DE3144356A1

DE3144356A1 - Vorbausaeule zum verstaerken eines schachtausbaues insbes. einer tuebbingsaeule

Info

Publication number: DE3144356A1
Application number: DE19813144356
Authority: DE
Inventors: Friedemann A. Dipl.-Ing. 4270 Dorsten Rudersdorf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-07
Filing date: 1981-11-07
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE3144356C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorbausäule für abzuteufende
Schächte, insbes. zum Verstärken eines Schachtausbaues wie einer Tübbingsäule in einem abgeteuften Schacht, bestehend aus aufeinandergesetzte Fertigteilringe bildenden Fertigteilsegmenten aus Stahlbeton mit Vertikalfugen und Horizontalfugen zwischen den Fertigteilsegmenten. Die Erfindung umfaßt auch solche Horizontalfugen, die zwischen einem Fundament für die Vorbausäule und folglich zwischen diesem Fundament und den darauf aufgesetzten Fertigteilsegmenten gebildet sind.
Ein ständiges Problem bereitet die Behandlung einer bereits vorhandenen Schachtsäule, die in zunehmendem Maße unter Abbauwirkungen gelangt. Tatsächlich treten infolge solcher Abbauwirkungen Stauchungen, Zerrungen und Krümmungen auf, aus denen eine besondere Beanspruchung des Schachtausbaues resultiert. Selbst eine Schiefstellung der Schachtsäule ist nicht ausgeschlossen. Dann wird die Standsicherheit des Schachtausbaues und insbes. einer Tübbingsäule derart nachteilig beeinträchtigt, daß eine Verstärkung erforderlich ist. Grundsätzlich könnte man daran denken, die Verstärkung der Tübbingsäule nach dem Prinzip des Gleitausbaues mit einem Stahldichtmantel auszuführen. Das verlangt eine Bitumenfuge. In diesem Zusammenhang ist jedoch als problematisch anzusehen, daß bei einer mit Wasser hinterfüllten Tübbingsäe das Bitumengewicht einen inneren überdruck erzeugt, dem die Tübbingsäule kaum gewachsen ist. Außerdem muß das Bitumen heiß eingefüllt werden.
Dadurch besteht die Gefahr, daß der Temperaturaufschlag auf die Gußstahltübbinge diese aus dem Gleichgewicht bringt.
Darüber hinaus sind diese Verstärkungsmaßnahmen auBerordentlich kostenaufwendig. Das gilt auch dann, wenn ein tragender Stahldichtmantel mit standfester Hinterfüllung verwirklicht wird, zumal dann der Stahldichtmantel selbst im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungen beim Gleitausbau erhebliche Kosten verursacht. Die gleichen Nachteile treten dann auf, wenn zwei herkömmliche Stahldichtmäntel eingesetzt werden.
Im übrigen ist ein Ringausbau mit einem tragenden, gleitenden Schachtausbau bekannt, welcher einen mit beweglichen Stahlbetonringen innen abgestützten Stahlblechmantel aufweist und mit einer Gleitschicht an das Gebirge bzw. einen vorläufigen Schachtausbau angeschlossen ist, wobei der tragende, gleitende Schachtausbau auf einem Fundament abgestützt und unter der die Gleitschicht aufnehmenden Fuge mit Beton eingespannt ist. Um diesen 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, wird zwischen dem Einspannbeton und dem Stahlblechmantel des tragenden Schachtausbaus eine Gleitmanschette angebracht, die von dem Fundament mindestens bis zu der die Gleitschicht aufnehmenden Fuge reicht.
- Durch diese aus DE-OS 29 04 O91 bekannten Maßnahmen sind die eingangs erläuterten Probleme nicht maßgebend beeinflußt worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorbausäule der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche eine einwandfreie Verstärkung des Schachtausbaus und insbes. der Tübbingsäule unter Verzicht auf zumindest einen Stahldichtmantel in rationeller und kostensparender Weise gewährleistet.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorbausäule dadurch, daß die Horizontalfugen unter 2wischenschaltung von Kompensationsplatten mittels in den Fertigteilsegmenten verankerter Stahldichtringe überbrückt sind und auf der Säuleninnenseite eine umlaufende, mit Fugenmörtel verfüllte Ringnut bilden.
- Unter Kompensationsplatten sind im Rahmen der Erfindung solche Platten zu verstehen, welche zur Aufnahme oder zumindest erheblichen Reduzierung der aus den Stauchungen, Zerrungen und Krümmungen resultierenden Beanspruchungen geeignet sind.
Auf diese Weise werden die Auswirkungen von Stauchungen, Zerrungen und Krümmungen auf die aus den Fertigteilsegmenten aufgebaute Stahlbetonröhre erheblich abgeschwächt. Sowohl die Vertikalfugen als auch die Horizontalfugen lassen sich bei der erfindungsgemäßen Konstruktion unschwer wasserdicht überbrücken. Das gilt insbes. hinsichtlich der Horizontalfugen wegen der sich abdichtenden Stahldichtringe. Daher kann bei der erfindungsgemäßen Vorbausäule auf einen Stahldichtmantel verzichtet werden. Grundsätzlich besteht ferner die Möglichkeit, auf eine Bitumenfuge zu verzichten., wenngleich sich die erfindungsgemäße Vorbausäule mit oder ohne Gleitausbau verwirklichen läßt. Gleitausbau verlangt nicht zwingend die Verwirklichung einer Bitumenfuge, vielmehr kann die Verfüllung der Gleitfuge mit anderen kostengünstigeren Materialien erfolgen, wie beispielsweise Kies, Granulatasche oder dergl.. Jedenfalls ist sichergestellt, daß die erfindungsgemäße Vorbausäule Stauchungen, Zerrungen und Krümmungen der Schachtröhre stets entgegenwirkt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die erfindungsgemäße Schachtsäule auch bei einem neu abzuteufenden Schacht einzusetzen.
Sofern Gleitausbau verwirklicht werden soll, läßt sich die Gleitfuge zwischen Gebirge bzw. Hinterfüllung mit ggf. Ausbau-und Vorbausäule als verhältnismäßig dünne Fuge von z. B.
5 mm ausbilden. Entsprechend dünn wird die einzufüllende Gleitschicht aus Bitumen als Pufferschicht oder aus einer elastomeren Folie mit einem geeigneten Gleitmittel. In beiden Fällen kann auf einen Stahldichtmantel verzichtet werden.
Als Folie kommt beispielsweise eine Tetrafluoräthylenfolie, als Gleitmittel Silikonfett in Frage. Bisher war der Einsatz von Gleitfolien bis zu 15 cm Dicke im Gegensatz zu einer Foliendicke bis zu lediglich 5 mm erforderlich, wie sie die erfindungsgemäße Vorbausäule ermöglicht. Im Ergebnis werden erhebliche Material- und Kostenersparnisse erreicht.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. Um gleichsam eine Federwirkung in den Horizontalfugen zu erreichen bzw. eine solche durch die Kompensationsplatten vorgegebene Federwirkung zu erhöhen, empfiehlt die Erfindung, daß die Horizontalfugen auf der Säulenaußenseite mittels einer weichelastischen Schnur, z.B. Füllschnur aus Schaumstoff, abgedichtet und zwischen der Schaumstoffschnur und den Kompensationsplatten ein elastisches klebendes Dichtungsmittel, z. B. Epoxidharz, eingebracht ist. Die Kompensationsplatten selbst können in an sich bekannter Weise als Flachspanplatten ausgeführt sein. - Nach einem Vorschlag der Erfindung mit selbständiger Bedeutung ist vorgesehen, daß die Stahldichtringe in den Fugenflächen der Fertigteilsegmente einbetonierte Winkelprofile mit horizontalen und mit den Fugenflächen fluchtenden Schenkeln aufweisen, die über ein umlaufendes Stahlband miteinander verbunden, z. B. verschweißt sind und dadurch einen U-förmigen Ringquerschnitt zur teilweisen Aufnahme der Kompensationsplatten bilden. Diese Konstruktion ermöglicht in verhältnismäßig einfacher und funktionsgerechter Weise die Verwirklichung wasserdichter Stahldichtringe in den Horizontalfugen. Die Stahldichtringe bilden ferner Federn, welche Krümmungen und Stauchungen der Vorbausäule aufnehmen können. Die Stahldichtringe können darüber hinaus in die mit Fugenmörtel verfüllten Ringnuten vorkragen und teilweise in den elastischen Fugenmörtel eingebettet sein.
Der Fugenmörtel wirkt dadurch als Korrosionsschutz und Abdichtung. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Winkelprofile als L-Profile oder als einerseits IJ-Profile, andererseits Z-Profile ausgebildet, wobei im letzten Fall der freie Z-Schenkel das umlaufende Stahlband bildet.
Vorzugsweise ist zwischen den Kompensationsplatten und dem Stahlband eine umlaufende Asbestschnur eingelegt, die sich durch hohe Biege- und Druckfestigkeit auszeichnet. Endlich sind die umlaufenden Ringnuten durch randseitige korrespondierende Aussparungen an den Längsseiten benachbarter Fertigteilsegmente gebildet.
Weiter sieht die Erfindung vor, daß die Vertikalfugen auf der Säuleninnenseite durchlaufende Vertikalnuten aufweisen, die durch randseitige Aussparungen an den Stoß flächen benachbarter Fertigteilsegmente gebildet und mittels eines Fugenmörtels verfüllt sind. Auf diese Weise wird auch für die Vertikalfugen hinreichende Wasserdichtigkeit erreicht. Außerdem empfiehlt die Erfindung, daß die Vertikalfugen an der Säulenaussenseite in vorgegebenen Höhenabständen singuläre korrespondierende Aussparungen aufweisen, welche stoßflächenseitig durch gelochte Verbindungsschenkel von in die Stoß flächen einbetonierten L-Profilen begrenzt sind, und daß die Aussparungen mit Fugenmörtel verfüllt und die benachbarten Verbindungsschenkel durchdringende Schraubverbindungen in den Fugenmörtel eingebettet sind oder die vertikalen Verbindungsschenkel miteinander verschweißt sind. Auf diese Weise wird also eineaisätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen den Fertigteilsegmenten hergestellt. Der Fugenmörtel kann in sämtlichen Fällen ein Epoxidharz sein. Die Fertigteilsegmente sind vorzugsweise als halbkreisförmige oder drittelkreisförmige Segmente ausgebildet. Aber auch andere Bogenlängen sind denkbar.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß eine Vorbausäule für einen Schachtausbau insbes. eine Tübbingsäule, in einem abgeteuften Schacht, verwirklicht wird, die sich einerseits in rationeller und wirtschaftlicher Weise herstellen läßt, andererseits eine einwandfreie Verstärkung des Schachtausbaues bzw. der Tübbingsäule gewährleistet. Denn die Vorbausäule wirkt den aus Stauchungen, Zerrungen und Krümmungen der Schachtröhre resultierenden Schachtbeanspruchungen in ausreichendem Maße entgegen. Die erfindungsgemäße Vorbausäule ist besonders kostengünstig, weil sie den Einsatz eines Stahldichtmantels überflüssig macht, jedoch mit oder ohne Gleitausbau errichtet werden kann. Für die aus Stahlbeton bestehenden Fertigteilsegmente können hohe Betongüten gewählt werden, wodurch ein verhältnismäßig großer freier Durchmesser im Schacht erhalten bleibt. Die Bauzeit wird erheblich verkürzt, weil die Produktion der Fertigteilsegmente im Fertigteilwerk parallel zu den Arbeiten für die Ortbetonfundamente im Schacht abgewickelt werden kann und die Montage der Fertigteilsegmente schneller als jede Ortsbetonkonstruktion ist. Außerdem kann grundsätzlich nicht nur auf den Stahldichtmantel, sondern auch auf eine sonst erforderliche und kostenaufwendige Bitumenfuge verzichtet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen teilweisen Vertikalschnitt durch einen Schacht mit einer Tübbingsäule, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand nach Fig.1, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Horizontalfuge zwischen zwei aufeinandergesetzten Fertigteilsegmenten in vergrößerter Darstellung, Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch ein Fertigteilsegment mit einerseits Z-förmigem und andererseits L-förmigem Winkelprofil, Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand nach Fig.1 im Bereich einer Stoßfläche und Fig. 6 den Gegenstand nach Fig. 4 in Ansicht auf eine Stoßfläche ohne Winkelprofile für die Vertikalnute.
In den Figuren ist eine Vorbaus-äule 1 zum Verstärken eines Schachtausbaus, nämlich einer in einem abgeteuften Schacht bereits vorhandenen Tübbingsäule 2 dargestellt. Die Vorbausäule 1 besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus aufeinandergesetzte Fertigteilringe bildenden Fertigteilsegmenten 3 aus Stahlbeton mit Vertikalfugen 4 und Horizontalfugen 5 zwischen den Fertigteilsegmenten 3. Die Fertigteilsegmente 3 sind als halbkreisförmige Segmente ausgebildet, die Vertikalfugen 4 stets versetzt zueinander angeordnet. Grundsätzlich kann zwischen der Vorbausäule 1 und der Tübbingsäule 2 eine Gleitschicht 6 mit Hinterfüllung 7 zur Verwirklichung eines Gleitausbaus eingebracht sein was lediglich angedeutet ist. Die Horizontalfugen 5 sind unter Zwischenschaltung von Kompensationsplatten 8 mittels in den Fertigteilsegmenten 3 verankerter Stahldichtringe 9, 10, 11 überbrückt und bilden auf der Säuleninnenseite eine umlaufende mit Fugenmörtel 12 verfüllte Ringnut- 13. Ferner sind die Horizontalfugen 5 auf der Säulenaußenseite mittels einer weichelastischen Schnur, z. B. Schaumstoffschnur 14 abgedichtet, während zwischen der Schaumstoffschnur 14 und den Kompensationsplatten 8 ein weichelastisches Dichtungsmittel 15, z. B. Epoxidharz, eingebracht ist. Die Kompensationsplatten 8 sind als Flachsspanplatten ausgeführt. Die Stahldichtringe weisen in die Fugenflächen 16 der Fertigteilsegmente 3 einbetonierte Winkelprofile 9, 10 mit horizontalen mit den Fugenflächen 16 fluchtenden Schenkeln auf, die über ein umlaufendes Stahlband 11 miteinander verbunden, z. B. verschweißt, sind und dadurch einen U-förmigen Ringquerschnitt zur teilweisen Aufnahme der Kompensationsplatten 8 bilden.
Die Stahldichtringe 9, 10, 11 kragen in die mit Fugenmörtel 12 verfüllten Ringnuten 13 vor und sind teilweise in den Fugenmörtel 12 eingebettet. Die Winkelprofile können als bloße L-Profile oder als einerseits L-Profile 9, andererseits Z-Profile 10 ausgebildet sein, wobei dann der freie Z-Schenkel 11 das umlaufende Stahlband bildet. Zwischen den Kompensationsplatten 8 und dem Stahlband 31 ist eine umlaufende Asbestschnur 17 eingelegt.
Die umlaufenden Ringnuten 13 sind durch randseitige korrespondierende Aussparungen 18 an den Längsseiten benachbarter Fertigteilsegmente 3 gebildet.
Die Vertikalfugen 4 weisen auf der Säuleninnenseite durchlaufende Vertikalnuten auf, die durch randseitige Aussparungen 19 an den Stoßflächen 20 benachbarter Fertigteilsegmente 3 gebildet und mittels eines Fugenmörtels 12 verfüllt sind. Auf der Säulenaußenseite weisen die Vertikalfugen 4 in vorgegebenen Höhenabständen singuläre korrespondierende Aussparungen 21 auf, die stoßflächenseitig durch gelochte Verbindungsschenkel 22 von in die Stoßflächen 20 einbetonierten L-Profilen 23 begrenzt sind.
Die korrespondierenden Aussparungen 19 sind ebenfalls mit Fugenmörtel 12 verfüllt. In den Fugenmörtel 12 sind die benachbarten Verbindungsschenkel 22 durchdringende Schraubverbindungen 24 eingebettet. Eine solche Schraubverbindung 24 ist lediglich angeiutet. Der Fugenmörtel 12 besteht aus Epoxidharz.
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Claims

Vorbausäule für abzuteufende Schächte, insbes. zum Verstärken eines Schachtausbaues wie einer Tübbingsäule Patentansprüche: 1. Vorbausäule für abzuteufende Schächte, insbes. zum Verstärken eines Schachtausbaues wie einer Tübbingsäule in einem abgeteuften Schacht, bestehend aus aufeinandergesetzte Fertigteilringe bildenden Fertigteilsegmenten aus Stahlbeton mit Vertikalfugen und Horizontalfugen zwischen den Fertigteilsegmenten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Horizontalfugen (5) unter Zwischenschaltung von Kompensationsplatten (8) mittels in den Fertigteilsegmenten (3) verankerter Stahldichtringe (9, 10, 11) überbrückt sind und auf der Säuleninnenseite eine umlaufende mit Fugenmörtel (12) verfüllte Ringnut (13) bilden.
2. Vorbausäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalfugen (5) auf der Säulenaußenseite mittels einer weichelastischen Schnur (14), z. B. Schaumstoffschnur, abgedichtet und zwischen der Schaumstoffschnur und den Kompensationsplatten (8) ein elastisches Dichtungsmittel (15), z. B. Epoxidharz, eingebracht ist.
3. Vorbausäule nach Anspruch 3 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsplatten (8) als Flachsspanplatten ausgeführt sind.
4. Vorbausäule nach einem der Ansprüche a bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahldichtringe (9, 10, 11) in die Fugenflächen (16) der Fertigteilsegmente (3) einbetonierte Winkelprofile (9, 10) mit horizontalen mit den Fugenflächen (3) fluchtenden Schenkeln aufweisen, die über ein umlaufendes Stahlband (g1) mit einander verbunden, z. B. verschweißt, sind und dadurch einen U-förmigen Ringquerschnitt zur teilweisen Aufnahme der Kompensationsplatten (8) bilden.
5. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahldichtringe (9, 10, 11) in die mit Fugenmörtel (12) verfüllten Ringnuten (13) vorkragen und teilweise in den Fugenmörtel (12) eingebettet sind.
6. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelprofile als L-Profile oder als einerseits L-Profile (9), andererseits Z-Profile (10) ausgebildet sind und der freie Z-Schenkel (11) das umlaufende Stahlband bildet.
7. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kompensationsplatten (8) und dem Stahlband (11) eine umlaufende Asbestschnur (17) eingelegt ist.
8. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Ringnuten (13) durch randseitige korrespondierende Aussparungen (18) an den Längsseiten benachbarter Fertigteilsegmente (3) gebildet sind.
9. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalfugen (4) auf der Säuleninnenseite durchlaufende Vertikalnuten aufweisen, die durch randseitige Aussparungen (19) an den Stoßflächen (20) benachbarter Fertigteilsegmente (3) gebildet und mittels eines Fugenmörtels (12) verfüllt sind.
10. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalfugen (4) an der Säulenaußenseite in vorgegebenen Höhenabständen singuläre korrespondierende Aussparungen (21) aufweisen, die stoßflächenseitige durch gelochte Verbindungsschenkel (22) von in die Stoßflächen (20) einbetonierten L-Profilen (23) begrenzt sind und daß die Aussparungen (21) mit Fugenmörtel (12) verfüllt und die benachbarten Verbindungsschenkel (22) durchdringende Schraubenverbindungen (24) in den Fugenmörtel (12) eingebettet oder die vertikalen Verbindungsschenkel (22) verschweißt sind.
11. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fugenmörtel (12) ein Epoxidharz ist.
12. Vorbausäule nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteilsegmente (3) als halbkreisförmige Segmente ausgebildet sind oder eine geringere Bogenlänge aufweisen.