DE2159486A1

DE2159486A1 - Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von unterirdischen bauwerken im hydraulischen pressvortrieb

Info

Publication number: DE2159486A1
Application number: DE19712159486
Authority: DE
Inventors: Alfred Stumpp
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1971-12-01
Filing date: 1971-12-01
Publication date: 1973-06-07
Also published as: DE2159486C3; DE2159486B2

Description

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von unterirdischen Bauwerken im hydraulischen Preßvortrieb Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen für die Herstellung von Tunneln, Stollen und dergleichen bzw.
sonstigen unterirdischen Bauwerken im hydraulischen Preßvortrieb.
Der hydraulische Preßvortrieb ist bekannt als ein häufig angewendetes und bewährtes Verfahren zur Herstellung von Rohrleitungen aus Stahl und Beton. Vorgepreßt werden fast ausschließlich kreisrunde Querschnitte. Vereinzelt wurden auch schon Rechteckquerschnitte für Fußweg- und Straßenunterführungen und auch Fundamente, Widerlager und dergleichen vorgepreßt. Das Verfahren ist in der bekannten Weise Jedoch nur begrenzt anwendbar. Bei der Unterfahrung von Bahnkörpern, Straßen und Gebäuden ist das Risiko von Setzungen infolge von Bodenverlusten an der Ortsbrust und von Zerrungen bzw. Pressungen h den zu unterfahrenden Bauwerken und Verkehrswegen um so größer, Je geringer die Bodendeckung über dem Vorpreßkörper und Je breiter dieser selbst ist.
Im Tunnelbau ist auch der Messervortrieb schon in Kombination mit dem Schildvortrieb vorgeschlagen worden. Die Probleme beim Schildvortrieb sind jedoch von ganz anderer Art als beim Preßvortrieb da sich nur der Schild gegenüber dem Erdreich bewegt; das eigentliche Bauwerk bleibt Jedoch in seiner Lage und bewegt sich nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile beim Preßvortrieb auszuschalten und damit dem hydraulischen Preßvortrieb weitere wichtige Anwendungsgebiete, vor allem in der Durchführung von Fußwegen, Straßen und Bahnen auf kurze Strecken unter Verkehrswegen und Gebäuden zu verschaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der im Tunnel- und Stollenbau bekannte Messervortrieb mit dem hydraulischen Preßvortrieb sinnvoll kombiniert, weiterentwickelt und ergänzt wird, und zwar in der Weise, daß der Baukörper - gleich welcher Querschnittsform -, der vorgepreßt wird, ganz oder teilweise durch schmale, in Längsrichtung verlaufende aneinandergrenzende Stahlblechelemente ummantelt bzw. abgedeckt wird, die sich auf die ganze Länge des Bauwerkes erstrecken und mit besonderen Pressen einzeln vorgetrieben werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird nur die Oberseite des Vorpreßkörpers durch Stahlblechelemente abgedeckt.
Wie weit die Abdeckung den Vorpreßkörper umgreift, wird jeweils von den Bodenverhältnissen abhängen. In vielen Fällen wird es ausreichend sein, wenn nur an der Oberseite eine Abdeckung eingebaut wird. Erfordern es die örtlichen Verhältnisse, so können nach einem weiteren Merkmal auch die Seitenflächen des Vorpreßkörpers durch Stahlblechelemente ganz oder teilweise abgedeckt werden, die in gleicher Weise wie an der Oberseite einzeln gegenüber dem Erdreich vorgetrieben werden können. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, die Seitenteile in Form eines Schneidkopfes starr auszubilden und fest am Vorpreßkörper zu verankern.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Stahlblechelemente nacheinander um ein gewisses Maß vorgetrieben. Im Schutze derselben wird der Boden abgebaut und sodann, wenn alle Elemente vorgetrieben sind, wird das Bauwerk im Schutze desumgebenden Mantels um das gleiche Maß vorgeschoben, ohne daß hierbei an den mit Blechen belegten Flächen Kräfte auf das Erdreich über tragen werden. Dieser Umstand, daß das Erdreich beim Vorschieben des Vorpreßkdrpers vollkommen in Ruhe bleibt, ist bei geringer Bodenüberdeckung von sehr großer Wichtigkeit. Nur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Anwendung des Preßvortriebs bei geringer überdeckung möglich.
Das Vortreiben.der Stahlblechelemente erfolgt einzeln oder gg£. auch in Gruppen mittels hydraulischer Pressen oder ähnlicher Geräte. Dabei können die vorderen, verstärkten Enden der Elemente als sog. Messer benutzt werden. Sie eilen dabei dem Schneidschuh oder dem vorderen Bauwerks ende Jeweils um ein Stück voraus, so daß sie immer auf einer gewissen Länge im Erdreich stecken und in ihrem Schutz der Boden abgebaut werden kann.
Dadurch, daß die Elemente schmal sind und nacheinander vorgetrieben werden, treten an ihrer Schneide und Außenfläche nur relativ geringe Kräfte auf, so daß schädliche Zerrungen und Pressungen in dem überlagernden Boden, Verkehrsweg oder Bauwerk so gut wie ausgeschlossen sind.
Die Gefahr des Mitwanderns des überlagernden Bodens infolge verbleibender elastischer Dehnung der Elemente kann durch geringfügiges Zurückdrücken der einzelnen Streifen oder nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch beseitigt werden, daß die Stahlblechelemente Jeweils vor dem Verschieben des Bauwerks in der Pressen grube gegen das Erdreich verankert werden.
Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich eine wesentliche Verminderung der erforderlichen Pressenkräfte in der Vorpreßgrube und dadurch eine geringere- dort- zu installierende Pressenkraft und ein leichteres-Pressenwiderlager.' Die Verminderung der Pressenkräfte kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung noch verstärkt werden, wenn in an und für sich bekannter Weise die Fuge zwischen den Abdeckelementen und dem Bauwerk mit einem Schmiermittel versehen wird.
Ist das Bauwerk, das im Preßvortrieb eingebaut wird, sehr lang, so werden auch die Stahlblechelemente, die das ganze Bauwerk abdecken sollen, sehr lang. In gleicher Weise, wie der Baukörper aus einzelnen Teilen zusammengesetzt werden kann, die aneinandergereiht werden, so wird auch nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, die Bleche zunächst in Teillänge einzubauen und entsprechend dem Baufortschritt beim Vorpressen an ihrem hinteren Ende, also in der Vorpreßbaugrube, zu verlängern.
Am vorderen Ende dringen die Stahlblechelemente, wenn sie vorgetrieben werden, in das gewachsen bzw. vorhandene Erdreich ein. Zur Aufnahme der hier auftretenden Beanspruchung werden die Elemente nach einem weiteren Merkmal als sog. Messer besonders ausgebildet und mit einer Vortriebspresse versehen bzw. so ausgebildet, daß an Jedem Messer eine Presse zum Vorschieben angesetzt werden kann. Um die freie Länge der Elemente, die über dem vorzupressenden Baukörper herausragt, zu begrenzen, werden die Messer durch einen oder mehrere aussteifende Querrahmen unterstützt, die in geringem Abstand von der Vorderseite des Baukörpers angeordnet sind.
Schließlich können nach einem weiteren Merkmal derErfindung zur Stützung der Ortsbrust Zwischenbühnen angeordnet sein, die Jeweils aus einer Messerlage bestehen, wobei die Messer einzeln in das Erdreich gepreßt werden können.
Als Stahlblechelemente zur Durchführung des Verfahrens können sowohl handelsübliche Profileisen wie z. B. flache Kanaldielen verwendet werden, als auch beispielsweise ebene Bleche, die an den Rändern durch Vierkanteisen verstärkt sind.
Nach einem weiteren Merkmal werden die Elemente im vorderen Bereich durch in Längsrichtung verlaufende, z. B.
U-förmige Verstärkungen ausgesteift und mit einem Querschott versehen, um in geeigneter Weise eine Presse ansetzen zu können.
Anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 6 werden das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen zur Ausführung desselben an einem Beispiel erläutert.
Fig. 1 zeigt die Unterfahrung einer Häuserzeile im GrundriB. Fig. 2 und 3 zeigen den vorzupressenden Baukörper im Querschnitt gemäß Schnitt I-I der Fig. 1 und als Teillängs schnitt gemäß Schnitt II-II der Fig. 1, wobei hier nur der vordere Teil des Baukörpers dargestellt ist.
Fig.- 4 zeigt das Detail A aus Fig. 3. In Fig. 5 ist ein Detailschnitt gemäß der Linie III-III und IV-IV in Fig. 4 dargestellt. Fig. 6 zeigt einen Detailschnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 3.
In Fig. 1 ist als Beispiel eine Häuserzeile l dargestellt, unter welcher im Durchpreßverfahren das Bauwerk 2 eingebaut wird. Das Bauwerk hat eine Gesamtlänge L. Außerhalb der zu unterfahrenden Gebäude befindet sich die offene Baugrube 3 mit seitlichen Böschungen 4 und einer Spundwand 5 als hinterem, senkrechtem Abschluß.
Im vorliegenden Beispiel wird das Bauwerk zunächst in Teillänge, und zwar auf eine Länge von L/3.hergestellt. Dieser Bauabschnitt 6 ist gleichzeitig noch gekennzeichnet als Bereich a. Um eine einwandfreie Herstellebene und spätere Gleitbahn zu haben, ist die Ebene unter dem Bauwerks abschnitt 6 besonders hergerichtet, was aber in Hinsicht auf die vorgelegte Erfindung ohne Belang ist. Nach Herstellung des Abschnitts 6 wird dieser mit besonderen Vorrichtungen versehen und sodann durch hydraulische Pressen 7, die sich z. B. in bekannter Weise gegen eine Widerlagerwand 8 stfftzen, vorgepreßt, bis der Bauwerksabschnitt im Bereich b liegt.
Es ist selbstverständlich im allgemeinen so, daß der Pressenhub wesentlich geringer ist als die Abschnittslänge.
Durch geeignete Maßnahmen, z. B. Einsetzen von Zwischenstücken, läßt sich dieser Umstand Jedoch relativ einfach ausgleichen.
Wenn der erste Bauwerks abschnitt so weit vorgepreßt worden ist, daß die Baugrube frei ist, kann der Baukörper in der Baugrube um einen weiteren Abschnitt verlängert werden, entweder durch Ansetzen eines vorgefertigten Teiles oder durch Anbetonieren eines Abschnitts in einer in der Baugrube befindlichen Schalung. Anschließend wiederholen sich die beschriebenen Verfahrensschritte, und zwar so lange, bis dasBauwerk in seiner ganzen Länge hergestellt ist.
Die Fig. 2 zeigt den Baukörper 2 im Querschnitt, und zwar als rechteckigen Hohlkasten. Im Beispiel ist die Oberseite des Querschnitts durch Stahlblechelemente 9 abgedeckt, die eine Zwischenlage zum überdeckenden Erdreich 10 bilden.
Fig. 3 zeigt den vorderen Teil des Baukörpers 2 im Längsschnitt. An der Oberseite sind die Stahlblechelemente 9 sichtbar, die im vorderen Bereich als sog. Messer Ii ausgebildet sind.
Die Messer 11 sind in ihrem über den Baukörper herausragenden Teil durch Querrahmen 12 unterstützt. Weiterhin sind noch Zwischenbühnen 13 aus Blechen oder Messern dargestellt, die vorteilhaft eingebaut werden, wenn der abzubauende Boden dies erfordert. Diese Zwischenbühnen 13 sind nur bei weniger standfestem Boden notwendig. Am Kopf des Baukörpers sind in diesem Fall besondere Querträger 14 vorhandeln, die herausnehmbar sind. Sie dienen im Bedarfsfall als Widerlager für hydraulische Pressen zum Vortreiben der Messer der Zwischenbühnen.
Fig. 4 zeigt das Detail A aus Fig. 3. Die Vorderkante 19 des Baukörpers 2 ist durch ein U-Eisen gepanzert als stützende Kante für die zu ziehenden Stahlbleche und um ohne schädliche Auswirkungen hydraulische Pressen ansetzen zu können. Die Stahlblechelemente 9 decken den Baukörper ab und sind vorne als Messer ausgebildet. Die Fig. 5 zeigt zwei Querschnitte durch die Stahlblechelemente. Zur Verstärkung als Messer sind U-förmige Aussteifungen 20 angebracht, die einen Querschott 21 aufweisen. An diesem Querschott 21 können Pressen 22 angesetzt werden, um die Stahlblechelemente einzeln vordrücken zu können. Um einen dichten Abschluß gegenüber dem Erdreich 10 zu erhalten, sind die Fugen der Stahlblechelemente mit kleinen U-Eisen 23 abgedeckt. Fig. 5 zeigt auch im Querschnitt die unverstärkten Abdeckelemente über dem Vorpreßkörper, wobei die Abdeckelemente 9 aus ebenen Blechen mit aufgesetzten Vierkanteisen 24 am Rand bestehen. Sie bestehen aus ebenen Blechstreifen, die am Rand eine aufgesetzte Vierkantleiste tragen.
Fig. 6 zeigt für das vorliegende Beispiel noch die Ausbildung an der vorderen Seitenwand des Baukörpers. Wenn - wie hier gezeigt - nur die Oberseite des Baukörpers mit Gleitblechen abgedeckt ist, so ist es zweckmäßig, die Seitenwände 25 im Bereich der Messer der Fig. 4 als starren Schneidschuh auszubilden. Die Seitenwände 25 sind also fest am Baukörper 2 befestigt. Sie werden durch aussteifende Trägerrahmen 26 gestützt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren für die Herstellung von Tunneln, Stollen und dgl. bzw. sonstigen unterirdischen Bauwerken im hydraulischen Vorpreßverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Baukörper - gleich welcher Querschnittsform - , der vorgepreßt wird, ganz oder teilweise durch schmale, in Längsrichtung verlaufende, aneinandergrenzende Stahlblechelemente ummantelt bzw. abgedeckt wird, die sich auf die ganze Länge des Bauwerks erstrecken und mit besonderen Pressen einzeln vorgetrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Vorpreßkörpers durch Stahlblechelemente abgedeckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite und die Seitenflächen des Vorpreßkörpers durch Stahlblechelemente abgedeckt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechelemente nacheinander um ein gewisses Maß vorgetrieben werden5 im Schutze derselben der Boden abgebaut wird und sodann, wenn alle Elemente vorgetrieben sind, das Bauwerk im Schutze des umgebenden Mantels um das gleiche Maß vorgeschoben wird, ohne daß hierbei an den durch Stahlbiechelementen belegten Flächen Kräfte auf das Erdreich übertragen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und fl., dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechelemente Jeweils vor dem Vorschieben des Bauwerkes in'der Pressengrube gegen das Erdreich verankert worden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß die Puge zwischen den Abdeckelementen und dem Bauwerk mit einem Schmiermittel versehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß bei sehr langen Bauwerken die Bleche zunächst in Teillänge eingebaut werden und entsprechend dem Baufortschritt beim Vorpressen an ihrem hinteren Ende verlängert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechelemente am vorderen Ende des Bauwerks um ein gewisses Maß über dieses hinaus vorstehen und in diesem Bereich verstärkt und als sog. Messer ausgebildet sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß in dem genannten Bereich an Jedem Messer eine Vortriebspresse angeordnet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß in dem genannten Bereich die Messer durch die Querriegel, etwa eines aussteifenden Rahmens, unterstützt sind.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und off., dadurch gekennzeichnet) daß zur Stützung der Ortsbrust Zwischenbühnen angeordnet sind, die Jeweils aus einer Messerlage ähnlich Anspruch 8 und ff. bestehen, wobei die Messer einzeln in das Erdreich gepreßt werden-können.

12. Abdeckung aus Stahlblech zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus rrofileisen, wie z. B. flachen Kanaldielen, besteht.

13. Abdeckung aus Stahlblech zur Durchführung des Verfahrens gemäß aspruch 1 und ff., dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus ebenen Blechen mit aufgeschweißten Vierkanteisen besteht und aus U-Eisen zur Uberdeckung der Fugen.

14. Abdeckelemente gemäß Anspruch 11 bzw. 12,- dadurch gekennzeichnet, daß diese im vorderen Bereich durch in Längsrichtung verlaufende Frofilverstärkungen versteift sind.

15. Abdeckung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verstärkungen ein Querschott angeordnet ist zur Aufnahme der Pressenkraft.