Verfahren zum Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und Gebirge mit Mörtel

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren beim Schildvortrieb eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels zum Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und dem Gebirge mit einer Mörtelmischung, die aus einem auf dem Nachläufer installierten Mörtel-behälter durch Pumpen über Schläuche und in im Schildmantel angebrachten Lisenen in den Zwischenraum eingebracht wird. Um ein schnelles Ansteifen des Mörtels zu erreichen, damit dieser den Zweck der druck- und schubfesten Bettung der Tübbingröhre erfüllen kann, trotzdem aber auch nach längerem Stillstand die Anpumpbarkeit bei beherrschbaren Drücken zu gewährleisten, wird gemäß der Erfindung der Mörtelmischung ein Thixotropierungsmittel und Kalksandsteinmehl in einer solchen Menge hinzugefügt, daß eine rasche Anfangs-Scherfestigkeit von 5 bis 10 KN/m² nach 30 Minuten erreicht wird und nach einem betriebsbedingten Stillstand ein Wiederanpumpen mit einem geringen Druck bis etwa 8 bar gewährleistet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren beim Schildvortrieb eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels zum Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und Gebirge mit einer Mörtelmischung, die aus einem auf dem Nachläufer installierten Mörtelbehälter über Schläuche und vorzugsweise im Schildmantel angebrachte Lisenen in den Zwischenraum eingebracht wird.

[0002] Beim Schildvortrieb eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels wird ein größerer Hohlraum erzeugt als für die Tübbingschale erforderlich, so daß ein Ringraum zwischen den Tübbingen und dem Gebirge gebildet wird, der mit Mörtel verpreßt werden muß, der den Tunnel im Gebirge bettet und die Druck- und Schubkraftübertragung zwischen Tübbingring und Gebirge übernimmt.

[0003] An den Mörtel werden dabei drei prinzipielle Anforderungen gestellt: Die erste Forderung ist ein schnelles Ansteifen, damit der Zweck der druck- und schubfesten Bettung der Tübbingröhre erfüllt werden kann. Die flüssige Eigenschaft des Mörtels muß schnell verschwinden und eine Scherfestigkeit gebildet werden, weil sich flüssiger Mörtel der Lastaufnahme des Tübbing-Eigengewichts und der Belastung der Fahrwerke des Nächläufers, auf dem sich unter anderen Installationen auch der Mörtel-Vorratsbehälter und Pumpen befinden, entzieht und die Lasten zu einer Verformung des Tübbingrings führen können.

[0004] Die zweite Forderung ist eine gute Fließfähigkeit, um den Hohlraum vollständig verfüllen zu können. Die dritte Forderung ist eine längere Verarbeitbarkeit des Mörtels. Der Mörtel wird angemischt und in den Vorratsbehälter umgepumpt, darin durch ein Rührwerk in Bewegung gehalten und von dort durch Schlauchleitungen und Lisenen in den Ringraum verpreßt. Bei den Lisenen handelt es sich um speziell ausgebildete Rohre, die ringsum bündig im in der Regel aus massivem Stahl bestehenden Schildschwanz eingeschweißt sind.

[0005] Die Verpressung geschieht kontinuierlich während des Vortriebs für die Breite eines Tübbingringes (ca. 1 bis 2 m). Auch nach einer längeren Unterbrechung bis zu ca. 1,5 Stunden muß ein Wiederanpumpen des Mörtels noch möglich sein, ohne daß ein zu hoher Pumpendruck aufgebracht werden muß.

[0006] Um diese drei einander widersprechenden Forderungen zu erfüllen, sind die unterschiedlichsten Mörtelmischungen mit unterschiedlichem Zementgehalt verwendet worden. Damit konnte eine ausreichende Fließfähigkeit und Pumpbarkeit erreicht werden. Durch ein Ansteifen des Bindemittelleims ging innerhalb der ersten Stunde lediglich die Konsistenz, d.h. die Fließfähigkeit zurück. Eine Scherfestigkeit hat sich dadurch nicht aufgebaut. Festigkeiten entstehen erst allmählich nach etwa 2 bis 3 Stunden bis zu mehreren Monaten durch Hydratation des Bindemittels. Die nach dreißig Minuten erforderlichen Scherfestigkeiten können damit nicht erreicht werden. Je nach Menge des Zementgehalts erfolgt eine mehr oder weniger starke Ansteifung. Alle normalerweise verwendeten Mischungen altern während der Verarbeitungszeit geringfügig, aber sie erfordern keine hohen Drücke beim Wiederanpumpen, weil noch keine Scherfestigkeit gebildet worden ist. Durch Zusätze, wie z.B. Wasserglas, hat man versucht, die Erhärtung zu beschleunigen, wodurch aber wiederum das Problem der Wiederanpumpbarkeit nach längerem Stillstand auftritt.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verpreßverfahren so auszugestalten, daß der Mörtel über mehrere Stunden pumpbar und somit verarbeitbar ist, aber trotzdem innerhalb kurzer Zeit eine Mindest-Scherfestigkeit erreicht.

[0008] Die gestellte Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Mörtelmischung ein Thixotropierungsmittel und Kalksandsteinmehl in einer solchen Menge hinzugefügt wird, daß eine rasche Anfangs-Scherfestigkeit durch Thixotropie, eine gute Fließfähigkeit und nach einem betriebsbedingten Stillstand ein Wiederanpumpen mit geringem Druck gewährleistet ist.

[0009] Aufgrund der Thixotropierungswirkung erhärtet der Mörtel nicht, sondern er wird nur angesteift, und wenn nach einer Unterbrechung wieder angepumpt wird, gelingt es aufgrund der Schmierwirkung des Kalksandsteinmehls, den ganzen Inhalt der Pumpenleitungen und der Lisenen wieder zu verflüssigen. Durch die Erfindung wird die Druckspitze beim Wiederanpumpen verringert und damit werden Schwierigkeiten, die durch das Thixotropieren eintreten, wieder abgepuffert.

[0010] Die hohe Schmierfähigkeit des Kalksandsteins ermöglicht es sogar, der Mörtelmischung als weitere Zuschläge Brechsand und Splitt zuzugeben, wodurch die Anfangs-Scherfestigkeit weiter erhöht werden kann, trotzdem aber nach etwa einer Stunde ein Wiederanpumpen mit beherrschbaren Drücken ermöglicht wird.

[0011] Vorzugsweise werden die Zusätze zum Mörtel so gewählt, daß nach etwa 30 Minuten eine Scherfestigkeit von 5 bis 10 KN/m² erreicht wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei fortschreitendem Vortrieb der Mörtel ausreichend belastungsfähig ist, wenn der Ring vollständig aus dem Schildschwanz herausgetreten ist und der Auftrieb voll wirksam wird.

[0012] Vorzugsweise ist die Mörtelmischung wie folgt zusammengesetzt: Bis 500 kg/m³ Zement, bis 900 kg/m³ Flugasche, bis 400 kg/m³ Wasser, bis 20 kg/m³ Thixotropierungsmittel, bis 400 kg/m³ Kalksandsteinmehl, bis 1500 kg/m³ Brechsand, bis 5 kg/m³ Fließmittel.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1

schematisch einen Querschnitt durch einen mit Tübbingen ausgekleideten Tunnel und

Fig. 2

schematisch einen Längsschnitt durch eine Schildvortriebsvorrichtung im Einsatz beim Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und Gebirge.

[0014] Fig. 1 zeigt, daß in das Gebirge 1 durch Schildvortrieb ein etwa kreisförmiger Hohlraum 2 eingetrieben wird, in den Tübbinge 3 eingebaut werden, wobei zwischen der Laibung des Hohlraums 2 und den Tübbingen ein Ringraum 4 verbleibt, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Tübbinge, der mit Mörtel ausgefüllt werden muß.

[0015] Wie dies erfolgt zeigt schematisch Fig. 2. Dort ist ersichtlich, daß der in der Schildvortriebsvorrichtung angeordnete Schneidkopf 5 fortschreitend im Gebirge einen Hohlraum erzeugt, in den beim Fortschritt des Schildvortriebs Tübbingringe 6 eingebaut werden. Der letzte Tübbingring 6a bleibt dabei im Schildmantel 7 eingespannt, so daß er bei dem fortschreitenden Schildvortrieb im Abstand zu der Begrenzung des ausgegrabenen Ringraums verbleibt. Während des Fortschreitens des Schildvortriebs wird über einen sogenannten Nachläufer 8, der auf der Innensohle der bereits verarbeiteten Tübbinge läuft, Mörtel aus einem auf dem Nachläufer angebrachten Behälter 9 über eine Verpreßleitung 10 und im Schildmantel eingeschweißte Lisenen 11 in den Ringraum 12 verpreßt, der zwischen dem eingebauten Tübbing 6a und dem Gebirge gebildet worden ist. Dieser Verpreßmörtel schließt sich an den bereits erhärteten Mörtel im Ringraum 13 zwischen dem Gebirge und den bereits eingebauten Tübbingen 6 an.

[0016] Durch die erfindungsgemäßen Zusätze zu dem Verpreßmörtel wird sichergestellt, daß der gerade verpreßte Tübbingring 6a ausreichend gestützt wird und anschließend nach der Installation des folgenden Tübbingrings ein Wiederanpumpen mit beherrschbarem Pumpendruck möglich ist.

Ansprüche

1. Verfahren beim Schildvortrieb eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels zum Verpressen des Ringraums zwischen Tübbingen und dem Gebirge mit einer Mörtelmischung, die aus einem auf dem Nachläufer installierten Mörtelbehälter durch Pumpen über Schläuche und in im Schildmantel angebrachte Lisenen in den Zwischenraum eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Mörtelmischung ein Thixotropierungsmittel und Kalksandsteinmehl in einer solchen Menge hinzugefügt wird, daß eine rasche Anfangs-Scherfestigkeit durch Thixotropie, eine gute Fließfähigkeit und nach einem betriebsbedingten Stillstand ein Wiederanpumpen mit geringem Druck gewährleistet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mörtelmischung als weitere Zuschläge Brechsand und Splitt zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze zum Mörtel so gewählt werden, daß nach 30 Minuten eine Scherfestigkeit von 5 bis 10 KN/m² erreicht und ein Pumpendruck beim Wiederanpumpen von 8 Bar nicht überschriten wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechsand eine Körnung von 0 bis 2 mm und der Splitt eine Körnung von 2 bis 5 mm aufweist.

5. Mörtelmischung für ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mörtelmischung wie folgt zusammengesetzt ist: bis 500 kg/m³ Zement, bis 900 kg/m³ Flugasche, bis 400 kg/m³ Wasser, bis 20 kg/m³ Thixotropierungsmittel, bis 400 kg/m³ Kalksandsteinmehl, bis 1500 kg/m³ Brechsand, bis 5 kg/m³ Fließmittel.

Zeichnung