DE1784974C2 - Verfahren zum Herstellen eines Unterwassertunnels - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. CL:

Eölg-3/ΐα

Deutsche Kl.: 19 f-3/1·

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

19.JuIi 1963

17. August 1967

in der Stammanmeldung

Ausgabetag: 4. Mai 1972

Patentschrift weicht tob der Auslegeschrift ab

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Unterwassertunnels, bei dem die aus mehreren Tunnelabschnitten gebildete Tunnelröhre in nahezu waagerechter Richtung oder mit nur geringem Gefalle von mindestens einem gegen das Gewässer abgedichteten, trockenen Ausgangsbauwerk aus in einer in der Gewässersohle vorbereiteten Rinne bis zu einem ebensolchen Empfangsbauwerk vorgeschoben wird und die Tunnelabschnitte, von denen der vorderste Abschnitt gegen den Eintritt von Wasser verschlossen ist und bei Beendigung des Vorschubs in dem Empfangsbauwerk aufgenommen wird, in dem Ausgangsbauwerk im Zuge der Vorschubarbeit wasserdicht aneinandergefügt werden.

Bei einem durch die deutsche Patentschrift 369 557 bekannten Verfahren zum Herstellen eines Unter-. wassertunnels werden die einzelnen Tunnelabschnitte an einer auf dem Ufer eines Gewässers, z. B. eines Flusses, gelegenen Ausgangsstelle nacheinander auf eine Rollenbahn aufgesetzt und dann von der Rollenbahn aus nach ihrer gegenseitigen Verbindung über eine flache Schrägbahn hinab jeweils um die Länge eines Tunnelabschnittes weiter in eine Rinne in der Gewässersohle gezogen oder geschoben, bis schließlich die aus den Tunnelabschnitten gebildete Tunnelröhre ihre endgültige Lage erreicht hat. Im einzelnen erfolgt dies derart, daß ein an Land hergestellter erster Tunnelabschnitt von der Rollenbahn aus zunächst nur mit seinem vorderen verschlossenen Ende in das Wasser herabgelassen wird, worauf der folgende zweite Tunnelabschnitt mit dem noch an Land befindlichen hinteren Ende des ersten Tunnelabschnittes vereinigt und dann beide Tunnelabschnitte gemeinsam weiter in das Wasser gezogen werden usw., bis entweder der ganze Tunnel von einer Landseite oder je eine Hälfte des Tunnels von beiden Landseiten aus vollendet ist. Beim Einbringen der Tunnelröhre in dieser Weise müssen die Tunnelabschnitte einer im Aufriß gekrümmten Trasse folgen, weshalb jeder einzelne Tunnelabschnitt seine ihm durch die Rollenbahn zunächst mitgeteilte Schräglage während des Vortriebs ändern muß, wobei es laufend zu Winkelbewegungen zwischen den einzelnen Tunnelabschnitten kommt und der vorderste Tunnelabschnitt bestrebt ist, mit seinem vorderen Ende in die Sohle der Rinne einzudringen. Das kann zu Störungen während des Vortriebs und zu einer fehlerhaften Lage der Tunnelabschnitte führen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren so zu gestalten, daß keine Gefahr mehr besteht, daß das vordere Ende der Verfahren zum Herstellen eines Unterwassertunnels

Ausscheidung aus P 12 47 369.7-25

Patentiert für:

Philipp Holzmann Aktiengesellschaft, 6000 Frankfurt, Taunus-Anlage 1

Tunnelröhre in die Sohle der Rinne eindringt und von der vorbestimmten Trasse abweicht.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird davon Gebrauch gemacht, daß es beim Durchpressen von Stollen oder Leitungen durch das Erdreich unter einer Gewässersohle bekannt ist, vorgefertigte Stollenoder Leitungsabschnitte von einem durch eine Gleitdichtung gegen das Gewässer abgedichteten Ausgangsbauwerk aus in waagerechter Richtung oder

mit nur geringem Gefälle bis zu einem Empfangsbauwerk vorzudrücken.

Im Hinblick hierauf wird bei der Erfindung von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art ausgegangen. Die Lösung der oben angegebenen Aufgäbe besteht bei diesem Verfahren darin, daß die Tunnelröhre unter Verwendung eines an ihrem vorderen Ende angebrachten Schlittens vorgeschoben wird, der in dem Empfangsbauwerk auf eine Führung aufgleitet.

*° In Verbindung mit dem im wesentlichen geradlinigen Vortrieb der Tunnelröhre wird hierdurch erreicht, daß die Tunnelabschnitte genau dem Verlauf der Rinnensohle folgen und der vorderste Tunnelabschnitt ordnungsgemäß in das Empfangsbauwerk

*5 eingeführt wird.

Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Tunnelröhre beim Vorschieben hinter der zur Abdichtung zwischen Ausgangsbauwerk und Tunnelröhre dienenden Gleitdichtung durch am Aus-

gangsbauwerk angebrachte verstellbare Führungen gesteuert wird.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeioh-

Mt f 11/JSS

nung näher beschrieben. Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Wasserlauf mit der unter Wasser liegenden Tunnelröhre sowie dem Ausgangs- und Empfangsbauwerk im Längsschnitt,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, gemäß der bei einem Wasserlauf größerer Breite der Tunnel von den beiden Uferseiten aus auf ein mittleres Emfangsbauwerk zu vorgetrieben worden ist,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein Tunnelstück beim Vortreiben und das Ausgangsbauwerk mit einer in dem Ausgangsbauwerk angeordneten verstellbaren Führung für die Tunnelröhre,

F i g. 4 und 5 Querschnitte durch die Tunnelröhre und der sie aufnehmenden Unterwasserrinne mit flach- und tiefgegründeten Längsschwellen,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch ein als Gliedertunnel ausgebildetes Tunnelstück, nach erfolgter Setzung, und

F i g. 7 einen Längsschnitt durch den vorderen Teil des Ausgangsbauwerkes mit Vortriebsvorrichtung und einer anderen Ausführungsform einer im Ausgangsbauwerk angeordneten Führung für die Tunnelröhre.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen besteht die unter Wasser liegende Tunnelröhre 1 aus Tunnelabschnitten 2, 3, die in dem jeweiligen Ausgangsbauwerk 4 vorgefertigt und von dqrt aus nacheinander in die in der Sohle 5 des Gewässers 6 z. B. durch Naßbaggern vorher hergestellte Rinne 38 vorgetrieben werden.

Am Ende des Vortriebes wird die Tunnelröhre in einem Empfangsbauwerk 7 aufgenommen, das, wie in F i g. 1 dargestellt ist, beim Untertunneln eines nicht sehr breiten Gewässers von der einen Uferseite aus an der anderen Uferseite erstellt sein kann oder entsprechend F i g. 2 bei breiten Wasserläufen und beim Vortrieb des Tunnels von beiden Uferseiten aus auch in der Mitte des Wasserlaufes angeordnet sein kann. Der in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Teil des Empfangsbauwerkes wird dann nach Fertigstellung des Unterwassertunnels abgebrochen. Das Vortreiben der Tunnelröhre erfolgt nach F i g. 3 unter Anwendung von Wasserballast 54, wobei die einzelnen Tunnelabschnitte durch Zwischenschotte 55 voneinander getrennt sein können.

Infolge der Ausführung der Tunnelröhre 1 aus einzelnen Abschnitten 2, 3 kann sie als sogenannter Gliedertunnel ausgebildet werden, dessen einzelne Glieder, wie in F i g. 6 gezeigt ist, in gewissen Grenzen gegeneinander beweglich sind und ein einwandfreies Setzen der einzelnen Tunnelabschnitte ermöglichen, ohne daß die gegenseitige Abdichtung derselben beeinträchtigt wird. Dies ist insbesondere von Bedeu- ■' tung, wenn die Tunnelröhre unmittelbar auf ein auf die Sohle der Rinne 38 eingebrachtes Bett 8 aus rolligem Kies aufgelagert wird, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. Die Ausbildung der Tunnelröhre 1 als Gliedertunnel kann aber auch angewendet werden, wenn die Tunnelröhre 1, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, im Unterwasserbereich auf Längsschwellen gelagert wird, die nach dem Ausbaggern der Rinne in Unterwasserarbeit hergestellt werden. In der jeweils linken Hälfte der F i g. 4 und 5 ist die Ausbildung solcher Längsschwellen als auf einer Kiesschüttung 9 flachgegründete Längsschwellen 39,40 gezeigt, wobei die Schwellen 39 zum Führen der Tunnelröhre beim Vortreiben profiliert sind. Die Längsschwellen können jedoch, wie in den jeweils rechten Hälften der Fig. 4 und 5 gezeigt ist, auch auf Pfählen41 tiefgegründet sein. Auch hierbei können wiederum die Schwellen 42 zur Führung des Tunnels beim Vortreiben profiliert sein, während die Längsschwellen 43 ohne solche Profilierung ausgebildet sind.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ausgangsbauwerk, wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist, als oben offener Senkkasten 10 solcher, Länge ausgebildet, daß je zwei aufeinanderfolgende Tunnelabschnitte 2, 3 innerhalb des Senkkastens nacheinander vorgefertigt, miteinander verbunden und dann unter Mitnahme etwa bereits vorgetriebener Abschnitte um etwa die Länge eines Abschnittes gemeinsam vorgetrieben werden können. Der Vortrieb der Tunnelabschnitte erfolgt durch eine in der wasserseitigen Begrenzung des Senkkastens angeordnete Durchlaßöffnung 13 hindurch, die beim Absenken des Senkkastens z. B. durch ein nicht dargestelltes, äußeres wegnehmbares Schott verschlossen sein kann. Wie in F i g. 3 dargestellt ist, wird die Tunnelröhre 1 unter Abschluß ihres vorderen Endes gegen den Eintritt von Wasser in die Rinne 38 vorgetrieben. Zu diesem Zweck ist der erste Tunnelabschnitt 11 an seinem vorderen Ende durch ein Bugschott 32 abgeschlossen. Dieser erste Tunnelabschnitt wird vor dem Wegnehmen des äußeren wasserseitigen Senkkastenschottes in den Senkkasten eingebracht oder in diesem, gegebenenfalls schon vor dem Absenken des Senkkastens, vorgefertigt, und zwar derart, daß er mit dem vorderen Ende in die Durchlaßöffnung 13 des Senkkastens bis zu einer in dieser angeordneten Dichtung hineinragt, die den radialen Zwischenraum zwischen dem Rand der Durchlaßöffnung 13 und dem Außenumfang des Tunnelkörpers gegen den Zutritt von Wasser abschließt. Wenn dann das Senkkastenschott von außen weggenommen wird, kann der Vortrieb der Tunnelröhre, beginnend mit dem vordersten Tunnelabschnitt 11, unter Aufrechterhaltung dieser Abdichtung durchgeführt werden.

An dem vorderen Ende des ersten Tunnelabschnittes kann ein Planierschild 12 zum Nach- und Feinplanieren des Kiesbettes 8 angebracht sein. Außerdem ist dort ein nicht dargestellter Schlitten angeordnet, der beim Ankommen des Tunnelabschnittes an dem Empfangsbauwerk 7 auf eine nicht dargestellte Führung aufgleitet.

Vorzugsweise ist die wasserseftige Begrenzung des Senkkastens 10 im Bereich der Durchlaßöffnung 13 für die Tunnelröhre als Doppelwand mit zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten Wandschalen 14,15 ausgebildet, die die gesamte Durchlaßöffnung bzw. die gesamte Tunnelröhre umgeben und is eine nach außen absperrbare Kammer 16 zwischen sich einschließen. Die Abdichtung des Schlitzes zwischen den die Durchlaßöffnung 13 umgebenden Rändern der Wandschalen 14, 15 und der Tunnelröhre 1 wird dabei durch Gleitdichtungen 17, 18 gebildet.

Beim Vortreiben wird die Tunnelröhre 1 hinter den Gleitdichtungen 17,18 auf der Länge des in F i g. 3 im vorderen Teil des Senkkastens 10 dargestellten Tunnelabschnittes 2 durch Führungen geführt, die bei der Ausführungsform nach 11 g. J durch an dem Senkkasten angebrachte, vorzugsweise hydraulisch verstellbare Laufrollen 20, 21 gebildet sind. Die Führungen können aber, wie Fig.7 zeigt, auch durch die hintere Wandschale 14 der wasserseitigen Begren-

zung des Senkkastens und eine Querwand 22 des Senkkastens gebildet sein, die einen von den Führungen aufgenommenen, vorgefertigten Tunnelabschnitt 2 mit dem Rand der in ihr angeordneten Durchlaßöffnung 24 mit geringem Spiel umfaßt.

Nach F i g. 3 enthält der Senkkasten 10 in seinem hinteren Teil eine stationäre Schalung 23, die zum nacheinander erfolgenden Herstellen der Tunnelabschnitte 2, 3 aus Beton bzw. Stahlbeton dient und der gegenüber der jeweils hergestellte Tunnelabschnitt 3, wenn er genügend abgebunden hat, im Zusammenhang mit dem Vortreiben des vor ihm be-. findlichen Tunnelabschnittes 2 und den anderen vor diesem befindlichen Tunnelabschnitten nach vorn verschoben wird. Das vordere Ende dieser stationären Schalung 23 ist von der Mittelebene der Kammer 16 in einem Abstand angeordnet, der etwa der Länge eines Tunnelabschnittes entspricht. In die Schalung 23 ragt gemäß F i g. 3 ein axial angeordnetes Stützgerüst 25 hinein, das sich' gegen die hintere Senkkastenwandung abstützt und zur längsverschiebbaren und stufenweise festlegbaren Anordnung von Vorschubpressen 26 dient, die am Innenumfang eines vorgefertigten Tunnelabschnittes, z. B. an inneren Konsolen oder Nuten desselben, angreifen. Die Herstellung und das Vortreiben der Tunnelröhre 1 in die vorbereitete Rinne 38 erfolgt bei der Ausfühiungsform nach F i g. 3 in der Weise, daß nach dem jeweiligen Vortreiben der Tunnelröhre um etwa die Lange eines Tunnelabschnittes an das hintere Ende des noch in dem Senkkasten 10 befindlichen, zuletzt betonierten Tunnelabschnittes 2 unter Verwendung der in dem Senkkasten stationär angeordneten und bis zur beendeten Herstellung der Tunnelröhre bleibenden Schalung 23 jeweils ein Anschlußabschnitt 3 betoniert wird, der dann wieder zusammen mit den vorhergehenden Abschnitten um seine Länge vorgeschoben wird.

Bei dieser Arbeitsweise müssen aber nicht unbedingt Vortriebspressen 26 angewendet werden, die gemäß F i g. 3 am Innenumfang der Tunnelröhre angreifen, vielmehr können, wie F i g. 7 zeigt, auch Vortriebspressen 27 verwendet werden, die am Außenumfang des jeweiligen Tunnelabschnittes 2 angreifen. Bei dieser Ausführungsform sind die Vortriebspressen 27 zwischen zwei den äußeren Umfang des Tunnelabschnittes 2 umgebenden Klemmringen 28, 29 angeordnet, die wechselweise gegen den Tunnelabschnitt festziehbar und von diesem lösbar sind. Für den jeweiligen Vortrieb wird der hintere Klemmring 28 im gelösten Zustand zur Anlage an die bereits erwähnte Querwand 22 des Senkkastens gebracht und der vordere Klemmring 29 bei eingezogenen Pressenstempeln fest gegen den Tunnelabschnitt aufgepreßt. Wenn dann die Pressen 27 ausgefahren werden, so stützen sie sich über den gelösten Ring 28 gegen die nun als Widerlager- und Führungswand dienende Querwand 22 ab und übertragen die Vorschubbewegung ihrer Stempel über den fest an dem Tunnelabschnitt angreifenden Ring 29 auf den Tunnelabschnitt, der hierdurch um das Ausschiebmaß der Pressenstempel vorgeschoben wird. Sodann wird der hintere Klemmring 28 in feste Verbindung mit dem Tunnelabschnitt gebracht und der vordere Klemmring gelöst, so daß die Pressenstempel eingezogen werden können und dabei den vorderen Klemmring 29 in die neue Angriffsstellung zurückbringen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Unterwassertunnels, bei dem die aus mehreren Tunnelabschnitten gebildete Tunnelröhre in nahezu waagerechter Richtung oder mit nur geringem Gefälle von mindestens einem gegen das Gewässer abgedichteten, trockenen Ausgangsbauwerk aus in einer in der Gewässersohle vorbereiteten Rinne bis zu einem ebensolchen Empfangsbauwerk vorgeschoben wird und die Tunnelabschnitte, von denen der vorderste Abschnitt gegen den Eintritt von Wasser verschlossen ist und bei Beendigung des Vorschubs in dem Empfangsbauwerk aufgenommen wird, in dem Ausgangsbauwerk im Zug der Vorschubarbeit wasserdicht aneinandergefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelröhre unter Verwendung eines an ihrem vorderen Ende angebrachten Schlittens vorgeschoben wird, der in dem Empfangswerk auf eine Führung aufgleitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelröhre beim Vorschieben hinter der zur' Abdichtung zwischen Ausgangsbauwerk und Tunnelröhre dienenden Gleitdichtung durch am Ausgangsbauwerk angebrachte verstellbare Führungen gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelröhre auf einem in die Rinne eingebrachten und geebneten Bett aus rolligem Kies vorgeschoben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Tunnelröhre aufnehmende Bett beim Vorschieben der Tunnelröhre mittels eines an deren vorderem Ende angebrachten Planierschildes nach- und feinplaniert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelröhre auf einem Vortreibbett aus flach- oder tiefgegründeten Längsschwellen vorgeschoben und gelagert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelröhre beim Vorschieben durch besonders profilierte Längsschwellen geführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1091045,
1101479;

deutsche Patentschriften Nr. 369 557, 597 063, 230;
österreichische Patentschrift Nr. 169165;

USA.-Patentschriften Nr. 723 986, 1098 961;
»Wayss & Freytag, Technische Blätter«, 1962,
Nr. 6;

»Beton- und Stahlbetonbau«, 1962, S. 116, 117; »Bautechnik«, 1954, S. 148; 1960, S. 295;
»Brücke und Straße«, 1959, S. 169;
»Technische Mitteilungen, Haus der Technik Essen«, 1959, S. 291 bis 299;

»Baumaschine und Bautechnik«, 1958, S.313,315; Druckschrift zur Eröffnung des Straßentunnels und der Umgehungsstraße bei Rendsburg am 25. Juli 1961, herausgegeben von der Neubauabteilung »Tunnel Rendsburg« der Wasser- und Schiffahrtsdirektion Kiel, S. 46, 47;
»Straßenbau-Technik«, 1961, S. 556 bis 561;

B ach us, Ernst, »Grundbaupraxis«, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1961, S. 458, 459.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

709 637/207 8.67 O Bundesdruckerei Berlin