DE2831662B2 - Ringausbau für Schächte, vorzugsweise Gefrierschächte des Berg- und Tunnelbaus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringausbau für Schächte, vorzugsweise Gefrierschächte des Berg- und Tunnelbaus gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Der erfindungsgemäße Ausbau reicht im allgemeinen von einem Vorschacht bis zu einem Fundament, das im standfesten Gebirge errichtet ist. Dabei kann sich die Inneiiröhre nach unten fortsetzen. Der gebirgsverbunclene Stoßausbau dient zur vorläufigen Sicherung des Ausbruchs und wird in Teillängen eingebracht, die jeweils auf einem in das Gebirge vorspringenden 1 uß abgestützt sind. Die axiale Ausdehnung hängt u. a. von der Arbeitsweise und dem Fortschritt der Teufarbeiten ab. Insbesondere eignet sich ein Ringausbau aus Formsleinen, die durch Hinterfüllen mit Beton an die Stöße des Ausbruchs angeschlossen sind. Ein solcher Ausbau ist erfindungsgemäß nicht in die Berechnung des tragenden Ausbaus einbezogen und hat daher die Möglichkeit einer beliebigen Verformung im Zuge der Aufnahme des Gebirgsdruckes durch den tragenden Ausbau,

Der Blechmantel des tragenden Ausbaus wird vorzugsweise aus gekrümmten Stahlblechen zusammengeschweißt und ist von der Innenröhre unterstützt

ίο Der Mantel dichtet den Schacht gegen zusitzendes Wasser und das Material der Gleitschicht ab, welches z. B. aus Asphalt bestehen kann. Die Innenröhre kann sich entsprechend den Einwirkungen aus dem Abbau verformen und dabei den Druck der Gleitschicht in der Ringfuge und ungleichmäßigen Gebirgsdruck ertragen, weil sie mit dem Gebirge nicht verbunden ist

Die Innenröhre hat erfindungsgemäß eine durchgehend zylindrische Innenfläche, hauptsächlich weil die Schachteinbauten, d.h. die Einstriche in diesem Fall gleiche Abmessungen erhalten und ein Verspringen der Abstützungen der Korbführungen vermieden werden kann.

Ein derartiger Ringausbau ist bereits bekannt (Glückauf 103 (1967), Heft 12, 553, 560). Hierbei ist die aus dem vorläufigen Ausbau und dem tragenden Ausbau bestehende Röhre innen und außen zylindrisch. In nicht standfestem und/oder wasserführendem Gebirge ist eine mit der Teufe zunehmende Belastung anzunehmen. Deswegen hat der tragende Ausbau über die gesamte Erstreckung der Röhre eine Bemessung, die sich aus der Maximalbelastung ergibt Bei Schachtröhren mit erheblicher Teufe ergibt sich daraus in den oberen Teilen des Schachtes ein statisch nicht begründeter Mehraufwand durch Überdimensionierung des tragenden Ausbaus, die einen entsprechend großen Ausbruch des Gebirges voraussetzt

Es ist bekannt (S. A. Fjodorow »Hauptgrubenbaue«, VEB-Verlag 195, S. 170-179), bei einer theoretischen Berechnung der Dicke einer tragenden Schachtausbau wandung in verschiedenen T.eufek e'ne von oben nach unten zunehmende Wandstärke des Schachtausbaus anzunehmen. Nach dieser Erkenntnis hat man in verschiedenen Fällen auch bereits den tatsächlich verwirklichten Schachtausbau ausgelegt

So ist ein gußeiserner Tübbingausbau für Gefrierschächte vorgeschlagen worden, der einen zylindrischen Innenquerschnitt aufweist welcher von der Tübbingsäule gebildet wird. Die Tübbinge der tragenden Tübbingsäule haben über die gesamte Teufe gesehen gleiche

so Wandstärken, jedoch ist der zwischen den Tübbingen und dem Gebirgsstoß vorgesehene Betonmantel mit einer von oben nach unten gleichmäßig zunehmenden Wandstärke ausgeführt (F. Mohr, »Schachtausbautechnik«, H. Hübener-Verlag KG, Goslar. 1964, S. 258-263).

Ein solcher Ausbau trägt aber nur in bezug auf seinen Betonmantel der Forderung nach Vermeidung eines statisch nicht begründbaren Mehraufwandes bei Einhaltung der für die jeweilige Belastung errechneten Wandstärke Rechnung und befriedigt daher im

Ergebnis nicht.

Bei einem anderen der vorbekannten Schächte dieser Art (Zeitschrift Glückauf 94(1958), Heft 1/2, S. 17-28), besteht der tragende Ausbau aus einer innen zylindrischen Stahlbetonsäule, deren Wandstärke von oben

h> nach unten zunimmt, wobei der Anteil der Bewehrung des Betons außerdem von unten nach oben abnimmt. Diesen tragenden Ausbau bringt man von unten nach oben mit Hilfe eine"· Gleitschalung ein, nachdem man

vorher den Ausbruch vorläufig mit Ziegelmauerwerk ausgebaut hat Zwischen diesem vorläufigen Ausbau und dem Stahlbetonausbau sieht man eine Gleitfuge vor. Da man aber den Betonausbau gegen den vorläufigen Ausbau betoniert, erhält man eine starre, d. h. durchgehende Innenröhre. Bei Krümmungen der Schachtachse infolge Abbaueinwirkung kann die Innenröhre ohne örtliche Ober-dehnungen solchen Beanspruchungen nicht folgen, so daß es in diesen Fällen zu einer vorzeitigen Zerstörung des Ausbaus kommen muß. ι ο

Schließlich ist ein Schachtausbau bekannt (Zeitschrift Bergbauwissenschaften 15 (1968), Nr. 4, S. 140-141), welcher aus zwei koaxialen Zylindern aus glatten, stumpfgeschweißten Stahlblechen und einem durch Verbundanker verspannten Zwischenbeton besteht, der aber zur Voraussetzung hat, daß im Schachtsicherheitspfeiler kein Abbau umgeht und dementsprechend Beanspruchungen vermieden werden. Bei diesem Ringausbau ist vorgesehen, die Blechstärken des inneren und des äußeren Stahlzylinders von unten nach oben zu vermindern. Das hat jedoch eine erhebliche Erschwerung bei der Hersteilung und beim Einbau der Bleche zur Folge, weil man jedes Brech einer bestimmten Stelle des Schachtes zuordnen mu3.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs als bekannt vorausgesetzten Schachtausbau, welcher infolge seines Stahlblechmantels und seines gegliederten Innenausbaus Krümmungen in der Schachtachse vertragen kann, an die sich bekannte, mit der Teufe zunehmende Wandstärke anzupassen, ohne daß die Funktion der verschiedenen Teile des Ausbaus beeinträchtigt wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

Indem man die Wandstärkenzunahme nach der Teufe der den tragenden Schachtausbau bildenden Ring auf einige Ringe beschränkt und die Ringe der jeweils dazwischenliegenden Schachtteillängen mit gleicher Wandstärke ausführt, kann man der theoretischen Forderung in praktisch erheblichem Umfang entsprechen. Indem man den Stahlblechmantel entsprechend gestaltet kann man dessen Funktion erhalten, weil Krümmungen in der Schachtachse auf Jem in die Betonringe gegliederten Innenausbau zu gleiten und dabei den Druck aus der Gleitfuge zu übertragen. Die « Stahlblechringe mit konisch verlaufender Mantelfläche übertragen die hierbei auftretenden Spannungen einwandfrei, weil durch diese Formgebung die Kräfte ohne Spannungskonzentrationen an die zylindrischen Schachtabschnitte weitergegeben werden. Die Unterteilung des Stahlblechmantels in zylindrische und konische Ringe hat außerdem eine Vereinfachung beim Einbringen der Stahlblechröhre zur Folge.

Vorzugsweise verwirklicht man deswegen auch die Merkmale des Anspruches 2.

Erfindungsgemäß läßt sich aber auch der gebirgsverbundene Ausbau, welcher der Zunahme des Außendurchmessers der tragenden Schachtröhre und des Stahlblechzylinders entsprechen muß, vereinfachen. Das erreicht man durch die Merkmale des Anspruches3, weil man durch die in dem Durchmesser variierende Ringfuge erreichen kann, daß sich der gebirgsverbundenc Ausbau aus Teillängen mit konstantem Durchmesser zusammensetzt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der >■'< Zeichnung dargtsie"ten Ausfiihrungsbeispieles näher erläutert; diese zeigt eine Übersicht über einen Gefrierschachi mit dem erfindungsgemäßen Ringausbau im Längsmittelsehnitt

Ausgehend von der nicht dargestellten Tagesoberfläche wird zunächst ein nicht wiedergegebener Vorschacht abgeteuft Der erfindungsgemäße Ringausbau 2 reicht mit seinem oberen Abschnitt in diesen Vorschacht Sein grundsätzlicher Aufbau ist folgender:

Der durch·' den Ausbruch im gefrorenen Teil entstandene Schachtstoß ist bei 3 wiedergegeben. Ein nicht tragender, jedoch mit dem Oebirge verbundener Stoßausbau besteht in allen Ausführungsbeispielen aus Formsteinen 4, die zu übereinander angeordneten Ringen mit verspringenden Axialfugen zusammengesetzt sind; die horizontalen Fugen 5 sind ebenso wie die nicht dargestellten vertikalen Axialfugen mit Flachsspanplatten ausgefüllt Der vorläufige Stoßausbau ist durch eine Betonhinterfüliung 6 an das Gebirge angeschlossen. In bestimmten Abständen voneinander sind in das Gebirge vorspringende Mauerfüße 7 vorgesehen, in denen mehrere Ringe, z. B. die mit 8 und 9 bezeichneten Formsteinringe nach innen vorspringen.

Der tragende Ausbau ist allgeme^ mit 15 bezeichnet und besitzt einen Anschluß 11 an Jen vorläufigen Ausbau. Der Anschluß wird im wesentlichen herbeigeführt durch eine Gleitschicht aus Asphalt die eine Ringfuge ausfüllt Die äußere Begrenzung der Ringfuge bildet hierbei den Innenstoß 12 des beschriebenen Formsteinmauerwerkes. Die innere Begrenzung der Ringfuge wird dagegen von der Außenhaut 13 eines Stahlblechmantels 14 gebildet Der Stahlblechmantel umgibt eine allgemein mit 15 bezeichnete Innenröhre, die einen über die Gesamtteufe des mit dem erfindungsgemäßen Ringausbau versehenen Schachtabschnittes gleichbleibenden lichten Innenquerschnitt aufweist so daß ihre Innenfläche 16 zylindrisch verläuft Die Innenröhre 15 besteht ihrerseits aus übereinander angeordneten, jeweils durch radiale Fugen 17 voneinander getrennten Ringen, von denen die Ringe 18—23 gezeichnet sind. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Ringe übereinstimmende axiale Längen, die durch den Doppelpfeil Λ wiedergegeben ist und bei einer praktischen Ausführungsform 3 m betragen kann. Die Ringe sind monolithisch und dann aus Ortbeton, oder sie sind aus Segmenten zusammengesetzt die dann aus Fertigteilen bestehen können. Die vertikalen Fugen bzw. Anschlüsse der Ringsegmente für den letztgenannten Teil sind nicht dargestellt Die Ringe 18—23 unterstützen den Stahlblechmantel 14 von innen und können sich daher entsprechend den Zerrungen und Pressungen unter Veränderung des Fugenmaßes gegeneinander verschwenken und dabei infolge eines außen aufgebrachten Bitumenanstriches relativ zum Stahlblechmantel 14 bewegen, so daß Zerrungen und Pressungen ertragen werden.

Gcrn-äß der wiedergegebenen Ausführungsform besitzen die Ringe 18 und 19 in dem betreffenden Schachtteil gleiche Wandstärken. Der Stahlblechmantel besteht vorzugsweise aus miteinander verschweißten Blechsegmenten. An ihn lassen sich axiale Längen unterscheiden, die bestimmten Einzelringen oder mehreren aneinander anschließenden Ringen der Innenröhre zugeordnet und im folgenden mit der Bezeichnung Schuß belegt sind. Das gi.'t iür alle Ausführungsbeispiele. Die Schüsse 24—27 sind von einheitlicher Wandstärke, die bei der erwähnten praktischen Ausführungsform 8 mm beträgt. Die Verbindung 28 des den Ringen 18 und 19 zugeordneten Schusses 24 mit dem folgenden Schuß 25 liegt auf der Außenseite des Ringes 20. Diese Verbindung kann so

ausgebildet sein, daß auf einer kurzen Länge die einander benachbarten Schüsse teleskopartig ineinanderstecken und außerdem z. B. durch Schweißung miteinander verbunden sind.

In der Zeichnung ist eine größere Anzahl von Teillängen 39—42' des allgemein mit 38 bezeichneten, gebirgsverbundenen Stoßausbaus mit den entsprechenden Mauerfüßen 43—46 dargestellt.

In der Darstellung ist der Vorschacht nicht wiedergegeben. Dafür ist eine größere Anzahl von Teillängen 39—42' des allgemein mit 38 bezeichneten, gebirgsverbundenen Stoßausbaus mit den entsprechenden Mauerfüßen 43—46 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist die Innenröhre 15 entsprechend den Teillängen 39—42' des vorläufigen Ausbaus unterteilt. Jede dieser Teillängen besitzt zwei Abschnitte: Der jeweils obere Abschnitt 48 wird von einem Ring 18 gebildet, der eine konisch verlaufende Mantelfläche 50' aufweist. Wegen l,r,Ar-,VQl%_Sr, Λ ;; oU

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konstant und vergrößert sich erst wieder im oberen Abschnitt 51 bzw. Ring 20 der folgenden Teillänge 41.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel verläuft das Betonsteinmauerwerk innen und außen mit Ausnahme der Mauerfüßt zylindrisch, die Stärke der Fuge im Abschnitt 48 vermindert sich entsprechend, bleibt dann aber im Abschnitt 50 konstant. Der Ausgangsquerschnitt der Fuge wird im oberen Nbschnitt 51 der folgenden Teillänge 41 wieder erreicht, was durch eine

in Vergrößerung des Ausbruches und des Durchmessers des gebirgsverbundenen StoDausbaus ermöglicht wird.

Obwohl gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Wandstärken der Innenröhre von oben nach unten entsprechend der Tetifenziinahme anwachsen,

i", schließt das nicht örtliche Überdimensionierungen aus. die sich aus besonders druckhaften Schichten ergeben können. Die durch solche Verhältnisse bedingten Wandstärkenvergrößerungen werden in der Regel

ergibt sich eine entsprechende Vergrößerung des Ringquerschnittes von oben nach unten. Die hierdurch jeweils erreichte maximale Wandstärke bleibt in einem folgenden Abschnitt 50 der betreffenden Teillänge

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den zylindrischen Verlauf des Innenraumes der Innenröhre aus den eingangs angegebenen Gründen aufrechtzuerhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ringausbau für im vorläufig verfestigten, vorzugsweise im gefrorenen Gebirge abgeteufte Schächte des Berg- und Tunnelbaus bestehend aus einem nicht tragenden, gebirgsverbundenen Stoßausbau, vorzugsweise aus Mauerwerk, das in auf MauerfüQen abgestützten Teillängen aufgeteilt ist und einem tragenden Ausbau, der einen Anschluß an den vorläufigen Ausbau, vorzugsweise durch eine eine Ringfuge ausfüllende Gleitschicht und eine mit einem Blechmantel versehene, innen zylindrische Innenröhre aufweist, welche übereinander angeordnete und durch radiale Fugen voneinander getrennte zylinderförmige Ringe vorzugsweise aus Stahlbeton bzw. Stahlbetonfertigteilen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenröhre (15) wenigstens einige in ihrer Wandstärke voneinander abweichende Ringe (18, 19) aufweist die so angeordnet sind, daß der Außendurchmesscr der Innenröb»-c (15) entsprechend der Teufenzunahme anwächst wobei der innendurchmesser des Blechmantels (14) mit der Zunahme des Außendurchmessers der Innenröhre (15) zunimmt und der gebirgsverbundene Stoßausbau (4—9) den Ausbruchquerschnitten folgt, die entsprechend der Wandstärkenzunahme der Innenröhre (15) anwachsen, und daß die Ringe (18,19) sich aus zylinderförmigen Ringen (19) und Ringen (18) mit konisch verlaufender Mantelfläche zusammensetzen, wobei die Ringe (18) mit konisch verlaufender Mantelfläche zwischen aufeinanderfolgenden zylinderförmigen Ringen (19) angeordnet sind und die konische Mantelfläche (50') beidseitig in zylinder/örmigc- Mantelabschnitte der Innenröhre übergeht

2. Ringausbau nach Anspruct. 1, dadurch gekennzeichnet daß die Innenröhre (15) in aufeinanderfolgenden Längen (39—42') unterteilt ist die sich von der nach oben anschließenden Teillänge jeweils durch einen vergrößerten Außendurchmesser unterscheiden.

3. Ringausbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Teillängen des gebirgsverbundenen Stoßausbaus (4—9) konzentrisch angeordneten Teillängen der Innenröhre entsprechen und der Durchmesser der Ringfuge (11) auf jeder Teillänge von oben nach unten entsprechend der Wandstärkenzunahme vermindert ist, seinen Ausgangsdurchmesser auf der folgenden Teillänge jedoch wieder erreicht.