DE3501128C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für die Ausfüh
rung von Untertagebauwerken gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Bei einer bekannten Abdichtung der gattungsgemäßen Art
(Zeitschrift "Tiefbau, Ingenieurbau, Straßenbau", 1982,
Heft 5, Seiten 275-279) ist zwar schon vorgesehen,
daß diese mittels Injektionstechnik in den Boden ein
gebracht wird, um die darunter befindlichen abzubauen
den Bodenmassen gegen Grundwasser abzudichten, bis der
eigentliche Tunnelausbau oder dgl. durchgeführt ist.
Die bekannte Abdichtung besteht jedoch aus einem ring-
oder gewölbeförmigen Körper in starrer Ausbildung, um
beispielsweise während des U-Bahnbaus vorübergehend nicht
nur Abdichtungsfunktionen, sondern auch Tragfunktionen
übernehmen zu können. Dies bedeutet, daß eine derartige
starre Abdichtung in Form eines Gewölbes oder dgl. le
diglich statische Funktionen erfüllt und demgemäß auch
statisch bemessen werden muß.
Während sich eine solche Abdichtung durchaus zur An
wendung bei solchen abzubauenden Bodenmassen eignet,
die in sich selbst tragfähig sind und beispielsweise
bindige Böden darstellen, ist der entscheidende Nachteil
gegeben, daß bei nichttragfähigen Böden, insbesondere
solchen von geringer Korngröße, die betreffenden Boden
massen während des Abbaus in sich zusammenfallen, so
daß der jeweilige Abbauvorgang stark behindert, wenn
nicht sogar unmöglich gemacht wird. Hinzu kommt außer
dem, daß in solch einem Fall die abzubauenden Bodenmas
sen innerhalb der Abdichtung nicht wirkungsvoll ent
wässert werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ab
dichtung der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der ge
schilderten Nachteile so auszubilden, daß die Bodenmas
sen innerhalb der Abdichtung verdichtbar und entwässer
bar sind.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen
Abdichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in
den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Dadurch, daß die erfindungsgemäße Abdichtung in Form
eines Daches angeordnet und als elastisch verformbare
Abdichthülle ausgebildet ist, ergibt sich der entschei
dende Vorteil, daß sich eine derartige Abdichthülle der
Volumenverminderung der Bodenmassen elastisch anpassen
und außerdem die Druckkräfte des Grundwassers auf deren
Außenhaut so aufnehmen kann, daß eine zusätzliche Ver
dichtung des Bodens im eingeschlossenen Entwässerungs
bereich erzielt wird.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Dichtwände der
Abdichthülle von einer zentralen Firstlinie aus, die
an der Oberfläche oder unterhalb dieser liegt, diver
gierend schräg nach unten bis in den wasserundurchläs
sigen Boden verlaufen. Diese zentrale Firstlinie, die
ein Arbeitstunnel oder dgl. sein kann, stellt bei der
dachartig, schirmartig oder dgl. ausgebildeten Abdicht
hülle dann, im Querschnitt gesehen, die obere Spitze
des betreffenden Querschnittsdreiecks dar. Hierdurch
wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, mit der Ab
dichthülle eine geringstmögliche Oberfläche bei größt
möglichem Effekt vorzusehen.
Wenn die Abdichthülle schließlich, wie in weiterer Aus
gestaltung der Erfindung vorgesehen, luftdicht ausge
bildet ist, kann der umschlossene Boden zum Zweck der
weiteren Verfestigung mit Vakuum beaufschlagt werden,
wodurch eine zusätzliche Verdichtung des Bodens im ein
geschlossenen Entwässerungsbereich ermöglicht wird.
Eine derartige luftdicht ausgebildete Abdichthülle kann
dann auch als zusätzliche Sicherungsmaßnahme gegen Luft
verluste bei Druckluftvortrieben in geringer Bodenüber
deckung verwendet werden. Bei unerwartet auftretenden
Undichtigkeiten ist es in einfacher Weise möglich, die
Abdichthülle durch Nachverpressen mit Hilfe von Ventil
rohren nachzudichten.
Zur Ausführung des Untertagebauwerkes werden die in der
Abdichthülle der trocken vorzutreibenden Baustelle an
stehenden Bodenmassen gegen das Grundwasser und die Luft
abgedichtet, entwässert, unter dem Druck des an der
Außenseite der Abdichthülle anstehenden Grundwassers
verdichtet und/oder durch Vakuumbeaufschlagung stabili
siert, so daß ein belastbarer, standfester und trockener
Boden gewonnen wird, der im Takt des Baufortschritts
des Untertagebauwerks kontinuierlich ausgebildet und im
Trockenen aus geschützter Position abgebaut werden kann.
Die Abdichthülle wird aus Dichtwänden gebildet, deren
Form den örtlichen Verhältnissen angepaßt ist und die
durch Injizieren einer Flüssigkeitsmenge auf der Basis
Bentonit/Füller/Zement
als hochgespannter Suspensionsstrahl mit Drücken
von 300 bis 600 bar in die abzudichtenden Bodenmassen aus
gebildet werden.
Die Dichtheit der Abdichthülle wird dadurch gesichert,
daß die Dichtwände an ausgespülten erodierten Stellen
mit Injektionsmittel bei einem Druck zwischen 50 und
100 bar nachinjiziert werden.
Als Ergebnis des Injizierens und gegebenenfalls des
Nachinjizierens liegt dann eine homogene, elastische,
nach Tiefe, Breite und Höhe exakt bemessene
Dichtwand vor, die aus alterungsbeständigem und um
weltfreundlichem Material hergestellt ist.
Die von der Abdichthülle umschlossene Baugrube kann
dann für den eigentlichen Bauvorgang entwässert und
trockengehalten werden.
Zur Vermeidung von übermäßiger Volumenminderung des
Bodens kann dem Injektionsmittel ein Quellmittel beige
geben werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Abdichthülle im Schnitt mit elastischen
Dichtwänden im Bereich eines trockenen Tun
nelvortriebs, wobei die Abdichthülle als
Soilcrete-Dach ausgebildet und hochgezogen
ist mit First-Nachinjektion;
Fig. 2 eine Abdichthülle als Soilcrete-Dach, tief
abgesetzt mit Nachinjektion;
Fig. 3 eine Abdichthülle als Soilcrete-Schirm mit
Soil-fracturing sowie Soilcrete-Sohldichtung
und
Fig. 4 verschiedene Dichtwandformen im Grundriß.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind als Untertagebauwerk
U-Bahn-Röhren 1 vorgesehen, die unterirdisch im Trocke
nen vorgebaut werden sollen. Zu diesem Zweck sind Dicht
wände 2 vorgesehen, die in Form eines Daches angeord
net sind und somit eine Abdichthülle 3 bilden, so daß
hierdurch das von außen
anstehende Grundwasser 4 von den Dichtwänden 2 aufgehalten
wird. Dadurch können die innerhalb bzw. unterhalb der
Abdichthülle 3 befindlichen abzubauenden Bodenmassen 5
beispielsweise mittels nicht dargestellter Vakuumtief
brunnen entwässert werden, und zwar vom Grundwasser
spiegel 4 bis auf eine Mergelschicht 8. Der Außendruck
des im Schluff oder Feinsand 7 stehenden Grundwassers
wird von den Dichtwänden 2 der Abdichthülle 3 aufge
fangen. Die Dichtwände 2 sind in die Mergelschicht 8
eingebunden.
Aufgrund der vorerwähnten Entwässerung entsteht zwi
schen den Dichtwänden 2 bzw. unterhalb der Dichtwände der Abdicht
hülle 3 eine entwässerte und stabilisierte Bodenzone 5,
innerhalb welcher der Vortrieb der Tunnelröhren 1 er
folgen kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform, bei der die Ab
dichthülle 3 aus dachförmig angeordneten Dichtwänden 2
besteht, wird ein zusätzlicher Verdichtungseffekt durch
den Druck des Grund
wassers 4 auf die eingeschlossenen Bodenmassen 5 erzielt,
und zwar dadurch, daß die dachförmig angeordneten Dicht
wände 2 durch Zugabe eines Füllers zu dem auf der Basis
Bentonit/Zement gefertigten Gemisch als elastisch ver
formbare Abdichthülle 3 ausgebildet sind. Dadurch pas
sen sich die elastischen Dichtwände 2 einer Volumenver
minderung des Bodens 5 unmittelbar ohne Beeinträchtigung
der Abdichtfunktion an.
Wie schließlich aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich, ist
das Dach der Abdichthülle 3 deutlich zur Oberfläche 13
hin hochgezogen, d. h., daß die Dichtwände 2 der Abdicht
hülle 3 von einer an der Oberfläche 13 liegenden zentra
len Firstlinie aus divergierend schräg nach unten bis
in den wasserundurchlässigen Boden 8 verlaufen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind dagegen die
dachförmig angeordneten Dichtwände 2 deutlich zur Mer
gelschicht 8 heruntergezogen, wobei die Dichtwände 2
von einer unterhalb der Oberfläche 13 liegenden First
linie aus divergierend schräg nach unten bis in die
Mergelschicht 8 verlaufen. Dadurch ist das Volumen der
Abdichthülle 3 durch die tiefgesetzten Dichtwände 2
eingeschränkt und der Einwirkbereich eng auf die Ent
wässerungszone 5 beschränkt. Diese Ausführungsform ist
besonders geeignet für tiefliegende Baugruben, um bei
einer inneren Vakuum-Entwässerung außer dem Zutritt von Grundwasser 4
von außen auch den Luftzutritt von außen zu unterbinden
und damit den Unterdruck für die damit verbundene Boden
stabilisierung besonders wirksam werden zu lassen.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dicht
wände 2, ausgehend von einem als Firstlinie dienenden,
unterhalb der Oberfläche 13 liegenden Arbeitsstollen 11,
tief in die Mergelschicht 8 eingelassen sind, so daß
die eingeschlossene Abdichthülle 3 räumlich stark ein
geschränkt ausgebildet werden kann. Dadurch wird das
Volumen des zu stabilisierenden und zu entwässernden
Bodens 5 in günstiger Weise sehr klein. Der Vortrieb
der beiden U-Bahn-Röhren 1 erfolgt im Trockenen. Der
Abbau der Bodenmassen 5 aus der Mergelschicht 8 wird
dadurch erleichtert, daß diese durch zusätzliche Injek
tionen nach dem Soil-fracturing-Verfahren verdichtet
und stabilisiert werden können. Eine Soilcrete-Sohle 14
unter den Profilen der U-Bahn-Röhren 1 dient der Absi
cherung des Hohlraumbauwerks zur Tiefe hin.
Fig. 4 zeigt Grundrisse der elastischen Dichtwand 2,
die aus Dichtungslamellen 15 und/oder aus sich über
schneidenden Säulen 16 gebildet sind.
Claims (3)
1. Abdichtung für die Ausführung von Untertagebauwerken,
wie Hohlraumbauten oder dgl., in geschlossener Bau
weise, die aus als Umschließung angeordneten Dicht
wänden (2) gebildet ist und die abzubauenden Bodenmassen
gegen Grundwasser (4) abdichtet, wobei die Dichtwände (2)
der Abdichtung (3) aus einem ausgehärteten, durch Inji
zieren unter Druck in den Boden einbringbaren Ge
misch auf der Basis Bentonit/Zement bestehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in Feinsand oder Schluff (7) eingebrachten
Dichtwände (2) in Form eines Daches oder dgl. ange
ordnet und durch Zugabe eines Füllers zum Gemisch
auf der Basis Bentonit/Zement als elastisch verform
bare Abdichthülle (3) ausgebildet sind.
2. Abdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtwände (2) der Abdichthülle (3) von
einer an der Oberfläche (13) oder unterhalb dieser
liegenden zentralen Firstlinie aus divergierend
schräg nach unten bis in den wasserundurchlässigen
Boden (8) verlaufen.
3. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdichthülle (3) für eine Vakuumbeaufschla
gung des umschlossenen Bodens (5) luftdicht ausge
bildet ist.
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