DE2909983C2 - Verfahren zum Vortreiben einer Strecke, eines Tunnels oder dergleichen - Google Patents
Verfahren zum Vortreiben einer Strecke, eines Tunnels oder dergleichenInfo
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vortreiben einer Strecke, eines Tunnels oder dergleichen gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Durch die DE-AS 16 58 769 ist ein mechanisches Tunnelbauverfahren unter Verwendung von mindestens
einem rotierenden Räumwerkzeug bekannt geworden. Hierbei wird zunächst aus dem Gebirge mittels des
Räumwerkzeuges, vorzugsweise einer Schrämwalze, entlang der Begrenzungslinie des Ausbruchprofils ein
Ringspalt ausgehoben und dieser unmittelbar nach erfolgtem Aushub mit vorzugsweise sehnelJhärtendem
Beton verfüllt Anschließend erfolgt innerhalb des Betonrings der Kernaushub.
5 Obgleich man versucht, mit diesem Verfahren die
Nachteile zu vermeiden, die bei dem vorwiegend in Gebirgen mit ungenügender Standfestigkeit angewandten
Schildvortrieb und bei dem insbesondere in Lockergestein üblichen Ausbau der Wandung eines
ίο Tunnelausbruchs mit Spritzbeton vorhanden sind, weist
das bekannte Verfahren zunächst den Mangel auf, daß zusätzlich zu dem Räumwerkzeug noch ein im Abstand
nachfolgendes Werkzeug erforderlich ist, über das der Beton in den Ringspalt eingebracht wird. Dieses
is Werkzeug muß also entweder mit dem Räumwerkzeug verbunden sein, damit der erforderliche Abstand
bewahrt bleibt, oder es muß selber in dem geforderten
Abstand zwangsgeführt werden.
Betonverfüllwerkzeug im Abstand dem Räumwerkzeug
folgt. Diese Verfahrensweise mag in einem Erdreich angehen, das noch eine gewisse Eigenstandfestigkeit
hat In weichem Erdreich oder Geröll ist dieses Verfahren jedoch nicht mehr anwendbar, da das
entspannte Geröll beziehungsweise Erdreich unmittelbar hinter dem Räumwerkzeug in den freien Raum
eindringen wird. Dieses Eindringen wird vermutlich durch die Rotationsbewegung des Räumwerkzeugs
noch zusätzlich gefördert und damit verstärkt
Nachteilig ist es darüber hinaus, daß aufgrund des Ringspalts jeder Bauabschlag konisch geführt und jede
Mantelschale daher entsprechend konisch ausgebildet werden muß. Ansonsten könnte der jeweils folgende
Abschlag überhaupt nicht angesetzt werden.
Aufgrund der konischen Vortriebsarbeit ist auch ein größerer Kernaushub erforderlich, als er in Wirklichkeit
notwendig wäre. Bei längeren Strecken senkt dieser Sachverhalt die Wirtschaftlichkeit des Streckenvortriebs
erheblich.
Schließlich ist das bekannte Verfahren für diejenigen Strecken wenig geeignet, die mit Stahlprofilen ausgebaut
werden sollen. Die Erzeugung eines Ringspalts und seine anschließende Verfüllung mit schnellaushärtendem
Beton bringt es mit sich, daß der Beton, vom Ringspalt ausgehend, sowohl radial nach außen als auch
radial nach innen in das angrenzende Erdreich eindringt. Es entsteht auf diese Weise eine Folge von sich in
Streckenlängsrichtung aneinanderschlieOenden konischen
Mantelschalen, welche weder einen definierten
V) Außendurchmesser noch einen defilierten Innendurchmesser
haben. Auch sind die Mantelschalen vergleichsweise dünn, da die Ringspalte eine Breite von nur etwa
10 cm haben Jollen. Nachdem das Erdreich innerhalb der Mantelschalen herausgelöst worden ist, können nur
mit einem zusätzlichen Arbeitsaufwand Streckenausbauprofile in die keinen definierten Innendurchmesser
aufweisenden, dazu konischen Mantelschalen gesetzt werden. Das Einbringen des endgültigen Stahlausbaus
erfordert mithin aufwendige Begradigungsmaßnahmen und Anpassungsarbeiten, welche die Vortriebsleistung
merklich herabsetzen.
Aus der DE-AS 16 58 773 geht ein die Methode gemäß der DE-AS 16 58 769 weiterentwickelndes
Verfahren hervor. Zunächst wird ein Bohrloch etwa parallel zur Streckenlängsachse umfangsseitig der
späteren Streckenkontur hergestellt und dann wird in dieses Bohrloch ein dem Querschnitt des Bohrlochs im
wesentlichen entsprechendes Rohr eingefühlt. Das
Rohr weist eine zu einer Sehne seines Querschnitts
spiegelbildliche Einbuchtung auf und dient mit seiner im Bereich der Einbuchtung konkaven Mantelfläche dem
Bohrer beim Bohren des nächstfolgenden Lochs als Führung, Ferner weist das Rohr in der der Einbuchtung
gegenüberliegenden Mantelfläche Aussparungen auf, durch die das voraufgehend hergestellte Bohrloch mit
Beton verfüllt wird
Dieses Verfahren setzt also voraus, daß zum Einführen eines Stütz- und Betonierrohrs das Bohr- I ο
werkzeug vollständig aus dem Bohrloch herausgezogen und seitlich weggeschwenkt werden muß. Das bedeutet
jedoch, daß das Bohrloch zwangsläufig längere Zeit unabgestützt offen ist. Dies mag in einem Erdreich noch
angehen, das eine gewisse Eigenstandfestigkeit hat In weichem Erdreich oder in Geröll ist dieses Verfahren
nicht mehr anwendbar. Das durch das Bohren entspannte Geröll bzw. Erdreich würde beim Zurückziehen
des Bohrwerkzeugs in den dann freien Raum eindringen und diesen zusetzen. Ein Einführen des
Stütz- und BeUBuerrohrs wäre dann nicht mehr möglich.
Darüber hinaus ist das bekannte Verfahren nicht zur wirtschaftlichen Herstellung von solchen Strecken
geeignet, die mit Stahlprofilen ausgebaut werden sollen. Dadurch, daß der Beton von den Bohrungen aus sowohl
radial nach außen als auch radial nach innen in das angrenzende Erdreich eindringt, entsteht eine Mantelschale, weiche weder einen definierten Außendurchmesser
noch einen definierten Innendurchmesser hat Der Innenaushub des weichen Erdreichs mit entsprechend
einfachen Geräten kann folglich nur in einem solchen Umfang durchgeführt werden, daß die harte Betonschale
nicht berührt wird, um «ben dk· Werkzeuge dieser
einfachen und damit wenig widerstandsfähigen Geräte zu schonen. Um aber die gewünschte Streckenkontur zu
erreichen, müssen mit einem zusätzlichen Arbeitsaufwand durch Einsatz geeigneter Vorrichtungen, zum
Beispiel Teilschnittmaschinen, Begradigungsmaßnahmen und Anpassungsarbeiten durchgeführt werden.
Zum Stand der Technik zählt darüber hinaus der Vorschlag gemäß der AT-PS 2 63 846. Hierbei müssen
ineinandergeschachtelte konische Mantelschalen aufeinanderfolgend hergestellt werden. Durch die hälftige
Überlappung ist ein hoher Betonverbrauch die Folge. Bei längeren Strecken wird hierdurch die Wirtschaft-Iichkeit
erheblich gesenkt Außerdem wird durch diesen Vorschlag nur die Lehre vermittelt beim Bohren mit
Rohren beim Zurückziehen der Rohre eine gleichzeitige Verfüllung der Bohrlöcher durchzuführen. Es wird
jedoch kein Hinweis gegeben, daß zugleich mit dem so Zurückziehen der Bohrwerkzeuge die Bohrlöcher mit
schnellaushärtendem Beton gefüllt werden. Läßt man die Rohre weg, was ohnehin nur bei festem Erdreich
denkbar wäre, so hat dieser Vorschlag dieselben Nachteile wie der Vorschlag gemäß der DE-AS
16 58 773. Außerdem muß der Kernaushub mit anderen Vorrichtungen und Geräten durchgeführt werden als
die Anpassung der Streckenkontur im Bereich der Mantelschale.
Ausgehend von dein Stand der Technik der DE-AS
16 58 773 liegt der Erfindung demgemäß die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so weiterzuentwikkeln,
daß zum Einbringen von Stahlprofilen die konturgenaue Erzeugung einer ausreichend stabilen
Mantelschale möglich ist und zwar ohne aufwendige <>■>
Begradigungs- und Anpassungsmaßnahmen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten
Merkmalen gelöst
Danach erfolgt das Verpressen einer Bohrung und das Aushärten der eingepreßten Flüssigkeit in einem
vorbestimmten Rhythmus beim Zurückziehen der Bohrwerkzeuge, Der jeweils auszupressende Raum ist
zur Bohrungsmündung hin in jedem Verpressungszustand durch das Bohrwerkzeug selbst abgeschottet
Diese Maßnahme stellt sicher, daß die zu verpressende Flüssigkeit tief genug in das angrenzende Gebirge
eindringt und auch bei sehr weichem Erdreich der aufgebohrte Raum von nachdrückendem Erdreich nicht
verfüllt wird. Die Bohrungen können in Abhängigkeit vom Zustand des Erdreichs oder des Gebirges durch
bekannte Bohrwerkzeuge oder auch nur durch einfache Lanzen erzeugt werden, sofern die Konsistenz des
Erdreichs die Verwendung von Lanzen zuläßt
Nach der Herstellung der Mantelschale wird dann mit einem entsprechend ausgebildeten Werkzeug ein
Schlitz in die verfestigte Mantelschale eingearbeitet Hierdurch kann die gewünschte Streckenkontur exakt
erzeugt werden. Folglich ist es jetzt möglich, anschließend sofort den endgültigen Streckenausbau aus
Stahlprofilen zu setzen. Die Mantelschale ist dabei stabil genug, um nicht nur ein Auslaufen des losen Gesteins zu
verhindern, sondern auch alle Bewegungen des Gebirges zu unterbinden. Dadurch, daß der endgültige Ausbau
sofort und ohne Schwierigkeiten eingebracht werden kann, ist eine hohe Vortriebsleistung erzielbar. Zusätzliche
Ausbauarbeiten entfallen vollständig.
Der Zeitraum, in dem der Konturschlitz in der Mantelschale herstellbar ist wird erfindungsgemäß
dadurch verkürzt, daß der Konturschlitz hochdmckwasserunterstützt
herausgearbeitet wird. Beispielsweise wird ein entsprechend zwangsgeführter Meißel, der
stirnseitig mit einer Hochdruckwasserdüse versehen ist, zur Herstellung des Konturschlitzes verwendet. Der
Meißel kann auf einem Support gelagert sein, der an einem Führungsportal entlangbewegbar ist, weiches
quer zur Streckenlängsrichtung vor der Ortsbrust angeordnet ist In diesem Zusammenhang ist zu
erwähnen, daß es durch die Zeitschrift »Glückauf« 113
(1977), Nr. 14 bereits bekannt ist, versuchsweise die Kombination von Schrämmeißel mit Hochdruckwasserstrahlen
zum Schneiden von härteren Gesteinen mit insbesondere höherer Abrasivität zu verwenden. Darüber
hinaus wird gemäß einem älteren, nicht zum vorveröffentlichten Stand der Technik zählenden
Vorschlag (DE-AS 28 13 143) eine Vorrichtung zum Vortreiben und Ausbauen einer untertägigen Strecke
vorgestellt, welche durch Meißel mit Hochdruckwasserdüsen gebildete Konturschneidwerkzeuge zur Erzeugung
eines peripheren Entspannungsschlitzes benutzt
Das Einbringen der Bohrungen in die Ortsbrust entlang der Streckenkontur kann zeitlich nacheinander
erfolgen. Das heißt, es wird jede Bohrung einzeln vorgetrieben und jede Bohrung anschließend beim
Zurückziehen des Bohrwerkzeugs verpreßt. Indessen läßt die Erfindung es auch zu, daß gleichzeitig zwei oder
mehrere Bohrungen hergestellt und auch gleichzeitig verpreßt werden. Auf diese Weise kann die Vortriebsleistung
nochmals gesteigert werden.
Die Tiefe der Bohrungen richtet sich nach den örtlichen, das heißt, den geologischen Verhältnissen.
Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, daß die Bohrungen etwa 3 bis 10 m tief in die Ortsbrust
eingetrieben werden. Auf diese Weise werden ausreichend lange Mantelschalenabschnitte erzeugt, die nach
den Konturschlitzen und dem Kernaushub dann auch
ein schnelles Einbringen des endgültigen Ausbaus gewährleisten.
Nach der Erfindung ist es von Vorteil, daß die
Bohrungen über Längskanäle im Bohrwerkzeug oder in
den Bohrwerkzeugen verpreßt werden. Je nachdem wie gebräch oder weich das Gebirge beziehungsweise das
Erdreich ist, können die Bohrwerkzeuge auch aus einfachen Lanzen bestehen, die lediglich in das Erdreich
eingetrieben werden und eine Längsbohrung besitzen, durch die die zu verpressende Flüssigkeit, beispielsweise
Betonmilch, in das Bohrlochtiefste eingeführt wird.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, daß die Bohrwerkzeuge oder Lanzen nach dem Erreichen der
vorgesehenen Abschlagslänge wieder kontinuierlich, das heißt stetig, unter gleichzeitiger Verpressung der
Bohrungen aus diesen herausgezogen werden. Demgegenüber kann es aber auch vorteilhaft sein, daß die
Bohrwerkzeuge entsprechend der Verfestigung der Flüssigkeit stufenweise aus den Bohrungen herausgezogen
werden.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Grundgedankens werden nach dem Hersteller, des
Konturschlitzes in der Mantelschale längsgerichtete Stützkappen in den Konturschlitz eingebracht und
anschließend radial nach außen druckbeaufschlagt und daraufhin wird unter dem Schutz der Stützkappen der
Kernquerschnitt hereingewonnen und abtransportiert
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird insbesondere dann angewendet, wenn der
endgültige Ausbau aus einer Betonschale bestehen soll. Eine solche Betonschale kann dann mit einer definierten
Dicke erzeugt werden, wobei die Dicke einerseits durch den Innenquerschnitt der Mantelschale und andererseits
durch die Innenschalung bestimmbar ist. Die Sicherung der Mantelschale bis zum Einbringen des Betonausbaus
wird durch die Stützkappen gewährleistet, welche beispielsweise als Messerschilde ausgebildet sein können.
Claims (8)
- Patentansprüche:lr Verfahren zum Vortreiben einer Strecke, eines Tunnels oder dergleichen in kleinstückigem oder gebrächem Gestein beziehungsweise weichem Erdreich, bei welchem zunächst entsprechend der vorgesehenen Streckenkontur dadurch eine Mantelschale aus einem schnell aushärtenden Werkstoff in der Ortsbrust abschnittsweise voreilend hergestellt wird, daß entlang der vorgesehenen Streckenkontur Bohrungen etwa parallel zur Streckenlängsachse in die Ortsbrust vorgetrieben und diese Bohrungen vom Bohrlochtiefsten ausgehend mit einer auch in das angrenzende Gebirge eindringenden und dieses verfestigenden, schnell aushärtenden Flüssigkeit unter Bildung der Mantelschale verpreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtende Flüssigkeit beim Zurückziehen der Bohrwerkzeuge in die Bohrungen eingebracht wird und daß nach dem Verfestigen der Mantelschale mittels einer Schneideinrichtung ein der Kontur der Strecke oder des Tunnels entsprechender Schütz in der verfestigten Mantelschale erzeugt wird, der zeitgleich, jedoch voreilend, zum Kernaushub erfolgt oder an den sich der Kernaushub anschließt
- 2. Verfahren nach Anspruch *, dadurch gekennzeichnet, daß der Konturschlitz hochdruckwasserunterstützt herausgearbeitet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen einzeln zeitlich aufeinanderfolgend oder gruppenweise zeitlich parallel nebeneinander hergestellt werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen etwa drei bis zehn Meter tief in die Ortsbrust eingetrieben werden.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen über Längskanäle im Bohrwerkzeug oder in den Bohrwerkzeugen verpreßt werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrwerkzeuge entsprechend der Verfestigung der Flüssigkeit stufenweise aus den Bohrungen herausgezogen werden.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Herstellen des Konturschlitzes in der Mantelschale längsgerichtete Stützkappen in den Konturschlitz eingebracht und anschließend radial nach außen druckbeaufschlagt werden und daß daraufhin unter dem Schutz der Stützkappen der Kernquerschnitt hereingewonnen und abtransportiert wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Stützkappen nachfolgend der endgültige Streckenausbau eingebracht wird.
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Publications (2)
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DE2909983A1 DE2909983A1 (de) | 1980-09-25 |
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Cited By (1)
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1979
- 1979-03-14 DE DE19792909983 patent/DE2909983C2/de not_active Expired
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DE2909983A1 (de) | 1980-09-25 |
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