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Die Erfindung betrifft die wasserdichte Ausbildung der Ringfugen von Betonauskleidungen für Hohlraumbauten wie Tunnels, Kavernen, Stollen u. dgl.
Zum Schutz des Nutzraumes und der Betonauskleidung von Hohlraumbauten vor den chemi- schen und physikalischen Einwirkungen der Bergwässer dient in bekannter Weise entweder das System der Verdrängung oder das System der Entspannung samt Ableitung oder das System der
Abschirmung.
Nach dem Verdrängungssystem wird das Kluftwasser durch die Einpressung von Injektions- mitteln in den Fels gegen den weiteren Perimeterbereich des Hohlraumes hin abgedrängt und es wird die Betonauskleidung an die gesicherte Felsausbruchsfläche anbetoniert. Innerhalb einiger Jahre nach der Beendigung der Betonarbeiten schrumpft der Aussendurchmesser der Betonausklei- dung und auch deren Ringlänge durch Schwinden, Kriechen und Temperaturabnahme. Dabei bildet sich um den Aussenmantel der Betonauskleidung ein Umfangsspalt zum Gebirge und zwischen den Stirnflächen der Betonauskleidung entsteht eine Ringfuge. Der Umfangsspalt setzt den Kraftschluss zwischen dem Gebirgsdruck und dem Formänderungswiderstand der Betonauskleidung herab, so dass sich der Felstragmantel plastisch verformt und rissig wird.
Demzufolge wird der injizierte Fels wasserdurchlässig, wonach die Bergwässer in die Schwindrisse, statischen Risse und Betonnester der Ringauskleidung eindringen und den Beton durch chemische Aggression bzw. durch Spaltenfrost zerstören. Insbesondere gelangt aber das Sickerwasser durch die Ringfugen in den Nutzraum des Hohlraumes, wobei Eiszapfen, Fahrbahnglätte sowie eine feuchte Atmosphäre entstehen.
Das Kluftwasser wird nach dem Ableitungssystem während des Vortriebes abgeschlaucht, hierauf in Fassungen und Dränagen gesammelt und abgeleitet, so dass es keinen Druck aufbauen kann. Die Felsausbruchsflächen werden in üblicher Weise mittels Netzen, Felsankern, Stützbögen und Spritzbetonüberzügen gesichert, und ihre unregelmässigen Mantelflächen entweder mit einer wasserdichten Kunstharzbeschichtung oder mittels wasserdichten Kunststoffbahnen so überzogen, dass sie das Bergwasser von der Betonauskleidung des Hohlraumes fernhalten. Die wasserdichten Beschichtungen werden vollflächig aufgetragen, da sich in ihnen wegen ihrer geringen Dicke keine Bewegungsfugen ausbilden lassen. Die einzelnen Bahnen der Dichtungsfolien werden miteinander wasserdicht verschweisst oder verklebt.
Sie liegen auf der unregelmässigen Spritzbetonschicht auf und bilden die bergseitige Schalung für den Auskleidungsbeton, der ringweise mit Hilfe von Schalwagen eingebaut wird. Beim Ausbau der auf der Gleitschalung aufsitzenden Stirnschalung kommt es häufig zu Beschädigungen der Dichtungsbeschichtungen oder der Dichtungsfolien, weil die Stirnschalung an den unregelmässigen Spritzputzgrund anzupassen war und daher schwierig auszubauen ist.
Die Volumsverminderung des Auskleidungsbetons durch Schwinden, Kriechen und Abkühlung führt zur Entstehung eines Umfangsspaltes zum Gebirge und von Ringfugen ; die Folge sind plastische Gebirgsverformungen und Risse in den Dichtungsbeschichtungen, die wieder zu Wassereintritten in den Auskleidungsbeton und in den Nutzraum mit deren nachteiligen Folgen führen. Selbst dann, wenn der Kraftschluss zwischen dem Gebirgstragmantel und der Betonauskleidung aufrecht bleibt, kann die Spannungskonzentration des Gebirgsdruckes an Spitzen und Kuppen von Spritzbetonkörnern zum Durchdringen der Dichtungsbahnen oder Dichtungsbeschichtungen führen, wonach das Kluftwasser über den Aussenmantel der Betonauskleidung zu den sich durch Schwinden und Kriechen öffnenden Ringfugen sickert und in den Nutzraum eindringt.
Wird aber zwecks Schaffung einer gleichmässigen Unterlage ein äusserer Betontragring mit regelmässig geschalter Mantelfläche ausgeführt, welche zum Träger der Dichtungsbeschichtung oder-folie wird, so ist dabei gerade der tragende Bauwerksteil der nachteiligen Einwirkung der Bergfeuchtigkeit ausgesetzt und die Ringfugen des inneren Auskleidungsringes gehen ebenso auf wie die des äusseren.
Die Dichtungsfolien werden üblicherweise an Halterungen, die am Ausbruchsrand befestigt sind, geklemmt oder geschweisst. Um sie vor einer Überdehnung während der Einbringung des plastischen Pumpbetons der Auskleidung zu schützen, sind diese Halterungen nachgiebig oder es werden die Dichtungsfolien elektrostatisch auf eine Trägerfolie gebunden, an der sie entlanggleiten können, wenn sie durch die Wandreibung des Pumpbetons überbeansprucht werden würden.
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Nach dem Erhärten des Betons und seiner Volumsabnahme durch Schwinden, Kriechen und Abkühlen bleiben die Dichtungsbahnen punktweise an ihren Halterungen fixiert und legen sich dazwischen an den Aussenmantel der geschrumpften Betonauskleidung an. Solche frei hängenden dünnen Folien werden durch einen Kluftwasserdruck besonders überbeansprucht, wenn die Dränagen versagen und reissen an den Halterungen, worauf die Bergfeuchtigkeit in die Ringfugen eindringt.
Schirmdichtungen schützen lediglich den Nutzraum eines Hohlraumbauwerks und setzen die tragende Betonauskleidung ungeschützt den Bergwasserangriffen aus. Sie bestehen meist aus vorgefertigten Schalen aus Blech, Kunststoff, Spritzbeton oder Beton, die in einem gewissen Abstand vor der tragenden Hohlraumauskleidung gegen den Nutzraum zu vorgestellt werden. Sie ermöglichen zwar die Entspannung des Kluftwassers im Spalt zwischen dem Schirm und der Hohlraumtragkonstruktion, doch wird ihre bergseitige, äussere Mantelfläche durch Tropfwasser, insbesondere von der Hohlraumfirste her, durchfeuchtet, das dann durch die Stoss- und Ringfugen der Schirmelemente in den Nutzraum eindringt.
Wird eine Kunststoffplatte als Träger der Spritzbetonschalen für eine Schirmkonstruktion verwendet, so müssen deren Ränder miteinander wasserdicht verbunden werden, doch müssen zur Vermeidung wilder Schwindrisse Unterteilungen durch Ringfugen vorgenommen werden. Auch solche Ringfugen führen Sickerwasser, wenn sie nicht abgedichtet werden.
Die Erfindung berücksichtigt die beobachtete und statisch nachweisbare Tatsache, dass im Betonauskleidungsring von Hohlraumbauten umfangs-und radialgerichtete Druckspannungen zufolge Gebirgs- und Kluftwasserdruck auftreten. Demzufolge werden die tunnelachsparallelen Dichtungsflächen einer Ringfugendichtung immer auf den Dichtsitz gepresst, auch wenn die Ringfugen durch Schwinden, Kriechen und Abkühlen breiter werden.
Die achsnormalen Teile einer Ringfugendichtung müssen die Längsbewegung der Betonauskleidungsringe des Hohlraumes mitmachen können, die beim Schwinden, Kriechen und Abkühlen zu einer Verbreiterung der Ringfugen, beim Erwärmen zu ihrer Verengung führen ; sie müssen dabei mit dem Auskleidungsbetonring in kraftschlüssiger Verbindung bleiben, damit sich die Ringfugen dort öffnen, wo sie durch achsparallele Dichtungen gegen den Wasserdurchtritt gesperrt werden. Zweckmässigerweise sind die Ringfugendichtungen so auszubilden, dass sie gleichzeitig als verlorene Schalung der Stirnflächen benachbarter Betonauskleidungsringe dienen, weil sonst beim Ausbau provisorischer Stirnfugenschalungen die Dichtungsbeläge oder Dichtungsfolien des äusseren Betonauskleidungsmantels beschädigt werden könnten.
Es ist bereits bekannt, die Aussendichtung von Hohlraumbauten in die Ringfugen ihrer Betonauskleidung an den Bahnrändern hereinzuziehen und diese mittels Schrauben zu verklemmen, welche sich gegen Ringflansche abstützen ; diese Konstruktionen eignen sich nur für kleine Profilquerschnitte und kurze Ringlängen und man kann nicht ausschliessen, dass zwischen den Klemmstellen und an den Durchbohrungen für die Klemmschrauben Undichtheiten auftreten. Man hat daher die Verbindung der Dichtungsbahnenden statt durch Verschraubung mittels eines überschobenen Klemmprofils vorgenommen (AT-PS Nr. 333828). Solche Klemmleisten müssen eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um wirksam zu werden ; dies erschwert aber ihre Anpassungsfähigkeit an einen unregelmässigen Umfang des gesicherten Ausbruchsprofils.
Zur Abdichtung der Ringfugen von Vortriebsrohren wurde nach DE-OS 2325710 ein äusserer, die Ringfuge überdeckender Dichtungsring vorgeschlagen, der durch einen in die Ringfuge eingebetteten Beilagering abgestützt wird, welcher an seinen radialen Enden als Schlauch ausgeformt ist, dessen Hohlraum entlüftet werden kann, und dessen Schlauchwände sich den Stirnflächen der Betonauskleidungsringe elastisch anpassen. Ein solcher Formänderungsweg des Schlauches ist aber wesentlich geringer als der Öffnungsweg der Ringfuge zufolge Schwinden, Kriechen und Abkühlung des Ringbetons. Diese Konstruktion ist somit nur für kurze Tübbings nützlich, die nur unwesentliche Verformungen der Ringfugen erleiden.
Nach DE-OS 2427369 sind Fugenabdichtungen von Tübbings bei im Schildvortriebsverfahren aufzufahrenden Tunneln bekannt, welche eine äussere Abdichtungsfolie zu stützen vermögen. Ihre Wirkungsweise setzt aber voraus, dass an den Stirnflächen der Tübbings Stahlflanschen angebracht sind, gegen welche sich die Schraubverbindungen der Ringfugendichtung abstützen, was
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sehr kostspielig ist.
Die Abdichtung von Ringfugen von Stahlbetontübbings mittels flexibler Fugenbänder gemäss DE-OS 2513365 eignet sich nur für kurze Ringlängen bzw. enge Ringfugen, weil die elastische Querdehnung der Dichtungsprofile in der Richtung der Hohlraumachse bzw. quer zur Ringfugenbreite nur das li-fauche (p = Poisson'sche Querdehnungszahl) der Radialverformungsunterschiede zwischen dem äusseren und dem inneren umfangsgerichteten Dichtungssitz der Fugendichtung beträgt ; sie eignet sich nicht für Eisenbahn oder Strassentunnel, deren Aussendurchmesser der Betonauskleidung die Grössenordnung der Ringlänge aufweist. Diese bekannte Ringfugendichtung stützt überdies auch nicht die Umfangsdichtungsbahnen der Betonauskleidung.
Gemäss DE-OS 2519471 sind Ringfugenabdichtungen von Tunnelrohrstücken bekannt, die aus zwei mittels Feder und Nut ineinander eingreifenden, hohlraumaxial ausgerichteten Bändern bestehen, welche in die beiden Stirnflächen von je zwei benachbarten Betonauskleidungsringen eingelassen sind. Diese Konstruktion eignet sich nicht für Betonauskleidungen, welche unter Tag hergestellt werden, weil sie keine Stützung der Aussendichtungsbahn im Bereiche der Ringfuge aufweisen und daher deren Beanspruchung durch drückendes Bergwasser an der Ringschlitzüberbrückung nicht mildern.
Es wurde nach AT-PS Nr. 331296 vorgeschlagen, die Abdichtung von Ringfugen mittels zweier, an den Rändern zusammengeschweisster elastischer Dichtungsprofilbänder vorzunehmen, deren jedes an seinem Endteil abgewinkelt ist ; sofern dieser Endteil an einem Bewehrungskorb der Betonauskleidung verankert ist, besteht dort die Gefahr einer Betonmischung im Verankerungsbereiche und somit einer Umläufigkeit ; liegt aber der Endteil des Dichtungsbandes in einem geschalten Falz (DE-OS 1806902), so eignet sich diese Ringfugendichtung nur für Tübbings, welche zum Ausschalen des Falzes von aussen her zugänglich sind.
Ringfugenbänder, die sich in Umfangsnuten der Ringstirnflächen federnd abstützen (AT-PS Nr. 52373) und gegen die Nutenflächen zu Fugenwölberäume ausgenommen haben, sind nur dann dicht zu machen, wenn sie mittels Schraubenbolzen gegenseitig angepresst werden, die sich gegen Flansche abstützen können. Für Strassentunnel ist diese Konstruktion zu umständlich ; sie sieht auch keine Abstützung der Aussendichtungsbahnen im Fugenbereiche vor. Wird statt durch Zusammenschrauben der Fugenbänder ihre Stirndichtung mittels Einpressen von später erhärtendem, flüssigem Kunstharz bewerkstelligt (GB-PS Nr. 1, 421, 166), so erfordert auch eine derartige Ringfugenabdichtung das Vorhandensein kostspieliger Flansche. Eine Abstützung der Aussendichtungsbahn ist dabei nicht möglich.
Gemäss DE-OS 1708690 ist die Abdichtung der Ringfugen von Tübbings für Tunnel, Stollen oder Schachtausbauten mittels Keilprofilen bekannt, welche entlang dem Umfang der Betonauskleidung in radialer Richtung im Sinne des drückenden Bergwassers oder des Triebwassers auf einen entsprechend geformten Passsitz der Ringstirnflächen gepresst werden. Die Wirkungsweise dieser Konstruktion setzt voraus, dass zum Anziehen des Keilringes dessen Breitseite zugänglich ist, damit die Schmalseite des Keilringes möglichst tief in den Ringfugenspalt einschlüpft. Diese Zugänglichkeit ist unter Tag nicht gegeben, wodurch diese Dichtung für Strassentunnel gegen drückendes Bergwasser nicht anwendbar ist.
Die Erfindung bezweckt die Abdichtung der Ringfugen in der Betonauskleidung von Hohlraumbauten mittels einem profilierten, elastischen Ringfugenband, das zur Stützung einer äusseren Dichtungsbeschichtung oder Dichtungsfolie gegen den Bergwasserdruck ausgebildet ist und als verlorene Schalung der Stirnflächen der Betonauskleidung von zwei benachbarten Hohlraumringen in diesen eingebaut verbleibt. Gegenüber der bekannten Ringfugenausbildung für Hohlraumbauten, bei welcher die Stirnfläche des Ringes abgeschalt wird und beim Ausbau dieser, an die Unregelmässigkeiten der Spritzbetonoberfläche sowie deren Dichtungsbelag bzw. Dichtungsfolie angepassten, Stirnschalung die Abdichtungsbahn beschädigt werden kann, verbleibt die erfindungsgemässe Ringfugenabdichtung im Bauwerk.
Während bei den stumpf gestossenen Auskleidungsringen herkömmlicher Bauweise die Aussendichtung über der sich durch Schwinden, Kriechen und Abkühlen des Ringbetons bildenden Ringfuge frei gespannt vom radial wirkenden Bergwasserdruck gegen die Ringfuge verformt werden kann, verhindert die erfindungsgemässe Ringfugenabdichtung eine grössere Radialverschiebung der Aussenabdichtung im Bereiche der Ringfugen.
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Die Erfindung hat gegenüber den bekannten Ringfugenausbildungen auch noch den Vorteil, dass das in die Ringfugen allenfalls noch einsickernde Bergwasser innerhalb der Dichtungskonstruk- tion durch deren Dichtungsnut abgeschlaucht und in die Tunneldränage abgeleitet werden kann, und somit nicht in den Nutzraum des Hohlraumes eindringt. Die erfindungsgemässe Ringfugenab- dichtung ist für Tunnelabdichtungen nach dem Verdrängungsprinzip mittels Injektionen, nach dem Entspannungsprinzip mittels dichten Beschichtungen und Abdichtungsfolien, und für die Ab- dichtung der Ringfugen von Betonauskleidungen und von Auskleidungsschalen anwendbar und eignet sich insbesondere für grosse Hohlraumquerschnitte und Ringlängen.
Grössere Hohlraumbauten, wie z. B. Strassentunnel, haben eine Betonauskleidung, deren Aussen- durchmesser die gleiche Grössenordnung aufweist wie deren Ringlänge. Zufolge elastischer und thermischer Wirkungen treten daher in der Richtung der Hohlraumachse und quer zu dieser Ver- formungen von ähnlicher Grössenordnung auf.
Während die bekannten elastischen Ringfugenabdich- tungen, welche symmetrisch zur Mittelfläche der Betonauskleidung geformt sind, lediglich eine Feder- und Nutdichtung aufweisen, die bei axialen Verformungen der Betonauskleidung auf Dicht- sitz bleibt, aber die Hohlraumaussenabdichtung nicht abstützt, wenn sich die Ringfuge öffnet, stützt die erfindungsgemässe flexible Falzdichtung die Aussenabdichtung im Bereiche der Dehnfuge ab und gewährleistet den Dichtsitz für eine axiale Verformung mittels ihrer Symmetrie zur Mittelebene der Dehnfuge und ihre Dichtungswirkung für eine Verformung quer zur Hohlraumachse mittels ihrer Symmetrie zur Mittelfläche der Betonauskleidung.
Ein Beispiel der erfindungsgemässen flexiblen Falzdichtung für Ringfugen der Betonauskleidung von Hohlraumbauten ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Ausbruchsfl che --1-- des den Nutzraum --2-- umschliessenden Feistragringes --3-- eines unterirdischen Hohlraumbauwerkes hat eine je nach der Feldbeschaffenheit und je nach dem Ausbruchsverfahren (Sprengvortrieb, Fräsvortrieb) mehr oder weniger unregelmässige Oberfläche ; sie wird in üblicher Weise mittels Bewehrungsnetzen --4--, Felsankern --5--, oder Stützbögen, und mit Spritzbetonüberzügen --6-- von unterschiedlicher Dicke entsprechend den Gebirgsgüteklassen gestützt.
Zum Schutze der Betonauskleidung --7-- des Hohlraumbauwerkes vor den chemischen und physikalischen Einwirkungen der Bergwässer wird die den Unregelmässigkeiten des Ausbruches folgende Oberfläche des Spritzbetons entweder mit einer wasserdichten Beschichtung --8-- oder mit einer wasserdicht verschweissten Dichtungsfolie --9-- überzogen und zwischen dieser Aussendichtung und der Gleitschalung --10-- die Betonauskleidung --7--, zumeist als Pumpbeton, eingebracht. Aus baupraktischen Gründen wird die Betonauskleidung in Ringlängen von 5 bis 12 m ausgeführt.
Zur Anbringung der erfindungsgemässen Ringdichtung wird mittels einem Spritzbetonwulst --11-- eine gleichmässige Aufstandsfläche --12-- ausgeformt und zwischen diese und die Gleitschalung --10-- die dreiteilige, sowohl zur Mittelebene der Dehnfuge als auch zur Mittelfläche der Betonauskleidung symmetrische Ringdichtung eingebaut. Diese besteht aus dem profilierten Dichtungsband --13--, das als verlorene Stirnschalung des ersten Ringes der Betonauskleidung --7-- dient und mit der Nut --14-- versehen ist, in welche die Feder --15-- des Ringfugendichtungsbandes --16-- eingreift, und aus dem zum Dichtungsband --13-- spiegelbildlich profilierten Dichtungsband --17--, das als verlorene Schalung des an den ersten Ring anschliessenden zweiten Ringes dient.
Längs seinen äusseren Umfängen sitzt das zur Mittelebene der Dehnfuge und zur Mittelfläche der Betonauskleidung symmetrisch profilierte Ringfugendichtungsband --16-- als trompetenförmiger Keil auf den Dichtungsbändern --13 und 17-- auf, so dass es bei einer radialen Schrumpfung der Betonauskleidung --7-- auf die umfangsgerichteten Dichtsitzflächen ebenso gepresst wird wie die symmetrisch geformte Feder --15-- des Ringfugendichtungsbandes --16-- auf die Nut --14-- der Dichtungsbänder --13 und 17-. Die Dichtungsbeschichtung --8-- bzw. die Dichtungsfolie -9-- kann durch eine Einlage --18--, z. B. aus Moosgummi oder Styropor, in den Spritzbetonwulst gegen das Ringfugendichtungsband --16-- abgestützt werden.
Der Spritzbetonwulst --11-- kann durch einen Überzug --19-- aus Dichtungsbeschichtung oder Dichtungsfolie gleitfähig gemacht werden. Die als verlorene Stirnschalungen der Betonauskleidungsringe dienenden Dichtungsbänder-13 und 17-- sind mit axial gerichteten Aussteifungsscheiben --20-versehen, welche den Verbund der Dichtungsbänder mit dem Beton erhöhen und zur provisorischen Absteifung der verlorenen Stirnschalung gegen die Gleitschalung --10-- dienlich sind.
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Der zwischen der Feder --15-- und der Nut --14-- verbleibende Hohlraum schafft den Bewegungsraum zur Querdehnung der Dichtungsfeder --15-- und dient erfindungsgemäss zur Abschlauchung allfälliger, in die Ringfuge einsickernder Leckwässer in die Tunneldränage.
Erfindungsgemäss kann der umfangsgerichtete Passsitz des Ringfugendichtungsbandes --16-dadurch verstärkt werden, dass dieses bis zum Abbinden des Auskleidungsbetonringes radial vorgespannt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flexible Falzdichtung für die Ringfugen der Betonauskleidung oder der Schirmabdichtungsschalen von Hohlraumbauten, die dreiteilig, u. zw. aus zwei zur Mittelebene der Ringfuge spiegelbildlich angeordneten Dichtungsbändern und aus einem zwischen die beiden eingelegten Ringfugendichtungsband ausgestaltet ist, wobei die Bänder sowohl zur Mittelebene der Ringfuge als auch zur Mittelfläche der Betonauskleidung bzw.
Schirmabdichtungsschale spiegelbildlich profiliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsbänder (13 und 17) an ihren, der Mittelebene der Ringfuge zugekehrten Flächen eine Nut (14), sowie an ihren, von der Mittelfläche der Betonauskleidung bzw. der Schirmabdichtungsschale abgewendeten Umfangsrändern einen an sich bekannten trompetenförmigen Passsitz aufweisen, der durch das doppelkeilförmige Ringfugendichtungsband (16) dichtend ausgefüllt wird, und welches ausserdem mit seiner fugensymmetrischen Feder (15) in die Nut (14) der Dichtungsbänder (13 und 17) dichtend eingreift und die Dichtungsfolie (9) im Ringfugenbereich abstützt.
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The invention relates to the waterproof formation of the ring joints of concrete linings for cavity structures such as tunnels, caverns, tunnels and. the like
To protect the usable space and the concrete lining of cavity structures against the chemical and physical effects of mountain water, either the displacement system or the relaxation system including drainage or the system is used in a known manner
Shielding.
According to the displacement system, the fractured water is forced into the rock by the injection of injectables into the wider perimeter area of the cavity, and the concrete lining is concreted onto the secured rock excavation area. Within a few years after the completion of the concrete work, the outer diameter of the concrete lining and also its ring length shrink due to shrinkage, creep and a decrease in temperature. A circumferential gap to the mountains forms around the outer shell of the concrete lining and an annular joint is created between the end faces of the concrete lining. The circumferential gap reduces the frictional connection between the rock pressure and the resistance to deformation of the concrete lining, so that the rock-raft jacket is plastically deformed and cracked.
As a result, the injected rock becomes permeable to water, after which the mountain waters penetrate into the shrinkage cracks, static cracks and concrete nests in the ring lining and destroy the concrete through chemical aggression or crack frost. In particular, however, the leachate reaches the usable space of the cavity through the ring joints, creating icicles, slippery road surfaces and a humid atmosphere.
The fissure water is drained off according to the drainage system during tunneling, then collected and drained in sockets and drains so that it cannot build up pressure. The rock excavation areas are secured in the usual way by means of nets, rock anchors, support arches and shotcrete coatings, and their irregular surface areas are either covered with a waterproof synthetic resin coating or with waterproof plastic sheets so that they keep the mountain water away from the concrete lining of the cavity. The watertight coatings are applied over the entire surface, because due to their small thickness, no movement joints can be formed in them. The individual sheets of the sealing foils are welded or glued together in a watertight manner.
They lie on the irregular shotcrete layer and form the formwork on the mountain side for the lining concrete, which is installed in rings with the help of formwork carriages. When removing the face formwork on the sliding formwork, the sealing coatings or the sealing foils are often damaged because the face formwork had to be adapted to the irregular spray plaster base and is therefore difficult to remove.
The volume reduction of the lining concrete due to shrinkage, creep and cooling leads to the formation of a circumferential gap to the mountains and ring joints; this results in plastic rock deformations and cracks in the sealing coatings, which in turn lead to water ingress in the lining concrete and in the usable space with their adverse consequences. Even if the frictional connection between the mountain support jacket and the concrete lining remains upright, the stress concentration of the rock pressure at the tips and tops of shotcrete grains can lead to the penetration of the sealing membrane or sealing coating, after which the fractured water via the outer jacket of the concrete lining to the opening through shrinkage and creep Ring joints ooze and penetrate the usable space.
However, if an external concrete support ring with a regularly switched outer surface is used to create a uniform base, which becomes the carrier for the sealing coating or film, the load-bearing part of the structure is exposed to the adverse effects of mountain moisture and the ring joints of the inner lining ring open up as well of the outside.
The sealing foils are usually clamped or welded to brackets that are attached to the edge of the cutout. In order to protect them from overstretching during the introduction of the plastic pump concrete of the lining, these holders are flexible or the sealing foils are electrostatically bound to a carrier film, on which they can slide if they would be overstressed by the wall friction of the pump concrete.
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After the concrete has hardened and its volume has decreased due to shrinkage, creeping and cooling, the geomembranes remain fixed in places on their brackets and lie in between on the outer jacket of the shrunk concrete lining. Free-hanging thin foils of this type are particularly overstressed by a fracture water pressure if the drainage fail and tear on the holders, whereupon the mountain moisture penetrates into the ring joints.
Shield seals only protect the usable space of a hollow structure and expose the load-bearing concrete lining to mountain water attacks without protection. They usually consist of prefabricated shells made of sheet metal, plastic, shotcrete or concrete, which are placed at a certain distance in front of the load-bearing cavity lining against the usable space. Although they allow the fracture water to relax in the gap between the screen and the cavity support structure, its outer surface on the mountain side is moistened by dripping water, especially from the ridge of the cavity, which then penetrates into the usable space through the butt and ring joints of the screen elements.
If a plastic plate is used as a support for the shotcrete shells for a screen construction, the edges must be connected to each other in a watertight manner. Such ring joints also carry leachate if they are not sealed.
The invention takes into account the observed and statically demonstrable fact that circumferential and radial compressive stresses occur in the concrete lining ring of cavity structures due to rock and fissure water pressure. As a result, the sealing surfaces of a ring joint seal parallel to the tunnel are always pressed onto the sealing seat, even if the ring joints widen by shrinking, creeping and cooling.
The axially normal parts of a ring joint seal must be able to take part in the longitudinal movement of the concrete lining rings of the cavity, which, when shrinking, creeping and cooling, widen the ring joints and, when heated, narrow them; they must remain in a non-positive connection with the lining concrete ring so that the ring joints open where they are blocked by axially parallel seals against the passage of water. The ring joint seals should be designed in such a way that they also serve as lost formwork for the end faces of adjacent concrete cladding rings, because otherwise the sealing coverings or sealing foils of the outer concrete cladding jacket could be damaged if temporary end joint formwork was removed.
It is already known to pull the outer seal of cavity structures into the ring joints of their concrete lining at the edges of the web and to clamp them by means of screws which are supported against ring flanges; these constructions are only suitable for small profile cross-sections and short ring lengths and it cannot be ruled out that leaks occur between the clamping points and at the through-holes for the clamping screws. The sealing membrane ends have therefore been connected instead of by screwing using a pushed-on clamping profile (AT-PS No. 333828). Such terminal strips must have sufficient rigidity to be effective; however, this complicates their ability to adapt to an irregular scope of the secured outbreak profile.
To seal the ring joints of jacking pipes, an outer sealing ring covering the ring joint was proposed according to DE-OS 2325710, which is supported by an insert ring embedded in the ring joint, which is formed at its radial ends as a hose, the cavity of which can be vented, and the like Hose walls adapt flexibly to the end faces of the concrete lining rings. Such a deformation path of the hose is, however, considerably less than the opening path of the ring joint due to shrinkage, creeping and cooling of the ring concrete. This construction is therefore only useful for short segments that only undergo minor deformations of the ring joints.
According to DE-OS 2427369, joint seals of tubbings in tunnels to be excavated using the shield tunneling method are known, which can support an outer sealing film. However, their mode of operation presupposes that steel flanges are attached to the end faces of the tubbings, against which the screw connections of the ring joint seal are supported, what
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is very expensive.
The sealing of ring joints of reinforced concrete segments using flexible joint tapes in accordance with DE-OS 2513365 is only suitable for short ring lengths or narrow ring joints, because the elastic transverse expansion of the sealing profiles in the direction of the cavity axis or transversely to the ring joint width only the li-fauche (p = Poisson 'transverse expansion coefficient' of the radial deformation differences between the outer and the inner circumferential sealing seat of the joint seal; it is not suitable for railways or road tunnels, whose outer diameter of the concrete lining is of the order of the ring length. Furthermore, this known ring joint seal does not support the peripheral sealing sheets of the concrete lining.
According to DE-OS 2519471, ring joint seals of tunnel tube pieces are known, which consist of two interlocking, cavity-axially aligned bands, which are embedded in the two end faces of two adjacent concrete lining rings. This construction is not suitable for concrete linings that are manufactured during the day, because they have no support for the outer sealing membrane in the area of the ring joint and therefore do not alleviate the stress caused by pressing mountain water at the ring slot bridging.
According to AT-PS No. 331296, it was proposed to seal ring joints by means of two elastic sealing profile strips welded together at the edges, each of which is angled at its end part; if this end part is anchored to a reinforcement cage of the concrete lining, there is a risk of a concrete mixture in the anchoring areas and thus of circumferences; but if the end part of the sealing tape is in a switched fold (DE-OS 1806902), this ring joint seal is only suitable for segments that are accessible from the outside for stripping the fold.
Ring joint tapes, which are resiliently supported in the circumferential grooves of the ring end faces (AT-PS No. 52373) and have been excluded from the groove surfaces in joint arching spaces, can only be sealed if they are pressed against each other by means of bolts that can be supported against flanges. This construction is too cumbersome for road tunnels; it also does not provide support for the external sealing sheets in the joint areas. If, instead of screwing the joint tapes together, their end seals are made by pressing in later hardening, liquid synthetic resin (GB-PS No. 1, 421, 166), such a ring joint seal also requires the presence of expensive flanges. It is not possible to support the outer sealing membrane.
According to DE-OS 1708690, the sealing of the ring joints of segments for tunnels, tunnels or shaft extensions by means of wedge profiles is known, which are pressed along the circumference of the concrete lining in the radial direction in the sense of the pressing mountain water or the driving water onto a suitably shaped fit of the ring end faces. The mode of operation of this construction presupposes that the broad side of the wedge ring is accessible for tightening, so that the narrow side of the wedge ring slips as deeply as possible into the annular gap. This accessibility is not available during the day, which means that this seal cannot be used for road tunnels against pressing mountain water.
The invention aims to seal the ring joints in the concrete lining of cavity structures by means of a profiled, elastic ring joint tape, which is designed to support an outer sealing coating or sealing foil against the mountain water pressure and remains installed as lost formwork of the end faces of the concrete lining of two adjacent cavity rings. Compared to the known ring joint design for cavity structures, in which the end face of the ring is switched off and when the front formwork, which is adapted to the irregularities of the shotcrete surface and its sealing coating or sealing film, the sealing membrane can be damaged, the ring joint seal according to the invention remains in the building.
While the butt-jointed lining rings of conventional design can deform the outer seal over the ring joint formed by shrinking, creeping and cooling of the ring concrete, free from the radial mountain water pressure against the ring joint, the ring joint seal according to the invention prevents a greater radial displacement of the outer seal in the area of the ring joints.
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Compared to the known ring joint designs, the invention also has the advantage that the mountain water that is still seeping into the ring joints within the seal construction can be drained through its sealing groove and drained into the tunnel drainage, and thus does not penetrate into the useful space of the cavity. The ring joint seal according to the invention can be used for tunnel seals according to the displacement principle by means of injections, according to the relaxation principle by means of dense coatings and sealing foils, and for the sealing of the ring joints of concrete linings and lining shells and is particularly suitable for large cavity cross sections and ring lengths.
Larger cavity structures, such as B. road tunnels, have a concrete lining, the outside diameter of which is of the same order of magnitude as the ring length. As a result of elastic and thermal effects, deformations of a similar magnitude occur in the direction of the cavity axis and transverse to it.
While the known elastic ring joint seals, which are shaped symmetrically to the central surface of the concrete lining, only have a tongue and groove seal, which remains tightly seated in the event of axial deformation of the concrete lining, but does not support the cavity outer seal when the ring joint opens the flexible rebate seal according to the invention seals off the outer seal in the area of the expansion joint and ensures the sealing seat for axial deformation by means of its symmetry to the central plane of the expansion joint and its sealing effect for deformation transverse to the cavity axis by means of its symmetry to the central surface of the concrete lining.
An example of the flexible rebate seal for ring joints of the concrete lining of cavity structures according to the invention is shown in the drawing.
The excavation area --1-- of the Feistragring --3-- enclosing the usable space --2-- of an underground hollow structure has a more or less irregular surface depending on the field conditions and the excavation process (blasting, milling). it is supported in the usual way by means of reinforcement nets --4--, rock anchors --5--, or supporting arches, and with shotcrete coverings --6-- of different thicknesses according to the mountain quality classes.
To protect the concrete lining --7-- of the cavity structure from the chemical and physical effects of the mountain water, the surface of the shotcrete following the irregularities of the eruption is either covered with a waterproof coating --8-- or with a waterproof welded sealing film --9-- covered and inserted between this outer seal and the sliding formwork --10-- the concrete lining --7--, mostly as pumped concrete. For practical construction reasons, the concrete lining is carried out in ring lengths of 5 to 12 m.
To apply the ring seal according to the invention, a uniform contact surface --12-- is formed using a shotcrete bead --11-- and between this and the sliding formwork --10-- the three-part ring seal that is symmetrical both to the central plane of the expansion joint and to the central surface of the concrete lining built-in. This consists of the profiled sealing tape --13--, which serves as the lost front formwork of the first ring of the concrete lining --7-- and is provided with the groove --14-- into which the spring --15-- of the ring joint sealing tape --16-- engages, and from the sealing tape --17--, which is profiled in mirror image to the sealing tape --13--, which serves as lost formwork of the second ring adjoining the first ring.
Along its outer circumferences, the ring joint sealing tape --16--, which is symmetrically profiled to the central plane of the expansion joint and the central area of the concrete lining, sits on the sealing tapes --13 and 17-- as a trumpet-shaped wedge, so that when the concrete lining shrinks radially --7 - is pressed on the circumferential sealing seat surfaces as well as the symmetrically shaped spring --15-- of the ring joint sealing tape --16-- on the groove --14-- of the sealing tapes --13 and 17-. The sealing coating --8-- or the sealing film -9-- can be replaced by an insert --18--, e.g. B. made of foam rubber or polystyrene, in the shotcrete bead against the ring joint sealing tape --16--.
The shotcrete bead --11-- can be made slippery with a coating --19-- made of sealing coating or sealing foil. The sealing tapes-13 and 17-- that serve as lost end formwork of the concrete lining rings are provided with axially directed stiffening washers --20-which increase the bond between the sealing tapes and the concrete and are used to temporarily brace the lost front formwork against the sliding formwork --10-- are.
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The cavity remaining between the tongue --15-- and the groove --14-- creates the movement space for the transverse expansion of the sealing tongue --15-- and, according to the invention, serves to hose off any leakage water that seeps into the ring joint into the tunnel drainage.
According to the invention, the circumferential fit of the ring joint sealing tape can be reinforced by prestressing it radially until the lining concrete ring is set.
PATENT CLAIMS:
1. Flexible rebate seal for the ring joints of the concrete lining or the screen sealing shells of cavity structures, the three-part, u. between two sealing tapes arranged in mirror image to the central plane of the annular joint and from one between the two inserted ring joint sealing tape, the tapes both to the central plane of the annular joint and to the central surface of the concrete lining or
Screen sealing shell are profiled in mirror image, characterized in that the sealing tapes (13 and 17) have a groove (14) on their surfaces facing the central plane of the annular joint, and a known edge on their circumferential edges facing away from the central surface of the concrete lining or the screen sealing shell have a trumpet-shaped fit, which is filled by the double wedge-shaped ring joint sealing tape (16), and which also engages with its symmetrical tongue (15) in the groove (14) of the sealing tapes (13 and 17) and supports the sealing film (9) in the ring joint area .