PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005001422A1 20.07.2006
Titel Verfahren zur Abteufung von Schachtanlagen oder Brunnen
Anmelder Ritscher, Axel, Dipl.-Ing., 42857 Remscheid, DE
Erfinder Ritscher, Axel, Dr.-Ing., 42857 Remscheid, DE;
Schmelzer, Frank Achim, 42857 Remscheid, DE
Vertreter Priebisch, R., Dipl.-Ing.Dipl.-Wirt.Ing.(FH), Pat.-Anw., 42855 Remscheid
DE-Anmeldedatum 12.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005001422
Offenlegungstag 20.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.07.2006
IPC-Hauptklasse E21D 1/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Aufgaben und Zielsetzung
In unwegsamen oder naturgeschütztem Gelände ist eine Schachtabteufung ohne Einsatz von schwerem Arbeitsgerät nicht durchführbar, ohne Umwelteingriffe für befestigte Zuwegung und Arbeitsbereich herbeizuführen.
Lösung des Problems
Beim WSSV wird nur eine Zuwegung für Transporte von Hand benötigt. Die Baugrube wird ausgehoben und darin eine stationäre Außen- und Innenschalung errichtet. Im unteren Bereich der Schalung wird eine vorgefertigte Stahlschneide eingebaut. Die erforderliche Bewehrung und der Beton werden eingebracht. Nach Erreichen der Betonfrühfestigkeit wird der Innenbereich aus- und der Betonquerschnitt untergraben. Der Betonquerschnitt gleitet dann, dem Grabungsfortschritt entsprechend abwärts, bis noch ca. 20% der Schalungshöhe verbleiben. Nun wird wieder bewehrt und betoniert. Nach Erreichen der Frühfestigkeit wird weiter gegraben usw. Da geringe Mengen Beton pro Betonierungsvorgang benötigt werden, ist ein Betontransport von Hand vertretbar.
Anwendungsgebiete
Im Schacht- oder Brunnenbau in Gebieten extremer Topographie, erhöhten Anforderungen an den Natur- oder Umweltschutz.

Beschreibung[de]
Einleitung:

Das "Wolfskuhler" Schachtsenkverfahren dient der Abteufung von Stahlbetonschächten in Böden beliebiger Schichtung. Schächte die nach dieser Bauweise erstellt werden, dienen als Brunnen, Versorgungs- oder Förderschächte, oder können auch als Punktfundamentschalung herangezogen werden. Das nachstehende Verfahren ist überall dort einsetzbar, wo größtmögliche Abteufungsgenauigkeit und Arbeitsicherheit in für Großgeräte unzugänglichen Gebieten erforderlich wird. Natürlich ist das Verfahren aus Kostengründen auch in zugänglichen Gebieten konkurenzfähig. Das Verfahren ist für Schachtquerschnitte jeglicher geometrischer Form geeignet und mit minimalstem Personal- und Maschinenaufwand, jedoch mit maximalem Sicherheitsstandard zu betreiben. Das Verfahren schließt menschliches Versagen bei der Abteufungsgenauigkeit nahezu aus. Das Verfahren ist mit minimalsten Eingriffen in die Umgebung, selbst bei größeren Abteufungstiefen und Querschnitten als umweltschonend anzusehen. Geringster Platzbedarf, geringe Personal- und Betriebskosten, überschaubare Logistik und dabei maximale Effizienz zeichnen dieses Verfahren aus. Dieses Verfahren gilt auch für Einzelsegmente aus Stahl, die von der stationären Plattform aus homogen verschweißt werden. Für die zukünftige Nutzung ist auch ein geeigneter Kunststofflegierungs- oder Alluminiumquerschnitt einsetzbar, der in Einzelteilen homogen verbunden werden und dann gemäß dem Verfahren abgeteuft werden kann. Bei diesen Leichtmaterialien ist allerdings eine geeignete Ballastierung an der Querschnittsinnenseite vorzusehen, da der Querschnitt sonst nicht gleiten würde.

Ähnlichkeiten:

Um einen Schacht abzuteufen wurden bisher ähnliche Verfahren benutzt:

  • a) Die Schachtringmethode, bei der einzelne Fertigsegmente solange aufeinander gesetzt und untergraben wurden, bis ein Schacht auf Endtiefe abgeteuft war. Diese Methode hat allerdings den Nachteil, daß die Lothaftigkeit je nach Bodengegebenheiten oder Arbeitspersonal nicht optimal gewährleistet war. Desweiteren ist bei dieser Methode der Einsatz von Fertigteilen bestimmter Abmessungen und geeigneten größeren Hebezeugen erforderlich.
  • b) Das Schlitzwandverfahren, bei dem mit Spezialgerät ein Graben definierter Tiefe, mit Unterstützung eines Bentonit- Wassergemisches, erstellt wird, der nach erfolgtem Aushub mit Bewehrungskörben bestückt und dann mit Unterwasserbeton ausbetoniert wird. Dieses Verfahren könnte auch zum Schachtbau herangezogen werden, ist jedoch in unzugänglichem Gelände ohne größere Eingriffe in die Umgebung nicht zu realisieren. Desweiteren würden die damit verbundenen Kosten nicht mit der "Wolfskuhler Schachtsenkmethode" konkurieren können.
  • c) Das Bohrpfahlverfahren wäre mit ähnlichen Umwelteingriffen behaftet und scheidet schon deshalb in umweltempfindlichen Gebieten aus.
  • d) Das Gleitschalungsverfahren arbeitet mit gleitender Schalung und stationärem, wachsenden Betonkern und ist nur für den Bau in die Höhe geeignet. Hier wandert die Schalung und der Betonkern wächst mit jedem Betoniervorgang in die Höhe.
  • e) Das Taktschiebeverfahren arbeitet zwar mit stationärer Schalung und gleitendem Betonkern, aber nur in nahezu horizontaler Richtung. Außerdem benötigt dieses Verfahren hydraulische Druckpressen, um den Vorschub einzuleiten.
  • f) Die "Offene Bauweise" würde erhebliche Einschnitte in die Umwelt nach sich ziehen und auch nach erfolgtem, erforderlichen Verbau eine stationäre Schalung im normalen Hochbausinne implizieren.
  • g) Die Senkkastenmethode, hauptsächlich für Gründungen im wasserführenden Bereich erdacht, wäre auch nur ähnlich der Schachtringmethode anzusiedeln, da auch hier zwar das Prinzip des "Wolfskuhler Schachtsenkverfahrens" benutzt wird, jedoch auch wieder nur mit Einzelsegmenten, ohne homogene Verbindung, und den damit verbundenen, unter der Schachtringmethode beschriebenen Problematiken.

Beschreibung:

Das "Wolfskuhler Schachtsenkverfahren" ist eine Kombination aus den Schachtring,- Gleitschalungs- und Senkkastenverfahren.

Im 1. Arbeitsgang wird eine stationäre Arbeitsplattform errichtet, um dem Betriebspersonal an der Oberfläche optimale Sicherheit während der folgenden gleichbleibenden Arbeitsabläufe zu gewährleisten.

Im 2. Arbeitsgang wird eine stationäre Außen- und Innenschalung, nach statisch erforderlichen Querschnittsabmessungen, für den abzuteufenden Schacht im Zentrumsbereich der Plattform installiert. Die Schalung kann in Holz, Stahl oder auch anderen Materialien erstellt werden. Hierbei ist es redundant, ob die Plattform bereits über einer Senke, die der Grundschalungstiefe entspricht, oder die Schalung auf horizontaler Oberfläche nach oben hin erstellt wird. Bei Eisatz des Verfahrens auf einem Hügel würde die Schalung ebenfalls nach oben hin errichtet.

Im 3. Arbeitsgang wird eine vorbereitete Stahlschneide an der Unterseite der Schalung verankert. Die Form der Schneide muß derart beschaffen sein, daß die äußere Schneidenseite lotrecht steht und bündig an die Innenseite der Außenschalung anliegt. Die innere Schneidenseite läuft in einer Winkelabweichenden von ca 60° zur Waagerechten bis auf die Innenschalung zu, die um die Querschnittswandstärke versetzt zur Außenschalung errichtet wurde. Die Innenseite der Schneide muß bündig an der Innenschalung anliegen. Wichtig ist es, das Innen- wie Außenschalung absolut lotrecht an der Bedienungsplattform fixiert sind, da sie die lotrechte Abteufung des Querschnitts gewährleisten sollen. Bei Stahlbetonquerschnitten ist es zwingend erforderlich eine Anschlußbewehrung an der Stahlschneide zu verschweißen, damit die Schneide selbst unverwindbar mir dem Querschnitt verbunden ist. Wie anfänglich erwähnt, könnten zukünftig allerdings auch Kunststoffschneiden einsetzbar sein.

Im 4. Arbeitsgang wird die statisch erforderliche Bewehrung vorgenommen und mit der Anschlußbewehrung verbunden.

Im 5. Arbeitsgang der Beton eingbracht und verdichtet.

Im 6. Arbeitsgang, nachdem der Beton seine erforderliche Frühfestigkeit erlangt hat, wird der innenseitige Erdquerschnitt lagenweise ausgeschachtet und letztendlich auch die seitlichen Schneiden oder Ränder untergraben. Der darüberliegende Schachtquerschnitt wird sich nun, ähnlich dem Schachtringverfahren, aus der Schalung heraus nach unten bewegen. Bei einem Stahlquerschnitt entfällt die Wartezeit bis zum Eintreten der Betonfrühfestigkeit.

Im 7. Arbeitsgang wird der 6. Arbeitsgang solange fortgeführt, bis der Schachtquerschnitt ca. 50 cm in der höhe gemessen aus der Schalung nachgerutscht ist.

Im 8. Arbeitsgang wird je ein Winkeleisen (l00/100/10mm) an eine beliebige und die gegenüberliegende Schachtwand gedübelt. Diese Winkeleisen bilden die Auflager für Kanthöler 8/10cm, die eng nebeneinander, über den halben Schachtquerschnitt hinweg, verlegt werden. Diese ausgelegten Kanthölzer dienen als Arbeitsplattform für das Ausschachtungspersonal. Besonders wichtig ist diese erste Plattform für das freilegen von verschütteten Schächten, da hier der Untergrund jederzeit nachgeben könnte. Ein zusätzliches Sicherungsseil für das Ausschachtungspersonal ist in dieser speziellen Situation absolut zwingend. Das Sicherungsseil sollte auf der Bedienungsplattform befestigt sein, sodaß das Oberflächenpersonal sofort reagieren kann, sobald das Ausschachtungspersonal in Not gerät. Nach erfolgtem Aushub des nicht durch die Plattform überdeckten Bereiches, werden die Kanthölzer auf den Winkeleisen über den ausgehobenen Bereich verschoben, sodaß das Ausschachtungspersonal nun den restlichen Teil des Schachtquerschnitts freilegen kann. Beim Aushub sollte derart verfahren werden, das die Eckbereiche, vor verschieben der Plattformhölzer nicht vollständig untergraben werden. Nach Aushub des Schachquerschnittes, bis auf die Eckbereiche, sind diese grundsätzlich an diagonal gegenüberliegenden Ecken zu untergraben, um ein gleichmäßiges Gleiten des Schachtquerschnittes zu gewährleisten. Hierfür können die Kanthölzer der Arbeitsplattform in den Mittelbereich verschoben werden. Der vorab beschriebene Untergrabungsvorgang wird wiederholt, bis der Schachtquerschnitt ca. 60% der Innenschalungshöhe nachgerutscht ist.

Im 9. Arbeitsgang wird die Bewehrung eingebracht und mit der Anschlußbewehrung verbunden und der freigewordene Schalungsquerschnitt wieder aufbetoniert. Nach Erreichen der Frühfestigkeit des Betons kann mit der Untergrabung und den damit verbundenen Abläufen forgefahren werden, bis der Schachtquerschnitt ca. 80% aus der Schalung heraus nachgerutscht ist. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis der Schachtquerschnitt auf mindestens 3,20m, gemessen von Oberkante Arbeitsplattform bis Unterkante Innenschalung, abgeteuft ist. In der Höhe von 3m über der Arbeitsplattform werden nun nach gleichen Prinzip zwei Winkeleisen 100/100/10mm angedübelt und genau über der Arbeitsplattform mit Kanthölzern abgedeckt. Dies hat den Vorteil, das herabfallendes Gestein das Schachtpersonal nicht verletzen kann und die Förderung dennoch gewährleistet ist. Diese Sicherungsplattform muß gemäß dem Verschieben der Schachtplattform auch verschoben werden, um auch sicheres Arbeiten zu ermöglichen. Desweiteren dient diese Sicherungsplattform auch als Podest für die Montage der nächsten Plattform nach weiteren 3,20m Abteufung des Schachtes.

Im 10. Arbeitsgang werden vorgefertigte Leiterelemente, Luft- und sonstige Versorgungsleitungen zwischen den Plattformen montiert.

Der 11. Arbeitsgang besteht nur der Folgerichtigkeit wegen, aus der Abfolge des 8., 9. und 10. Arbeitsvorganges bis die erwünschte Endtiefe des Schachtes erreicht ist.

Im 12. Arbeitsgang, nach Abschluß der Abteufung ist in felsigen Böden in der Regel kein weiterer Handlungsbedarf zur Sicherung des Schachtes vorhanden. In weicheren oder sandigen Böden muß eine seitwärtige Verankerung des Schachtquerschnittes, vorzugsweise unterhalb der Schneide, vorgenommen werden, da der Schacht, durch das Kriechverhalten dieser Böden, weitere Setzungen erfahren würde. Die einfachste Möglichkeit wäre ein bereits existierendes Verfahren zur teilweisen Unterfangung von Gebäuden. Weitere spezifische Details dieser Verankerungen sind bodenbedingt auszuarbeiten und deshalb nicht Bestandteil dieses Patentes.

Kurzbeschreibung:

Das "Wolfskuhler Schachtsenkverfahren" ermöglicht es, mit einer unveränderlichen Grundschalung, einen Schacht beliebiger Tiefe und beliebigen Querschnittes als homogenen Querschnitt abzuteufen. Dabei ist es mit minimalstem Eingriff in die Umwelt, auch in Extremlagen und minimalstem Personal und Maschinenaufwand und kontrollierten Fortschrittsbedingungen einsetzbar. Das Verfahren benötigt keine Großgeräte und dafür befestigte Zuwegungen und ist demzufolge auch in nichtproblematischem Gelände absolut konkurrenzfähig. Das Verfahren eliminiert größere Lotabweichungen bei der Abteufung durch seinen homogenen Querschnitt und ist denmach nicht so fehleranfällig wie der bisher verwendete Einsatz von Fertigelementen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung von Schächten oder Punktfundamenten von beliebiger Tiefe mit Hilfe von bewehrtem Beton, insbesondere Stahlbeton, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

    Errichten einer stationären, waagerechten und im Zentrumsbereich freien Arbeitsplattform auf dem Erdreich.

    Errichten einer stationären, doppelwandigen Schalung auf der Arbeitsplattform, wobei eine Innenschalung und eine Außenschalung lotrecht an der Arbeitsplattform befestigt sind.

    Anbringen einer bündig an der Unterseite der Schalung umlaufenden zweiseitigen Schneide, deren äußere Schneidenseite zumindest etwa lotrecht steht.

    Einbringen einer Bewehrung oder zumindest einer Anschlußbewehrung in die Schalung und Verbinden der Bewehrung oder der Anschlußbewehrung mit der Schneide.

    Einbringen einer ersten Betonschicht in die Schalung und Verdichten der Betonschicht.

    Nach Erreichen zumindest der Frühfestigkeit der ersten Betonschicht:

    Ausschachten des innenseitigen Erdquerschnitts vom Zentrumsbereich her bis einschließlich unterhalb der Schneide, bis sich die Betonschicht infolge der Schwerkraft zum überwiegenden Teil aus der Schalung heraus nach unten bewegt hat.

    Unter Nutzung von noch vorhandener freier Bewehrung oder einer zusätzlich eingebrachten Anschlußbewehrung: Einbringen einer zweiten Betonschicht in die Schalung und Verdichten der Betonschicht.

    Nach Erreichen zumindest der Frühfestigkeit der zweiten Betonschicht:

    Ausschachten des innerseitigen Erdquerschnitts vom Zentrumsbereich her bis einschließlich unterhalb der Schneide, bis sich die zweite Betonschicht zum überwiegenden Teil aus der Schalung heraus nach unten bewegt hat.

    Sinngemäße Wiederholung der Schritte 7 und 8 mit weiteren Betonschichten, bis der Schacht die gewünschte Tiefe erreicht hat.

    Entfernen der Schalung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte 6 und 8 in mehreren Einzelschritten derart durchgeführt werden, daß das Ausschachten lagenweise erfolgt und die jeweilige gegossene Betonschicht sich in mehreren Stufen nach unten bewegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite oder weitere Betonschicht gegossen wird, wenn die vorige Betonschicht sich etwa 80 % aus der Schalung nach unten bewegt hat.
  4. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der die Schachtwand bildenden ersten Betonschicht eine etwa über den halben Schachtquerschnitt verlegbare Arbeitsplattform montiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Höhe von ca. 3 Meter über der Arbeitsplattform eine Sicherungsplattform an der Schachtwand montiert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorgefertigte mechanische Leiterelemente und/oder Luft- oder sonstige Versorgungsleitungen in dem Schacht angebracht werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht seitlich im Erdboden verankert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide aus einem Metall oder einem geeigneten Kunststoff besteht.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com