DE2320366A1 - Verfahren zur sicherung des ausbruchs und begrenzung von gebirgsdeformationen bei der bergmaennischen herstellung von roehrenfoermigen hohlraeumen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Sicherung des Ausbruchs und Begrenzung von Gebirgsdeformationen bei der bergmännischen Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen Die Erfindung bezieht sich auf die Sicherung des Ausbruchs bei der bergmännischen Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen. Darüberhinaus betrifft sie die Sicherung von Vortriebsverfahren gegen Einbrüche und vorauseilende Setzungen, wenn die Brustabstützung fehlt. Vornehmlich in kohäsionsarmen Lockerböden ist nämlich auch ein Schildvortrieb nur mit abgestützter Ortsbrust möglich. Bei vorhandener Überbauung ist es außerdem üblich, den Überlagerungsboden durch Injektionen zu verfestigen, damit keine schädlichen Setzungen infolge nachbrechenden Bodens eintreten.
• Neueste Messungen von Gebirgsdeformationen vor der Ortsbrust bei einem Tunnelvortrieb gemäß der Neuen Österreichischen Bauweise in Tonböden unter bebautem Stadtgebiet zeigen auf, daß selbst bei abgeböschter Ortsbrust im Kalottenbereich Horizontalbewegungen auftreten, die oberhalb der Firste am größten sind und zu vorauseilenden Setzungen führen.
• Es sind bereits Verfahren zur Sicherung des Ausbruchs bekannt, bei denen am Umfang des projektierten Hohlraums Rohre vorausgepreßt und als Tunnelwandung konstruiert werden, in deren Schutz danach der Ausbruch des Bodens erfolgt Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie nur bei Röhren mit gerader oder gleichmäßig gekrümmter Achse anwendbar sind und in kurzen Abständen Zwischenstationen erfordern.
• Es gibt weiterhin Verfahren, bei denen vor der Ortsbrust trompetenförmig Injektionen oder Ankerungen am Umfang des Hohlraums ausgeführt werden. Diese Verfahren müssen den Vortrieb zeitweilig unterbrechen und sind deshalb sehr aufwendig.
• In bekannten Gefrierverfahren ist es üblich, von Bohrungen außerhalb des Hohlraumes aus dem Boden durch Frostkörper zu verfestigen, in deren Schutz der eigentliche Tunnelausbruch erfolgt. Dieses Verfahren zieht größere Gebirgsdeformationen nach sich und wird aus Kostengründen selten angewendet.
• Es bestand demnach die Aufgabe, bei der bergmännischen Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen ohne Brustabstützung den Vollausbruch in wirtschaftlicher Weisebei gleichzeitiger Begrenzung von Gebirgsdeformationen zu sichern.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Ausbruch des Hohlraumes von einem Schacht oder dergleichen aus Injektionsbohrungen außerhalb des projektierten Hohlraumes und in Richtung seiner Längsachse -in einem vorbestimmten Abstand untereinander und von der Umgrenzung hergestellt werden, wovon mindestens einige am äußeren Umfang des Hohlraumes vor oder nach erfolgter Injektion mit Erdankern bewehrt werden.
• Die Lösung der Aufgabe besteht also darin, daß von einem Anfahr- oder Zielschacht oder von einer Kaverne aus vor Beginn des Hohlraumausbruches am Umfang des Hohlraumes in Richtung seiner Längsachse Bohrungen großer Länge für die Aufnahme von Erdankern hergestellt werden, die je nach ihrer Lage am Hohlraumumfang und je nach der Beschaffenheit des Bodens mit verschieden großem Abstand angeordnet sind. Die Bohrlöcher werden zweckmäßig von einem Zielschacht aus besetzt, von wo sie auch kontrolliert werden können. Die Maßnahme der Erfindung sieht vor, daß die Anker jeder beliebigen räumlichen Krümmung der Hohlraumachse mit nur geringfügigen Abweichungen von ihrer Sollage -folgen. Diese Forderung wird beispielsweise durch ein Bohrverfahren erfüllt, das einen steuer- und ortbaren Bohrkopf benutzt. Erfindungsgemäß wird bei unzureichender Kohäsion der Boden in den Zwischenräumen der Anker durch ein geeignetes Injektionsgut kohäsiver gemacht, das über gleichgerichtete Bohrungen in den Boden vorzugsweise abschnittsweise einzubringen ist. Manchmal genügt es, den Boden mit Wasser zu befeuchten, so daß eine Scheinkohäsion entsteht. In diesen Fällen wird durch die Anwendung von Packern der Boden nur in der Umgebung der Ortsbrust vorauseilend befeuchtet und die Wasserinjektion eingestellt, sobald der Vortrieb in diesen Bereich kommt. In anderen Fällen werden nur solche minera-* an sich bekanntes lische Suspensionen oder grundwasserunschädliche chemische Substanzen angewendet, die den Boden nur geringfügig verfestigen. So können beispielsweise Tonsuspensionen oder Kunstharzlösungen eingepreßt werden.
• Die erhärteten Kunstharze bilden dann zugleich die Schäfte für die eingeführten Erdanker. Die Maßnahmen aktivieren somit die Eigentragfähigkeit des Gebirges zum Zwecke des Hohlraumverbaues unter einem optimal geringen Auftqand, ohne seinen Ausbruch zu erschweren. Die Injektionen können außerdem mit so kleinen Flüssigkeitsdrücken ausgeführt werden, daß ihre grundsätzliche Anwendbarkeit von der vorhandenen Überlagerungshöhe des Bodens nicht eingeschränkt ist.
• In wenigstens einen Teil der Bohrungen werden Stahlanker eingesetzt und durch Injektion mit dem Gebirge fest verbunden. Diese Anker behindern ggfs. auch alleine die Horizontal- und Vertikalbewegung des Gebirges und verringern besonders die vorauseilenden Setzungen, aber auch die Auflockerung auf Angriffstiefe nach dem Gebirgsausbruch. Für den nachfolgenden Hohlraumausbruch istu.a. eine Auskleidung vorgesehen, die sich vollflächig an das Gebirge und die Längsanker anschließt und mit beidem eine Verbundkonstruktion bildet. Damit werden die Längsanker sowohl für die Begrenzung der Rchren- und Gebirgsdeformationen in der Querschnittsebene als auch der Gebirgsdeformationen im vertikalen Längsschnitt ein voll wirksames und wirtschaftlich angewendetes Bauelement. Bei Schild- oder Messervortrieb oder anderen bergmännischen Vortriebsverfahren bildet die Maßna nach d Erfindung einen ebenso wirksamen Schutz gegen Einbrüche und vorauseilende Setzungen, wenn die Brustabstützung fehlt.
• Wenn das unterirdische Bauwerk nachträglichen Beanspruchungen infolge Abgrabung der Überdeckung oder seiner Unterfahrung ausgesetzt ist, begrenzen die Anker die Deformation der Röhre und können als Trageelemente für den Nachweis ihrer Standsicherheit herangezogen werden.
• Gegenüber allen seither bekannten Verfahren gestattet die Maßnahme nach der Erfindung mit geringstmöglichem Aufwand für alle bergmäiinischen Bauweisen einen ununterbrochenen Vortrieb in nahezu sämtlichen Arten von Lockerböden ohne jede Brustabstützung bei größtmöglicher Verminderung der Setzungen.
• Die Abbildung erläutert die erfinderischen Maßnahmen am Beispiel eines kohäsionsarmen Lockerbodens. Hierbei zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch einen Tunnel mit einer schematischen Darstellung der Maßnahme der Erfindung.
• Figur 2 einen Längsschnitt durch den gleichen Tunnel mit einer schematischen Darstellung des Ausbruch- und Auskleidungsvorganges im Schutze der Maßnahme der Erfindung.
• Es bedeuten: 1 kohäsionsarmer Lockerboden 2 Erdanker 3 Injektionsbohrungen 4 Injektionsstrang (durch Injektion kohäsiv gemachter Lockerboden) 5 Spritzbetonauskleidung 6 IIohlraumausbruch im Schutz der Erdanker Die Bohrungen erfolgen im Vorpreßverfahren mit einem steuerbaren bohrkopf von ca. 150 min Durchmesser. Die Länge der Bohrungen bzw. der Anker beträgt jeweils mindestens ein Mehrfaches des projektierten Tunneldurchmessers.

Claims (8)

Pat entansprüch e

1. Verfahren zur Sicherung des Ausbruchs und Begrenzung voll Gebirgsdeformationen bei der bergmännischen IIerstellung von röhrenförmigen Hohlräumen ohne Brustabstützung, d a d u r c 11 g c k e n n z e i c h n e daß vor dc.ni Ausbruch des Hohlraumes von einem Schacht oder dergleichen aus Injektionsbohrungen außerhalb des projektierten Hohlraumes und in Richtung seiner Längsachse in einem vorbestimmten Abstand untereinander und von der Umgrenzung hergestellt werden, wovon mindestens einige am äußeren Umfang des IIohlraumes vor oder nach erfolgter Injektion mit Erdankern bewehrt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Injektionsbohrungen in einem Zielschacbt oder dergleichen enden, von dem aus die Bohrlöcher besetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch i bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Injektionen in Längsrichtung des Hohlraumes abschnittweise erfolge@

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k c n n z e i c h n e t, daß als Injektionsgut Wasser verwendet wird und die Befeuchtung nur in der Umgebung der Ortsbrust erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Injektionsgut Tonsuspensionen verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Injektionsgut Kunstharze verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erhärteten Kunstharze zugleich die Ankerschäfte bilden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bohrungen für die Erdanker der räumlichen Krümmung der projektierten Hohlraumachse in geringfügigem Abstand von ihrer Soll-Lage folgen.