfahren zur Herstellung eines Bauwerks im Wasser, einer künstlichen Insel o.dgl
GB2358417A (en) * 2000-01-18 2001-07-25 Allan Cassells Sharp A method for construction and operation of subaqueous tunnels

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522534B2 (de) * 1974-05-22 1980-05-08 Golder Hoek & Associates Ltd., Maidenhead, Berkshire (Ver. Koenigreich) Verfahren zur Herstellung eines Bauwerks im Wasser, einer künstlichen Insel o.dgl
GB2358417A (en) * 2000-01-18 2001-07-25 Allan Cassells Sharp A method for construction and operation of subaqueous tunnels

Also Published As

Publication number Publication date
RU2239025C1 (ru) 2004-10-27
DE102004017648A1 (de) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2360373B1 (de) Off-Shore-Anlage, Fundament einer Off-Shore-Anlage und Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Anlage
EP2011924B1 (de) Offshore-Plattform
EP1288122B1 (de) Schwimmfundament für ein über die Wasseroberfläche aufragendes Bauwerk
DE2359540A1 (de) Unter wasser auf dem meeresgrund fundierbare einrichtung und verfahren zu deren gruendung
DE69635549T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur errichtung von endlosen unterirdischen mauern
WO2005005752A1 (de) Gründung für bauwerke
EP2420624A2 (de) Gründungsstruktur für eine Offshore-Windenergieanlage, sowie Verfahren zum Errichten dieser
DE102010032259B4 (de) Verfahren zum Einbau eines Schwerkraftfundaments für eine Offshore-Anlage
EP3683438B1 (de) Pumpspeicherwerk in einem gewässer und verfahren zum betrieb
EP1029130A1 (de) Schutzelement, solche elemente umfassende vorrichtungen sowie verfahren zum schützen eines gebietes vor hochwasser oder lawinen
DE2332725A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bauwerken aus beton im wasser
DE10239278B4 (de) Gründung für Wasserbauwerke
EP2725143B1 (de) Pumpspeicherwerk zur Energiespeicherung
WO2014037352A2 (de) Speicherkraftwerk
DE102004017648B4 (de) Verfahren zum Bau von Tunneln unter dem Meeresgrund
DE202019001000U1 (de) Autarkes Land und Ufern Schutz-System gegen Tsunami und Sturm-Überflutung; als Vorrichtung mit flexiblen Höhen - Einstellung des Schutz-System um das Land- und Menschen gegen Sturm-Fluten, sowie dadurch verursachten Schäden am Land und sehr starke Ufern Erosion zu minimieren / vermeiden
DE2522534C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauwerks im Wasser, einer künstlichen Insel o.dgl
EP1707685A2 (de) Gründung Hochwasserschutz
DE102005048304A1 (de) Hochwasserschutzeinrichtung
DE102010035025A1 (de) Gündungsstruktur für ein Wasserbauwerk und Verfahren zum Errichten einer Gründungsstruktur
DE102011114158A1 (de) Schwimmende energieautarke Plattformen sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102009022126B4 (de) Wellenkammer für ein Wellenkraftwerk und Verfahren für deren Erstellung
DE102008017785A1 (de) Fundament für ein Offshorebauwerk und Verfahren zum Erstellen eines Fundaments eines Offshorebauwerks
DE102018117388A1 (de) Pumpspeicherkraftwerk und Verfahren zum Aufbau eines Pumpspeicherkraftwerks
DE202010011625U1 (de) Gründung für eine Windenergieanlage

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SOLOMONIK, IGOR, MOSKAU, RU

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: KIETZMANN, M., DIPL.-ING. FACHING. F. SCHUTZRECHTS

8181 Inventor (new situation)

Inventor name: SOLOMONIK, ILJA, 97209 VEITSHOECHHEIM, DE

8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20121101