Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten von unterirdischen Hohlräumen gegen Wassereintritt.
Unterirdische Hohlräume können Tunnel, Stollen, Schächte, Leitungen und Kavernen sein. Derartige Hohlräume und die darin befindlichen Anlagen erfordern einen Schutz gegen Durchfeuchtung durch Grundwasser, Bergwasser oder Oberflächenwasser. Dazu muß entweder das Gebirge durch Injektionen wasserundurchlässig gemacht oder das Bauwerk selbst abgedichtet werden. Vorwiegend werden Injektionssysteme eingesetzt, die aufwendig und kostspielig sind. Oftmals sucht sich das Wasser andere Wege, die dann ebenfalls wieder aufwendig abzudichten sind. Aus diesem Grunde liegt die Abdichtung des Bauwerks selbst nahe, auch wenn diese äußerst aurwendig durchgeführt werden muß. Die Abdichtung wird durch Dichtungsbahnen (Membranen) vorgenommen, die punkt- oder streifenweise z. B. an den Decken und Wandungen eines Tunnels befestigt und anschließend z. B. mit einer Schicht aus Ortbeton oder aus Betonteilen gehalten werden. Oftmals kommt es z. B. durch mechanische Einwirkungen oder durch unzureichendes Verschweißen der Dichtungsbahnen im Nahtbereich zu schwer reparierfähigen Fehlstellen in den Membranen. Die Reparatur dieser Fehlstellen ist deshalb so schwierig, weil die Membrane praktisch lose zwischen den Betonteilen eingespannt ist und damit beidseitig vom Wasser unterwandert werden kann. Undichtigkeiten im Tunnelinneren können also sehr weit entfernt von der eigentlichen Wasserleckstelle in der Membrane sein. Um die Membranen vollflächig auf den Untergrund aufkleben zu können, ist ein trockener Untergrund erforderlich. Zur Erreichung dieses trockenen Untergrundes werden auch Grundwasserabsenkungen vorgenommen. Diese Maßnahmen sind jedoch sehr arbeits- und kostenintensiv.
Aus der CH 560 811 A ist ein Verfahren zum Abdichten von unterirdischen Hohlräumen gegen Wassereintritt bekannt, das die folgenden Schritte umfaßt: Aufbringen von Beton auf zumindest einen Teil des den Hohlraum umgebenden Gesteins, Aufbringen einer feuchtigkeitsunempfindlichen Abdichtungsschicht in Form einer Kleberschicht durch Verspritzen, Aufbringen einer Folie als Teil eines elastischen Abdichtungssystems auf die trockene Abdichtungsschicht, Aufbringen einer weiteren Klebeschicht und Ausbau des Hohlraumes. Mit der daraus bekannten Abdichtungsschicht ist jedoch keine Abdichtung aktiver Wasserdurchsickerungen möglich. Im Gegenteil würde das Aufbringen der Abdichtungsschicht in Form der Kleberschicht auf undichte Flächen eine nachträgliche Abdichtung unmöglich machen, sobald die Betonflächen mit der Kleberschicht kontaminiert sind.
Hinsichtlich der in dem aus dem vorgenannten Dokument bekannten Verfahren verwendeten Kleberschichten ist darauf hinzuweisen, daß in jeder Bitumen-Kautschuk-Schicht Wasser enthalten ist, das entweder chemisch zu binden ist oder austrocknen muß. Mit dem in dem vorgenannten Dokument beschriebenen Verfahren ist jedoch keine Trocknung möglich, lediglich eine Härtung denkbar.
Darüber hinaus wird das bekannte Verfahren auch aus dem Grunde nicht funktionieren, daß das Aufbringen der Folie praktisch kaum möglich ist, da die Folie nur schwer eine Haftung zum Untergrund finden wird und zudem eine Verschweißung der Nähte technisch kaum möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abdichten von unterirdischen Hohlräumen gegen Wassereintritt bereitzustellen, das einfach in der Anwendung, kostengünstig und effektiv ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Abdichten von unterirdischen Hohlräumen gegen Wassereintritt, das die folgende Schritte umfaßt:
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der unterirdische Hohlraum ein Tunnel ist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß der Beton an der Decke und den Wandungen des Tunnels aufgebracht wird.
Vorzugsweise ist der Beton Spritzbeton.
Ferner kann vorgesehen sein, daß der Beton zusätzlich auf den Boden des Tunnels aufgebracht wird. Wenn die weiteren erfindungsgemäßen Schritte aufgeführt worden sind, wird damit ein Eindringen des Grundwassers sowohl an der Decke als auch an den Wandungen und an dem Boden vollständig verhindert. Da diese besondere Ausführungsform des Verfahrens nicht zu einer dauerhaften Grundwasserabsenkung führt, wird sie besonders dann eingesetzt, wenn dauerhafte Grundwasserabsenkungen nicht möglich oder nicht gewollt sind. Der Ausbau des Tunnels ist dann statisch so zu berechnen, daß nicht nur ein ausreichender Gegendruck gegen das anstehende Erdreich bzw. gegen die anstehenden Felsen sondern auch gegen das unter vollem Druck anstehende Grundwasser erreicht wird.
Dabei wird der Beton vorzugsweise durch Gießen oder Streichen auf den Beton aufgebracht.
Günstigerweise ist dabei vorgesehen, daß vor dem Aufbringen des elastischen Abdichtungssystems ein Fließstellenabdichtungssystem zumindest im Bereich von Wasserleckstellen auf die Abdichtungsschicht aufgebracht wird. Das Fließstellenabdichtungssystem dient dabei selbstverständlich nicht nur zur Abdichtung von Fließstelen sondern auch von Fließflächen. Es ist in erster Linie erforderlich, wenn ein hoher Grundwasserdruck anliegt.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß vor dem Aufbringen des Betons eine Drainageeinrichtung zur Ableitung von im Decken- und Wandungsbereich anstehendem Wasser in den Bodenbereich des Tunnels eingebaut wird. Die Drainageeinrichtung dient dazu, das Grundwasser in den Bodenbereich des Tunnels abzuleiten und den Druck auf den Tunnel zu verringern.
Günstigerweise werden vor dem Aufbringen des Betons in üblicher Weise Stahlträger, insbesondere Doppel-T-Träger, quer zum Verlauf des Tunnels zumindest an der Decke und den Wandungen des Tunnels eingespannt.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß hinter oder neben den Stahlträgern mindestens ein Drainagerohr zur Ableitung von im Decken- und Wandungsbereich anstehendem Wasser in den Bodenbereich des Tunnels verlegt wird.
Weiterhin ist die Abdichtungsschicht vorzugsweise eine Dichtungsschlämme, die in einem oder mehreren Arbeitsgängen aufgetragen wird. Die Dichtungsschlämme dient zum Trocknen der Oberfläche des möglicherweise noch feuchten Betons. Sie muß auf feuchtem bzw. nassem Untergrund haften und abbinden und muß selbstverständlich eine Abdichtung der feuchten Flächen bewirken.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Dichtungsschlämme mineralisch ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Dichtungsschlämme zementgebunden ist.
Vorzugsweise wird die Dichtungsschlämme mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, angemischt. Selbstverständlich können die Dichtungsschlämme auch durch Verspritzen oder Streichen aufgebracht werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß das elastische Abdichtungssystem aufgeklebt wird.
Vorzugsweise wird als Abdichtungssystem ein Material verwendet, das auch nach dem Aufkleben stark klebt. Damit wird sichergestellt, daß eine Anbindung zu beiden Seiten erfolgt und ein Hinterlaufen des Grundwassers auf keiner Seite möglich ist.
Günstigerweise ist das elastische Abdichtungssystem ein Kautschuk-Bitumen-Gemisch, das im erhitzten Zustand durch Verspritzen aufgetragen wird. Mit einem geeigneten Spritzgerät läßt sich ein gleichmäßiges Aufbringen des elastischen Abdichtungssystems auf den Untergrund erreichen. Das Kautschuk-Bitumen-Gemisch zeichnet sich durch eine enorme Elastizität aus, die im Bereich von 2000% liegt.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das Kautschuk-Bitumen-Gemisch ein Latex-Bitumen-Gemisch ist.
Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß das elastische Abdichtungssystem ein kalt oder heiß verarbeitbares Bitumen- oder Bitumenmischprodukt umfaßt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß das Bitumen- oder Bitumenmischprodukt eine zweikomponentige Bitumendickbeschichtung umfaßt.
Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß das elastische Abdichtungssystem eine Kunstharzbeschichtung umfaßt.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Kunstharzbeschichtung aus Polyurethan, Polysulfid, elastifiziertem Epoxidharz, Acryl oder Silikon besteht.
Wiederum alternativ kann auch vorgesehen sein, daß das elastische Abdichtungssystem mindestens eine Bitumen- oder Hochpolymerbahn umfaßt, die durch vollflächiges Aufkleben aufgebracht wird. Diese Art der Abdichtung ist jedoch normalerweise nur bei relativ ebenen Oberflächen möglich.
Ferner kann vorgesehen sein, daß das Fließstellenabdichtungssystem einen schnell abbindenden zementgebundenen Abdichtungszement umfaßt.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Fließstellenabdichtungssystem ein abdichtendes Material, wie z.B. Injektionsharz oder zementgebundene Leime, umfaßt, das durch Injektion in Wasserleckstellen aufgebracht wird.
Wiederum alternativ kann vorgesehen sein, daß das Fließstellenabdichtungssystem mehrkomponentig ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfaßt das Fließstellenabdichtungssystem ein schnell abbindendes zementgebundenes Abdichtungspulver, das trocken im Bereich von Wasserleckstellen in die Abdichtungsschicht eingerieben wird, und eine Härtungs- und Verkieselungsflüssigkeit, die auf das eingeriebene Abdichtungspulver aufgebracht wird, wobei auf das resultierende Fließstellenabdichtungssystem eine feuchtigkeitunempfindliche Abdichtungsschicht in mindestens einem Arbeitsgang aufgebracht wird. Durch das Einreiben des Abdichtungspulvers wird eine sofortige Härtung und Trocknung der Abdichtungsschicht erzielt. Fließstellen bzw. -flächen werden ebenfalls durch das feste Eindrücken des Abdichtungspulvers abgedichtet. Die Härtungs- und Verkieselungsflüssigkeit verfestigt die Abdichtungsschicht zusätzlich und bewirkt eine Verankerung zum Untergrund.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß der Ausbau des Tunnels das Einbringen einer Betoninnenschale umfaßt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Betoninnenschale aus Ortbeton, der als Gieß- oder Spritzbeton verarbeitet wird, hergestellt wird.
Schließlich kann alternativ vorgesehen sein, daß die Betoninnenschale aus Fertigteilsegmenten, die mit einer Hinterfüllung aus einem anpressenden Material eingebracht werden, hergestellt wird.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Verwendung von spritz- und/oder streichfähigen sowie preiswerten Materialien ein einfacher und kostengünstiger Einbau einer Abdichtung möglich wird. Darüber hinaus lassen sich im Gegensatz zu Membranen die streich- und/oder spritzbaren Abdichtungsprodukte auch direkt an Durchführungen, wie z.B. Türen, Rohre usw. anschließen, ohne daß spezielle andichtende Konstruktionen geschaffen werden müssen. Sollte es aus irgendwelchen Gründen, z.B. nach dem Auftreten eines sehr breiten Risses, zu Undichtigkeiten kommen, ist eine Reparatur ohne großen Aufwand möglich. Zum Beispiel würde man in diesem Fall in die innen sichtbare Wasserleckstelle ein abdichtendes Material unter Druck injizieren, das direkt über den Wasserweg zum Abdichtungssystem durch das Abdichtungssystem hindurch eine Heilung vornehmen würde. Durch die Erstabdichtung mit einer feuchtigkeitsunempfindlichen Abdichtungsschicht wird es möglich, feuchtigkeitsempfindliche Produkte, die die langfristige Abdichtung einschließlich der Aufnahme von Bewegungen und Rissen übernehmen, aufzubringen. Das elastische Abdichtungssystem übernimmt eine zusätzliche "Pufferfunktion". Leichte Bewegungen z.B. der Betoninnenschale oder des Fels- oder Sanduntergrundes werden problemlos gedämpft. Jegliche Erschütterungen werden von dem elastischen Abdichtungssystem aufgefangen. Je mehr Wert auf diese Pufferfunktion gelegt wird, desto dicker sollte das Abdichtungssystem gewählt werden. Die Dicke des Abdichtungssystems verbunden mit der Elastizität des Materials erbringt auch eine mögliche Rißüberbrückung. Versuche haben ergeben, daß eine Schichtdicke von 4 mm eines Materials mit 2000% Dehnfähigkeit, eingepreßt zwischen zwei Betonlagen, einseitige Betonrisse von mehr als 5 mm überbrücken kann, ohne daß der Riß in die auf der anderen Seite des Abdichtungssystems liegende Betonschicht weitergegeben wird. Es ist eine Druckwasserdichtigkeit bis zu sehr hohen Drücken von z.B. 50 bar gegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert sind, in denen:
Fig. 1 zeigt rechts einen Schnitt durch einen ausgebauten Tunnel 10 und links einen vergrößerten Ausschnitt. Der Tunnel 10 wird gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt abgedichtet:
Der Tunnel 10 wird in üblicher Weise im Rohbau erstellt. Ebenso werden in üblicher Weise im Abstand von 0,7 bis 1,2 m Stahlträger (nicht gezeigt), vorwiegend Doppel-T-Träger, quer zum Tunnelverlauf an der Decke und an den Wandungen eingespannt. Hinter oder neben den Stahlträgern werden ein oder mehrere Drainagerohre (nicht gezeigt) verlegt. Diese sollten möglichst mit dem Fels 12 in Verbindung stehen. Erst danach wird Spritzbeton 14 in üblicher Weise auf die Innenfläche aufgebracht. Anstehendes Grundwasser wird also über die Drainagerohre seitlich in den Bodenbereich des Tunnels 10 abgeführt. Der Spritzbeton 14 dient zur Oberflächenverfestigung aber auch zum Ausgleich des oftmals unebenen Felses 12.
Nach Erhärten des Spritzbetons 14 wird die Spritzbetonfläche mit einer feuchtigkeitsunempfindlichen Abdichtungsschicht in Form einer marktüblichen zementgebundenen Dichtungsschlämme 16 in einem oder mehreren Arbeitsgängen versehen. Die Aufträge erfolgen vorzugsweise durch Verspritzen der mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, angemischten Dichtungsschlämme 16 auf den Spritzbetonuntergrund. Die Dichtungsschlämme 16 haftet auf feuchtem bzw. nassem Spritzbetonuntergrund und bindet diesen ab. Darüber hinaus bewirkt die Dichtungsschlämme 16 eine Abdichtung der feuchten Flächen.
Danach wird ein elastisches Abdichtungssystem in Form einer elastischen Heißspritzmasse 18 auf den nun trockenen Untergrund aufgebracht.
Abschließend wird eine Betoninnenschale 20 in üblicher Weise eingebracht. Durch die erfindungsgemäße Abdichtung wird das anstehende Grundwasser von der Decke und den Wandungen in den Bodenbereich des Tunnels 10 abgeleitet, wo es mittels weiterer Drainagerohre (nicht gezeigt) abgeführt wird. Der Vorteil einer derartigen Abdichtung besteht in der relativ einfachen Möglichkeit, das Problem des anstehenden Wassers zu lösen, indem dieses einfach abgeleitet wird, und auch in der in der Betoninnenschale nicht zu berücksichtigenden statischen Aufnahmekraft für anstehendes Grundwasser. Im Bereich der Abdichtung tritt kein drückendes Wasser auf, da dieses durch die Drainagerohre abgeleitet wird. Eine derartige Abdichtung kann natürlich nur dann eingesetzt werden, wenn dem darüberliegenden Boden oder Fels das Grundwasser entzogen werden darf. Durch Grundwasserentzug kann es z.B. zu Erdsenkungen kommen, durch die z.B. Bebauungen oberhalb bzw. im Bereich des Tunnels schwer geschädigt werden können.
Grundwasserabsenkungen könnten denkmalgeschützte Gebäude, geschützte Landschaften, Kraftwerke, Einzelgebäude, Städte oder Dörfer stark schädigen.
Fig. 2 bis 6 zeigen eine Schrittabfolge einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Ausführungsform wird im Unterschied zu der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen dem Aufbringen der Dichtungsschlämme 16 und der Heißspritzmasse 18 ein Fließstellenabdichtungssystem 17 zum Stopfen von Wasserlecks, von denen nur ein Wasserleck 22 gezeigt ist, aufgebracht. Ein Fließstellenabdichtungssystem ist insbesondere dann erforderlich, wenn hohe Grundwasserdrücke anliegen. Dies ist unter anderem dann gegeben, wenn auch der Bodenbereich des Tunnels 10 abgedichtet wird. Eine derartige Abdichtung wird vor allem dann eingesetzt, wenn dauerhafte Grundwasserabsenkungen nicht möglich oder nicht gewollt sind. In Fig. 2 ist Spritzbeton 14 auf den Fels 12 aufgebracht. Der Spritzbeton 14 weist ein Wasserleck 22 auf. In Fig. 3 ist eine Dichtungsschlämme 16 auf den Spritzbeton 14 aufgebracht. Da Fließstellen bzw. -flächen naturgemäß mit einer zementgebundenen Dichtungsschlämme 16 oder auch mit anderen Flächenabdichtungsmaterialien auf Epoxid/Polyurethan- oder anderer Basis nicht abzudichten sind, verbleiben die Wasserlecks auch nach der Abbindung der zementgebundenen Dichtungsschlämme 16. Nach Erhärtung der Dichtungsschlämme 16 muß daher das Wasserleck 22 abgedichtet werden. Dies geschieht mit dem Fließstellenabdichtungssystem 17 (siehe Fig. 4). Hierzu wird ein sehr schnell abbindendes zementgebundenes Abdichtungspulver aufgebracht, das trocken in eine vorher aufgebrachte Dichtungsschlämme (nicht gezeigt) eingerieben wird. Dies hat eine sofortige Härtung und Trocknung der Schicht zur Folge. Wasserlecks werden ebenfalls durch das feste Eindrücken des Abdichtungspulvers abgedichtet. Auf diese bereits trockene Fläche wird ein Härtungs- und Verkieselungsmaterial aufgebracht, daß die vorgenannte Schicht zusätzlich verfestigt und eine Verankerung zum Untergrund bewirkt. Anschließend wird noch einmal eine Dichtungsschlämme (nicht gezeigt) in mindestens einem Arbeitsgang aufgebracht. Nachfolgend wird die elastische Heißspritzmasse 18 auf den nun trockenen Untergrund aufgebracht (siehe Fig. 5). Schließlich wird in üblicher Weise eine Betoninnenschale 20 eingebracht (siehe Fig. 6).
In den Fig. 7 und 8 sind ein mittels einer herkömmlichen Membranabdichtung abgedichteter Riß und ein mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens abgedichteter Riß gegenübergestellt. Mit dem Bezugszeichen 24 ist anstehendes Wasser gekennzeichnet. Dieses drängt sich durch einen Riß 26. Das sich hindurchdrängende Wasser 24 wird zwar im Bereich des Risses 26 durch eine Membranabdichtung 28 nicht in das Tunnelinnere gelassen, kann aber unter Umständen an einer anderen Stelle in das Tunnelinnere gelangen. Im Gegensatz dazu kann bei einer erfindungsgemäßen Abdichtung das eindringende Wasser in keine Richtung weiterwandern.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.