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Verfahren zur Herstellung von Unterwassertunnels.
Der Erfindungsgegenstand betrifft die Ausgestaltung der zur Herstellung von Unterpflasterbahntunnels bekannten Bauweise zum Zwecke der Herstellung von Tunnels unter Wasserläufen und kennzeichnet sich dadurch, dass ohne beträchtliche Einengung des Durchflussquerschnittes unter der Gewässersohle zum Bau des Tunnelkörpers ein trockener, mit der Aussenluft verbundener Arbeitsraum geschaffen wird. Der Arbeitsraum wird in der Längsrichtung durch seitliche Abschlusswände begrenzt und oben durch eine etwa in Sohlenhöhe des Flusses liegende wasserdichte Decke geschlossen.
Bisher wurden die bei gewöhnlichen Luftdruck hergestellten Tunnels unter Wasserläufen nach einem Verfahren ausgeführt, bei welchem zunächst zwei gleichlaufende Fangdämme in einer bestimmten Entfernung voneinander in das Flussbett vorgebaut und am vorderen Ende miteinander verbunden wurden. In diesem vom Flusse abgetrennten Arbeitsfelde konnten nach dem Auspumpen des Wassers die Tiefspundwände zur Umschliessung der eigentlichen Tunnelgrube eingerammt werden. Das Vortreiben der Fangdämme in den Fluss schränkt aber bei allen Wasserläufen, welche die für die Schiffahrt erforderliche Breite gerade besitzen, die Durchfahrtsbreite unzulässig ein.
Die Erfindung soll im folgenden durch ein Beispiel kurz veranschaulicht werden. Die Fig. i der Zeichnung stellt den Querschnitt des unter dem Wasserlauf befindlichen Arbeitsraumes im Endzustand dar, wobei der Wasserspiegel mit 1 und die Gewässersohle mit 2 bezeichnet ist.
Der Bauvorgang beginnt damit, dass das Erdreich der Gewässersohle, soweit es den Raum für die später einzubauende wasserdichte Decke 3 ausfüllt, ausgebaggert wird und die seitlichen
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liegenden Decke dienen können. Die Wände können aus einfachen eisernen oder hölzernen Spundwänden bestehen oder auch aus doppelten Spundwänden, die mit Beton, Erde u. dgl. ausgefüllt werden. Die Decke 3 wird unter Verwendung von Eisen, Beton, Holz o. dgl. eingebaut
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hoch geführt, so dass das Wasser des Flusslaufes von einer wasserdichten Schicht umgeben ist und dadurch nicht in den Untergrund eindringen kann. Nach Beseitigung des Grundwassers innerhalb der Abschlusswände und Aushebung des Erdreiches bis zur Auflagerfläche 5 des Tunnelkörpers erhält man einen Arbeitsraum, in welchem der Tunnelkörper in der üblichen Weise
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In den Fig. 2 bis 7 ist der Erfindungsgegenstand an einem zweiten Beispiele dargestellt.
Zunächst wird in der Gewässersohle durch Ausbaggern eine etwa i m tiefe, in der Tunnelachse liegende Rinne hergestellt, die so breit ist, dass später die wasserdichte Decke darin untergebracht werden kann. Hierauf werden die beiden Seitenwände 4 und die mittlere Unterstützungswand 6 von einem Ufer aus bis zum anderen geschlagen. Die Spundwand 6 (Fig. 2,4, 5 und 6) dient dazu, die Spannweite der Deckenträger 7 und somit auch deren Gewicht zu verringern. Sämtliche Wände sind aus hölzernen Spundbohlen gebildet, welche entweder gleichmässig so tief eingerammt werden, dass sie mit ihrer Oberkante in gleicher Höhe etwa 70 C1Jt unter Sohlenhöhe des Gewässers abschliessen, oder sie sind in dieser Höhe unter Wasser abzuschneiden.
Durch ein unter Wasser aufgelegtes U-Eisen 8 wird auf den Spundwänden eine ebene Lagerfläche für die Deckenträger 7 gebildet (vgl. Endauflagerung der Deckenträger,. Fig. 7). Vor dem Einbringen der Decke sind noch die Rohrbrunnen 9 (Fig. 2 und 4) zum späteren Absenken des Grundwassers zu bohren.
Die eiserne Tragdecke besteht aus einzelnen Teilen, von denen ein jeder aus zwei durch Querträger 10 miteinander verbundenen Trägern 7 gebildet wird (Fig. 3), die auf ihrer Oberseite mit Flachblechen 11 oder mit Buckelblechen versehen sind (Fig. 7). An dem über der äusseren Spundwand liegenden Ende erhalten die Träger 7 an ihrer Stirnseite und auf eine kurze Strecke an ihrer Unterseite eine Verkleidung aus Flachblech. Beim Verlegen der Trägerpaar auf den Unterstützungswänden ist darauf zu achten, dass die Anschläge 12 die mittlere Spundwand möglichst berühren (vgl. den in Fig. 2 dargestellten Bauzustand). Die auf der Decke wirkenden Lasten werden durch die Deckenträger in Verbindung mit den Querträgern und den aufgenieteten Blechen aufgenommen.
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Die vorhandenen Undichtigkeiten können dadurch beseitigt werden, dass eine Tonschicht auf den Flachblechen aufgebracht wird. Durch Einstampfen von Tonboden 13 an den äusseren Trägerenden kann sowohl der wasserdichte Abschluss der Decke gegen die Spundwände, als auch gegen die anschliessende Flusssohle erreicht werden.
Falls noch undichte Stellen in der Decke vorhanden sind, sind sie durch Einschlemmen von Sand und Ton vom Fluss aus zu dichten. Zur grösseren Sicherheit empfiehlt es sich, ausserdem eine Decke aus getränktem Segeltuch 14 auf der Tonschicht zu verlegen. Das Segeltuch kann leicht vom Ufer aus aufgerollt werden. Die seitlichen Enden sind durch Sandsäcke 15, Steine o. dgl. zu beschweren (Fig. 7). Um eine Beschädigung des Segeltuches beim Staken der Schiffe zu vermeiden, wird es notwendig sein, eine Schutzschicht aus Sand oder Steinen aufzubringen.
Werden die Rohrbrunnen 9 nunmehr in Betrieb genommen, so wird sich der Grundwasserstand unter der Decke senken und das Erdreich kann seitlich von den Ufern aus im Trocknen beseitigt werden.
Sobald das Erdreich und das Wasser unter der Decke zum Teil entfernt ist, werden die Holzkeile 16 (Fig. 7) zur Abstützung der Spundwände eingetrieben. Fig. 4 zeigt den Bauzustand, bei welchem das Erdreich bis zur erforderlichen Tiefe ausgehoben ist. Die Spundwände sind während des Aushubes durch Spreizen 17 gehörig auszusteifen. Nunmehr kann in bekannter Weise der Tunnelkörper, mit einer Schutzschicht 18 umgeben, hergestellt werden. Die Rohrbrunnen 9 werden, von der Mitte des Gewässers ausgehend, wieder herausgenommen, während hiermit fortschreitend das Ausfüllen des Hohlraumes zwischen den Seitenspundwänden und dem Tunnelkörper mit Erde und Füllbeton vorgenommen wird (Fig. 5). Der fertige Tunnelkörper erhält oben eine Abdeckung von Eisenplatten 19 und eine Betonschutzschicht 20.
Nach Entfernen der wasserabschliessenden Decke werden die Spundwände in Höhe der Tunneloberkante abgeschnitten. Der Raum über dem Tunnel bis zur Sohlenhöhe des Flusses wird mit Basaltschotter 21 ausgefüllt (Fig. 6).
In den ersten beiden Beispielen wurde die Decke unter Wasser eingebracht, um den Durchflussquerschnitt mit Rücksicht auf die Vorflut und die Schiffahrt möglichst freizuhalten.
Wenn in besonderen Fällen eine zeitweilige Einschränkung des Querschnittes zulässig ist, so kann die Herstellung der Decke in mehreren Abschnitten im Trocknen unter Eindämmung des Wasserlaufes erfolgen. Man hat den Vorteil, dass die Decke im Trocknen mit grösserer Sorgfalt eingebaut werden kann. Sie kann schnell fertiggestellt werden, so dass die Abdämpfung des Flusslaufes nur von kurzer Dauer ist, während die zeitraubende Herstellung des eigentlichen Tunnelkörpers ohne jede Einengung des Wasserlaufes erfolgt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen als drittes Beispiel einen Fall, bei welchem die den Arbeitsraum oben abschliessende Decke in trockener Baugrube hergestellt wird und zugleich die Decke des fertigen Tunnelkörpers bildet. Die Baugrube wird von den Spundwänden 22 oder von Fangdämmen umschlossen, zwischen denen das Wasser ausgepumpt wird. Die auf den Querträgern 23 aufgelagerten Längsträger 24 dienen zur Unterstützung der Decke, welche aus einfachen eisernen, betonumhüllten Trägern 7 besteht. Als Wasserabschluss dient die Schutzschicht 18, geschützt durch eine Betonschicht. Zur Verhütung von Beschädigung wird das Ganze noch mit Eisenplatten 19 und einer Betonschutzschicht 20 überdeckt.
Nachdem in dieser Weise die Tunneldecke in ganzer Breite des Flusslaufes fertiggestellt ist, kann das Wasser unter der Decke abgesenkt und die Erde bis zur geplanten Tiefe ausgehoben werden. Der übrige Tunnelkörper wird in der Weise ausgeführt, dass zunächst die Sohlenplatte 25 unter gleichzeitigem Einbau der eisernen Stützen 26 unter den Deckenträgern 7 hergestellt wird. Sobald der Beton der
Sohlenplatte genügende Festigkeit erlangt hat, können die Träger 23 und 24 entfernt und die
Seitenwände fertiggestellt werden.
Ein viertes Beispiel für die Herstellung des Arbeitsraumes unter dem Wasserlaufe wird durch die Fig. I0 und II veranschaulicht. Seitenwände und Decke bilden einen zusammenhängenden Körper, der in einzelnen Bauabschnitten von etwa lo m Länge hergestellt wird. Bei breiteren Gewässern können die Abschnitte entsprechend länger angenommen werden. Die äusseren, mit Spreizen 17 ausgesteiften Spundwände 27 ragen bis über den Wasserspiegel. An den Enden des Bauabschnittes werden sie mit den inneren Spundwänden 28, die nach dem Ausbaggern einer etwa I'20 m tiefen Schicht der Gewässersohle gerammt worden sind, durch die kurzen Querwände 29 verbunden.
Die beiden inneren Spundwände 28 dienen zur Unterstützung der mit Flachblechen abgedeckten Deckenträger 7. In der Ebene der Endquerwände 29 werden die bis über Wasser reichenden Querwände 30 auf die Deckenträger 7 aufgesetzt. Die unteren Enden der aufgesetzten Spundbohlen können in einfacher Weise zwischen zwei an den Deckenträgern aufgenieteten Winkeleisen 31 festgehalten werden. Die Baugrube ist auf diese Weise in der Längsrichtung durch Spundwände 27, in der Querrichtung durch die Wände 29 und 30 umschlossen. Die Umschliessung hat den Zweck, die Baugrube vor Versandung zu schützen.
Die Filterbrunnen zum Absenken des Grundwassers in dem noch herzustellenden Arbeitsraume
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wurden zwischen der doppelten Spundwand (Fig ; II) angenommen. Der Raum zwischen den Doppelspundwänden wird nach Ausbaggern des Erdreiches mit Schüttbeton ausgefüllt. Auf der Tragdecke wird eine Betonschüttung 32 aufgebracht, um alle grösseren Undichtigkeiten zu schliessen. Die über der Flusssohle herausragenden Spundwände werden, sobald sie nicht mehr erforderlich sind, unter Wasser in Sohlenhöhe abgeschnitten. Durch Einbringen einer Tonschicht 13 werden alle Poren im Beton vollkommen ausgefüllt, so dass die Verwendung einer Segeltuchdecke zur Erhöhung des Wasserabschlusses bei dieser Bauweise sich nicht als notwendig erweisen wird, aber der grösseren Sicherheit wegen zu empfehlen ist.
Die Dichtung der Decke gegen die anschliessende Fusssohle erfolgt ebenfalls durch die Tonschicht. Der Tunnelkörper kann dann in der oben beschriebenen Weise fertiggestellt werden.
Bei tiefen Stellen des Gewässers lässt man die wasserabschliessende Decke über die Sohle vorstehen, wodurch das Ausheben der Rinne in Fortfall kommt. An den flachen Stellen des Gewässers wird die Decke nach Ausheben des Erdreiches unter die ursprüngliche Gewässersohle gelegt werden müssen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Verfahren zur Herstellung von Unterwassertunneln, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsrichtung des geplanten Bauwerkes in dem Untergrunde des Gewässers seitlich Abschlusswände eingetrieben werden und nach Ausheben des Erdreiches in der Gewässersohle in dem erforderlichen Umfange eine wasserdichte Decke auf den Abschlusswänden gelagert wird, worauf unter Absenkung des Grundwassers der zwischen der Decke und den Abschlusswänden befindliche Erdkörper bis zur geplanten Tiefe beseitigt und der Tunnelkörper in dem so entstandenen Arbeitsraume bei gewöhnlichem Luftdruck eingebaut wird.