Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten der Wandungen von Ingenieurbauwerken aus Beton, insbesondere von unterirdischen Tunnelbauwerken

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abdichten der Wandungen von Ingenieurbauwerken aus Beton, insbesondere von unterirdischen Tunnelbauwerken, wobei als Dichtschicht mindestens eine Kunststoffbahn verwendet und diese auf die Bauwerkswandung aufgebracht wird.

[0002] Derartige Isolierungen werden derzeit fast ausschließlich zwischen einem äußeren Gewölbe aus Spritzbeton, geschaltem Ortsbeton oder Betontübbingen und einem eigentlich tragenden Innengewölbe eingebaut. Für Folienisolierungen im Tunnel- und Stollenbau werden vornehmlich Folien in einer Stärke von 1,0 bis 3 mm verwendet. Eine große Schwierigkeit bereitet dabei das Befestigen der Folien an der sehr oft nassen Innenwand. Wird ferner der innere Betonring durch Vibration verdichtet, so zeigt sich, dass durch die Zuschlagstoffkörner sehr feine Löcher in der Folie erzeugt werden. Für die Befestigung der Folie an der äußeren Auskleidung aus Beton, Spritzbeton oder Naturstein wurden bereits mehrere Lösungen durch Anhängen mit Hilfe von Knöpfen oder Schienen oder durch Aufspannen bzw. durch Einschießen von Nägeln gefunden. Die Folien werden in jedem Fall geschädigt und sind nicht mehr dicht gegen Sicker- und/oder Druckwasser.
Bei einem weiteren Verfahren werden Stahlgitterbögen in einem bestimmten Abstand zur Betondecke abgespannt, an denen die Folie befestigt wird.
Alle diese Verfahren sind arbeitsaufwendig und qualitativ wenig zufriedenstellend.
Der derzeitige Stand der Technik wird darüber hinaus durch verschiedenste Verfahrensvarianten des bekannten "Hot-Melt-Verfahrens" gebildet. Dabei werden unterschiedliche Folien bzw. Folienbahnen auf der Betonwandung durch das Aufbringen von Heissleim befestigt (CH 441 417, CH 652 448, CH 560 811).
In einer besonderen Ausführungsform dieses Hot-Melt-Verfahrens wird in EP 1 192 332 B1 eine Vorrichtung und ein dazugehöriges Verfahren beschrieben, wobei auf einem speziellen Transportgestell ein Arbeitsspeicher mit Heissleim und die Folienbahnen zum Einbauort transportiert werden. Die Folienbahnen werden nach dem Aufbringen von Heissleim an der Wandung befestigt.
Auch diese Verfahren sind kostenaufwendig und uneffektiv.
Letztlich ist eine Abdichtung von Wandungen gegen Druck- und Sickerwasser durch das Aufbringen einer mehrschichtigen Dichtungsbahn aus Schaumkunststoff und PVC bekannt, die das Befestigen dieser einen Verbundschicht auf der Betonwandung durch Aufschmelzen realisiert (DE 28 37 333). Das Aufschmelzen erfolgt mittels Heißgas oder offener Flamme, wobei die Dichtungsbahn über das Erhitzen der PVC-Schicht an der Betonwandung direkt aufgeschmolzen wird. Dabei wird die PVC-Schicht und die Schaumstoffschicht relativ oft verletzt, so dass sich Schmetztöcher bilden, durch die Wasser über die Schaumstoffschicht und die PVC-Schicht in den Beton eindringt und durch diesen langsam hindurchdringt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung zu schaffen, die die Nachteile des bekannten Standes der Technik beseitigt, wobei kein Heissleim verwendet und keine Schaumstoffdichtung auf die Betonwandung aufgebracht werden soll. Darüber hinaus soll die Erfindung flexibel gegen Bauwerksbewegungen und Verwerfungen sein sowie dennoch dicht bleiben.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
in einem ersten Schritt an der Bauwerks-/Tunnelwandung ein Geotextil, vorzugsweise in Bahnen, an- bzw. aufgebracht wird, an welchem in einem zweiten Schritt mittels einer Heißluftvorrichtung eine kombinierte Schicht aus einem weiteren Geotextil und einer Kunststoffbahn aufgeschmolzen und an die Bauwerks-/Tunnelwandung flächig und mit variablen Druck angepresst wird, so dass ein unlösbares Mehrschichtenverbundsystem erzeugt wird, welches flexibel und gleichzeitig dicht ausgeführt ist. Mit diesem System ist keine Beeinträchtigung der Materialqualität (Materialgefüge) der Kunstoffdichtungsbahn mehr vorhanden.
Die Verlegung der Bahnen wird von einem Verlegewagen aus durchgeführt, der entlang einer an die Tunnelwandung angepassten Führungsbahn sich fortbewegt.
Die Bahnen werden von einer am Verlegewagen befestigten Rolle abgewickelt.

[0004] Die erste Geotextilschicht wird an der Tunnelwandung entweder mittels Halterungen verschraubt, mittels Bolzenschussvorrichtung angeschossen oder anderweitig mechanisch befestigt. Auch eine Verklebung auf geeignetem Untergrund ist technisch möglich.

[0005] Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Verlegewagen mitzuführende Heißluftvorrichtung u. a. aus einem Hohlbalken mit flexiblen und/oder fest installierten Heißluftdüsen besteht, wobei der Hohlbalken eine definierte Heißluftmenge an vorher definierten Stellen der Geotextilien aufbringt und über einen Andrückbalken beide Geotextilschichten bei einer Heißlufttemperatur von vorzugsweise 60 bis 650 °C unter einem variablen Anpressdruck angepresst und verschmolzen werden.

[0006] Die definierte Heißluftmenge zur Beaufschlagung des Geotextil beträgt vorzugsweise 200 - 450 l/min. Die definierten Stellen der Bestrahlung der Geotextilien mit Hitze wird in der Praxis so sein, dass der Hohlbalken/die Düsen zwischen dem an der Wand befestigten Geotextil und der kombinierten Schicht aus einem weiteren Geotextil und einer Kunststoffbahn (kaschierte KDB) im Abstand von vorzugsweise 5 - 8 cm mitgeführt werden und im jeweiligen Abstand der Düsen das Geotextil auf einer Breite, die der Breite des Düsenaustrittstrahles entspricht, erhitzt und verschmolzen wird.

[0007] Die Heißluftdüsen weisen verschiedene Durchmesser und Formen auf und sind austauschbar auf dem / am Hohlbalken angebracht.

[0008] Die Heißluftdüsen sind wahlweise schwenkbar ausgeführt und können speziell auf die zu behandelnden Stellen ausgerichtet werden.

[0009] Der Andrückbalken wird ebenfalls schwenkbar ausgeführt und kann damit die Wandung beim Aufbringen und Befestigen der in Bahnen aufzubringen Verbundschicht konturengenau abfahren.

[0010] Durch dieses vielfältig anpassbare System der Erhitzung wird erfindungsgemäß verhindert, dass einzelne Stellen des Geotextil zerschmolzen (Löcher) werden.

Vorteile der Erfindung:

[0011] 

• es wird kein Heissleim zum Befestigen der Dichtungsbahnen benötigt
• der Verlegewagen kann sehr einfach und robust ausgeführt werden
• es wird keine Schaumstoff verwendet, wodurch die Verbundschicht in ihrer Gesamtheit sehr flexibel ausgeführt werden kann
• durch die Verwendung von Geotextilien als Aufkaschierung auf die KDB ist ein optimales Verbundsystem möglich
• das Geotextil lässt sich definiert erhitzen, ohne dass beim Anschmelzen die kaschierte KDB im Gefüge beeinträchtigt wird
• die Erhitzung erfolgt definiert in der Art, dass der Hohlbalken mit seinen Heissluftdüsen in einem Temperaturbereich von 60 bis 650 °C arbeitet und darauf angepasst der Andrückbalken mit einem variablen Druck wirkt
• durch das Verwenden von verschiedenen Heißluftdüsendurchmessern bzw. Heißluftdüsenformen und der Möglichkeit eines Verschwenkens dieser Düsen tritt eine weitere Anpassung an die jeweils örtlichen Gegebenheiten und die verwendeten Stoffe ein
• es wird nicht allein auf die Schmelzwirkung der Heissluftvorrichtung vertraut, sondern durch den Einsatz eines schwenkbaren drucksteuerbaren Andrückbalkens ein zusätzlicher Verbindungseffekt erreicht

[0012] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

[0013] Der abzudichtende Stollen oder Tunnel wird im ersten Arbeitsschritt mit einem Geotextil, welches in Bahnen über eine schwenkbare Verlegewagens aufgebracht wird, ausgekleidet. Diese Auskleidung kann durch verschiedene mechanische Verfahren erfolgen. Möglich ist ein Anschrauben an Halterungen, Schienen, Tellern etc. sowie ein Anschießen durch Bolzenschussgeräte oder ähnliche Verfahren.
Nach der Aufbringung dieser ersten Schicht erfolgt mittels des Verlegewagens und einer darauf befestigten Heissluftvorrichtung, die über einen Hohlbalken mit Austrittsdüsen verfügt, einerseits ein definiertes Erwärmen der ersten Geotextilschicht auf einen Temperaturbereich von 60 bis 650 °C und anderseits ein Andrücken einer Verbundschicht aus Geotextil und Kunststoff mit einem variablen Flächendruck. Dadurch wird erreicht, dass beide Schichten untrennbar und weitgehend gleichmäßig an den Schmelzpunkten verbunden werden und andererseits sehr flexibel bleiben. Eine Beeinträchtigung der Gefügestruktur der kaschierten KDB wird dadurch vermieden. Eine Einschmelzung von Löchern wird durch diese sehr schönende Art der Befestigung und auch durch die speziellen Eigenschaften des Geotextil sicher verhindert.
Selbstverständlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren neben Tunnel- und /oder Stollenbauwerken auch alle anderen Ingenieurbauwerke vorrangig aus Beton, aber auch aus anderen Materialien abgedichtet werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Abdichten der Wandungen von Ingenieurbauwerken aus Beton, vorzugsweise von unterirdischen Tunnelbauwerken, wobei als Dichtungsschicht mindestens eine Kunststoffbahn verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem ersten Schritt an der Bauwerks-/Tunnelwandung ein Geotextil, vorzugsweise in Bahnen, angebracht wird, an welchem in einem zweiten Schritt mittels einer Heißluftvorrichtung eine kombinierte Schicht aus einem weiteren Geotextil und einer Kunststoffbahn aufgeschmolzen und an die Bauwerks-/Tunnelwandung flächig und mit variablen Druck angepresst wird, so dass ein unlösbares Mehrschichtenverbundsystem erzeugt wird, welches flexibel und gleichzeitig dicht ausgeführt Ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Verlegung der Bahnen von einem Verlegewagen aus durchgeführt wird, der entlang einer an die Bauwerks-/Tunnelwandung angepassten Führungsbahn sich fortbewegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Bahnen von einer am Verlegewagen befestigten Rolle abgewickelt werden

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die erste Geotextilschicht an der Bauwerks-/Tunnelwandung entweder mittels Halterungen verschraubt, mittels Bolzenschussvorrichtung angeschossen oder anderweitig mechanisch befestigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die erste Geotextilschicht auch mit einem Verfahren der Verklebung an der Bauwerks-/Tunnelwand befestigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass das Anpressen des angeschmolzenen Geotextils mittels eines Andrückbalkens mit einem Rollen-Bürsten-System mit spiralförmiger Bürstenanordnung realisiert wird, durch den ein oszillierender Anpressdruck erreicht wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass die auf dem Verlegewagen mitzuführende Heißluftvorrichtung u. a. aus einem Hohlbalken mit flexiblen und/oder fest installierten Heißluftdüsen besteht, wobei der Hohlbalken eine definierte Heißluftmenge an vorher definierten Stellen der Geotextillen aufbringt und Ober einen Andrückbalken beide Geotextilschichten bei einer Heißlufttemperatur von 60 bis 650 °C unter einem variablen Anpressdruck angepresst und verschmolzen werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Heißluftdüsen verschiedene Durchmesser und Formen aufweisen und austauschbar auf dem / am Hohlbalken angebracht sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Heißluftdüsen schwenkbar und/oder axial verschiebbar ausgeführt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass der Andrückbalken schwenkbar ausgeführt ist.