AT395894B

AT395894B - Verfahren zum herstellen von oberflaechennahen tunnels

Info

Publication number: AT395894B
Application number: AT147287A
Authority: AT
Original assignee: Mayreder Kraus & Co Ing
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1993-03-25
Also published as: ATA147287A

Description

AT 395 894 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von oberflächennahen Tunnels in Gewölbebauweise, bei dem im jeweiligen Bauabschnitt eine Baugrube bis zur Tunnelfirste ausgehoben, auf der Baugrubensohle ein Deckenabschnitt der Tunnelröhre als gewölbte Decke aus aneinandergereihten Beton-Fertigteilen angebracht und die Tunnelröhre nach allfälliger Verfüllung der Baugrube im Schutz der Decke untertägig ausgebrochen und mit Ausbauten versehen wird.

Die Erfindung betrifft auch ein bei einem derartigen V&fahren ersetzbares Fertigteil-Deckenelement, das als über einen Längsabschnitt der Tunneldecke reichende Schale mit angeformten Fußteilen zum Anschluß des Tun-nelausbaues ausgebildet ist

Ein Verfahren und ein Fertigteil-Deckenelement der obigen Art sind aus der DE-OS 26 23 179 bekannt. Der grundsätzliche Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß bei der Herstellung des Tunnels jeweils nur relativ kurze Baugrubenabschnitte für die Anbringung der Decke freizulegen sind und nach der Anbringung der Decke eine Verfüllung der Baugrube möglich wird, wobei in weiterer Folge der Ausbruch der Tunnelröhre in bergmännischer Bauweise im Schutz der Decke untertägig erfolgen kann. Im Gegensatz zu anderen bekannten Verfahren, bei denen eine gesonderte horizontale Stahlbetondecke auf der Sohle der Baugrabe angebracht und unter dieser erst der Tunnel ausgebrochen und mit einem vollständigen Ausbau versehen wird, bildet bei dem Verfahren der gegenständlichen Art die gewölbte Decke einen Teil der später fertigzustellenden Tunnelröhre so daß eine wesentliche Materialeinsparung erzielt und durch Verwendung von Beton-Fertigteilen erreicht wird, daß die Decke unmittelbar nach dem Versetzen der sie bildenden Deckenelemente tragfähig ist.

Bei dem aus der DE-OS 26 23 179 bekannten Verfahren wird die gewölbte Decke möglichst im Bereich der offenen Baugrube mit gewölbten Seitenwänden insbesondere unter Zuhilfenahme eines gewölbten Wandverbauschildes unterfangen, wobei auch der übrige Teil der Tunnelröhre ausgehoben wird. Diese Seitenwände haben unter jedem Fertigteil die Belastungskräfte durch das Eigengewicht und die Hinterfüllung der Baugrube aufzunehmen und auf den Boden zu übertragen, wobei sich besonders bei oberflächennahen Tunnels das Problem ergibt, daß der Boden zumindest bereichsweise oft eine nur geringe Tragfähigkeit hat Für die Herstellung von Kanälen und kleinen Tunnels ist es aus der DE-OS 25 25 707 an sich bekannt, rohrförmige Fertigteilelemente, deren lichter Querschnitt die fertige Tunnelröhre bzw. den Kanalschacht ergibt, aneinanderzureihen und untereinander zu verspannen. Ferner ist es bekannt, aneinanderzureihende Betonfertigteile mit einer ineinandergreifenden Profilierung zu versehen und bzw. oder solche Fertigteile durch Klebung zu verbinden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern, so daß mit relativ kurzen Baugruben das Auslangen gefunden wird, eine weitgehende Unabhängigkeit von Einflüssen des Horizontal-schubes des Deckengewölbes auf weiche Bodenformationen und eine Überbrückung von Bereichen geringer Bodentragfähigkeit ermöglicht und dabei trotzdem der Materialeinsatz, insbesondere an Beton und Armierungen in vernünftigen Grenzen gehalten werden kann. Eine Teilaufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem im Tunnel die Unterbringung von Querschnittsflächen für Lüftung, Energieversorgung, Signaleinrichtungen, Abwässer und sonstige Versorgungsleitungen ermöglicht wird und die dazu vorgesehenen baulichen Maßnahmen zur Erhöhung der Gesamtfestigkeit beitragen. Schließlich besteht eine weitere Teilaufgäbe in der Schaffung eines für das Verfahren besonders geeigneten Fertigteil-Deckenelementes.

Die gestellte Hauptaufgabe wird prinzipiell dadurch gelöst, daß die die Decke bildenden Fertigteil-Deckenelemente mit den anschließenden, Teile der fertigen Tunnelröhre bildenden Fertigteil-Deckenelementen zu in Tunnellängsrichtung tragfähigen Einheiten verbunden werden, wobei vorzugsweise aufeinanderfolgende Fertigteil-Deckenelemente durch in Tunnellängsrichtung über mehrere Elemente durchlaufende Spannkabel od. dgl. zu einem vorgespannten Längstragwerk verbunden und bzw. oder aufeinanderfolgende Fertigteil-Deckenelemente, wie an sich bekannt, durch stimseitige Verklebung verbunden werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Beton-Fertigteile genau gegenseitig ausgerichtet, wobei ihre Verbindung zu einer in Tunnellängsrichtung tragfähigen Einheit es ermöglicht, einen wesentlichen Teil der durch das Eigengewicht der Einheiten und die allenfalls schon angebrachte Verfüllung gegebenen Last im Ausbrachs-bereich auf die aus den Fertigteilen gebildeten Tragwerke und von da in die anschließenden Bauabschnitte, also auf den fertigen Tunnelausbau auf der einen Seite und die Sohle der Baugrube auf der anderen Seite zu übertragen. Selbstverständlich ist eine zusätzliche Lastableitung über Deckenauflagen, die über den eigentlichen Ausbau der Tunnelröhre seitlich vorragen und dort angebrachte Gebirgsanker, Pfähle u. dgl. möglich. Die Baugrube braucht jeweils nur so groß ausgehoben zu werden, daß ein problemloses Versetzen der Fertigteile und ihre Verbindung mit den vorher montierten Fertigteilen ermöglicht wird. Der übrige Tunnelausbau kann nach dem Ausbrach nach bekannten Verfahren vorgenommen werden, wobei man auch hier Fertigteilemente einsetzen wird, bei deren Verbindung mit den Deckenelementen es zur Knotenausbildung kommt. In Fußteilen der Deckenelemente können Druckwiderlager zur wenigstens teilweisen Übertragung des Gewölbeseitenschubes auf den Tunnelausbau ausgeformt sein. Bei der Verwendung von Spannkabeln für die Bildung vorgespannter Längstragwerke ist es möglich, die Spannelemente immer nachzuziehen und so lange abgespannte Strecken zu erhalten. Die Spannkanäle der Elemente, die zur Aufnahme der Kabel dienen, können nach dem Spannvorgang mit einer dem Korrosionsschutz dienenden Haftmasse ausgespritzt werden. Eine Verklebung kann je nach Ausführungsart für sich allein oder in Kombination mit einer Spannkabelverbindung erfolgen. -2-

AT 395 894 B

Die aneinandergereihten Fertigteil-Deckenelemente können im Bedarfsfall zusätzlich mit Hilfe gesonderter, seitlich über den Ausbauquerschnitt über der Tunnelröhre vorragender Längsstragwerice abgestützt werden, wobei vorteilhaft außen an Fußteile der Elemente anschließende Längsträger im formschlüssigen Verbund mit der an den Fußteilen anschließenden Schalenaußenseite hergestellt oder angebracht werden.

Die Verklebung aber auch ein sonstiger Verbund der Fertigteil-Deckenelemente untereinander kann dadurch verbessert werden, daß Fertigteil-Deckenelemente verwendet werden, deren stoßende Stirnseiten durch entsprechende Profilierung oder in Öffnungen eingesetzte Verbindungselemente einen formschlüssig ausgerichteten Verbund ergeben. Krümmungen des Tunnels kann dadurch gefolgt werden, daß man in der Draufsicht trapezförmige Fertigteil-Deckenelemente mit von den Füßen gebildeten Parallelseiten vorsieht und bei aufeinanderfolgenden Fertigteil-Deckenelementen die kürzere Parallelseite im Bereich der inneren Krümmung anbringt. Krümmungen des Tunnels nach oben und unten können durch in der Seitenansicht trapezförmige Elemente eingerichtet weiden.

Sofeme nicht bereits durch die Verklebung eine ausreichende Abdichtung der Stoßfugen erzielt wird und ein dichter Ausbau der Decke gefordert ist, können zumindest die Stoßfugen aufeinanderfolgender Fertigteil-Deckenelemente durch Einpressen von Dichtungsmaterial, eingelegte Dichtungselemente, überlappend angelaachte Dichtungsbahnen usw. abgedichtet werden, wobei man auch an den Fertigteilen bereits bei da- Herstellung abdichtende Schichten vorsehen kann, die an den Stoßfugen verbunden werden. Auch eine Abdeckung der Decke mit Dichtungsmaterial vor dem Verfüllen der Baugrube ist möglich.

Zur Vermeidung aufwendiger Ausbaumaßnahmen an der Tunnelinnenseite und in dem an die Deckenwiderlanger anschließenden Bereich bei einem auftretenden oder zu erwartenden Horizontalschub des Gewölbes kann vorgesehen werden, daß zur Aufnahme dieses Horizontalschubes die Wölbung der schalenartigen Fertigteil-Deckenelemente sehnenartig überspannende Zugelemente verwendet werden. Bei einem Tunnel, dessen Firstbereich nicht als Fahrquerschnitt benötigt wird, ist es bereits bekannt, diesen Firstbereich durch einen gegebenenfalls aus Fertigteilen hergestellten, eingezogenen Zwischenboden abzuteilen, um so einen Raum für die Unterbringung von Lüftungseinrichtungen, Einrichtungen der Energieversorgung, Signaleinrichtungen oder sonstige Versorgungs- und Abwasserleitungen zu erhalten. Wenn es das Tunnelprofil zuläßt und ein entsprechender Raum verlangt wird, kann man erfindungsgemäß vorsehen, daß Fertigteil-Deckenelemente mit einem integrierten, das Zugelement bildenden und die Gewölbeschale zu einem Kastenträger ergänzenden Zwischendeckenabschnitt verwendet werden. Dieser Zwischendeckenabschnitt dient nicht nur zur Aufnahme des Horizontalschubes, sondern erleichtert auch beim Versetzen der Fertigteil-Deckenelemente ihre Abstützung, z. B. am gewachsenen Erdreich.

Wenn das Auftreten eines Horizontalschubes des Gewölbes nur nach dem Versetzen der Fertigteil-Deckenelemente, beispielsweise bis zum Aushärten von in Ortbeton hergestellten Tragwerken, bis zur Hinterfüllung der Baugrube oder bis zur Anbringung oder Verfestigung des Tunnelausbaues kritisch ist bzw. werden kann, wird vorgesehen, daß als Zugelemente Zugbänder verwendet werden, die nach der Verfüllung der Baugrube bzw. der Fertigstellung des Tunnelausbaues abgenommen werden.

Ein vorteilhaft bei einem eifindungsgemäßen Verfahren verwendbares Fertigteil-Deckenelement der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schale durch einen Zwischendeckenabschnitt zu einem Kastenträger mit flanschartig überstehenden Fußteilen ergänzt ist, wobei vorzugsweise die Stirnseiten des Fertigteil-Deckenelementes eine mit anschließenden Elementen ineinandergreifende Profilierung oder Verzahnung bzw. Einsatzöffnungen zur Aufnahme von Verbindungszapfen zur formschlüssigen, ausgerichteten Verbindung mit anschließenden Elementen auf weisen.

Das Deckenelement kann in an sich bekannter Weise von Stirnseite zu Stirnseite durchgehende Spannkanäle für Spannkabel od. dgl. aufweisen.

Die Schale kann zusätzlich zur Tunnelwölbung zwischen den Stirnseiten eine Längswölbung, also eine Gesamtwölbung etwa in der Grundform einer sogenannten HP-Schale aufweisen. Auch der Zwischendeckenabschnitt kann leicht gewölbt sein. Ferner muß die Außenschale nicht unbedingt eine durchgehende Wölbung aufweisen, sondern kann zumindest abschnittsweise aus ebenflächigen Bereichen gebildet werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielweise veranschaulicht Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen im Bau befindlichen oberflächennahen Tunnel, wobei die versetzten Fertigteil-Deckenelemente nur in Ansicht angedeutet wurden, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Baugrube mit einem versetzten Fertigteil-Deckenelement, Fig. 3 eine Ausführungsvariante zu Fig. 2 und Fig. 4 als Detail einen Schnitt durch die Wandung eines Fertigteil-Deckenelementes.

Nach Fig. 1 wird für die Herstellung eines oberflächennahen Tunnels im jeweiligen Bauabschnitt im gewachsenen Boden (1) eine Baugrube (2) ausgehoben. In diese Baugrube werden gewölbte Fertigteil-Deckenelemente (3) eingebracht, wobei das letzte versetzte Element (3) noch an einem Kran mit Aufhängevorrichtung (4) hängend dargestellt wurde. Sogleich nach dem Versetzen wird das Bauelement (3) mit den vorher versetzten Elementen insbesondere durch Spannkabel sowie allenfalls durch stimseitige Verklebung zu einem Längstragwerk verbunden, bei dem sich das dargestellte Ende dieses Längstragweikes auf der Sohle der Baugrube (2) und das nach links an die Zeichnung anschließend zu denkende Ende auf dem dort schon fertiggestellten Tunnelausbau abstützt. An die Baugrube (2) anschließend wird zweckmäßig gleich mit dem Aushubmaterial eine Verfüllung -3-

Claims

AT 395 894 B (5) über der aus den Elementen (3) gebildeten Decke angebracht Im Schutz der aus den Elementen (3) ausgebüdeten Decke wird in auf die Baugrube mit Abstand folgenden Bauabschnitten die Tunnelröhre in bekannter bergmännischer Vortriebsweise untertägig ansgebrochen, wobei in Fig. 1 in mehreren aufeinanderfolgenden Vortriebsabschnitten (6), (7), (8) die Tunnelkalotte, die Tunnelstroße und die Tunnelsohle ausgebrochen werden. Die Kalottenbrust wurde mit (9) bezeichnet. An den Ausbruch anschließend erfolgt der Ausbau der Tunnelröhre, wobei auch hier Fertigteile eingesetzt werden können. Im übrigen erfolgt aber der Ausbau der Tunnelröhre nach den jeweiligen Erfordernissen und Gegebenheiten etwa unter Anwendung der neuen österreichischen Tunnelbauweise. Es ist also ein Ausbau mit Spritzbeton, Fertigteilen, hinterfiülten, verlorene Schalungen bildenden Fertigteilen oder auch in Ortbeton bzw. durch Kombination entsprechender Bauweisen möglich, wobei bei diesem Ausbau ein Anschluß an die Fußteile der Fertigteil-Deckenelemente (3) vorgenommen wird und die Fußteile der Fertigteilelemente zweckmäßig über Druckwiderlager oder ähnliche Verbindungen, gegebenenfalls auch herausgeführte Bewehrungen mit dem übrigen Tunnelausbau verbunden werden, damit dieser übrige Tunnelausbau mit den Fertigteilen (3) einen Verbund bildet und der Tunnelausbau einen Teil des Gewölbeschubes der Fertigteil-Deckenelemente aufnehmen kann. Entsprechende Ausbauten (10) sind in den Fig. 2 und 3 in ihren Umrissen angedeutet, wobei der Fertigteil (3) nach Fig. 2 in seinen Fußteilen (11) Druckwiderlager (12) zum Anschluß des Ausbaues (10) eingeformt hat Nach Fig. 2 besitzt der Fertigteil (3) eine über einen Längsabschnitt der Tunneldecke reichende Außenschale (13), die erwähnten Fußteile (11) und eine die Fußteile (11) verbindende flach gewölbte oder ebene Zwischendecke (14), die die Außenschale (13) mit den Fußteilen (11) zu einem Kastenträger ergänzt und vom Tunnelraum im Firstbereich einen Firstraum (15) äbteilt Dieser eine durchlaufende Röhre bildende Firstraum der aneinandergefügten Elemente (3) kann Versorgungsleitungen, Lüftungseinrichtungen, Signaleinrichtungen, Abwasserleitungen u. dgl. aufnehmen. Die Zwischendecke (14) bildet das Zugelement des Kastenträgers und ist in der Lage, den Gewölbe-Seitenschub der Schale (13) aufzunehmen. Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, können die Stirnseiten der Fertigteil-Deckenelemente (3) nur abschnittsweise angedeutete, vorzugsweise aber über die ganze Stirnseite reichende Verzahnungen (16) aufweisen, die bei aufeinanderfolgenden Elementen (3) ineinandergreifen und das Ausrichten der Elemente und ihre formschlüssige Verbindung erleichtern. Ferner enthalten die Elemente (3) von Stirnseite zu Stirnseite durchgehende Spannkanäle (17) für Spannkabel, mit deren Hilfe sie mit den vorher versetzten Elementen zu dem erwähnten Längstragwerk verspannt werden, wobei man vorteilhaft nach dem Verspannen die Spannkanäle (17) mit einer geeigneten Füllmasse verpreßt Aus Fig. 4 ist noch ersichtlich, daß die Elemente (3) in ihren Stirnseiten dem Umfang folgende Nuten (18) aufweisen können, in die Dichtungsbänder, aufblasbare Dichtungen od. dgl. (19) einsetzbar sind. Die Stoßfugen aufeinanderfolgender Elemente können auch durch Verpressung mit geeignetem Dichtungsmaterial, überlappend aufgelegte Bahnen aus entsprechendem Dichtungsmaterial usw. abgedichtet werden. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der ein Fertigteilelement (3a) lediglich eine Außenschale (20) mit hier ausgeprägt ausgebildeten Fußteilen (21) besitzt. Bei der Ausführung nach Fig. 3 sieht man zweckmäßig ebenfalls aus Fertigteilen bestehende und über mehrere Fertigteil-Deckenelemente (3a) durchgehende Längsträger (22) vor, auf denen sich das Deckenelement (3a) mit seinen Fußteilen (21) außerhalb des Ausbauquerschnittes des Tunnels abstützt. Für die Aufnahme des Gewölbe-Seitenschubes der Schale (3a) bis zum fertigen Ausbau des Tunnels werden Zugbänder (23) vorgesehen, die man nach Fertigstellung des Ausbaues (10), der dann den Gewölbe-Seitenschub aufnehmen kann, wieder abnimmt, so daß der volle lichte Querschnitt des Tunnels freibleibt. Wie schon früher beschrieben wurde, können die stoßenden Fertigteil-Deckenelemente zusätzlich zur Verspannung durch Verklebung verbunden werden. An Stelle der Verzahnung (16) können auch Nut-Federverbindungen und/oder in stimseitige Ausnehmungen der Fertigteil-Deckenelemente (3) eingesetzte dübelartige Ausrichthilfen verwendet werden, wobei alle diese Maßnahmen auch dazu beitragen, die ausgerichtete Versetzung aufeinanderfolgender Fertigteil-Deckenelemente zu erleichtern. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Herstellen von oberflächennahen Tunnels in Gewölbebauweise, bei dem im jeweüigen Bauabschnitt eine Baugrube bis zur Tunnelfirste ausgehoben, auf der Baugrubensohle ein Deckenabschnitt der Tunnelröhre als gewölbte Decke aus aneinandergereihten Beton-Fertigteilen angebracht und die Tunnelröhre nach allfälliger Verfüllung der Baugrube im Schutz der Decke untertägig ausgebrochen und mit Ausbauten versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Decke bildenden Fertigteil-Deckenelemente (3,3a) mit den anschließenden, Teile der fertigen Tunnelröhre bildenden Fertigteil-Deckenelementen (3) zu in Tunnellängsrichtung tragfähigen Einheiten verbunden werden, wobei vorzugsweise aufeinanderfolgende Fertigteil-Deckenelemente (3) durch in Tunnellängsrichtung über mehrere Elemente durchlaufende Spannkabel od. dgl. zu einem vorgespannten -4- AT 395 894 B Längstragwerk verbunden und bzw. oder aufeinanderfolgende Fertigteil-Deckenelemente, wie an sich bekannt, durch stimseitige Verklebung verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinandergereihten Fertigteil-Deckenelemente (3a) zusätzlich mit Hilfe gesonderter, seitlich über den Ausbauquerschnitt der Tunnelröhre vorragender Längstragwerke (22) abgestützt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fertigteil-Deckenelemente (3) verwendet werden, deren stoßende Stirnseiten durch entsprechende Profilierung (16) oder in Öffnungen eingesetzte Verbindungselemente einen foimschlüssig ausgerichteten Verbund ergeben.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Horizontalschubes des Gewölbes die Wölbung der schalenartigen Deckenelemente (3,3a) sehnenartig überspannende Zugelemente (14,23) verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Fertigteil-Deckenelemente (3) mit einem integrierten, das Zugelement bildenden und die Gewölbeschale (13) zu einem Kastenträger ergänzenden Zwischendeckenabschnitt (14) verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugelemente Zugbänder (23) verwendet werden, die nach der Verfüllung der Baugrube (2) bzw. der Fertigstellung des Tunnelausbaues abgenommen werden.
7. Bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 einsetzbares Fertigteil-Deckenelement, das als über einen Längsabschnitt der Tunneldecke reichende Schale mit angeformten Fußteilen zum Anschluß des Tunnelausbaues ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (13) durch einen Zwischendeckenabschnitt (14) zu einem Kastenträger mit flanschartig überstehenden Fußteilen (11) ergänzt ist, wobei vorzugsweise die Stirnseiten des Fertigteil-Deckenelementes (3) eine mit anschließenden Elementen (3) ineinandergreifende Profilierung oder Verzahnung (16) bzw. Einsatzöffnungen zur Aufnahme von Verbindungszapfen zur formschlüssigen, ausgerichteten Verbindung mit anschließenden Elementen (3) aufweisen.
8. Fertigteil-Deckenelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckenelement (3) in an sich bekannter Weise von Stirnseite zu Stirnseite durchgehende Spannkanäle (17) für Spannkabel od. dgl. aufweist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-