DE2135867A1

DE2135867A1 - Verfahren zum herstellen eines schwimmenden tunnels aus stahlbeton und nach diesem verfahren hergestellter tunnel

Info

Publication number: DE2135867A1
Application number: DE19712135867
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1971-07-17
Filing date: 1971-07-17
Publication date: 1973-02-01
Also published as: DE2135867B2

Description

"Verfahren zum Herstellen eines schwimmenden Tunnels aus Stahlbeton und nach diesem Verfahren hergestellter Tunnel1? Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum herstellen eines im freien Gewässer unterhalb der Wasseroberfläche schwimmenden Tunnels aus Stahlbeton und nach diesem Verfahren hergestellten Tunnel.
Zur Verbindung von durch Gewässer, insbesondere Meeresarme getrennten Landgebieten ist es bekannt, sogenannte Unterwassertunnels zu bauen, die entweder unterhalb der Gewässersohle eingegraben sind oder oberhalb der Sohle des Gewässers auf Stützen auflagern. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen derartigen Unterwassertunnel mit IIilfe von Seilen am Gewässerboden gegen Auftrieb zu sichern. Schließlich ist auch der Vorschlag bekannt, den Tunnel wie ein durchhängendes Scil von einem Uicr zum anderen zu spannen.
Die vorgeschlagenen Lösungen sind fast ausschließlich theoretischer Natur. Abgeschen von unterhalb der Gewässersohle im Erdreich verlaufenden Tunneln ist nicht ein Tunnel ausgeführt worden, der im freien Gewässer schwimmend angeordnet ist. Das hat seinen Grund darin, daß erhebliche Schwierigkeiten darin bestehen, diese an sich einfach erscheinenden Gedanken in der Praxis durchzuführen.
Die ernsthaftesten Gedanken basieren immer wieder auf der ATöglichkeit, die Tunnelröhre in einzelnen Abschnitten an Land oder in einem Dock herzustellen, diese Teile dann auf dem Wasser schwimmend an Ort und Stelle zu bringen und sie dort durch entsprechende Ballastierung zu senken und sie über spezielle Fugendichtungen mit den bereits eingebauten Teilen zu verbinden.
Ein solches Vorgehen ist aber außerordentlich kompliziert und schwer zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Unterwassertunnel auf möglichst einfache, sichere und demgemäß wirtschaftliche Weise herzustellen.
Die Erfindung besteht darin, daß die Tunnelröhre stetig oder abschnittsweise an Land oberhalb des Wasserspiegels auf einer in der Verlängerung der im Vertikalschnitt kreisbogenförmig gekrümmten Tunnelgradiente liegenden Matrize hergestellt und im Takt der Herstellung entlang einer ebenfalls der Tunnelgradiente folgende Gleitbahn zu Wasser gelassen wird.
Die Erfindung greift insoweit zurück auf das im Brückenbau an sich bekannte sogenannte Taktschiebeverfahren, bei dem ein Brückenbauwerk abschnittsweise im Bereich des einen Widerlagers hergestellt und im Takt des Herstellens durch Ansetzen immer neuer Teile entlang einer in sich verschiebbaren Brückenlängsachse über die Auflager in seine endgültige Lage verschoben wird.
Das Isennzeichen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die kreisbogenförmig gekrümmte Tunnelgradiente an beiden Ufern so gelegt wird, daß die landseitigeb Tunnelöffnungen oberhalb des Wasserspiegels liegen und die der Tunnelgradiente folgende Gleitbahn sowie die Querschnittsausbildung des Tunnels so angeordnet sind, daß am Ende der Gleitbahn der Tunnel schwimmfähig ist, wodurch er sich zwanglos von der Gleitbahn ablösen läßt.
Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich ganz besonders ein Tunnel, bei dem die Tunnelröhre als kreisbogenförmig gekrümmter, an den Widerlagern in horizontaler und vertikaler Richtung eingespannter Balken ausgebildet ist. Die untere Begrenzung der Tunnelröhre besteht zweckmäßig aus einer im Querschnitt etwa parabolisch gekrümmten Stahlbetonplatte, die oben durch eine horizontale Deckplatte abgeschlossen ist, welche an beiden Seiten Überstände aufweist, die zur Auflagerung der Tunnelröhre auf der Gleitbahn dienen.
Die äußere Wandung des Tunnels kann ein- oder beidseitig mit Stahlplatten verkleidet sein. Diese Stahlplatten können miteinander verschweißt und mit dem Beton durch Dübel verhunden sein.
Die Verkehrswege verlaufen innerhalb der Tunnelrühre zweckmäßigerweise im oberen Bereich des Querschnittes. Das schafft die Voraussetzung dafür, daß die Verkehrwege gegen die Widerlager hin zum unteren Bereich des Querschnitts geführt werden können, um die Steigungsverhältnisse günstiger zu gestalten.
Der vorgeschlagene Tunnelquerschnitt hat den besonderen Vorteil, daß die Gleitbahn, auf der die Tunnelröhre zu Wasser gelassen wird, nicht oder nicht viel ins Wasser eintaucht, so daß, wenn die Tunnelröhre von der Gleitbahn in das Wasser eintaucht, praktisch das volle Eigengewicht durch Auftrieb getragen wird.
Damit werden beim Stapellauf des Tunnels Biegebeanspruchungen beim Eintauchen in das Wasser weitgehend vermieden und die Aufwendungen für ein besonderes Dock gespart.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen überhöht gezeichneten Längsschnitt des Tunnels, Fig. 2 einen Querschnitt der Tunnelröhre, Fig. 3 in größerem Maßstab die Anlage zur Herstellung der Tunnelröhre mit der Gleitbahn, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V - V der Fig. 3 und Fig. 6 eine Draufsicht auf den Herstellungsvorgang in schematischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Tunnelröhre, aus dem ersichtlich ist, wie sich die Tunnelröhre 1 entlang eines Kreisbogens vom Radius R zwischen den Widerlagern 2 und 3 spnuni.
Die Anlagen zur Herstellung des Tunnels sind am linken Widerlager 2 bei 4 angedeutet.
Ein Querschnitt durch die Tunnelröhre 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Querschnitt ist nach untenhin durch eine parabolisch gekrümmte Stahlbetonplatte 5 abseschlossen, die oben als Deckplatte eine Stahlbetonplatte 6 trägt. Durch Zwischenwunde 7, 8 und 9 sind einzelne Zellen gebildet, die entweder der Aufnahme de r' Verkehrswege oder zu Ballastierungszwecken dienen. Im vorliegenden Fall sind die Räume 10 und 10' für Autostraßen und ist der Raum 11 für die Eisenbahn bestimmt.
In die unteren Räume können Ballast und Versorgungsleitungen eingebracht werden.
Die Tunnelröhre wirkt im Endzustand wie ein an beiden Ufern eingespannter Balken. Sie ist in ihrem Eigengewicht so gestaltet bzw. durch entsprechende Ballastierung so ausbalanciert, daß das Eigengewicht durch Auftrieb getragen wird. Lediglich für Verkehrslasten wirkt sie wie ein eingespannter Balken. Dabei ist zur Erzielung dieser Einspannung kein besonderer Aufwand erforderlich, da das hohe Gewicht der Tunnelröhre auf eine relativ geringe Auflagerstrecke am Ufer eine Einspannung bewirkt.
Unter Eigengewicht schwebt der Balken also bei entsprechenderii Wasserballast, ist also lastfrei. Änderungen dieses Zustandes, die sich durch Änderungen im spezifischen Gewicht des hIeerwassers, beispielsweise bei Änderung des Salzgehaltes ergeben könnten, können durch einen Regelmechanismuß in der Ballastierung, der Pumpen in T-ätigkeit setzt, gesteuert werden.
Der aus Stahlblech, Bewehrung und Beton bestehende Verbundquerschnitt ist sehr verformungssteif. Dabei tragen die Stahlplatten, die an der Außenseite und an der Innenseite der äußeren Wandung der Tunnelröhre 1 angebracht werden können, nicht nur zur Dichtigkeit der Tunnelröhre bei, sondern können bei geeigneter Verdübelung mit dem Beton auch zu Armierungszwecken herangezogen werden. Die Aufgabe des Betons erschöpft sich letztendlicht in einer Wirkung als billiges Verbindungsmittel der Stahltragglieder; er gibt dem Tunnel das nötige Gewicht.
Die Bewehrungseinlagen sind im wesentlichen im Bereich der überkragenden Enden 12 der DeckE!latte 6 und am Grunde des Tunnelquerschnittes konzentriert. Sie wirken dort mit größtmöglichem Hebelsarm sowohl zur Aufnahme von in vertikaler Richtung und in horizontaler Richtung auftretenden wechselnden Biegemomenten.
Die Verkehrslast des Tunnels wird über Biegung aufgenommen. Bei sehr großen Spannweiten kann die durch die Verkehrslasten bewirkte Formänderung noch dadurch verringert werden, daß in der Mitte der Spannweite eine schwimmende Unterstützung angeordnet wird, die im Zustand der ständigen Last keine Kraft auf die Röhre ausübt, bei VerkehrslastEn jedoch eine nachgiebige Unterstützung bildet.
Der in horizontaler Richtung wirkende Strömungsdruck, der unter Umständen beträchtliche Größen annehmen kanns wird von der Röhre als horizontaler in den Widerlagerfweingespannter Träger aufgenommen. Da im Endzustand der Balken an den Ufern längs unverschieblich gelagert ist, bewirkt die dann entstehende Spannkraft eine gewisse Entlastung der Biegebeanspruchung. Das gleiche gilt für Verkehrslast.
Die Herstellung der Tunnelröhre vollzieht sich an einem Ufer auf einer matrizenähnlichen Anlage, die in ihrer Gesamtheit mit 4 bezeichnet ist. Diese Anlage 4, die auch als Matrize bezeichnet werden kann, folgt im Querschnitt in etwa demjenigen der Tunnelröhre. Sie besitzt an den Seiten zwei Absätze 13, auf welchen die konsolartigen Verbreiterungen 12 der Deckplatte 6 gleitend, d. h. unter Zwischenschaltung entsprechender Gleitmittel aufliegen. Die Matrize umfaßt den Tunnelquerschnitt im unteren Bereich lediglich auf eine bestimmte Strecke, nämlich soweit die Abschnitte der abschnittsweisen Herstellung reichen.
Die weitere Verbindung bis zuvfVVasseroberiläche bewirken seitliche Widerlager 14, welche die Gleitbahnen 13 fortsetzen.
Es ist vorgesehen, die Tunnelröhre 1 stetig oder in Abschnitten auf der Matrize im trockenen, also oberhalb der Wasserlinie vor dem zugehörigen, aus den Widerlagermauern 14 gebildeten Widerlager herzustellen und in kurzen Abschnitten in Richtung auf das gegenüberliegende Ufer zu verschieben. Der die Tunnelröhre umgebene Stahlmantel kann dabei als Schalung dienen.
Die Innenwände 7 und 9 und die Decke 8 können z. B. mit Gleitschalung erstellt werden. Die Gleitrichtung verläuft parallel zur Balkenachse entlang der kreisbogenförmig mit dem Radius R gekrümmten Tunnelgr adiente; die Betonierebene steigFiPnJJUV t natürlichen Böschungswinkel des Frischbetons gegen das fertige Tunnelende an. So entsteht gewissermaßen ein Tunnel aus der Tube.
Im Hinbliclgauf eine möglichst kurze Bauzeit ist es zweckmässig, den Herstellungsvorgang der Tunnelröhre so zu gestalten, dass die einzelnen Arbeitsgänge, nämlich Herstellung des Stahlmantels, Einlegen der Bewehrung, Herstellung der Innenschalung und Betonieren wie bei der Gleitbauweise stetig und ohne Pause erfolgen können. Diesem Gedanken entsprechend sind die Arbeitsplätze von rückwärts nach vorn hintereinander angeordnet.
Es ist fernerhin zweckmässig, die beiderseitig an der Tunnelwandung angeordneten Stahlplatten durch stählerne Fachwerk -konstruktionen so zu verbinden, dass ein für die gesamten Trag werkslasten (Stahlgewicht, Bewehrungsstahl und Fris chb etonge -wicht) tragfähiges Gebilde, das nur auf der Gleitbahn 13 auf -liegt, entsteht. Eine Lehre für die Form ist dann nur während der Stahlmontage notwendig, während die großen Gewichte des fertigen Tragwerks nicht mehr auf der Lehre, sondern auf den Gleitbahnen aufruhen, die mit den notwendigen Schmi ereinrichtungen versehen sind und eine geregelte Bewegung zulassen.
Die im Bau Befindliche Röhre 1, die art vorderen Ende Wasser dicht verschlossen ist, ist so ballastiert, dass sie im Wasser schwebt. Sie kann zusätzlich in ihrem vorderen Ende durch einen Schwimmkörper auf der richtigen Höhe gehalten werden.
Die Unterstützung erfolgt im wesentlichen durch den Auftrieb; Verkehrslasten sind im Herstellungszustand noch keine vorhanden.
Korrekturen sind durch entsprechende Ballastierung möglich.
Um ein seitliches Abschwimmen der Röhre 1 zu verhindern, werden von einer Basis am gegenüberliegenden Ufer aus Spannseile 15 an die schwebende Röhre 1 geführt, die am Ufer durch Spannanker 16 am Widerlager zurückgehalten wird.
Ätft fortschreitendem Bau werden die Spannseile 15 verkürzt und die Spannanker 16 verlängert. Wenn die Röhre das gegenüberliegende Ufer erreicht hat, werden die Enden auf beiden Seiten an die Widerlager 3 bzw. 2 angeschlossen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1.) Verfahren zum Herstellen eines im freien Ge -wässer unterhalb der Wasseroberfläche schwimmenden Tunnels aus Stahlbeton; dadurch gekennzeichnet, dass die Tunnelröhre stetig oder abschnittsweise an Land oberhalb des Wasser -spiegels auf einer in der Verlängerung der im Vertikalschnitt kreis bogenförmig gekrümmte Tunnelgradiente liegende Matrize hergestellt und im Takt der Herstellung entlang einer eben -falls der Tunnelgradiente folgenden Gleitbahn zu Wasser ge -lassen wird, wobei die Tunnelröhre am Ende der Gleitbahn so weit ins Wasser eintaucht, dass ihr Gewicht dort durch den Auftrieb aufgehoben wird.

2.) Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 herge -stellter Tunnel, dadurch gekennzeichnet, dass die Tunnelröhre (1 als kreisbogenförmig gekrümmter, an den Widerlagern (2, 3) in horizontaler und vertikaler Richtung eingespannter Balken ausgebildet ist.

3. ) Tunnel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Begrenzung der Tunnelröhre (l)aus einer im Querschnitt etwa parabolisch gekrümmten Stahlbetonplatte (;5) besteht, die oben durch eine horizontale Deckplatte (6)abge -schlossen ist, welche an beiden Seiten Überstände (12) auf -weist, die zur Auflagerung der Tunnelröhre auf der Gleit -bahn (13) dienen.

4. ) Tunnel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Wandung der Tunnelröhre beidseitig mit Stahlplatten verkleidet ist.

5.) Tunnel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlplatten miteinander verschweisst und mit dem Beton durch Dübel verbunden sind.

6. ) Tunnel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrswege innerhalb der Tunnel -röhre im oberen Bereich des Querschnittes angeordnet sind.

7,) Tunnel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrswege gegen die Widerlager hin zum unteren Bereich des Querschnittes geführt sind.

L e e r s e i t e