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Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringausbau für
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Schächte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Mit einem solchen Ringausbau werden insbesondere Dagesschächte und
zwar ihr im Gefrierverfahren niedergebrachter Teil ausgebaut. Während man bei dem
vorher üblichen, gebirgsverbundenen Schachtringausbau in Stahltübbingen davon ausging,
daß der Schacht durch einen vorher festgelegten Sicherheitspfeiler nicht von den
durch den Abbau ausgelösten Gebirgsbewegungen erfaßt werden würde, hat man später
gelernt, daß hautpsächlich wegen des im schwimmenden Gebirge sich stark verflachenden
Grenzwinkels der Schachtausbau doch mehr oder weniger stark von Gebirgsbewegungen
erfaßt und beeinträchtigt wird. Bei dem eingangs bezeichneten Ringausbau für Schächte
nimmt man darüberhinaus auch solche Beanspruchungen des Ausbaus auf, welche durch
den im Bereich des Schachtes umgehenden Abbau ausgelöst werden. Das ermöglicht die
fehlende Verbindung des tragenden Ausbaues mit dem Gebirge und die in der Gleitschicht
vorhandene Masse, mit der der tragende Ausbau hinterfüllt ist. In ihr kann sich
nämlich der Ausbau verformen und vermag sich auf diese Weise Krümmungen in der Schachtachse
sowie Zerrungen und Dehnungen anzupassen, ohne undicht zu werden.
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Die Erfindung geht aus von einem vorbekannten Ringausbau dieser Art
(DE-PS 11 67 777). Hierbei besteht der tragende Ausbau aus aufeinander gesetzten,
allgemein zylindrischen Ringen, die als Fertigteile ausgebildet sind oder aus Ortbeton
bestehen. Der tragende Ausbau ist in einem innen glatten Stahlblechmantel unter
Einschaltung einer Gleitschicht oder eines deren Funktion übernehmenden Innenanstriches
untergebracht. Der Stahlblechmantel übernimmt die Funktion, den Schacht abzudichten,
paßt sich aber der Bewegung des tragenden Ausbaus an, weil er
sich
der Verkippung der Betonringe entsprechend verformen kann. Bei der horizontalen
Reiativverschiebung der Betonringe wird der Stahlblechmantel auch auf Scherung beansprucht
und setzt daher einer solchen Verformung des tragenden Schachtausbaus einen entsprechend
hohen Widerstand entgegen.
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Der Stahlblechmantel muß deswegen einerseits aus einem Material hinreichend
großer Bruchdehnung und ausreichender Festigkeit, z.B. aus Stahlblechen von einigen,
z.3.
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von 5 mm Stärke mit hoher Fließgrenze bestehen. Er muß ferner auf
seiner Gesamtlänge innen glatt ausgebildet sein. Ein solcher Stahlmantel ist aufwendig
und setzt einen erheblichen Aufwand beim Einbringen des Schachtausbaus voraus. Der
Stahlmantel gestattet überdies wegen seines hohen Scherwiderstandes auch nur eine
unbedeutende radiale Nachgiebigkeit des tragenden Schachtausbaus. Infolgedessen
werden höhere Beanspruchungen in horizontaler Richtung nur mit der Gefahr von Überlastungen
des tragenden Schachtausbaus aufgenommen.
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Es ist bei einem solchen Ausbau ferner bekannt, zusätzlich einen gebirgsverbundenen,
jedoch wasserdurchlässigen Ausbau einzusetzen, der ebenfalls als tragender Ausbau
dient und entsprechend dem Druckverhalten der durchteuften Gebirgsschichten begrenzt
radial verformbar ausgebildet ist.
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Dieser äußere Teil des tragenden Schachtausbaus kann aus Formsteinen
bestehen, welche durch Quetschlagen aus Flachsspanplatten voneinander getrennt sind
(DE-OS 28 23 950).
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DieserAusbildung des tragenden Ausbaus aus zwei konzentrisch angeordneten
Ausbauzylindern liegt die Vorstellung zugrur den äußeren aus Formsteinen bestehenden
tragenden Ausbau als wasserdurchlässiges Sieb auszubilden, das Gebirgsdruck aufnehmen
kann und die Abdichtung des Schachtes in herkömmlicher Weise mit dem Stahlzylinder
vorzunehmen. Der hieraus
entstehende tragende Ausbau ist außerordentlich
aufwendig und vermeidet nicht die mit einem Stahlmantel verbundenen Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ringausbau für
Schächte der eingangs bezeichneten Art die Abdichtung des Schachtes zu vezreinfachen
und die Möglichkeit zu schaffen, die bei horizontalen Gebirgsbewegungen auf den
tragenden Ausbau übertragenen Beanspruchungen bruchlos aufzunehmen.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen der Patentansprüche.
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Die Verwendung der aus Vollbeton bestehenden Ringe zur Abdichtung
des Schacht es zwischen den vertikalen Fugen ermöglicht den Verzicht auf den bisher
erforderlichen Stahlmantel. Das erbringt einen wesentlich vereinfachten Gesamtaufbau
des Ausbaus, der den technischen Aufwand senkt und die Arbeiten zum Anbringen des
Ausbaus vereinfacht und beschleunigt. Die Verbindungsgelenke übernehmen die Abdichtung
der vertikal verlaufenden Fugen zwischen den Ringsegmenten der Betonringe und nutzen
die Gleitschicht zusätzlich, indem sie die tangentiale Bewegung der Betonringsegmente
ermöglichen, ohne daß die Abdichtung verloren geht. In den vertikalen Fugen und
außerhalb der Verbindungsgelenke stützen sich die Betonringe über die Quetschlagen
aufeinander ab, wodurch die erforderliche Festigkeit gewährleistet ist.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Beton
eine vorgegebene Nachgiebigkeit gegen horizontale bzw. radiale Beanspruchungen aufweist
und sich die Ringsegmente bei derartigen Beanspruchungen gegeneinander bewegen können,
ohne daß Kantenpressungen
auftreten, die den Beton überlasten.
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Vorzugsweise benutzt man in den Verbindungsgelenken jeweils eine Bandfeder.
Sie hat den Vorteil, daß sich mit ihr nicht nur das notwendige Gelenk, sondern auch
die innere Abdichtung der vertikalen Fuge ausbilden läßt, sodaß die Fugenabdichtung
auch an den Stellen, an denen sich ein einseitiges Öffnen der Fuge einstellt, erheblich
vereinfacht wird. Eine solche Bandfeder läßt sich z.B. mit einem Flacheisen verwirklichen,
das an Ort und Stelle mit Hilfe vertikaler Nähte zu einer durchgehenden Fugenabdichtung
zusammenschweißen läßt.
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Vorzugsweise wird eine solche Bandfeder an den Stirnseiten der Betonringsegmente
auf freiliegenden Anschlußprofilen befestigt, an denen und an den Bandenden die
Verbindungen befestigt werden, die vorzugsweise als Schweißverbindungen ausgebildet
sind.
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Verlegt man eine solche Bandfeder in die vertikale Fuge, so kann man
bei der beschriebenen Bewegung der Ringsegmente gegeneinander Kantenpressungen an
der Schachtinnenseite verhindern, ohne daß man auch dort Quetschlagen anbringt.
Andererseits läßt sich im Bereich der vertikalen Fuge in den benachbarten Ringen
eine Aussparung anbringen, die mit Vergußmasse gefüllt wird, welche die Bandfeder
vor Korrisionen schützt.
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Da sich die vertikale Fuge örtlich beim Einsetzen der Relativbewegung
benachbarter Ringsegmente öffnet, kann eine vorher eingebrachte Abdichtung der Quetschlagen
nicht mehr wirken, wenn die Öffnung ein Maß erreicht hat, bei dem der klaffende
Teil der vertikalen Fuge die Rückstellkraft der Dichtung übersteigt. Deswegen
und
um sich nicht allein auf die Dichtigkeit der Bandfeder verlassen zu müssen, ist
bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß sich an die aus Flachsbandplatten
bestehenden Quetschlagen eine weitere Dichtung anschließt, bevor die Ringfeder folgt.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Figur 1 in abgebrochener Darstellung zwei in
der Vertikale aufeinanderfolgende Betonringe eines Ringausbaus für Schächte gemäß
der Erfindung, wobei eine vertikale Fuge zwischen den Ringsegmenten in Ansicht dargestellt
ist, Figur 2 einen Schnitt längs der Linie II II der Figur 1, Figur 3 in der Figur
1 entsprechender Darstellung die Anwendung des erfindungsgemäßen Ringausbaus auf
die Reparatur eines übbingschachtes in Figur 2 entsprechender Darstellung und Figur
4 eine Abänderung gegenüber der Figur 3 in der Darstellungsweise der Figur 2.
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In Figur 1 ist lediglich der tragende Schachtausbau 1 wiedergegeben.
Er besteht aus zylindrischen Betonringen 2, 3, welche in der aus Figur 1 ersichtlichen
Weise aufeinander gesetzt sind.
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Die Betonringe 2, 3 sind mit einer Ringfeder 4 aufeinander abgestützt,
welche ein Verbindungsgelenk bildet, das allgemein
mit 5 bezeichnet
ist. Dieses Verbindungsgelenk ermöglicht es den Ringen 2, 3 sich unter einseitigem
Öffnen der Stoßfuge verkippend gegeneinander zu bewegen, ohne daß die Verbindung
verloren geht. Die Ringe 2, 3 sind ihrerseits in Segmente unterteilt, von denen
in Figur 1 lediglich zwei Ringsegmente 6, 7 des Betonringes 3 wiedergegeben sind.
Zwischen den Ringsegmenten 6, 7 befindet sich eine vertikale Fuge 8. Die Betonringe
2, 3 übernehmen die Abdichtung des Schacht es zwischen den Verbindungsgelenken 5
und den vertikalen Fugen 8, weil sie aus Vollbeton bestehen, der seinerseits wasserundurchlässig
ausgebildet werden kann bzw. durch zusätzliche Maßnahmen gegen zusitzendes Wasser
abgedichtet werden kann, was im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 erläutert wird.
In den Fugen dichten dagegen die Verbindungsgelenke 5 bzw. die Verbindungsgelenke
9 ab, die den Verbindungsgelenken 5 entsprechen. Die Ausbildung der vertikalen Fuge
ergibt sich insbesondere aus der Darstellung der Figur 2.
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Hiernach überbrückt eine Bandfeder 10 die Vertikalfuge 8.
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Radial nach außen schließt sich eine vertikale Quetschlage 11 an,
auf der sich die aus Beton bestehenden radialen Flächen 12, 13 der benachbarten
Ringsegmente 6, 7 aufeinander abstützen. Diese Quetschlage kann aus Flachsspanplatten
bestehen. Radial nach außen schließt sich an die Quetschlage 11 eine bandförmige
äußere Dichtung 14 an. In der Einbaulage der Ringsegmente dichtet sie die Fuge 8
gegen die IIinterfüllung aus einem u.a. Asphalt eiithaltenden Werkstoff ab, der
eine Zwischenschicht 15 bildet. Die Zwischenschicht schließt den tragenden Ausbau
an die Schachtstöße 16 an, die meistens mit einem vorläufigen Ausbau gesichert sirri,
nachdem sie durch den Ausbruch im gefrorenen Gebirge
hergestellt
worden sind. Diese Einzelheiten sind in der Figur 2 nicht wiedergegeben.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ringfeder 10 mit
ihren Enden an den freien Kanten 1 7bzw. 11'von Profilschenkeln 18 bzw. 19 je eines
Anschlußprofiles 20, 21 angeschlossen, nämlich verschweißt. Die Anschlußprofile
20 und 21 sind kongruent.
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Es handelt sich um Winkelprofile, deren innere Winkelschenkel 22,
23 senkrecht zu den Flächen 12, 13 verlaufen und in den Beton eingebettet sind.
Die Ringsegmente bestehen aus Vollbeton, der armiert sein kann.
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Dabei können die inneren Schenkel 22, 23 mit der Armierung verbunden,
z.B. ebenfalls verschweißt sein. Die Schenkel 18 und 19 stützen sich ihrerseits
auf einem Teil der Quetschlage 11 ab, die an einer inneren schnurförmigen Runddichtung
24 endet.
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Die freien Enden der Bandfeder 10 sind mit den Ringfedern 4 der Verbindungsgelenke
5 verschweißt, was in der Darstellung der Figur 1 bei 25 gezeichnet ist. Im übrigen
sind die Verbindungsgelenke 5 wie die Verbindungsgeienke 9 ausgebildet.
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Das heißt, daß sich an die Ringfeder 4 eine schnurförmige Dichtung
26 anschließt, die vor dem inneren Ende einer ebenfalls aus Flachsspanplatten gebildeten
Quetschlage 27 liegt, an die sich nach außen eine Banddichtung 28 anschließt.
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Bei einsetzendem Gebirgsdruck und entsprechender Belastung des Ausbaus
kann sich jeder Betonring 2, 3 horizontalen bzw. radialen Kräften dadurch anpassen,
daß sich unter entsprechender Verformung der Bandfeder 10 die betreffende Fuge 8
öffnet bzw. unter Belastung der Quetschlage schließt.
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Infolge der Dichtungen 14 und 24 wird das Eindringen von Vergußmasse
15 bzw. Wasser-aus den Schachtstößen 16 verhindert.
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Nach dem Festschweißen der Bandfeder 10 und der Ringfeder 4 werden
diese Federn mit Hilfe einer Füllmasse 29 nach außen abgedeckt. Die Füllmasse befindet
sich in einer Aussparung 30 bzw. 31 der dem Schachtinneren zugekehrten Mantelfläche
32 jedes Segmentes 6 bzw. 7.
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Eine entsprechende Aussparung ist im Bereich der Verbindung 5 vorgesehen
und läßt sich ebenfalls mit einer Füllmasse verschließen. Korrisionen der Federn
sind daher nicht zu befürchten.
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Wenn der tragende Ausbau infolge einer Krümmung in der Schachtachse
örtlich Pressungen bzw. Zerrungen unterworfen wird, gibt die Ringfeder 4 entsprechend
nach, verhindert aber das Undichtwerden des Schachtausbaus.
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Am Beispiel der Figuren 3 und 4 ist die Sanierung eines Tübbingausbaus
schematisch dargestellt. Der Tübbingausbau 35 besteht aus miteinander verschraubten
und innen geflanschten Stahltübbingen, zwischen denen und dem anstehenden Gebirge
36 ein Hohlraum 37 entstanden ist, der sich in der Regel mit Wasser oder einem fließfähigen
Material aus dem Gebirge füllt. Der unter entsprechend hohen BeLastungen stehende
Tübbingausbau 35 wird mit dem tragenden Ausbau gemäß der Erfindung verstärkt. Die
in tagentialer Richtung aufeina.nderfolgenden Ringsegmente sind wiederum mit 6 und
7 gezeichnet.
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Auf dem Außenmantel 38 der Ringsegmente ist ein Anstrich 39 vorgesehen,
an den sich eine Schicht 40 aus einem Gleitmittel anschließt, das eine z.B. aus
Polyäthylen bestehende Kunststoffolienabdeckung 41 von dem Beton des Ringsegmentes
trennt. Diese Folien
sind bei 42 mit einer Dichtmasse aneinander
angeschlossen und abgedichtet. Die Hinterfüllung 43, die zwischen den Tübbingen
35 und dem tragenden Ausbau angebracht ist, wird auf diese Weise vom tragenden Ausbau
getrennt.
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Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird auf die Folienabdichtung
41 ein Vlies 44 aufgebracht, das eine Dränage ermöglicht.