DE19619532A1 - Verfahren zur Herstellung einer Tunnelverbindung zwischen Schachtbohrungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines begehbaren, zwei benachbarte, verrohrte Schachtbohrungen im Bereich der Schachtsohle miteinander verbindenden Tunnels und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE 43 13 239 A1 ist ein Verfahren zur Durchführung von Bauarbeiten im Bereich der Sohle einer bestehenden Deponie bekannt, bei dem in einem Abstand voneinander als verrohrte Großlochbohrung ausgeführte, begehbare Schächte bis auf die Deponiesohle abgeteuft und in Höhe der Deponie­ sohle durch einen begehbaren Tunnel zu einem durchgehenden Arbeitsraum miteinander verbunden werden. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis bewährt. Die Herstellung des Tunnels erwies sich jedoch als sehr zeitaufwendig, da das in der Tunnelstrecke befindliche Material in Handarbeit gelöst und in einen Förderkorb geschaufelt werden muß. Als besonders erschwerend kommt hierbei hinzu, daß diese Arbeiten unter Vollatemschutz durchgeführt werden müssen. Es wurde auch erwogen, den Tunnel mittels Bohrschnecke oder Schappe aus­ zubohren. Diese Geräte lassen sich bei dem geringen Schachtdurchmesser der Schachtbohrung jedoch nicht wirt­ schaftlich einsetzen und die Zusammensetzung des in der Deponie lagernden Mülls dürfte in der Praxis immer wieder zu einer Unterbrechung der Bohrarbeiten führen, weil sich Material um die Bohrschnecke wickelt, das mit viel Zeitauf­ wand von Hand wieder entfernt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das der Zeit- und Kostenaufwand zur Herstellung des die Schachtbohrungen ver­ bindenden Tunnels klein gehalten und im Vergleich zu dem bekannten Verfahren deutlich verringert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das erfindungsgemäße Ver­ fahren vor, daß die Verrohrung in beiden Schächten oberhalb der Öffnungen des herzustellenden Tunnels abgesetzt wird und die Schächte bis zur Schachtsohle unverrohrt abgeteuft werden, daß in den unverrohrten Abschnitt des einen Schachts eine an der Schachtwand abstützbare Preßvorrich­ tung mit einem in Längsrichtung des Tunnels bewegbaren Schild eingefahren wird und durch Vortrieb des Schilds im Tunnelquerschnitt befindliches Material aus diesem ver­ drängt und in den anderen Schacht geschoben wird, aus dem das verdrängte Material nach übertage gefördert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß die benachbarte Anordnung der beiden Schachtbohrungen vorteilhaft genutzt werden kann, um mit Hilfe einer von der Zusammensetzung des im Tunnelquerschnitt befindlichen Mate­ rials weitgehend unabhängigen Einrichtung, nämlich einer Preßvorrichtung, die Tunnelöffnung herzustellen, indem das Material mit einem durch die Preßvorrichtung bewegbaren Schild von dem einen Schacht aus in den anderen Schacht gedrückt wird. Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren der Tunnel nahezu vollständig auf maschi­ nellem Wege in kurzer Zeit herstellbar ist und der Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung des Tunnels erheblich vermindert werden kann. Das Verfahren ist einfach durch­ zuführen und gut beherrschbar. Es trägt ferner zur Arbeitssicherheit bei, da zur Herstellung der Tunnelöffnung sich keine Personen in die Schachtbohrungen begeben müssen. Ist die Tunnelöffnung einmal freigeschoben, so lassen sich die miteinander verbundenen Schächte erheblich besser bewettern, wodurch die Unfallgefahr beim Aufenthalt von Personen im Schacht in starkem Maße verringert wird. Beson­ ders vorteilhaft ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens auch bei der Schaffung von Arbeitsräumen am Grund von Deponien für Müll, Schutt und andere Abfälle, weil mit Hilfe der Preßvorrichtung auch sehr inhomogenes Material, große Materialbrocken, Stahlbänder, Stahlmatten oder der­ gleichen aus dem Tunnelquerschnitt in den anderen Schacht gedrückt werden können.

Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, daß das Ver­ drängen des Materials aus dem Tunnelquerschnitt in mehreren aufeinanderfolgenden, jeweils eine Materialschicht verdrän­ genden Arbeitsschritten erfolgt. Durch diese Vorgehensweise kann die Belastung der Preßvorrichtung vermindert und die von der Schachtwand aufzunehmende Reaktionskraft ausrei­ chend klein gehalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist weiterhin die Schaffung einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und wirtschaftliche Weise durchführbar ist.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe ein in der verrohrten Schachtbohrung bis auf die Schachtsohle absenkbares, als Widerlager dienendes, biege­ steifes Trägerrohr mit einer in der Rohrwand ausgebildeten Öffnung, eine im Inneren des Trägerrohrs angeordnete und an diesem abgestützte Presse mit einem quer zur Längsachse des Trägerrohrs durch die Öffnung bewegbaren Stempel und ein am freien Ende des Stempels befestigtes Schild auf. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung ist einfach herstellbar und mit Hilfe eines Hebezeugs leicht zu handhaben. Um die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung neben der unverrohrten Schachtwand auch in der Verrohrung des Schachts abstützen zu können, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Außen­ durchmesser des Trägerrohrs bis auf das erforderliche Bewe­ gungsspiel an den Innendurchmesser der Schachtverrohrung angenähert sein und die Länge des oberhalb der in der Rohr­ wand ausgebildeten Öffnung sich befindenden Abschnitts des Trägerrohrs wenigstens so groß wie die vorgesehene Tunnel­ höhe bemessen sein. Auf seiner Innenseite kann das Träger­ rohr erfindungsgemäß durch Rippen versteift sein, die in Längsrichtung und in Umfangsrichtung verlaufen und geeignet sind, die auftretenden Druck- und Knickkräfte aufzunehmen.

Die Presse kann erfindungsgemäß in dem Trägerrohr mittels einer Schwenklagerung gelagert sein, die eine begrenzte Schwenkbewegung der Presse in einer durch Längsachsen von Preßstempel und Trägerrohr definierten Ebene ermöglicht. Durch diese Ausgestaltung wird vermieden, daß durch die beim Preßvorgang auftretenden Reaktionskräfte hervorgeru­ fene Bewegungen des Trägerrohrs auf die Presse bzw. den Preßstempel übertragen werden und dort zusätzliche Biegebe­ anspruchungen hervorrufen. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Presse besteht erfindungsgemäß aus einem hydraulischen, doppelt wirkenden Teleskopzylinder, da sich mit einem der­ artigen Zylinder hohe Schubkräfte und große Arbeitswege erzielen lassen und zum Antrieb des Zylinders vielfach auf Baustellen vorhandene Hydraulikaggregate verwendet werden können. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß das Schild in Zugrichtung durch eine Grenzkraftverbindung, beispielsweise einen Scherbolzen oder eine abreißbare Schraube, mit dem Stempel der Presse verbunden ist. Hierdurch wird sicherge­ stellt, daß der Stempel der Presse auch bei einem Verhaken des Schildes im Tunnel durch Lösen der Grenzkraftverbindung in das Trägerrohr zurückbewegt werden kann, damit ein Her­ ausziehen der Vorrichtung aus dem Schacht möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zei­ gen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Preßvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II durch die Preßvorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 bis 7 schematische Darstellungen verschiedener Arbeits­ schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Preßvorrichtung 1 besteht aus einem zylindrischen Trägerrohr 2, das einen Außendurchmesser von 2300 mm und eine Länge von 5500 mm hat. An dem oberen Ende des Trägerrohrs 2 ist eine kreuz­ förmige Traverse 3 zum Einhängen eines Zugseils befestigt. Auf seiner Innenseite ist das Trägerrohr 2 durch achsparal­ lele Längsrippen 4 und diese kreuzende, ringförmige Quer­ rippen 5 versteift, um die im Betrieb auftretenden Kräfte aufnehmen zu können. Die Längsrippen 4 und die Querrippen 5 sind durch Schweißnähte miteinander und mit dem Trägerrohr 2 verbunden. Das Trägerrohr 2 ist so ausgelegt, daß es mit seiner oberen Hälfte oder seinem oberen Drittel zusätzlich in der Schachtverrohrung abgestützt werden kann. Entspre­ chend sind die hierbei besonders beanspruchten Bereiche am oberen Ende und in der Mitte des Trägerrohrs 2 durch die Anbringung zusätzlicher Rippen 4.1, 5.1 verstärkt.

Im unteren Drittel des Trägerrohrs 2 ist ein hydraulischer Teleskopzylinder 7 angeordnet. Die Längsachse des Tele­ skopzylinders 7 kreuzt die Längsachse des Trägerrohrs 2 und ist im wesentlichen senkrecht zu dieser ausgerichtet. Der Teleskopzylinder 7 ist in einer aus zwei koaxialen Lagern 8, 9 gebildeten Schwenklagerung gelagert, deren Schwenkachse die Längsachsen des Trägerrohrs 2 und des Teleskopzylinders 7 senkrecht kreuzt. Beiderseits des Tele­ skopzylinders 7 weist das Trägerrohr 2 als Doppel-T-Profile ausgebildete Traversen 10, 11 auf, an denen die Lager 8, 9 befestigt und abgestützt sind. Der Teleskopzylinder 7 hat einen Stempel 12, an dessen Ende ein Schild 13 mittels einer Schraube befestigt ist. Die Schraube ist mit einer Sollbruchstelle versehen und durch eine Kraft abreißbar, die kleiner ist als die maximale Rückhubkraft, mit der der Stempel 12 in das Gehäuse des Teleskopzylinders 7 zurückbe­ wegt werden kann. Das Schild 13 befindet sich innerhalb einer Öffnung 14 in der Seitenwand des Trägerrohrs 2. Durch die Öffnung 14 kann das Schild 13 mit dem Stempel 12 in radialer Richtung aus dem Trägerrohr 2 herausbewegt werden.

Um den Teleskopzylinder 7 beim Herausfahren des Schilds 13 in horizontaler Lage zu halten, ist unter dem Teleskopzy­ linder 7 nahe der Austrittsöffnung für den Stempel 12 eine Stütze 15 vorgesehen, auf die sich das Gehäuse des Tele­ skopzylinders 7 auflegen kann. Auf seiner Oberseite weist der Teleskopzylinder 7 zwei Anschlußstutzen 16, 17 für den Anschluß einer steuerbaren hydraulischen Druckmittelversor­ gung auf.

Anhand der Fig. 3 bis 7 wird nachfolgend das erfindungs­ gemäße Verfahren und die Arbeitsweise der Preßvorrichtung 1 näher erläutert:

Fig. 3 zeigt das untere Ende zweier parallel nebeneinander abgeteufter Schächte 20, 21. Die Schächte 20, 21 sind jeweils mit einer Verrohrung 22, 23 ausgekleidet, die in einer Höhe von etwa 3 Metern über der Schachtsohle 24, 25 endet. Die unverrohrten Abschnitte 26, 27 der Schächte 20, 21 wurden nach dem Ausheben mit einem Putzrohr ausgeputzt und haben daher den erforderlichen Mindestdurchmesser.

Sobald die beiden Schächte 20, 21 in der beschriebenen Weise vorbereitet sind, wird der Teleskopzylinder 7 der Preßvorrichtung 1 mittels Schlauchleitungen 29, 30 von aus­ reichender Länge an die Steuereinrichtung eines hydrauli­ schen Pumpenaggregats angeschlossen. Anschließend wird die an ein Seil 28 angehängt Preßvorrichtung 1 mit einem Kran in den Schacht 21 eingefahren. Kurz über der Schachtsohle wird die Preßvorrichtung in dem Schacht 21 so ausgerichtet, daß das Schild 13 und der Teleskopzylinder 7 zur Mittel­ achse des Schachts 20 zeigen. Die Ausrichtung wird von übertage vorgenommen, wobei die Schlauchleitungen 29, 30 benutzt werden können, die von dem übertage befindlichen Pumpenaggregat zum Teleskopzylinder 7 führen. Ist die Preß­ vorrichtung 1 richtig ausgerichtet, so wird sie bis auf die Schachtsohle 25 abgelassen. Anschließend wird durch Druck­ beaufschlagung des Teleskopzylinders 7 das Schild 13 durch die Öffnung 14 ausgefahren und das vor dem Schild 13 befindliche Material in den unverrohrten Abschnitt 26 des Schachts 20 geschoben. Dieser Vorgang ist in Fig. 4 veran­ schaulicht. Bei dem Verschieben des Materials stützt sich die Preßvorrichtung 1 über das Trägerrohr 2 an der Wand des unverrohrten Abschnitts 27 des Schachts 21 ab. Gibt diese Wand etwas nach, so kann sich das Trägerrohr 2 zusätzlich an der Verrohrung 23 abstützen, wobei es sich etwas schräg stellt. Die Neigungsänderung des Trägerrohrs 2 bei Bela­ stung wird von der Schwenklagerung des Teleskopzylinders 7 ausgeglichen, so daß an dem Preßstempel 12 keine schädli­ chen Querkräfte auftreten.

Nachdem der Stempel 12 einen vollen Hub ausgeführt hat, wird er durch Umsteuern der Druckbeaufschlagung des Tele­ skopzylinders 7 wieder eingefahren und das Schild 13 wieder in die Öffnung 14 zurückbewegt. Dieser Arbeitsschritt ist in Fig. 5 gezeigt. Gleichzeitig kann mit Hilfe eines Grei­ fers 33 das in den Schacht 20 geschobene Material aus die­ sem abgefördert werden.

Zur Durchführung des nächsten Arbeitsschritts wird, wie in Fig. 6 gezeigt, die Preßvorrichtung 1 so weit hochgezogen, bis sich das Schild 13 über dem bereits freigeschobenen Tunnelabschnitt 31 befindet. Anschließend wird erneut der Stempel 12 ausgefahren und mit dem Schild 13 die nächste Materialschicht in den Schacht 20 verdrängt, von wo sie wiederum mit Hilfe des Greifers abgefördert werden kann. Fig. 7 zeigt diese Betriebsphase mit vollständig ausgefah­ renem Stempel 12 und der hergestellten Tunnelöffnung 32.

Die beschriebenen Arbeitsschritte können entsprechend der gewünschten Tunnelhöhe mehrmals wiederholt werden. Ebenso ist es möglich, eine zweite Serie von Arbeitsschritten mit einer gegenüber der ursprünglichen Ausrichtung etwas gedrehter Ausrichtung der Preßvorrichtung durchzuführen, um die Tunnelöffnung noch etwas zu verbreitern. Während der Durchführung der beschriebenen Arbeitsschritte befinden sich keine Personen in den Schächten. Die Preßvorrichtung wird während des gesamten Einsatzes an dem Seil von einem Kran gehalten und die Hubbewegungen des Teleskopzylinders werden von übertage gesteuert.

Ist die Tunnelöffnung in gewünschter Größe freigeschoben, so wird die Preßvorrichtung 1 aus dem Schacht 20 herausge­ zogen und der Tunnel in herkömmlicher Weise durch den Ein­ bau von Stützen oder dergleichen gesichert. Anschließend kann in dem durch die miteinander verbundenen Schächte geschaffenen Arbeitsraum mit den vorgesehenen Bauarbeiten begonnen werden.

Das beschriebene Verfahren eignet sich vor allem für den Einsatz bei Deponien, da hier das Herstellen des Tunnels im Vergleich zu herkömmlichen Methoden trotz der ungünstigen Zusammensetzung des Mülls besonders zeitsparend und einfach ist. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörigen Vorrichtung ist aber keineswegs auf Deponien beschränkt, sondern kann ebenso vorteilhaft in Untergründen anderer Zusammensetzung, z. B. Bodenformationen zur Herstel­ lung untertägiger Arbeitsräume mit Hilfe verbundener Bohr­ schächte eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines begehbaren, zwei benachbarte, verrohrte Schachtbohrungen im Bereich der Schachtsohle miteinander verbindenden Tunnels, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrohrung (22, 23) in beiden Schächten (20, 21) oberhalb der Öffnungen des herzu­ stellenden Tunnels abgesetzt wird und die Schächte (20, 21) bis zur Schachtsohle (24, 25) unverrohrt abgeteuft werden, daß in den unverrohrten Abschnitt (27) des einen Schachts (21) eine an der Schachtwand abstützbare Preßvorrichtung (1) mit einem in Längsrichtung des Tun­ nels bewegbaren Schild (13) eingefahren wird und durch Vortrieb des Schilds (13) im Tunnelquerschnitt befind­ liches Material aus diesem verdrängt und in den anderen Schacht (20) geschoben wird, aus dem das verdrängte Material nach übertage gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängen des Materials aus dem Tunnelquerschnitt in mehreren aufeinanderfolgenden, jeweils eine Mate­ rialschicht verdrängenden Arbeitsschritten erfolgt.

3. Preßvorrichtung zur Herstellung eines begehbaren, zwei benachbarte, verrohrte Schachtbohrungen im Bereich der Schachtsohle miteinander verbindenden Tunnels, gekenn­ zeichnet durch ein in der verrohrten Schachtbohrung bis auf die Schachtsohle (25) absenkbares, als Widerlager dienendes, biegesteifes Trägerrohr (2) mit einer in der Rohrwand ausgebildeten Öffnung (14), eine im Inneren des Trägerrohrs (2) angeordnete und an diesem abge­ stützte Presse (7) mit einem quer zur Längsachse des Trägerrohrs (2) durch die Öffnung (14) bewegbaren Stem­ pel (12) und ein am freien Ende des Stempels befestig­ tes Schild (13).

4. Preßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Außendurchmesser des Trägerrohrs (2) bis auf das erforderliche Bewegungsspiel an den Innendurch­ messer der Schachtverrohrung (23) angenähert ist und daß die Länge des oberhalb der in der Rohrwand ausge­ bildeten Öffnung (14) sich befindenden Abschnitts des Trägerrohrs (2) mindestens so groß wie die vorgesehene Tunnelhöhe bemessen ist.

5. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (2) auf sei­ ner Innenseite durch Rippen (4, 4.1, 5, 5.1) versteift ist, die in Längsrichtung und in Umfangsrichtung des Trägerrohrs (2) verlaufen.

6. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse (7) in dem Trä­ gerrohr (2) mittels einer Schwenklagerung (8, 9) gela­ gert ist, die eine begrenzte Schwenkbewegung der Presse (7) in einer durch die Längsachsen von Stempel (12) und Trägerrohr (2) definierten Ebene ermöglicht.

7. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse aus einem hydraulischen, doppelt wirkenden Teleskopzylinder (7) besteht.

8. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schild (13) in Zugrich­ tung durch eine Grenzkraftverbindung, beispielsweise einen Scherbolzen oder eine abreißbare Schraube, mit dem Stempel (12) der Presse (7) verbunden ist.