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Die Erfindung bezieht sich auf den Bau von Wänden, insbesondere Tunnelwänden mit dauernder, einer Veränderung ausgesetzter Belastung.
Im Hoch- und Tiefbau wird seit jeher angestrebt, die zwischen den einzelnen Bauelementen bzw. Bauteilen auftretenden Druck- und Scherkräfte mittels einer möglichst grossen Oberfläche mit einer möglichst geringen spezifischen Kraft weiterzuleiten, so dass die mechanische Beanspruchung der Körper auf einem kleinen Wert gehalten werden kann. Starke Beanspruchungen benötigen nämlich-wenn sie auch nur lokal auftreten-Werkstoffe mit besonders guten mechanischen Eigenschaften, also ein kostenaufwendiges Material.
Diesem Zweck dienten bisher verschiedene Mörtel, welche die übernommenen Kräfte verteilen und nach Erhärtung ein lasttragendes Element der Konstruktion bilden. Diesem Zwecke dienten gleichfalls die verschiedenen Unterlagen und Zwischenschichten, wie Holz, Papier, elastische Schichten, z. B. Kunststoffschichten usw. Die Mörtel- und Ausfüllschichten ermöglichen in vielen Fällen zugleich auch die
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so dass Beschädigungen auftreten und auch die Dichtungs- und Isolierungswirkung aufhört.
Solche Erscheinungen kann man z. B. beim Tunnelbau feststellen. Infolge der Abmessungstoleranzen bei der Herstellung ist das Zusammenpassen der vorgefertigten Wandteile oft nicht einwandfrei, weshalb sehr viele Fertigteile unter dem auf sie einwirkenden grossen Druck der Schildpressen zusammenbrechen. Ist es gelungen, die Gleichmässigkeit der Fugen bei dem Bau zu sichern, dann treten später infolge des sich mit der Zeit langsam ändernden Erddruckes Verschiebungen ein, die das eingebaute Bindematerial zerstören und gleichzeitig die Dichtungs- und Isolierungswirkung desselben beseitigen.
Ähnliche Probleme treten auch beim Ufermauerbau in stehenden Gewässern auf. Auf die am Ufer erbaute Wand übt das Eis einen grossen Druck aus und setzt allmählich die Verkleidung in Bewegung, drückt die Bindeschicht ab, die starke dynamische Wirkung des Wellenschlages unterhöhlt schliesslich die Ufermauer und zerstört diese.
Sogar bei solchen lediglich als Wandkonstruktion zu betrachtenden Bauobjekten, wie bm Strassenbelag, hat die nicht entsprechend vorbereitete, keine gleichmässige Unterstützung bietende Bettung erheblichen Schaden verursacht, nicht minder das Ausfrieren der Bettung oder des Bodens mit nicht entsprechender Kornverteilung, was sich gleichfalls in der Änderung des Bodendruckes zeigt.
Die Zielsetzung der Erfindung ist es, alle diese ungünstigen Erscheinungen zu vermeiden. Die Erfindung betrifft also ein Verfahren für den Bau von Wänden, insbesondere Tunnelwänden, mit dauernder, einer Veränderung ausgesetzter Belastung, bei welchem ein fugenfüllendes Bindematerial seine dichtenden und isolierenden Eigenschaften beibehält, die Bewegung der Wandkonstruktion bis zu einem gewissen Ausmass ermöglicht und hiemit den schädlichen Brüchen und mechanischen Beschädigungen vorbeugt.
Das Wesentliche des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht darin, dass zur Ausfüllung der Fugen zwischen den die Wände bildenden Bauelementen und zwischen den Wänden und dem die Wände umgebenden auf die Wände eine dauernde Belastung ausübenden Erdreich, Felsen u. dgl., ein aus formänderungsfähigen, mit
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Ermöglichung einer relativen Bewegung der Wände oder deren Bauelemente abgewartet wird, bis sich annähernd ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat, wonach die Fugen an ihren offenen Enden durch die eigene Verfestigung der formänderungsfähigen Schicht oder mittels besonderer Abschlussteile geschlossen werden.
Die formänderungsfähigen Materialien sind also im allgemeinen Konglomerate, die aus körnigen und/oder faserigen Teilchen bestehen und wobei die Lücken zwischen den festen Teilchen durch halbflüssiges, flüssiges oder gasartiges Material ausgefüllt sind.
Diese Materialien weichen bei einem höheren Druck aus, sind formänderungsfähig ; gleichzeitig konsolidieren sie bei einer Dicke, die geringer als ein bestimmter Grenzwert ist, wobei der hier auftretende Druck eine gewisse Grenze überschreitet und sind in diesem Zustand auch zur Aufnahme eines grösseren Druckes geeignet.
Wenn der Tunnel auf obige Weise aus Wandelementen erbaut wird, so drückt sich das z. B. aus Asphalt bestehende Fugenfüllmaterial so lange durch die Fugen der Tunnelwand heraus, bis sich annähernd ein Gleichgewichtszustand einstellt ; dabei können die Fugen so dünn werden, dass sich die dünnere Asphaltschichte unter dem Druck konsolidiert : sie wird damit fähig, einen noch grösseren Druck aufzunehmen, bildet in diesem Zustand eine Abschlussdichte in der Fuge-oder wenn die Abmessung der Fuge eine solche war, dass dieser Fall nicht eintreten konnte, werden die Fugen mit besonderen Abdeckelementen vom Tunnelinneren her abgeschlossen, um auf diese Weise das weitere Herausquellen des Asphaltes zu verhindern.
Im Falle einer Uferwand wird hinter der Anschlussfuge der Bauelemente, welche die äussere Oberfläche der Wand bilden, z. B. auf einen Grundkörper mit auswärts geneigter Ebene ein separates Kernelement, dessen
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horizontale Gewichtskomponente nach aussen wirkt, erstellt und dieses mit einem formänderungsfähigen Material überzogen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer beispielsweisen Ausführungsmethode für den Tunnelbau und einer für den Ufermauerbau unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eingehender beschrieben. In den Fig. la bis le ist allgemein das Verhalten der Fugen und des fugenfüllenden Materials dargestellt, in den Fig. 2a bis 2d ist das Beispiel eines Tunnelbaues und in den Fig. 3a bis 3b das Beispiel eines Ufermauerbaues gezeigt.
Aus Fig. la ist die beim Bau zustandegekommene regelmässige Anordnung von Wandkonstruktionselementen - I, II und III-ersichtlich. Die strichlierten Pfeile bezeichnen die Resultierenden der auftretenden Kräfte, während mit kleinen Pfeilen die verteilte Belastung bezeichnet ist.
In Fig. lb sind die Bauelemente--I, II und III--im Verhältnis zueinander verschoben. Da das die Fugen ausfüllende Material rheologen Charakter hat, gibt es der Bewegung nach und formt sich in seiner Masse der neuen Lage entsprechend um : es dringt von dem engeren Raum in die weiteren Räume, es vermittelt den Druck auch jetzt gleichmässig. Ein Teil des Füllmaterials dringt am Ende der Fuge in den freien Raum nach aussen.
In der Fig. 1c ist schliesslich zwischen dem Bauelement-I und II-die Fuge so dünn geworden, dass das Füllmaterial sich im Abschnitt"k"verfestigt, und dieses verfestigte Material schliesst selbst den Fugenquerschnitt
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ld sichtbar-mitsich-wie aus Fig. le ersichtlich-in gewissen Fällen auch hier ein Abschnitt"K"bilden, in welchem eine Verfestigung des Füllmaterials--l--erfolgt.
Fig. 2a stellt den Querschnitt eines im Bau befindlichen Tunnels dar, die Fig. 2c zeigt vergrössert den in Fig. 2a mit "A" bezeichneten Bereich des Tunnels und die Fig. 2d den in Fig. 2b mit "B" bezeichneten Bereich desselben.
In der Fuge zwischen dem Bauelement--3--und dem Füllmaterial --4-- - z. B. Beton - das zwischen hartem Gestein (Felsen) und dem Bauelement --3-- injiziert wurde, ist Asphalt--l--eingebracht.
Auf die Konstruktion wirken während des Bauvorganges die in Fig. 2b mit Pfeilen bezeichneten Schilddruckkräfte und die in den Fig. 2c und 2d mit Pfeilen bezeichneten Injektionskräfte und dann später der Gesteinsdruck in ähnlicher Richtung ein, dessen Grösse und Verteilung sich jedoch mit der Zeit ändert. Die Baufertigteile-3--, welche die Konstruktion bilden, ändern ihre relative Lage infolge der Krafteinwirkungen mit der Zeit, infolgedessen ändert sich auch die ursprüngliche Form und Schichtendicke des Asphalts Wird nach ein, zwei Monaten festgestellt, dass ein annähernd bleibender Gleichgewichtszustand zustandegekommen ist, werden die zwischen den Bauelementen--3--bestehenden Fugen von innen mit Abschliessplatten--2--abgeschlossen.
Fig. 3a stellt beispielsweise den Querschnitt einer Ufermauer an einem See dar, Fig. 3b den bezeichneten Schnitt der in Fig. 3a ohne die in Fig. 3a skizziert angedeutete Erdauffüllung --5--.
Hinter der Verkleidung--3--des Anschlussabschnittes--I und II--ist ein Kernstück--6-- angeordnet, das im vorhinein mit einer Asphattschicht--l--überzogen wurde ; vor und hinter diesem Kunststück--6--sowie unter den Schalenelementen--3--an den Teilen neben dem Kernstück --6-- ist
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Druck des Bodens --5-- nach aussen gedrückt. Als Resultat der auftretenden Bewegungen reisst der Ausfüllbeton-4-in Höhe der Schalenelemente-3--, und der infolge der Bewegung sich deformierende
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zwingt den Asphalt--l--zu einer entsprechenden Formveränderung und sichert stets eine völlige Wasserdichtheit.
Wenn die Fuge über ein gewisses Mass dünner wird, so konsolidiert sich der Asphalt-l-und kann auch einen grösseren Druck aufnehmen und sperrt gleichzeitig den Weg des noch im rheologen Zustand befindlichen Asphalts-l-ab.
Das Verfahren wurde bei Tunnelbauten versuchsweise angewendet und es ergab sich, dass ein Bruch einzelner Bauelemente der früher oft vorgekommen ist, praktisch nicht mehr eintrat, wobei sich das Material in den Fugen in den meisten Fällen verfestigte und eine volle Wasserdichtheit der Konstruktion bei allen messbaren Formveränderungen bestehen blieb.