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Schachtausbau, insbesondere für den Ausbau tiefer Schächte in
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nicht standfestem, wasserführendem Gebirge und Verfahren zu seiner
Errichtung Die Erfindung richtet sich auf einen Schachtausbau, insbesondere für
den Ausbau tiefer, im Gefrierverfahren abgeteufter Schächte in nicht standfestem,
wasserführendei Gebirge, welcher aus mindestens zwei mit radialem Abstand koaxial
ineinander angeordneten tragenden Ausbauzylindern besteht, deren Ringfuge mit einem
eine Relativbewegung der Ausbauzylinder zulassenden zähflüssigen Füllmittel, insbesondere
weichem Asphalt, ausgefüllt ist.
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In den letzten beiden Jahrzehnten hat sich insbesondere unter den
geologischen Bedingungen im Ruhrgebiet und bis zu Teufen von etwa 250 ii ein wasserdichter
Ausbau für Schächte in wasserführendem, nicht standfestem Gebirge, das im Gefrierverfahren
durchteuft wird, durchgesetzt, der aus einem äußeren, nur dem Schutz der Abteufmannschaft
dienenden Vorbeton und einem wasserdichten inneren Ausbauzylinder besteht. Dabei
wird zwischen dem nicht tragenden Vorbeton und dem inneren Ausbauzylinder üblicherweise
eine Gleitschicht aus einem zähflüssigen Füllmittel, in der Regel weichem Asphalt,
vorgesehen, die auf ein spezifisches Gewicht bzw. ein Raumgewicht von 1,3 eingestellt
ist. Dieses hohe Raumgewicht des zähflüssigen Füllmittels dient dem Zweck, sowohl
den Wasserdruck als auch den sich mit diesem überlagernden Gebirgsdruck zurückzuhalten.
Während der Wasserdruck
an diesem Raumgewicht mit 1,0 beteiligt
ist, entspricht der Restanteil von 0,3 demjenigen, der dabei auf den Gebirge druck
zurückgeht. Diea hat zur Folge, daß der äußere Vorbeton nach dem Auftauen des Gebirges
völlig entlastet ist und der innere, wasserdichte Ausbauzylinder allein sowohl den
Gebirge als auch den Wasserdruck aufnimmt und trägt.
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Der wasserdichte innere und allein tragende Ausbauzylinder wurde
ursprünglich als Stahl-Verbund-Ausbau mit äußerem und innerem Tragmantel aus miteinander
verschweißten Stahlblechen ausgeführt. Später hat sich statt dessen der wesentlich
wirtschaftlichere Schachtausbau gemäß DE-PS 11 67 777 durchgesetzt, der aus einem
durchgehenden, gleitenden, wasserdichten Stahlmantel mit darin lose aufeinandergestapelten
tragenden Stahlbetonringen besteht. Auch bei diesem Ausbau nimmt jedoch die von
dem wasserdichten Stahlmantel umschlossene, allein tragende Stahlbetonringsäule
den vollen, den Gebirgs- sowie den Wasserdruck kompensierenden Asphaltdruck auf.
Wegen seines ansonsten gUnatlgeren Verhaltens ist dieser bekannte Schachtausbau
jedoch noch bia Teufen von etw& 300 m wirtschaftlich.
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Für noeh größere Teufen in waaserrührendem Gebirge ist der gattungsgemäße
Schachtausbau gemäß DE-AS 12 8 387 bestimmt, dessen Besonderheit darin besteht,
daß er aus mehreren, jeder für sich tragenden, mit radialem Abstand koaxial ineinander
angeordneten Ausbauzylindern zusammengesetzt ist, wobei die Ringfugen zwischen den
einzelnen Ausbauzylindern mit einem zähfldaeigen Füllmittel ausgefüllt sind, dessen
Raumgewicht derart differenziert ist, daß der von dem Füllmittel auf die einander
benachbarten Ausbauzylinder ausgeübte Seitendruck auf der Innenaeite des jeweils
äußeren Ausbauzylinders wesentlich niedriger ist als der auf ihn zentrisch von außen
einwirkende, diesem gattungsmäßig
entsprechende Druck. Dies hat
zur Folge, daß der auf den außen liegenden Ausbauzylinder von außen einwirkende,
sich aus dem Wasser- sowie dem Gebirgsdruck zusammensetzende Druck in genau vorherbestimmbaren
eindeutigen Anteilen auf einen oder mehrere innere Ausbauzylinder übertragen werden
kann und diese mithin den außenliegenden Ausbauzylinder entsprechend entlasten.
Vorauasetzung dafür ist, daß der äußere Ausbauzylinder wasserdicht ist und in voller
Höhe sowohl den Wasser- als auch den Gebirgsdruck aufnimmt, um sie sodann über das
hinsichtlich des Raumgewichts abgestufte Füllmittel in den Ringfugen zwischen den
Ausbauzylindern mehr oder weniger gleichmäßig auf die verschiedenen Ausbauzylinder
zu übertragen.
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Trotz der in diesem Ausbausystem liegenden Vorzüge hat sich der gattungsgemäße
Schachtausbau in der Praxis nicht in dem erwarteten Maße einführen können, und zwar
vermutlich in erster Linie deswegen nicht, weil die Vorstellung schwerfällt, daß
es wirtschaftlicher und auch sicherer ist, statt eines einzigen, entsprechend dickwandigen
Ausbauzylinders mehrere dünnwandige Ausbauzylinder gewissermaßen schwimmend ineinanderzustellen
und die gleichmäßige Lastverteilung auf sämtliche Ausbauzylinder nur dadurch zu
bewirken, daß das Raumgewicht des zähflüssigen Füllmittels innerhalb ihrer Ringfugen
entsprechend der gewünschten Lastverteilung abgestuft bzw. differenziert wird. Hinzu
kommt allerdings auch das Problem, daß die sichere Beherrschung des Gebirgsdrucks
mit wachsenden Teufen zunehmend schwieriger wird.
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Dies beruht darauf, daß der Gebirgsdruck mit zunehmender Teufe nicht
nur schlechthin zunimmt, sondern zunehmend auch von der mit wachsenden Teufen wechselnden
Gebirgseigenschaften abhängt.
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Unabhangig von der Teufe ist der Gebirgsdruck z.B. besonders hoch
in tonigen Schichten.
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Tatsächlich machen es von solchen Einflüssen in größeren Teufen ausgehende
Veränderungen im Gebirgsdruckverhalten notwendig, von dem Vorbild mehrgliedriger,
aber in sich starrer Ausbauzylinder etwa gemäß DE-AS 12 84 387 abzurücken und statt
dessen andere Lösungen zu finden, die zwar ebenfalls eine Verteilung der äußeren
Belastung auf mehrere Ausbauzylinder ermöglichen, es aber dennoch gestatten, den
wachsenden Gebirgsdruck sicherer zu beherrschen als es starre Ausbauzylinder von
Natur aus vermögen.
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Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches
Ausbausystem filr im Gefrierverfahren abgeteufte Schächte in nicht standfestem,
wasserführendem Gebirge bis zu Teufen von 600 m und mehr zu schaffen, das es gestattet,
den in solchen Teufen herrschenden Gebirgsdruck und erheblichen Wasserdruck sicherer
aufzunehmen und sich dennoch Verformungen des GebirgskOrpers besser anzupassen,
als es die vorbeschriebenen bekannten Ausbausysteme zulassen. Insbesondere bildet
es Aufgabe der Erfindung, den Schachtausbau so zu gestalten, daß er seine Funktionsfähigkeit
auch dann behält, wenn er in größeren Teuren höheren Gebirgsdruckbeanspruchungen
ausgesetzt ist, als es der Teufe eigentlich entspricht und wie sie z.B.
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von tonigen Schichten herrühren können. Während man den normalen.
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Gebirgsdruck in der Regel einem Raumgewicht von 0,3 gleichsetzt,l
kann der von tonigen Schichten ausgehende Druck durchaus so hoch werden, daß er
indirekt einem Raumgewicht von 0,8 entspricht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der äußere
gebirgsverbundene und in Abhängigkeit vom Druckverhalten der durchteuften Gebirgsschichten
aus einem oder mehreren Ausbauringen zusammengesetzte Ausbauzylinder wasserdurchlässig
und
gegenüber dem ihn beanspruchenden äußeren Gebirgsdruck druckfest, jedoch radial
begrenzt verformbar ausgebildet ist, während der innere, den im umgebenden Gebirge
anstehenden Wasserdruck aufnehmende Ausbauzylinder in bekannter Weise wasserdicht
ausgebildet ist und zu diesem Zweck aus einem äußeren wasserdichten Stahlmantel
mit einer darin gleitend angeordneten Stahlbetonringsäule besteht, und daß das Raumgewicht
des in der Ringfuge zwischen äußerem und innerem Ausbauzylinder befindlichen, den
inneren Ausbauzylinder gleichförmig belastenden Füllmittels derart eingestellt ist,
daß es das Raumgewicht von Wasser nur geringfügig übersteigt.
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Die Besonderheit und der Vorteil des erfindungsgemäßen Schachtausbaus
liegen mithin prinzipiell darin, daß der äußere Ausbauzylinder bewußt als zwar tragfähiges,
aber zugleich nachgiebig verformbares und deswegen besonders widerstandsfähiges
Sieb konzipiert ist, das nur den Gebirgsdruck aufnimmt, das Wasser dagegen durchläßt,
mit der Folge, daß der von diesem aufgebaute Druck über den spezifisch nur geringfügig
schwereren Asphaltmantel direkt auf den wasserdichten inneren Ausbauzylinder übertragen
wird.
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Das Raumgewicht des die Ringfuge zwischen dem äußeren und inneren
Ausbauzylinder ausfüllenden zähflüssigen Füllmittels, insbesondere in Form weichen
Asphalts, ist durch spezifisch leichtere Zusätze, wie Kalkmehl od. dgl., bevorzugt
nur auf etwa 1,02 bis höchstens 1,1 oder 1,15 eingestellt. Es ist mithin nur gerade
so hoch, daß das Füllmittel den Wasserdruck zurückhalten kann und folglich auch
nur etwa dessen Druck auf den inneren wasserdichten Ausbauzylinder überträgt. Wegen
dieses niedriger eingestellten Raumgewichts des Fugenasphalts kann der innere Ausbauzylinder
folglich leichter und entsprechend wirtschaftlicher gestaltet werden, als in den
Fällen, in denen das Raumgewicht
des Füllmittels Überlicherweise
1,3 beträgt.
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Da der äußere wasserdurchlSssige Ausbauzylinder nahezu den vollen
Gebirgsdruck aufzunehmen hat, muß er selbstverständlich entsprechend berechnet,
d.h. dimensioniert, aber auchentsprechend ausgebildet werden. Damit die Gleitfähigkeit
des Asphaltmantels erhalten bleibt, muß der äußere Ausbauzylinder jedenfalls so
sicher gestaltet werden, daß er nicht zerbricht.
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Zu diesem Zweck wird er zwar so druckfest ausgebildet, daß er den
größeren Druck des unverformten Gebirges tragen kann, zugleich aber so gestaltet,
daß er verformbar bleibt.
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Um diese Bedingungen zu erfüllen, ist der äußere wasserdurchlässige
Ausbauzylinder gemäß einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung in Form einer
oder mehrerer im Abstand von wenigen Zentimetern radial zueinander angeordneten
Ringmauern als Trockenmauerwerk aus hochfesten Betonformsteinen errichtet, in deren
vertikale und horizontale Fugen Platten aus unter hohem Druck nachgiebigem Werkstoff
eingelegt sind. Dabei handelt es sich bevorzugt um Flachsspanplatten. Die IlingRtlgen
zwischen den verformbaren flingmauern sind dabei zweckmäßig mit druckfestem, aber
im ganzen begrenzt verformbarem Füllgut, insbesondere in Form von Sand, ausgefüllt.
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Eine derartige Ausbildung des äußeren Ausbauzylinders ermöglicht
eine auf der Gebirgsdruckbeanspruchung beruhende Verformung bzw. Verkleirlerung
des Radius bis zu etwa 10 cm. Durch diese Nachgiebigkeit läßt sich der Gebirgsdruck
auf den Ausbau gegenüber den Verhältnissen bei unverformtem Gebirge entsprechend
verringern. Auf diese Weise ist der äußere Ausbauzylinder auch besonders geeignet,
Frostdrücke während des Abteufens schadenfrei aufzunehmen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist die Tragfähigkeit
bzw. der Verformungswiderstand des äußere ren Ausbauzylinders gegenüber dem von
außen auf ihn einwirkenden Gebirgsdruck örtlich an die jeweils gebirgsschichtspezifische
Druckbeanspruchung durch Wahl einer entsprechend größeren oder kleineren Anzahl
koaxial im Abstand zueinander angeordneter Ringmauern grundsätzlich gleichen Aufbaus
angepaßt, derart, daß er unter dem in den verschiedenen Teufenbereichen von außen
auf ihn einwirkenden unterschiedlich hohen Gebirgsdruck einer über seine Länge im
wesentlichen gleich großen radialen Verformung bzw.
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Zusammendrückung unterworfen ist. Diese Mehrfachanordnung von Ringmauern
spezifisch gleicher Verformbarkeit hat den wesentlichen Vorzug, daß der äußere Ausbauzylinder
zwar einerseits die lokal notwendige größere Tragfähigkeit erhält, andererseits
aber eine über seine ganze Länge einheitliche Verformbarkeit besitzt, die allzu
große Scherbeanspruchungen der Gefrierrohre vermeidet.
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Während die innerhalb der jeweiligen Ringmauern in die vertikalen
und horizontalen Fugen zwischen den Betonformsteinen eingelgten Flachsspanplatten
sich unter Last zusammendrücken und dem Ausbau die gewünschte Verformbarkeit in
tangentialer Richtung verleihen, bewirkt die Sandfüllung in den Ringfugen zwischen
den koaxial zueinander angeordneten Ringmauern, daß die Verformung der jeweils inneren
Ringmauer etwas kleiner ausfällt als die der jeweils äußeren Ringmauer, indem sie
erst nach einer kleinen Verformung der äußeren Ringmauer auch die innere Ringmauer
verformt. Die Belastung der inneren Ringmauer bleibt auf diese Weise kleiner als
die der äußeren Ringmauer. Die äußere Ringmauer hat bei gleicher Festigkeit der
Betonformsteine eine höhere Belastbarkeit in tangentialer Richtung als die jeweils
innere Ringmauer, weil die Radialspannung der äußeren höher als die der inneren
ist. Die Fugenfüllung mit Sand überträgt nur die
für eine gute
Ausnutzung beider Ringmauern wichtigen radialen Druckspannungen. Außerdem läßt die
Fugenfdilung nur kleine Schubspannungen in tangentialer Richtung zwischen den einzelnen
Ringmauern zu, so daß sich am Außenrand der jeweils inneren und am Innenrand der
jeweils äußeren Ringmauer unterschiedliche Tangentialspannungen einstellen können.
Die Fugenfüllung vermeidet damit eine ungünstige Verbundwirkung zwischen beiden
flingmauern und ermöglicht statt dessen eine vorteilhaftere Beanspruchungsverteilung
auf beide Ringmauern.
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Eine aus zwei oder mehreren Ringmauern bestehende Auskleidung weist
deswegen auch eine deutlich höhere Tragfähigkeit auf als eine einwaridige Ringmauer
gleicher Dicke.
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Erfindungsgemäß hat der innere wasserdichte Ausbauzylinder nur noch
wenig mehr als den Wasserdruck aufzunehmen. Er schwimrnt in einem Asphaltmantel
und muß nur noch beul- bzw.
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knicksicher ausgebildet werden.
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Er ist durch den relativ hohen Asphaltdruck von außen vorgespannt.
Der hohe Vorspanndruck stellt zugleich die größtmögliche gleichförmige Last dar.
Dennoch kann der innere Ausbauzylinder z.B. im Falle von von Abbauverformungen herrührenden
Gebirgsbewegungen an einzelnen Stelzen mit dem äußeren Ausbauzylinder in Berührung
kommen, so daß der innere Ausbauzylinder auch Biegebeanspruchungen innerhalb der
einzelnen horizontalen Ausbauringe ausgesetzt sein kann. Die vom äußeren Asphaltdruck
herrührende Vorspannlast und die bei großen Teufen relativ große Wanddicke lassen
aber in der Regel trotz der Biegebeanspruchungen keine Zugspannungen entstehen.
Auf der Biegezugseite wird lediglich ein Teil der von der Vorspannlast herrührenden
Druckspannung vermindert, während die Druckspannung auf der Biegedruckseite
ansteigt.
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Erfindungsgemäß weist der innere krümmungsfähige, aber in radialer
Richtung praktisch starre Ausbauzylinder innerhalb des wasserdichten gleitenden
äußeren Stahlmantels eine wasserdurchlässige Säule aus lose aufeinanderliegenden
Verbundringen aus Stahl und Beton oder Gußeisen und Beton auf, wobei zwischen der
Innenfläche des Stahlmantels und den Verbundringen zweckmäßig eine wenige Zentimeter
breite Ringfuge vorgesehen ist, die mit Zementmörtel ausgegossen ist.
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Die den Verbundringen innenseitig und/oder außenseitig als Tragmäntel
zugeordneten Stahl- oder Gußeisenringe bestehen bevorzugt aus stirnseitig stumpf
gegeneinanderstoßenden, mit Bezug auf die übereinander angeordneten Verbundringe
hinsichtlich ihrer Stoßfugen in Umfangsrichtung zueinander versetzten Segmenten
bzw. gebogenen Plattenelementen, die an ihren Stoßflächen entweder eben bearbeitet
oder druckfest miteinander verklebt sind.
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Da der innere Verbundausbau nur Druckspannungen aus der Vorspannlast
des Asphaltdrucks sowie aus den Biegebeanspruchungen aufzunehmen hat, genügt es,
die Stahl- oder Gußeisenringe bzw. -wände stumpf passend aneinanderzustoßen. Die
früher bei Tübbingen üblichen Flansche können dabei entfallen.
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Soll eine passende Bearbeitung der Stoßflächen eingespart werden,
so genügt es, einen druckfesten Baukleber als Füllmittel für die grob bearbeiteten
Stöße zu verwenden; Zúgfestigkeit der Klebverbindung ist nicht erforderlich.
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Dagegen ist es unerläßlich, die Stöße unnachgiebig und druckfest
zusammenzufügen, damit der dazwischen befindliche Beton
an den
Stoßstellen nicht überbeansprucht wird.
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Wird nur eine Stahl- oder Gußeisenwand gewählt und diese am Innenrand
der Verbundringe vorgesehen, so wird der Zwischenraum zwischen dieser inneren Wand
und dem äußeren wasserdichten gleitenden Stahlmantel mit Ortbeton als Verbundbeton
ausgefüllt. Dabei muß die innere Tragwand aus Stahl oder Gußeisen vorübergehend
durch einen Stützring stabilisiert werden. Nach dem Erhärten des Betons ist sie
dagegen ohne Stützring standsicher. Der Verbundbeton haftet zweckmäßig nur am inneren
Mantel, während die Haftung an der Innenfläche des äußeren wasserdichten Stahlmantels
xxxx durch einen Bitumenanstrich unterbunden wird.
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Weisen die Verbundringe in Zonen größerer Gebirgsdruckbeanspruchung
einen äußeren Tragmantel aus Stahl oder Gußeisen auf, ist es dagegen zweckmäßig,
zwischen der Innenfläche des äußeren Stahlmantels und den äußeren Tragmänteln aus
Stahl oder Gußeisen einen wenige Zentimeter großen Abstand zu halten, um die Maßdifferenzen
zwischen beiden Bauteilen durch einen Verguß aus Zementmörtel innerhalb des Ringspalts
besser ausgleichen zu können. Dieser Verguß schafft eine erste Vorspannung für den
äußeren Tragmantel aus stumpf aneinanderstoßenden oder an den Stoßstellen miteinander
verklebten gebogenen Platten aus Stahl oder Gußeisen. Erst danach kann der Verbundbeton
hergestellt werden, ohne daß er im Bereich der Stoßfugen auf Zug beansprucht wird.
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Verbundausbau aus Gußeisen und Beton erfährt im Gegensatz zu Verbundausbau
aus Stahl und Beton hohe Betonspannungen bei zugleich niedrigen Spannungen in Gußeisen.
Um das Gußeisen besser ausnutzen zu können, werden gemäß einem weiteren Merkmal
der
Erfindung die Elastizitätsmoduln den zulässigen Beanspruchungen der Stoffe entsprechend
aufeinander abgestimmt. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen, nämlich dadurch,
daß der Elastizitätsmodul des Gußeisens angehoben und/oder der Elastizitätsmodul
des Betons gemindert wird.
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Der Elastizitätsmodul des Gußeisens läßt sich z.B.
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durch teilweise Umformung der natürlichen Graphit ausscheidung zu
Kugelgraphit anheben, während sich der Elastizitätsmodul des Betons dadurch senken
läßt, daß porige Zuschlagstoffe hoher Festigkeit, z.B. in Form von Blähton oder
Blähschiefer, verwendet werden. Mit solchen Zuschlagstoffen läßt sich eine genügend
hohe Betonfestigkeit sicherstellen.
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Der erfindungsgemäße Schachtausbau für große Teufen schafft beim
Abteufen im Gefrierverfahren größere Sicherheit, da das gefrorene Gebirge, das zunächst
allein den Wasser- und Gebirgsdruck zu tragen hat, frühzeitig von einem hoch tragenden
äußeren Ausbau abgestützt wird. Insbesondere in wenig festem Gebirge wird ein besonders
hoch tragfähiger äußerer Ausbauzylinder aus mehreren koaxial zueinander im Abstand
angeordneten Ringmauern eingesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, das Abteufen
in mehreren Abschnitten bis 600 m und tiefer vorzunehmen und erst nachträglich den
inneren wasserdichten Ausbauzylinder in einem Zuge von unten nach oben zu errichten.
Die als Gleitschicht dienende durchgehende Asphaltfuge erlaubt bei diesem Ausbauverfahren
auch den Abbau schachtnaher Vorräte.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Abschnitt des Schachtausbaus
als perspektivischen Ausschnitt, längsgeschnitten und
Ig. 2 in
der Darstellung gemäß Fig. 1 die Ausbildung es Ausbaus über die ganze Schachtlänge.
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er eichung sind der äußere Ausbauzylinder mit @er innere Ausbauzylinder
mit B und das die Ringfuge zwischen der usbauzylindern ausfüllende zähflüssige Füllmitel
in @@@ C nezeichnet.
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@@ @s@ @@ deutlich aus Fig. 1 hervorgeht, ist der @@@ @eb@@gsverbunden,
indem er an das ihn @@@ mittels Vergußmörtels 2 dicht ange-@@ ist @ @@teht bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß @ das zwei bzw. @rei Ringmauern 3, 3a und 3b, die als
@e@ma@erwer@@@@ nochfesten Betonformsteinen 4 erreichtet @ eren vertikale no horizontale
Fugen unter Druck nach-@@ @@achsspanplatten 5 bzw. 5a eingelegt sind. Die nur @@ige
Centimeter breiten Ringfugen 6 zwischen den einzelnen fingmauern , a na b sina mit
Sand ausgefüllt.
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ufgrund des beschreibenen Aufbaus ist der äußere Ausbauzylinder A
nach Art eines Siebs wasserdurchlässig ausgeldet Jedoch gegenüber dem ihn von außen
beanspruchenden Ge-@rgsdruck sowchl druckfest als auch begrenzt radial verform-@ar.
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@e nach dem zu erwartenden höheren oder geringeren äußeren Gebirgsdruck,
der nicht nur von der Teufe abhängt, soneiern auch gebirgsschichtspezifisch ist,
weist der äußere Ausbauzylinder A eine enosprechend kleinere oder größere Anzahl
im Abstand koaxia zueinander angeordneter Ringmauern 3, 3a, 3b auf, derart daß er
unter dem von außen jeweils auf ihn einwirrunden unterschiedlich hohen Gebirgsdruck
einer über seine Länge
im wesentlichen gleich großen radialen Verformung
bzw. Zusammendrückung unterworfen ist. Während die äußeren Ringmauern um ein relativ
größeres Maß vom Gebirgsdruck zusammengedrückt werden, baut sich dieses Maß dank
des Charakters der Fugenfüllungen 5, 5a bzw. 6 bezüglich der innenliegenden Ringmauern
stufenweise ab. Auf diese Weise kann sich der Radius unter der Gebirgsdruckverformung
bis zu etwa 10 cm verkleinern. Ist die Anzahl der Ringmauern im Hinblick auf den
lokal jeweils zu erwartenden gebrigsschichtspezifischen Gebirgsdruck richtig gewählt,
verkleinert sich der Innenradius des äußeren Ausbauzylinders A über seine gesamte
Länge nahezu gleichmäßig nur um wenige Zentimeter.
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Entsprechend diesem zu erwartenden Maß der Verkleinerung des Innenradius
des äußeren Ausbauzylinders A ist die Breite der Ringfuge 7 zwischen dem äußeren
Ausbauzylinder A und dem inneren Ausbauzylinder B gewählt. Es genügt in der Regel,
sie in der Größenordnung eines Dezimeters oder nur wenig mehr zu bemessen.
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Die Ringfuge 7 ist mit weichem Asphalt C ausgefüllt, dessen Raumgewicht
durch Beimengung von Kalkmehl od. dgl. auf nur etwa 1,05 eingestellt ist, so daß
es das Raumgewicht von Wasser nur ganz geringfügig übersteigt.
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Der Asphaltmantel C innerhalb der Ringfuge 7 ist auf diese Weise
imstande, den Druck des durch den äußeren Ausbauzylinder A zu ihm durchdringenden
Wassers aufzunehmen und belastet mithin auch den inneren Ausbauzylinder B nur etwa
mit dem natürlichen Wasserdruck.
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Der innere Ausbauzylinder B wird zunächst von einem äußeren, geschlossenen
und wasserdicht verschweißten Stahlblechmantel
8 gebildet, der
sich unmittelbar an die Asphaltfüllung C anschließt. Er kann mithin infolge der
Gleiteigenschaften des Asphaltmantels C relativ zu diesem gleiten.
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Der innere Ausbauzylinder B besteht weiterhin aus einer innerhalb
des Dichtmantels 8 angeordneten wasserdurchlässigen Säule aus lose aufeinanderliegenden
Verbundringen 9 aus Stahl und Beton oder aus Gußeisen und Beton, so daß er zwar
krümmungsfähig, aber in radialer Richtung praktisch starr ist.
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Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die
Verbundringe 9 aus einem äußeren Tragmantel 9a in Form von Stahlsegmenten und inneren
Beton- bzw. Stahlbetonringen 9b zusammengesetzt. Zwischen den Verbundringen 9 und
dem wasserdichten Stahlblechmaniel 8 mit einer Dicke von etwa 5 cm ist eine Ringfuge
10 vorgesehen, die dem Ausgleich von Maßtoleranzen zwischen den Bauteilen dient
und zu diesem Zweck mit Vergußmörtel ausgefüllt ist.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die inneren Betonringe 9b als
geschlossene Ringkörper ausgebildet; sie können aus Fertigbauteilen bestehen, sind
jedoch bevorzugt beim Aufbau des inneren Ausbauzylinders B von unten nach oben in
bekannter Weise an Ort und Stelle errichtet.
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Die äußeren Tragmäntel 9a der Verbundringe 9 sind nach Art von Segmenten
aufgegliedert, wobei die vorgebogenen Stahlplatten 9al, 9a2, 9a3 usw. mit ihren
Stirnflächen stumpf gegeneinanderstoßen und mit Bezug auf die jeweils übereinander
angeordneten Verbundringe hinsichtlich ihrer Stoßfugen 11 in Umfangsrichtung zueinander
versetzt sind.
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Um eine einwandfreie und gleichmäßige Durckübertragung zu gewährleisten,
sind die Stoßflächen der Stahlplattensegmente eben bearbeitet oder mit einem bekannten
Baukleber druckfest verklebt, der bei nur grober Bearbeitung der Stoßflächen ebenfalls
zu einer gleichmäßigen Druckübertragung führt. Da an den Stoßfugen 11 ohnehin nur
Druckkräfte auftreten, ist eine zugfeste Verbindung entbehrlich.
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Infolge des vorbeschriebenen Aufbaus des inneren Ausbauzylinders
» ist aieser nacn außen vollkommen wasserdicht, in übrigen aber mit Nezug auf seine
Längserstreckung Krümmungs-bzw. biegefähig und in radialer Richtung praktisch starr.
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Wie sich aus der Gesamtdarstellung des Schachtausbaus {Aber dessen
Ganze Länge in Fig. 2 ergibt, sind sowojil der äußere Ausbauzylinder A als auch
der innere Ausbauzylinder is über die gebirgsdruckspezifisch verschiedenen Teufenbereiche
unterschied-;ch aufgebaut, ohne daß damit allerdings von dem vorstehend beschriebenen
Grundprinzip dos Aufbaus abgewichen wurde.
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In Fig. P, links, sind die auch gebirgsdruckspezifisch verschiedenen
Gebirgsschichten wie folgt angenommen: 12 bezeichnet loses sandiges Deckgebrige,
13 tonigen Sand, 14 sandigen Ton und 15 festes Gebirge.
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Demgemäß weist der äußere Auszylinder im Teufenbereich des lockeren
Deckgebirges 12 nur eine einzige Ringmauer 3 auf, im Teufenbereich des tonigen Sandes
13 zwei Ringmauern 3 und 3a, im Teufenbereich des sandigen Tons 14 drei Ringmauern
3, 3a und 3b sowie in dem darunterliegenden Teufenbereich des festen Gebirges 15
eine zum Fundament 16 hin bis auf die Ringmauer 3 abnehmende
Anzahl
solcher Ringmauern.
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Mit 17 ist die Verflechtung bzw. Ineinanderschachtelung der Ringmauerstöße
im Bereich einer Sohle bzw. eines Teufabsatzes angedeutet.
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Entsprechend den unterschiedlich hohen äußeren Gebirgsdruckbeanspruchungen
in den verschiedenen Gebirgsschichten und Teufenbereichen ist auch der innere Ausbauzylinder
B hinsichtlich seiner inneren, radial starren Auskleidung bei sonst gleicher Gesamtwandstärke
unterschiedlich ausgebildet.
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Während im oberen Teufenbereich reine Stahlbetonringe 9b eingesetzt
sind, schließen sich an diese nach unten Verbundringe 9 mit innenseitigen und/oder
außenseitigen Tragmänteln aus Stahlplatten an. Im Teufenbereich des tonigen Sandes
13 sowie im Bereich des Teufabsatzes sind die Verbundringe 9 innenseitig mit Tragmänteln
9a aus Stahlsegmenten versehen, in dem sich nach unten anschließenden Teufenabschnitt
dagegen mit außenseitig vorgesehenen Tragmänteln 9a aus Stahlsegmenten.
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Lediglich im unteren Teufenbereich des sandigen Tons 14 sind die
Verbundringe 9 sowohl außenseitig als auch innenseitig mit Tragmänteln 9a aus Stahlsegmenten
ausgerüstet.
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Auf diese Weise ist auch bei der Innenauskleidung des inneren Ausbauzylinders
B den unterschiedlich hohen äußeren Druckeinwirkungen Rechnung getragen, ohne daß
es dazu erforderlich wäre, eine Verengung des lichten Schachtquerschnitts in Kauf
zu nehmen.
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Mit 18 sind in Fig. 2 zwei untereinanderliegende Stützringe für die
Abstützung bzw. Sicherung des Fundamente 16
bezeichnet.
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Der vorbeschriebene Schachtausbau wird in der Weise errichtet, daß
der äußere wasserdurchlässige und verformbare, bereichsweise aus einem oder mehreren
Ringmauern als Trockenmauerwerk zusammengesetzte Ausbauzylinder wälnend des Abteufens
im Gefrierverfahren in aufeinanderfolgenden Abschnitten errichtet und erst nachträglich
der innere wasserdichte Ausbauzylinder unter Ausfüllung der Ringfuge 7 mit dem speifisch
leichter eingestellten Asphalt C in einem Zuge von unten nach oben aufgebaut wird.
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Soweit die Verbundringe 9 dabei
innenseitig Tragmäntel aus Stahl- oder Gußeisensgmenten aufweisen, ist es notwendig,
beim Aufbau des inneren Ausbauzyliriders den Zwischenraum zwischen den Stahl- oder
Gußeisenringen und dem äußeren wasserdichten, innenseitig mit einem Bitumenanstrich
versehenen Stahlmantel mit Ortbeton als Verbundbeton auszufüllen und die inneren
Stahl- oder Gußeisenringe während des Einbringens des Ortbetons durch einen inneren,
in der Zcichnung nicht dargestellten Stützring in ihrer Lage vorübergehend zu stabilisieren,
bis der Beton abgebunden hat.