DE1185141B

DE1185141B - Cast iron tubbing for shaft and tunnel construction

Info

Publication number: DE1185141B
Application number: DER26315A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Hertrich; Friedel Sennlaub
Original assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Current assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Priority date: 1959-09-04
Filing date: 1959-09-04
Publication date: 1965-01-14

Description

Gußeiserner Tübbing für Schacht- und Stollenausbau Seit über 100 Jahren werden Bergwerksschächte in nicht standfestem, wasserführendem Deckgebirge mit einer vorwiegend aus gußeisernen Segmenten, sogenannten Tübbings, bestehenden Auskleidung versehen, welche innerhalb eines vorwiegend die Gebirgsdruckkräfte aufnehmenden Betonmantels angeordnet ist.Cast iron tubbing for shaft and tunnel construction For over 100 years are mine shafts in not stable, water-bearing overburden with a predominantly made of cast iron segments, so-called tubbings, existing lining provided, which within a predominantly absorb the rock compressive forces Concrete shell is arranged.

Diese Tübbings bestehen aus zylindrischen Mantelstücken mit angegossenen Stoßflanschen und Rippen; sie werden mit Hilfe von Schrauben zu Ringen zusammengebaut und mit einem geschlossenen Betonmantel umgeben, der den Anschluß an das Gebirge herstellt. Die Tübbings wurden in dieser Ausführung bis auf kleine Umänderungen bzw. Verbesserungen im wesentlichen beibehalten, da sich diese Tübbingform in einer Vielzahl von Bergwerksschächten bewährte.These segments consist of cylindrical casing pieces with cast on Butt flanges and ribs; they are assembled into rings with the help of screws and surrounded by a closed concrete jacket, which connects to the mountains manufactures. The segments were made in this version with the exception of small changes or improvements essentially retained, since this segment form in a Proven variety of mine shafts.

Trotzdem wurde bereits mehrfach erwogen, einen dicken, doppelwandigen Tübbingausbau, insbesondere in Schmiedestahl mit Betonzwischenfüllung, für Bergwerksschächte vorzusehen. Dieser Ausbau sollte gegenüber seitlichen ungleichförmigen Gebirgsdrücken ein höheres Widerstandsmoment besitzen.Nevertheless, a thick, double-walled one has already been considered several times Tubbing lining, especially in forged steel with intermediate concrete filling, for mine shafts to be provided. This expansion should face lateral uneven mountain pressures have a higher section modulus.

Es zeigte sich aber, daß durch eine Verbindung der einzelnen Ausbausegmente mit Schrauben keine wesentliche Versteifung der Ausbauringe erreicht werden konnte. Der Nachteil dieser Ausbauart war ferner, daß die äußere und die innere Wandung geschlossene Dichtflächen darstellen, wobei für die Wasserdichtigkeit der einen oder anderen Wandung nicht gerantiert werden konnte. Es wäre deshalb notwendig gewesen, auch die Innenwandung des Ausbaues so stark auszubilden, daß sie dem gesamten hydrostatischen Teufendruck hätte standhalten können. Dies bedeutet aber erheblichen Materialaufwand und Verteuerung. Außerdem wäre es nicht vorteilhaft gewesen, die Innenwandung wasserdurchlässig zu gestalten, da bei einem Undichtwerden der Außenwandung an den Stoßflächen der Segmente praktisch keine Möglichkeit bestanden hätte, nachzudichten. Die Auffüllung des Zwischenraumes zwischen der Außenwandung und der Innenwandung mit Beton gab schließlich keine Gewähr, daß ein hinreichender Verbund mit den beiden Stahlwandungen zustande kam, da der Beton beim Erstarren bekanntlich schwindet.It turned out, however, that by connecting the individual expansion segments no substantial stiffening of the extension rings could be achieved with screws. The disadvantage of this type of construction was also that the outer and inner walls represent closed sealing surfaces, with one for the watertightness or other wall could not be guaranteed. It would therefore have been necessary to train the inner wall of the extension so strong that it is the entire hydrostatic Devil pressure could have withstood. However, this means considerable material expenditure and price increases. In addition, it would not have been advantageous for the inner wall to be permeable to water to be designed, as in the event of a leak in the outer wall at the abutment surfaces of the Segments had practically no possibility of resealing. The replenishment the space between the outer wall and the inner wall with concrete finally no guarantee that a sufficient bond with the two steel walls came about because, as is well known, the concrete shrinks when it solidifies.

Aus diesen Gründen blieb man deshalb vorwiegend bei der Innenauskleidung eines dickeren, geschlossenen Betonmantels mit den obenerwähnten gußeisernen Flanschtübbings. Bei dieser Konstruktion hat vorzugsweise der Betonmantel die Aufgabe, den Gebirgsdruck aufzunehmen, während die Tübbingringe vorwiegend dem Wasserdruck standzuhalten haben und eine Wasserabdichtung erzielen sollen. Hierbei ist es auch nicht notwendig, möglichst biegesteife Flanschverbindungen auszubilden, da ein Einbeulen eines Teils der Segmente durch die Abstützung der benachbarten Segmente am umgebenden Betonmantel vermieden wird.For these reasons, one stayed mainly with the inner lining a thicker, closed concrete jacket with the cast-iron flange segments mentioned above. In this construction, the concrete shell preferably has the task of absorbing the rock pressure while the segment rings mainly have to withstand the water pressure and to achieve a waterproofing. It is also not necessary here to to form flange connections that are as rigid as possible, as there is a dent in a part of the segments by supporting the neighboring segments on the surrounding concrete shell is avoided.

Beim Übergang zu tieferen Schächten ergeben sich jedoch bei dieser Innenauskleidung eines Betonmantels gewisse konstruktive Schwierigkeiten insofern, als die Tübbingwanddicken ungewöhnlich groß werden, wenn die Standsicherheit der Auskleidung gewährt werden soll. Wanddickenvergrößerungen sind jedoch aus gießtechnischen Gründen mit Rücksicht auf die Erzielung eines bestimmten Gefüges unerwünscht, ganz abgesehen davon, daß die Erreichung auf diese Weise nur unter verhältnismäßig großem Werkstoffaufwand möglich ist.At the transition to deeper shafts, however, arise with this Inner lining of a concrete shell certain constructional difficulties insofar as as the segment wall thicknesses become unusually large if the stability of the Lining should be granted. Wall thickness enlargements are, however, from casting technology Reasons with regard to the achievement of a certain structure undesirable, quite apart from the fact that the achievement in this way only under a relatively large amount Material expenditure is possible.

Weiterhin verursachen die nach dem Schachtinnern zu vorspringenden Flansche und Rippen Druckverluste in der Wetterführung. Es bringt deshalb nur bis zu einem gewissen Teil Vorzüge, die Wanddicken der Tübbings durch Verbreiterung der Flansche und Rippen klein zu halten.Furthermore, cause the inside of the manhole to protrude Flanges and ribs pressure losses in the weather management. It therefore only brings up to a certain extent advantages, the wall thicknesses of the segments due to widening to keep the flanges and ribs small.

In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, daß man versuche, durch ein wellenartiges Querschnittsprofil das Trägheitsmoment der Tübbings (Welltübbings) zu erhöhen. Diese Tübbings erweisen sich aber gegenüber Stauchungen der Schachtsäule als sehr empfindlich, da in den vor- und zurückspringenden Wandteilen nachteilige Biegemomente entstanden.In this context it should also be mentioned that you try to go through a wave-like cross-sectional profile the moment of inertia of the segments (corrugated segments) to increase. However, these segments prove to be against compression of the shaft column as very sensitive, as disadvantageous in the protruding and recessed wall parts Bending moments arose.

Gemäß der Erfindung wird nun ein Schacht- bzw. Stollenausbau vorgeschlagen, der in an sich bekannter Weise aus einem äußeren, an das Gebirge anschließenden, verhältnismäßig dicken Betonmantel und einer innenliegenden dünneren gußeisernen Tübbingauskleidung besteht, wobei jedoch die Tübbings außer den nach außen gerichteten sogenannten Betonrippen und außer den nach innen vorspringenden Flanschen und Rippen eine weitere, die Innenenden der Flansche und Rippen verbindende, angegossene Wandung besitzen, so daß dadurch ein praktisch allseitig geschlossener Kasten gebildet wird, dessen durchgehend glatte Innenwandung eine oder mehrere zweckentsprechende, zur- Entfernung des oder der Kerne, Anbringung der Flanschschrauben und Befestigung der Einstriche dienende Öffnungen oder Aussparungen besitzt.According to the invention, a shaft or tunnel extension is now proposed, which in itself is known Way from an outer one, to the mountains subsequent, relatively thick concrete jacket and a thinner one on the inside There is cast iron tubbing lining, but the tubbing apart from the after outwardly directed so-called concrete ribs and apart from the inwardly protruding ones Flanges and ribs another connecting the inner ends of the flanges and ribs, have cast-on wall, so that a practically closed on all sides Box is formed whose continuously smooth inner wall has one or more appropriate, for removing the core or cores, attaching the flange screws and fastening the lines serving openings or recesses.

Durch diese neuartige, praktisch geschlossene Kastenform gegossener Tübbings wird die bewährte Methode der Innenauskleidung eines Betonmantels beibehalten. Dagegen wird erreicht, daß durch die doppelwandige Form der eigentlichen Auskleidung die Wanddicken der gegossenen Tübbings verhältnismäßig dünn gewählt werden können, was sich sowohl in metallurgischer als auch in gießtechnischer Hinsicht günstig auswirkt. Es kann gießtechnisch leichter, als es bisher bei großen Wandstärken der Fall war, durch die ganze Wandstärke hindurch ein gleichmäßiges Gußgefüge erzielt werden, und es können fernerhin Fehlstellen, wie Lunker od. dgl. im Guß besser vermieden werden. Weiterhin ist der Werkstoffaufwand bei gleichem Trägheitsmoment geringer als bei den bisher gebräuchlichen gegossenen Tübbings, so daß auch an Gewicht eingespart werden kann.Cast by this new, practically closed box shape The tried and tested method of lining the inner lining of a concrete shell will be retained in tubbing. In contrast, it is achieved that the double-walled shape of the actual lining the wall thicknesses of the cast segments can be selected to be relatively thin, which is favorable in terms of both metallurgical and casting technology affects. In terms of casting technology, it can be easier than before with large wall thicknesses Case, a uniform cast structure was achieved through the entire wall thickness and defects such as voids or the like can also be better avoided in the casting will. Furthermore, the material expenditure is lower for the same moment of inertia than with the cast tubbings customary up to now, so that also saves weight can be.

Insofern eignet sich die neue kastenförmige Tübbingauskleidung besonders für größere Teufen, in denen höhere Beanspruchungen vorliegen. Schließlich besteht ein allgemeiner, nicht zu unterschätzender Vorteil dieser Auskleidung in der glatten Innenwandung, durch die bei der Wetterführung nur geringfügige Druckverluste entstehen können.In this respect, the new box-shaped segment lining is particularly suitable for greater depths in which there are higher loads. Finally there is a general, not to be underestimated advantage of this lining in the smooth Inner wall, through which only minor pressure losses occur during weather conditions can.

Wie bereits oben angedeutet wurde, hat bei dieser Form des Ausbaues die Starrheit der Tübbingflanschverbindungen gegenüber Biegung, z. B. durch seitliche Gebirgskräfte, nur untergeordnete Bedeutung. Es ist hier sogar erwünscht, daß die Auskleidung eine gewisse Verformbarkeit bei Gebirgsbewegungen besitzt. Aus diesem Grunde kann auf die Anbringung einer Vielzahl von Schrauben verzichtet werden.As already indicated above, this form of expansion the rigidity of the segment flange connections against bending, e.g. B. by lateral Mountain forces, only of minor importance. It is even desirable here that the Lining has a certain deformability when moving in the mountains. For this Basically, the attachment of a large number of screws can be dispensed with.

In weiterer Ausbildung der Erfindung werden daher vorzugsweise die parallel zur Schachtachse laufenden senkrechten Flansche bzw. Stoßflächen der Tübbings nut- und federartig mit beispielsweise vor-und zurückspringenden Erhebungen bzw. Vertiefungen versehen, zwischen denen sich die an sich bekannten Bleizwischenlagen befinden. Diese Ausbildung der Stoßflächen bedeutet eine weit bessere Schubbehinderung, als es durch Schrauben möglich ist. Außerdem wird durch das Einpressen der Bleizwischenlage in die Vertiefung der Stoßflächen eine sehr wirkungsvolle Abdichtung erzielt, wohingegen bisher eine einwandfreie Abdichtung durch die völlig ebenen Flanschflächen bei der Montage nur sehr schwer erreicht werden konnte.In a further embodiment of the invention are therefore preferably the Vertical flanges or butt surfaces of the segments running parallel to the shaft axis like a tongue and groove with, for example, protruding and receding elevations or Provided wells, between which the known lead intermediate layers are located. This design of the abutment surfaces means a much better thrust restraint, than it is possible by screws. In addition, by pressing in the lead intermediate layer achieved a very effective seal in the recess of the abutment surfaces, whereas so far a perfect seal due to the completely flat flange surfaces at the Assembly could only be achieved with great difficulty.

Weiterhin ist noch Gegenstand der Erfindung, in den waagerechten Flanschen der Tübbings statt der bisher hier verwendeten Schrauben lediglich schubaufnehmende Elemente, wie Dübel od. dgl., zum Beispiel aus gußeisernem Werkstoff, anzuordnen, die vorzugsweise in einem der Flansche in Umfangsrichtung der Tübbings Spiel haben können. Auch hierdurch werden die Kosten für derartige Tübbing-Sehachtauskleidungen verringert, da diese Dübel leichter sind als Verschraubungen und da fernerhin eine einfachere Bearbeitung der Dübel selbst möglich ist, als dies bei Schrauben der Fall ist, welch letztere lediglich zur Verbindung der senkrechten Flansche Verwendung finden, wobei im übrigen auch hier die Schrauben durch Dübel ersetzt sein könnten.The invention also relates to the horizontal flanges the tubbing, instead of the screws previously used here, are merely thrust-absorbing Elements such as dowels or the like, for example made of cast iron material, to be arranged, which preferably have play in one of the flanges in the circumferential direction of the segments can. This also reduces the costs for such segmental cladding reduced, since these dowels are lighter than screw connections and furthermore a easier processing of the anchor itself is possible than with screws The case is which the latter is only used to connect the vertical flanges find, whereby the screws could also be replaced by dowels here.

Zwecks tunlichster Verringerung von Druckverlusten in der Wetterführung im Schachtinneren können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die in der Innenwandung der gegossenen kastenförmigen Tübbings für die Einbringung der S'chraubenverbindungen vorgesehenen Öffnungen bzw. Aussparungen, soweit sie nicht für die Absttüzung der Schachteinbauten (Einstriche) verwendet werden, durch aufgeklebte Kunststoffolien od. dgl. abgedeckt sein.In order to reduce pressure losses in the weather management as much as possible in the interior of the shaft can in a further embodiment of the invention in the inner wall of the cast box-shaped tubbing for the introduction of the S 'screw connections provided openings or recesses, as far as they are not for the support of the Manhole installations (single lines) are used by glued-on plastic films or the like. Be covered.

Es sind bereits aus Schmiedeeisen bestehende Tübbings mit kastenförmigem Querschnitt bekannt, wobei dieser Querschnitt aus miteinander verbundenen Gurtungsringen und -platten gebildet wird, welche durch dazwischen angeordnete Stegbleche versteift sind. Abgesehen davon, daß diese Bauweise einen unvergleichbar hohen Aufwand an Herstellungskosten bedingt, wird es dort für notwendig gehalten, die waagerechten oberen und unteren Begrenzungsplatten der Tübbings über den Innenmantel hinaus in das Schachtinnere zu ziehen, um einerseits eine besondere Versteifung der Tübbings zu erreichen und andererseits überstehende Flansche für Befestigungsschrauben zu schaffen, durch welche die übereinanderliegenden Tübbingringe zu einem starren Gebilde miteinander verbunden werden sollten. Zu dem gleichen Zweck sind auch die Innenmantelstücke an ihren Enden winkelartig nach dem Schachtinneren hin abgebogen, so daß auch dort vorstehende Flansche entstehen.There are already existing wrought iron tubbings with box-shaped Cross-section known, this cross-section consisting of interconnected belt rings and plates is formed, which stiffened by web plates arranged in between are. Apart from the fact that this type of construction requires an incomparably high cost Due to manufacturing costs, it is considered necessary there, the horizontal upper and lower boundary plates of the segments beyond the inner jacket in to pull the inside of the manhole, on the one hand, to provide a special stiffening of the segments to reach and on the other hand protruding flanges for fastening screws create through which the superimposed segment rings form a rigid structure should be connected to each other. The inner jacket pieces are also used for the same purpose bent at their ends at an angle towards the inside of the shaft, so that there too protruding flanges arise.

Gemäß der Erfindung werden solche in das Schachtinnere hineinragende Vorsprünge (Flansche), welche einen Druckverlust in der Wetterführung verursachen, grundsätzlich vermieden, wobei die notwendigen Befestigungselemente in Aussparungen bzw. Öffnungen des Innenmantels angeordnet sind. Darüber hinaus wurde erkannt, daß bei solchen starren Tübbings aus Gußeisen eine Verschraubung von Ring zu Ring, wie sie bei den genannten Stahltübbings für unerläßlich für die Standfestigkeit gehalten wird, nicht nur überflüssig, sondern sogar unerwünscht ist, was sich seinerseits wiederum günstig auf die Gestaltung eines glatten Innenmantels auswirkt.According to the invention, those protruding into the interior of the shaft are Projections (flanges), which cause a pressure loss in the weather guide, generally avoided, with the necessary fasteners in recesses or openings of the inner jacket are arranged. In addition, it was recognized that in the case of such rigid cast iron segments, a screw connection from ring to ring, such as it is considered essential for the stability of the steel segments mentioned becomes, not only superfluous, but even undesirable, which is in turn in turn has a favorable effect on the design of a smooth inner jacket.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches weitere Einzelheiten derselben zeigt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which shows further details of the same.

F i g. 1 zeigt den Tübbingausbau mit dem Betonmantel im Schacht; F i g. 2 ein Tübbingsegment von oben gesehen, F i g. 3 einen Querschnitt durch die senkrechten Flansche der Tübbings in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 einen Ausschnitt in Umfangsrichtung aus den waagerechten Stoßflanschen an der Stelle eines Dübels in vergrößertem Maßstab. In F i g. 1 und 2 bezeichnet 1 die Schachtwandung, welche mit einem verhältnismäßig dicken Betonmantel 2 ausgekleidet ist, dessen innere Begrenzung die aus einzeln gegossenen Segmenten 3 bestehende Tübbingsäule darstellt.F i g. 1 shows the segment lining with the concrete casing in the shaft; F. i g. 2 a segment segment seen from above, FIG. 3 shows a cross section through the vertical flanges of the segments on an enlarged scale, F i g. 4 a section in the circumferential direction from the horizontal butt flange at the location of a dowel on a larger scale. In Fig. 1 and 2, 1 denotes the shaft wall, which is lined with a relatively thick concrete shell 2, the inner Boundary represents the tubbing column consisting of individually cast segments 3.

Die Tübbingsegmente 3 bilden praktisch allseitig geschlossene Kästen, bestehend aus der stärkeren Außenwandung 4, welche noch mit längs und quer verlaufenden, in den Betonmantel eingreifenden Rippen 5 versehen ist, den waagerechten Flanschen 6, den senkrechten Flanschen 7 und der dünneren Innenwandung 8, welche die Enden der nach innen vorspringenden Flansche 6 und 7 sowie die noch vorhandenen weiteren inneren Rippen 9 verbindet.The tubbing segments 3 form boxes that are closed on all sides, consisting of the stronger outer wall 4, which is also provided with longitudinal and transverse ribs 5 that engage in the concrete shell, the horizontal flanges 6, the vertical flanges 7 and the thinner inner wall 8, which the Connects ends of the inwardly projecting flanges 6 and 7 and the further inner ribs 9 that are still present.

Die nach dem Schachtinneren hin gelegene Seite der Innenwandung 8 ist mit Rücksicht auf einen möglichst geringen Wetterwiderstand vollkommen glatt ausgebildet und besitzt nur an den Stellen öffnungen 11, wo sich die Schrauben 10 der senkrechten Stoßflansche 7 befinden, und gegebenenfalls weitere Öffnungen zwischen den Rippen 9, wenn deren mehrere vorhanden sind, zum Entfernen der Gießereikerne. Diese Öffnungen 11 werden, soweit sie nicht zur Befestigung der Einstriche u. dgl. mit herangezogen werden, mit einer aufgeklebten Kunststoffolie 12 od. dgl. abgedeckt.The side of the inner wall 8 facing the inside of the shaft is designed to be completely smooth with a view to the lowest possible weather resistance and has openings 11 only at the points where the screws 10 of the vertical abutment flanges 7 are, and possibly further openings between the ribs 9, if there are several, to remove the foundry cores. These openings 11 are covered with a glued-on plastic film 12 or the like, insofar as they are not used to fasten the lines and the like.

Wie F i g. 3 zeigt, sind die senkrechten Stoßflansche mit trapezförmig vor- und zurückspringenden Erhebungen 13 und Vertiefungen 14 versehen, zwischen denen sich in bekannter Weise eine Bleizwischenlage 15 befindet. Durch das Einpressen der Bleizwischenlage 15 in die Vertiefungen 14 wird eine sehr gute Abdichtung und eine wirkungsvolle gegenseitige Schubbehinderung der Tübbingsegmente erzielt.Like F i g. 3 shows, the vertical abutment flanges are provided with trapezoidal protruding and recessed elevations 13 and depressions 14, between which a lead interlayer 15 is located in a known manner. By pressing the intermediate lead layer 15 into the depressions 14 , a very good seal and an effective mutual hindrance of thrust of the tubbing segments is achieved.

Wie F i g. 4 zeigt, sind zwischen den waagerechten Stoßflanschen 6 an Stelle von Schrauben lediglich schubaufnehmende Dübel 16 angeordnet, welche an den Flanschen in Umfangsrichtung ein größeres Spiel 17 haben. Diese Dübel 16 lassen besser als Schrauben gewisse Streckungen der Tübbingauskleidung bei Gebirgsbewegungen zu. Der Gefahr des Undichtwerdens wird dabei durch die Anwendung besonderer Lippendichtungen an den waagerechten Flanschen 6 Rechnung getragen.Like F i g. 4 shows, instead of screws, only thrust-absorbing dowels 16 are arranged between the horizontal abutment flanges 6 and have a greater clearance 17 on the flanges in the circumferential direction. These dowels 16 allow the tubbing lining to stretch to a certain extent in the event of rock movements, better than screws. The risk of leakage is taken into account by using special lip seals on the horizontal flanges 6.

Claims

Claims: 1. Cast-iron tubbing for shaft and tunnel construction, in which the relatively thin tubbing lining is surrounded by a relatively thick concrete jacket adjoining the rock, characterized in that the tubbing on the inside (shaft side) to form a wrought iron Manhole rings, which are known on all sides and are closed on all sides, have a further, cast-on smooth wall (8) connecting the inwardly projecting flanges (6, 7) and ribs (9), which are only located at the points where the screws (10) are located, and is optionally provided with openings or recesses (11) between the ribs (9).

2. Tubbing according to claim 1, characterized in that the recesses (11) of the inner tubbing wall (8) z. B. are covered by glued plastic films (12).

3. Tubbing according to claim 1 and 2, characterized in that the abutting surfaces of the vertical flanges (7) are provided in a manner known per se, tongue and groove-like with preferably trapezoidal protruding and recessed elevations or depressions (13, 14) , between which is an intermediate lead layer (15).

4. Tubbing according to claim 1 to 3, characterized in that between the horizontal flanges (6) instead of screws only thrust-absorbing elements (16), such as dowels or the like. Are arranged, which are preferably in one of the flanges in the circumferential direction of the Tubbing's game (17). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 360 159, 495 089; German Auslegeschriften Nos. 1013 243, 1018 009; British Patent Specification No. 159 500. Contemplated older patents: German patent no. 1,142,327..