DE2544834B2

DE2544834B2 - Verfahren zum abteufen von schaechten in nicht standfestem gebirge und schildvortriebsvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2544834B2
Application number: DE19752544834
Authority: DE
Inventors: Theodor Ing.(grad.) 4300 Essen Thiehofe
Original assignee: Gewerkschaft Walter, 4300 Essen
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1978-01-12
Also published as: FR2327390B1; GB1562223A; DE2544834C3; CA1056857A; DE2544834A1; US4107930A; FR2327390A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abteufen von Schächten in nicht standfestem Gebirge, wozu in Schildbauweise gearbeitet und ein Vortriebsschild in vertikaler Anordnung und mit offener Schildbrust in das Gebirge vorgetrieben wird.

Das Abteufen von Schächten in standfestem Gebirge wird in der Regel mittels Bohr-, Schieß, und Ladearbeit durchgeführt, wobei der Ausbau satzweise mitgeführt wird.

Das Niederbringen von Schächten in nicht standfestem Gebirge kann entweder nach dem Schachtbohrverfahren, dem Senkschachtverfahren oder dem Verfestigungsverfahren erfolgen.

Beim Schachtbohrverfahren wird, wie der Name schon sagt, der Schachtausbruch mittels Bohrarbeit erstellt. Gebohrt wird in der Regel nach dem Rotary-Verfahren oder Honigmann-Verfahren. Mittels Spülung, die beim hydrostatischen und Gebirgsdruck entgegenwirkt, wird die Schachtwandung gehalten, so daß der Ausbau als geschlossener Zylinder (meist Stahl) eingeschwommen und zementriert werden kann.

Beim Senkschachtverfahren wird der Schachtausbruch mittels manueller oder maschineller Ladearbeit von der Schachtsohle aus hergestellt, wobei häufig das Druckkarnmerverfahren angewandt wird. Der fertige Schachtaasbau, der am unteren Ende einen stählernen Schneidschuh besitzt, sinkt infolge seines Eigengewichtes oder durch zusätzliche Belastung. Dem Niedersenken entsprechend wird eine Wandungsröhre untertage aufgebaut und dem Abteuffortschritt entsprechend

verlängert.

Die Verfestigungsverfahren basieren darauf, daß das nicht standfeste, in der Regel wasserführende Gebirge verfestigt werden muß, bevor die Schachtabteufarbeiten aufgenommen werden können. Das Verfestigen des Gebirges kann durch Gefrieren oder durch Zementbzw, chemische Injektionen erfolgen. Unter gewissen Vorbehalten können auch die Grundwasserabsenkungsverfahren in diese Kategorie eingeordnet werden.

ίο Im übrigen ist ein Verfahren zum Niederbringen von Senkbrunnen oder Senkschächten bekannt, bei dem nach anfänglich und beliebig weit in üblicher Weise bewerkstelligtem Niederbringen des Schachtes dessen Trennung in einen oberen und einen unteren Schachtteil vorgenommen wird, von denen der obere Schachteil nunmehr an der Senkung nicht länger teiltnimmt, sondern im Erdreich befestigt wird und den in der sich öffnenden Fuge zwischen unterem und oberem Schachtteil angeordneten Vortriebspressen zum Niederpressen des unteren Schachteils als Widerlager dient (vergl. DT-PSl 24 053).

Man kennt auch ein Verfahren zum Umhüllen einer eisernen, von unten einzubauenden Schachtringtour beim Abteufen von Schächten in schwimmenden Gebirgen mit an die Schachtringtour angedichtetem Senkschuh, wobei zwischen dem Raum, welchen die nach oben verlängerte Umkleidung des Senkschuhes und der oberste Rand des Senkschuhes zwischen der Schachtringtour und der Umkleidung des Senkschuhes lassen, Zementbetonmörtel eingeführt wird, der abgebunden zur Umhüllung und Abdichtung der Schachtrin ge und zur gleichzeitigen Abdichtung des Senkschuhes gegen die Schachtringtour dienen soll (vergl. DT-PS 1 99 486).

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Schächten aus Eisenbeton wird ein eiserner Senkschacht mit Schneide in den Boden versenkt, alsdann über der Schneide im unteren Teil des Senkschachtes ein Eisenbetonring eingestampft, worauf im oberen Teil des Senkschachtes zwischen inneren Schalungsringen, einem unteren waagerechten Formring und der Senkschachtwand ein Eisenbetonring eingestampft wird, nach desse Erhärten der Senkschacht weiter abgesenkt wird (vergl. DT-PS 3 02 089).

Ferner ist eine Senkbrunnengründung mit Druckluft bekannt, wonach ein Senkbrunnen zunächst bis auf eine durch den Luftdruck vorgegebene Tiefe abgesenkt wird, eine an dem Senkbrunnen lösbar befestigte Senkschneide unter Aufrechterhaltung des zulässigen Luftdrucks durch Vortriebspressen, die sich gegen den Senkbrunnen abstützen, unter allmählichem Aufbau eines weiteren unteren Senkbrunnens auf der Senkschneide abgesenkt wird (vergl. DT-PS 4 13 491).
Bei einem bekannten Verfahren zum Absenken von zweiteiligen, mit Schneiden versehenen Senkkästen, Schachtrohren od. dgl., wird eine mit Pressenkammern versehene Fuge zwischen dem Schneidenteil und dem aufgehenden Schaft durch einen verlängerten Schneidenmantel gedeckt. Der Schneidenteil wird nach Freilegen und Unterfahren der Schneide durch Abstützung gegen den Schaft mit Vortriebspressen abwärts gepreßt (vergl. DT-AS 11 57 163).

Man kennt weiter ein Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels oder Stollens in wasserführenden Fein-

b5 bis Mittelsand, bei dem die Vortriebsarbeiten unter Druckluft von einem Druckluftraum aus durchgeführt werden. Hier befindet sich der Vortriebsschild in im wesentlichen horizontaler Anordnung und trägt Brust-

pressen, die den Brustverzug gegen das anstehende Gebirge andrücken (vergl. DT-AS 11 38 083).

Endlich ist ein Vortriebsschild für den Tunnel- und Stollenbau mit Zwischenbühnen vor der Ortsbrust bekannt, die mit der übrigen Schildkonstruktion fest verbunden und in Vortriebsrichtung mit Schneiden versehen sind. Die Schneiden sind im in Rchildlängsrichtung verschiebbar gelagert und an Zwischenbühnen üoer starke Druckfedern abgestützt (vergl. DT-AS 12 22 527).

Bei sämtlichen vorbehandelten Verfahren wird stets mit konstantem Schildquerschnitt gearbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abteufen von Schächten in nicht standfestem Gebirge anzugeben, wonach sich die Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes in zu durchfahrenden Fließzonen unschwer regulieren läßt.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der offene Schildquerschnitt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu durchfahrenden Gebirges zur Regulierung der Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes verkleinert oder vergrößert wird.

Die Erfindung hat erkannt, daß sich ein Schildvortrieb auch zum Abteufen von Schächten einsetzen läßt, jedoch nur dann, wenn dafür Sorge getragen wird, daß die Absinkgeschwindigkeit in den zu durchfahrenden Fließzonen reguliert werden kann. Absinken meint das vertikale Eindringen des Vortriebsschildes in das Gebirge infolge lediglich seines Eigengewichtes, also ohne arbeitende Vortriebspressen. Letztere können jedoch das Eindringen des Vortriebsschildes in das Gebirge unterstützen und besorgen in festeren Zonen in zunehmendem Maß den Vortrieb. Eine zu hohe Absinkgeschwindigkeit in Fließzonen bedeutet zu starkes Eindringen des fließfähigen Gebirges in den Vortriebsschild und dadurch bedingtes übermäßiges Abwandern des auf der Außenseite gegen den Vortriebsschild und den nachfolgenden Schachtausbau anstehenden Gebirges bzw. einer dort bereits eingebrachten Hinterfüllung. Es besteht dann die Gefahr, daß der Schacht »absäuft«. Diese Gefahr wird nach Lehre der Erfindung dadurch ausgeschaltet, daß die Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes durch Verengung oder Erweiterung des offenen Schildquerschnitts in Anpassung an die jeweiligen Gebirgsverhältnisse reguliert wird. Der Ausbau des Schachtes, der an den Schildschwanz anschließt, welcher den Schachtausbau teilweise umfassen kann, mag in üblicher Weise Beton, Ausmauerung sein oder aus Tübbingen bzw. Stahlsegmenten bestehen. Durch Übereinanderbau von Tübbingen beispielsweise entsteht eine geschlossene wasser dichte Säule, die abschließend mit Beton hinterfüllt oder auch z. B. mit einer Suspension hinterpreßt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Schildvortriebsvorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, bestehend aus einer konischen Schildschneide, einem Schildmantel, einem Schildschwanz sowie Vortriebspressen zur Abstützung an dpm bereits eingebrachten Schachtausbau, welche sich durch einfache und funktionsgerechte Bauweise auszeichnet und dadurch gekennzeichnet ist, daß an dem Schildmantel eine als Ringbühne ausgebildete Arbeitsbühne angebracht ist und sich an die konischen Schneidflächen ein sich unter Verengung des offenen Schildquerschnittes konisch verjüngender Bodenring anschließt. Dadurch wird die Abstützung des Vortriebsschildes gegen das eindringende Gebirge und umgekehrt um so größer, je stärker das Gebirge durch den Schildquerschnitt in den Vortriebsschild einzudringen versucht, je lockerer also das Gebirge ist. Auf diese Weise erfolgt gleichsam eine automatische Regulierung der Absinkgeschwindigkeit. Dieser Regulierungseffekt kann dadurch noch vergrößert werden, daß innerhalb der Arbeitsbühne in ihrer Stellung veränderbare Abstützplatten zur beliebigen Verengung der Durchtrittsöffnung des Vortriebsschildes einsetzbar sind. Zu diesen Maßnahmen wird man bevorzugt dann greifen, wenn besonders lockere Fließzonen durchfahren werden müssen. Erfindungsgemäß ist oberhalb der Arbeitsbühne des Vortriebsschildes eine von letzterem räumlich getrennte, gegen den Schachtausbau verspannbare als Rinbbühne ausgebildete Maschinenbühne vorgesehen. Die Maschinenbühne dient zur Aufnahme hydraulischer Aggregate, Elektroschränke, ferner als Greifbaggeraufhängung usw.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß sich nach dem erfindunsgemäßen Verfahren Schächte in nicht standfestem Gebirge auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise abteufen lassen. Es hat sich herausgestellt, daß sich der sonst nur für Tunnelbauten bekannte Schildvortrieb auch für das Abteufen von Schächten in nicht standfestem Gebirge verwenden läßt, und zwar selbst dann, wenn schwimmendes Gebirge mit extremen Fließzonen durchfahren werden muß. Stets läßt sich die Absinkgeschwindigkeit ebenso wie die Vortriebsgeschwindigkeit so regulieren, daß ein »Absaufen« des entstehenden Schachtes ausgeschlossen ist. Darüber hinaus läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Schildvortriebsverfahren besonders schnell und sicher arbeiten

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schildvortrieb im Zuge des Abteufens eines Schachtes bei verhältnismäßig standfestem Gebirge,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 beim Durchfahren von nicht standfestem Gebirge mit geringer Druckfestigkeit und F i g. 3 den Gegenstand nach F i g. 1 beim Durchfahren extremer Fließzonen und schwimmendem Gebirge.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Abteufen von Schächten in nicht standfestem Gebirge 1 dargestellt, die gekennzeichnet ist durch einen für Tunnelbauten bekannten Schildvortrieb mit konischer Schildschneide, Vortriebsschild bzw. Schildmantel 2, Vortriebspressen 3, Arbeitsbühne 4, Schildschwanzdichtung 5 und in dem Ausbau 6 des Schachtes nachrückender Maschinenbühne 7. Die Vortriebspressen 3 sind hydraulische Pressen. Der Schachtausbau 6 erfolgt mittels Tübbingen, der Schacht kann aber auch ausgemauert oder anders ausgekleidet werden. Jedenfalls wird in Schildbauweise gearbeitet, wozu der Schildmantel 2 in vertikaler Anordnung und mit offener Schildbrust in das Gebirge vorgetrieben wird. Der offene Schildquerschniit Q läßt sich in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu durchfahrenden Gebirges 1 zur Regulierung der Absinkgeschwindigkeit des Schildmantels 2 verkleinern oder wieder vergrößern, während der Schachtausbau 6 im Bereich des Schildschwanzes 8 erfolgt, welcher die

(ν) zuletzt gesetzten Tübbinge umfaßt. Der Schachtausbau 6 wird mit Beton hinterfüllt, im dargestellten Beispiel mit einer Suspension hinterpreßt. Die Arbeitsbühne 4, die eine Ringbühne ist, weist einen an den zylindrischen

Schildmantel 2 mit konischen Schneidflächen 9 anschließenden, sich unter Verengung des Schildquerschnittes Q konisch verjüngenden Bodenring 10 zur Abstützung gegen eindringendes Gebirge 1 auf. Das Eindringen von Gebirge 1 kann dadurch weiter reduziert werden, daß in den Schildmantel 2 Abstützplatten Il unter Bildung eines Bodenringes mit den Schildquerschnitt beliebig stark verengender Durchtrittsöffnung 12 einsetzbar sind. Die Abstützplatten 11 können an die Arbeitsbühne 4 angeschlossen werden, vorzugsweise unterhalb dei Arbeitsbühne 4 angeschraubt werden. Die Maschinen bühne 7 ist ebenfalls als Ringbühne ausgebildet um mittels Zylinderkolbenanordnung 13 gegen der Schachtausbau 6 verspannbar. Sie ist eine Bühne fü hydraulische Aggregate, Elektro-Schränke, Greif baggeraufhängung, Betonaufgabe, Pumpstationen usw..

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abteufen von Schächten in nicht standfestem Gebirge, wozu in Schildbauweise gearbeitet und ein Vortriebsschild in vertikaler Anordnung und mit offener Schildbrust in das Gebirge vorgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Schildquerschnitt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu durchfahrenden Gebirges zur Regulierung der Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes verkleinert oder vergrößert wird.

2. Schildvortriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer konischen Schildschneide, einem Schildmantel, einem Schüdschwanz sowie Vortriebspressen zur Abstützung an dem bereits eingebrachten Schachtausbau, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schüdmantel eine als Ringbühne ausgebildete Arbeitsbühne (4) angebracht ist und sich an die konischen Schneidflächen (9) ein sich unter Verengung des offenen Schildquerschnittes (Q) konisch verjüngender Bodenring (10) anschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Arbeitsbühne (4) in ihrer Stellung veränderbare Abstützplatten (11) zur beliebigen Verengung der Durchtrittsöffnung (12) des Vortriebsschildes einsetzbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Arbeitsbühne (4) des Vortriebsschildes eine von letzterem räumlich getrennte, gegen den Schachtausbau (6) verspannbare, als Ringbühne ausgebildete Maschinenbühne (7) vorgesehen ist.