CH646490A5

CH646490A5 - Verfahren und vorrichtung zum einbringen einer betonauskleidung beim vortrieb unterirdischer hohlraeume.

Info

Publication number: CH646490A5
Application number: CH413580A
Authority: CH
Inventors: Guenter Flocke; Hans Juette; Klaus Linde; Winfried Klamke; Werner Hampel
Original assignee: Gewerk Eisenhuette Westfalia
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1980-05-28
Publication date: 1984-11-30
Also published as: AT369862B; ES8200438A1; DE2921907A1; DE2921907C2; YU143180A; IT8012547A0; JPS55159099A; US4451176A; GB2052605B; IT1133422B; GB2052605A; AR226558A1; FR2457961A1; BE883500A; ES491888A0; BR8003320A; ATA181180A; FR2457961B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine zweckdienliche Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Sicherung des Ausbruchsquerschnitts eines Tunnels, eines Stollens oder einer sonstigen unterirdischen Strecke ist es seit langem bekannt, die Auskleidung in Ortbeton zu erstellen. Hierbei sind grundsätzlich zwei Verfahren zu unterscheiden. Nach dem einen Verfahren wird Spritzbeton gegen die z.B. mit Stahlmatten und ggfls. Trägern u. dgl. ausgelegte Tunnelwandung gespritzt, wobei eine nur angenähert vorbestimmbare Dicke der Betonauskleidung erreichbar ist. Nach dem anderen Verfahren wird flüssiger Beton in einen Schalungsraum gepumpt, der aussenseitig durch die Tunnelwandung, innenseitig durch eine Innenschalung und stirnseitig durch eine Stirnschalung begrenzt ist.

Das erstgenannte Verfahren dient hauptsächlich zur Erstellung einer provisorischen Auskleidung oder zur Versiegelung der Ausbruchswandung eines im festen Gestein vorgetriebenen Tunnels od. dgl. Mit der zweiten Verfahrensweise wird im Zuge der Vortriebsarbeit der endgültige Ausbau mit der endgültigen Wandstärke und der erforderlichen Tragfähigkeit eingebracht.

Aus DE-AS 12 90 161 ist ein Schalung zum Herstellen einer Ortbetonauskleidung bekannt, die aus einem rohrförmigen Schalungskörper und einem diesem nachgeordneten rohrförmigen Haltekörper besteht, die radial spreizbar sind und zwischen denen doppeltwirkende Hydraulikzylinder eingeschaltet sind. Der flüssige Beton wird in nicht näher beschriebener Weise mit Hilfe einer Betonschleuder stirnseitig in den Schalungsraum zwischen dem Schalungskörper und der Ausbruchswandung eingebracht. Durch wahlweise radiales Spreizen bzw. Zusammenziehen des Schalungskörpers und des Haltekörpers und durch entsprechende Beaufschlagung der Hydraulikzylinder werden der Schalungskörper vorgeschoben bzw. der Haltekörper nachgezogen.

Die Herstellung einer Betonauskleidung nach dieser Verfahrensweise ist in mehrfacher Hinsicht nachteilig: Es ist erforderlich, den Ausbruchquerschnitt vor der Schalung provisorisch auszubauen, um hier ein Hereinbrechen des Bodenmaterials zu verhindern und das Bedienungspersonal bei der Durchführung der Betonierarbeiten zu schützen. Diese provisorische Sicherung des Ausbruchsquerschnittes ist mit erheblichen Mehrkosten belastet und führt zu einer Verminderung der Ausbauleistung. Ausserdem ist die Verwendung einer spreizbaren Gleitschalung nachteilig, weil durch das Vorschieben des Schalungskörpers in Vortriebsrichtung und durch das radiale Spreizen die Dichte des eingebrachten Betons herabgesetzt und dadurch die Festigkeit der Betonauskleidung beeinträchtigt wird. Es besteht ausserdem die Gefahr, dass der Beton zwischen dem Schalungskörper und dem Haltekörper von der Wandung abfällt oder ausböscht, was durch die Längsbewegung und durch die Radialbewegung der Schalungs- und Haltekörper begünstigt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der im Zuge der Vortriebsarbeit eine sichere Betonauskleidung, die den endgültigen Ausbau des unterirdischen Bauwerks bilden kann, zuverlässig, kostengünstig und mit hoher Leistung erstellbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird der Beton im rückwärtigen Bereich eines Vortriebsschildes, vorzugsweise eines Messerschildes, eingebracht, wo der frisch ausgebrochene Ausbruchsquerschnitt vorliegt. Die Betonierarbeiten können hierbei im Schutz des Vortriebsschildes durchgeführt werden. Das Einbringen einer provisorischen Auskleidung vor dem endgültigen Ausbau ist nicht notwendig. Wesentlich für das erfindungsgemässe Verfahren ist, dass es nach dem Spritzbetonverfahren durchgeführt wird, wobei der Beton von der offenen Stirnseite her in den Schalungsraum eingebracht und aufgespritzt wird. Hierdurch ist ein besonders dichter Betonauftrag möglich, wobei die bekannten Vorteile des Spritzbetonverfahrens ausgenutzt

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

646490

werden können. Dadurch, dass der Spritzbeton in einen stirnseitig offenen Schalungsraum gespritzt wird, kann die sonst erforderliche Stirnschalung entfallen. Infolgedessen werden auch die bei Verwendung einer Stirnschalung bestehenden Abdichtungsprobleme vermieden. Schliesslich ist auch vorteilhaft, dass die aus Segmenten bestehende Wanderschalung ihren Kontakt und ihre Stellung zum erhärtenden Beton beibehält, so dass dieser ungestört abbinden kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, dass der Beton entgegen der Vortriebsrichtung etwa axial in den Schalungsraum eingespritzt wird, wobei es möglich ist, die Spritzleitungen während des Spritzvorgangs zu verschwenken, um einen gleichmässigen Aufbau des Spritzbetonkörpers über den Umfang des Schalungsraumes zu erreichen. Zu dem gleichen Zweck können die Spritzleitungen während des Spritzvorgangs in Umfangsrichtung des Schalungsraumes bewegt werden. Als Wanderschalung wird vorzugsweise eine aus Tübbingsegmenten od. dgl. bestehende Schalung benutzt, die im Zuge der Vortriebsarbeit abschnittsweise umgesetzt wird, indem die Tübbingsegmente am rückwärtigen Ende ausgebaut und am frontseitigen Ende der Schalung wieder angebaut werden. Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, dass die Schalung bis an oder in den Schildschwanz des Vortriebsschildes reicht. Im letztgenannten Fall wird der Beton in den Schalungsraum zwischen Schildschwanz und Wanderschalung eingebracht.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird vorzugsweise eine Vorrichtung nach Anspruch 6 eingesetzt, mit der sich die Betonauskleidung auf einfache Weise mit hoher Leistung zuverlässig erstellen lässt. Dabei empfiehlt es sich, gleichzeitig mehrere über den Umfang des Schalungsraumes verteilt angeordnete, gegen die fertiggestellte Betonauskleidung gerichtete Spritzleitung vorzusehen, die, wie erwähnt, vorzugsweise verschwenkbar angeordnet sind.

Mit den in Ansprüchen 8 und 9 gekennzeichneten Massnahmen wird insbesondere eine Vergrösserung des Freiraumes zwischen dem vorderen Ende der Wanderschalung und dem Schildschwanz erreicht, wodurch der Spritzvorgang begünstigt wird und ggfls. Erdsetzungen zumindest weitgehend unterbunden werden.

Als Vortriebsschild wird vorzugsweise ein Messerschild oder aber ein Vortriebsschild mit einem einteiligen Schildmantel eingesetzt. Bei letzterem dienen die Schubglieder dem Vortrieb des Vortriebsschildes, wobei sich die hydraulichen Schubglieder an der Wanderschalung abstützen können. Diese ist hierbei so lang bemessen, dass sie die Stützkräfte der Schubglieder (hydraulischen Pressen) aufgrund der Haftreibung an der Betonauskleidung aufzunehmen vermag. Bei Einsatz eines Messerschildes können die Schubglieder dazu dienen, den Vortrieb des Schildes zu unterstützen. Dies erfolgt durch eine Abstützung des Stützrahmens des Messerschildes entgegen der Vortriebsrichtung, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn aufgrund der gegebenen Bodenverhältnisse kein ausreichender Reibkontakt zwischen den Messern und der Ausbruchswandung vorhanden ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend im Zusammenhang mit zwei Ausführungsbeispielen einer zur Verfahrensdurchführung geeigneten Vorrichtung gemäss der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in starker schematischer Vereinfachung im Längsschnitt;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem Teil-Längsschnitt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient zum Vortrieb eines unterirdischen Hohlraumes, wie insbesondere eines Tunnels 1, eines Stollens oder einer sonstigen Strecke. Die Vorrichtung besteht gemäss Fig. 1 aus einem Messerschild 2, einer dem Messerschild nachgeordneten, aus Tübbing-Segmenten 3 errichteten Wanderschalung 4 und einer vereinfacht dargestellten Einrichtung 5 zum Aufspritzen von Beton 6 in einen Schalungsraum 7 zwischen der Wanderschalung 4 und der Ausbruchswandung 8 bzw. dem Schildschwanz 9. Der Schildschwanz 9 wird durch die Enden der Vortriebsmesser 15 des Messerschildes 2 gebildet. Er sichert den Bereich zwischen dem Messerschild und der fertiggestellten Betonauskleidung.

Die Einrichtung 5 zum Aufspritzen des Betons besteht aus mehreren Spritzleitungen 11, deren Mündungsöffnungen entgegen der Vortriebsrichtung 12 etwa axial in den Schalungsraum 7 gerichtet sind. Der Beton wird den Spritzleitungen 11 demgemäss in Richtung der Pfeile 13 zugeführt. Um den Arbeitsraum für die Spritzrohre 11 zu vergrössern und, falls erforderlich, Erdsetzungen zu unterdrücken, ist die Dicke d des Schildschwanzes 9 erheblich geringer als die Dicke der den Schild im vorderen Bereich bildenden Vortriebsmesser 15. Die Vortriebsmesser 15 stützen sich in bekannter Weise auf einem gemeinsamen Stützrahmen 14 ab, wobei zwischen den einzelnen Vortriebsmessern 15 und dem Stützrahmen doppeltwirkende hydraulische Vorpresszy-linder 16 angeordnet sind. Beim Vortrieb werden in üblicher Weise die Vortriebsmesser 15 einzeln oder gruppenweise mit Hilfe der Vorpresszylinder 16 vorgetrieben, worauf dann der Stützrahmen 14 mit Hilfe derselben Vorpresszylinder nachgezogen wird. Zugleich mit der Vortriebsarbeit wird kontinuierlich Beton 6 in den stirnseitig offenen Schalungsraum 7 gespritzt und dabei die Betonauskleidung auf ihrer endgültigen Stärke hergestellt. Die aus Rohren bestehenden Spritzleitungen 11 sind zweckmässig von Hand derart drehbar bzw. verschwenkbar, dass jeder Punkt der offenen Stirnseite 17 des Schalungsraumes 7 mit Beton 6 aus den Spritzleitungen 11 beaufschlagt werden kann. Dabei wird der Beton 6 möglichst gleichmässig aufgespritzt. Wenn die Aufspritzung sich dem frontseitigen Ende 18 der Wanderschalung 4 nähert, wird ein aus drei Tübbing-Segmenten 3 bestehender Ring rückseitig von der Wanderschalung 4 abgebaut und dieser Schalungsabschnitt an der Frontseite der Wanderschalung 4 wieder angebaut. Der den erhärtenden Beton tragende Abschnitt der Wanderschalung 4 bleibt dabei in ständigem Kontakt mit dem Beton, so dass dieser ungestört abbinden kann.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 wird anstelle eines Messerschildes ein Vortriebsschild 21 mit einem einteiligen Schildmantel vorgesehen. Zwischen dem Vortriebsschild 21 und der Wanderschalung 4 sind auf dem Umfang verteilt hydraulische Pressen 22 eingeschaltet. Sie dienen dem Vortrieb des Vortriebsschildes 21, wobei die Wanderschalung 4 das Pressenwiderlager bildet. Die Pressen 22 sind in ihrer parallel zur Vortriebsrichtung 12 ausgerichteten Lage am Vortriebsschild 21 gehalten. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist bei Fig. 2 der Schildschwanz 23 so ausgebildet, dass er sich zu seinem rückwärtigen Ende hin von der grössten Wandstärke D stetig verjüngt.

Erfolgt der Vortrieb in nicht standfestem Boden 24, so wird, um einen Bodeneinbruch zu vermeiden, die Anordnung zwischen dem Messerschild 2 bzw. dem Vortriebsschild 21 und der Wanderschalung 4 so getroffen, dass der Schildschwanz 9 bzw. 23 das frontseitige Ende 18 der Wanderschalung 4 stets übergreift. In diesem Fall wird der Spritzbeton in den Raum zwischen der Wanderschalung und dem Schildschwanzende gespritzt. Beim Vortrieb in standfesten Böden ist es auch möglich, die Wanderschalung 4 dem Vortriebsschild so nachzuführen, dass der Schildschwanz 9,23 nicht in den Scha5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

646490

4

lungsraum einfasst, sondern mit diesem etwa abschliesst. In diesem Fall wird der Beton 6 unmittelbar hinter dem Schildschwanz 9 bzw. 23 in den Schalungsraum zwischen der Ausbruchswandung 8 und der Wanderschalung 4 gespritzt. Der Schildschwanz 9 des Messerschildes 2 kann auch durch sogenannte Nachlaufmesser gebildet werden, die gelenkig an den

Messerschilden angeschlossen werden können. Auch ist es möglich, Eisenbewehrungen stirnseitig in den Schalungsraum einzuführen und einzubetonieren. In allen Fällen wird die Betonauskleidung nach dem Spritzbetonverfahren, d.h. s durch etwa axiales Einspritzen des Betons in den stirnseitig offenen Schalungsraum erstellt.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

646 490 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Einbringen einer Betonauskleidung beim Vortrieb unterirdischer Hohlräume, insbesondere Tunnels, Stollen oder sonstiger Strecken, im Schildvortriebsverfahren, wobei im rückwärtigen Bereich des Vortriebsschildes (2) der Beton in einen Schalungsraum (7) zwischen einer Wanderschalung (4) und der Ausbruchswandung (8) stirnseitig eingebracht und zur Härtung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (6) als Spritzbeton in den stirnseitig offenen Schalungsraum (7) eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (6) entgegen der Vortriebsrichtung (12) etwa axial in den Schalungsraum (7) eingespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (6) im Bereich des Schildschwanzes (9) des Vortriebsschildes, insbesondere eines Messerschildes (2), stirnseitig in den Schalungsraum (7) gespritzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Spritzvorganges die Spritzleitungen (11) verschwenkt und/oder in Umfangsrich-tung bewegt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Tübbing-Segmenten (3) bestehende Wanderschalung (4) im Zuge der Vortriebsarbeit abschnittsweise so umgesetzt wird, dass sie etwa bis an oder in den Schildschwanz (9,23) reicht.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem Vortriebsschild (2), einer ihm nachgeschalteten Wanderschalung (4) und einer Einrichtung (5) zum Zuführen von Beton in den Schalungsraum (7) zur Herstellung einer Betonauskleidung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zum Zuführen von Beton aus einer vor der Wanderschalung (4) im Schildschwanzbereich (9, 23) angeordneten Spritzbetonzuführung besteht, die mindestens eine in den stirnseitig offenen Schalungsraum (7) ausspritzende Spritzleitung (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzbetonzuführung mehrere über den Umfang des Schalungsraumes (7) verteilt angeordnete, gegen die fertiggestellte Betonauskleidung gerichtete, vorzugsweise verschwenkbare Spritzleitungen (11) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) des Schildschwanzes (9) wenigstens in dem Bereich, in dem der Schildschwanz die Wanderschalung (4) übergreift, verringert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) des Schildschwanzes (23) wenigstens in demjenigen Bereich, indem der Schildschwanz die Wanderschalung (4) übergreift, sich zum rückseitigen Ende hin stetig verjüngt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vortriebsschild (2,21) und der Wanderschalung (4) längen veränderliche Schubglieder, z.B. Vortriebspressen (22), eingeschaltet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanderschalung (4) aus Tübbing-Segmenten (3) besteht, die im Zuge der Vortriebsarbeit rückseitig abbaubar und frontseitig anbaubar sind.