DE2442058C2

DE2442058C2 - Ausbau für unterirdische Räume, insbesondere im Tunnel- und im Untertagebergbau und Verfahren zum Einbringen dieses Ausbaus

Info

Publication number: DE2442058C2
Application number: DE19742442058
Authority: DE
Inventors: Helmut 4300 Essen Kohlenbeck; Aloys 4152 Kempen Schlütter
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1974-09-03
Filing date: 1974-09-03
Publication date: 1985-03-07
Also published as: DE2442058A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausbau für unterirdische Räume, insbesondere im Tunnel- und im Untertagebergbau und Verfahren zum Eint/ingen dieses Ausbaus,

ίο ζ. B. zum Streckenausbau, bei dem eine am Gebirge angebrachte Haftschicht, eine Tragschicht, insbesondere aus Beton und eine Wasserabdichtung vorgesehen sind, die von einer zwischen der Tragschicht und der Haftschicht angeordneten Kunststoffolie gebildet wird, wobei die Haftschicht wenigstens zum Teil aus Kunststoff, insbesondere Kunststoffaservlies besteht, ferner ein spezielles Verfahren zum Einbringen des erfindungsgemäßen Ausbaus.

Ein derartiger Ausbau wird häufig an Stellen eingebracht, an denen Wasser zusitzt oder wo mit zusitzendem Wasser gerechnet werden muß. Diese Wässer stehen in der Regel unter einem mehr oder weniger starken hydrostatischen Überdruck und sollen von der Folie zurückgehalten bzw. abgeleitet werden. Beim Streckenausbau genügt es häufig schon, wenn das in der Firste und an den Stößen bzw. den Ulmen zusitzende Wasser auf die Sohle und in die dort meistens mitgenommene Wasserseige abgeleitet wird. Deshalb kommt es darauf an, die Folien einerseits so anzubringen, daß sich eine lückenlose Abdeckung, die auch nicht durch Perforationen beschädigt sein darf, ergibt und andererseits dafür zu sorgen, daß bei einsetzendem Gebirgsdruck keine Beschädigungen auftreten können und der Ausbau seine Fähigkeit behält, das Wasser abzuleiten.

Ein gattungsgemäßer Ausbau ist aus der CH-PS 4 41 417 bekannt. Dort ist ein Ausbau dargestellt, der aus einem inneren Betongewölbe und einer äußeren, auf das Gebirge aufgetragenen Schutzschicht aus Spritzbeton besteht; zwischen tragendem Betongewölbe und Schutzschicht befindet sich ein zweischichtiges Dichtungselement. Die äußere Schicht des Dichtungselementes ist elastisch nachgiebig und soll insbesondere aus einem offenzelligen Kunststoff, z. B. einem Polyamidschaum bestehen. Darauf folgt eine Kunststoffolie, ζ. B. eine PVC-Folie. Diese besitzt eine geringe Einreißfestigkeit und wird deswegen mit einem Innenvlies bewehrt. Die CH-PS 4 41 417 enthält auch ein Verfahren, nach dem ein solcher Ausbau eingebracht werden soll. Danach werden die verschiedenen Schichten des Dichtungselementes schichtenweise aufgetragen. Insbesondere ist vorgesehen, die einzelnen Schichten zu kleben. Bei einer derartigen Arbeitsweise macht bereits das Auftragen der Schichten arbeitstechnisch große Schwierigkeiten, da das Verkleben von einzelnen Schichten eines Dichtungselementes unter den schwierigen Bedingungen der Verhältnisse unter Tage bewerkstelligt werden muß. Ferner wird durch das Verkleben die Funktion der Außenschicht beeinträchtigt, weil durch eine solche Verklebung die offenen Poren des Kunststoffschaumes geschlossen werden. Darüber hinaus aber baut sich auch ein erheblicher hydrostatischer Druck hinter der Verklebung auf, der schließlich zum Abreißen des Dichtungselementes führt, bevor das Betongewölbe hergestellt ist. Dann wird das Dichtungselement insbesondere in seiner Folienschicht beschädigt. Solche Beschädigungen können nur schwer wieder rückgängig gemacht werden. Sie führen aber im fertigen Ausbau zu Undichtigkeiten, die sich später kaum besei-

tigen lassen.

Verschiedene Heftungen, wie sie auch bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden können, sind in »Straßen- und Tiefbau« 6/1970, S. 493—504 beschrieben. In den dargestellten Fällen heftet man allerdings die Folie unmittelbar auf das Gebirge und ist dann natürlich gezwungen, Perforationen de; Folie entweder nachträglich rückgängig zu machen oder von vornherein durch bestimmte Elemente wieder dicht zu machen, welche die Perforation ihrerseits abdecken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Ausbau so zu verbessern, daß er sich arbeitstechnisch leichter und ohne die Gefahr der ßeschädigung auch von empfindlichen Folien einbringen läßt und nach dem Einbringen des Ausbaus die Folie vor Beschädigung weitgehend schützt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Kunststoffolie und der Tragschicht eine innere, aus einem Kunststoffaservlies bestehende Schicht eingebracht ist, wobei die Haftschicht mit der Kunststoffolie und die Kunststoffolie mit dem inneren Kunststoffaservlies punktförmig verschweißt sind.

Durch die Erfindung wird zusitzendes Wasser von dem äußeren Kunststoffaservlies ab und an einer vorgegebenen Stelle des unterirdischen Raumes in eine Entwässerung, bei einem Streckenausbau beispielsweise in die Wasserseige abgeleitet. Dieses äußere Kunststoffvlies besteht vorzugsweise aus Kunststoffasern, z. B. Polyesterfasern. Diese Fasern können mit einem Acrylat-Bindemittel zusammengehalten werden, wodurch das Kunststoffvlies verfestigt wird. Ein solches KunstsU ffaservlies kann bei ca. 450 g/m² und einem Wasserdruck von 100 mm Wassersäule 90, bei einem Wasserdruck von 200 mm Wassersäule aber schon 17Om³ pr m²/h Durchlaß (Prüffläche 12,56 cm² und Prüfdauer mindestens 1 min) haben.

Derartige Vliese können, weil sie aus artgleichem Werkstoff bestehen, mit einer Kunststoffolie verschweißt werden. Gegebenenfalls kann aber auch der Werkstoff des Kunststoffvlieses auf den Werkstoff der Folie abgestimmt werden.

Dazu gehört u. a. eine Folie, die zu etwa 45 bis 50 Gew.-% aus einem eine Spannungbrißkorrosion von über 6000 h aufweisenden Gemisch aus einem Äthylencopolymerisat und einem kleinen Anteil Bitumen, zu etwa 40 Gew.-% aus gegebenenfalls 30 Gew.-% Asche (bezogen auf den Anthrazitstaubanteil) und gegebenenfalls einer Kornobergrenze bis zu 30 μ aufweisenden Anthrazitstaub und restlichem Hochdruckpolyäthylen besteht.

Insbesondere enthält das Gemisch wenigstens 27 Gew.-% einer thermoplastischen Formmasse, die aus einem mit Bitumen im Verhältnis von 50 :50 Gewichtsteilen vermischten Olifinpolymerisat besteht, wobei das Polymer vorzugsweise Copolymerisat des Ätiiylens und eines Acryl- oder Metacrylsäureesters ist und als Bitumen gewöhnliches Destillationsbitumen mit einer Penetration nach DIN 1995 zwischen 10 und 301/10 mm verwendet wird. In einem solchen Gemisch kann der Kohlenstaub etwa 55 bis 60 Gew.-% ausmachen. Derartige Folien sind z. B. aus der DE-OS 19 48 526 und aus der DE-OS 21 56 792 bekannt. Sie haben sich bewährt, da sie alterungsbeständig sind und vorzügliche Eigenschaften haben, worunter auch vor allem besondere Dehnfähigkeit fällt. Allen Kunststoffolien gegenüber sind solche Folien auch billiger, weil· sie einen großen Anteil an Anthrazitstaub enthalten, der zur Füllung des Kunststoff-Bitumengemisches verwendet wird.

Die punktförmige Verschweißung des Kunststoffaservlieses mit der Kunststoffolie erfolgt in Abständen, die von der Festigkeit des Kunststoffaservüeses einerseits und dessen Anbringung andererseits abhängt, wenn man den Grat der polygonalen Durchbiegung vorgibt Daher sind beispielsweise beim Streckenausbau auf den Wänden oder Ulmenflächen eine geringere Anzahl von Befestigungspunkien erforderlich als in der Firste.

ίο Während das äußere Vlies als wasserableitende Drainageschicht dient und als Schutzschicht die Rauhigkeit des Gebirges bzw. der auf das Gebirge folgenden Schutzschicht, nämlich die dort vorhandenen Nester oder Grate überbrückt und schließlich auch als Haftschicht für die nachfolgenden Schichten dient, kommt dem inneren Vlies die Aufgabe zu, die Folien vor Beschädigungen durch die nachfolgenden Arbeiten zu schützen. Dieses Vlies kann daher grundsätzlich auch aus anderen Werkstoffen als das äußere Vlies bestehen, sofern die Artgleichheit gewährleistet ist, die für die Verschweißung des äußeren Vlieses mit der Kunststofffolie Voraussetzung ist. Hinter dem Ausbau gemäß der Erfindung und vor dem Gebirge bzw. der auf das Gebirge aufgetragenen Schutzschicht befindet sich damit eine aus einem Dreierverbund bestehende Abdichtung, deren einzelne Schichten punktweise miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird ein optimales Dehnverhalten der gesamten Abdichtungsschicht gewährleistet.
Grundsätzlich kann das Verschweißen durch jede beliebige Art der Zuführung von Wärme vorgenommen werden, also beispielsweise mit Hilfe eines Heißluftschweißgerätes oder eines Heizkeiles. Allerdings haben diese in der Praxis bisher angewendeten Verfahren bezüglich ihrer Handhabung und ihres Arbeitsfortschrittes bestimmte Nachteile. Daher wird erfindungsgemäß die Verschweißung mit einem an sich bekannten und stationären Ultraschall-Schweißgerät vorgenommen. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, daß die Verschweißung des Vlieses mit der Folie durch die Folie hindurch erfolgen kann, ohne diese aufzuschmelzen oder zu zerstören. Der Arbeitsfortschritt ist dementsprechend größer und kann insbesondere im Decken- und Firstbereich durch eine entsprechende Vielzahl von Befestigungspunkten so häufig erfolgen, daß sich die polygonale Durchbiegung au¹ ein Mindestmaß beschränkt. Da das Ultraschallschweißen die Schweißwärme durch Schwingung der Moleküle verursacht, ist es ohne Bedeutung, ob der jeweilige Untergrund, also vor allem das Gebirge bzw. die aufgetragene Schutzschicht feucht oder gar naß sind. Die Schweißstelle ist relativ klein. Sie hat im Mittel etwa 5 bis 10 mm Durchmesser.

Das Schweißen kann ohne Zusatzwerkstoff erfolgen, wenn die Folie aus einem in bezug auf das Vlies artgleichen Werkstoff besteht.

V) Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Strecken- oder Tunnelausbau mit einer Druckwasser haltenden Abdichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Strecken- oder Tunnelausbau mit einer Sickerwasserabdichtung gemäß der Erfindung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile.

Der tragende Ausbau besteht aus einem aus Ortbeton bestehenden Innengewölbe 1. Zwischen diesem tragenden Ausbau und dem bei 2 wiedergegebenen Gebirge bzw. der auf das Gebirge aufgetragenen Sicherungs-

schicht 3, die beispielsweise aus Spritzbeton bestehen kann, befindet sich die nachfolgend beschriebene Abdichtung:

Ein Kunststoffaservlies 4 ist an einer bestimmten Anzahl von Stellen mit der Schutzschicht 3 durch Schuß- oder Schlagbolzen und/oder Spreizdübel mit Schrauben befestigt. An einer Vielzahl von Punkten ist auf die von dem Kunststoffaservlies gebildete äußere Schicht eine Kunststoffolie 5 aufgeschweißt. Die Kunststoffolie bildet die Sickerwasser bzw. Druckwasser haltende Abdichtung und dient gleichzeitig als Haftschicht für die nachfolgende innere Schicht 6, die ihrerseits aus einem Kunststoffaservlies besteht, das punktförmig mit der Folie 5 verschweißt ist.

Die diagonalen Linien 7 bzw. 8 in Fig. 1 dienen zur Wiedergabe der Firste 9, der Ulmen 10 und 11 und der Sohle 13.

Bei dem Ausbau nach F i g. 2 ist bei 14 eine Entwässerung vorgesehen. Außerdem besitzt die Sohle 13 eine Fahrbahnentwässerung 15. Die Sohle trägt eine Ausgleichsschicht 16 aus Beton, eine sog. Fulldepth-Schicht 17 und eine Betonfahrbahn 18.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ausbau für unterirdische Räume, insbesondere im Tunnel- und im Untertagebergbau, ζ. B. im Strekkenausbau, bei dem eine am Gebirge angebrachte Haftschicht, eine Tragschicht, insbesondere aus Beton, und eine Wasserabdichtung vorgesehen sind, die von einer zwischen der Tragschicht und der Haftschicht angeordneten Kunststoffolie gebildet wird, wobei die Haftschicht wenigstens zum Teil aus Kunststoff, insbesondere Kunststoffaservlies besteht, nach Patent 24 00 866, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kunststoffolie (5) und der Tragschicht (1) eine innere, aus einem Kunststoffaservlies bestehende Schicht (6) eingebracht ist, wobei die Haftschicht (4) mit der Kunststoffolie (5) und die Kunststoffolie (5) mit dem inneren Kunststoffaservlies (6) punktförmig verschweißt sind.

2. Ausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (5) aus einem Thermoplast besteht und die Kunststoffaservliese (4 und 6) aus Polyesterfasern mit Acrylat-Bindemitteln aufgebaut sind.

3. Ausbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (5) zu etwa 45 bis 50 Gew.-°/o aus einem eine Spannungskorrosion von über 6000 h aufweisende Gemisch aus einem Äthylencopolymerisat und einem kleinen Anteil Bitumen, zu etwa 40Gew.-% aus gegebenenfalls 30 Gew.-°/o Asche (bezogen auf den Anthrazitstaubanteil) und gegebenenfalls einer Kornobergrenze bis zum 30 μ aufweisenden Anthrazitstaub und restlichem Hochdruckpolyäthylen besteht.

4. Ausbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch wenigstens 27 Gew.-°/o einer thermoplastischen Formmasse, die aus einem mit Bitumen im Verhältnis von 50 : 50 Gewichtsteilen vermischten Olifinpolymerisat besteht, wobei das Polymer vorzugsweise Copolymerisate des Äthylens und eines Acryl- oder Metacrylsäureesters ist und als Bitumen gewöhnliches Destillationsbitumen mit einer Penetration nach DIN 1995 zwischen 10 und 301/10 mm verwendet wird und der Kohlenstaub etwa 55 bis 60 Gew.-°/o ausmacht.

5. Ausbau nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (5) ein- oder beidseitig beschichtet ist.

6. Verfahren zum Einbringen des Ausbaus nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Kunststoffaservlies (4) an einer von der zulässigen Durchbiegung abhängigen Anzahl von Punkten in an sich bekannter Weise auf das Gebirge (2) bzw. dessen Schutzschicht (3) geheftet und dann die Folie in Bahnen aufgeschweißt wird, worauf das innere Kunststoffaservlies (6) auf die durch Schweißunger befestigte Folie (5) aufgeschweißt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißungen in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Ultraschall durch die Kunststoffolie (5) bzw. das innere Kunststoffaservlies (6) hindurch vorgenommen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schuß- oder Schlagbolzen und/oder Spreizdübeln mit Schrauben zur Befestigung des äußeren Kunststoffaservlieses auf dem Gebirge (2) bzw. dessen Schutzschicht (3).