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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Segment zur Auskleidung von Hohlräumen, insbesonders für den Tunnel-Ausbau mit einem im wesentlichen schalenförmigen Hauptkörper, der von einer Innenfläche, einer Aussenfläche und von Randflächen begrenzt ist, wobei an den Randflächen mindestens eine Öffnung zur Aufnahme eines Dübels vorgesehen ist, und wobei in der Öffnung ein Rohr angeordnet ist.
Für den Ausbau von Tunnels, Schächten oder dgl. wird häufig das Tübbing Ausbauverfahren verwendet. Dabei werden einzelne Tübbing-Segmente in den soeben ausgebrochenen Tunnel gefördert und dort zu einer vollständigen Auskleidung zusammengesetzt. Um den Ausbau zu beschleunigen und um eine Automatisierung des Ausbaus zu ermöglichen, werden zunehmend Tübbing-Segmente verwendet, die eine formschlüssige Verbindung von benachbarten Segmenten vorsehen. Diese formschlüssige Verbindung wird in vielen Fällen durch das Eindringen eines Dübels in eine entsprechende Bohrung des benachbarten Segments verwirklicht.
Ein Problem bei dieser Art von Verbindungen besteht dann, dass es zufolge von Toleranzen, Messfehlern und dgl. nicht ohne weiteres möglich ist, Segmente so herzustellen und einzubauen, dass die Dübel exakt mit den zugehörigen Bohrungen ausgerichtet sind. Es ist daher im allgemeinen notwendig, eine gewisse radiale Versetzung zwischen der Achse des Dübels und der Achse der Bohrung, In die der Dübel eindringen soll, zuzulassen, ohne die Funktion zu beeinträchtigen.
Die CH-A 654 066 zeigt Tunnelauskleidungssegmente, die mit Dübel untereinander verbunden sind. In den entsprechenden Öffnungen, die zum Einführen der Dübel bestimmt sind, sind teilweise Rohre oder rohrartige Elemente vorgesehen. Weiters sind teilweise am Eingang der Öffnung elastische Elemente angeordnet, um ein Ausbrechen des Randes der Öffnung zu verhindern. Eine solche Lösung ermöglicht einen gewissen radialen Ausgleich von Ungenauigkeiten und Toleranzen. Es wird jedoch durch diese Massnahmen der Halt des Dübels verschlechtert. Weiters müssen bei einer solchen Vorrichtung zum teilweisen Ausgleich dieses Nachteils Klemmelemente verwendet werden, die ein Herausziehen des Dübels nach dem Zusammenbau verhindern sollen.
Eine solche Lösung hat sich in der Praxis als nichtbefriedigend herausgestellt. in der EP-A 100 771 ist eine Erfindung zur Verbindung von Segmenten beschrieben, die sich mit dem oben beschriebenen Problem auseinandersetzt. Diese bekannte Verbindung besteht im wesentlichen aus Dübel-Hülsen, in die ein Dübel kraftschlüssig einzuführen ist. Um nun einen Ausgleich in Radialrichtung zu ermöglichen, sind die Dübel-Hülsen in dem Bereich ihrer Öffnung konisch ausgebildet, wodurch es dem Dübel ermöglicht wird, sich an dieser Stelle entsprechend zu verformen. Dies bedeutet jedoch, dass die Dübel entsprechend weich und nachgiebig ausgeführt werden müssen, um diese Verformung zu ermöglichen. Dementsprechend ist zur Erzielung einer bestimmten Haltekraft eine grosse Anzahl von Dübeln notwendig.
Weiters ist bei dieser Lösung nicht möglich, die Dübel in einfacher Weise dadurch herzustellen, dass sie beispielsweise aus Beton mit dem Grundkörper des jeweiligen Segments mitgeformt werden.
Ferner hat sich herausgestellt, dass die relativ zarten Dübel dieser Ausführung in der Praxis beim Einführen sehr oft abgeknickt werden, wodurch es zu grossen Verzögerungen beim Ausbau und entsprechenden Materialverlusten kommt.
Aus der DE-A 22 38 792 ist weiters eine Tunnel-Auskleidung bekannt, bei der die Bohrungen zur Aufnahme der Dübel mit Federringen ausgestattet sind. Diese Federringe ermöglichen einen gewissen radialen Ausgleich, wenn Ungenauigkeiten bei der Herstellung auftreten sollten. Durch die Federeigenschaft und durch die im wesentlichen nur punktförmige Berührung zwischen Federring und Dübel ist jedoch ein zuverlässiger Halt des Dübels in dem mit der Bohrung versehenen Segment nicht möglich.
Ferner zeigt die FR-A 2 435 599 Tunnelauskleidungselemente, die in schraubenförmiger Anordnung versetzt werden. Ein Ausgleich von Toleranzen ist jedoch bei einer solchen Bauweise nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Segment der oben beschriebenen Art zu schaffen, das leicht herstellbar ist, unproblematisch in der Anwendung ist und das insbesonders einen Ausgleich von Verschiebungen in Radialrichtung des Dübels ermöglicht.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Rohr In einem seiner Abschnitte fest im Hauptkörper befestigt ist und in einem anderen Abschnitt in die Öffnung hineinragt, wobei zwischen dem äusseren Umfang des Rohres und der Wand der Bohrung ein Abstand vorgesehen ist, sowie dass das Rohr beschränkt verformbar ausgebildet ist, um eine Bewegung innerhalb der Öffnung zuzulassen.
Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist die besondere Ausbildung der Öffnung, die für die Aufnahme des Dübels bestimmt ist. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung auf Segment-Verbindungen anwendbar, bei denen beide zu verbindenden Segmente einander gegenüberliegende Öffnungen aufweisen, wobei vor dem Ausbau in eine dieser Öffnungen ein getrennt hergestellter Dübel eingetrieben wird. Dabei ist es sowohl möglich, dass eine der beiden Öffnungen in der erfindungsgemässen Art ausgebildet ist, als auch, dass beide Öffnungen erfindungsgemäss ausgebildet sind.
In gleicher Weise ist es jedoch auch möglich, dass an einem der zu verbindenden Segmente Dübel einstückig angeformt sind, die dann jeweils in
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die erfindungsgemäss ausgebildeten Öffnungen des jeweils anderen Segments eingetneben werden. Besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung Ist, dass die Ausbildung des Dübels entsprechend den jeweiligen Erfordernissen praktisch beliebig möglich ist und dass der Dübel insbesonders vollkommen starr hergestellt werden kann.
Durch die im wesentlichen plastische Verformung des Rohres ist nach Herstellen der Verbindung ein sicherer Halt des Dübels mit grosser Festigkeit gegeben. Besonders vorteilhaft ist, dass die Auslenkung des Robres in Radialrichtung durch die Wand der Bohrung begrenzt ist, so dass es auch bei fehlerhafter Handhabung nicht zu einem Abknicken oder sonstigen Beschädigungen kommen kann.
Die Herstellung des erfindungsgemässen Segments wird insbesonders dadurch besonders erleichtert, dass in dem Abstand zwischen Bohrung und Rohr ein verformbares Material angeordnet ist. Bel der Herstellung des Segments wirkt dabei das verformbare Material in der Form einer verlorenen Schalung, was den Aufwand deutlich verringert.
Das Einführen des Dübels wird dadurch erleichtert, dass das Rohr vorzugsweise im wesentlichen bündig mit der Randfläche abschliesst und im Bereich der Randfläche nach aussen hin erweitert ist.
Weiters kann die ausreichende Verformung des Rohres in vorteilhafter Weise dadurch sichergestellt werden, dass das Rohr als Stahlrohr ausgebildet ist, das in den Hauptkörper des Segments eingeformt ist, wobei vorzugsweise die Bohrung um mindestens 10%, vorzugsweise um mindestens 20% des Durchmessers des Rohres tiefer ausgeführt ist als die vorgesehene Eindringtiefe des Dübels. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Spalt zwischen 5% und 20% des Durchmessers des Rohres breit ist.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung von Segmenten der oben beschriebenen Art und einem damit zu verbindenden Segment, das mindestens einen Dübel angeformt hat, der einstückig mit dem Hauptkörper geformt ist. Dadurch wird eine besonders stabile Verbindung bei einfacher und kostengünstiger Herstellung erreicht.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen :
Fig. 1 einen teilwelsen Schnitt zweier benachbarter Segmente im verbundenen Zustand ;
Fig. 2 die Segmente der Fig. 1 während des Zusammenbaus ;
Fig. 3 einen Teilschnitt eines erfindungsgemässen Segments ;
Fig. 4 schematisch den Querschnitt des Rohres von dem in der Fig. 3 dargestellten Segment ;
Fig. 5 einen Teilschnitt eines Segments mit einem angeformten Dübel ; und
Fig. 6 schematisch einen Querschnitt des Umhüllungs-Rohrs des Dübels des Segments von Fig. 5 ;
Fig. 7 schematisch die Ausbildung eines erfindungsgemässen Segments In einer axonometrischen
Darstellung.
In der Fig. 1 ist der Bereich einer Verbindung zwischen einem Segment 1, das mit einer Öffnung 3 ausgestattet ist, und einem weiteren Segment 2, das mit einem Dübel 5 ausgestattet ist, dargestellt. In der Öffnung 3 des Segments 1 Ist ein Rohr 4 angeordnet, das konzentrisch zur Öffnung 3 ausgebildet ist, dessen Aussendurchmesser jedoch geringer ist als der Innendurchmesser der Öffnung 3. Dadurch entsteht ein Abstand a zwischen dem Rohr 4 und der Öffnung 3. Zwischen dem Rohr 4 und der Öffnung 3 ist eine Schicht 6 aus verformbarem Material zwischengelegt. Das Rohr 4 ist im Bereich einer Randfläche 7 des Segments 1 mit einer konischen Erweiterung 4a versehen, um das Eindringen des Dübels 5 zu erleichtern.
Am gegenüberliegenden Ende des Rohrs 4 ist dieses im Hauptkörper des Segments 1 verankert, indem es in dem Beton, aus dem das Segment 1 hergestellt ist, eingegossen ist. Die Segmente 1 und 2 besitzen weiters an ihrer Berührungsfläche Dicht-Elemente 8, und sie sind in ihrem Randbereich mit Verstärkungen 9 versehen.
Der Dübel 5 ist im wesentlichen einstückig mit dem Grundkörper des Segments 2 aus Beton ausgebildet und aussen mit einem Rohr 10 aus Stahl verkleidet. Dieses Rohr 10 ragt In den Grundkörper des Segments 2 hinein, um den Dübel 5 zu verankern.
Die Bohrung 3 ist tiefer ausgeführt als die Länge des vorstehenden Teils des Dübels 5, so dass sich in Axialrichtung ein Spalt d ergibt. Da weiters der Dübel 5 an seinem vorderen Ende abgeschrägt ist, ergibt sich insgesamt ein Bereich 0, innerhalb dessen eine seitliche Versetzung des Rohres 4 in Radialrichtung möglich ist.
In der Fig. 2 sind die Segmente 1 und 2 beim Zusammenbau dargestellt, bevor die endgültige Einbaulage erreicht ist. In dieser Fig. ist auch die seitliche Versetzung der beiden Segmente 1 und 2 angedeutet. Ansonsten entspricht die Fig. 2 der Fig. 1.
In der Fig. 3 ist ein Detail des Segments 1 von Fig. 1 detailliert dargestellt, wobei der eindringende Dübel 5 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. Diese Fig. soll insbesonders die Aufweitung des Rohres 4 durch den Dübel 5 darstellen, wodurch die kraftschlüssige Verbindung erreicht wird. Weiters ist in dieser Fig ein Verankerungselement 11 für das Rohr 4 eingezeichnet. In der Fig. 4 ist ein Querschnitt des Rohres
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4 dargestellt, das in dieser Ausführungsvariante mit einer Sicke 4b versehen ist. Dies erleichtert die Verformung beim Einführen des Dübels 5.
In der Fig. 5 ist die Ausbildung eines Dübels 5 In einem Segment 2 detailliert dargestellt, wobei eine Verstärkung 12 zur Verankerung des Rohres 10 des Dübels 5 vorgesehen ist. Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, dass das Rohr 10 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Aus der Fig. 7 ist allgemein der grundsätzliche Aufbau eines Segments im Sinne der Erfindung ersichtlich. Das Segment 1 Ist allgemein aus einem Hauptkörper 20 aufgebaut, der sechseckig ausgebildet und dementsprechend von sechs Randflächen 21 begrenzt ist. Eine Aussenfläche 22 des Segments 1 ist konvex, während eine Innenfläche 23 konkav ist. An einer Randfläche 21 sind zwei Dübel 5 vorgesehen, die wie oben beschrieben ausgebildet sind. An der gegenüberliegenden Randfläche sind im gleichen Abstand voneinander zwei Öffnungen 3 vorgesehen, die in der erfindungsgemässen Art entsprechend den Fig. 1 und 2 ausgebildet sind. Segmente, die in dieser Art ausgebildet sind, können beim Ausbau bienenwabenförmig zusammengesetzt werden, wodurch ein besonders formstabiler Verbund ergibt.
Die vorliegende Erfindung hat sich als besonders robust herausgestellt, und zwar sowohl in dem Sinn, dass die Gefahr von Beschädigungen der Segmente bei der Manipulation gering ist, als auch in dem Sinn, dass beim Auftreten von Ungenauigkeiten und dgl. dennoch eine weitgehend stabile und dauerhafte Verbindung erreicht werden kann.
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The present invention relates to a segment for lining cavities, in particular for tunnel expansion, with an essentially shell-shaped main body which is delimited by an inner surface, an outer surface and by edge surfaces, at least one opening being provided on the edge surfaces for receiving a dowel , and wherein a tube is arranged in the opening.
The tubbing removal process is often used for the expansion of tunnels, shafts or the like. Individual segments of the tubbing are conveyed into the tunnel that has just been broken out and assembled there to form a complete lining. In order to accelerate the expansion and to enable automation of the expansion, segment segments are increasingly used, which provide a form-fitting connection of neighboring segments. This positive connection is achieved in many cases by the penetration of a dowel in a corresponding hole in the adjacent segment.
A problem with this type of connection then is that, due to tolerances, measurement errors and the like, it is not readily possible to produce and install segments in such a way that the dowels are exactly aligned with the associated bores. It is therefore generally necessary to allow a certain radial offset between the axis of the dowel and the axis of the bore into which the dowel is to penetrate without impairing its function.
CH-A 654 066 shows tunnel lining segments that are connected to one another with dowels. In the corresponding openings, which are intended for the insertion of the dowels, pipes or tubular elements are partially provided. Furthermore, elastic elements are partially arranged at the entrance of the opening in order to prevent the edge of the opening from breaking away. Such a solution enables a certain radial compensation of inaccuracies and tolerances. These measures, however, impair the dowel's hold. Furthermore, with such a device to partially compensate for this disadvantage, clamping elements must be used, which are intended to prevent the dowel from being pulled out after assembly.
In practice, such a solution has proven unsatisfactory. EP-A 100 771 describes an invention for connecting segments which deals with the problem described above. This known connection consists essentially of dowel sleeves into which a dowel is to be inserted in a force-locking manner. In order to enable compensation in the radial direction, the dowel sleeves are conical in the area of their opening, which enables the dowel to deform accordingly at this point. However, this means that the dowels must be designed to be soft and pliable to enable this deformation. Accordingly, a large number of dowels are necessary to achieve a certain holding force.
Furthermore, it is not possible with this solution to produce the dowels in a simple manner by molding them, for example from concrete, with the base body of the respective segment.
It has also been found that the relatively delicate dowels of this design are very often kinked in practice during insertion, which leads to large delays in removal and corresponding material losses.
From DE-A 22 38 792 a tunnel lining is also known in which the holes for receiving the dowels are equipped with spring washers. These spring washers allow a certain radial compensation if inaccuracies in production should occur. Due to the spring property and the essentially only punctiform contact between the spring ring and dowel, however, a reliable hold of the dowel in the segment provided with the hole is not possible.
Furthermore, FR-A 2 435 599 shows tunnel lining elements which are displaced in a helical arrangement. Compensation of tolerances is not possible with this type of construction.
The object of the present invention is to create a segment of the type described above, which is easy to manufacture, is unproblematic in use and which in particular enables compensation for displacements in the radial direction of the dowel.
According to the invention, these objects are achieved in that the tube is fixedly fastened in the main body in one of its sections and projects into the opening in another section, a distance being provided between the outer circumference of the tube and the wall of the bore, and in that the tube is limitedly deformable to allow movement within the opening.
What is essential to the present invention is the special design of the opening, which is intended for receiving the dowel. Basically, the present invention is applicable to segment connections in which both segments to be connected have mutually opposite openings, a separately produced dowel being driven into one of these openings before removal. It is both possible that one of the two openings is designed in the manner according to the invention and that both openings are designed according to the invention.
In the same way, however, it is also possible for anchors to be integrally formed on one of the segments to be connected, which are then each in
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the openings of the other segment designed according to the invention are added. A particular advantage of the present invention is that the design of the dowel is practically arbitrary possible according to the respective requirements and that the dowel can in particular be made completely rigid.
Due to the essentially plastic deformation of the pipe, the anchor is securely held with great strength after the connection has been made. It is particularly advantageous that the deflection of the robot in the radial direction is limited by the wall of the bore, so that kinking or other damage cannot occur even when handled incorrectly.
The production of the segment according to the invention is particularly facilitated in that a deformable material is arranged in the distance between the bore and the tube. During the manufacture of the segment, the deformable material acts in the form of a lost formwork, which significantly reduces the effort.
The insertion of the dowel is facilitated by the fact that the tube is preferably essentially flush with the edge surface and is widened outwards in the region of the edge surface.
Furthermore, the sufficient deformation of the tube can advantageously be ensured by the tube being designed as a steel tube which is molded into the main body of the segment, the bore preferably being deeper by at least 10%, preferably by at least 20%, of the diameter of the tube is designed as the intended penetration depth of the anchor. It is particularly preferred if the gap is between 5% and 20% of the diameter of the tube.
Furthermore, the present invention relates to an arrangement of segments of the type described above and a segment to be connected to it, which has formed on at least one dowel which is formed in one piece with the main body. This results in a particularly stable connection with simple and inexpensive production.
The present invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the figures. The figures show:
1 shows a partially catfish section of two adjacent segments in the connected state;
Fig. 2 shows the segments of Fig. 1 during assembly;
3 shows a partial section of a segment according to the invention;
Fig. 4 schematically shows the cross section of the tube from the segment shown in Fig. 3;
5 shows a partial section of a segment with a molded dowel; and
6 schematically shows a cross section of the sheathing tube of the dowel of the segment of FIG. 5;
7 schematically shows the formation of a segment according to the invention in an axonometric
Presentation.
1 shows the area of a connection between a segment 1, which is equipped with an opening 3, and a further segment 2, which is equipped with a dowel 5. In the opening 3 of the segment 1 there is a tube 4 which is concentric with the opening 3, but whose outside diameter is smaller than the inside diameter of the opening 3. This creates a distance a between the tube 4 and the opening 3. Between the tube 4 and the opening 3, a layer 6 of deformable material is interposed. The tube 4 is provided in the region of an edge surface 7 of the segment 1 with a conical extension 4a in order to facilitate the penetration of the dowel 5.
At the opposite end of the pipe 4, this is anchored in the main body of the segment 1 by being poured into the concrete from which the segment 1 is made. The segments 1 and 2 also have sealing elements 8 on their contact surface, and they are provided with reinforcements 9 in their edge region.
The dowel 5 is essentially made in one piece with the base body of the segment 2 made of concrete and clad on the outside with a tube 10 made of steel. This tube 10 projects into the base body of the segment 2 in order to anchor the dowel 5.
The bore 3 is deeper than the length of the projecting part of the dowel 5, so that there is a gap d in the axial direction. Since the dowel 5 is also beveled at its front end, there is a total area 0 within which a lateral displacement of the tube 4 in the radial direction is possible.
2 shows the segments 1 and 2 during assembly before the final installation position is reached. The lateral displacement of the two segments 1 and 2 is also indicated in this FIG. Otherwise, FIG. 2 corresponds to FIG. 1.
FIG. 3 shows a detail of the segment 1 from FIG. 1, the penetrating dowel 5 being shown with broken lines. This figure is intended in particular to represent the expansion of the tube 4 through the dowel 5, as a result of which the non-positive connection is achieved. Furthermore, an anchoring element 11 for the tube 4 is shown in this figure. 4 is a cross section of the tube
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4, which is provided with a bead 4b in this embodiment variant. This facilitates the deformation when inserting the dowel 5.
5 shows the design of a dowel 5 in detail in a segment 2, a reinforcement 12 being provided for anchoring the tube 10 of the dowel 5. It can be seen from FIG. 6 that the tube 10 has a circular cross section.
7 shows the general structure of a segment in the sense of the invention. The segment 1 is generally constructed from a main body 20 which is hexagonal and is accordingly delimited by six edge surfaces 21. An outer surface 22 of the segment 1 is convex, while an inner surface 23 is concave. On an edge surface 21 two dowels 5 are provided, which are designed as described above. On the opposite edge surface, two openings 3 are provided at the same distance from one another and are designed in the manner according to the invention in accordance with FIGS. 1 and 2. Segments that are designed in this way can be assembled in the form of a honeycomb during expansion, which results in a particularly dimensionally stable bond.
The present invention has proven to be particularly robust, both in the sense that the risk of damage to the segments during manipulation is low, and in the sense that when inaccuracies and the like occur, a largely stable and permanent one Connection can be achieved.