DE10119988A1 - Verdübelungs-Vorrichtung für die Ringelemente einer Tübbingauskleidung für unterirdische Bauwerke - Google Patents

Abstract

Verdübelungs-Vorrichtung für die Ringelemente (Tübbings) (4, 7) einer Tübbingauskleidung (10) für im Schildvortrieb vorgetriebene unterirdische Bauwerke, welche Tübbingauskleidung aus in Vortriebsrichtung (11) angeordneten im wesentlichen zylindrischen Ringen (Tübbingringen) (21, 22) besteht, wobei jeder Tübbingring aus einer Anzahl von Ringelementen (4, 7) zusammengesetzt ist, die Ringelemente benachbarter Tübbingringe (21, 22) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind und die senkrecht zur Vortriebsrichtung (11) einander gegenüberliegenden Stirnseiten (5, 8) der Ringelemente über Dübelverbindungen miteinander verbunden sind, die aus einem Dübelbolzen (2) und je einem Dübelloch (3, 6) in jeder der beiden genannten Stirnseiten (5, 8) zur Aufnahme des Dübelbolzens (2) bestehen. Gemäß der Erfindung ist eines (6) der beiden bei einer Dübelverbindung zusammenwirkenden Dübellöcher (3, 6) in Umfangsrichtung der Tübbingringe als Langloch (6) ausgebildet ist. Dank dieser Ausbildung ist eine gegenseitige Verschiebung der Ringelemente benachbarter Tübbingringe möglich, wodurch Zwängungen abgebaut und Beschädigungen der Ringelemente oder der Dübelbolzen vermieden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verdübe­ lungs-Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Bau von unterirdischen Bauwerken, insbesondere von Tun­ neln, werden Maschinen eingesetzt, die mit einem rotierenden Schneidrad sich durch das Erdreich vorarbeiten. An das Schneidrad schließt sich ein zylindrischer Schild von be­ grenzter Länge an, der mit dem Schneidrad im Erdreich wei­ terwandert. Zur Abstützung der so entstehenden tunnelförmige Röhre gegenüber dem umgebenden Erdreich wird noch innerhalb des Schildes eine sogenannte Tübbingauskleidung gefertigt, die aus einzelnen Tübbingringen besteht, die in Längsrich­ tung des gegrabenen Tunnels über ihre Stirnseiten miteinan­ der verbunden sind. Jeder Tübbingring ist in Umfangsrichtung aus einer Anzahl von vorzugsweise kreisbogen-förmigen aus Beton bestehenden Ringelementen zusammengesetzt. Die Ringe­ lemente benachbarter Tübbingringe sind in Umfangsrichtung, ähnlich wie bei einem Mauerwerk, gegeneinander versetzt. Die Verbindung der Tübbingringe miteinander erfolgt über Dübel­ verbindungen an den sich senkrecht zur Vortriebsrichtung er­ streckenden Stirnseiten der Ringelemente. Diese Dübelverbin­ dungen, von denen mindestens zwei an jeder der genannten Stirnseiten der Ringelemente vorhanden sind, bestehen aus einem Dübelbolzen und je einem Dübelloch in jeder der beiden aneinander grenzenden Stirnseiten zweier in Vortriebrichtung aneinander grenzenden Ringelemente. Mit dem sich weiter vor­ arbeitenden Schneidrad wird das dem Schneidrad abgewandte Ende des Schildes, der die zuletzt montierten Tübbingringe zunächst umgibt, von diesen weggezogen, so daß das Erdreich sich belastend um die äußere Wand der miteinander verbun­ denen Tübbingringe legt. Durch die Kräfte des umgebenden Erdreiches wird einerseits der Durchmesser der Tübbingringe verkleinert, und andererseits können durch die ungleichmä­ ßige Verteilung der äußeren Kräfte die Tübbingringe von der Kreisform leicht abweichen.

Die Dübelverbindung dienen einerseits dazu, beim Aufbau ei­ nes weiteren Tübbingringes innerhalb des Schildes die Ring­ elemente bis zum Einbau des sogenannten Ringschlußsteines an den Stirnflächen des letzten bereits eingebauten Tübbingrin­ ges vorübergehend zu halten, und andererseits zur Übertra­ gung von Querkräfte in der fertigen Tübbingauskleidung in Tunnellängsrichtung und zur Verhinderung von Verfor­ mungssprünge zwischen benachbarten Tübbingringen infolge Be­ lastung durch das Erdreich. Ein Beispiel einer Tübbingaus­ kleidung der vorbeschriebenen Art zeigt Fig. 1 der EP 0 979 927 A1.

Obwohl die Ringelemente mit relativ hoher Genauigkeit herge­ stellt werden, können sie bereits unvermeidbare Maßabwei­ chungen infolge ihrer Herstellungstoleranzen aufweisen. Bei der Montage im Schild erfahren die Ringelemente einbaube­ dingte Abweichungen von ihrer Sollage in der Tunnelausklei­ dung. Beim Zusammenbau im Schild zu einem vollständigen Tüb­ bingring werden die Ringelemente bei Eindrücken des Ring­ schlußsteins in Umfangsrichtung verschoben. Weitere Ver­ schiebungen werden durch die Belastung durch das Erdreich bewirkt.

Zahlreiche Verdübelungs-Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art sind bereits bekannt. Der im Querschnitt runde Dübelbol­ zen hat entweder eine zylindrische Form oder eine in Rich­ tung zu seinen Enden sich konisch verjüngende Form, wobei der Dübelbolzen von köcherförmigen der Bolzenform entspre­ chend angepaßten Dübellöchern formschlüssig aufgenommen wird. Alle bekannten Verdübelungs-Vorrichtungen sind durch unterschiedliche konstruktive Maßnahmen mit einer beschränk­ ten Anpassungsfähigkeit an Abweichungen der Ringelemente von ihrer Solllage versehen, die auf eine begrenzte Schwenkbar­ keit und Verformung des Dübelbolzens in den Dübellöchern ab­ zielen. Zu solchen Maßnahmen gehören:

• - Die Verwendung von Stahlbolzen hoher Festigkeit, deren zugehörigen Dübellöcher mit nachgiebigen, elastisch ver­ formbaren Innenwandungen versehen sind, zum Beispiel mit in den Beton des Ringelements eingegossenen Hülsen aus dickwandigem Kunststoff.
• - Die Verwendung von elastisch verformbaren Kunststoffbol­ zen und unnachgiebigen im Beton der Ringelemente vorgese­ henen Dübellöchern.
• - Die Verwendung von Bolzen mit einem massiven oder rohr­ förmigen Kern mit einer elastisch verformbaren Ummante­ lung aus Kunststoff und unnachgiebigen im Beton der Ring­ elemente vorhandenen Dübellöchern.
• - Die Anbringung von konischen Aufweitungen (Anfasungen) der Dübellöcher an ihren Mündungen in die Ringfuge zwi­ schen den Tübbingringen zwecks Vergrößerung des Verfor­ mungs- und Verdrehungsspielraums des Dübelbolzens.

Trotz der vorgenannten Maßnahmen konnten bisher Risse im Be­ ton der Ringelemente oder unzulässige Verformungen des Dü­ belbolzens nicht vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdübelungs- Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der unzulässige Verformungen des Dübelbolzens und/oder eine unzulässige Beschädigung des Ringelemente bei der Ringmon­ tage und der späteren Äußeren Belastung durch das Erdreich weitgehend vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verdübelungs-Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen genannt.

Die Verdübelungs-Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, die Ringelemente bei der Montage in eine Lage zu zwingen, bei der die Abweichung der Ringelemente von ihrer Sollage auf ein für das Gesamtsystem verträgliches Maß be­ grenzt wird. Durch die Ausbildung eines der zu einer Dübel­ verbindung gehörenden beiden Dübellöcher als Langloch in Um­ fangsrichtung wird ein ausreichender Spielraum für Verschie­ bungen der Ringelemente in Umfangsrichtung geschaffen, wo­ durch Zwängungen abgebaut und Beschädigungen der Ringele­ mente oder der Dübelbolzen vermieden werden.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen kleinen Ausschnitt aus einem radialen Schnitt durch eine Tübbingauskleidung, welcher Ausschnitt die zu einer Dübelverbindung gehörenden Teile zeigt,

Fig. 2 und 3 je einen Schnitt in Umfangsrichtung der Tübbingauskleidung längs der Linie I-I in Fig. 1, wobei Fig. 2 die theoretische Sollage der Ringelemente zuein­ ander zeigt und Fig. 3 eine mögliche tatsächliche Monta­ gelage,

Fig. 4 die Ansicht eines Dübelrundloches an der senk­ recht zur Tunnellängsachse liegenden Stirnseite eines Ringelements,

Fig. 5 die Ansicht eines Dübellangloches an der senk­ recht zur Tunnellängsachse liegenden Stirnseite eines Ringelements,

Fig. 6 einen größeren Ausschnitt eines Schnittes in Um­ fangsrichtung durch die Verdübelungs-Vorrichtungen der Tübbingauskleidung im Zustand des Montierens eines Ringe­ lements, und

Fig. 7 die gleiche Darstellung wie Fig. 6 im idealen fertig montierten Zustand.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei zueinander senkrechte Schnitte durch ein Ausführungsbeispiel einer Verdübelungs- Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung. Mit 4 und 7 sind Aus­ schnitte zweier Ringelemente bezeichnet, die sich an der Ringfuge 9 (Fig. 6) zwischen zwei benachbarten Tübbingrin­ gen gegenüber liegen. Das linke Ringelement 5 weist ein ko­ nisches Dübelrundloch 3 auf, in das ein Dübelbolzen 2 kraft­ schlüssig eingesetzt ist. Das gegenüberliegende Ringelement 7 ist mit einem sich in Umfangsrichtung des Tübbingringes erstreckenden Dübellangloch 6 versehen, das ebenfalls ko­ nisch ausgebildet ist und dessen radiale Abmessung an die rechten Hälfte des konischen Dübelbolzens 2 angepaßt ist.

Der im Ausführungsbeispiel gezeigte Dübelbolzen besteht aus einem hohlen Stahlkern 2a, der mit einer Hülle 2b aus einem nachgiebigen Kunststoff, zum Beispiel einem Elastomer, an dem sich auch die Dübelringe 2c befinden, überzogen ist. Ein solcher Dübelbolzen ist bereits bekannt aus der EP 0 931 908 A1.

Während Fig. 2 die beiden Ringelemente 4 und 7 in ihrer idealen gegenseitigen Sollage in Umfangsrichtung zeigt, zeigt Fig. 3 eine bei der Montage mögliche von der Sollage abweichende Fehllage (Istlage).

Beide sackartigen Dübellöcher 3, 6 sind an ihrer Mündung in die Ringfuge mit einer Anfasung 9a versehen, die um das Maß 16 beziehungsweise 18 in das Dübelloch hineinragt. Dadurch wird eine zusätzliche verbesserte Anpassungsfähigkeit des Dübelbolzens 2 an unerwünschte Abweichungen eines Ringele­ ments von der Sollage erreicht, da die Anfasung eine größere Neigung (Querstellung) der Dübelbolzenachse ermöglicht.

Die Länge des Langloches 6 in Umfangsrichtung beträgt etwa das 1,5 bis 3,5-fache der radialen Länge des Dübelloches 6.

Fig. 4 zeigt das Dübelrundloch 3 in einer Ansicht von der Ringfuge 9 aus. Fig. 5 zeigt die entsprechende Ansicht des Dübellangloches 6.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schnitt in Umfangs­ richtung durch die Zylinderwand der Tübbingauskleidung. Die zu den beiden benachbarten Tübbingringen 21, 22 gehörenden Ringelemente 7 einerseits und 4.2 und 4.1 andererseits lie­ gen sich an der Ringfuge 9 mit ihren Stirnseiten 5, 8 gegen­ über. Der in Fig. 6 gezeigte obere Tübbingring 21 ist be­ reits vollständig eingebaut, während der untere Tübbingring 22 im Zustand der Montage dargestellt ist. Die Dübelbolzen 2 werden zunächst querkraftschlüssig in die Dübelrundlöcher 3 der Ringelemente 4, 1 und 4, 2 eingesetzt. Dann werden diese Ringelemente mit den Bolzen 3 nacheinander in die Dübel­ langlöcher 6 der Ringelemente 7 des Tübbingrings 21 einge­ setzt, wobei die Ringelement 4, 1 und 4, 2 in radialer Rich­ tung unverschiebbar festgelegt sind, jedoch im Umfangsrich­ tung noch verschiebbar sind. Erst nach Einbau aller Ringele­ mente 4 des Tübbingrings 22 wird dank des Langlochcharakters der Dübellanglöcher 6 die endgültige, weitgehend spannungs­ freie Lage in der Tübbingauskleidung 10 erreicht.

Fig. 7 zeigt die ideale Sollage der Ringelementen zueinan­ der nach der Montage. In der Praxis werden sich die Dübel­ bolzen 2 nicht in der idealen axialen Mittellage im Dübel­ langloch 6 befinden, sondern von dieser idealen Lage bestim­ mungsgemäß abweichen.

Zur Erleichterung der Montage der Ringelemente empfiehlt es sich, den radialen Bewegungsspielraums des Dübelbolzens 2 in dem Dübellangloch 6 gegenüber dem Bewegungsspielraum des Dü­ belbolzens 2 in dem Dübelrundloch 3 um ein geringes Maß d größer zu machen. Vorzugsweise wird diese Vergrößerung so gewählt, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

D - d ≦ D1 ≦ D + d und D2 ≧ D1 + d,

wobei
D = Solldurchmesser des konischen oder nichtkonischen Dübelrundlochs (3),
d = zulässige Fertigungstoleranz des Dübelrundloches (3),
D1 = zulässiger Istdurchmesser des Dübelrundloches 3,
D2 = radiales Istmaß des konischen oder nichtkonischen Dübellangloches (6).

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Dübelrundlö­ cher 3 und die Dübellanglöcher 6 konisch ausgebildet, wobei der Dübelbolzen 2 mit entsprechenden konischen Längsab­ schnitten versehen ist. Vorzugsweise sind diese beiden Ab­ schnitte, wie beim Ausführungsbeispiel, gleich lange Hälften des Dübelbolzens, was aber nicht zwingend ist. Entsprechen­ des gilt für die Tiefen der Dübellöcher. Grundsätzlich kann auf die Konizität der Dübelrundlochen und/oder der Dübel­ langlöcher verzichtet werden, wobei auch der Dübelbolzen entsprechend anzupassen ist. Die Dübelverbindung gemäß der Erfindung läßt sich mit allen bekannten Dübelbolzen verwirk­ lichen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich die Dü­ bellanglöcher 6 an der in Vortriebsrichtung weisenden Stirn­ seite der Ringelemente und die Dübelrundlöcher 3 an der der Vortriebsrichtung 11 abgewandten Stirnseite. Dies ist natür­ lich nicht zwingend. Der Einbau kann auch in umgekehrter Weise erfolgen, so daß die Ringelemente 5 mit ihren Dübel­ rundlöchern 3 in die Vortriebsrichtung 11 weisen und die Ringelemente des folgenden einzubauenden Tübbingrings mit ihren Dübellanglöchern 6 auf die Dübelbolzen aufgeschoben werden, die sich bereits in den Dübelrundlöchern 3 des zuvor eingebauten Tübbingringes befinden. Es ist auch nicht, wie beim Ausführungsbeispiel, zwingend erforderlich, daß alle Dübelrundlöcher an der einen Stirnseite des Ringelements vorhanden sind und alle Dübellanglöcher an der gegenüberlie­ genden Stirnseite. Auch eine gemischte Anbringung ist mög­ lich.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die in Fig. 5 ge­ zeigte Längsachse 12 des Dübellanglochs 6 auf einem Umfangs­ kreis um den Mittelpunkt des Tübbingrings. Grundsätzlich kann diese Mittelachse 12 jedoch auch eine Gerade sein, das Dübellangloch sich also in tangentialer Richtung erstrecken. Die Anordnung in Umfangsrichtung ist jedoch die vorteilhaf­ tere, da bei ihr bei Verschiebungen der Ringelemente in Um­ fangsrichtung geringere Zwängungen auftreten.

Claims (8)

1. Verdübelungs-Vorrichtung für die Ringelemente (Tübbings) (4, 7) einer Tübbingauskleidung (10) für im Schildvortrieb vorgetriebene unterirdische Bauwerke, welche Tübbing­ auskleidung aus in Vortriebsrichtung (11) angeordneten im wesentlichen zylindrischen Ringen (Tübbingringen) (21, 22) besteht, wobei jeder Tübbingring aus einer Anzahl von Ringe­ lementen (4, 7) zusammengesetzt ist, die Ringelemente benach­ barter Tübbingringe (21, 22) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind und die senkrecht zur Vortriebsrichtung (11) einander gegenüberliegenden Stirnseiten (5, 8) von Ringele­ menten benachbarter Tübbingringe über Dübelverbindungen (1) miteinander verbunden sind, die aus einem Dübelbolzen (2) und je einem Dübelloch (3, 6) in jeder der beiden genannten Stirnseiten (5, 8) zur Aufnahme des Dübelbolzens (2) beste­ hen, dadurch gekennzeichnet, daß eines (6) der beiden zusammenwirkenden Dübellöcher (3, 6) in Um­ fangsrichtung oder tangentialer Richtung der Tübbingringe als Langloch (6) ausgebildet ist.

2. Verdübelungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente (4, 7) auf einer ihrer im eingebauten Zustand senkrecht zur Vortriebs­ richtung (11) liegenden Stirnseite ausschließlich mit Dübel­ rundlöchern (3) und auf der gegenüberliegenden Stirnseite ausschließlich mit Dübellanglöchern (6) versehen sind.

3. Verdübelungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dübelrund­ löcher (3) und/oder die Dübellanglöcher (6) konisch ausge­ bildet sind und der Dübelbolzen (2) eine diesen Dübellöchern entsprechende Konizität an seinen beiden Enden (Hälften) aufweist.

4. Verdübelungs-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dübelrundlöcher (3) und/oder die Dübellanglöcher (6) an ihren Eintrittsenden (16) eine Anfasung (9a) aufweisen.

5. Verdübelungs-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Dübellanglöcher (6) in Umfangsrichtung bezie­ hungsweise tangentialer Richtung etwa das 1,5 bis 3,5-fache ihrer radialen Breite (19) beträgt.

6. Verdübelungs-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelbolzen (2) in Längsrichtung in an sich bekannter Weise aus zwei gleichen Hälften besteht.

7. Verdübelungs-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelbolzen (2) in an sich bekannter Weise einen hohl­ zylindrischen Stahlkern (2a) aufweist, der mit einem gummielastischen Mantel (2b), zum Beispiel einem Elastomer, überzogen ist.

8. Verdübelungs-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bemessung der Dübellöcher folgende Beziehungen gel­ ten:
D - d ≦ D1 ≦ D + d und D2 ≧ D1 + d,
wobei
D der Solldurchmesser des konischen oder nichtkonischen Dübelrundlochs (3) ist,
d die zulässige Fertigungstoleranz des Dübelrundloches (3) ist,
D1 der zulässige Istdurchmesser des Dübelrundloches ist und
D2 das radiale Istmaß des konischen oder nichtkonischen Dübellangloches (6) ist.