DE1966078A1 - Vorrichtung zum abschnittsweisen Auskleiden von Tunneln und Stollen im druckhaften Gestein - Google Patents

Description

• Jean P.Bernold, CH-8880 Walenstadt; Hans Walter Pfeiffer, 5973 Ohle/Westfalen; Wolfgang Reising, 581 Witten/Ruhr, Husemannstr. 34.
• Vorrichtung zum abschnittsweisen Auskleiden von Tunneln und Stollen im druckhaften Gestein.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum abschnittsweisen Auskleiden von Tunneln und Stollen im druckhaften Gestein mit Ortbeton unter Verwendung von doppel-T-förmigen Montagebögen, die anschließend an die bereits betonierte Tunnelauskleidung bis dicht an die Ortsbrust aufstellbar und als Träger von tafelförmigen, als verlorene Schalung dienende Bauelementen vorgesehen sind, welche zur Tunnelmitte sowie zur Ortsbrust hin einen durch eine Stirnschalung abgeschlossenen Schalungsraum bildet.
• Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 771 533) besteht die auf die Montagebögen auflegbare Schalung aus gelochten Streifenblechen. letztere werden mit dem Außenflansch der Montagebögen durch Drähte verbunden. Die Drähte werden klammerartig durch die Lochungen der Streifenbleche durchgesteckt und alsdann um den Außenflansch der Montagebögen herum auf dessen Unterseite umgebogen. Diese Drähte werden dabei außerhalb der Montagebögen im Kopf von Splinten gehalten, deren Schenkel jeweils eine Lochung der Streifenbleche durchsetzen und auf deren der Tunnelmitte zugekehrten Unterseite nach zwei einander entgegengesetzten Richtungen umgebogen werden. Auf diese Weise werden die Drähte in den hinterfüllten Ortbeton verlegt und dienen zugleich als eine auf Zug beanspruchte Armierung, wogegen die Streifenbleche infolge ihrer glatten Oberfläche sich nicht mit dem Beton verbinden und demgemäß nur als sine reine, nicht selbsttragende Schalung verwendet werden können, trotzdem sie sich in jedem auf einen Montagebogen verlegten Stoßbereich einander überlappen. Die Anbringung einer derartigen Schalung und ihrer Befestigung an den Nontagebögen ist mithin zeitraubend und utständlich, so daß sie nicht zur schnellen Abstützung und Sicherung der Wände von im druckhaften Gestein auf zum fahrendonOunnel- bzw. Stollenausbrüchengeeignet ist.
• Abgesehen davon dient die bekannte Schalung auch nur dazu, das Ausfüllen der beii Ausbruch entstehenden und von Wetterzug nicht rfaßten Hohlräume nit Berge gut oder Magerbeton zu vereinfachen.
• Es ist auch eine Vorrichtung zum abschnittsweisen Auskleiden von Tunneln bekannt geworden(Zeitschrift "Glückauf" 1967, Seite 416 bis 419), bei welcher die Montagebögen Jedoch mit in die Tunnelauskleidung einbetoniert werden. Sie werden daher bei der statischen Berechnung mit berücksichtigt. Die Schalbleche haben eine glatte mit einer Mischung aus Bohröl und Wasser bestrichene Oberfläche und werden unter Verwendung von besonderen Schienen an den Montagebögen verriegelt. Nach Fertigstellung der Tunnelauskleidung werden die nicht selbsttragend ausgebildeten Schalbleche wieder abgenommen, gereinigt und für die Ausschalung des nächstfolgenden Tunnelabschnittes verwendet.
• Eine solche Vorrichtung zum Ausbau eines Tunnels bzw. eines Stollens ergibt zur Tunnelmitte glatte Auskleidungsoberflächen, auf die infolge fehlender Rauhigkeiten keine Abdichtschicht, z.B. Gunit, spritzbarer Beton od.dgl. aufgetragen werden kann. Auch besteht bei dem bekannten Verfahren die Gefahr, daß nach der Ausschalung starke Risse im Betongewölbe auftreten, weil die einbetonierten Montagebögen zu starr sind und auf der Tunnel innenseite zu wenig Uberdeckung aufweisen, da die Schalungsbleche an den Montagebögen befestigt sind. Auch haben die jeweils eine Verriegelungsvorrichtung aufweisenden Schalbleche einen mehrteiligen Aufbau. Sie erfordern demgemäß auch hohe Bearbeitungskosten und eine entsprechende Wartung, so daß insgesamt gesehen die erläuterte Vorrichtung als unwirtschaftlich gelten muß und ebenfalls nicht zur Sicherung und schnellen Abstützung der Wände von im druckhaften Gestein aufzufahrende Tunnel- bzw. Stollenausbrüche geeignet ist, bei denen die Tunnelwände bis zur Ortsbrust gesichert sein müssen.
• Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, die bekannte Vorrichtung zum abschnittsweisen Auskleiden von Tunneln und Stollen mit den weiteren Merkmalen der eingangs im ersten Absatz erläuterten Gattung so auszubilden, daß bei im druckhaften Gestein aufzufahrende Tunnel und Stollen mittels einfacher, einen kleinen Konstruktionsaufwand erfordernder Maßnahmen nach dem Schießen und Laden möglichst schnell eine Sicherung der Tunnel- bzw. Stollenwände bis zur Ortsbrust ermöglicht wird, damit unmittelbar anschließend ein abschnittsweises Auskleiden des Ausbruches mit Ortbeton gewährleistet ist.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Sicherung des jeweiligen Tunnel- bzw. Stollenausbruches bis zur Ortsbrust hin am Gestein des Ausbruches nahezu anliegende und von der Sohle bis zum 'I'unnelseheitel fortschreitend Vortriebsmesser auf die entslBrechend dimensioni.esten, im Querschnitt doppel-g-förmigen Montagebögen aufgelegt sind und daß die Vortriebsmesser als Hohlkörper gestaltet sind und je eine langgestreckte plattenförmige Form aufweisen sowie gegenüber den auf den tunnelseitigen Flanschen der Montagebögen aufliegenden tafelförmigen Bauelementen als eine vorwärtsbewegliche Abstützung für das den Tunnelausbruch umgebende Gestein ausgebildet sind.
• Im einzelnen kann hierbei die Ausbildung so durchgeführt werden, daß die Vortriebsmesser eine den zweifachen bis dreifachen gegenseitigen Abstand der doppel-T-förmigen Montagebögen entsprechenden Länge haben und zur gegenseitigen beweglichen, gegenüber dem benachbarten Vortriebsmesser eine Abwinklung quer zu deren Längsrichtung zulassende Führung auf Je einer Längsseite mit einem an beiden Stirnenden und an der Schmalseite durch einen Längsschlitz offenen Führungskanal versehen sind, in welchem ein im Querschnitt T-förmiges Gleitstück an der anderen Längsseite eines benachbarten Vortriebsmessers mit Spiel eingreift. Dabei ist die der Tunnelmitte zugekehrte Rroitfläche jedes Vortriebsmessers mit zahnartifren Rippen zum lösbaren Eingriff eines krallenartigen Kuppungstetles versehen, welcher z.B. an der Kolbenstange eines hydraulischen Zylinders befestigt ist, der an einer Seibenflächeeines Montagebegans angebracht ist. Das aus Stahl bestehende Vortriebsmesser hat eine geschliffene Außenfläche und eine Spitze, welche auf dem zur Tunnelmitte gerichteten Teil nach vorn zu konisch verjüngt ist. Dabei kann jeder zur Führung der Vortriebsmesser dienende Montagebogen mit einer zugleich zur Freihaltung der in Vortriebsrichtung vorn liegenden Enden der tafelförmigen Bauelemente dienenden, am Steg des Montagebogens sich anschließende Stirnschalung versehen sein, die von einem kastenförmigen, mit dem äußeren Flansch bündigen Vorbau gebildet ist, dessen den Verkleidungsabschnitt abschließende Stirnwand dachförmig vorspringend gestaltet ist und dessen über das vordere Ende der Bauelemente greifende Boden vom inneren bzw. der Tunnelmitte zu liegende Flansch des Montagebogens einen mindestens der größten Höhe eines tafelförmigen Bauelementes entsprechenden Abstand aufweist.
• Durch diese Maßnahmen kann gegenüber den bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen auch im druckhaften Gestein durch die unmittelbar nach dem Schießen bis zur Ortsbrust vorwärts bewegbaren und damit die Tunnel bzw.
• Stollenwände sichernden Vortriebsmesser der Tunnel bzw.
• Stollen wesentlich schneller und damit auch erheblich wirtschaftlicher vorgetrieben und mit Ortbeton ausgekleidet werden, der beispielsweise durch einen die am Montagebogen vorgesehenen Stirnschalung durchsetzenden Stutzen in dem auszukleidenden Schalungsabschnitt eingespritzt wird. Durch die teilweise über das vordere Ende der tafelförmigen Bauelemente greifende Stirnschalung des auszukleidenden Abschnittes bleiben die in Vortriebsrichtung vorn liegenden Enden der Bauelemente beim Betonieren frei vom Beton, so daß beim folgenden Auskleidungsabschnitt die hinteren Enden von dessen Bauelementen mit den vorderen Enden des fertiggestellten Auskleidungsabschnittes überlappt und durch stabförmige Verbindungsglieder mit wenigen Handgriffen miteinander verbunden werden können. Der eingebrachte Ortbeton verbindet sich mit den selbsttragend ausgebildeten tafelförmigen, abwechselnd nach beiden Seiten mit herausgedrückten, etwa halbkreisförmigen Ausbiegungen versehenen Bauelement zu einem homogenen Gebilde, wogegen eine solche Verbindung mit der beweglichen Abstützung infolge der geschliffenen Oberfläche der Vortriebsmesser nicht möglich ist. Dabei wird der durch das Vorwärtsbewegen der Vortriebsmesser, z.B. um einen Meter, im letzten Auskleidungsabschnitt zwischen dem Gestein und der Betonauskleidung entstandenen Hohlraum noch mit Beton hinterfüllt.
• Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines im Vortrieb befindlichen Tunnels mit nur die eine Längshälfte umhüllenden Vortriebsmessern, Fig. 2 eine Stirnansicht eines Teiles der Auskleidung des Abschnittes in Fig. 1 teilweise im Querschnitt, Fig. 3 einen Längsschnitt durch die von einer Stirnschalung nach vorn abgeschlossenen Auskleidung nach der Linie X-X in Fig. 2, Fig 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Längsschnitt mit einer Stirnschalung eines zweiten Ausführungsbeispieles, Fig. 5 einen Querschnitt durch nebeneinander liegende und miteinander ii Eingriff befindliche Vortriebsmesser, Fig. 6 die Draufsicht auf ein teilweise dargestelltes Vortriebsmesser, Fig. 7 eine Seitenansicht des mit einer hydraulischen Vortriebseinrichtung im Eingriff befindlichen Vortriebsmessers nach Fig. 6.
• Bei einem im druckhaften Gestein in der Auffahrung begriffenen Tunnel oder Stollen nach Fig. 1 wird das jeweils vordere Ende des Vortriebes mit Ortsbrust bezeichnet, von der mit dem nächsten Bohr- und Schießvorgang ein weiterer Abschlag hereingewonnen wird. Es werden dann in dem Tunnelausbruch bis in die nahe der Ortsbrust des Tunnelvortriebs Nontagebögen 3 in geeigneten Abständen voneinander profilgerecht aufgestellt, die vorwiegend einen doppel-T-förmigen Querschnitt aufweisen und mit ihrem Außenumriß wenigstens einen solchen Abstand vom Gestein des Tunnelausbruches haben, daß auf die äußeren Flanschen 3a von der Sohle bis zum Tunnelscheitel fortschreitend Vortriebamesser 22 aufgelegt werden können, die dicht am Gestein anliegen und zur Sicherung der Tunnel bzw. Stollenwände dienen. Bie Vortriebsmesser bilden eine gegenüber dem Gestein bewegliche Abstützung, damit die Tunnelwände entsprechend dem Vortrieb stetig vorrücken bis zur Ortsbrust abgestützt werden können. Hierzu werden die Vortriebsiesser einzeln hgdraulisch vorgeschoben.
• Die Steghöhe der zur Führung der Vortriebsiesser 22 dienendenMontagebögen 3 entspricht der Dicke der hersustellenden eigentlichen Betonauskleidung.
• Die auf diese Weise angeordneten Vortriebsmesser bilden dabei eine den Innenraum des Tunnels umhüllenden Mantel. Zum Vorschieben der Vortriebsmesser 22 dient ein hydraulischer Zylinder 25 mit einer ausfahrbaren Kolbenstange 24, die an dem vorzuschiebenden Vortriebsiesser angreift, wobei der hydraulische Zylinder 23 sich nit dem der Kolbenstange gegenüberliegenden Ende an einem zur Führung dienenden Nontagebogen abstützt. Die Pumpe und der Vorratsbehälter 25 für die Druckflüssigkeit zur Speisung des hydraulischen Zylinders 23 wird auf der Tunnelsohle aufgestellt.
• Bei einem solchen Tunnelausbau werden nach den Fig. 2 bis 4 zur Begrenzung des Schalungsrames für die Betonauskleidung tafelförmige Bauelemente 5 auf die Innenfiansche 3b der Montagebögen von der Sohle bis zum Tunneischeitel fortschreitend aufgelegt. Die tatelförneigen Bauelemente 5 sind so gestaltet, daß sie eine verlorene und selbsttragende Schalung bilden, die gleichzeitig als Armierung des fertigen Betonausbaues wirkt.
• Hierzu werden die tafelförmigen Bauelemente mit abwechselnd nach beiden Seiten herausgedrückten Ausbiegungen versehen, die in zueinander parallelen Reihen angeordnet sind. Diese tafelförmigen Bauelemente 5 können sowohl an ihren Längs- wie auch Schmalseiten überlappt und aneinander befestigt werden. Die Jeweils, bezogen auf die Vortriebsrichtung, hinten liegenden Enden der Bauelemente 5 werden an den vorn liegenden Enden der Bauelemente 5 der bereits fertigen Betonierung 7 durch Überlappung angeschlossen und durch stabförmige Verbindungsglieder miteinander verbunden, so daß sich ein fester Verband zwischen den nacheinander hergestellten Auskleidungsabschnitten ergibt. Der zwischen den Vortriebsmessern 22 und den Bauelementen befindliche Hohlraum wird mit Beton 7 ausgefüllt. Dadurch liegen die Vortriebsmesser 22 mit ihren hinteren Enden im Beton. Dabei wird der zu betonierende Schalungs- bzw. Hohlraum gemäß Fig. 3 durch der Bogenform angepaßten Klötze 3c verschlossen, die zwischen den Vortriebsmessern 22 und den Bauelementen 5 angeordnet sind.
• An Stelle der Klötze oder Bretter 3c ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ein zum Führen der Vortriebsmesser 22 dienender Montagebogen mit Stirnschalung verwendet. Hierbei greifen die vom Beton zunächst frei zu haltenden vorderen Enden der tafelförmigen Bauelemente 5 in den Hohlraum ein, der dadurch gebildet wird, daß der mit dem außen liegenden Flansch 3a bündige Vorbau 14 der Stirnschalung von dem tunnelseitigen Flansch 3b einen Abstand 16 hat. Beim Vorbewegen der Vortriebsmesser 22 ergibt sich zwischen dem bereits eingebrachten Beton und dem Gestein ein Hohlraum 7a, in dem nachträglich Beton eingepreßt wird.
• Die Vortriebsmesser 22 bestehen entsprechend Fig.5 aus je einem plattenförmigen Hohlkörper und sie haben eine den zweifachen bis dreifachen gegenseitigen Abstand der im Profil doppel-e-förmigen Montageböge 3 entsprechenden Länge. An einer Längsseite bzw. Schmalseite befindet sich ein von außen durch einen Längsschlitz 26 zugänglicher bzw. offener Führungskanal 27, der an beiden Stirnenden offen ist. In diesen Führungskanal 27 greift mit Spiel ein im Querschnitt etwa T-förmiges Gleitstück 28 ein, welches an der anderen Längsseite eines benachbarten Vortriebsmessers 22 befestigt ist. Die Führungskanåle 27 mit ihren Schlitzen 26 sind gegenüber den Gieltstükken 28 so groß bemessen, daß sich jeweils zwei benachbarte Vortriebsmesser 22 quer zu ihrer Längsrichtung beweglich abwinkeln und sich dadurch dem Tunneiprofil anpassen können, vgl. Fig. 2.
• Die Vortriebsmesser 22 sind entsprechend Fig. 6 an der dem'PuzEnel zugekehrten Breitfläche mit zahnartigen Rippen 24 versehen, die zum lösbaren Eingriff eines krallenartigen Kupplungsteiles 31 dienen, vgl. Fig. 7. Dieser Kupplungsteil 31 ist am freien Ende einer aus einem hodraulischen Zylinder 23 ausfahrbaren Kolbenstange 24 vorgesehen. Als Widerlager für den hydraulischen Zylinder 23 dient einer der Montagebögen 3, der den zuletzt betonierten Auskleidungsabschnitt vorn begrenzt. Der hydraulische Zylinder 23 ist entsprechend der Fig. 1 mit einer Druckmittelpumpe versehen und wird jeweils an dem Vortriebsmesser 22 angesetzt, das vorgeschoben werden soll. Dadurch daß die Vortriebsmesser 22 einzeln vorgeschoben werden können, eribrigt sich eine kostspielige hydraulische Anlage. Damit die aus Stahl bestehenden Vortriebsmesser sich nicht mit dem Beton der Hinterfij1ung verbinden konnen, sind ihre Außenflachen glatt zeschliffen. Jedes Vortriebsmesser 22 ist mit einer Snit7e O ausgestattet, welche auf dem zur Tunnelmitte gerichteten Teil nach vorn zu konisch verjüngt ist.
• Im übrigen ist die Sicherung des vor dem fertigen Ausbau liegenden Tunnelatschnittes durch die Vortriebsmesser außerordentlich anpassungsfähig und kann mit wenigen Hilfskräften durchgeführt werden. Um den Beton in einen auszukleidenden Schalungsraum einpressen zu können, ist vorzugsweise ein die Stirnschalung des zugeordneten Nontagebogens durchsetzender Stutzen vorgesehen, an dem ein den Beton unter Druck zuführender Schlauch angeschlossen werden kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche.

   Vorrichtung zum abschnittsweisen Auskleiden von Tunneln und Stollen im druckhaften Gestein mit Ortbeton unter Verwendung von doppel-T-förmigen Montagebögen, die anschließend an die bereits betonierte Tunnelauskleidung bis dicht an die Ortsbrust aufstellbar und als Träger von tafelförmigen, als verlorene Schalung dienende Bauelemente vorgesehen sind, welche zur Tunnelmitte sowie zur Ortsbrust hin einen durch eine Stirnschalung abgeschlossenen Schalungsraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung des jeweiligen Tunnel- bzw. Stollenausbruches bis zur Ortsbrust hin am Gestein des Ausbruches nahezu anliegende und von der Sohle bis zum Tunneischeitei fortschreitend Vortriebsmesser (22) auf die entsprechend dimensionierten im Querschnitt doppel-T-förmigen Montageböten (3) aufgelegt sind und daß die Vortriebsmesser (22) als Hohlkörper ausgebildet sind und eine langgestrekte plattenförmige Form aufweisen sowie gegenüber den auf den tunnelseitigen Flanschen (3b) der Montagebögen (3) aufliegenden tafelförmigen Bauelementen (5) als eine vorwärtsbewegliche Abstützung für das den Tunnelausbruch umgebende Gestein ausgebildet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Vortriebsmesser (22) eine dem zweifachen bis dreifachen gegenseitigen Abstand der doppel-T-förmigen Montagebögen (3) entsprechende Länge haben und zur gegenseitigen beweglichen, gegenüber dem benachbarten Vortriebsmesser (22) eine Abwinklung quer zu deren Längsrichtung zulassende Führung auf Je einer Längsseite mit einem an beiden Stirnenden und an der Schmalseite durch einen Längsschlitz (26) offenen Führungskanal (27) versehen sind, in welchem ein im Querschnitt T-förmiges Gleitstück -(28) an der anderen Längsseite eines benachbarten Vortriebsmessers (22)mit Spiel eingreift.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die der Tunnelmitte zugekehrte Breitfläche jedes Vortriebsmessers (22) mit zahnartigen Rippen (29) zum lösbaren Eingriff eines krallenartigen Kupplungsteiles (31) versehen ist, welche z.B. an der Kolbenstange (24) eines hydraulischen Zylin ders (23) befestigt ist, der an einer Seitenfläche eines Montagebogens (3) angebracht ist.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das aus Stahl bestehende Vortriebsmesser (22) geschliffene Außenflächenund eine Spitze hat, welche auf dem zur Tunnelmitte gerichteten Teil nach vorn zu konisch verjüngt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daR jeder zur Führung der Vortriebsmesser (22) dienende Montagebogen (3) mit einer zugleich zur Freihaltung der in Vortriebsrichtung vorn liegenden Enden der tafelförmigen Bauelemente (5) dienenden, am Steg des Montagebogens (3) sich anschließende Stirnschalung versehen ist, die von einem kastenförmigen, mit dem äußeren Flansch (3a) bündigen Vorbau (14) gebildet ist, dessen den Auskleidungsabschnitt abschließende Stirnwand dachförmig vorspringend gestaltet ist und dessen über das vordere Ende der Bauelemente (5) greifenderBoden (15) vom inneren bzw. der Tunnelmitte zuliegenden Flansch (3b) des Nontagebogens (3) einen mindestens der größten Höhe eines tafelförmigen Bauelementes (5) entsprechenden Abstand (16) aufweist.