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Verfahren zum Auffahren eines unterirdischen Hohlraumes, z. B. zur Aufnahme eines später herzustellenden Verkehrsbauwerkes
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Anwendung das Bauwerk im wesentlichen unmittelbar unter seiner Unterkante bzw. unmittelbar unter den Fundamenten unterfahren werden kann, ohne dass wesentliche Setzungen und Setzungsschäden zu erwarten sind. Der Lösung dieser Aufgabe kommt erhebliche Bedeutung zu, da Unterfahrungen von
Gebäuden oder sonstigen Bauwerken unmittelbar unter deren Unterkante, z. B. im U-Bahnbau häufig erforderlich werden, wenn das U-Bahnbauwerk ausserhalb des Unterfahrungsbereichs in offener Baugrube mit verhältnismässig geringer Tiefenlage und mit rechteckigem Querschnitt hergestellt wird.
Häufig ist in solchen Fällen auch die Durchführung von mit der Herstellung des Unterfahrungsbauwerkes zusammenhängenden Arbeiten in den Kellern des zu unterfahrenden Gebäudes nicht möglich. Die
Erfindung soll die Unterfahrung auch in solchen Fällen ohne Schwierigkeiten unter Beibehaltung des ausserhalb des Unterfahrungsbereichs gewählten rechteckigen Tunnelquerschnittes ermöglichen, ohne dass der Querschnitt, wie es die Herstellung in üblicher Schildbauweise erfordern würde, im
Unterfahrungsbereich z. B. in zwei im Abstand nebeneinanderliegende kreisförmige Teilquerschnitte aufgelöst werden muss.
Die Erfindung geht zur Lösung dieser Aufgabe davon aus, dass es zur Unterfahrung von Gebäuden unmittelbar unter deren Fundamenten bekannt ist, vor der Ausführung des Verkehrsbauwerkes, z. B. eines
U-Bahntunnels, ein von diesem unabhängiges Unterfahrungsbauwerk zu erstellen, das aus zwei im geringen seitlichen Abstand von den Seitenwandungen des Verkehrsbauwerkes angeordneten Längswänden und auf diesen aufgelagerten, im Abstand über der Decke des Verkehrsbauwerkes liegenden Deckenträgem besteht.
Weiterhin berücksichtigt die Erfindung, dass es zum Herstellen von Tunnels oder Stollen durch Vortrieb eines im Erdreich verbleibenden, mit einer Schildschneide versehenen Vortriebsrohres bekannt ist, zur Erleichterung des Vortreiben ein Gleitmittel in Form von thixotroper Flüssigkeit zu verwenden, die zwischen die Aussenfläche des Rohres und das anstehende Erdreich eingebracht wird. Ausserdem setzt die Erfindung als bekannt voraus, dass es zum Herstellen von Tunnels bekannt ist, beiderseits der Strecke Tragkonstruktionen aus in geringen Abständen voneinander eingebrachten Einzelpfählen zu bilden und unter Führung auf diesen Tragkonstruktionen, einen Kopfschild vorzutreiben, in dessen Schutz die Deckenträger eingebaut werden.
Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch der Kopfschild unter jeweiliger Abstützung gegen die endgültige Decke des Tunnelbauwerkes und in der Weise vorgepresst, dass die Vortriebspressen jeweils gegen den zuletzt eingebauten, in der Einbaurichtung vordersten Deckenträger abgestützt werden, wobei die Deckenträger einzeln einer vor dem andern im Schutze des Schwanzendes des Schildes eingebaut werden müssen. Damit diese Träger aber jeweils in den Raum unter dem Schildschwanz eingebracht werden können, muss mit dem Vorrücken des Schildes der Boden unter diesem immer mindestens soweit ausgeschachtet werden, dass die Träger nacheinander jeweils vom hinteren Ende der bereits fertiggestellten Decke aus unter den bereits verlegten Trägern hindurch nach vorn bis zur allmählich vorrückenden Einbaustelle vorgefahren werden können.
Ausserdem ist bei dem bekannten Verfahren ein verhältnismässig langer Vortriebsschild mit einem Schildschwanz notwendig, der nach hinten über mehrere bereits verlegte Träger der fertigen Decke übergreift.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird im Gegensatz hiezu der Kopfschild unter Vermittlung der ihm jeweils nachfolgenden Abfangeträger dadurch vorgepresst, dass die Vortriebspressen jeweils gegen den in der Einbaurichtung hintersten Deckenträger abgestützt werden, so dass die Deckenträger gemeinsam vorgepresst werden, bis alle Deckenträger ihre richtige Auflagerstellung auf den die Wände bildenden Tragkonstruktionen erreicht haben. Hiebei besteht die Erfindung darin, dass die Deckenträger in Form von Trägern mit rechteckigem Querschnitt, z. B. in Form von Trägern aus Stahl oder Stahlbeton bzw.
Spannbeton, mit ihrer geschlossenen Längsseite rechtwinkelig zur Längsachse des herzustellenden Hohlraumes verlaufend und dicht an dicht liegend mittels eines auf den seitlichen Tragkonstruktionen geführten Kopfschildes vorgepresst und zur Verminderung der Reibung mit dem Erdreich beim Vorpressen mindestens auf einem Teil ihrer äusseren Umfangsfläche mit einer Gleitschicht versehen werden.
Vorzugsweise wird ausserdem zwischen der Gleitschicht der Deckenträger und dem anstehenden Erdreich über die ganze Breite der Deckenträger ein z. B. aus Stahlblech oder Kunststoffolie bestehendes Gleitband von einer Rolle am hinteren Ende des Kopfschildes abgerollt. Ein solches Gleitband wird durch die grössere Reibung zwischen ihm und dem Erdreich gegenüber der durch Schmiermittel verringerten Reibung zwischen Gleitband und Träger festgehalten und beim Vorpressen der Deckenträger und des Schildes von der im hinteren Ende des Kopfschildes drehbar gelagerten Rolle abgezogen.
Das Verfahren nach der Erfindung weist gegenüber den üblichen unterirdischen Vortriebsweisen und insbesondere gegenüber dem üblichen Schildvortrieb den Vorteil auf, dass der Vortriebsquerschnitt erheblich kleiner ist, da er nur auf den Deckenbereich des Unterfahrungsbauwerkes beschränkt ist. Da, wie bereits erwähnt wurde, ein etwaiger Mehrabbau von Erdreich beim Schildvortrieb erfahrungsgemäss in einem bestimmten Verhältnis zum Stirnquerschnitt steht, ist bei dem Verfahren nach der Erfindung nur
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mit einem verhältnismässig geringen Mehrabbau zu rechnen, der noch dadurch verringert wird, dass infolge der geringen Abbauhöhe im Kopfschild das anstehende Erdreich erheblich sorgfältiger abgebaut werden kann, als bei einem Vortriebsschild üblicher Art, der z. B. einen Durchmesser von 5 m oder mehr aufweist.
Schon aus diesem Grunde können daher Setzungserscheinungen nur in sehr viel verringertem Mass auftreten. Dazu kommt, dass ein zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienender Kopfschild keinen mit dem üblichen Schildschwanz vergleichbaren Teil enthält und daher beim Vorpressen des Schildes zwischen dem Erdreich und den Deckenträgern kein Spalt verbleibt, der unter Auflockerung des anstehenden Erdreiches von diesem ausgefüllt werden könnte. Hiedurch werden Setzungserscheinungen, die auf ein solches Auflockern des Erdreiches zurückzuführen sind, völlig vermieden und zugleich erreicht, dass Verpressungen am Schildumfang nicht mehr erforderlich sind.
Der zur Durchführung des Verfahrens dienende Vortriebsschild weist eine im wesentlichen rechteckige Grundrissform auf. Seine Breite entspricht etwa dem Mass von Aussenfläche zu Aussenfläche der Längswände des den unterirdischen Hohlraum umgebenden Bauwerkes, z. B. eines Unterfahrungsbauwerkes, seine Höhe etwa der Höhe der Deckenträger desselben. Da diese Höhe im allgemeinen nicht über anderthalb Meter beträgt, braucht der Kopfschild ebenfalls nur etwa diese Höhe aufzuweisen, so dass, wie bereits erwähnt, das an der Vortriebsbrust anstehende Erdreich in erheblich genauerer Weise abgebaut werden kann.
Weiterhin wird der Kopfschild unter Vermittlung der hinter ihm folgenden Deckenträger, d. h. zusammen mit diesen vorgepresst, so dass im Gegensatz zur üblichen Schildbauweise, bei der der Schild jeweils unter Abstützung gegen das Ende der im Schutz des Schildschwanzes hergestellten Tunnelwand bzw. -auskleidung vorgepresst wird und der Schildschwanz daher gegenüber der Auskleidung eine Vorschubbewegung ausführt, der Schild keine Vorschubbewegung gegenüber den Deckenträgern erfährt. Hierauf ist zurückzuführen, dass bei dem Verfahren nach der Erfindung zwischen der bzw. den Aussenflächen der Deckenträger und dem Erdreich beim Vortreiben kein Zwischenspalt entsteht und Setzungen, die wie bei der üblichen Schildbauweise auf einen solchen Zwischenspalt zurückzuführen sind, ausgeschlossen werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen lediglich als Beispiel dargestellten Ausführungsform.
In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Unterfahrungsbauwerk für einen zweigleisigen U-Bahntunnel mit auf die Längswände aufgesetztem Kopfschild nach der Erfindung, Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den Kopfschild und Fig. 3 einen vergrösserten Längsschnitt durch den Kopfschild mit einigen Deckenträgern.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Unterfahrung eines in den Fig. 1 und 2 lediglich mit
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Tunnelkörper betoniert oder sonstwie erstellt wird. Dabei kann zwischen den Seitenwänden des Tunnelkörpers--12--und den Längswänden --2--, wie ebenfalls bekannt, eine Dämmschicht beliebiger Art angeordnet werden, durch die verhindert wird, dass Geräusche und Schwingungen, die beim Betrieb der U-Bahn entstehen können, über das Unterfahrungsbauwerk auf das unterfahrene Gebäude übertragen werden.
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der an sich bekannten Schachtbauweise derart hergestellt werden, dass einzelne Schächte abgetäuft und dann ausbetoniert werden, bis die Längswand in geschlossener Form fertiggestellt ist. Sie können aber auch im waagrechten unterirdischen Vortrieb mit Brustverbau hergestellt werden, wenn eine genügende Überdeckung vorhanden ist.
Vorzugsweise werden an der Unterkante der Längswände-2- Injektionskammern-9-angeordnet, in die Zementmörtel oder ein anderer im wesentlichen nicht zusammenpressbarer Stoff eingepresst wird, um hiedurch den Boden unter den Längswänden --2--, wie an sich bekannt, vor übernahme der Lasten des unterfahrenen Bauwerkes möglichst bis zur Höhe der späteren Belastung vorzubelasten, damit spätere Setzungen des Bodens vermieden werden.
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dem einen Ende des Unterfahrungsabschnittes oder-teilabschnittes aus mittels eines Vortriebsschildes --4-- derart eingebaut, dass die darüberliegenden Kellerräume für die Durchführung der Bauarbeiten im
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wesentlichen nicht in Anspruch genommen zu werden brauchen.
Zu diesem Zweck wird an einer zugänglichen Stelle der Boden über den Längswänden in einer etwa der Breite des Vortriebsschildes--4--entsprechenden Breite und auf eine Länge weggenommen, die das Absetzen des Vortriebsschildes auf die Längswände--2-und mindestens die Anordnung einer nicht dargestellten Vortreibeinrichtung mit Vortriebspressen hinter dem Vortriebsschild ermöglicht. Wenn diese Stelle, wie in Fig. 2 angenommen ist, ausserhalb des Unterfahrungsbereiches liegt, so kann auch ein mit seiner Oberkante an die Oberkante der Längswände--2-anschliessender provisorischer Unterbau erstellt werden, auf den der Vortriebsschild zunächst aufgesetzt werden kann.
Auf den Längswänden
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Der Vortriebsschild ist im Gegensatz zu Vortriebsschilden bekannter Art nicht mit einem Schildschwanz versehen und wird durch ausserhalb des Schildes angeordnete Pressen vorgetrieben. Diese können zunächst am hinteren Schildende angesetzt werden, um den Schild, nachdem der an der Vortriebsbrust anstehende Boden in üblicher Weise weggenommen ist, z. B. um die Breite eines Deckenträgers--5--vorzutreiben. Das Vortreibmass kann auch ein anderes sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Deckenträger mit vollem Rechteckquerschnitt dargestellt, sie könnten jedoch auch einen geschlossenen Kastenquerschnitt oder eine sonstige Querschnittsform aufweisen, die gewährleistet, dass sich die Träger mindestens teilweise mit ihrer Breitseite dicht aneinander anlegen können.
Wenn der Schild z. B. um das Breitmass eines Deckenträgers-5-vorgetrieben ist, werden die Vortriebspressen eingezogen und der erste Deckenträger-5-in dichter Anlage an das Schildende auf die Gleitbahn-3-aufgesezt. Sodann werden die Vortriebspressen gegen die Rückfläche dieses
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befindlichen Deckenträger vor. Diese Vorgänge werden wiederholt, wobei der Schild, wenn sein Vortriebsmass z. B. der Breite nur eines Deckenträgers entspricht, jeweils durch folgenden Deckenträger - -5-- vorgetrieben wird, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Der Schild --4-- wirkt hiebei als Kopfschild, der beim jeweiligen Vortreiben am vorderen Ende Raum schafft für das Vorschieben des ersten ihm folgenden Deckenträgers und der diesem folgenden Deckenträger. Durch das Vorpressen der Deckenträger um jeweils eine Trägerbreite wird am hinteren Ende des Bauwerkes Raum frei, um den nächsten Deckenträger auf die Gleitbahn absetzen zu können. Der Vortrieb wird solange fortgesetzt, bis der erste Deckenträger und alle ihm folgenden Deckenträger ihre richtige Auflagerstellung auf den Längswänden einnehmen. Beim Vortreiben des Kopf-bzw. Deckenschildes-4-werden die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorher erstellten Längsstollen --1--, wie in Fig. 3 angedeutet ist, abgebaut.
Für den Fall, dass die Deckenträger im Abstand voneinander eingebaut werden müssen, kann das Vortreiben z. B. über zwischen den Trägem anzuordnende Stempel oder sonstige Abstandsglieder erfolgen, die den Vortreibdruck von Träger zu Träger übertragen. In diesem Falle kann der Zwischenraum an der Oberkante der Träger, gegebenenfalls auch an den Seiten, durch den Erddruck aufnehmende Schleppbleche od. dgl. überbrückt werden. Derartige Schleppbleche oder sonstige Bleche oder Kunststoffbahnen, die zugleich eine in Fig. 3 mit --8-- bezeichnete Gleitschicht bilden, können auch verwendet werden, um bei dicht an dicht liegenden Deckenträgern deren obere Fläche abzugleichen. Diese Fläche kann jedoch auch, z.
B. durch Aufbringen von Mörtel oder Kunststoffmörtel, abgeglichen werden und diese Abbleichschicht als Gleitschicht --8-- verwendet oder eine besondere Gleitschicht-8auf die Abgleichschicht aufgebracht werden. Vorzugsweise wird beim Vortreiben zur weiteren
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auch zwischen den Trägerenden und dem anstehenden Erdreich, ausgelegt. Dieses Gleitband ist gemäss Fig. 3 auf eine im hinteren Ende des Deckenschildes-4-angeordnete Trommel-6-aufgewickelt und mit seinem äusseren Ende durch einen schmalen Schlitz --13-- zwischen Schild und Deckenträger hindurchgeführt und am Anfang des Unterfahrungsbereiches ortsfest festgelegt.
Beim jeweiligen Vortreiben wickelt sich das Gleitband--7--von der Trommel--6--ab und verhindert dabei, dass zwischen der Gleitschicht --8-- und dem anstehenden Erdreich Reibung entsteht. Es entsteht vielmehr nur zwischen der Innenfläche des Gleitbandes--7-und der Gleitschicht --8-- Gleitreibung, die aber an sich schon gering ist und durch Anwendung von Schmiermittel zwischen diesen Flächen noch verringert werden kann.
Etwaige Verformungen des Erdreiches durch die Auflasten sind durch die bereits erwähnte Verpressung unterhalb der Längswände vorweggenommen, und Setzungen des Erdreiches und/oder der Fundamente über der Decke des Unterfahrungsbauwerkes können dadurch verhindert werden, dass die
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Deckenträger während des Vorschubes durch zwischen ihnen und den Längswänden angeordnete gleitende Kapselpressen durch Anheben ihrer Auflagerenden gehoben werden bzw. kann eine Durchbiegung durch Veränderung der Vorspannung vorher eingebauter Vorspannglieder auch unter wechselnden Auflasten mit Sicherheit verhindert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Auffahren (Herstellen) eines unterirdischen Hohlraumes, z. B. zur Aufnahme eines später herzustellenden Verkehrsbauwerkes, bei dem zunächst zwei die aufzunehmenden Lasten auf den Untergrund übertragende, die seitlichen Wände des Hohlraumes bildende Tragkonstruktionen errichtet werden, auf denen die Deckenträger hintereinander folgend unter überspannung des Raumes zwischen den Tragkonstruktionen und unter Führung auf diesen von hinten derart vorgetrieben werden, dass der Vortriebdruck jeweils auf den zuletzt eingesetzten Deckenträger ausgeübt wird, so dass die Deckenträger gemeinsam vorgepresst werden, bis alle Deckenträger ihre richtige Auflagerstellung auf den die Wände
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Deckenträger in Form von Trägern (5) mit rechteckigem Querschnitt, z.
B. in Form von Kastenträgern aus Stahl oder Stahlbeton bzw. Spannbeton, mit ihrer geschlossenen Längsseite rechtwinklig zur Längsachse des herzustellenden Hohlraumes verlaufend und dicht an dicht liegend mittels eines auf den seitlichen Tragkonstruktionen geführten Kopfschildes (4) vorgepresst und zur Verminderung der Reibung mit dem Erdreich beim Vorpressen mindestens auf einem Teil ihrer äusseren Umfangsfläche mit einer Gleitschicht (8) versehen werden.
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