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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Unterwassertunneln oder
ähnlichen Bauwerken aus Beton, Stahlbeton oder einem anderen geeigneten Baustoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Unterwassertunneln
oder ähnlichen Bauwerken aus Beton, Stahlbeton oder einem anderen geeigneten Baustoff
in einer mit Spundwänden eingefaßten Baugrube, die im Trocknen ausgehoben wird,
und zwar unter der zuerst und ebenfalls im Trocknen gefertigten, auf den Spundwänden
abgestützten Tunneldecke.
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Bei derartigen Verfahren ist es bekannt, die gesamte Tunneldecke unter
einer sie völlig abdeckenden Taucherglocke herzustellen. Durch diese Maßnahme wird
jedoch der ganze Schiffsverkehr für die Dauer der Bauausführung unterbrochen, oder
es müssen besondere Umleitkanäle vorgesehen werden. Die gänzliche Absperrung des
freien Wasserdurchganges kann ferner zu Auskolkungen der Gewässersohle führen, die
die Abdichtung der durchgehenden Taucherglocke in Frage stellen.
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Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden, und ihre Aufgabe
besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, nach welchem trotzdem die Tunneldecke
im Trockenen hergestellt werden kann. Das geschieht dadurch, daß, nachdem die Sohle
der auszuhebenden Baugrube in an sich bekannter Weise verfestigt oder verdichtet
worden ist, die Tunneldecke unter einer etwa an Schiffen aufgehängten Taucherglocke
auf den Spundwänden nacheinander in gleichen Teilabschnitten hergestellt und sodann
die Bau--ruhe in üblicher Weise ausgehoben wird, und daß schließlich die übrigen
Teile des Tunnels hergestellt werden.
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Diese Arbeitsweise führt nur zu einer Sperrung des Schiffsverkehrs
an dem jeweils einzubringenden Abschnitt der Tunneldecke. Sie bietet vor allem für
die Untertunnelung schnell fließender Gewässer mit r aem Schiffsverkehr besondere
Vorteile, da durch die fortschreitende Bauweise der Tunneldecke die Schiffahrt nur
mit einem Minimum .der bei jedem Bau im Bereich des Schiffahrtsweges in Kauf zu
nehmenden Beschränkung belastet ist und Schädigungen der Sohle des Gewässers zufolge
des nicht vermeidbaren Rückstandes auf ein Mindestmaß beschränkt sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden zur Einlagerung der
Umfassungswand der Taucherglocke von den Spundbohlen der Außen- und Zwischenwände
in entsprechenden Abständen Einzel- oder Doppelbohlen um ein bestimmtes Maß tiefer
als die übrigen Bohlen gerammt.
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Ferner wird gemäß der Erfindung die verdichtete oder verfestigte Bau@grubensohle
durch Einblasen von Druckluft in den Raum unter der Tunneldecke vorn Auftrieb teilweise
entlastet, wobei der Luftdruck um ein bestimmtes Maß niedriger als der Außendruck
infolge Wasser- und Erdauflast bis Oberkante Tunneldecke gehalten wird.
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Im übrigen aber wird die Baugrubensohle durch eine Drainage aus Filterrohren
oder durch eine mit letzteren zusammenhängende Vorrichtung zur Grundwasserabsenkung
entlastet.
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Die zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens dienende Taucherglocke
ist im Grundriß quadratisch oder rechteckförmig ausgebildet, und die Umfassungswand
ihres Arbeitsraumes übergreift auf drei oder wenigstens zwei Seiten jeweils einen
Tunneldeckenabschnitt mindestens bis Deckenunterkante, während die den bereits fertiggestellten
Deckenabschnitten zugekehrte eine Seite oder zugekehrten zwei Seiten der Umfassungswand
in ihrer Aufsitzfläche bündig und luftdicht mit der Tunneldeckenoberfläche abschließen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung
der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel in verschiedenen, charakteristischen
Bauzuständen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt Abb. 1 einen Querschnitt
durch das Arbeitsgerüst und durch den Baugrubenbereich eines nach der Erfindung
hergestellten Unterwassertunnels, Abb. 2 einen Querschnitt durch einen fertiggestellten
solchen Tunnel bei einstöckiger Ausbildung, Abb. 3 einen Längsschnitt durch die
abgespundete Baugrube und die Tunneldecke eines ein- oder mehrstöckigen Tunnels
mit Taucherglocke bei Herstellung der Tunneldecke, Abb. 4 einen Querschnitt durch
einen mehrstöckigen Tunnel mit Taucherglocke bei Herstellung der Tunneldecke.
Nach
Ausbaggerung eines verhältnismäßig flachen Grabens 1 (Abb. 1) zur späteren Aufnahme
der Tunneldecke( (Abb. 2) werden von einem wandernden Arbeitsgerüst 3 aus Spundwände
4 beiderseits des Tunnels durch eine fahrbare Ramme mit Rammjungfer und verlängertem
Mäkler so tief gerammt, daß die Spundwandoberkante5 um ein geringes Maß über die
Sohle 6 des Grabens l zu liegen kommt. Sofern es sich um breite Tunnel (Abb. 1 und
2) mit Zwischenwänden 7 (Abb. 2) handelt, werden im Zuge der letzteren ebenfalls
Spundwände oder Stahlpfähle 8 bis nahe über -die Grabensohle 6 gerammt. Die Spundwände
oder Pfähle4 und 8 dienen zur späteren provisorischen oder .endgültigen Abstützung
der Tunneldeckel (Abb. 2).
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Die Rammung der Spundwände 4 ist nach Abb. 3 noch dadurch besonders
gekennzeichnet, daß in vorbestimmten .gleichen Abständen Einzel- oder Doppelbohlen
9 um ein bestimmtes Maß 10 tiefer als die übrigen Bohlen gerammt werden. In die
so entstehenden Schlitze 11 der Spundwände greift bei der späteren Herstellung eines
Tunneldeckenabschnittes eine Taucherglocke mit einem Teil ihrer Umfassungswand ein.
Bei den Zwischenspundwänden 8 ist nur ein geringes Tieferrammen an der Eingreifstelle
erforderlich.
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Zugleich mit der Spundwandrammung werden nach Abb. 1 von dem Arbeitsgerüst
3 aus mit besonderem Gerät zwischen den Spundwänden und dicht außerhalb derselben
Rohre 12 bis in die Baugrabensohle 13 gerammt oder gebohrt. Durch diese Rohre wird
fortschreitend mit der Rammeng der Baugrund .durch Injektionen nach bekannten Verfahren
verdichtet oder verfestigt, so daß die Baugrabensohle 13 praktisch wasserundurchlässig
wird. Besondere, mit Filtern versehene Rohre 14, die unter .die V erfestigungszone
13 reichen, dienen gewünschten Falles einer Entlastung der Sohlet durch Drainage
oder durch Grundwasserabsenkung mit Hilfe einer mit den Filterrohren 14 verbundenen,
entsprechenden Vorrichtung.
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\Tach erfolgtem Abbau oder Weitertransport des Arbeitsgerüstes 3 wird
die Tunneldeckel in rdem ausgebaggerten Graben 6 mittels einer einschwimmbaren Taucherglocke
15 (Abb. 3 und 4) oder, bei breiten Tunneln (Abb. 1 und 2), mittels mehrerer Taucherglocken,
die gestaffelt hintereinander arbeiten, in Teilabschnitten 16 gleicher Größe, vorzugsweise
aus Stahlbeton, runter Druckluft im Trockenen hergestellt, nachdem zuvor die Grabensohle
6 im Schutze der Taucherglocken ,ebenfalls im Trockenen auf genaue Höhe abgeglichen
und mit einem Belag von Fertigbetonplatten als verlorene Unterschalung abgedeckt
worden ist. Diese Platten verbleiben im Bauwerk als Putzträger der Tunneldecke.
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Die Taucherglocke 15 ist im Grundriß quadratisch oder rechteckförmig
ausgebildet. Die Umfassungswände ihres Arbeitsraumes übergreifen auf drei oder wenigstens
auf zwei Seiten17 jeweils einen Deckenabschnitt bis zur Deckenunterkante, während
die den fertiggestellten Deckenabschnitten zugekehrte Seite oder Seiten 18 der Umfassungswände
in ihrer Aufsitzfläche bündig und luftdicht mit der Tunneldecken-Oberfläche abschließen.
Das Übergreifen der Umfassungswände 17 bis Deckenunterkante, das durch die weiter
oben beschriebenen Spund"vandschlitze 11 ermöglicht wird, dient außer der eigentlichen
Deckenherstellung dem weiteren Zweck, die Abdichtung der Deckenfugen 19 und die
Anschlüsse der Tunnellecken-Dichtung 20 (Abb. 4) an die Spundwände 4 vom Arbeitsraum
der Taucherglocke aus bei genügender Arbeitshöhe über deren Unterkante völlig im
Trockenen und daher vorschriftsmäßig ausführen zu können.
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Die Schlitze 11 in der Spundwand 4 werden durch Einschieben von passenden
Bohlenabschnitten geschlossen, die beiderseitig vom Ausschnitt im Trockenen geschweißt
werden können.
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Nach Fertigstellung der Tunneldecke erfolgen nach Abb. 2 und 4 der
eigentliche Tunnelaushub und die Herstellung der Tunnelsohle, -wände, -zwischendekken
und -einbauten im Trockenen, beginnend von den Landseiten oder von Lüftungsgebäuden
aus, und zwar :gemäß der Erfindung bei einstöckigen Tunneln (Abb. 2) in horizontalen
oder vertikalen Teilabschnitten. Die horizontale Arbeitsweise setzt eine Baugrubensohle
voraus, die so stark ausgebildet und so verfestigt ist, daß sie dem Sohlenwasserdruck
nach erfolgtem Tunnelaushub standhält. Die vertikale Arbeitsweise empfiehlt sich
bei nur verdichteter und weniger stark ausgebildeter Baugrabensohle. Der Baugruibenaushub
und die Herstellung der Tunnelsohle und -wände erfolgen derart, daß die Teilabschnitte
durch die Spundwände oder Pfähle 8 begrenzt sind. Jeder fertiggestellte Teilabschnitt
,gewährleistet die gefahrlose Herstellung des anschließenden Teilalbschnittes. Zur
Verbindung der einzelnen Tunnelabschnitte sind Anschlüsse vorzusehen. Bei mehrstöckigen
Tunneln (Abb.4) erfolgen der Aushub und Einbau stockwerksweise von oben nach unten
so, .daß jeweils das fertiggestellte Stockwerk die Aussteifung der Baugrubeneinfassung
für den Aushub und die Herstellung des -darunterliegenden Stockwerks bildet. Dadurch
werden umfangreiche provisorische Baugruben-Ausstoifungen vermieden.
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Die in der B!augruben.sohle vorgesehenen Filterrohre 14 .dienen, wie
bereits erwähnt, zu einer etwa erwünschten oder erforderlichen Entlastung der unter
Auftrieb stehenden Verdichtungs- oder Verfestigungszone 13, entweder in Form
einer einfachen Drainage durch die Filterrohre 14 oder in Form einer Grundwasserabsenkung
durch eine entsprechende, mit den Filterrohren 14 zusammenarbeitende Vorrichtung.
In Verbindung mit dieser Maßnahme läßt sich vorteilhaft eine Verringerung der Stärke
von der Einpreßzone 13 erzielen. Nach der Erfindung wird die Drainage der Baugrabensohle
noch dadurch erleichtert, daß auf der Unterseite der Tunnelsohle zwischen den Tunnelwänden
Hohlräume 21, z. B. durch Anordnung von Hohlkörpern, ausgespart werden.
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Statt einer Entspannung des Grundwassers wird gemäß der Erfindung
als Alternative die Verwendung von Druckluft zur Entlastung der Baugrabensohle vorgesehen.
Dabei wird der Druck -der zwischen Tunneldecke und Baugrabensohle eingebrachten
Druckluft so bemessen, daß er um ein bestimmtes Maß niedriger als der Außendruck
infolge Wasser- und Erdauflast bis Oberkante Tunneldecke ist. Diese Maßnahme dient
dem Zweck, jegliche Beschädigung der Abdichtung 20 auf der Tunneldecke zu verhindern,
was bei einem höheren als der äußeren Gegenlast entsprechenden Luftdruck im Tunnelinnern
durch ein mögliches Aufblähen der Dichtungsfolien zu befürchten wäre. Die Regelung
des Luftdrucks erfolgt .automatisch mit Hilfe eines Quecksilber-Präzisions-Manometers,
das mit einem Pegel und einer automatischen Reguliervorrichtung zum Abblasen der
Druckluft gekoppelt ist.
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Die Abdichtung der Tunneldecke rund -sohle schließt dicht und bündig
an die Spundwände 4 der Baugrubenoinfassung an. Für die Abdichtung werden vorzugsweise
die bekannten Kunstharzfolien verwendet.
Diese lassen sich mach
dem Aufkleben von Stoßüberdeckungen nachbehandeln und ermöglichen dadurch eine absolut
einwandfreie Abdichtung an den Anschlußstellen.
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Auf der Außenseite der Spundwandeinfassung ist der Baugrund durch
einen Injektionsschleier 22 neben den Spundwänden 4 verdichtet. Während der Tunnelherstellung
sind die Spundwände 4 durch .diesen Schleier 22 gegen das Außenwasser abgedichtet,
auch werden bei Verwendung von Druckluft Luftverluste vermieden. Die Schlösser der
Spundwände 4 lassen sich durch Ausstemmen mit Bleiwolle zusätzlich abdichten.
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Zwischen den äußeren Spundwänden 4 und der dahinterliegenden Tunnelwand
23 ist nach Abb. 2 eine Filterschicht24 angeordnet, die mit dem Entwässerungssystem
des Tunnels in Verbindung steht. Eine Feinsandschicht zwischen Spundwand 4 und Filterschicht
24 dient als zusätzlicher Korrosionsschutz für den Stahl der Spundwände. Mit diesen
Maßnahmen ist die allseitige Abdichtung des Tunnels bei dem Verfahren nach der Erfindung
gewährleistet.
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Zusammenfassend ergeben sich bei dem vorliegenden Verfahren folgende
wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik: 1. Kontinuierliche Arbeitsvorgänge
mit nur vorübergehender, unbedeutender Behinderung der Schiffahrt, @da sich die
Arbeiten jeweils nur auf einen kleinen Teil des Stromes erstrecken; 2. kein Stromverbau
durch die Arbeitsgerüsteinbauten, daher keine Störung des Wasserabflusses bei Hochwasser
und keine Gefahr größerer Geschiebewanderungen; 3. kein Stromverbau durch die Spundwandrammungen
und somit keine Behinderung der Schiffahrt und des Hochwasserabflusses.