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Die Erfindung bezieht sich auf den Schutz von Dichtungsfolien gegen Überbeanspruchung während ihres Einbaues, während der Einbringung des Bauwerksbetons, und gegen die Zwangskräfte, welche durch Schwinden und Kriechen des Betons und zufolge der plastischen Gebirgsverformung während der Bestandsdauer des Untertagebauwerks auf die Dichtungsfolien ausgeübt werden.
Zum Schutz des Betontragmantels von Hohlraumbauten vor den physikalischen und chemischen Angriffen der Bergfeuchtigkeit werden bekannterweise Dichtungsfolien an der gesicherten Felsausbruchsfläche angebracht. Diese werden an ihren Befestigungsstellen durch ihr Eigengewicht, ferner durch die Auflagerkräfte des Schalungsdrucks des Frischbetons und durch den Spitzendruck von Kuppen und Kanten der Betonzuschläge und der Spritzbetonzuschläge während der Betoneinbringung beansprucht ; während der Bestandsdauer des Bauwerks kann der Gebirgswasserdruck die Dichtungsfolien belasten, wenn er nicht entspannt wird.
Die Befestigung der Dichtungsfolien erfolgt gemäss DE-OS 1914174 in der Weise, dass an der Ausbruchsfläche des Hohlraums Kunststoffschienen befestigt werden, mit denen die Dichtungsfolie punktweise durch Kleben, Klemmen, Schweissen oder Nagelung verbunden wird. Innerhalb eines
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einer Durchstanzung der Dichtungsfolie kommen kann ; wenn bei der plastischen Gebirgsverformung der Gebirgstragmantel einen Gebirgsdruck auf die Betonauskleidung ausübt, wird dieser die Dichtungsfolie örtlich durch Spitzendruck überbeanspruchen. Schweissverbindungen zwischen der Dichtungsfolie und den Kunststoffschienen sind auf der Baustelle kaum verlässlich herzustellen ; bei Klebeverbindungen kann das baustellenbedingte unvorsichtige Hantieren mit Lösungsmitteln die Beschädigung der Dichtungsfolie durch Spritzer herbeiführen.
Zum Befestigen der Dichtungsfolien an den Kunststoffschienen mittels Nagelung müssen diese durchlocht werden. An diesen Durchlochungen kann die Dichtungsfolie, welche meist nur 1 bis 2 mm dick ist, einreissen und undicht werden, wenn auf sie der Silodruck des Frischbetons presst. Jede Nagelungsstelle wird damit eine Durchtrittsstelle für die Bergfeuchtigkeit. Klemmverbindungen sind an den Kreuzungsstellen von Längs- und Querschienen problematisch.
Es ist auch schon gemäss CH-PS Nr. 577623 bekannt, die Dichtungsfolien an Ronden aufzuklemmen oder anzuschweissen, welche mit Kunststoffkappen versehen sind. An solchen punktförmigen, unmittelbaren Aufhängungen kann die Dichtungsfolie wegen Überdehnung geschwächt werden, weil sich dort der gesamte Kraftfluss auf einen minimalen Formänderungsweg konzentriert.
Zur Schonung der Dichtungsfolien vor der Überbeanspruchung während des Betonierens wurde auch schon gemäss AT-PS Nr. 331294 vorgeschlagen, diese mit Noppen zu versehen, welche als Befestigungsstellen für Anker dienen, die nachgeben, wenn die Dichtungsfolie überdehnt zu werden droht. Abgesehen davon, dass es praktisch schwierig ist, die Nachgiebigkeit der Noppenankerung auf die Folienkräfte abzustimmen (Rüttelimpulse im Pumpbeton, Reibung zwischen Beton und Dichtungsfolie), muss als Arbeitsraum für die Manipulierung mit den Noppenankern ein kostspieliges Ausbruchsüberprofil gemacht werden, das für Quetschungen und Zerrungen der Dichtungsfolie ursächlich werden kann.
Mittels elektrostatischer Haftung der Dichtungsfolie an einer Trägerfolie sollte eine Relativbewegung zwischen diesen beiden Folien eine Überbeanspruchung der Dichtungsfolie ausschliessen gemäss AT-PS Nr. 331295.
Dabei bleibt ungewiss, wie unter den wechselnden Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnissen eines Hohlraumbaues eine verlässliche Abstimmung zwischen dem Gleitwiderstand der Dichtungsfolie und ihrem Zugwiderstand erfolgen könnte.
Den gleichen Nachteil hat eine nachgiebige Klebeverbindung zwischen einer Kunststoffankerplatte, welche im Gebirgstragmantel verankert ist, und einer Dichtungsfolie, sobald diese mit dem Frischbeton in kraftschlüssige Verbindung kommt (AT-PS Nr. 339948). Bedenkt man, dass an der Hohlraumkalotte die Gewichtskomponente des Frischbetondrucks und der Dichtungsfolie radial wirkende Zugkräfte ausübt, an der Hohlraumulme jedoch tangential wirkende Scherkräfte hervorruft, so wird eine Abstimmung zwischen dem Gleitwiderstand und der Zugbeanspruchung der Dichtungsfolie problematisch, wobei die räumliche Beengtheit zwischen der Gleitschalung eine Messung, die
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komplizierten felsmechanischen Gegebenheiten eine Berechnung dieser Kräfte aussichtslos machen.
Zum Schutz der Dichtungsfolie gegen örtliche Überbeanspruchungen wurde auch schon ein
Vlies ausserhalb oder innerhalb der Dichtungsfolie angebracht, und diese mehrlagige Abdich- tungskonstruktion punktweise am Felstragmantel befestigt (Plastic construction H 2, 1977). Abge- sehen von den höheren Materialkosten sperrt ein solches Vlies die Ableitung des Sickerwassers zwischen dem Felstragmantel und der Dichtungskonstruktion, teils durch ihr elastisches Eindrin- gen in Ausbruchsmulden, teils durch Versinterung im Laufe der Bestandszeit, was zu einer Be- anspruchung durch den Bergwasserdruck führt. Die punktweise Befestigung solcher mehrlagiger
Dichtungskonstruktionen an gemeinsamen Aufhängepunkten hat die gleichen Nachteile, wie sie für einfache Dichtungsfolien oben nachgewiesen wurden.
Nach DE-OS 1784259 ist es bekannt, Dichtungsfolien zwischen Kunststoffprofilschienen anzu- bringen, welche im gegenseitigen Abstand quer zur Hohlraumachse verlaufen und mittels Ankern an der Ausbruchsfläche befestigt sind. Die Dichtungsfolien werden danach an die Ankerkopfplat- ten der Kunststoffprofilschienen angeschweisst. Wegen ihrer Steifigkeit können Kunststofftragschie- nen nur über die Kuppen der unregelmässigen Ausbruchsfläche geführt werden, so dass sich die
Dichtungsfolien nicht vollflächig an die Ausbruchsfläche anpassen lassen. Zufolge der Rüttel- impulse und dem Silodruck des Frischbetons werden die Dichtungsfolien in die Mulden der Aus- bruchsoberfläche gepresst, wodurch sie entlang den Kunststoffschienen, ferner in den Muldentief- pynkten und insbesonders an den Verankerungsstellen überdehnt werden können.
Jede seitliche
Dehnung der Dichtungsfolie hat aber eine Verringerung ihrer Dicke und damit auch eine Herabsetzung der Zerreissfestigkeit zur Folge ; die Dichtungsfolie kann dort nach einer Verformung des Gebirgstragmantels nur mehr geringere Gebirgswasserdrücke aufnehmen als eine gut angepasste Dichtungsfolie. Zur Vermeidung dieser Überbeanspruchungen erfordern Dichtungsfolien, welche auf Kunststoffschienen verlegt werden, eine regelmässigere Unterlage und für diese einen vermehrten Aufwand an Spritzbeton als er zur Ausbruchssicherung erforderlich wäre. Dies ist insbesonders im standfesten und im leicht nachbrüchigen Gebirge ein verteuernder Nachteil.
Mit der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden, indem die Dichtungsfolie, welche erfindungsgemäss mit einem schmiegsamen Trägerelement (Trägernetz, Trägerfolie) verschweisst ist, gemeinsam mit diesem sorgfältig an die Unregelmässigkeiten der Ausbruchsfläche angepasst werden kann, wodurch schwächende Überdehnungen der Dichtungsfolie. sowie Spritzbetonnacharbeiten vermieden werden.
Es ist gemäss DE-OS 2026675 bekannt, straff gespannte Bänder an den abzudichtenden Flächen mittels Nägel, Bolzen, Nieten u. dgl. zu befestigen und an den Befestigungsstellen dieser aus Kunststoff u. dgl. hergestellten Bänder auch die Dichtungsfolie anzuheften. Solche straff gespannte Trägerbänder überbrücken wie Ankerschienen die Mulden der Ausbruchsfläche, wodurch eine sorgfältige Anpassung der Dichtungsfolie an die Unebenheiten vor dem Betonieren unmöglich wird. Zur Vermeidung von schädlichen Überdehnungen der Dichtungsfolie müssen daher die Ausbruchsflächen durch kostspielige Spritzbetonnacharbeiten vergleichmässigt werden, was eine Verzögerung der Baudurchführung und eine Verteuerung bewirkt, welche statisch keine Vorteile bringt.
Die haftfeste Verbindung der Dichtungsfolie. an den Befestigungsstellen der Trägerstreifen und-bänder hat den Nachteil, dass an diesen Punkten die Aufhängekräfte konzentriert in die Dichtungsfolie geleitet werden, wodurch diese überdehnt und geschwächt wird.
Die Erfindung ermöglicht die sorgfältige Anpassung des schmiegsamen Trägerelements samt der mit diesem an vielen Punkten verschweissten Dichtungsfolie an die Unregelmässigkeiten der Ausbruchsfläche ; allfällige Zerrungen des Trägerelements an dessen Aufhängepunkten sind für die Dichtungsfolie unschädlich, weil sie selbst nirgends unverschieblich verankert wird und weil alle grösseren Formänderungen und Zerrungen vom Trägerelement an dessen Ankerstellen übernommen und über längere Formänderungswege gemildert in die Dichtungsfolie übergeleitet werden. Für die Erfindung wird kein Mehraufwand an Spritzbeton zur Vergleichmässigung der Aufla- gerfläche nötig.
Mittels der erfindungsgemässen Befestigung des Trägerelements an dessen die Dichtungsfolie überragenden Enden werden verlängerte Formänderungswege geschaffen, welche eine Überdehnung und damit Verdünnung der Dichtungsfolie vermeiden helfen.
Es ist nach US-PS Nr. 3, 376, 629 bekannt, eine Abdichtungsfolie mit einem Kunststoffnetz zu
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verschweissen, dessen Netzfäden in den Auskleidungsbeton eingreifen ; nachdem der Auskleidungsbeton dicht an der Dichtungsfolie anliegt, haben diese Netzfäden keinen nennenswerten Formänderungsweg zwischen der Dichtungsfolie und dem Beton, wodurch an ihren Verbindungsstellen mit der Dichtungsfolie alle Ankerkräfte ohne entlastende Verformungen in die Folie übertragen werden.
Gemäss der Erfindung ist das Netz-Trägerelement an der dem Beton abgekehrten Seite mit der Dichtungsfolie punktweise verschweisst und ausserhalb derselben mit der Ausbruchsfläche verankert, so dass der Auskleidungsbeton an der Dichtungsfolie gleiten kann und zwischen den Ankerkräften des Trägerelements und der Dichtungsbahn ein längerer Formänderungsweg verfügbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Dichtungsfolie erfindungsgemäss beim Schwinden, Kriechen und Abkühlen des Auskleidungsbetons des Hohlraumbauwerks wärmebedingte Formänderungen ausführen kann, ohne durch unmittelbare Verankerung an der Ausbruchsfläche von Zwangsverformungen des Betons beeinträchtigt zu werden. Dies ist ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemässen Dichtungskonstruktion, weil die Wärmedehnwerte des Betons und die des Kunststoffs erheblich unterschiedlich sind.
Es ist gemäss DD-PS Nr. 106214 bekannt, die Isolierung von Flächen derart zu bewerkstelligen, dass das Isolierelement lediglich aus Platten oder Folien besteht, welches durch röhrenförmige Ausbuchtungen einen Sickerwasserhohlraum zwischen den Ausbuchtungen der Dichtungsfolie (Dichtungsplatte) und dem Boden ausformt. Um das Eindringen von Filtermaterial oder von Boden in die Sickerwasserhohlräume zu verhindern, wird dort ein Gitterwerk zwischen der wasserdurchlässigen Schicht und die durch Ausstülpungen geschaffenen Hohlräume angeordnet. Soferne das Isolierelement aus Kunststoffplatten besteht, müssen diese, um als verlorene Schalung für den Beton von Hohlraumbauten dienen zu können, genügend biegesteif gemacht werden, weil sonst der Schalungsdruck des Frischbetons die Ausbuchtungen zusammendrücken und die Sickerwasserhohlräume nicht aufrechterhalten würde.
Dadurch entstehen Schwierigkeiten bei der Anpassung der Isolierplatten an die unregelmässigen Ausbruchsflächen und insbesondere Verteuerungen beim Verschweissen der Ränder der Kunststoffplatten benachbarter Dichtungsfelder bzw. Mehrkosten für den Spritzbetonausgleich. Isolierelemente aus Kunststoffolien behalten nur dann ihre Ausstülpungen und Sickerwasserräume formbeständig bei, wenn ihre Ausbuchtungen mittels Spritzbeton ausgesteift werden, bevor sie als Schalung für den Auskleidungsbeton dienen können.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem das Trägerelement die Ausbuchtungen der Dichtungsfolie an der Ausbruchsseite verspannt und mittels ihrer Netzstruktur bzw. ihren erfindungsgemässen Durchbrechungen der Trägerfolie die Sickerwasserwege offen hält, u. zw. auch dann, wenn durch einen extremen Silodruck des Frischbetons die Ausbuchtungen der Dichtungsfolie verformt werden.
Gemäss AT-PS Nr. 339948 sind Abdichtungen aus Kunststoffolien bekannt, welche auf ihrer, den Haltekörpern zugekehrten Oberfläche Rippen oder Noppen tragen. Solche Folienverstärkungen formen Sickerwege aus ; diese versintern aber bald, da sie verhältnismässig eng sind, erfordern einen höheren Aufwand an Material und sind schwieriger anzupassen, weil sie durch die Noppen oder Rippen steifer werden.
Hingegen ermöglicht die schmiegsame Kombination aus Trägerelement und punktweise angeschweisster Dichtungsfolie eine sorgfältige Anpassung an die Ausbruchsfläche, ohne einen Mehraufwand für Spritzbeton zu erfordern.
Gemäss AT-PS Nr. 269200 sind Isolierfolien bekannt, welche auf ihrer der Ausbruchsfläche abgewandten und dem Nutzraum zugewandten Oberfläche Metallnetze oder Metallgitter angeschweisst oder mittels Kunststoffstreifen befestigt aufweisen. Ihre Anwendung setzt voraus, dass die unregel-
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druck des Frischbetons die Enden der Gitterdrähte in die Dichtungsfolien pressen könnte und sie durchlöchern würde. Diese Gefahr besteht bei der Erfindung nicht, weil das Trägerelement ebenso schmiegsam ist wie die Dichtungsfolie.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Befestigungsarten von Dichtungsfolien zu vermeiden und diesen einen erhöhten Durchdringungswiderstand gegen Spitzenbelastungen
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zu verleihen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Dichtungsfolie auf ihrer der Felsausbruchsfläche zugekehrten Oberfläche punktweise mit einem schmiegsamen Trägerelement verschweisst wird, dessen Enden ausserhalb der Ränder der Dichtungsfolie an der Felsausbruchsfläche befestigt werden, ohne dabei die Dichtungsfolie zu durchlochen ; das schmiegsame Trägerelement kann erfindungsgemäss aus einem sich räumlich kreuzenden Trägernetz aus Kunststoffstreifen oder aus einer Trägerfolie bestehen, welche einen Sickerwasserweg zur Ableitung der Bergwässer zwischen der Ausbruchsfläche und der Dichtungsfolie ausformen. Das Trägerelement verleiht der Dichtungskonstruktion einen erhöhten Durchdringungswiderstand gegen Spitzenbelastungen.
Wird die Dichtungsfolie zwecks Schaffung von Wegsamkeiten zur Entspannung des Bergwasserdrucks mittels an sich bekannten Ausbuchtungen profiliert, so kann erfindungsgemäss eine spiegelbildlich profilierte Trägerfolie auf die Dichtungsfolie so punktweise vor deren gemeinsamen Verlegung aufgeschweisst werden, dass die Scheitel der bergseitigen Ausbuchtungen der Dichtungsfolie mit den Scheiteln der nutzraumseitigen Ausbuchtungen der Trägerfolie verbunden werden ; allenfalls können die bergseitigen Scheitel der Ausbuchtungen der Trägerfolie durchlocht werden, um zusätzliche Wasserwegsamkeiten zu schaffen. Diese Trägerfolie wird an ihren Randstreifen mit der Ausbruchsfläche durch Nagelung u. dgl. verheftet, während die mit ihr punktweise verschweisste Dichtungsfolie nirgends durchlocht oder an Befestigungsronden befestigt wird.
Aus wirtschaftlichen Gründen kann die Trägerfolie oder es können die Bänder des Trägernetzes aus Kunststoffregeneratmaterial hergestellt werden.
Erfindungsgemäss können die Längs- und Querverschweissungen der einzelnen Bahnen der Dichtungsfolien in der Symmetrieachse der Befestigungsmittel der Trägernetze bzw. der Trägerfolien angeordnet werden, um die Schweissnähte vor einseitigen Zerrungen zu bewahren.
Beispiele für den Erfindungsgegenstand sind in den Fig. 1 bis 6 der Zeichnungen für planparallele und für profilierte Dichtungsfolien dargestellt.
Fig. 1 stellt einen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemässe Dichtungskonstruktion dar.
Die Bahnen-l und 2-- von zwei benachbarten Dichtungsfolien sind entlang ihren Seitenrändern mittels den Schweissnähten oder Klebenähten --3-- verbunden ; an ihren dem Felstragmantel-4-bzw. dem Spritzbetonsicherungsmantel --5-- zugekehrten Flächen ist ein sich räumlich kreuzendes Trägernetz aus Kunststoffstreifen an deren Kreuzungsstellen angeschweisst, bzw. angeklebt, so dass sich zwischen dessen umfangsgerichteten Trägerstreifen --6-- und den zur Hohlraumachse parallelen Trägerstreifen --7-- einerseits sowie zwischen der Dichtungsfolie --1 bzw. 2-- und dem Felstragmantel-4-bzw. dem Spritzbetonsicherungsmantel --5-- Wegsamkeiten zur Entspannung und Ableitung des Kluftwassers aus dem Feld ausformen. Die Enden --8-- der Trägernetzstreifen --7-- ragen über die Schweissnaht bzw.
Klebenaht --3-- über und werden vor der Verschweissung bzw. Verklebung punktweise, z. B. mittels Flachkopfnägeln --9-- am Spritzbetonmantel --5-- bzw. am Felstragmantel-4-befestigt, ohne die Dichtungsfolie dabei zu durchstossen.
Die aus der Dichtungsfolie und den auf ihr vor dem Versetzen angeschweissten Trägernetzstreifen bestehende Abdichtungskonstruktion bildet die bergseitige, verlorene Schalung der Betonauskleidung --10-- des unterirdischen Hohlraumbauwerks.
Fig. 2 stellt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung mit einer profilierten Dichtungsfolie im Horizontalschnitt dar. Die beiden benachbarten Bahnen --1 und 2-- haben topfartige Ausbuchtungen --11--, zwischen deren bergseitiger Oberfläche und dem Ausbruchsmantel --4-- bzw.
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Sickerhohlräume-12-ausgeformtkraftschlüssig verbunden, z. B. durch Schweissen oder Kleben, wobei diese Verbindungen erfindungsgemäss vor dem Versetzen der Dichtungskonstruktion, vorteilhafterweise unter den günstigen Bedingungen des Herstellerwerks, angefertigt werden.
Die Enden --8-- der Trägernetzstreifen ragen
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gernetz der Dichtungsfolie sichert als Zugbandbewehrung die Formhaltigkeit der Ausbuchtungen, wenn diese vom Frischbetondruck beansprucht werden und erhöht den Durchdringungswiderstand der Dichtungsfolie gegenüber Spitzendrücken von Unebenheiten der Ausbruchsfläche bzw. des Betons.
Fig. 3 zeigt die Ansichtsseite einer auf eine Ebene abgewickelten profilierten Dichtungsfolie mit Trägernetz. Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt einer erfindungsgemässen Dichtungskonstruktion, welche aus den beiden planparallelen benachbarten Dichtungsfolien --1 und 2-- besteht. Die Trä- gerfolie-13-ist mit Durchlochungen --14-- versehen, die zwischen den Schweissverbindun- gen --15-- der Trägerfolie --13-- mit der Dichtungsfolie --1 bzw. 2-- angeordnet sind.
Fig. 5 zeigt den Horizontalschnitt durch eine Dichtungskonstruktion an dem Beispiel der Er- findung für eine profilierte Dichtungsfolie, welche mit einer profilierten, durchlochten Trägerfolie punktweise verbunden ist, die ihrerseits am Ausbruchsmantel angeheftet ist, ohne dabei die Dichtungsfolie zu durchlochen und ohne eine Konzentration der Ankerkräfte an Ronden der Dichtungsfolie aufzuweisen.
Fig. 6 stellt die Ansicht einer auf eine Ebene ausgebreiteten Abdichtungskonstruktion dar, welche aus einer profilierten Dichtungsfolie und einer mit ihr punktweise verschweissten profilierten Trägerfolie besteht, an derem Seitenrand die schmiegsame Dichtungskonstruktion mit dem Ausbruchsmantel kraftschlüssig verbunden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Aufhängung der Abdichtung von unregelmässigen Ausbruchsflächen in Untertagebauwerken mittels schmiegsamen und Sickerwasserwegsamkeiten zwischen der Ausbruchsfläche und der Betonhohlraumauskleidung ausformenden Folienbahnen, die an den Kreuzungsknoten eines Trägernetzes, bestehend aus sich räumlich kreuzenden Kunststoffstreifen oder die an einer zweiten Folienbahn punktweise verheftet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die punktweise Verheftung des Trägernetzes oder der tragenden Folienbahn mit den dichtenden Folienbahnen vor dem Einbau dieser an die Ausbruchsflächen durchgeführt wird und hierauf die die dichtenden Folienbahnen überragenden Enden des Trägernetzes bzw. überragenden Ränder der tragenden Folienbahnen kraftschlüssig mit der Ausbruchsoberfläche verbunden werden.