DE2904091C2

DE2904091C2 - Ringausbau für im vorläufig verfestigten, vorzugsweise im gefrorenen Gebirge abgeteufte Schächte des Berg- und Tunnelbaus

Info

Publication number: DE2904091C2
Application number: DE19792904091
Authority: DE
Inventors: Dieter 4390 Gladbeck Thierse
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1979-02-03
Filing date: 1979-02-03
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE2904091A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringausbau für im vorläufig verfestigten, vorzugsweise im gefrorenen Gebirge abgeteufte Schächte des Berg- und Tunnelbaus, mit einem tragenden, gleitenden Schachtausbau, welcher einen mit Beton, z. B. beweglichen Stahlbetonringen innen abgestützten Stahlblechmantel aufweist und mit einer Gleitschicht an das Gebirge bzw. einen gebirgsverbundenen vorläufigen Ausbau angeschlossen ist, wobei der tragende, gleitende Schachtausbau auf einem Fundament abgestützt und unter der die Gleitschicht aufnehmenden Fuge mit Beton eingespannt ist.

Der Ringausbau gemäß der Erfindung geht im allgemeinen von einem Vorschacht aus. Er verwirklicht das Prinzip des gleitenden Schachtausbaus, bei dem die Gleitschicht als Spannungsausgleich zwischen dem tragenden Schachtausbau und dem Gebirge benutzt wird, um auf Abbaueinwirkungen zurückgehende Spannungen vom tragenden Schachtausbau fernzuhalten. Demgemäß überträgt die z. B. aus Asphalt bestehende Gleitschicht nur die radial gerichteten Wasser- und Gebirgsdrücke auf den tragenden Ausbau. In diesem Ausbau hat der Stahlblechmantel die

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b5 Dichtigkeit des Schachtes zu sichern, auch wenn es zu Krümmungen des Schachtausbaus kommt. Der Stahlblechmantel wird in seiner Form durch die Innenröhre gehalten, welche z. B. mit Stahlbetonfertigteilen aufgebaut werden kann, aber auch aus einem Zwischenbeton und einem inneren Stahlblechrohr bestehen könnte, an dem in den Zwischenbeton reichende Verbundanker befestigt sind.

Zum Einbringen eines solchen Schachtausbaus muß der im vorläufig verfestigten Gebirge hergestellte Ausbruch ausgebaut werden. Als vorläufiger Ausbau kommt insbesondere ein aus Betonformsteinen zusammengesetzter Ringausbau in Betracht, wobei abgesehen von dem unteren Einspannbereich des tragenden Ausbaus zwischen den Betonformsteinen Flachsspanplatten eingebracht sind. Der Einspannbeton kann aus einer Schicht bestehen, in der Kies mit Zementmörtel verpreßt ist, läßt sich aber auch in Ortbeton ausführen.

Bei einem vorbekannten Ringausbau der letztgenannten Art (Zeitschrift Glückauf 100 (1964) 1473-1495) erfolgt die Abstützung des tragenden, gleitenden Schachtausbaus auf dem im wassertragenden Gebirge verankerten Fundament aus bewehrtem Beton auf einer Kreisringplatte aus Blei, die sich auf der Oberseite des Fundamentbetons und im Bereich der Fundamentinnenkante auf einem Kantenschutzwinkel abstützt. Die Bleiplatte, deren Oberfläche mit einer Graphit- und Ölschicht bestrichen wird, wirkt als reibungsarmes Gelenk, um Überbeanspruchungen des Ausbausystems bei Gebirgsbewegungen auszuschließen. Andererseits muß der gleitende Ausbau oberhalb des Gelenkes mit Hinterfüllbeton zwischen Gebirge und Stahlbetonmantel eingespannt werden, wobei die Gleitschicht oberhalb des Hinterfüllbetons endet. Diese Einspannung soll verhindern, daß das Material der Gleitschicht durch weitere Verformung des Ausbaus einen nach unten führenden Spalt bildet und austritt.

Nachteilig wirkt sich aus, daß durch die feste Einspannung oberhalb des Fundamentes der tragende Schachtausbau nicht nachgeben kann, sondern gebirgsverbunden ist. Er erleidet daher Streckungs- und Stauchungsspannungen in vertikaltr Richtung und kann auch den Absenkungen des Fundamentes nicht folgen, weil er von dem Kraftschluß des Einspannbetons festgehalten wird. Unter ungünstigen Voraussetzungen kann es bei horizontalen Beanspruchungen des tragenden Schachtausbaus deswegen zu punktförmigen Belastungen des Fundamentes kommen, denen dieser Baukörper nicht gewachsen ist.

Es ist ferner bekannt (Zeitschrift Glückauf 103 (1967) 553 — 560), den gleitenden, tragenden Schachtausbau auf dem Fundament und einem Fundamentblechring abzustützen. Auch bei dieser Ausführung befindet sich unter der die Gleitschicht aufnehmenden und oberhalb des Fundamentes in einem Ortbetonausbau endenden Ringfuge eine feste Betoneinspannung.

Der Beton oder Ortbeton besteht wahlweise aus Kies, welcher mit Zementmörtel bzw. Kunstharz verpreßt ist. Er befindet sich in einem Ringraum zwischen dem Stahlblechmantel und dem Stoßausbau. Hierdurch gelingt zwar ein dichter Anschluß an das Gebirge, jedoch führt eine solche Einspannung zu den oben bezeichneten Nachteilen in verstärkter Form, weil sie sich über einen nennenswert größeren Teil des unteren Schachtabschnittes erstreckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ringausbau so auszubilden, daß der tragende Schachtausbau bis zum Fundament gleiten kann, ohne daß auf

eine ausreichende Abdichtung der Ringfuge und des Gebirges verzichtet werden muß, das sich vom Fundament bis zur Ringfuge erstreckt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Einspannbeijn und dem Stahlblechmantel des tragenden Schachtausbaus eine Gleitmanschette angebracht ist, die von dem Fundament mindestens bis zu der die Gleitschicht aufnehmenden Fuge reicht.

Vorzugsweise besteht die Gleitmanschette aus einem ^|0 äußeren Stahlblechmantel, welche außen mit dem Einspannbeton hinterfüllt ist und sich innen auf dem Stahlblechmantel des tragenden Schachtausbaus abstützt.

Durch den mit dem Einspannbeton hinterfüllten '5 äußeren Stahlblechmantel wird auch auf dem von diesem umschlossenen Bereich des Stahlblechmantels des tragenden Schachtausbaus, d. h. bis zur Oberseite dos Fundamentes ein über den Krümmungsverlauf gleichmäßiger Spannungsverlauf erzielt. Oem tragenden Schachtausbau wird dadurch ein Vorbeigleiten an dem Einspannbeton ermöglicht, und die bei Krümmungen des tragenden Schachtausbau auftretenden horizontalen Ringkräfte können dennoch in das Gebirge eingeleitet werden.

Selbst wenn man den inneren und den äußeren Stahlblechmantel unmittelbar aufeinander abstützt, kann sich der äußere Stahlblechmantel ohne Beschädigungen zu erleiden, krümmen. Seine Formänderungen können jedoch nicht zu Schub- und Reibungsscherspannungen zwischen den beiden Stahlblechmänteln führen, die sich je nach Bauweise der Mantel auch örtlich konzentrieren könnten. Es kann sich aber empfehlen, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen die beiden Stahlblechmäntel eine Gleitschicht ^j5 einzubringen. Diese besteht nach bevorzugter Ausführungsform aus einem Anstrich, der auf der Innenseite des äußeren Stahlblechmantels aufgetragen ist. Dafür kommt u. a. ein Heißbitumen in Betracht, weil dadurch eine Korrosionshemmung zu erreichen ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Gleitmanschette aus Fasermatten, insbesondere aus Glasfasermatten. Diese lassen sich auf der Außenseite des Stahlblechmantels des tragenden Ausbaus aufbringen. Eine solche Gleitmanschette gewährleistet einerseits durch feste Anlage des Stahlblechmantels an den Einspannbeton die Übertragung von horizontalen Kräften bei Biegung der tragenden Innenröhre in das Gebirge. Andererseits kann durch entsprechende Einstellung der Materialfe- ^5(l stigkeit ein Abscheren in vertikaler Richtung und damit ein Vorbeigleiten von Innenbeton und Stahlmantel am Einspannbeton ohne deren Zerstörung erreicht werden.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann die Gleitmanschette insbesondere in ihrer Ausführungsform als zusätzlicher Stahlblechmantel durch Scherschrauben mit dem tragenden Schachtausbau verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform tritt der Gleiteffekt erst bei Erreichen einer durch die Schrauben vorgegebenen zulässigen Schubspannung ein.

Die Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergibt. Die Zeichnung zeigt im senkrechten Schnitt den oberen Teil eines Fundamentes und den daran anschließenden Einspannbereich des Schachlausbaus.

Im oberen Teil der Zeichnung ist verfestigtes Gebirge bei 1 für den Schacht ausgebrochen worden. Der Gebirgsstoß ist mit Zementmörtel als Hinterfüllung bei 2 und mit daran anschließenden Ringen 3 aus Betonformsteinen vorläufig ausgebaut. In dem Gefrierteil des Schachtes sind die Betonformsteine, wie bei 4 dargestellt, mit Flachsspanplatten voneinander getrennt, so daß sich eine reproduzierbare Nachgiebigkeit des vorläufigen Ausbaus ergibt. Zwischen dem vorläufigen Ausbau und dem allgemein mit 5 bezeichneten tragenden Schachtausbau befindet sich eine Fuge 6, welche mit Bitumen (Asphalt) als Gleitmaterial bei 7 gefüllt ist.

Der tragende Schachtausbau besteht aus Stahlbeton 8, welcher in Form von Ortbetonzylindern, wahlweise Betonfertigteilen, ringförmig aufgebaut ist. Die Ringe können sich bewegen und dienen zur Abstützung eines die beschriebene Ringfuge 6 innen begrenzenden Stahlblechmantels 9.

Im wassertragenden Teil 10 des Gebirges befindet sich ein aus Stahlbeton aufgebautes Fundament 11. Auf der Fundamentoberseite 12 wird der tragende Schachtausbau aufgeführt. Zur Abstützung dient eine Stahlblechringplatte 1?', unter der sich eine Fuge 13 befindet, die mit Dichtmaterial 14 gefüllt ist. Auch in dem unmittelbar oberhalb des Fundamentes 11 anstehenden Schachtabschnitt ist der Gebirgsstoß, wie bei 15 dargestellt, mit Verfüllmörtel und mit daran anschließenden Ringen 16 aus Betonformsteinen vorläufig ausgebaut. Im Gegensatz zum verfestigten Teil des Gebirges sind jedoch die Ringe 16 nicht durch Flachsspanplatten voneinander getrennt, um die Einspannung des tragenden Schachtausbaus zu erreichen.

Der untere Bereich 17 der Ringfuge 6 ist bei 18 mit einer aus Sand und Asphalt bestehenden Mischung verfüllt. Daran schließt sich ein ringförmiger Einspannbeton 19 an. Dieser Einspannbeton wird nach außen von den vermörtelten Betonformsteinen in den Ringen 16 begrenzt. Mit ihm ist innen eine Gleitmanschette 20 verfüllt, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Stahlblechmantel besteht. Der Stahlblechmantel, der die Gleitmanschette 20 bildet, stützt sich unmittelbar auf dem Stahlblechmantel 9 des tragenden Schachtausbaus ab. Wie die beiden Pfeile 21 am Stahlblechmantel 9 des tragenden Schachtausbaus und 22 an der Gleitmanschette 20 zeigen, können sich die beiden Stahlblechmäntel im Bereich des Einspannbetons 19 und auf der kurzen Länge 23, auf der der obere Teil der Gleitmanschette 20 in die Fuge 6 bzw. 17 geführt ist, gegeneinander bewegen, wenn auf die Schachtröhre z. B. horizontale Biegekräfte aufgebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ringausbau für im vorläufig verfestigten, vorzugsweise im gefrorenen Gebirge abgeteufte Schächte des Berg- und Tunnelbaus, mit einem tragenden, gleitenden Schachtausbau, welcher einen mit Beton, z. B. beweglichen Stahlbetonringen innen abgestützten Stahlblechmantel aufweist und mit einer Gleitschicht an das Gebirge bzw. einen gebirgsverbundenen vorläufigen Ausbau angeschlossen ist, wobei der tragende, gleitende Schachtausbau auf einem Fundament abgestützt und unter der die Gleitschicht aufnehmenden Fuge mit Beton eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einspannbeton (19) und dem Stahlblechmantel (9) des tragenden Schachtausbaus (8, 9) eine Gleitmanschette (20) angebracht ist, die von dem Fundament (11) mindestens bis zu der die Gleitschicht aufnehmenden Fuge (6,17) reicht.

2. Ringausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitmanschette aus einem äußeren Stahlblechmantel (20) besteht, welcher außen mit dem Einspannbeton (19) hinterfüllt ist und sich innen auf dem Stahlblechmantel (9) des tragenden Schachtausbaus (8,9) abstützt.

3. Ringausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren Stahlblechmantel (20) und dem inneren Stahlblechmantel (9) ein reibungsvermindernder Anstrich angebracht ist.

4. Ringausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitmanschette (20) aus Fasermatten, insbesondere aus Glasfasermatten besteht.

5. Ringausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmanschette (20) mit einem Ringabschnitt (23) in die Fuge (17) verlängert ist, die die Gleitschicht (7, 18) aufnimmt.

6. Ringausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da3 die Gleitmanschette (20) auf einem Fundamentblechring (12') abgestützt ist.