AT398806B - Verfahren zum errichten eines tübbingausbaues sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens - Google Patents

Description

AT 398 806 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein verfahren zum Errichten eines Tübbingausbaues in Tunnelröhren, welche mit einer Schildvortriehsmaschine vorgetrieben werden, bei welchem im Anschluß an die Schildvortriebsmaschine Spreiztübbinge positioniert und gesetzt werden, wobei der Schildschwanzbereich während des Setzens der Tübbinge über eine sich in axialer Richtung erstreckende elastische Dichtung in dichtender 5 Verbindung mit dem zu setzenden Tübbingring gehalten wird und weitere Tübbingringe zumindest mit einem Teil ihrer axialen Länge im Inneren des Schildschwanzbereiches positioniert werden und bei einem Verschieben des Schildes in Vortriebsrichtung in Anlage an benachbarte gesetzte Tübbingringe gehalten werden, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem an den Schildschwanz angeschlossenen elastischen, dachförmigen, insbesondere rohrförmigen Dichtungselement, dessen freies io Ende wenigstens ein Tübbingsegment zumindest über einen Teil seiner axialen Länge außen übergreift. Für das Auffahren von Tunnelröhren in Lockergebirge werden Vortriebsschildmaschinen benutzt, bei weichen die Möglichkeit besteht, die Tunnelauskleidung im Schutz des Schildschwanzbleches mit Hilfe einer Tübbingversetzmaschine einzubauen. Für die Tübbingauskleidung können verschiedene Tübbingsysteme verwendet werden. Zumeist wird hiefür der komplette endgültige Tübbingring innerhalb des 15 Schildschwanzes zusanmengehaut und gegebenenfalls in Umfangsrichtung mit dem vorher versetzten Tübbingring verbolzt oder verschraubt. In derartigen Fällen wird der Tübbingring nicht an die Tunnelröhre angepreßt und es muß die sogenannte Schildspur, d.h. der Hohlraum, der sich zwischen der Tübbingringaußenfläche und der vom Schildmantel erzeugten Wandung der Tunnelröhre ergibt, mit Verpreßmasse injiziert werden, damit Bodenbewegungen und Setzungen an der Oberfläche mit Sicherheit vermieden werden. 20 In speziellen Einsatzfällen, bei welchen die Böden zumindest kurzzeitig standfest sind, ist es möglich, den im Schildschwanzbereich zusanmengestellten Tübbingausbau nach dem Herausstoßen des Tübbingringes aus dem Schildschwanzbereich beim weiteren Vortrieb der Schildmaschine so weit zu verspreizen, daß eine sichere Anlage der Außenfläche des Tübbingrings zum gebohrten Erdreich erzielt wird. Bei derartigen Verfahren ist eine Verpressung der Schildspur nicht mehr erforderlich und es ist zusätzlich möglich, einen 25 aktiven, nach außen wirkenden Spreizdruck auf das Erdreich auszuüben. Auf diese Weise wird ein aufwendiger Verpreßvorgang zum Ausfällen der Schildspur vermieden.

Das Spreizen von Tübbingringen kann in der Weise erfolgen, daß innerhalb des Schildschwanzes der Tübbingring zunächst ohne einen Schlußstein zusammengebaut wird. Nach dem Herausschieben des Tübbingringes aus dem Schiidschwanzbereich kann dann ein zumeist konischer Schlußstein in den 30 Tübbingring in Längsrichtung eingeschoben werden, wodurch der endgültige Außendurchmesser, welcher zumeist mit dem Schilddurchmesser übereinstimmt, erreicht wird. Für derartige Verfahren sind spezielle Hilfseinrichtungen im Bereich des Tübbingeinbauraumes erforderlich. Ein Verfahren zum Setzen eines derartigen Schlußsteines in die Tübbingauskleidung eines Stollens ist hiebei beispielsweise der DE-AS 11 87 257 zu entnehmen. 35 Die Tübbingringe werden üblicher Weise in eine dem Durchmesser angepaßte Anzahl von Tübbingsegmenten unterteilt, wobei die Ausbildung der einzelnen Tübbingsegmente weitgehend beliebig gewählt werden kann.

Ein weiteres Verfahren zum Setzen von Tübbingen ist beispielsweise der DE-OS 35 42 869 zu entnehmen, wobei jedoch bei diesem bekannten Verfahren Spreiztübbinge, welche nach dem Verschieben 40 bzw. Vortreiben des Schildes gesetzt und gespreizt werden sollen, nicht verwendet werden können. Bedingt durch die vorgeschlagene bekannte Konstruktion hätte ein Spreizen eines derartigen Spreiztübbings zur Folge, daß das Dichtungselement im Schiidschwanzbereich zwischen Tübbing und Tunnelwand in einer Weise geklemmt wird, daß es nicht ohne weiteres möglich erscheint, in der Folge ohne Zerstörung der Dichtung einen weiteren Vortrieb des Schildes vorzunehmen. Es werden daher bei dieser bekannten 45 Konstruktion Tübbinge anderer Bauart eingesetzt, welche insgesamt immer einen kleineren Durchmesser aufweisen müssen als die lichte Weite des Stollens bzw. Tunnels und die eingesetzten Tübbinge müssen bei dieser bekannten Konstruktion immer hinterfüllt werden.

Aus der DE-OS 35 19 707 ist in diesem Zusammenhang eine Schildschwanzdichtung für einen Welltübbingausbau bekanntgeworden, wobei ein elastischer Dichtungskörper gelenkig an den Schild-50 schwänz anschließt und an unterschiedliche Durchmesser des Tübbingausbaues anpaßbar ist.

Bei speziellen, nicht standfesten Böden kann nun die Forderung bestehen, daß beim Einbau von Spreiztübbingen auch ein kurzzeitiges Freilegen des Gebirges am Tunnelumfang nicht zulässig ist. Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zum Errichten eines Tübbingausbaues mit Spreiztübbingen zu schaffen, bei welchem in keiner Phase des Ausbaues das Gebirge freiliegt und bei welchem eine 55 vollständige und sichere Abschirmung des Tunnelraumes in jeder Phase des Ausbaues sichergestellt ist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß das Setzen und Spreizen von aus dem Schiidschwanzbereich ausgefahrenen Tübbingen zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, zu welchem die elastische Dichtung den ausgefahrenen Tübbingring zumindest über 2

AT 398 806 B einen Teil seiner axialen Länge umgreift. Da der Schiidschwanzbereich während des Setzens der Tübbinge über eine sich in axialer Richtung erstreckende elastische Dichtung in dichtender Verbindung mit dem zu setzenden Tübbingring gehalten wird, kann ein sicheres Setzen der Tübbingringe erfolgen, ohne daß hiebei ein Teilbereich der Tunnelröhre freiliegt. Das Verfahren wird weiters so durchgeführt, daß weitere Tübbingringe zumindest mit einem Teil ihrer axialen Länge im Inneren des Schildschwanzbereiches positioniert werden und bei einem Verschieben des Schildes in Vortriebsrichtung in Anlage an benachbarte gesetzte Tübbingringe gehalten werden. Dadurch, daß erfindungsgemäß das Setzen von aus dem Schildschwanzbereich ausgefahrenen Tübbingen zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, zu weichem die elastische Dichtung den ausgefahrenen Tübbingring zumindest über einen Teil seiner axialen Länge umgreift, kann somit mit den Vorbereitungsarbeiten für das Setzen bzw. Spreizen eines weiteren Tübbings in seiner Position in der Tunnelröhre bereits im Inneren des geschützten Schildschwanzbereiches begonnen werden, wobei in dieser Phase die sich in axialer Richtung erstreckende Dichtung im Schildschwanzbereich das Eindringen von Material aus der Tunnelwand verhindert. Bei einem Verschieben des Schildes in Vortriebsrichtung kann mittels der Vortriebspressen ein derartiger vorbereiteter Tübbingring in Anlage an bereits gesetzte Tübbingringe ausgeschoben werden, wodurch auch in dieser Phase der Verschiebung eine Abdichtung in Umfangsrichtung sichergestellt ist. Die im Schildschwanzbereich vorgesehene Dichtung gleitet bei einem derartigen Anspressen der noch nicht gespreizten Tübbinge an der Außenfläche der Tübbinge entlang und stellt in jeder Phase die Dichtung zum Schildschwanzbereich sicher. Dadurch, daß nun der ausgepreßte Tübbingring zu einem Zeitpunkt gesetzt wird, zu welchem er zumindest über einen Teil seiner axialen Länge noch von der Dichtung Übergriffen wird, wird auch in dieser Phase der Spreizung die dichtende Überdeckung sichergestellt.

Einen eventuellen Anlaß zum Eindringen von Material aus der Tunnelwand stellt hiebei lediglich diejenige Stelle des Tübbingringes dar, an welcher für die Spreizung der Schlußstein eingetrieben wird. Ein besonders zu sichernder Bereich ist hiebei naturgemäß der Bereich der Firste, d.h. der Bereich der oberhalb der Tübbingringe liegenden Tunnelwand und es wird daher das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorzug so durchgeführt, daß das Spreizen der Tübbingringe in an sich bekannter Weise durch Eintreiben von wenigstens einem, vorzugsweise zwei unterhalb der Tunnelachse anzuordnenden Schlußstein(en) in Tunnellängsrichtung vorgenommen wird. Dadurch, daß der (die) Schlußstein(e) unterhalb der Tunnelachse angeordnet ist (sind), wird zumindest verhindert, daß über den Bereich des (der) Schlußsteine(s) Material bzw. Geröll unter dem Einfluß des Erddruckes eindringen kann, da der Schnittwinkel im Bereich unterhalb der Tunnelachse für ein Eindringen von Material nicht wirksam wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem an den Schildschwanz angeschlossenen elastischen, dachförmigen, insbesondere rohrförmigen Dichtungselement, dessen freies Ende wenigstens ein Tübbingsegment zumindest über einen Teil seiner axialen Länge außen übergreift, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingsegmente eines Tübbingrings an ihrer nach dem Spreizen dem Schildschwanz zugewandten Seite eine in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung oder Vertiefung aufweisen. Das Dichtungselement muß mindestens dachförmig ausgebildet sein, um hiebei den Tübbingring um wenigstens 180°, d.h. an der der Firste zugewandten Seite zu umgreifen bzw. zu übergreifen. In diesem Bereich kann Gestein bzw. Geröll unter der Wirkung der Schwerkraft in das Innere des Ausbaues eindringen und eine Gefährdung darstellen. Wenn nun zumindest dieser Bereich durch ein dachförmiges Dichtungselement Übergriffen wird, wird eine weitgehende Sicherheit im Inneren des Ausbaues erzielt. In einfacher Weise kann das Dichtungselement rohrförmig den gesamten Umfang des nachfolgenden Tübbingringes umgreifen. Dadurch, daß erfindungsgemäß die Tübbingsegmente eines Tübbingrings an ihrer nach dem Spreizen dem Schiidschwanz zugewandten Seite eine in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung oder Vertiefung aufweisen, kann das dachförmige bzw. rohrförmige Dichtungselement nach dem Verpressen bzw. Spreizen des Tübbingringes in dieser Ausnehmung oder Vertiefung ohne mechanische Überbeanspruchung des Dichtungsmaterials aufgenommen werden. Die in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung oder Vertiefung der Tübbingsegmente stellt hiebei sicher, daß das Dichtungselement ohne Gefahr einer Beschädigung beim nächsten Vortriebsschritt in axialer Richtung verschoben werden kann, wobei das Dichtungselement aus der Ausnehmung bzw. Vertiefung herausgezogen wird und an dem jeweils nachfolgenden Tübbingring vorbeigeführt wird, bis es wieder in den Bereich einer dem Schildschwanz zugewandten Ausnehmung oder Vertiefung des nachfolgenden Tübbingringes gelangt.

Das Dichtungselement kann aus elastomerem Material, insbesondere Gummi, bestehen, wobei eine besonders sichere dichtende Anlage dadurch gewährleistet werden kann, daß das Dichtungselement an seinem freien Ende federnd in Richtung einer Verkleinerung seines Umfanges vorgespannt ist. Zur Erzielung einer derartigen Vorspannung, welche eine Verkleinerung des Umfanges am freien Ende bewirkt, kann ein federnder Ring am freien Ende des Dichtungselementes angeordnet sein. 3

Claims (4)

1. AT 398 806 B Die jeweils in den Tübbingsegmenten verbleibenden Vertiefungen an den Tübbingkanten bewirken ein Fehlvolumen, das durch Spreizen der Tübbingringe über den Schilddurchmesser hinaus aufgefüllt werden kann. Durch einen derartigen Spreizvorgang wird Material aus der Tunnelwand plastisch verschoben und als Verfüllmasse in das Fehlvolumen eingebracht. Um eine besonders sichere Auffüllung dieser Fehlvolumina sicherzustellen, ist die Ausbildung mit Vorzug so getroffen, daß die Tübbingsegmente an ihrer der Schildvortriebsmaschine abgewandten Stirnseite eine vom Außenumfang ausgehende Abflachung aufweisen, welche sich über einen Teil, insbesondere einen der radialen Tiefe der Ausnehmung oder Vertiefung am Außenumfang des in Achsrichtung benachbarten Tübbingsegmentes entsprechenden Teil der Stirnseite in radialer Richtung erstreckt. Durch die Schrägkante des jeweils benachbarten Segmentes entsteht zu beiden Seiten des Fehlvolumens eine Schrägfläche, welche das Einpressen von Material aus der Tunnelwand in das Fehlvolumen begünstigt. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 einen schematischen Längsriß durch den Schildschwanzbereich einer Schildvortriebsmaschine sowie durch nachfolgende Spreiztübbinge; Fig.2 eine vergrößerte Darstellung des an den Schildschwanzbereich anschließenden Teilbereiches des Ausbaues unmittelbar nach dem Ausbringen eines Tübbings vor dem Verspreizen; und Fig.3 eine Darstellung analog der Fig.2, bei welcher der soeben ausgebrachte Tübbingring bereits gespreizt wurde. In Fig.1 ist mit 1 der Schild einer Schildvortriebsmaschine angedeutet. Im Bereich des Schildschwanzes 2 ist ein elastisch verformbares Dichtelement 3 angeordnet. Die Vortriebspressen sind mit 4 bezeichnet. Die Tunnelröhre ist mit gespreizten Tübbingen 5 ausgebaut. Beim Vortrieb des Schildes 1 wird gleichzeitig ein noch nicht gespreizter Tübbingring 6 ausgepreßt und gelangt in eine Position, in welcher er noch von dem Dichtelement 3 außen umgriffen wird. In der Folge kann das Spreizen des Tübbingringes 6 erfolgen, wobei das elastisch verformbare Dichtelement 3 in der Ausnehmung 7 an der dem Schildschwanz 2 zugewandten Stirnseite 8 der Segmente des Tübbingringes 6 verbleibt. Auch die dieser Stirnseite abgewandte Stirnseite 9 verfügt über eine Abschrägung 10, so daß sich insgesamt die in Fig.2 und 3 näher dargestellten Verhältnisse beim Verpressen bzw. Setzen der Tübbingringe 6 ergeben. In Fig.2 ist der Zustand analog dem Ansbauzustand der Fig.1 vergrößert dargestellt. Zusätzlich ist in Fig.2 bereits ein weiterer im Inneren des Schildschwanzbereiches 2 zusammengesetzter Tübbingring 11 ersichtlich. Das elastisch verformbare Dichtelement 3 weist an seiner freien Stirnseite 12 einen federnden Ring 13 auf, welcher eine elastische Vorspannung im Sinne einer Verkleinerung des Umfanges bewirkt, so daß das freie Stirnende 12 im Inneren der Ausnehmung 7 des noch nicht gespreizten Tübbingringes 6 in Anlage gehalten wird. Durch Eintreiben eines Schlußsteines in Achsrichtung, welcher in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, da dies bekannter Stand der Technik ist, erfolgt nun ein Spreizen des Tübbingringes 6 in die in Fig.3 dargestellte Position. Die Schlußsteine werden unterhalb der Tunnellängsachse eingetrieben, um sicherzustellen, daß oberhalb der Tunnellängsachse kein unausgebauter bzw. ungeschützter Bereich verbleibt, über welchen Geröll hereinbrechen könnte. Nach dem in Fig.3 dargestellten Setzen des Spreiztübbings 6 verbleibt das nunmehr deformierte Dichtungselement 3 mit seinem auf größeren Radius aufgeweiteten freien Stirnende 12 innerhalb der Ausnehmung 7, wobei die radiale Tiefe dieser Ausnehmung 7 so bemessen ist, daß auch nach einem Spreizen des Spreiztübbinges 6 auf einen Umfang, welcher den Umfang des Schildschwanzes 2 übersteigt, ein beschädigungsloses Abziehen der Dichtelemente 3 in Achsrichtung in Richtung des Pfeiles 14 möglich ist. Durch die Schrägkanten 10 an der dem benachbarten Spreiztübbing 5 zugewandten Stirnseite 9 wird das beim Spreizen verdrängte Material in die zwischen benachbarten Tübbingringen 6 und 5 durch die schrägen Kanten 10 und die Ausnehmung 7 gebildete Ringnut verpreßt, so daß die Fehlräume sicher ausgefüllt werden. Bei der Darstellung nach Fig.3 ist ebenso wie bei der Darstellung nach Fig.2 im Inneren des Schildschwanzbereiches 2 ein weiterer Tübbingring 11 in Vorbereitung, welcher in der Folge durch die Vortriebspressen 4 ausgepreßt werden kann, wobei durch die Anlage an bereits gespreizte Ringe 6 in jeder Phase eine Abdichtung gegen hereinbrechendes Material sichergestellt ist. Patentansprüche 1. Verfahren zum Errichten eines Tübbingausbaues in Tunnelröhren, welche mit einer Schildvortriebsmaschine vorgetrieben werden, bei welchem im Anschluß an die Schildvortriebsmaschine Spreiztübbinge positioniert und gesetzt werden, wobei der Schildschwanzbereich während des Setzens der Tübbinge über eine sich in axialer Richtung erstreckende elastische Dichtung in dichtender Verbindung mit dem zu setzenden Tübbingring gehalten wird und weitere Tübbingringe zumindest mit einem Teil ihrer axialen Länge im Inneren des Schildschwanzbereiches positioniert werden und bei einem Verschieben des Schildes in Vortriebsrichtung in Anlage an benachbarte gesetzte Tübbingringe gehalten werden, 4 AT 398 806 B dadurch gekennzeichnet, daß das Setzen und Spreizen von aus dem Schildschwanzbereich (2) ausgefahrenen Tübbingen (6) zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, zu welchem die elastische Dichtung (3) den ausgefahrenen Tübbingring (6) zumindest über einen Teil seiner axialen Länge umgreift. 5
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizen der Tübbingringe (6) in an sich bekannter Weise durch Eintreiben von wenigstens einem, vorzugsweise zwei unterhalb der Tunnelachse anzuordnenden Schlußstein(en) in Tunnellängsrichtung vorgenommen wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem an den Schildschwanz angeschlossenen elastischen, dachförmigen, insbesondere rohrförmigen Dichtungselement, dessen freies Ende wenigstens ein Tübbingsegment zumindest über einen Teil seiner axialen Länge außen übergreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingsegmente eines Tübbingrings (6,11) an ihrer nach dem Spreizen dem Schildschwanz (2) zugewandten Seite eine in Umfangsrichtung verlaufende 15 Ausnehmung oder Vertiefung (7) aufweisen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingsegmente an ihrer der Schildvortriebsmaschine abgewandten Stirnseite (9) eine vom Außenumfang ausgehende Abflachung (10) aufweisen, welche sich über einen Teil, insbesondere einen der radialen Tiefe der Ausnehmung 20 oder Vertiefung (7) am Außenumfang des in Achsrichtung benachbarten Tübbingsegmentes entsprechenden Teil der Stirnseite in radialer Richtung erstreckt. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 25 30 35 40 45 50 5 55