DE3501128C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für die Ausfüh­ rung von Untertagebauwerken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Abdichtung der gattungsgemäßen Art (Zeitschrift "Tiefbau, Ingenieurbau, Straßenbau", 1982, Heft 5, Seiten 275-279) ist zwar schon vorgesehen, daß diese mittels Injektionstechnik in den Boden ein­ gebracht wird, um die darunter befindlichen abzubauen­ den Bodenmassen gegen Grundwasser abzudichten, bis der eigentliche Tunnelausbau oder dgl. durchgeführt ist. Die bekannte Abdichtung besteht jedoch aus einem ring- oder gewölbeförmigen Körper in starrer Ausbildung, um beispielsweise während des U-Bahnbaus vorübergehend nicht nur Abdichtungsfunktionen, sondern auch Tragfunktionen übernehmen zu können. Dies bedeutet, daß eine derartige starre Abdichtung in Form eines Gewölbes oder dgl. le­ diglich statische Funktionen erfüllt und demgemäß auch statisch bemessen werden muß.

Während sich eine solche Abdichtung durchaus zur An­ wendung bei solchen abzubauenden Bodenmassen eignet, die in sich selbst tragfähig sind und beispielsweise bindige Böden darstellen, ist der entscheidende Nachteil gegeben, daß bei nichttragfähigen Böden, insbesondere solchen von geringer Korngröße, die betreffenden Boden­ massen während des Abbaus in sich zusammenfallen, so daß der jeweilige Abbauvorgang stark behindert, wenn nicht sogar unmöglich gemacht wird. Hinzu kommt außer­ dem, daß in solch einem Fall die abzubauenden Bodenmas­ sen innerhalb der Abdichtung nicht wirkungsvoll ent­ wässert werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ab­ dichtung der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der ge­ schilderten Nachteile so auszubilden, daß die Bodenmas­ sen innerhalb der Abdichtung verdichtbar und entwässer­ bar sind.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Abdichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 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 entschei­ dende 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 Ver­ dichtung des Bodens im eingeschlossenen Entwässerungs­ bereich erzielt wird.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Dichtwände der Abdichthülle von einer zentralen Firstlinie aus, die an der Oberfläche oder unterhalb dieser liegt, diver­ gierend schräg nach unten bis in den wasserundurchläs­ sigen Boden verlaufen. Diese zentrale Firstlinie, die ein Arbeitstunnel oder dgl. sein kann, stellt bei der dachartig, schirmartig oder dgl. ausgebildeten Abdicht­ hülle dann, im Querschnitt gesehen, die obere Spitze des betreffenden Querschnittsdreiecks dar. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, mit der Ab­ dichthülle eine geringstmögliche Oberfläche bei größt­ möglichem Effekt vorzusehen.

Wenn die Abdichthülle schließlich, wie in weiterer Aus­ gestaltung der Erfindung vorgesehen, luftdicht ausge­ bildet ist, kann der umschlossene Boden zum Zweck der weiteren Verfestigung mit Vakuum beaufschlagt werden, wodurch eine zusätzliche Verdichtung des Bodens im ein­ geschlossenen Entwässerungsbereich ermöglicht wird. Eine derartige luftdicht ausgebildete Abdichthülle kann dann auch als zusätzliche Sicherungsmaßnahme gegen Luft­ verluste bei Druckluftvortrieben in geringer Bodenüber­ deckung verwendet werden. Bei unerwartet auftretenden Undichtigkeiten ist es in einfacher Weise möglich, die Abdichthülle durch Nachverpressen mit Hilfe von Ventil­ rohren nachzudichten.

Zur Ausführung des Untertagebauwerkes werden die in der Abdichthülle der trocken vorzutreibenden Baustelle an­ stehenden 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 stabili­ siert, 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 abzudichtenden Bodenmassen aus­ gebildet 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 um­ weltfreundlichem 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 beige­ geben werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Abdichthülle im Schnitt mit elastischen Dichtwänden im Bereich eines trockenen Tun­ nelvortriebs, 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 Trocke­ nen vorgebaut werden sollen. Zu diesem Zweck sind Dicht­ wände 2 vorgesehen, die in Form eines Daches angeord­ net sind und somit eine Abdichthülle 3 bilden, so daß hierdurch das von außen anstehende Grundwasser 4 von den Dichtwänden 2 aufgehalten wird. Dadurch können die innerhalb bzw. unterhalb der Abdichthülle 3 befindlichen abzubauenden Bodenmassen 5 beispielsweise mittels nicht dargestellter Vakuumtief­ brunnen entwässert werden, und zwar vom Grundwasser­ spiegel 4 bis auf eine Mergelschicht 8. Der Außendruck des im Schluff oder Feinsand 7 stehenden Grundwassers wird von den Dichtwänden 2 der Abdichthülle 3 aufge­ fangen. Die Dichtwände 2 sind in die Mergelschicht 8 eingebunden.

Aufgrund der vorerwähnten Entwässerung entsteht zwi­ schen den Dichtwänden 2 bzw. unterhalb der Dichtwände der Abdicht­ hülle 3 eine entwässerte und stabilisierte Bodenzone 5, innerhalb welcher der Vortrieb der Tunnelröhren 1 er­ folgen kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform, bei der die Ab­ dichthülle 3 aus dachförmig angeordneten Dichtwänden 2 besteht, wird ein zusätzlicher Verdichtungseffekt durch den Druck des Grund­ wassers 4 auf die eingeschlossenen Bodenmassen 5 erzielt, und zwar dadurch, daß die dachförmig angeordneten Dicht­ wände 2 durch Zugabe eines Füllers zu dem auf der Basis Bentonit/Zement gefertigten Gemisch als elastisch ver­ formbare Abdichthülle 3 ausgebildet sind. Dadurch pas­ sen sich die elastischen Dichtwände 2 einer Volumenver­ minderung 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 Abdicht­ hülle 3 von einer an der Oberfläche 13 liegenden zentra­ len 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 Mer­ gelschicht 8 heruntergezogen, wobei die Dichtwände 2 von einer unterhalb der Oberfläche 13 liegenden First­ linie 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 Ent­ wässerungszone 5 beschränkt. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für tiefliegende Baugruben, um bei einer inneren Vakuum-Entwässerung außer dem Zutritt von Grundwasser 4 von außen auch den Luftzutritt von außen zu unterbinden und damit den Unterdruck für die damit verbundene Boden­ stabilisierung besonders wirksam werden zu lassen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dicht­ wände 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 ein­ geschränkt ausgebildet werden 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 Injek­ tionen nach dem Soil-fracturing-Verfahren verdichtet und stabilisiert werden können. Eine Soilcrete-Sohle 14 unter den Profilen der U-Bahn-Röhren 1 dient der Absi­ cherung des Hohlraumbauwerks zur Tiefe hin.

Fig. 4 zeigt Grundrisse der elastischen Dichtwand 2, die aus Dichtungslamellen 15 und/oder aus sich über­ schneidenden Säulen 16 gebildet sind.

Claims (3)

1. Abdichtung für die Ausführung von Untertagebauwerken, wie Hohlraumbauten oder dgl., in geschlossener Bau­ weise, die aus als Umschließung angeordneten Dicht­ wänden (2) gebildet ist und die abzubauenden Bodenmassen gegen Grundwasser (4) abdichtet, wobei die Dichtwände (2) der Abdichtung (3) aus einem ausgehärteten, durch Inji­ zieren unter Druck in den Boden einbringbaren Ge­ misch auf der Basis Bentonit/Zement bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Feinsand oder Schluff (7) eingebrachten Dichtwände (2) in Form eines Daches oder dgl. ange­ ordnet und durch Zugabe eines Füllers zum Gemisch auf der Basis Bentonit/Zement als elastisch verform­ bare Abdichthülle (3) ausgebildet sind.

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 Vakuumbeaufschla­ gung des umschlossenen Bodens (5) luftdicht ausge­ bildet ist.