EP0188282B1 - Abdichtung und deren Herstellungsverfahren zur Schaffung tragfähiger, abbaufähiger Bodenmassen für die Ausführung von Untertagebauwerken, wie Hohlraumbauten oder dergleichen - Google Patents

Abdichtung und deren Herstellungsverfahren zur Schaffung tragfähiger, abbaufähiger Bodenmassen für die Ausführung von Untertagebauwerken, wie Hohlraumbauten oder dergleichen Download PDF

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EP0188282B1 EP86100467A EP86100467A EP0188282B1 EP 0188282 B1 EP0188282 B1 EP 0188282B1 EP 86100467 A EP86100467 A EP 86100467A EP 86100467 A EP86100467 A EP 86100467A EP 0188282 B1 EP0188282 B1 EP 0188282B1
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walls
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    • E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections

Definitions

  • the invention relates to a seal for the execution of underground structures according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to form the seal of the generic type so that the soil masses can be compacted and drained within the seal.
  • the seal according to the invention is arranged in the form of a roof and is designed as an elastically deformable sealing cover gives the decisive advantage that such a sealing cover can adapt to the volume reduction of the soil masses and can also absorb the compressive forces of the groundwater on its outer skin in such a way that additional soil compaction is achieved in the enclosed drainage area.
  • the sealing walls of the sealing cover diverge from a central ridge line that lies on or below the surface run diagonally down to the waterproof floor.
  • This central ridge line which can be a working tunnel or the like, then represents, in cross-section, the upper tip of the cross-section triangle in question in the case of the roof-like, umbrella-like or the like.
  • the enclosed base can be subjected to a vacuum for the purpose of further solidification, whereby an additional compaction of the base in the enclosed drainage area is made possible.
  • Such an airtight sealing sleeve can then also be used as an additional security measure against air loss in compressed air drives in a low ground cover. In the event of unexpected leaks, it is possible in a simple manner to re-seal the sealing sleeve by re-pressing with the help of valve pipes.
  • the soil masses in the sealing shell of the construction site to be driven dry are sealed against the groundwater and the air, dewatered, compressed under the pressure of the groundwater on the outside of the sealing shell and / or stabilized by vacuum, so that a resilient, more stable and dry soil is obtained, which can be continuously developed in line with the progress of construction of the underground structure and can be mined in dry conditions from a protected position.
  • the sealing envelope is formed from sealing walls, the shape of which is adapted to the local conditions and which are formed by injecting a quantity of liquid on the basis of bentonite / filler / cement as a high-tension suspension jet with pressures of 300 to 600 bar into the soil mass to be sealed.
  • the tightness of the sealing sleeve is ensured in that the sealing walls are re-injected at rinsed-out, eroded points with injection agent at a pressure between 50 and 100 bar.
  • the construction pit enclosed by the sealing envelope can then be dewatered and kept dry for the actual construction process.
  • a swelling agent can be added to the injection agent.
  • underground tubes 1 are provided as underground structures, which are to be pre-built underground in dry conditions.
  • sealing walls 2 are provided, which are arranged in the form of a roof and thus form a sealing envelope 3, so that the sealing water 2 prevents the groundwater from the outside.
  • the soil masses 5 to be dismantled located inside or below the sealing shell 3 can be dewatered, for example, by means of vacuum deep wells, not shown, from the groundwater level 4 to a marl layer 8.
  • the external pressure of the groundwater in silt or fine sand 7 is caused by the sealing walls 2 of the sealing shell 3 caught.
  • the sealing walls 2 are integrated in the marl layer 8.
  • the sealing sleeve is formed between the sealing walls 2 or below the sealing walls 3 a drained and stabilized soil zone 5, within which tunnel tubes 1 can be driven.
  • the sealing sleeve 3 consists of roof-shaped sealing walls 2
  • an additional compaction effect is achieved by the pressure of the groundwater on the enclosed soil masses 5, namely in that the roof-shaped sealing walls 2 by adding a filler to the the base bentonite / cement mixture are formed as an elastically deformable sealing sleeve 3.
  • the elastic sealing walls 2 adapt to a volume reduction of the base 5 immediately without impairing the sealing function.
  • the roof of the sealing sleeve 3 is clearly drawn up towards the surface 13, ie that the sealing walls 2 of the sealing sleeve 3 diverging obliquely downwards from a central ridge line lying on the surface 13 into the water-impermeable floor 8 run.
  • the roof-shaped sealing walls 2 are clearly drawn down to the marl layer 8, the sealing walls 2 running from a ridge line below the surface 13 diverging obliquely down into the marl layer 8.
  • the volume of the sealing sleeve 3 is limited by the recessed sealing walls 2 and the area of action is narrowly restricted to the drainage zone 5.
  • This embodiment is particularly suitable for deep-lying construction pits in order to an internal vacuum drainage system, in addition to preventing the entry of groundwater from the outside, also preventing the entry of air from the outside and thus making the negative pressure particularly effective for the associated soil stabilization.
  • Fig. 3 shows an embodiment in which the sealing walls 2, starting from a ridge line, below the surface 13 serving cleats 11, are embedded deeply in the marl layer 8, so that the enclosed sealing sleeve 3 can graze in a very limited space.
  • the two underground tubes 1 are driven in the dry.
  • the degradation of the soil mass 5 from the marl layer 8 is facilitated in that it can be compacted and stabilized by additional injections using the soil fracturing method.
  • a Soilcrete sole 14 under the profiles of the underground tubes 1 serves to secure the hollow structure to the depth.
  • FIG. 4 shows floor plans of the elastic sealing wall 2, which are formed from sealing lamellae 15 and / or from intersecting columns 16.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für die Ausführung von Untertagebauwerken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei einer bekannten Abdichtung der gattungsgemäßen Art (DE-A-2 158 764) ist zwar schon vorgesehen, daß diese mittels des Düsenstrahlverfahrens in den Boden eingebracht wird, um den hiervon umschlossenen, darunter befindlichen Körper gegen Grundwasser abzudichten. Die bekannte Abdichtung besteht hierbei aus geneigt liegenden unterirdischen Wandungen in zwei Reihen, wobei jede Wandung aus einer Vielzahl von Säulen besteht, die einzeln nacheinander mittels des Düsenstrahlverfahrens gebildet sind und aneinander angrenzen bzw. sich teilweise überschneiden. Außerdem schneiden sich abwechselnd die Säulen der einen Reihe mit denen der anderen Reihe in der Nähe des oberen Endes, so daß zwischen den beiden Säulenreihen eine Queröffnung entsteht, die ein Rohr oder eine Leitung aufnehmen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abdichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Bodenmassen innerhalb der Abdichtung verdichtbar und entwässerbar sind.
  • Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Abdichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 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 entscheidende 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 Verdichtung des Bodens im eingeschlossenen Entwässerungsbereich erzielt wird.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Dichtwände der Abdichthülle von einer zentralen Firstlinie aus, die an der Oberfläche oder unterhalb dieser liegt, divergierend schräg nach unten bis in den wasserundurchlässigen Boden verlaufen. Diese zentrale firstlinie, die ein Arbeitstunnel oder dgl. sein kann, stellt bei der dachartig, schirmartig oder dgl. ausgebildeten Abdichthülle dann, im Querschnitt gesehen, die obere Spitze des betreffenden Querschnittsdreiecks dar. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, mit der Abdichthülle eine geringstmögliche Oberfläche bei größtmöglichem Effekt vorzusehen.
  • Wenn die Abdichthülle schließlich, wie in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, luftdicht ausgebildet ist, kann der umschlossene Boden zum Zweck der weiteren Verfestigung mit Vakuum beaufschlagt werden, wodurch eine zusätzliche Verdichtung des Bodens im eingeschlossenen Entwässerungsbereich ermöglicht wird. Eine derartige luftdicht ausgebildete Abdichthülle kann dann auch als zusätzliche Sicherungsmaßnahme gegen Luftverluste bei Druckluftvortrieben in geringer Bodenüberdeckung verwendet werden. Bei unerwartet auftretenden Undichtigkeiten ist es in einfacher Weise möglich, die Abdichthülle durch Nachverpressen mit Hilfe von Ventilrohren nachzudichten.
  • Zur Ausführung des Untertagebauwerkes werden die in der Abdichthülle der trocken vorzutreibenden Baustelle anstehenden 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 stabilisiert, 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 abzudichten Bodenmassen ausgebildet 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 umweltfreundlichem 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 beigegeben werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    die Abdichthülle im Schnitt mit elastischen Dichtwänden im Bereich eines trockenen Tunnelvortriebs, 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 Trockenen vorgebaut werden sollen. Zu diesem Zweck sind Dichtwände 2 vorgesehen, die in Form eines Daches angeordnet sind und somit eine Abdichthülle 3 bilden, so daß hierdurch das von außen anstehende Grundwasser von den Dichtwänden 2 aufgehalten wird. Dadurch können die innerhalb bzw. unterhalb der Abdichthülle 3 befindlichen abzubauenden Bodenmassen 5 beispielsweise mittels nichtdargestellter Vakuumtiefbrunnen entwässert werden, und zwar vom Grundwasserspiegel 4 bis auf eine Mergelschicht 8. Der Außendruck des im Schluff oder Feinsand 7 stehenden Grundwassers wird von den Dichtwänden 2 der Abdichthülle 3 aufgefangen. Die Dichtwände 2 sind in die Mergelschicht 8 eingebunden.
  • Aufgrund der vorerwähnten Entwässerung entsteht zwischen den Dichtwänden 2 bzw. unterhalb der Dichtwände der Abdichthülle 3 eine entwässerte und stabilisierte Bodenzone 5, innerhalb welcher der Vortrieb der Tunnelröhren 1 erfolgen kann.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform, bei der die Abdichthülle 3 aus dachförmig angeordneten Dichtwänden 2 besteht, wird ein zusätzlicher Verdichtungseffekt durch den Druck des Grundwassers auf die eingeschlossenen Bodenmassen 5 erzielt, und zwar dadurch, daß die dachförmig angeordneten Dichtwände 2 durch Zugabe eines Füllers zu dem auf der Basis Bentonit/Zement gefertigten Gemisch als elastisch verformbare Abdichthülle 3 ausgebildet sind. Dadurch passen sich die elastischen Dichtwände 2 einer Volumenverminderung 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 Abdichthülle 3 von einer an der Oberfläche 13 liegenden zentralen 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 Mergelschicht 8 heruntergezogen, wobei die Dichtwände 2 von einer unterhalb der Oberfläche 13 liegenden Firstlinie 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 Entwässerungszone 5 beschränkt. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für tiefliegende Baugruben, um bei einer inneren Vakuum-Entwässerung außer dem Zutritt von Grundwasser von außen auch den Luftzutritt von außen zu unterbinden und damit den Unterdruck für die damit verbundene Bodenstabilisierung besonders wirksam werden zu lassen.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dichtwände 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 eingeschränkt ausgebildet weiden 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 Injektionen nach dem Soil-fracturing-Verfahren verdichtet und stabilisiert werden können. Eine Soilcrete-Sohle 14 unter den Profilen der U-Bahn-Röhren 1 dient der Absicherung des Hohlraumbauwerks zur Tiefe hin.
  • Fig. 4 zeigt Grundrisse der elastischen Dichtwand 2, die aus Dichtungslamellen 15 und/oder aus sich überschneidenden Säulen 16 gebildet sind.

Claims (3)

  1. Abdichtung zur Schaffung tragfähiger, abbaufähiger Bodenmassen für die Ausführung von Untertagebauwerken, wie Hohlraumbauten oder dgl., in geschlossener Bauweise, die aus als Umschließung von in Form eines Dachs oder dgl. in den Boden eingebrachten Dichtwänden (2) gebildet ist und die abzubauenden Bodenmassen hermetisch gegen Grundwasser abdichtet, wobei die Dichtwände (2) der Abdichtung aus einem durch Injizieren unter Druck einbringbaren Gemisch bestehen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gemisch auf der Basis Bentonit/Füller/Zement die Dichtwände als elastisch verformbare Abdichthülle (3) in Feinsand oder Schluff ausbildet.
  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 Vakuumbeaufschlagung des umschlossenen Bodens (5) luftdicht ausgebildet ist.
EP86100467A 1985-01-15 1986-01-15 Abdichtung und deren Herstellungsverfahren zur Schaffung tragfähiger, abbaufähiger Bodenmassen für die Ausführung von Untertagebauwerken, wie Hohlraumbauten oder dergleichen Expired - Lifetime EP0188282B1 (de)

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EP0188282A2 EP0188282A2 (de) 1986-07-23
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