DE2033142A1

DE2033142A1 - Verfahren zum Auskleiden eines Tunnels

Info

Publication number: DE2033142A1
Application number: DE19702033142
Authority: DE
Inventors: Donald Frank Wentworth Surrey Garnett John Baron Alresford Hampshire Richardson Michael Alexander Knaresborough Yorkshire Rees, (Großbritannien) M
Original assignee: Wiiham F Rees Ltd , Old Wokmg, Surrey (Großbritannien)
Priority date: 1969-09-04
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1971-03-18
Also published as: NL7009894A; BE752246A; DE2033142C3; CH530517A; AT313961B; DE2033142B2; NL168294B; NL168294C; IE34332L; SE368248B; ZA703885B; JPS5337655B1; IE34332B1; CA922909A; US3640076A; FR2054149A5; JPS4835788B1; GB1288393A

Description

Verfahren zum Auskleiden eine« Tunnels

Die Erfindung betrifft Tunnelkörper und die Herstellung derselben. Insbesondere, wenn auch mlcht ausschließlich, betrifft die Erfindung flexibel ausgekleidete Tunnels, insbesondere Mit einen Innendurchmesser von etwa 1,2 m oder weniger.

Erfindungsgeaäfi wird das Verfahren zum Auskleiden eines Tunnels so durchgeführt, daß eine kurze Baulänge des Tunnels so abgetragen wirft, daß dessen Innendurchmesser größer ist als der Außeadurchnesaier der Auskleidung, daß innerhalb dieser Baulänge do» Tunaele «in Ring-au» drei Auskleidung®eegHenteii #i*il eistet wird® welche sich jeweils auf niaetn Bogen von 120° eretreoken, daß daraufhin wiederua eine, kurze Baiilllmge. uqb

Patentanwälte Dip!.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axei Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, TH ERES I E KSTRASSE 33 · Telefon: 28 1202 · TeIe(Jf omm-Adrouso. Lipalli/ Mttndien

Bayer. Vereinibnnk Möndijn, 2w«igi^ä. Orf:of-vt>n-Mii'<5r Ring, Klo.-Nr. ΒΒ2ΐ95 · Poolschedt-Konloi München Nr. 1633-P7

DS". T-C

BAD ORIGINAL

abgetragen und ein auskleidender Ring innerhalb dieser Baulünge errichtet wird, und daß einander folgende Ringe in Anlage an zuvor aufgestellte Ringe gedrückt werden.

Vorzugsweise wird das Abtragen der Erd- oder Steinmassen innerhalb eines Schilds durchgeführt, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmeseer der Auskleidung, während die Segaente innerhalb des Schilds errichtet werden«

Das Zusammenfügen des Ringes wird so vorgenommen, dafl beim Errichten eines Ringes zunächst ein erstes Ringsegment auf der Unterseite des Schilds aufgelegt wird, woraufhin die anderen zwei Ringsegmente an den gegenüberliegenden Enden des ersten Ringsegments aufgelegt werden, um den Ring derart zu vervollständigen, daß der Abstand zwischen Ring und Schild, bedingt durch den Durchmesserunterschied, an der Oberseite des Rings ®±n Maximum 1st und an der Unterseite null ist«

Vorteilhafterweise wird dabei se vorgegangen, daß das erste Segment während des Aufbau» der beiden anderen Segmente durch einen Bolzen gehalten wird, welcher in Sockel im Segment und im Schild eingreift·

Venn der Ring in oben b®sohriebener W<§is· errichtet

ist, wird das Verfahren zum Auskleiden so weiitrgeftttort® daß der Ring Innerhalb des Schilde nittig ausgerichtet wird, bevor der Ring mit einem amver gefertigt! Anlage grtraoht wird«.

Nach einer asweelnalSigem Ausgestaltung i©s gemäßen Verfahrens wirä «tesa®! a© brei zwischen den EJüag wird| m,aeii{i©ES iüzr SeMM Teil dee z«a&i»!ieiig©©Qtg5tQ!a JSisgoo

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Ein radial nach innen gerichteter Druck kann am zusammengefügten Ring angelegt werden» um einen in Umfangerichtung verlaufenden Druck an den Verbindungsstellen zwischen den Segmenten anzulegen (d.h., um das Abdichtungsmaterial zwischen den Segmentenden zusammenzudrücken). Der nach innen gerichtete Druck dient auch dazu, den Ring Mittig auezurichten und kann beispielsweise angelegt werden, indem ein flexibler Ringsehlauch zwischen Schild und aus Segaenten bestehende« Ring eingeführt und mit Hilfe eines Mediums unter Druck gesetzt wird· Der Ringsehlauch kann auch zeitlich begrenzt oder ständig als Barrierekörper für Zeaentbrei und Wasser dienen. '

Nach Zusammenbau der Segmente in Form des Rings kennen \ die Segmente durch ein am Umfang gelegtes Band zusammengehalten werden.

Die Segmente können mit Linien oder Bereichen der Schwächung Tersehen sein, welche sich in der Axialrichtung des Rings erstrecken· Auf diese Weise kann an bestimmten Punkten des Ringes RiSbildung und folglich eine Verformung des Rings eintreten, um ungleichförmig verteilte Auöenbelastungen aufzunehmen bzw, auszugleichen· Die Spannungen in den Ringen werden dann im wesentlichen oder vollständig M in Druckspannungen umgesetzt, was von Vorteil ist, da die Segmente nunmehr aus Materialien wie Beton und Schamotte bzw. Feuerton gefertigt werden können· Diese Materialien besitzen eine starke Druckfestigkeit,sind jedoch, von •schwacher Zugfestigkeit.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

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BAD ORIGINAL

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i der Zeichnungen ist eine Längsschnittaneieht

durch einen Tonnelabechnitt; Fig. 2 der Zeichnungen stellt Halb-Schnittansichten

von den Linien A-A und B-B in Fig. 1 dar} Fig· 3 bis 6 sind Schnittansichten unter Darstellung

einander folgender Arbeitsstufen beim Errichten

eines aus Segaenten bestehenden Ringes; Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines in Fig· 6

dargestellten Ringteiles; Fig. 8 und 9 sind Längseehnittansichten des oberen

Teils eines aus Segmenten bestehenden Ringes

und zugehöriger Teil® in verschiedenen Stufen

des Zusammenbaue; Fig. IO und 11 stellen eine End- und eine Seitenansicht

eines fertigen Ringes dar; und Fig. 12 ist eine Sehnittansicht von Linie C-C in Fig· Il

durch einen Teil eines Segments.

Grem&B Fig. 1 der Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Verfahren iti einem kreisförmigen Stahlschild 20 durchgeführt, der mit mechanisch oder hydraulisch arbeitenden Stempeln 21, mit einem Druckring 22 und mit einem Druck·» schlauch 23 ausgestattet ist.

Segmente, drei pro Ring, werden innerhalb des bereits fertigen Bauwerkes zur rückwärtigen Seite, d.h® im den Ring des Schilds 2k (Fig. 3) transportiert.

Die Segmente sind einander gleich m&d erstreck©» sich über 120° Bogenlänge.

Das Segment i wird, in

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gekehrt eingelegt) woraufhin ein Bolzen 25, der für eine zeitlich begrenzte Halterung vorgesehen ist, durch eine vorgeformte Bohrung im Segment in eine entsprechende Bohrung im Ring des Schilds eingeführt wird· Das Segment ii wird nach vorne bewegt und mit seiner Kante an das Segment i angepaßt· Die andere Kante des Segments ii wird nach eben angehoben, wodurch das Segment solange verdreht wird, bis es die Innenseite des Eings an dessen Bogenlaibung (Fig. Mt) berührt· Ein Haltebolzen (nicht dargestellt), hält das Segment ii zeitlich begrenzt in dieser Position« Daraufhin wird das Segment ii in entsprechender Weise an die andere Kante des Segments i angepaßt und genügend angehoben, so daß die Kante des Segments iii mit der nunmehr abgesenkten Kante des Segments ii in Eingriff gelangt (Fig. 5)·

Dies kann innerhalb des Eings mit drei einander gleichen Segmenten durchgeführt werden, da der Ringdurohmesβer ausreichend größer ist als der Außendurchmesser des Segmentrings« Bei einem Segmentring mit einer Bohrung von 900 mm und einer Wanddicke von 60 mm reicht ein innerer Sohilddurohmesser von etwa 1060 mm aus, um innerhalb des Schilds die Segmente errichten zu können. Der innendurchmesser des Schildrings ist also nicht wesentlich größer als der Außendurohmesser des Segmentrings, da das Zusammenfügen der Segmente so durchgeführt wird, daß das auf dem Rücken liegende Segment direkt auf dem Rücken des Rings aufgelegt wird, um den Ringdurchmeeser voll auszunutzen«»

Die Segmentverbindungskanten können vor Zusammenbau mit einem passenden, wasserdichten Dichtungsmaterial beschichtet werden, beispielsweise mit Materialien auf Bitumenbasis·

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¥·ηη dor Zusammenbau der Segmentringevollendet ist, wird Flüssigkeit oder Gas unter Druck in den um den Umfang gelegten Druckschlauch 23 eingeführt. Der Bruelsehlaueh besteht aus einen ilexitolen, undurchlässigen Material und ist in den Ringraum zwischen der Außenseite des Segmentrings und der Innenseite des Schildrings vorgesehen. Der .Druckschlauch übt einen Druck in Umfausrichtung an den Segmenten aus, drückt auf die Verbindungskasten und hebt gleichzeitig den gesamten Hing auf di® Mittellinie des Schilds (Fig. 6 und 7) an· Ein Druckschlauch mit einer Nennbohrung von 50 mm und einer Wanddicko von etwa 2 mm, welcher in einem Ringraum von 25 Mm Breit« eingeführt und auf einen Druck von 7 kp/cm belastet wird, erzeugt im Ring eine Druckkraft von etwa 1260 kp in Umfangsrichtung, wobei die Anlagefläche am Umfang &©s Segmentringe etwa

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1120 cm beträgt· Auf diese Weise ist ®s Möglich^ den

Ring zu verspannen und bei einem Seguentriag sit eimer Bohrung von 900 mm und einer Länge von 600 .ob. am dem in Längsrichtung verlaufenden Verbindungslsamten «ine Kraft von etwa 21 kp/cm anzulegen. Nunmehr team üqt au Stahl bestehende Bolzen 25 vom auf dem Rlietoa 3,i©geact®ii Segment 'i abgenommen werden.

Der Segmentring wird daraufhin ctarela die Stempel rüokwärtsgerichtet gedruckt and mit dom ssuvor gelegten Ring 26 verbunden« Der Schild wird gleichfalls maeli vorne in Richtung des Bauwerkes v©reell©to®s§ die Erd schicht wird an dor Vorderseite des SelaiMs al»g@tFAgeii umd über den bereite gefertigten Alischuitt nie transportiert, wo die Gesteinswerden können.

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Der Schild. bellet denSegmentring In einer vorgegebenen Lage, welch« durch einen Ring 27 aus «inen passenden, elastischen Material bestimmt wird· Der Ring besteht beispielsweise aus Hartholz und übt einen radialen Druck während dieses Arbeitsganges am Segmentring aus· Der Druckschlauch 23 wird nunmehr entlüftet bzw· es wird aus ihm Flüssigkeit abgelassen.

Venn der Schild um eine Ringlänge nach vorne bewegt ist, wird Zementbrei 28 oder ein anderes, passendes Füllmaterial unter Druck durch die vorgefertigten Halterunge- J bohrungen der Segmente zwischen den Segmentring und das umgebende Material eingeführt. Dies kann auch durch Längsbohrungen im Ring an der Oberseite des Schilds geschehen.

Vm den Fortgang der Arbeit zu beschleunigen, kann ein schnell aushärtendes Material verwendet werden, beispielsweise hochtonerdohaltiger Zementbrei· Das Material kann in einzelnen Chargen zugeführt werden, welche jeweils in ihrem Volumen dem Leerraum zwischen Segmentring und dem durch die Sohildsohneidkante gebildeten, umgebenden Material entsprechen« Der Zementbrei kann mit Hilfe von Druckluft oder auf andere Weise unter Verwendung einer Pumpe eingepumpt werden, welche am Transportfahrzeug für die Segmente befestigt ist· Der Zementbrei kann auch über Fördereehläuehe zugeleitet werden. Falls ein schnell aushärtendes Material nicht verwendet wird, kann das Verriegeln der Segmente mit Metallbändern oder Ringen vorgenommen werden. Diese werden an die Außen««it« «es Segmentrings angelegt und in passender ¥«is« zusammengezogen· So kann beispielsweise ein dünner Stahlring 30 (Fig. 1, 8 und 9) von etwa 15 nm Breite und. 1 mm Dicke verwendet werden, dessen Durchmesser demjenigen des SohildrInges entspricht. Die Segmente werden in bereits beschriebener Veise zusammengefügt, während der Stahlring

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an der Innenseite des Senildring· Mittels passender Bügel

31 gehalten wird· Diese treffen axial mit den drei Bohrungen

32 für den Zementbrei in den Ringeinheiten zusammen· Wenn der Druckschlauch aufgeblasen 1st, wird der Durchhang des Stahlringes mit einem passenden Werkzeug durch eine der oberen Zementbreibohrungen ergriffen und als Schlaufe durch die Bohrung gezogen· Ein Keilkörper 35 wird daraufhin durch die Sehlaufe geführt« Der Keil wird in die Schlaufe getrieben und verspannt somit diese} der Ring wird aus den Bügeln gezogen und am Umfang des Segmentring® verspannt. Das Arbeitsverfahren wird daraufhin wie zuvor genannt fortgesetzt! bei Aushärten des Zementbreis JkSsmen die Eeilkirper 35 abgezogen werden, die Schlaufen kennen abgeschnitten werden^ während die Bohrungen mit einer passenden Verbindung geschlossen bzw. abgeglichen werden» An der Rückseite der Segment« kann eine Nut vorgesehen sein, welche zur Aufnahme des Stahlringes dient und welche genügend tief ausgeführt ist₉ um den Stahlring flächeneben mit der Außenseite ies liiags zu halten· Auf diese Weise kann der gesamte Bauteil leicht durch den Ring 27 des Schilds geführt werden®

Der aus drei Einheiten to©st«ii«&4© Segaemtiriag ta» aus einem Material gefertigt werin% welches eimern goiriiagom Zug« Spannungswiderstand besitzt (z_#B* Beton)· Bas daß der Ring, obwohl von vorteilhafter Zusammenfügen, einer Verstärkung bedarf_f falls or furmigen Außendrücken ausgesetzt virt_v da der limg als «im * Körper mit drei Zweipunktbegen. wirkt«, las toei©nt©t_p <äa§ Biegespannungen und somit Zugepaioaiaageii iia handen sind·

Um dem Erfordernis nach

gehen, iat jedes Segment mit swei

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aus V- oder vergleichbar geformten Kerben oder Nuten bestthen, welche an den Innen- und Außenflächen des Segmentring·8 in entsprechenden Positionen und in etwa gleichen Abstand zwischen den Verbindungen 34 des Bauteils ausgerichtet sind« Die Kerben sind mit einer passenden, elastischen und wasserdichten Klebemittelverbindung gefüllt) die Verbindung dient dazu, die Kerben und somit die Ringe wasserdicht zu halten.

Sollten nach Einbau des Segmentringes Zugspannungen im Ring auftreten, welche durch einen ungleichförmigen Druck der umgebenden Gesteins- oder Erdschicht hervorgerufen werden, tritt eine gewisse Hißbildung an diesen Ausgleichsverbindungen auf· Gleichzeitig ist eine geringe " Drehbewegung sowohl an den Ausgleiohsverbindungen als auch an den Nahtstellen der Segmente zu beobachten. Der Segmentring verformt sich deshalb als Ganzes und gleicht die äußeren Spannungen aus. Der Abstand der Ausgleichsverbindungen kann so bestimmt werden, daß die durch das umgebende Gestein auf jedes einzelne Segment ausgeübten Umfange- und Biegebelastungen in Spannungen übergeführt werden, welche innerhalb der Arbeitetoleranzen des Materials liegen, d.h. z.B. bei Beton eine Zugspannung von null und eine Druckspannung, welche ven vorbestimmten Arbeitsbedingungen und Vorschriften abhängt.

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Das Verfahren ist auch dann verwendbar, wenn die Auskleidung des Tunnels aus flexiblem Material besteht, beispielsweise aus mit Glasfiber verstärktem Harz, oder wenn sie aus starrem, verstärkten Material besteht, beispielsweise aus armierten Beton«

Die Erfindung ist nie ht auf die oben genannten Merkmale beschränkt. Wenn es die Beschaffenheit des Bodens zuläßt,

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Claims

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ANSPRÜCHE

l.j Verfahren zum Auskleiden «ines Tunnels, dadurch ^gekennzeichnet, daß eine kurze Baulänge dee Tunnels so abgetragen wird, daß dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Auskleidung, daß innerhalb dieser Baulänge des Tunnels ein Ring aus drei Auskleidungssegmenten errichtet wird, welche sich jeweils auf einem Bogen Ton 120° erstrecken, daß daraufhin wiederum eine I

kurze Baulänge des Tunnels abgetragen und ein auskleidender Ring innerhalb dieser Baulänge errichtet wird, und daß einander folgende Ringe in Anlage an zuvor aufgestellte Ringe gedrückt werden.

2ο Verfahren zum Auskleiden eines Tunnels, dadurch gekennzeichnet, daß eine kurze Baulänge eines Tunnels innerhalb eines Schilds abgetragen wird, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Auskleidung,, daß innerhalb des Schilds ein Ring aus drei Auskleidungssegmenten errichtet wird, welche jeweils eine Bogenlänge von i20° besitzen, daß der Schild vorwärtsbewegt wird und daß die Verfahrensschritte des Abtragens und des Auskleidens mit Hilfe eines Ringes innerhalb des Schildes wiederholt werden, wonach einander folgende Ringe in Anlage an zuvor gefertigte Ringe angepreßt werden«

3. Verfahren nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Errichten eines Ringes zunächst ein erstes Ringsegment auf der Unterseite des Schilds aufgelegt wird, woraufhin die anderen zwei Ringsegemente an den gegenüberliegenden Enden des. ersten Ringsegments aufgelegt werden, um den Ring derart zu vervollständigen, daß der Abstand zwischen Ring und Schild, bedingt durch den Durchmesserunterschied, an der Oberseite des Rings ein . VO 9.8 1 2/1 113

Maximum ist umd an der Unterseite null ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das das erste Segment während des Aufhaus der beiden anderen Segaente durch einen Bolzen gehalten wird, welcher In Sockel im Segaent und la Schild eingreift.

5· Verfahren mach elnea der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring innerhalb des Schilds mittig ausgerichtet wird, bevor der Ring alt einem zuvor gefertigten Ring in Anlage gebracht wird.

6. Verfahren nach einea der Ansprüche 2 bis 5, dadurch -gekennzeichnet, daß Zementbrei zwischen den Ring und das umgebende Material eingefüllt wird, nachdem der Schild wenigstens über den rückwärtigen feil dos zusammengesetzten Ringes hinaus bewegt wurde

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein radial nach innen gerichteter Druck am zusammengesetzten Ring angelegt wird, um an den Verbindungsstellen zwischen den Segmenten einen in Umfangsrichtung verlaufenden Druck auszuüben»

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen gerichtete Druck durch Expansion eines Mediums innerhalb eines flexiblen, ringförmigen Rohres erzeugt wird, und daß das Rohr zwischen Schild und Ring angeordnet ist.

9. Verfahren nach einen der vorangehend©!! Anspruch®, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente nach ihrem Zusammenbau durch ein äußeres, um den Umfang gelegtes Band gehalten werden.

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10« Verfahren, nach einen dar vorangehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, dafi die Segaente «it Sohwäcaalinien oder Schwächeflächen Yereehen «Ind., welche «loh in Axialrichtuns daa Rings erstreckem, wodurch dia Blmge in bestlMiten Bereichen einer Rifibildunf unterliefen und sich vedTorBien, ujt unclelchfumic verteilte Auflen» Belastungen aufzunehmen und xu rerteilen·

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