187225. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidraulikus sajtolással épülő földalatti műtárgyak palástsúrlódásának csökkentésére
3 A találmány föld alatti műtárgy talajba való besajtolási folyamata alatt a műtárgy külső palástja és az azt körülvevő talaj között fellépő súrlódóerő csökkentésére vonatkozik. A föld alatti műtárgyak sajtolással való építése a mélyépítésnek viszonylag új módszere, amely az utóbbi két évtized alatt fejlődött ki világszerte. A fejlődést tükrözi a ..Betonwerk und Fertigteilstechnik” c folyóirat 1975. évi 9. számában megjelent közlemény, mely a módszer lényegét, a sajtolt műtárgyak lehetséges méreteiről, alakjáról, szerkezeti anyagáról ad áttekintést. A sajtolás erőszükségletét a sajtolási ellenállás határozza meg és összetevője lényegében a vágóélellenállás, továbbá az elmozduló műtárgy külső palástja és a talaj közötti súrlódóerő, másszóval a palástsúrlódás. A vágóél-ellenállás adott talaj és meghatározott vágóéi kialakítás mellett nagyjából állandó értékű, befolyásolni nem, vagy csak kis mértékben lehet. A palástsúrlódás nagysága a talajnemen kívül mindenek előtt a műtárgy anyagától, felületi kiképzésétől, méreteitől, az építési mélységtől, az építési szint és a talajvízszint egymáshoz való helyzetétől függ. A műtárgy hosszegységére eső fajlagos palástsúrlódás és a műtárgy szélessége (körszelvénynél átmérője) között a tapasztalat szerint négyzetes összefüggés áll fenn. (BME Továbbképző Intézet „Közművezetékek építése zárt sajtolásos technológiával” című jegyzet, megjelent 1973., szerzők: Bartos—Stentzl). Nagyméretű műtárgyak, például nagyátmérőjű vb. csövek szemcsés talajokban való sajtoiásánál akár 50-60 kN/nv2 nagyságrendű palástsúrlódás is felléphet, de a 30 kN/nr körüli, viszonylag kedvező értékről igen gyakran számol be az irodalom. Utalunk ezzel kapcsolatosan például az „Eurotunnel Conference” 1978. évi kiadványában megjelent „The small diameter tunnel- its development and future role” c. tanulmányban közöltekre, vagy a „Tiefbau” 1970/3. számában megjelent „Durchpressungen — ein zweckmässiges Arbeitsverfahren im Tiefbau” c. szakcikk idevonatkozó adatára. A palástsúrlódás csökkentése ezért érthető törekvése a sajtolásos műtárgyépítési szakembereknek. Ismert megoldás például a „bentonitos kenés”, amely abból áll, hogy a műtárgy falába beépített injektáló csonkokon keresztül betonitszuszpenziót injektálnak a műtárgy külső palástja és a talaj közé. Az egyszerű betonitos kenéssel a „száraz” állapotra vonatkozó súrlódás, — mind irodalmi adatok, mind üzemi tapasztalatok szerint, — mintegy 30%-kal csökkenthető, azonban még így is nagy súrlódóerőket kell legyőzni, ami jelentős anyagi ráfordítást igényel. A fenti megállapításokat tükrözi például a „Tunnels and Tunneling” 1978. januári számában „US and UK tunneling - developments, comparisons and trends” című cikk, megállapítva, hogy tulajdonképpen a bentonit, mint súrlódáscsökkentő anyag, a sajtolásos módszer számára előnyt jelent. Ez a cikk semmi utalást nem tartalmaz azonban a bentonit-zagy minőségére, vagy összetételére, csupán a jó kenőeffektust emeli ki. Ugyancsak a „Tunnels and Tunneling” közöl ismertetést a bentonit-zagyok súrlódáscsökkentő szere-4 péről a lap 1982. év novemberi számában, „Sliding resistance of jacked tunnelling” cím alatt, rámutatva arra, hogy valamely zagy Bingham-féle folyáshatárával fordítottan arányos a sajtolható hosszúság. A találmány célja a tixotróp közegű bentonitkenéses eljárás továbbfejlesztése, ezáltal ugyanazon gépi teljesítmény mellett a sajtolási hosszak növelése, az építési teljesítmény egyidejű növekedése, illetve ugyanazon sajtolási hosszak biztosítása kisebb gépi teljesítmény mellett. A találmány szerinti eljárás az alábbi felismeréseken alapszik: Az ismert bentonitszuszpenziós injektálás a palástsúrlódást ugyan csökkenti, de a bentonitszuszpenzió egyszerű alkalmazása az összes funkció ellátására nem alkalmas. Azt találtuk kísérleteink során, hogy a hordképes és folyadékzáró talajzóna létrehozása a sajtolt műtárgyat körülvevő szemcsés talajban és/vagy nagy gélerősségű iszaplepény képzése a végóéi tűlvágásával kialakuló hátűrben, figyelemmel az egyéb talajokra is, továbbá e zóna és/vagy az iszaplepény, illetve a műtárgy palástja közötti folyadéknyomással a földnyomás összetevőinek kiegyensúlyozása, a műtárgy úsztatása, önsúlyának csökkentése céljából, és végül a műtárgy és környezete között a legkedvezőbb folyadéksúrlódási állapot megteremtése a műtárgy mozgási állapota alatt, a súrlódási körülményeket kedvezően folyásolja be, illetve a sajtolóerőviszonyokat lényegesen megváltoztatja. A kísérletek azt mutatták, hogy egy és ugyanazon összetételű bentonitszuszpenzió a fent felsorolt valamennyi funkció betöltésére nem alkalmas, minthogy ;zok ellentétes rheológiai tulajdonságokat kívánnak meg. Ismert, hogy a tixotrop folyadékok, így a bentor itszuszpenziók rheológiai jellemzői, — nyugvó állapot melletti gélerősség, Bingham-féle folyási határ, v szkozítás, — egyéb tényezők mellett nagymértékben változnak a szuszpenzió szilárdanyag tartalmával, nevezetesen progresszíven növekszenek a szilárdanyag tartalom növekedésével. Változik ezzel egy mási< nagyon fontos jellemzőjük is, a vízkiszűrődés, de frrdított értelemben. A kísérletek azt igazolták, hogy egyazon műtárgy sajtolásánál — szemben az eddigi gyakorlattal - alapvetően kétféle szilárdanyag-tartalmú bentonitszuszpenzió — tixotrop közeg — alkalmazása szükséges a jó ef ektusú palástsúrlódás csökkentéshez, éspedig a talaj stabilizálásához (hordképes és folyadékzáró talajzóna és/vagy iszaplepény létesítése) egy nagyobb, a röbbi funkció ellátásához pedig egy kisebb sziiárdanyag-tartalmú szuszpenzió. A találmány lényeges felismerése eltérő fizikai túl ijdonságú, kettős tixotrop folyadékrendszernek injektáló anyagként való alkalmazása a palástsúrlódás csökkentésére, egymást követő lépcsőben, mely meglepő módon a súrlódóerőket nem várt mértékben csökkenti. A találmány hidraulikus sajtolással épülő föld alatti műtárgyak palástsúrlódásának injektált tixotrop közeggel való csökkentésére, melynek meghatározója, hog/ a tixotrop közeg injektálását két lépcsőben vé. 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
