Tunnel aus vorfabrizierten Betonteilen und Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tunnel aus vorfabrizierten Betonteilen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Tunnels im Tagbau geht davon aus, dass auf dem die Tunnelsohle bildenden Planum ein Vollgerüst für das ganze Tunnelgewölbe errichtet wird und auf dieses Vollgerüst Betonbretter längs der Tunnelachse parallel verlaufend aneinandergereiht werden, wobei in den zwischen den Betonbrettern offen bleibenden Fugen die aus den Betonbrettern hervorstehenden Anschlusseisen miteinander verschweisst und die Fugen hierauf ausbetoniert werden. Dieses bekannte Verfahren hat gegenüber dem Ortsbetonverfahren einige Vorteile, bleibt aber mit dem Nachteil des Vollgerüstes hoher Tragfähigkeit behaftet.
Dieses Vollgerüst kann erst nach genügendem Abbinden des Fugenbetons entfernt werden.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile des obengenannten Tunnelbauverfahrens zu vermeiden.
Die Ziele der Erfindung werden erreicht durch einen Tunnel aus vorfabrizierten Betonteilen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass sein Gewölbe in Umfangsrichtung aus höchstens drei miteinander entlang je einer Längsfuge zusammengesetzten vorfabrizierten Gewölbeteilen besteht, wobei mehrere gleichartige Gewölbebestandteile in Tunnellängsrichtung aneinandergereiht sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tunnels, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man beidseits der Tunnelsohle zueinander parallele Fundamente fertigt und auf diesen Fundamenten die beiden Bogenhälften eines Tunnelabschnitts mit ihren unteren Stirnseiten aufsetzt, wobei man wenigstens die eine Bogenhälfte in der Nähe ihrer oberen Stirnseite durch ein zentrales Stützgerüst unterstützt und die beiden oberen Stirnseiten der beiden Hälften in ihrem gegenüberliegenden Bereich vereinigt.
Bei Tunnels, welche z.B. eine teilweise im Berg liegende und somit auf der einen Seite freie Strasse überdecken, kann das Gewölbe in Umfangsrichtung von einem z.B. auf Strassenniveau liegenden Fundament zu einem oberhalb der Strasse an der Böschung befindlichen Fundament, z.B. in einem Viertelbogen, reichen. In einem solchen Fall kann jeder sich in Richtung der Tunnelachse erstreckende Abschnitt in Umfangsrichtung aus einem einzigen Stück gefertigt sein. Dabei kann auf ein Stützgerüst verzichtet werden, wenn der Gewölbebogen bei seiner Einsetzung sich mit beiden Längskanten direkt auf seinen Fundamenten abstützt.
Bei einer normalen Tunnelhöhe, deren beide Fundamente in etwa auf gleicher Höhe und beidseits der Tunnelsohle gelegen sind, wird man mit Vorteil jeden sich in Richtung der Tunnelachse erstreckenden Abschnitt in Umfangsrichtung aus zwei etwa an der Scheitellinie in einer Fuge zusammenstossenden Gewölbebogenhälfte aufbauen, wobei man bei entsprechender Ausgestaltung der die Längsfuge bildenden Stirnflächen der beiden Bogenhälften lediglich für die eine Hälfte ein zentrales Abstützen solange vornehmen muss, bis die beiden Hälften sich gegenseitig abstützen.
Dort, wo aus besonderen Gründen z.B. eine durchgehende Fuge zwischen den beiden Gewölbehälften so angebracht werden soll, dass sich die Stirnflächen der beiden Bögen nicht berühren, sondern erst durch Ausfugen mit Beton und nach Abbinden des Fugenbetons ein gegenseitiges Abstützen der Gewölbehälften möglich ist, wird man ein beidseits der Fuge die beiden Gewölbehälften stützendes zentrales Gerüst benötigen, wobei sogar hier bei entsprechendem Versatz der beiden Bogenhälften des Gewölbes dieses Gerüst eventuell nur bei der Vereinigung der ersten zwei bis drei Gewölbehalbbogen erforderlich sein kann, da der Versatz dann ein Abstützen neu hinzugefügter Teilbögen an den bereits aufgestellten ermöglichen könnte.
Wo dies aus baulichen Gründen erforderlich erscheinen mag, kann das Gewölbe auch dreigeteilt sein. wobei man auf einem zentralen Gerüst die beiden seitlichen Bögen vorübergehend abstützen und dann durch Einsetzen des zentralen Gewölbeteils in bereits genannter Weise verbinden kann, oder zuerst den zentralen Gewölbeteil auf einem Gerüst auflegt und die beiden seitlichen Teile an dieses anschliesst.
In allen Fällen besteht der Vorteil, auf ein Vollgerüst, d.h. auf eines im ganzen Hohlraum des Tunnels verzichten zu können und mit einem zentralen Gerüst auszukommen.
In jedem Falle können die Fugen sowohl in Längs richtung des Tunnels als auch jene, welche die einzelnen Querabschnitte verbinden, sowohl vertikal als auch horizontal in sich oder durch das Ausfugungsmittel Formschluss bilden. Es kann auch auf einen solchen Formschluss ganz oder teilweise verzichtet werden.
Dort, wo es aus baulichen Gründen angezeigt erscheint, besteht ferner die Möglichkeit, die Längsfuge bzw. Längsfugen des Tunnels als Gelenke auszubilden.
Obschon hier eine Vereinigung der Armierungseisen nicht erforderlich ist, können, wie beim eingangs beschriebenen bekannten Verfahren, auch hier in die Fugen ragende Anschlusseisen miteinander verschweisst werden. Sie können auch auf andere Weise, z.B. durch sogenannte Reissverschlussarmierungen, verbunden sein.
Ferner kann auf dieses Verbinden ganz verzichtet werden und nur ein Überlappen der Anschlusseisen erfolgen.
Als Kurve des Tunnelgewölbes kann jede für solche Zwecke geeignete Form, wie Kegelschnitt, Kettenlinie, Stützkurve und dgl., Verwendung finden.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen einerseits beispielsweise näher erläutert werden; und andererseits sollen durch Gegenüberstellung mit der eingangs genannten bekannten Bauweise die Vorteile der Erfindung noch weiter veranschaulicht werden.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaubild eines Tunnelfragmentes, welches nach dem eingangs genannten bekannten Verfahren erbaut wird.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaubild eines Bauabschnittes eines erfindungsgemässen Tunnels.
Fig. 3 bis 7 zeigen Vertikalschnitte quer zur Tunnelachse durch die Längsfuge eines Tunnels nach Fig. 2.
Fig. 8 bis 10 zeigen schematische Draufsichten auf eine Längsfuge eines Abschnitts eines Tunnels nach Fig. 2.
Fig. 11 und 12 zeigen schematische Gesamtdraufsichten auf zwei Tunnelvarianten nach der Erfindung.
Man erkennt in Fig. 1 bei einem bekannten, im Bau befindlichen Tunnel aus vorfabrizierten Teilen, ein auf seiner Sohle S aufgerichtetes Vollgerüst VG, auf welchem Betonbretter B parallel zueinander und zur Längsachse des Tunnels aufgelegt sind. In den Längsfugen F zwischen den Betonbrettern B sind in nicht gezeigter Weise die Anschlusseisen verschweisst. Nun müssten die Fugen F in Ortsbeton ausgefüllt werden und das Abbinden des Betons abgewartet werden, bevor das Vollgerüst VG entfernt werden kann. Da das Vollgerüst VG die ganze Last der Betonbretter B und des Fugenmaterials tragen muss, wird man bezüglich der Gerüstkosten keine wesentlichen Einsparungen gegenüber dem Ortsbetonverfahren erreichen. Im wesentlichen wird auch bezüglich der Zeit, während welcher das Vollgerüst VG an Ort belassen werden muss, keine Einsparung möglich sein.
Es bleibt somit der Nachteil des teuren Gerüstes und der Behinderung der Baustelle durch das Vollgerüst wie beim Ortsbetonverfahren bestehen.
Im Gegensatz dazu kann man bei einem erfindungsgemässen Tunnel nach Fig. 2 dessen beide Gewölbebogenhälften 1, 1' mit ihren Unterkanten auf zwei zueinander parallele Fundamente 2, 2' beidseits der Tunnelsohle S aufstellen und z.B. entlang der Scheitellinie des Tunnels eine einzige Längsfuge 3 ausbilden, wobei ein z.B. auf Schienen 4 fahrbares Zentralgerüst 5 die beiden Bogens hälften 1 und 1' lediglich beidseits der Fuge abstützen muss. Es kann dabei in nicht gezeigter Weise erforderlich sein, das Zentralgerüst 5 z.B. am Fundament 2' durch eine Diagonalstrebe abzustützen, wenn auf ihm erst die
Bogenhälfte 1 abgestützt ist. Sobald aber auch die
Bogenhälfte 1' auf dem Gerüst 5 aufliegt, kann eine solche Diagonalstrebe wieder entfernt werden.
Die Fundamente 2, 2' können beliebig zweckentsprewährend welcher das Gerüst stehen bleiben muss, von ausschlaggebender Bedeutung sein. Bei Fugen 3 nach
Fig. 3 bis 5 wird man das Gerüst in der Regel bis zum
Abbinden des in die Fugen eingebrachten Betons stehen lassen, während bei Fugen 3 nach Fig. 6 und insbesonde re Fig. 7 ein solches Stehenlassen kaum erforderlich sein wird, da sich die Bogenhälften 1 und 1' gegenseitig selbst zu stützen vermögen. Es sind auch andere Fugenformen möglich.
Es kann natürlich auch bei einer Fuge nach Fig. 3 der Stirnflächenanteil 30 unterhalb der Fuge 3 so ausgebildet sein, dass das Gerüst schon vor dem Ausfugen entfernbar ist, und darüber hinaus wird auch die in den Draufsichten 8 bis 10 anhand weniger Beispiele gezeigte Ausgestaltung dieser Fuge in der Draufsicht hierzu nicht unwesentlich beitragen. So ist in Fig. 8 gezeigt, wie z.B. Fuge 3 gemäss Fig. 6 oder 7 durch einfache Verzahnung nicht nur, wie in Fig. 7 gezeigt, gegen vertikales, sondern auch gegen horizontales Verrutschen gesichert sein kann. Fig. 9 zeigt im mittleren Abschnitt eine V-förmige Fuge 3 nach Fig. 4, welche an den beiden Rändern 33 durch z.B. nach Fig. 6 oder 7 aneinanderstossende Stirnflächen der Bogenteile 1 und 1' begrenzt ist.
In Fig. 10 wird durch eine einzige zentrale Abstützung 33' der beiden Bögen 1 und
1' ein ähnlicher Stützeffekt wie in Fig. 9 erzielt, wobei beidseits dieser Stützstelle 33' von oben nach unten offene Fugen 3 nach Fig. 5 vorgesehen sind. Um eine solche offene Fuge ausbetonieren zu können, kann man an ihrer oberen öffnung Querstege 6 aufsetzen und an ihrer unteren Öffnung ein Schalungsbrett 7 anbringen, wobei durch die Stege 6 und das Brett 7 verbindende Spannmittel, z.B. Schrauben 8 ein sattes Anliegen des Bretts 7 an den beidseits der Fuge 3 befindlichen unteren Flächen der Bögen 1 und 1' erreichbar ist. Die Stege 6, das Brett 7 und die Schrauben 8 können nach Abbinden des Fugenbetons in an sich bekannter Weise entfernt werden.
Die in Fig. 2 gezeigte Bauweise würde nach Fertigstellung eine Tunneldraufsicht nach Fig. 11 ergeben, wobei sowohl für diesen Fall als auch ganz allgemein erwähnt sei, dass die Querfugen 9 in irgendeiner Weise, z.B.
gemäss Fig. 3 bis 7, ausgebildet sein könnten.
Zur Erreichung einer allenfalls noch kürzeren Standzeit des Gerüstes 5 können die Bögen 1 und 1' auch wie in Fig. 12 gezeigt versetzt angeordnet werden, wobei im Falle eines einen rechteckigen Grundriss aufweisenden Tunnels dem Versatz entsprechende schmälere Bogenhälfte 10, z.B. an den aus den Bögen 1' gebildeten Tunnelteil anzuschliessen wären.
Weil sich bei einem Tunnel nach Fig. 12 die bereits stehenden Bögen 1 und 1' gegenseitig stützen, kommt dem Gerüst 5 bei der Anfügung weiterer Bögen 1 bzw. 1' nicht mehr die gleich grosse Bedeutung zu wie bei der Anordnung der Bögen 1, 1' nach Fig. 11. Unter gewissen Umständen kann bei einem Bau nach Fig. 12 sogar auf die Beibehaltung des Gerüstes 5 mindestens teilweise verzichtet werden, wenn zwei versetzte Bögen 1, 1' miteinander fertig verbunden sind.
Das zu der Ausführungsform nach Fig. 2, 11 und 12 auch unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 10 Gesagte gilt analog, wenn anstelle der beiden Bögen 1 und 1' drei durch zwei Längsfugen getrennte Bogenteile das Tunnelgewölbe bilden, wobei man zweckmässig den mittleren Bogenabschnitt recht schmal und praktisch als Gewölbe schlussstein wählen könnte. Eine weitergehende Unterteilung des Tunnelgewölbes würde praktisch wieder zu den Nachteilen der Ausführungsform der Fig. 1 führen.
Schliesslich ist zu bemerken, dass bei Tunnels, welche z.B. bezogen auf Fig. 2 nur aus den Halbbogen 1 bestehen, und somit an der Stelle der Fuge 3 in Fig. 2 das zweite Fundament oberhalb der Tunnelsohle S vorgesehen wäre, die Konstruktion des Bogens aus nur einem Teil bestehen kann. In einem solchen Fall wird man in der Regel auf ein Gerüst 5 dann verzichten können, wenn die am oberen Fundament auszubildende Fuge eine Gestalt hat, die die Selbstabstützung des Bogens gewährleistet.
Wird man, wie in Fig. 2 gezeigt, z.B. Schienen 4 für ein Gerüst 5 auf der Tunnelsohle S vorsehen, so kann man die gleichen Schienen oder auch eine Fahrbahn als Bewegungsunterlage jener Hebezeuge verwenden, mittels welcher die Bögen 1, 1' auf die Baustelle gebracht und versetzt werden.
In der Regel wird man ein erfindungsgemässes Tunnel im Tagbau herstellen. Dies kann z.B. im Falle von Lawinenverbauungen, Strassenunterführungen und beim Bau von Untergrundbahnen und dgl. geschehen. Die Herabminderung der durch die Erfindung wesentlich gekürzten Bauzeit für das Gewölbe kann dabei erheblich ins Gewicht fallen. Dazu wird sich in der Regel auch ein z.B. mit der Zeitersparnis verbundener wesentlich geringerer Kostenaufwand gesellen.
Die Erfindung ermöglicht es ferner, bei zweckmässiger Wahl der Kurve der Gewölbe erhebliche Betoneinsparungen zu realisieren. So sollte es möglich sein, bei einer Sohlenspannweite von z.B. 13 m und mehr mit Gewölbedicken von 30cm auszukommen. Diese Masse sind naturgemäss im wesentlichen eine Frage der Anforderungen an das Bauwerk selbst.
Die Abmessungen der Gewölbeteile 1, 1' in Richtung der Tunnelachse werden im wesentlichen gewichtsmässig und durch die Transportmöglichkeiten bedingt sein. Der Spannweite an der Sohle S kann dabei schon deshalb eine untergeordnete Bedeutung zukommen, weil die Gewölbeteile 1 und 1' einzeln einen recht flachen Bogen ergeben.
Ihre Herstellung in liegender oder stehender Weise ist daher kein nennenswertes Problem. Die vorgefertigten Bögen werden in der Regel armiert sein. Sie können Hohlräume aufweisen. Durch das Anbringen von zwei Gewölben übereinander können solche Hohlräume auch geschaffen werden. Dabei kann das innere Gewölbe dem äusseren im Bau als Stütze dienen.
PATENTANSPRUCH 1
Tunnel aus vorfabrizierten Betonteilen, dadurch gekennzeichnet, dass sein Gewölbe in Umfangsrichtung aus höchstens drei miteinander entlang je einer Längsfuge zusammengesetzten vorfabrizierten Gewölbeteilen besteht, wobei mehrere gleichartige Gewölbebestandteile in Tunnellängsrichtung aneinandergereiht sind.