DE3022033A1 - Verfahren und vorrichtung zum einbringen eines gleitenden schachtausbaus in durch wasserfuehrendes gebirge abzuteufende gefrierschaechte - Google Patents

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines gleitenden Schachtausbaus in durch wasserführendes nicht standfestes Gebirge abzuteufende Gefrierschächte, mit zumindest einer Gleitschicht zwischen dem Gebirge und dem endgültigen Ausbau.

Der gleitende Schachtausbau für durch wasserführendes nicht standfestes Gebirge abzuteufende Gefrierschächte muß in der Lage sein, die aus dem Abbau resultierenden Beanspruchungen durch das Gebirge einwandfrei aufnehmen zu können. Aus diesem Grunde ist der Aufbau einer geschlossenen Ausbauröhre bzw. -säule erforderlich, die mit ihrem Ende auf einem Ringfundament gelagert ist und im Schacht innerhalb einer viskosen Gleitschicht aus z. B. Asphalt freisteht. Diese Ausbauart setzt voraus, daß die Teufarbeiten abgeschlossen und damit die Endteufe des Gefrierschachtteils erreicht ist, so daß das endgültige Fundament in wasserfreiem standfestem Gebirge erstellt werden kann. Während der Teufarbeiten wird lediglich ein nachgiebiger Ausbau eingebracht, der während des Teufvorganges in Verbindung mit dem Frostmantel die Beanspruchungen aus Wasser- und Gebirgsdruck abtragen oder auch nur als Sicherheitsmaßnahme dienen kann. - Diese bekannte Ausbauart hat den Nachteil, daß der Schacht bis zum Erreichen der Endteufe und Einbringen des endgültigen Ausbaus praktisch allen Einflüssen des gefrorenen Gebirges ausgesetzt ist. Diese können vor allem bei tiefen Gefrierschächten unter Umständen nicht sicher beherrscht werden. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen eines gleitenden Schachtausbaus in durch wasserführendes nicht standfestes Gebirge abzuteufende Gefrierschächte anzugeben, wonach sich eine schnelle und mit den Teufarbeiten fortschrei-

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tende einwandfreie Absicherung des Schachtes gegen die Gebirgseinflüsse erreichen läßt.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß der endgültige Ausbau abschnittweise eingebracht wird und dazu jeweils nach einem Teufabschnitt vorgegebener Tiefe ein Zwischenfundament erstellt und darauf der betreffende Ausbauabschnitt temporär aufgesetzt und unter Bildung eines entsprechenden Gleitschichtabschnittes mit Gleitmittel hinterfüllt wird, und daß nach Erreichen der Endteufe und Erstellen sämtlicher Zwischenfundamente, Ausbauabschnitte, Gleitschichtabschnitte und des endgültigen Fundamentes mit dem zugehörigen Schachtunterteil in wasserfreiem standfestem Gebirge die Ausbauabschnitte nacheinander von den Zwischenfundamenten getrennt und unter Bildung einer geschlossenen Ausbauröhre bzw. -säule auf das endgültige Fundament sowie aufeinander abgesetzt und miteinander verbunden werden, und daß danach die Gleitschichtabschnitte unter Bildung einer geschlossenen Gleitfuge miteinander verbunden werden. - Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann, wie bisher, der vorläufige Ausbau vorgenommen werden. Erst nach Fertigstellung des jeweiligen Zwischenfundamentes und Ausbauabschnittes wird der Schacht weiter abgeteuft und anschließend das nächste Zwischenfundament erstellt und der nächste Ausbauabschnitt eingebracht. Die Zwischenfundamentc haben also die Aufgabe, die aus den jeweiligen Ausbauabschnitten resultierenden Ausbaulasten für den temporären Belastungszustand abzutragen, und zwar bis zur Fertigstellung des endgültigen Fundamentes mit dem zugehörigen unteren Schachtteil und der dann erfolgenden Entlastung durch das Anheben und Aufeinanderabsetzen der einzelnen Ausbauabschnitte. Folglich werden die Zwischenfundamente nur temporär von den Ausbauabschnitten belastet, wobei jeder

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Ausbauabschnitt bereits die außenliegehde Gleitfüllung erhält, die maximal unter dem hydrostatischen Druck der Höhe dieses Ausbauabschnittes steht. Die Lage und Anzahl der Zwischerifundamente werden zweckmäßigerweise bereits vor Beginn der Teufarbeiten nach den Ergebnissen von Untersuchungsbohrungeh fixiert. In Abhängigkeit von den Untersuchungsergebnissen kann die Geometrie der Zwischenfundamente individuell gestaltet werden, um eine möglichst geringe spezifische Auflast zu erreichen.

Weitere erfindungswesentliche Maßnahmen sind im folgenden aufgeführt. So werden vorzugsweise die Zwischenfundamente als ringförmige Fundamente mit Abstütznischen oder -sockel in das gefrorene Gebirge eingegossen, bestehen also aus Stahlbeton. Die Ausbauabschnitte werden erfindungsgemäß von unten nach oben fortschreitend von den Zwischenfundameriteri getrennt und auf das endgültige Fundament bzw. den jeweils unter sich befindlichen Ausbauabschnitt abgesetzt. Dazu werden die Ausbauabschnitte zweckmäßigerweise durch geringfügiges Anheben von den Zwischerifundamenten getrennt und dann abgesetzt.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, in der Ausführungsform eines aus Segmenten Zusammengesetzten Ausbauringes in Guß- oder Stahlkonstruktion mit ggf. Betonfüllung, die sich durch besonders einfachen und funktionsgerechten Aufbau auszeichnet. Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbauring über seinen Umfang verteilt außenseitige Einholnischeri zur Aufnahme von Stützstempeln und vorzugsweise im Bereich seiner Unterseite bzw. im unteren Ringbereich angeordnete, axial wirkende Zylinderkolbenanordnungeri zum Anheben und Absenken des Ausbauringes und des auf ihm lastenden Ausbauabschnittes sowie radial gegen

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das Gebirge ausfahrbare Gleitmittelsperreri aufweist. - Die Ausbauringe zwischen den einzelnen Ausbauabschnitten verbleiben in dem Schacht und sind folglich, wie die Ausbauabschnitte, ein Bestandteil des endgültigen Ausbaus bzw. der letztlich geschlossenen Ausbauröhre bzw. -säule. Aus Stabilitätsgründen, insbesondere zur Erhöhung seiner Biegesteifigkeit, weist jeder Ausbauring auf seiner Oberseite und Unterseite kastenförmige Tragringe auf. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit selbständiger Bedeutung ist vorgesehen, daß die Stützstempel an ihrem oberen Stempelende in vertikaler Stellung in den Einholnischen aufgehängt und gegen das jeweils zugeordnete Zwischenfundament ausschwenkbar sowie in Schrägstellung gegen entsprechend geneigte Aufsetzflächen in bzw. an dem Zwischenfundament abstützbar sind. Diese Aufsetzflachen werden von den Abstütznischen bzw. -sockeln gebildet. An das untere Stempelende der Stützstempel sind vorzugsweise Äusstell- und Einholmittel angeschlossen, z. B. radial betätigbare Schubstangen angelenkt. Die Stützstempel dienen also zur temporären Abstützung des betreffenden Ausbauringes und darauf befindlichen Ausbauabschnittes und werden nach Entlastung dieses Ausbauabschnittes mit Hilfe der Einholmittel in die Einholnischen zurückgezogen. Außerdem können die Stützstempel als teleskopierende Stempel, z. B. pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Zylinderkolbenanordnungen, ausgebildet sein und zum Absetzen des betreffenden Ausbauabschnittes auf den darunterliegenden Ausbau eingefahren werden, wodurch die im unteren Ringbereich angeordneten, axial wirkenden Zylinderkolberianordnungen teilweise oder vollständig entfallen können. Weiter sieht die Erfindung vor, daß die Gleitmittelsperreri in in Sperrsegmerite mit radial arbeitenden Betätigungsvorrichtungen unterteilt sind. Diese Gleitmittelsperren können nach dem Abheben der Ausbauabschnitte und dem Erstellen der kompletten Ausbauröhre bzw. -säule über Ventile geöffnet werden, so daß sich der volle hydrostatische Druck im Gleitschichtraum über die Höhe der Aus-

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bauröhre bzw. -säule aufbaut. - Nach einer Variante sieht die Erfindung vor, daß der Ausbauring auf seiner Außenseite über den Umfang verteilt angeordnete radial aus- und einfahrbare Tragbolzen aufweist und das jeweils zugeordnete Zwischenfundament einen Stützmantel mit entsprechenden Bohrungen besitzt, in die also die ausgefahrenen Tragbolzen eingreifen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Verfahren zum Einbringen eines gleitenden Schachtausbaus in durch wasserführendes und regelmäßig nicht standfestes Gebirge abzuteufende Gefrierschächte angegeben wird, nach dem sich das Niederbringen der Gefrierschächte im Zuge des Teuffortschrittes schnell und einwandfrei gegen Einflüsse des gefrorenen Gebirges durch abschnittweise mitgeführten endgültigen Ausbau absichern läßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Gefrierschachtabschnitt mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstelltem Schachtausbau,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich eines Zwischenfundamentes,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 bei abgestütztem Ausbauring und auflagerndem Ausbauabschnitt und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 3.

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In den Figuren ist ein Verfahren zum Einbringen eines gleitenden Schachtausbaus durch wasserführendes Gebirge 1 abzuteufende Gefrierschächte erläutert, mit einem vorläufigen Ausbau 2, einem endgültigen Ausbau 3 und einer Gleitschicht 4 zwischen dem vorläufigen Ausbau 2 und dem endgültigen Ausbau 3. Der z. B. in Betonverbundkonstruktion mit äußerem Stahlmantel erstellte endgültige Ausbau 3 wird abschnittsweise eingebracht. Dazu wird jeweils nach einem Teufabschnitt vorgegebener Tiefe ein Zwischenfundament 5 erstellt und darauf der betreffende Ausbauabschnitt 6 temporär aufgesetzt und unter Bildung eines entsprechenden Gleitschichtabschnittes 7 mit Gleitmittel hinterfüllt. Nach Erreichen der Endteufe und Erstellen sämtlicher Zwischenfundamente 5, Ausbauabschnitte 6, Gleitschichtabschnitte 7 und des endgültigen Fundamentes 8 mit dem zugehörigen Schachtunterteil in wasserfreiem standfestem Gebirge, werden die Ausbauabschnitte 6 nacheinander von den Zwischenfundamenten 5 getrennt und unter Bildung einer geschlossenen Ausbauröhre bzw. -säule auf das endgültige Fundament 8 sowie aufeinander abgesetzt und miteinander verbunden. Danach werden die Gleitschichtabschnitte 7 unter Bildung einer geschlossenen Gleitfuge miteinander verbunden. Die Zwischenfundamerite 5 werden als ringförmige Fundamente mit Abstütznischen 9 oder -sockel in das Gebirge eingegossen. Die temporäre Abstützung der Ausbauabschnitte 6 auf den Zwischenfundamenten 5 erfolgt jeweils mittels eines aus Segmenten zusammengesetzten Ausbauringes 10 in Guß- oder Stahlkonstruktion mit ggf. Betonfüllung. Der Ausbauring 10 weist über seinen Umfang verteilt außeriseitige Einholnischen 11 zur Aufnahme von Stützstempeln 12 und im unteren Ringbereich axial wirkende Zylinderkolberianordnungeh 13 zum Anheben und Absenken des Ausbauringes 10 und des auf ihm lastenden Ausbauabschnittes 6 sowie radial gegen das Gebirge ausfahrbare Gleitmittelsperren 14 auf. Aus

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Stabilitätsgründen besitzt der Ausbauring 10 auf seiner Oberseite und seiner Unterseite kastenförmige Tragringe 15. Die Stützstempel 12 sind an ihrem oberen Stempelende in vertikaler Stellung in den Einholnischen 11 aufgehängt und gegen das jeweils zugeordnete Zwischenfundament 5 ausschwenkbar sowie in Schrägstellung gegen entsprechend geneigte Aufsetzflächen 16 in bzw. an dem Zwischenfundament 5 abstützbar. Diese Aufsetzflächen 16 werden von den Abstütznischen 9 bzw. -sockeln gebildet. An das untere Stempeleride der Stützstempel 12 sind Ausstell- und Einholmittel 17 angeschlossen, z. B. radial betätigbare Schubstangen, angelenkt. Die Stützstempel 12 können als teleskopierende Stempel, z. B. Zylinderkolbenanordnungen, ausgebildet sein. Die Gleitmittelsperren sind in Sperrsegmente mit radial arbeitenden Betätigungsvorrichtungen 18, ζ. B. Ventile, unterteilt. - Nach einer abgewandelten Ausführungsform kann der Ausbauring 10 auf seiner Außenseite über den Umfang verteilt angeordnete, radial aus- und einfahrbare Tragbolzen 19 aufweisen und das jeweils zugeordnete Zwischenfundament 5 einen Stützmantel 20 mit entsprechenden Bohrungen 21 besitzen, in welche die Tragbolzen zum Aufhängen des Ausbauringes eingreifen. Sowohl das Einholen der Stützstempel 12 als auch der Tragbolzen 19 erfolgt stets nach Entlastung bzw. geringfügiges Anheben des betreffenden Ausbauringes 10 und des von ihm getragenen Ausbauabschnittes 6 mittels der als Pressen funktionierenden Zylinderkolbenanordnungen 13.

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Claims (11)

"Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen eines gleitenden Schachtausbaus in durch wasserführendes t Gebirge abzuteufende Gefrierschächte" Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einbringen eines gleitenden Schachtausbaus in durch wasserführendes nicht standfestes Gebirge abzuteufende Gefrierschächte, mit zumindest einer Gleitschicht zwischen dem Gebirge und dem endgültigen Ausbau, dadurchgekennzeichnet, daß der endgültige Ausbau abschnittweise eingebracht wird und dazu jeweils nach einem Teufabschnitt vorgegebener Tiefe ein Zwischenfundament erstellt und darauf der betreffende Ausbauabschnitt temporär aufgesetzt und unter Bildung eines entsprechenden Gleitschichtabschnittes mit Gleitmittel hinterfüllt wird, und daß nach Erreichen der Endteufe und Erstellen sämt-

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licher Zwischenfundamente, Ausbauabschnitte, Gleitschichtabschnitte und des endgültigen Fundamentes die Ausbauabschnitte nacheinander von den Zwischenfundamenten getrennt und unter Bildung einer geschlossenen Ausbauröhre auf das endgültige Fundament sowie aufeinander abgesetzt und miteinander verbunden werden, und daß danach die Gleitschichtabschnitte unter Bildung einer geschlossenen Gleitfuge miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenfundamente als ringförmige Fundamente mit Abstütznischen in das Gebirge eingegossen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauabschnitte von unten nach oben fortschreitend von den Zwischenfundamenten getrennt und auf das endgültige Fundament bzw. den jeweils unter sich befindlichen Ausbauabschnitt abgesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauabschnitte durch geringfügiges Anheben von den Zwischenfundamenten getrennt und dann abgesetzt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der Ausführungsform eines aus Segmenten zusammengesetzten Ausbauringes in Guß- oder Stahlkonstruktion mit ggf. Betonfüllung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbauring (10) über seinen Umfang verteilt außenseitige Einholnischeri (11) zur Aufnahme von Stützstempeln (12) und axial wirkende Zylinderkolbenanordnungen (13) sowie radial gegen das Gebirge

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ausfahrbare Gleitmittelsperren (14) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbauring (10) auf seiner Oberseite und Unterseite kastenförmige Tragringe (15) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstempel (12) an ihrem oberen Stempelende in vertikaler Stellung in den Einholnischen (11) aufgehängt und gegen das jeweils zugeordnete Zwischenfundament (5) ausschwenkbar sowie in Schrägstellung gegen entsprechend geneigte Aufsetzflächen (16) in bzw. an dem Zwischenfundament (5) abstützbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an das untere Stempelende der Stützstempel (12) Ausstell- und Einholmittel (17) angeschlossen sind, z. B. radial betätigbare Schubstangen, angelenkt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstempel (12) als teleskopierende Stempel, ζ. B. als axial wirkende Zylinderkolbenanordnungen, ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitmittelsperreri (14) in Sperrsegmente mit radial arbeitenden Betätigungsvorrichtungen (18) unterteilt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbauring (10) auf seiner Außenseite über den Umfang verteilt angeordnete radial aus- und einfahrbare Tragbolzen (19) aufweist und das jeweils zugeordnete

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Zwischenfundament (5) einen Stützmantel (20) mit entsprechenden Bohrungen (21) besitzt.

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