DE69509346T2

DE69509346T2 - Abdichtungsverfahren für Betonuntertagebauten

Info

Publication number: DE69509346T2
Application number: DE69509346T
Authority: DE
Inventors: Shigeo Nagahama
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: US5671581A; DE69509346D1; JP2866015B2; JPH08158393A; EP0716189B1; EP0716189A1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wasserabdichtungsverfahren zum Abdichten von Wasser, das Untertage aus einer Betonwand in einen Innenraum eines Untertageausbaues, wie in einen Tunnel, eine Kläranlage, eine Kanalisation, einen Behälter für Feuerlöschwasser, einen Keller und dergleichen, entweicht.
In den früheren Stadtbezirken wurden zunehmend tiefe Untertageausbauten (Geofront-Ausbauten) gebaut, wobei die Wasserleckage in dem Untertageausbau dementsprechend ein ernsthaftes Problem wurde. Eigenständige Städte werden in einigen Ländern entlang von Flußbecken errichtet. Zum Beispiel sind in Tokyo Stadtteile an beiden Seiten vieler Flüsse, wie des Flusses Sumida, des Flusses Edo usw. gebildet. Ferner gibt es viele Faktoren, die eine Wasserleckage in den tiefen Untertageausbauten, wie Untertageeinrichtungen von Wasserwerken und Kläranlagen, bewirken, wobei neue Untertagewasseradern infolge stark konzentrierten Regenwassers auftreten, das von einer Bodenschicht oder von Untertageausbauten und dergleichen behindert wird.
Gegen eine solche Wasserleckage aufgrund der Konstruktion eines derartigen Betonuntergründausbaues wurden bestimmt verschiedene Wasserabdichtungsmethoden im Voraus angewendet, zum Beispiel für Fugen- und Spaltabschnitte eines Betonausbaues und dergleichen. Als andere vorhandene Wasserabdichtungsmethoden gibt es Verfahren mit den folgenden Schritten: Ausschneiden eines Betonabschnitts in einem Wasserleckageabschnitt des vorhandenen Ausbaues in V- oder U-förmiger Weise; Einfüllen oder Einsetzen von Wasserabdichtungsmaterial in die V- oder U-förmigen Dichtungsabschnitte, und ein Wasserabdichtungsverfahren durch Auffüllen der Fugen und Spalten an der Seite der Wasserleckagefläche mit irgendwelchen anderen schwellenden Kunststoffen. Selbst wenn solche vorübergehende Wasserabdichtungsbehandlungen oder Ausbesserungsarbeiten durchgeführt wurden und erfolgreich waren, können jedoch im Verlauf der Zeit oder durch Vibrationen danach Wasserleckagen oft wieder an denselben Abschnitten auftreten. Ferner können durch Wiederholung solcher Ausbesserungsarbeiten die V- oder U- förmig geschnittenen Abschnitte vergrößert werden, was eine Abschwächung der Belastung der Betonwand des Untertageausbaues bewirkt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Um das oben genannte Problem zu lösen, entwickelte der Erfindung der vorliegenden Anmeldung als Wasserabdichtungssystem ein Verfahren zum Einpressen von Zementschlamm in Wasserleckageabschnitte unter Niederdruck (bezogen auf JP-B- 5046413). Nach diesem Verfahren wird die Betonwand eines Untertageausbaues, wie eines Tunnels und dergleichen, zuerst mit einem Durchgangsloch versehen, das sich von der Innenseite zu seiner Außenseite hin in den Wasserleckageabschnitten erstreckt. Dann wird ein Rohr in das Durchgangsloch eingesetzt, wobei das Rohr ein Ventil aufweist. Zum Zwecke des Abdichtens einer großen Menge herausspritzenden Wassers wird das Ventil des Rohres vorübergehend geschlossen, bevor Zementschlamm durch das Auslaßende des Rohres hindurch in das Durchgangsloch unter Druck von 3-5 kg/cm² mittels einer Einpreßpumpe eingepreßt wird, um ihn in den gegenüberliegenden äußeren Raum der Betonwand zu drücken. Schließlich wird Zementschlamm mit einem Beschleunigungsmittel gemischt, und Zementteilchen werden auf die Wasserleckageabschnitte der Außenfläche der Betonwand durch Wasserdruck geklebt, um eine gehärtete Zementschicht zu bilden, die sich über einen Flächenbereich der Außenfläche erstreckt, wodurch Wasserleckage abgedichtet wird.
Nachdem der eingepreßte Zement gehärtet wurde, wird das Ende des Rohres, das von der Innenfläche der Betonwand nach innen vorsteht, weggeschnitten, und die Innenfläche wird mit Abschlußmaterial in gleicher Höhe der Oberfläche der Betonwand abgeschlossen. Damit ist der Wasserabdichtungsvorgang abgeschlossen. Wenn Zement nicht ausreichend gehärtet ist oder eine bestimmte Wasserleckage noch auftritt, ist es jedoch erforderlich, die Wasserleckage wieder vollständig abzudichten.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum vollständigen Abdichten einer Wasserleckage zu schaffen, nach welchem nie mehr irgendeine Wasserleckage auftreten kann.
Um dieses Ziel zu erreichen, weist ein Verfahren zum Abdichten eines Betonuntertageausbaues gegen Wasserleckage gemäß der Erfindung die folgenden Schritte auf: Bohren eines Durchgangsloches, das sich von der Innenseite zu der Außenseite einer Betonwand des Untertageausbaues hin in seinem jeweiligen Wasserleckageabschnitt erstreckt; Einsetzen eines Rohres in das jeweilige Durchgangsloch, wobei jedes Rohr ein Ventil aufweist; vorübergehendes Unterbrechen einer großen Menge von Wasser, das aus einem Auslaßende des Rohres herausspritzt, durch Schließen des Ventils; Einpressen von Zementschlamm unter Niederdruck durch das Rohr hindurch in das Durchgangsloch und Herausdrücken des Zementschlamms auf die Außenfläche der Betonwand in den Untergrund mittels einer Einpreßpumpe, wobei ein Beschleunigungsmittel dem Zementschlamm zugemischt wird und Zementteilchen auf Haarrisse der Außenfläche der Betonwand in dem Wasserleckageabschnitt geklebt werden, wobei die Außenfläche der Betonwand mit einer gehärteten Zementschicht beschichtet wird, die sich über einen Bereich der Fläche hinweg erstreckt; und Wegschneiden des Endes des Rohres, das von der Innenfläche der Betonwand zu dem Innenraum des Untertageausbaues hin nach innen vorsteht, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Belassen des Vorganges, wie er ist, für etwa einen Tag; Entfernen des ungehärteten Zements in der Mündung des Rohres, aus welcher noch Wasser entweicht; Auffüllen von Zementpulver, vorzugsweise mit einem kohäsiven Füller und einem Beschleunigungsmittel vermischt, wenn gewünscht, mit Hilfe einer Zementfüllspritze, um das Zementpulver in die Mündung des Rohres und in das Durchgangsloch zu drücken, um Pulver auf der Innenfläche der Betonwand anzuhäufen; Ausüben einer starken Stoßbelastung mittels eines Schlagwerkzeuges oder eines Hammers auf das aufgefüllte Zementpulver von der Innenseite der Betonwand, um das Zementpulver in der Mündung des Rohres und dem Durchgangsloch zu verfestigen und fest aufzufüllen; mehrmaliges Wiederholen eines solchen Vorgangs um die Mündung des Rohrleckageabschnitts herum; und schließlich Abschließen der Innenfläche der Betonwand in dem Wasserleckageabschnitt mit Zementpaste.
Im Falle einer großen Menge von Spritzwasser wird es bevorzugt, eine erforderliche Menge von Ton als kohäsiver Füller in dem Rohr unter Druck vor dem Schritt des Auffüllens von Zementpulver zu mischen. Nachdem das Zementpulver mit Hilfe einer Füllspritze aufgefüllt wird, um eine Anhäufung daran zu bilden, wird eine starke Stoßbelastung auf das aufgefüllte und angehäufte Zementpulver mittels eines Schlagwerkzeuges oder eines Hammers ausgeübt. Im Falle, daß sich der Wasserleckageabschnitt entlang eines Risses der Betonwand erstreckt, wird es bevorzugt, Natriumalginatpulver (industrielle Lavaschlacke) als kohäsives Mittel zu verwenden, das mit Zementpulver zum vollständigen Eindringen gemischt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsform erläutert, wobei:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Ansicht im ersten Stadium des Wasserabdichtungsvorgangs nach einem Verfahren gemäß der Erfindung ist;
Fig. 2 eine schematisch dargestellte Ansicht des Schritts des Auffüllens mit Zementpulver mit Hilfe einer Zementfüllspritze nach einem Verfahren gemäß der Erfindung ist;
Fig. 3 eine schematisch dargestellte Ansicht im Stadium des Verdichtens des Zementpulvers mittels eines Verdichtungswerkzeuges oder eines Hammers nach einem Verfahren gemäß der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Mit Bezug auf Fig. 1 wird nachfolgend ein Wasserabdichtungsverfahren für einen Betonuntertageausbau gemäß der Erfindung beschrieben. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist die Betonwand 1 des Untertageausbaues mit einem Durchgangsloch 2 versehen, das sich im Wasserleckageabschnitt von der Innenseite zur Außenseite der Betonwand hin erstreckt. Ein Rohr 3 wird in das Durchgangsloch 2 eingesetzt, wobei das Rohr 3 mit Schläuchen 4 verbunden ist, welche dem Durchgangsloch 2 von einem Schlammmischbehälter 5 und einem Beschleunigungsmittelbehälter 6 über Einpreßpumpen 7, 8 und Ventile 9, 10 durch das Rohr 3 hindurch ein Gemisch aus Zementschlamm und Beschleunigungsmittel in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis zuführen, um an der Außenfläche der Betonwand 1 eine gehärtete Zementschicht zu bilden, die sich über einen Bereich der Einpreßfläche hinweg ausbreitet. Dann wird das Ende des Rohres 3, das von der Innenfläche der Betonwand 1 nach innen vorsteht, entlang der Innenfläche der Betonwand 1 weggeschnitten, und danach wird der Vorgang für etwa einen Tag dabei belassen. Wenn noch eine Wasserleckage in dem abgedichteten Rohr übrig bleibt, wird ungehärteter Zement aus dem Rohr und dem Durchgangsloch entfernt, bevor Zementpulver, das mit einem Beschleunigungsmittel gemischt wird, in die Mündung des Rohres 3 mit Hilfe einer Zementfüllspritze 11 eingefüllt und an der Innenfläche der Betonwand angehäuft wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Ferner wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, eine starke Stoßbelastung von der Innenseite der Betonwand 1 mittels eines Schlagwerkzeuges 12, wie eines elektrischen Schlaghammers oder eines pneumatischen Hammers, auf das aufgefüllte Zementpulver ausgeübt, das mit dem Beschleunigungsmittel gemischt wird, und immer mehr Zementpulver, das mit dem Beschleunigungsmittel gemischt wird, wird aufgefüllt und in der Mündung des Rohres und dem Durchgangsloch verdichtet. Schließlich wird ein solcher wiederholt aufgefüllter Abschnitt verfestigt und mit Zementpaste in gleicher Höhe der Oberfläche der Betonwand 1 abgeschlossen.
Die Art des Zements, der zuerst als Zementschlamm vergossen wird, kann entsprechend den Wasserleckagebedingungen variiert werden. Zum Beispiel wird in dem Abschnitt, in dem die Wasserleckagerate sehr klein ist und ein solches Ausmaß hat, daß eine geringe Menge Wasser von der Innenfläche der Betonwand entweicht, ein normaler Portland-Zement mit einer langsamen Aushärtung verwendet, und dann wird irgendeine Natriumbikarbonat-Gruppe zusammen als ein Härtungsbeschleuniger verwendet. In dem Abschnitt, in dem eine große Menge Wasserleckage von mehr als 100 Liter pro Minute auftritt, wie Abflußwasser und Quellwasser, wird sehr feinkörniger Zement (durchschnittliche Größe von 4 um) zusammen mit einem schwachsauren Kieselsäuresol als Beschleunigungsmittel verwendet, wodurch die Gelierzeit auf zwei Minuten verkürzt wird und der Zement in einer extrem kurzen Zeit gehärtet werden kann, um die Wasserleckage wirksam abzudichten. Im Falle einer mittleren Menge an Wasserleckage, wie Quellwasser, wird sehr schnellfester Zement (Spritzzement, sogenannter Ein-Stunden- Zement) zusammen mit einem Abbindeverzögerer verwendet, wodurch die Wasserabdichtungswirkung erhöht werden kann.
In dem Abschnitt, in dem sich eine Wasserleckage über einen großen Bereich hinweg ausbreitet und eine sehr große Wassermenge entweicht, wird zuerst eine notwendige Anzahl abgerundeter Tonteilchen zweckmäßiger Masse in den Wasserleckageabschnitt eingepreßt, und danach wird Zementpulver mit Hilfe einer Füllspritze aufgefüllt und an der Innenfläche der Betonwand angehäuft, wobei der aufgefüllte Zement mittels eines Schlagwerkzeuges oder eines Hammers stark verdichtet wird. Ferner wird in dem Abschnitt, in dem sich eine Wasserleckage entlang eines Spaltes in der Betonwand erstreckt, ein Gemisch aus Zement und industrieller Lavaschlacke als kohäsives Mittel verwendet, zum Beispiel im Verhältnis von 4 für industrielle Lavaschlacke zu 6 für Zement. Derartige Lavaschlacke wird in Wasser aufgeschwemmt, dringt in die gesamten Spalten ein, in denen die Wasserleckage auftritt, und breitet sich dann darin zu einer Anhäufung von Zement aus, so daß der Zement die Wasserleckageabschnitte überbrückt. Ferner ist, selbst wenn das kohäsive Mittel in Wasser untertage während des Wasserabdichtungsvorgangs eindringt, wird es niemals ein Verschmutzungsfaktor wie bei anderen herkömmlichen organischen Beschleunigungsmitteln sein.
Einige erfolgreiche Beispiele nach dem Wasserabdichtungsverfahren für einen Betonuntertageausbau gemäß der Erfindung werden nun beschrieben.

Beispiel 1

Ein normales Portland-Zementpulver, das mit 10 Gewichts-% Natriumbikarbonat gemischt ist, wurde aufgefüllt und mittels eines elektrischen Schlaghammers als Schlagwerkzeug verdichtet, welcher Vorgang dreimal wiederholt wurde, wobei die Menge an insgesamt verwendetem Zement 550 g war und der Wasserabdichtungsvorgang abgeschlossen und erfolgreich war.

Beispiel 2

Spritzzement als sehr schnellfester Zement wurde verwendet, aufgefüllt und mittels eines elektrischen Schlaghammers verdichtet, welcher Vorgang dreimal wiederholt wurde, wobei die Menge des insgesamt verwendeten Zements 500 g war, und danach in gleicher Höhe der Oberfläche der Betonwand mittels einer Kelle abgeschlossen wurde. Infolgedessen war danach keine Wasserleckage erkennbar.

Beispiel 3

Obwohl nach dem Vergießen des Zementschlamms das Ventil geschlossen wurde, wurde der Vorgang für einen Tag so belassen, und dann wurde das vorstehende Ende des Rohres abgeschnitten, und ungehärteter Zement tropfte zusammen mit Quellwasser nach unten. Dann wurde der ungehärtete Zement in dem Rohr entfernt, zwölf Eiförmig abgerundete Tonmasseteilchen wurden in das Rohr hineingepreßt, um die Wasserleckage vorübergehend zu unterbrechen, bevor normales Portland-Zementpulver mit Hilfe einer Zementfüllspritze aufgefüllt wurde, und der aufgefüllte Zement wurde mit Hilfe eines elektrischen Schlaghammers verdichtet, welcher Vorgang dreimal wiederholt wurde, wobei die Menge des insgesamt verwendeten Zements 320 g war. Nach Ablauf eines Tages wurde das Ergebnis des Wasserabdichtungsvorgangs beobachtet, um in seiner Wasserabdichtungswirkung sicher zu sein.

Beispiel 4

Zementpulvergemisch, in welches 70 Gewichts-% normalen Portlandzements mit 30 Gewichts-% Natriumalginatpulver gemischt wurde, wurde in das Rohr mit Hilfe einer Zementfüllspritze eingefüllt, und das eingefüllte Zementpulver wurde mittels eines elektrischen Schlaghammers verdichtet, ferner wurde der von dem Vorgang erzeugte Raum des Rohres wieder mit Zementpulver aufgefüllt, dann in derselben Weise verdichtet, welcher Vorgang viermal wiederholt wurde, um die Verfestigung der Füllung abzuschließen, wobei die Menge des insgesamt verwendeten Zements 600 g war. Schließlich wurde die Innenfläche der Betonwand in gleicher Höhe der Oberfläche der Betonwand mittels einer Kelle abgeschlossen. Infolgedessen war keine Wasserleckage bei dem Wasserabdichtungsvorgang erkennbar, so daß seine Wirkung als gut bestätigt werden konnte.
Nach einem solchen, wie oben beschriebenen Verfahren wird ohne spezielle Ausrüstung und Material der Wasserabdichtungsvorgang nur durch herkömmliche, üblicherweise bei Ingenieurbauten verwendete Ausrüstungen und Materialien mit geringen Kosten und ohne nachfolgende Wasserrückleckagen aus demselben Abschnitt wirksam durchgeführt. Speziell weist, wenn Natriumalginat (industrielle Lavaschlacke) als kohäsives Mittel verwendet wird, das mit Zementpulver gemischt wird, das Material geringe Kosten auf, erzielt eine beachtliche Wirkung und hat keine Umweltverschmutzung zur Folge.
Ferner bewirkt nach dem Verfahren der Erfindung der Schritt des Verdichtens von Zementpulver, das mit einem Beschleunigungsmittel und einem kohäsiven Mittel gemischt wird, eine mechanisch-chemische Wirkung auf die Pulverteilchen, um die Belastung der sich ergebenden Abdichtung zu erhöhen, welche zu einer ursprünglichen Wasserleckage-Abdichtungswirkung und einer nachfolgenden Aushärtung des Zementpulvers, das schrittweise das Wasser absorbiert, beiträgt.

Claims

1. Verfahren zum Abdichten eines Untertageausbaues gegen Wasserleckage, mit den folgenden Schritten: Bohren eines Durchgangsloches (2), das sich von der Innenseite zu der Außenseite einer Betonwand (1) des Untertageausbaues hin in seinem jeweiligen Wasserleckageabschnitt erstreckt; Einsetzen eines Rohres (3) in das jeweilige Durchgangsloch, wobei jedes Rohr ein Ventil aufweist; vorübergehendes Unterbrechen einer großen Menge von Wasser, das aus einem Auslaßende des Rohres herausspritzt, durch Schließen des Ventils; Einpressen von Zementschlamm unter Niederdruck durch das Rohr hindurch in das Durchgangsloch und Herausdrücken des Zementschlamms auf die Außenfläche der Betonwand gegen den Wasserdruck untertage mittels einer Einpreßpumpe (7, 8), wobei ein Beschleunigungsmittel dem Zementschlamm zugemischt wird und Zementteilchen auf Haarrisse der Außenfläche der Betonwand in dem Wasserleckageabschnitt geklebt werden, wobei die Außenfläche der Betonwand mit einer gehärteten Zementschicht beschichtet wird, die sich über einen Bereich der Fläche hinweg erstreckt; und Wegschneiden des Endes des Rohres, das von der Innenfläche der Betonwand zu dem Innenraum des Untertageausbaues hin nach innen vorsteht, wobei das oben genannte Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Belassen des Vorganges, wie er ist, für etwa einen Tag; Entfernen des ungehärteten Zements in der Mündung des Rohres, aus welcher noch Wasser entweicht; Auffüllen von Zementpulver, vorzugsweise mit einem kohäsiven Füller und einem Beschleunigungsmittel vermischt, wenn gewünscht, unter Druck mit Hilfe einer Zementfüllspritze (11) in die Mündung des Rohres, und ferner Herausdrücken des Zementpulvers, um eine Anhäufung auf der Innenfläche der Betonwand zu bilden; Ausüben einer starken Stoßbelastung mittels eines Schlagwerkzeuges (12) auf das aufgefüllte Zementpulver in der Mündung des Rohres, um das Zementpulver in der Mündung des Rohres und dem Durchgangsloch zu verfestigen und fest aufzufüllen; mehrmaliges Wiederholen eines solchen Vorgangs in dem Raum des Rohres, der durch das Stoßen erzeugt wird; und schließlich Abschließen der verdichteten Fläche des Rohres in dem Wasserleckageabschnitt mit Zementpaste.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Ton als kohäsiver Füller verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Natriumalginatpulver als kohäsives Mittel verwendet wird, das mit Zementpulver gemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Natriumalginatpulver, das als kohäsives Mittel verwendet wird, im Verhältnis von 30 Gewichts-% Natriumalginat zu 70 Gewichts-% Zementpulver verwendet wird.