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Tunnelkörper für Untergrundbahnen und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Tunnelkörper für Untergrundbahnen und Verfahren zu seiner Herstellung.
Die bisher bekannten Tunnelkörper für Untergrundbahnen haben im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt mit im wesentlichen ebenen Seitenwänden und einer ebenen oder mehr oder weniger gewölbten Decke, oder auch einen runden Querschnitt. Ihre Herstellung erfolgt meist in offener Baugrube, die im Bereich von Verkehrsstrassen ganz oder teilweise durch eine den Verkehr aufnehmende Abdeckung überdeckt werden kann. Für Sonderfälle, insbesondere für Fälle, in denen der Tunnelkörper in grösserer Tiefe zu erstellen ist, ist auch die sogenannte geschlossene Bauweise bekannt, bei der der Tunnel unterirdisch im bergmännischen Verfahren oder im Schildvortrieb vorgetrieben wird.
Bei der unterirdischen Bauweise wird zwar der Strassenverkehr im allgemeinen nicht beeinträchtigt und kann während der Bauzeit aufrechterhalten werden. Doch erfordert diese Bauweise einen erheblichen Kosten-und Zeitaufwand. Bei der Herstellung des Tunnelkörpers in offener Bauweise muss der Strassenverkehr mindestens während des Ein-und Ausbaues der die Baugrube überdeckenden Abdeckung gesperrt werden. Ausserdem erfordert eine solche Abdeckung einen wesentlichen Aufwand für ihren Ein-und Ausbau und ihre Unterhaltung während der Bauzeit.
Es ist weiterhin schon seit langer Zeit ein Vorschlag bekannt, nach dem zuerst die senkrechten Seitenwände, gegebenenfalls auch Mittelwände, des Tunnelkörpers in entsprechend bemessenen Bodenlängsschlitzen hergestellt werden und anschliessend die Tunneldecke eingebaut wird, in deren Schutz dann der zwischen den Seitenwänden unterhalb der Decke anstehende Boden weggenommen und die Tunnelsohle hergestellt wird. Von diesem Vorschlag wurde beim Bau der Untergrundbahn in Mailand in der Weise Gebrauch gemacht, dass die Bodenlängsschlitze bei ihrer Herstellung, wie an sich bekannt, in jedem Bauzustand mit einer Bentonitsuspension gefüllt gehalten wurden, die, nachdem die Schlitze bis auf die für die Tunnelwände erforderliche Tiefe hergestellt und die Bewehrung in die Schlitze eingesetzt worden war, durch Einfüllen von Beton allmählich nach oben verdrängt wurde.
Hiebei musste jedoch für den Einbau der Decke der gesamte über ihr anstehende Boden auf der gesamten Tunnelbreite weggenommen werden, was wieder bedingt, dass der Strassenverkehr während des Wegnehmens dieses Bodens sowie während der anschliessenden Deckenherstellung und beim Wiedereinbringen des Bodens gesperrt werden muss.
Ausserdem müssen hiezu im allgemeinen sämtliche im Tunnelbereich über der Decke liegenden Versorgung-un Abwasserleitungen umgelegt werden.
Durch die USA-Patentschrift Nr. 2, 300, 028 ist ferner ein Tunnelkörper mit einer von beiden Seiten des Sohlenbereiches ausgehenden Gewölbewand bekannt, die so geformt ist, dass die Stützlinie in den Kern des Querschnittes fällt, wenn keine Zugspannungen auftreten dürfen. Von diesem Prinzip, nach dem seit langer Zeit Bogenbrücken, Stützmauern usw. konstruiert werden, wird bei dem Tunnelkörper nach der Erfindung jedoch nicht Gebrauch gemacht, da bei diesem die Seitenwände nicht
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in Form von Halbgewölben, sondern als ebene Bauteile ausgebildet sind. Ausserdem ist z. B. durch die deutschen Patentschriften Nr. 601776 und 607868 bekannt, den Untergrund in bestimmten Bereichen durch Einspritzen von Bindemitteln oder Chemikalien zu verfestigen, um hiedurch z. B. Baugruben abzudichten.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 858967 ist auch ein Verfahren zur Dichtung von Bauwerken gegen Grundwasserandrang oder zur Grundwasserhaltung in Baugruben unter Verwendung von Schürzen aus thixotroper Flüssigkeit bekannt. Diese Schürzen können auch zueinander geneigt angeordnet sein. Entsprechend ihrer Aufgabe, den Grundwasserandrang zu einer Baugrube oder einem Bauwerk auch von unten her abzuhalten, sind sie aber nach unten gegeneinander geneigt angeordnet.
Schliesslich ist durch die franz. Patentschrift Nr. 996. 228 ein Verfahren zum unterirdischen Vortrieb eines Tunnels bekannt, bei dem das über dem Tunnelgewölbe anstehende Erdreich durch Zementeinspritzungen gehalten werden soll, die im Bedarfsfalle auch durch Stahldrähte bewehrt werden können. Zusätzlich wird hiebei das Erdreich über dem Tunnelkörper noch durch als Vorhänge bezeichnete geneigte Stützwände gehalten, die aber ihrem Zweck entsprechend wieder nach unten aufeinander zu geneigt sind. Ausserdem stellen diese Stützwände nur ein Provisorium dar und haben keine Tragwirkung im fertigen Bauwerk.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Tunnelkörper in neuartiger Weise so zu gestalten, dass er eine in jeder Hinsicht günstige Querschnittsform aufweist und durch Kombination von teils an sich bekannten, teils neuen Verfahrensschritten in gemischter Bauweise, d. h. zum Teil von der Strasse aus und zum Teil unterirdisch so hergestellt werden kann, dass der Strassenverkehr während der gesamten Bauzeit aufrechterhalten werden kann und die Strassenfläche jeweils nur für einen schmalen längsverlaufenden Arbeitsstreifen von etwa fünf bis sechs Meter maximaler Breite in Anspruch genommen zu werden braucht.
Demgemäss besteht die Erfindung in erster Linie darin, dass der Tunnelkörper einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt mit an der Tunnelsohle liegender Grundlinie aufweist und dass die nach oben gegeneinander geneigten Seitenwände in schrägen Ebenen mit einem Neigungswinkel von etwa 15 gegenüber der Vertikalen angeordnet sind.
Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Tunnelkörper besteht zunächst der Vorteil, dass seine Seitenwände so nahe zusammengerückt werden können, dass sie das Lichtraumprofil der Bahn an dessen oberen Ecken berühren. Trotzdem bleibt an den Seiten genügend Platz, da infolge der gegenseitigen Neigung der Seitenwände auf jeder Seite des Lichtraumprofiles ein im Querschnitt etwa dreieckförmiger Nutzraum gebildet wird, der für die Anordnung von Versorgungskabeln und-leitungen sowie für Kontrollgänge nutzbar gemacht werden kann. Kabel-und Gefahrennischen werden dabei überflüssig.
Bei normaler Grösse des Lichtraumprofiles bestehen hiebei je nach der Tiefenlage des Tunnelkörpers unter Gelände-bzw. Strassenhöhe die verschiedensten Möglichkeiten für die Gestaltung des oberen Teiles des Tunnelkörpers. So können, wenn die Tunnelsohle etwa zwölf bis dreizehn Meter unter Gelände liegt, die Seitenwände des Tunnelkörpers in unmittelbarer gegenseitiger Berührung stehen und dabei etwa bis in Geländehöhe reichen, während sie bei geringerer Tiefenlage an ihren oberen Enden durch eine obere Decke miteinander verbunden sein können. Bei einer Tiefenlage der Tunnelsohle von etwa neun bis zehn Meter beträgt dabei die Breite dieser oberen Decke etwa vier Meter, wenn die Seitenwände mit ihren oberen Enden etwa bis in Geländehöhe reichen.
Weiterhin bietet ein gemäss der Erfindung ausgebildeter Tunnelkörper den Vorteil, dass er auch
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Raum nach oben hin immer enger, so dass in dem Untergrund der Strasse genügend Platz zur Anordnung von Versorgungs-Abwasserleitungen jeder Art neben dem Tunnelkörper bleibt. Derartige Leitungen können aber auch innerhalb des von den Seitenwänden und gegebenenfalls der oberen Decke umschlossenen Raumes über dem Lichtraumprofil angeordnet werden bzw. verbleiben, wenn dieses durch eine Zwischendecke abgeschlossen wird. Der Raum über einer solchen Zwischendecke kann aber auch in anderer Weise genutzt werden.
In jedem Fall bildet die Zwischendecke zugleich eine Aussteifung für die gegeneinander geneigten Seitenwände, die hiedurch in statischer Hinsicht jeweils als Durchlaufträger auf drei Stützen ausgebildet und entsprechend günstig bemessen werden können.
Schliesslich wird durch die Gestaltung des Tunnelkörpers nach der Erfindung der besondere Vorteil erreicht, dass zu seiner Herstellung Verfahren angewendet werden können, die keine offene Baugrube erforderlich machen und zu keinem Zeitpunkt der Baudurchführung mehr als einen Längsstreifen von etwa fünf bis sechs Meter Breite der Strassenfläche in Anspruch nehmen. Der Strassenverkehr kann daher z. B. bei einer Breite einer städtischen Strasse von etwa fünfzehn Metern im wesentlichen ständig aufrechterhalten werden, zumal die Inanspruchnahme dieses schmalen
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Arbeitsstreifens nur für die Zeit der Herstellung der Seitenwände und gegebenenfalls der oberen Decke erforderlich ist.
Eines dieser Verfahren, das ohne Abhaltung von Wasser durch Grundwasserabsenkung oder
Druckluft durchgeführt werden kann, besteht gemäss der Erfindung darin, dass zunächst der unmittelbar unter der späteren Tunnelsohle liegende Boden in an sich bekannter Weise durch Injizieren von chemischen Verfestigungsstoffen verfestigt und gegen den Durchlass von Wasser abgedichtet wird, dann mit Anschluss an den verfestigten Bodenbereich unter Zuhilfenahme von thixotroper Flüssigkeit
Bodenlängsschlitze in nach oben aufeinander zu geneigten Ebenen hergestellt und zur Bildung tragender
Seitenwände des Tunnelkörpers unter Einsetzen der Bewehrung mit Beton gefüllt werden, worauf nach unmittelbarer dichter Verbindung der oberen Enden der Seitenwände oder nach mittelbarer Verbindung derselben durch eine etwa in Gelände- oder Strassenhöhe liegende,
wasserdicht hergestellte oder mit einer Dichtung versehene Decke die weiteren Arbeiten zur Herstellung des Tunnelkörpers, wie
Bodenaushub, mit den hiebei notwendig werdenden Aussteifungs-und/oder Verankerungsarbeiten zur
Aufnahme des Erd-und Wasserdruckes durch die Seitenwände und die verfestigte Bodensohle sowie
Betonarbeiten und sonstige Arbeiten für den Tunnelkörper im Schutz der Seitenwände allein oder der
Seitenwände zusammen mit der Decke durchgeführt werden.
Etwa im Bereich des herzustellenden Tunnelkörpers anstehendes Grundwasser ist dieser Bauweise nicht hinderlich, da die Bodenverfestigung auch im Grundwasser durchführbar ist und die Seitenwände mit Hilfe von thixotroper Flüssigkeit ohne weiteres ebenfalls im Grundwasser herstellbar sind. Ferner bereitet es keine Schwierigkeiten, den Beton für die Seitenwände wasserdicht zu gestalten.
Wenn der Tunnelkörper unter Anwendung von Druckluft zum Verdrängen des anstehenden Wassers hergestellt und dabei eine Stahlbetonsohle auf einer unteren druckwasserhaltenden Sohlendichtung sowie über dem Lichtraumprofil eine Zwischendecke eingebaut werden, so ist die Bildung einer verfestigten Bodensohle zur Abhaltung des Wassers nicht nötig. Es können dann zuerst die Seitenwände des Tunnelkörpers in der erläuterten Weise hergestellt und an ihren oberen Enden miteinander verbunden werden, worauf die Zwischendecke mit luftdichtem Anschluss an die Seitenwände hergestellt und dann der Raum unter der Zwischendecke in aufeinanderfolgenden Längsabschnitten jeweils als Druckluftarbeitsraum zur Durchführung der für die Herstellung der Sohlendichtung und der Stahlbetonsohle notwendigen Arbeiten unter Verdrängung des Wassers durch Druckluft ausgebildet wird.
Zur Herstellung der gegeneinander geneigten Schlitzwände kann z. B. ein geführter Greifer verwendet werden, wie er auch schon bei lotrechten Schlitzwänden eingesetzt wird. Bis zu welcher maximalen Neigung die Bodenschlitze offengehalten, bewehrt und betoniert werden können, hängt von der Entwicklung der Maschinentechnik ab. Sicher ist, dass mit den zur Zeit bereits verfügbaren Geräten Neigungen bis zu 150 ohne jede Schwierigkeit ausgeführt werden können.
Die ideale Querschnittsform des Tunnelkörpers ist ein Dreieck, dessen Spitze in Geländehöhe liegt. Hiebei kann der Boden über dem Lichtraumprofil, wenn über diesem, wie bereits erwähnt, eine Zwischendecke eingebaut wird, innerhalb des von den oberen Teilen der Seitenwände umschlossenen Raumes verbleiben. Er kann aber auch aus diesem Raum entfernt werden. Das hängt unter anderem von der Tiefenlage des Tunnels, aber auch von den Baugrundverhältnissen wesentlich ab, denn durch völlige oder teilweise Beseitigung des Bodens aus diesem Raum kann die Pressung in der Sohle nahezu aufgehoben werden. Das heisst, die Beanspruchung in der Sohle kann so gehalten werden, dass sie nicht grösser ist als die Vorbelastung durch den früher überlagernden Boden.
Die Dreieckform kann aber zur Zeit nur bei grösserer Tiefenlage des Tunnels verwendet werden, da sie bei einer geringeren Tiefenlage der Tunnelsohle als zwölf bis dreizehn Meter für einen normalen zweigleisigen Tunnel eine grössere Neigung der Seitenwände als 150 erforderlich macht. Hier bietet jedoch die bereits erwähnte Ausbildung des Tunnelquerschnittes als Trapez eine gut brauchbare Zwischenlösung. Die Spitze des Dreiecks ist dabei abgeschnitten und durch die bereits erwähnte Decke z. B. in Form einer in Strassenoberkante liegenden Stahlbetonplatte ersetzt. Auch bei dieser Querschnittsform besteht die Möglichkeit, über dem Lichtraumprofil eine Zwischendecke anzubringen und den Raum über dieser Decke auszubaggern oder den Boden und vorhandene Leitungen in diesem Raum zu belassen.
Bei grösserer Tiefenlage, wenn z. B. die Tunnelsohle über etwa dreizehn Meter tief liegt, kann als Tunnelquerschnitt ein Dreieckprofil Verwendung finden, dessen Spitze unter oder erheblich unter Strassenoberkante liegt. In diesem Falle werden die Tunnelseitenwände in den Bodenschlitzen nur bis zum Scheitel des Dreiecks betoniert.
Wenn ein Tunnelkörper von trapezförmigem Querschnitt hergestellt werden soll, bei dem über dem Lichtraumprofil eine Aussteifung in Form einer den darüber befindlichen Boden tragenden
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Zwischendecke angeordnet ist, so kann die Zwischendecke als Fertigteildecke in der Weise gebildet werden, dass im Bereich des Tunnelprofils zunächst ein sich quer zur Tunnellängsachse erstreckender
Kopfschacht mit einer unter die Unterkante der späteren Zwischendecke reichenden Tiefe hergestellt und von diesem aus ein Fertigteilträger als quer verlaufender Deckenträger vor Kopf eingebaut wird, worauf von dem Kopfschacht aus durch Wegnehmen des Bodens unter dem eingebauten Fertigteil- bzw.
Deckenträger ein von Seitenwand zu Seitenwand gehender zusätzlicher Arbeitsraum unter dem eingebauten Träger gebildet und von diesem aus der zweite Fertigteilträger in der gleichen Weise als
Querträger vor Kopf eingebaut wird und diese Arbeitsschritte zum Einbau der nachfolgenden
Deckenträger mit einer in Längsrichtung des Tunnelkörpers liegenden allgemeinen Arbeitsrichtung wiederholt werden.
Falls der Tunnelkörper keine abgedichtete Stahlbetonsohle erhält und unter Zuhilfenahme einer
Bodenverfestigung im Sohlenbereich hergestellt wird, so kann vorzugsweise so vorgegangen werden, dass der Boden im Tunnelprofil zunächst nur bis zu einer Tiefe weggenommen wird, bei der die
Seitenwände mit ihren unteren Enden noch verhältnismässig tief, z. B. zwei bis drei Meter, in den Boden einbinden, worauf in dem noch anstehenden Boden im Abstand voneinander von Seitenwand zu
Seitenwand und nach unten bis zur Bodenverfestigung reichende Querschlitze in Schlitzbauweise mit thixotroper Flüssigkeit gebildet und im unteren Teil der Querschlitze Sohlbalken aus Stahlbeton in
Verbindung mit dem verfestigten Boden und den Seitenwänden hergestellt werden, die eine Aussteifung für die Seitenwände und/oder die Sohle bilden.
Die Abdichtung bei einem in dieser Weise hergestellten Tunnelkörper nach der Erfindung erfolgt dann im Bereich der Sohle durch die die Dichtung des Bodens bewirkende Bodenverfestigung, während sie im Bereich der Seitenwandungen dadurch gewährleistet wird, dass zu ihrer Herstellung, wie bereits erwähnt, wasserdichter Beton verwendet wird. Der Scheitel bzw. die obere Decke des Tunnelkörpers kann durch eine von oben aufgelegte Dichtung abgedichtet werden. Falls erforderlich, können zur zusätzlichen Abdichtung an den Verbindungsstellen des verfestigten Bodenbereiches mit den Seitenwänden noch Injektionen vom Tunnelinnern aus durchgeführt werden.
Für den Fall, dass der Tunnelkörper in der angegebenen Weise mit einer Stahlbetonsohle und einer unteren druckwasserhaltenden Sohlendichtung hergestellt wird, wird die Stahlbetonsohle vorzugsweise als Wanne mit an beiden Längsseiten hochgezogenen Wannenrändern ausgebildet, die unter Einspannung der an den beiden schräg nach oben geneigten Innenflächen der Seitenwände bis auf eine bestimmte Höhe hochgeführten Sohlendichtung an die Seitenwände anbetoniert wird.
Hiedurch wird eine dauerhafte und einwandfreie Abdichtung der Tunnelsohle erreicht, wobei durch den auf die fertige Sohle von unten ausgeübten Wasserdruck verhindert wird, dass sich zwischen der schrägen Aussenfläche der beiden Wannenränder der Sohle, der hochgeführten Sohlendichtung und der schrägen Innenfläche des unteren Teiles der Seitenwände Fugen bilden können. Vielmehr wird die Sohle mit ihren Wannenrändern unter vollkommener Einspannung der hochgeführten Randteile der Sohlendichtung von unten fest gegen die Seitenwandungen gepresst, so dass zwischen der Dichtung und den Seitenwänden ein guter dichtschliessender Anschluss gewährleistet ist.
Dieser Anschluss kann noch verbessert werden, wenn die Dichtung am oberen Rand der beiden hochgeführten Seitenteile nach aussen abgebogen in einen Längsschlitz jeder Seitenwand eingefügt wird, der in waagrechter oder zur Neigung der Wände senkrechter Ebene vom Innenraum des Tunnelkörpers aus hergestellt und nach Einfügung der Dichtung beiderseits derselben mit Zementmörtel oder einem andern erhärtenden Dichtungsstoff ausgefüllt wird.
Zur Durchführung der für die Herstellung der Sohlendichtung und der Stahlbetonsohle erforderlichen Arbeiten kann das Wasser bzw. Grundwasser auch durch Verfestigung des Bodens unter der Sohle, gegebenenfalls in Form umgekehrter Gewölbe, abgehalten werden. Die hiezu verwendeten Verfestigungsstoffe können jedoch solcher Art sein, dass sie nur vorübergehend für die Dauer der Bauarbeiten eine Abdichtung herbeiführen. Die Arbeiten können jedoch auch im Schutz einer vorübergehenden Grundwasserabsenkung durchgeführt werden.
Wenn der Tunnelkörper mit Zwischendecke und unter Verdrängen des Wassers durch Druckluft hergestelt wird, so wird vorzugsweise so vorgegangen, dass zum Betrieb der abschnittsweise unter der Zwischendecke gebildeten Druckluftarbeitsräume der über dem jeweiligen Druckluftarbeitsraum liegende Raum über der Zwischendecke und zwischen den sich einander nähernden Seitenwänden ganz oder teilweise als Druckluftschleusenraum ausgebildet wird.
Zum luftdichten Abschluss der Druckluftarbeitsräume an dem in der Arbeitsrichtung vorn liegenden Ende jedes Druckluftarbeitsraumes und für den ersten Druckluftarbeitsraum auch am hinteren Ende desselben werden gemäss der Erfindung jeweils vor dem Einbau der Zwischendecke in den entsprechenden Endbereichen der Arbeitsräume mindestens bis zur Unterkante des Tunnelkörpers
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reichende, quer verlaufende Bodenschlitze unter Zuhilfenahme von stabilisierender Flüssigkeit, vorzugsweise thixotroper Flüssigkeit, hergestellt und die stabilisierende Flüssigkeit, wie an sich bekannt, nach Herstellen des jeweiligen Bodenschlitzes zu einer tragfähigen, wasser-und luftdichten, gegebenenfalls auch bewehrten Abschlusswand veredelt,
oder eine solche Abschlusswand durch Ausfüllen des Bodenschlitzes mit Beton unter Verdrängen der stabilisierenden Flüssigkeit gebildet, worauf das obere Ende jeder solchen Abschlusswand beim Betonieren der Zwischendecke luftdicht mit dieser verbunden wird.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen als Beispiele dargestellten Ausführungsform beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen schematischen Querschnitt, der bei einem kleineren und einem grösseren Lichtraumprofil verschiedene Gestaltungen des Tunnelkörpers veranschaulicht ; Fig. 2 einen Querschnitt durch einen trapezförmigen Tunnelkörper, bei dem der Boden über dem Lichtraumprofil in seiner natürlichen Lagerung verblieben ist ; Fig. 3 einen Längsschnitt zu Fig. 2, der den Einbau der Fertigteile für eine Zwischendecke zeigt ; Fig. 4 einen gemäss der Erfindung mit einer Stahlbetonsohle und Sohlendichtung hergestellten Tunnelkörper im Querschnitt ;
Fig. 5 den Anschluss der Tunnelsohle an die eine Seitenwand in gegenüber Fig. 4 vergrösserter Darstellung, und Fig. 6 verschiedene Bauzustände bei der Herstellung des Tunnelkörpers im Längsschnitt.
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verschiedene Tiefenlagen andeuten, nämlich für die Strassenhöhe--a--eine Tiefenlage von neun bis zehn Metern, für die Strassenhöhe-b-eine Tiefenlage von etwa zwölf bis dreizehn Metern und für die Strassenhöhe-c-eine Tiefenlage von etwa achtzehn Metern. Weiterhin sind mit ausgezogenen Linien die Seitenwände-5 und 6--eines Tunnelkörpers von dreieckigem Querschnitt dargestellt, der
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in gegenseitiger Berührung. Sie sind hier durch den Beton, gegebenenfalls auch durch Bewehrungseinlagen miteinander verbunden.
Zur Bildung der Sohle des Tunnelkörpers ist der Boden im Sohlenbereich in an sich bekannter Weise durch Einspritzen von Chemikalien, gegebenenfalls in Form umgekehrter Gewölbe, verfestigt und hiedurch zugleich wasserundurchlässig gemacht. Je nach der Stärke der verfestigten Bodenschicht --9-- und dem Grundwasserstand kann die Tunnelsohle allein durch diese verfestigte Schicht und durch einen Abgleich aus Beton gebildet werden. Es kann aber auch die Verfestigung des Bodens in etwas grösserer Tiefe durchgeführt und unmittelbar über der verfestigten Schicht eine Stahlbetonsohle eingebaut werden, die auch quer verlaufende Sohlbalken-28--
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Pressungen auf die verfestigte Bodenschicht übertragen werden sollen.
In der Fig. 1 sind weiterhin mit gestrichelten Linien die Seitenwände --5',6'-- eines ebenfalls einen dreieckigen Querschnitt aufweisenden Tunnelkörpers dargestellt, der in seinem unteren Teil das
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bzw. 10'--gebildet, in dem sämtliche Stromkabel und sonstigen elektrischen Einrichtungen sowie Leitungen jeglicher Art und Kontrollgänge untergebracht werden können.
Ferner zeigt Fig. l, dass die mit ausgezogenen und mit gestrichelten Linien dargestellten dreieckigen Querschnittsformen des Tunnelkörpers auch verwendet werden können, wenn die Tiefenlage des Tunnels grösser ist und etwa der in Fig. 1 für die Gelände- bzw. Strassenhöhe --c-- gezeigten Tiefenlage entspricht. In diesem Falle werden die Seitenwände--5, 6 bzw. 5', 6'-- nicht über den
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Tunnelkörpers nicht oder nur dann beibehalten werden, wenn der Neigungswinkel vergrössert wird. Da hiedurch jedoch die Herstellung der Seitenwände erschwert werden würde, kann für einen solchen Fall
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bezeichnet ist.
Ausserdem kann der Tunnelkörper bei jeder Querschnittsform noch eine z. B. unmittelbar über dem Lichtraumprofil --8,8'-- angeordnete Aussteifung --12-- erhalten, die die Durchbiegung der Seitenwände aus dem Erddruck verringert und ein mittleres Auflager für jede Seitenwand bildet, so dass diese in statischer Hinsicht als Durchlaufplatte über drei Felder ausgebildet und entsprechend bemessen werden kann.
Die Seitenwände müssen nicht geradlinig nach oben zusammenlaufen, sondern können z. B. auch nach aussen etwas gewölbt werden.
In der Fig. 2 ist ein Tunnelkörper mit trapezförmigem Querschnitt dargestellt, der in der unteren
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Metern unter Strassenhöhe im Winkel a von etwa 140 geneigt sind. Der Tunnelkörper ist etwa in Gelände- bzw. Strassenhöhe mit einer oberen Decke--11--versehen, die bei der dargestellten Ausführungsform im Bereich des Tunnelkörpers die Strassendecke oder deren Unterbau bilden kann und
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Hohlraum nicht unerwünscht oder gar als Nutzraum erwünscht ist, auch entfernt werden, wobei auch eine entsprechende Verbindung der oberen Decke mit den Seitenwänden --5, 6-- hergestellt werden müsste. über dem Lichtraumprofil-8-weist der Tunnelkörper eine Zwischendecke - auf, die zugleich das mittlere Auflager und eine Aussteifung für die beiden Seitenwände bildet.
Der Neigungswinkel a der Seitenwände von etwa 140 führt bei der angegebenen Tiefenlage des Tunnelkörpers zu einer oberen lichten Weite zwischen den Seitenwänden-5, 6- von etwa vier Metern, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die obere Decke --11-- nach Fertigstellung der Seitenwände innerhalb eines längsverlaufenden Arbeitsstreifens-A3-der Strassenfläche herzustellen, der höchstens etwa sechs Meter breit zu sein braucht. Bei einer Breite einer städtischen Strasse von etwa fünfzehn Metern verbleibt somit selbst während des Einbaues der oberen Decke, die von allen gemäss der Erfindung auszuführenden Bauarbeiten am meisten Platz auf der Strasse erfordert, eine Breite von neun Metern für den Fussgänger- und Fahrverkehr.
Die Herstellung des Tunnelkörpers nach Fig. 2 erfolgt in der nachstehend erläuterten Weise, die
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gestrichelten Linien-14 und 15-seitlich begrenzten Raum nicht dargestellte Einspritzrohre bzw. - lanzen in den Untergrund bis in den zu verfestigenden Bodenbereich eingetrieben und der Boden unter der Tunnelsohle durch Einpressen von Chemikalien und Abdichtungsstoffen in an sich bekannter Weise verfestigt und gegen Wasserdurchlass abgedichtet. Sodann können die gleichen Arbeiten von dem Arbeitsstreifen-A2-aus in dem durch die gestrichelten Linien-16, 17- begrenzten Raum durchgeführt werden, der den vorherigen Arbeitsstreifen um einen bis zwei Meter überschneiden kann.
Auf diese Weise wird eine über die gesamte untere Breite des Tunnelkörpers durchgehende Verfestigungssehicht--9--gebildet, die das Durchtreten von Grundwasser verhindert. Die Arbeitsstreifen--AI und A2--brauchen hiefür und auch für die weiteren Arbeiten nur eine Breite von vier bis fünf Metern zu haben, und da diese Arbeitsstreifen bis auf ihre mittlere überschneidung nicht gemeinsam, sondern nacheinander beansprucht werden, verbleibt somit bei einer Gesamtbreite der Strasse von fünfzehn Metern bei den von ihnen aus durchzuführenden Arbeiten inner eine freie Verkehrsbreite von zehn bis elf Metern.
Die Arbeiten zur Verfestigung der Bodenschicht--9--von den Arbeitsstreifen--AI und A2--aus brauchen nicht unmittelbar aneinanderschliessend durchgeführt zu werden. Vielmehr können
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B.od. dgl. ein der Neigung der Seitenwand --5-- entsprechend geneigter, gestrichelt angedeuteter Bodenlängsschlitz --18-- hergestellt, der, wie an sich bekannt, bei seiner Herstellung ständig bis zum oberen Rand mit thixotroper Flüssigkeit gefüllt gehalten wird. Die thixotrope Flüssigkeit schützt nach den der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnissen auch die überhängende Schlitzwand vor dem Einfallen und hält den Schlitz, ohne dass irgendwelche Bodenbewegungen eintreten, mit Sicherheit offen.
Wenn der Bodenlängsschlitz --18-- bis auf die verfestigte Bodenschicht --9-- herunter
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den Schlitz Beton eingefüllt, der die thixotrope Flüssigkeit nach oben verdrängt. Diese kann in dem Masse wie Beton von unten her eingefüllt wird, oben abgepumpt und zur weiteren Verwendung bereitgehalten werden.
Nach Fertigstellung der Seitenwand --5-- in dieser Weise kann der Arbeitsstreifen-AI-- bis auf die mittlere Überschneidung mit dem Arbeitsstreifen-A2-für den Verkehr freigegeben und die Bodenverfestigung für die andere Tunnelhälfte, falls sie nicht schon ausgeführt worden ist, nunmehr von dem Arbeitsstreifen --A2-- aus durchgeführt werden. Anschliessend wird der Bodenlängsschlitz für die Seitenwand --6-- in der für die Seitenwand --5-- beschriebenen Weise hergestellt und die Seitenwand --6-- betoniert. Der Schlitz und die Bewehrung für diese Wand sind in Fig. 2 der übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
Nach Fertigstellung der Seitenwand --6-- kann auch der Arbeitsstreifen --A2-- wieder freigegeben und der mittlere Arbeitsstreifen--A3--besetzt werden, der, wie bereits erwähnt, von der Strasse eine Breite von maximal sechs Metern in Anspruch nimmt und von dem aus die obere Decke
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Strassendecke in diesem Bereich die Strasse in ihrer gesamten Breite wieder für den Verkehr freigegeben werden kann.
Bei den Querschnittsformen nach Fig. 1 und einer der Gelände-bzw. Strassenhöhe--c-- entsprechenden Tiefenlage werden die Bodenlängsschlitze, falls der Scheitel --7-- des Tunnelkörpers unter Gelände liegen soll, so hergestellt, dass sie sich in Scheitelhöhe kreuzen. Die über der Scheitelhöhe liegenden Schlitzräume (vgl. die strichpunktierten bzw. gestrichelten Linien) werden hiebei nicht mit Beton, sondern wieder mit Boden gefüllt.
Zur weiteren Durchführung der Arbeiten ist lediglich in grösseren Abständen von einigen Hundert Metern jeweils ein quer zur Tunnellängsrichtung verlaufender provisorisch abgeschotteter Kopfschacht notwendig. Von diesem aus wird, nachdem etwa vorhandenes Grundwasser aus dem von der verfestigten Bodenschicht und den Seitenwänden gebildeten Trog abgepumpt worden ist, zunächst die Zwischendecke --12-- eingezogen. Hiezu wird gemäss Fig. 3 von dem Kopfschacht --20-- aus
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dem Träger in Pfeilrichtung um ein der Breite des Trägers entsprechendes Mass vorgestreckt und der zweite Träger-25--, wie gestrichelt angedeutet, vor Kopf eingebaut und an weitere Hängestangen - 24--angehängt usw.
Einzelheiten dieses Deckeneinbaues können in an sich bekannter Weise unter Verwendung entsprechender Hilfsmittel durchgeführt werden.
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Höhe aus, die noch eine genügende Aussteifung der unteren Enden der Seitenwände durch den zwischen ihnen anstehenden Boden gewährleistet, etwa im Abstand von vier bis sechs Metern voneinander Querschlitze --27-- hergestellt, von denen in Fig. 3 ein Querschlitz gestrichelt angedeutet ist. Diese Querschlitze, die bis zu der verfestigten Bodenschicht --9-- reichen, werden bei ihrer Herstellung ebenfalls ständig mit thixotroper Flüssigkeit gefüllt gehalten und dienen zur Herstellung von Sohlbalken-28-, die nach Einbringen der Bewehrung durch Einfüllen von Beton in die thixotrope Flüssigkeit gebildet werden.
Die Sohlbalken bilden ein unteres Widerlager für die Seitenwände - -5, 6--, die bei ihrer Herstellung zur besseren Lastverteilung am unteren Längsrand mit zusätzlichen Bewehrungseinlagen zur Bildung je eines Längsrandbalkens versehen werden können. Die Sohlbalken können auch durch Vorpressen mittels einer mittig angeordneten Presse oder durch Verzahnung mit der
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Sohlenplatte über oder zwischen den Sohlbalken betoniert werden kann. Auch können gegebenenfalls zur zusätzlichen Dichtung der Wandanschlüsse an die verfestigte Bodenschicht --9-- noch Dichtungsmittel injiziert oder sonstige Dichtungsmassnahmen vom Tunnelinnern aus durchgeführt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 weist der Tunnelkörper--l--einen der Fig. 2 entsprechenden trapezförmigen Querschnitt auf. Die beiden längsverlaufenden Seitenwände--5, 6-- sind wieder etwa in Strassenhöhe durch die Decke--11--verbunden, und es ist eine etwa auf halber Höhe liegende Zwischendecke --12-- vorgesehen, die zugleich eine Aussteifung für die Seitenwände --5, 6-- bildet. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist aber der Tunnelkörper--l--mit einer aus Stahlbeton gebildeten Sohle--9'--mit einer unteren Dichtung--2--versehen.
Die Zwischendecke--12-unterteilt den Innenraum des Tunnelkörpers in einen unteren Raum, der das gestrichelt angedeutete Lichtraumprofil --8-- für eine zweigleisige Untergrundbahn enthält, und in einen oberen Raum --3--, der in beliebiger Weise, unter anderem z. B. auch als Park- bzw. Abstellraum für Kraftfahrzeuge, ausgenutzt werden kann.
Die Seitenwände--5, 6-- des Tunnelkörpers sind wieder als wasserdichte Stahlbetonwände ausgebildet, die durch Ausfüllen von entsprechend der Dicke, Tiefe und gegenseitigen Neigung der Seitenwände unter Verwendung einer stabilisierenden Flüssigkeit, z. B. thixotroper Flüssigkeit, hergestellten Bodenschlitzen mit Beton unter Verdrängung der stabilisierenden Flüssigkeit gebildet sind.
Zur Erläuterung der weiteren Herstellung des Tunnelkörpers--l--ist angenommen, dass der normale Grundwasserspiegel auf der in Fig. 4 durch die gestrichelt gezeichnete Linie--4-- angedeuteten Höhe liegt. Nachdem die Seitenwände--5, 6-- hergestellt sind, wird zunächst die Decke - eingebaut, die ebenfalls als Stahlbetondecke ausgebildet sein kann, aber auch eine dichte Träger-oder Fertigteildecke sein kann. Für den Einbau der Decke--11--kann der noch zwischen den Seitenwänden--5, 6-- anstehende gewachsene Boden als Schalungsboden oder-träger verwendet werden.
Sodann kann im Schutze der Decke--11--und der Seitenwände--5, 6-- entsprechend Fig. 6, Bauzustand I, der anstehende Boden --13-- zunächst bis etwa zur Unterkante der Zwischendecke--12--weggenommen werden, wobei angenommen ist, dass die Arbeitsrichtung dem in Fig. 6 gezeigten pfeil --34-- entspricht. Sodann wird dem Aushub dieses Bodens folgend, die Zwischendecke--12--hergestellt, die vorzugsweise ebenfalls als Stahlbetondecke ausgebildet sein kann und in nicht dargestellter Weise in die Seitenwände--5, 6-- von innen aus eingebunden wird.
Die Zwischendecke--12--kann ebenfalls unter Ausnutzung des unter der Zwischendecke anstehenden Bodens-35-- (Fig. 6) als Schalungsboden oder-träger betoniert werden.
Für die Durchführung der weiteren Arbeiten ist es notwendig, das Grundwasser zu entfernen.
Hiezu kann eine an sich bekannte Grundwasserabsenkung durchgeführt werden.
Für die dargestellte Ausführungsform ist jedoch gemäss der Erfindung vorgesehen, das das Grundwasser, wie an sich bei Druckluft-Senkkastengründungen oder beim Schildvortrieb bekannt, durch Anwendung von Druckluft verdrängt wird. Hiezu wird der Tunnelraum unterhalb der Zwischendecke --12-- in bestimmten Längenabschnitten als Druckluftarbeitsraum--36-- (Fig. 6, Bauzustand III) verwendet und entsprechend ausgebildet. Fig. 6 zeigt in der oberen Reihe einen solchen Längenabschnitt, der mit --37-- bezeichnet ist und in drei Bauzuständen I, II, III dargestellt ist.
Hienach besteht die Ausbildung zu einem Druckluftarbeitsraum--36--darin, dass gemäss Bauzustand I nach Fertigstellung der oberen Decke--11--und nachdem der Aushub des Bodens--13--mit einer bis etwa zur Zwischendecke--12--reichenden Tiefe etwas vorgetrieben ist, zunächst am
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6--stabilisierende Flüssigkeit kann z. B. thioxotrope Flüssigkeit verwendet werden, in die nach Fertigstellung des Bodenschlitzes gegebenenfalls nach Einbringen einer Bewehrung, Beton eingefüllt wird, wodurch die stabilisierende Flüssigkeit verdrängt und eine tragfähige, dichte Abschlusswand --40-- aus Beton bzw. Stahlbeton gebildet wird, die das durch den unteren Teil des Tunnelkörpers gebildete Trapezprofil aufweist.
Eine solche Abschlusswand kann aber auch dadurch hergestellt werden, dass als stabilisierende Flüssigkeit ein flüssiges Gemisch aus Bentonit und Zement verwendet wird, das nach Fertigstellung des Bodens erhärtet und die Abschlusswand bildet. Wenn die hintere Abschlusswand--40--hergestellt ist,
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kann am hinteren Ende des Längenabschnittes --37-- mit der Herstellung der Zwischendecke --12-- begonnen werden. Das Betonieren dieser Decke folgt dem Aushub des Bodens--13--, der in allen Längenabschnitten wieder dem Einbau der oberen Decke--11--folgt.
Sobald der Aushub des Bodens --13-- bis zu dem in der Arbeitsrichtung vorderen Ende des Längenabschnittes --37-- durchgeführt ist, wird an diesem Ende des Abschnittes von dem oberen Raum--50--aus eine zweite Abschlusswand-41-in der gleichen Weise wie die Abschlusswand --38-- hergestellt und dann das Betonieren der Zwischendecke --12-- über die zweite Abschlusswand --41-- hinaus fortgesetzt.
Entsprechend Bauzustand 11 kann nunmehr der obere Raum-50-am vorderen und
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Abschlusswände--42--begrenztTunnelkörpers--l--innerhalb des Längenabschnittes--37--mit Druckluft--D--gefüllt werden, die das Grundwasser aus dem Druckluftarbeitsraum--36--nach unten verdrängt, so dass
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luftdicht verschliessbar sein.
Aus der unteren Reihe der Fig. 6 ist ersichtlich, wie die einzelnen Arbeiten in ihrer Aufeinanderfolge im Anschluss an ein in der erläuterten Weise in einzelnen Längenabschnitten hergestelltes fertiges Tunnelstück weitergeführt werden. Im Anschluss an das dargestellte "Fertige Tunnelstück" war zunächst ein Längenabschnitt gebildet worden, der an dem in der Arbeitsrichtung vorderen Ende im unteren Raum durch die ebenfalls im Schlitzverfahren hergestellte Abschlusswand - 44-- begrenzt war.
Beim Weiterbau wird dieser Längenabschnitt mit dem nächstfolgenden Längenabschnitt vorübergehend zu einem den unteren Raum von zwei Längenabschnitten in Anspruch nehmenden Druckluftarbeisraum --45-- zusammengefasst, damit der Aushub des Bodens-35unter der Zwischendecke --12-- in Arbeitsrichtung über die Abschlusswand --44-- hinaus fortgesetzt und diese für den Einbau der Sohlendichtung --2-- und der Stahlbertonsohle --9'-abgetragen werden kann. Wenn die Sohle bis über die Stelle, an der die Abschlusswang --44-gestanden hat, hinaus vorgetrieben ist, so kann der Abschnitt bzw.
Druckluftarbeitsraum wieder verkürzt werden, indem an dieser Stelle luftdichte Abschlusswände errichtet werden, die den luftdichten Abschlusswänden--42 und 46-- am vorderen Ende des in Fig.6 als "Fertiges Tunnelstück" bezeichneten Bauwerkes entsprechen. Die Abschlusswände--42 und 46--können dann weggenommen werden, wodurch das "Fertige Tunnelstück" um einen weiteren Längenabschnitt verlängert wird.
Die Sohlendichtung --2-- kann in den aufeinanderfolgenden Längenabschnitten durchgehend in an sich bekannter Weise durch mehrlagiges Verlegen von Dichtungsbahnen aus Bitumenpappe mit Zwischenanstrichen aus Bitumen hergestellt werden. Statt dessen können jedoch auch Dichtungsbahnen
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gebildet. Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, werden die Dichtungsbahnen der Sohlendichtung - an beiden Längsseiten des Tunnelkörpers-l--an der Innenfläche der aufeinander zu geneigten Seitenwände --5,6-- hochgezogen und an diesen Wänden festgeklebt. Damit ein Wasserdurchtritt durch den Grenzbereich zwischen der Aussenfläche der Sohlendichtung und der
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Dichtung zwischen der Sohle und den aufgehenden Seitenwänden erreicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Tunnelkörper für Untergrundbahnen mit mehreckigem Querschnitt und im wesentlichen
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