DE2254947A1 - Verfahren zur bergmaennischen herstellung von mehreren hohlraeumen - Google Patents

Description

• Verfahren zur bergmännischen Rerstellung von mehreren Hohlräumen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bergmännischen Herstellung von-.mehreren sich berührenden oder sich überscheidenden röhrenförmigen Hohlräumen.
• Im innerstädtischen Verkehrstunnelbau ist es bei schmalen Straßenzügen aus technischen oder eigentumsrechtlichen Gründen erforderlich, doppelstöckige Tunnelbauwerke vorzusehen. Diese wurden bisher überwiegend in offener Bauweise hergestellt. Mit zunehmender Verkehrsdichte in den Städten ist diese Bauweise jedoch besonders nachteilig, da Verkehrsstörungen für längere Zeiten in Kauf genommen werden müssen. Darüberhinaus ist es bei einer solchen Bauweise erforderlich, die unter der Erde liegenden Versorgungsleitungen zumindest zeitweise umzuverlegen. Zur Einschränkung dieser Nachteile wurde unter anderem das sogenannte Deckelba.uverfahren entwickelty wobei zunächet die Seitenwände von der Oberfläche aus im ohr- oder Shachtverrahren nieder gebracht werden. Die oberste Tunneldecke wird dabei in offener Bauweise zwischen den Seitenwänden hergestellt, und die Baugrube wieder verfüllt. Der restliche Bodenaushub und der Ausbau des Hohlraumes erfolgt im Untertagebau.
• Aus der DAS 1 58 rF47 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Tunnelkörpers bekannt geworden, bei dem im Erdreich vor dem Herstellen der Tunneldecke von der Erdoberfläche aus bis unter die spätere Tunnel sohle reichende eitliche Tragwände hergestellt werden wobei der zwisehen den seitlichen Tragwänden bzw. Traggliedern bestehende Erdkern nach dem Einbau der Tunneldecke entfernt wird. Die Tunneldecke wird dabei/in bergmämiischer Bauweise als Gewölbedecke eingebaut. Gegenüber der völlig offenen Bauweise stellen diese Verfahren bereits vorteilhafte Fortschritte dar, jedoch verbleiben auch hierbei umfangreiche Bauarbeiten für die Seitenwände an der Oberfläche, wobei Störungen des Verkehrs und Beeinträchtigungen für die Anlieger sich nicht vermeiden lassen. Darüberhinaus sind erhebliche Arbeiten notwendig, um die unterirdischen Versorgungsleitungen, welche die einzubringenden Seitenwände überschneiden, mindestens zeitweise umzuverlegen.
• Bei der Herstellung übereinanderliegender Tunnelstockwerke ist es bekannt, diese mit einen gemeinsamen Querschnitt auszulegen, der in geomechanisch günstiger Weise der Kreisform angenähert ist. Die Zwischendecken der Tunnelstockwerke werden dabei nachträglich eingebaut. Diese Lösungen sind jedoch nur dann wirtschaftlich, wenn in Jedem der Stockwerke mehrere Gleise oder Fahrbahnen nebeneinander angeordnet werden. Bei einer Eingleisigkeit oder Einspurigkeit wäre es zunächst erforderlich, einen relativ schmalen Hohlraum mit Hohe herzustellen. In Lockerböden @üssen dabei die Ulmen durch tiefe Ankerungen dagegen geschützt werden, daß sie sich infolge des starken Seitendruckes in den Hohlraum hineinbewegen, welche dabei schädliche Setzungen unter den angrenzenden Bauwerken bewirken. Hierbei ist es erforderlich, die Anker auch unter die angrenzende Bebauung greifen zu lassen, so daß die gesamte Baumaßnahme nicht auf öffentliche Grundstücksflächen beschränkt bleiben kann, was Jedoch oftmals aus eigentumsrechtlichen Gründen erforderlich ist und wozu die mehrstöckige Tunnelkonstruktion insbesondere ausgewählt wurde.
• Eine mögliche theoretische Lösung dieses Problems, zwei sich berührende kreisförmige Tunnelbauwerke nacheinander, beispielsweise in der Tübbingbauweise mit Schildvortrieb herzustellen, weist jedoch andere Nachteile auf. So bilden die sich ergebenden Gebirgszwickel beidseitig der Berührungslinie ein Gefahrenmoment auftretend@@ größerer Gebirgedeformationen, die wegen der angrenzenden Bebauung nicht zulässig sind. Bei Bahntunnel wäre es erforderlich den Abstand zwischen den Schienenoberkanten zu vergrößern. Dies führt Jedoch in Bereich der Stationen für die unteren Tunnelröhren zu einem höheren Lichtraumprofil als überhaupt erforderlich ist, wodurch sich eine Verteuerung der Stationsbauwerke ergibt.
• Der Erfindung liegt primär die Aufgabe zugrunde, diese aufgeführten Nachteile zu. vermeiden, indem eine rein bergmännische Bauweise vorgeschlagen wird, die sich in. einer sehr wirtschaftlichen Weise anwenden läßt, wobei das Maß der zulässigen Deformationen des umgebenden Gebirges eng begrenzbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem keine Beeinträchtigung des Verkehrs über Tage erfolgt; und mit der besonders geringe Setzungen verbunden sind.
• Zur Lösung der aufgezeigten Probleme wird, geiäß der Erfindung, ein Verfahren zur bergmännischen Herstellung von mehreren sich berührenden oder überschneidenden röhrenförmigen Sohle räumen vorgeschlagen, bei dem die röhrenförmigen Hohlräume zeitlich hintereinander hergestellt werden, und die Sonstruktionsteile der zuerst hergestellten Hohlraumauskleidung mittels einer Aussteifung in ihrer Querschnittsebenc und/oder in ihrem vertikalen Längsschnitt als gebirgsdruckhaltende Elemente beim Bau des folgenden Hohlraumes benutzt werden, um Deformationen und Beanspruchungen der Ausklöidung und des Gebirges zu verhindern bzw. zu vermindern.
• Nach der Erfindung dient die Aussteifung in der Querßchnitteebene zur Begrenzung der Röhren- und Gebirgsdeformationen in dieser Ebene, die Aussteifung im vertikalen Langschnitt dagegen zur Verminderung der Setzungen bei wirtechaftlichem Vortriebsverfahren. Es ist nach der Erfindung besonders günstig, daß zunächst der oberste Hohlraum mit angenähert kreisförmigem Querschnitt hergestellt und in seinem vertikalen Längsschnitt als tragende Konstruktion ausgebildet wird. Der ausgebrochene Hohlraum wird in vorteilhafter Weise durch schräg liegende Bögen sofort gesichert und der Hohlraum erhält eine Auekleidung, die sich vollflächig an das Gebirge anschließt. Damit kann für die Erfindung in besonders günstiger Weise ein ansich bekanntes Verfahren angewendet werden, das unter der Bezeichnung "Neue Osterreichische Bauweise" im Tunnelbau Eingang gefunden hat. Dieser "Neuen Österreichischen Bauweise" liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Gebirge das eigentlich tragende Material ist, während die Verkleidung nur die Rolle einer "vergüteten" Oberfläche übernimmt. Die Bewegungen des Gebirges werden dabei durch ein schnelles Schließen der relativ dünnen Gewölbeschale gebremst, und hören im Bereich der Schale bereits nach kurzer Zeit praktisch ganz auf.
• Im umgebenden Bereich des Gebirges setzen sich die Bewegungen noch längere Zeit, Jedoch mit abnehmender Tendenz, fort.
• Der Druckaufbau hinter der Schale kommt praktisch schon nach kurzer Zeit zum Abschluß. Ein sogenanntes Außengewölbe, das als Verbundkonstruktion des oberflächenvergüteten Gebirge ringes ausgelegt ist, stellt nach dieser Verfahrensweise das eigentlich tragende Element dar. Ein wesentliches merkmal dieses bekannten Tunnelbauverfahrens besteht darin, daß durch Verankerung des Gebirges mit der Hohlraumoberfläche und durch eine unmittelbar nach dem Ausbruch erfolgende Sicherung der Hohiraumoberfläche durch Spritzbeton die Gebirgsoberfläche so rasch stabilisiert wird, daß das dehinterliegende Gebirge nur wenig an Festigkeit verliert. Die so erzielte geringe Festigkeitsabnahme des Gebirges in Kombination mit einer innigen Verbindung mit der Verkleidung gestattet es, daß das Gebirge als Teil einer Verbundkonstruktion wirkt.
• Anhand bereits dur chgefUhrt er 3auvorhaben konnte erfolgreich nachgewiesen werden, daß sich dieses bergmännische Verfahren auch zur Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen unter bebautem Gelände insbesondere beim U-Bahnbau eignet.
• Für die Erfindung eignen sich jedoch auch andere an sich bekannte Tunnelbauverfahren.
• Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die tragende Konstruktion des Hohlraumes im Sohlbereich mit einer Queraussteifung versehen wird, die gleichzeitig als ueraussteifung für den darunter herzustellenden Hohlraum dient und als biegesteifer Balken ausgebildet ist, der als torRbergehende Baumaßnahme oder als endgültiges Tragelement vorgesehen ist. Der Vortrieb des unteren Hohlraumes erfolgt nach der Einbau der Queraussteifung bzw. des biegesteifen Balkens in die Außenschale im Schutze des oberen Hohiraumes.
• In Abwandlung dieser Maßnahme kann der Vortrieb des unteren Sohlrauses nach dem Ausbruch und der Sicherung sowie dem Einbau der mit biegesteifen Sohlbalken versehenen inneren Schale erfolgen. Nach Fertigstellung der Querauesteifung im Sohlbereich kann damit der untere Hohlraum in sehr wirtschaftlicher und äußerst setzungsarmer Weise ausgeführt werw den.
• Gemäß der Erfindung wird nach Herstellung des oberen Hohlraumes eine Innenschale eingebaut, die als Tragwerk in Richtung der Längsachse ausgesteift ist. Die Sohle der oberen Innenschale ist in vorteilhafter Weise gleichzeitig als Tragwerk für ihre Verkehrslasten bemessen. Infolge der zuvor eingeleiteten Dmlekkraft verringert sich die erforderliche Biegezugbewehrung.
• Eine weitere abgewandelte Verf ahrensmaßnahme der Erfindung besteht darin, daß die äußere Auskleidung des obersten Hohlraumes selbst eine nachträgliche Aussteifung in Richtung seines vertikalen Längsschnittes, beispielsweise durch eine Längabewehrung mit Rundstahl erhält. In dieser Variante wird entweder die Sohle der Außenschale als Queraussteifung beider Hohlräume ausgebildet, oder über der gewölbeförmig eingebrachten Sohle der Außenschale eine horizontale Aussteigung eingebaut, die nach Fertigstellung des darunter herzustellenden Hohlraumes wieder entfernt wird.
• Gemäß der Erfindung ist es beispielsweise bei stärkerem Grundwasserandrang auch möglich, zunächst den unteren Hohlraum herzustellen, und damit auch gleichzeitig den Bereich der daruberliegenden Hohlräume zu entwässern. Das Verfahren nach der Erfindung schreibt dann vor, daß zunächst die Innenschale eingebaut wird, bevor der darüberliegende Wohlraum hergestellt werden kann. In dieser Abwandlung der Maßnahme nach der Erfindung wird die Decke des inneren Tunnelbaus dadurch sis Queraussteifung der sich berührenden oder überschneidenden Hohlräume ausgebildet, daß sie gleichzeitig als Tragwerk für die Verkehrslasten des darüberliegenden Hohlraumes endgültig bemessen wird. Neben der geschilderten Doppelfunktion der Decke ist hierbei besonders vorteilhaft, daß die Abdichtungen der Innenbauwerke in einer gut zugänglichen Weise miteinander verbunden werden können.
• Die Sicherung des unteren und/oder des oberen Hohlraumes kann nach der Erfindung mit Hilfe einer Hohlraumauskleidung erfolgen, die sich vollflächig an das Gebirge anschließt und mit ihm eine Verbundkonstruktion bildet. Der Ausbruch des oberen Hohlraumes erhält dabei eine Sofortsicherung durch schräggestellte Bögen' falls erforderlich.
• Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, naher erläutert. Hierbei zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch ein fertiggestelltes doppelstöckiges Tunnelbauwerk, wobei die obere Röhre zuerst aus Spritzbeton hergestellt und mit einer Innenschale aus Schalbeton versehen ist und Figur 2 einen Längs schnitt durch das Tunnelbauwerk nach Figur 1 mit einer Darstellung des Herstellungsablaufes in vier Bauphasen I bis IV.
• In den einzelnen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die übereinander angeordneten Tunnelröhren 10 und 11, welche zeitlich nacheinander hergestellt wurden und einen sichuberschneidenden, angenähert kreisförmigen Querschnitt aufiweisen.
• Die Hohlraumauskleidung 1, welche sich vollfläche sn das Gebirge anschließt und mit ihm eine Verbundkonstrtiktion bildet, besteht aus einer Spritzbetonschale. In der Bauphase II wird eine bewehrte Innenschale aus Pumpbeton eingebracht.
• Als Queraussteifung für die Röhren 10 und 11 und als Tragwerk für die Verkehrslasten der oberen Röhre dient eine bewehrte Betonsohle 3. In Ähnlicher Weise ist die untere Böhre 11 mit einer Auskleidung 5 aus Spritzbeton versehen, die sich ebenfalls vollflächig an das Gebirge anschließt und mit ihm eine Verbundkonstruktion bildet. Die Innenschale 6 besteht ebenfalls aus bewehrtem Pumpbeton.
• Figur 2 gibt einen Längsschnitt durch das zweiröhrige Tunelbauwerk mit einer Darstellung des Herstellungsablaufes in vier Bauphasen I bis IV wieder. Die Stollenbrust 7 wiist dabei einen stützenden Gebirgskeil 8 auf, der bis unmittelbar zum nächsten Abschlag stehen bleibt. Um das Stehenbleiben des Gebirgskeilee zu erleichtern, kann die Ringbewehrung in einer bereits vorgeschlagenen Weise eine neigung erhalten, die der Schräge des Keiles entspricht. Unmittelbar nach dem Ausbruch werden die Gebirgsoberflächen des Hohlraumes mit einer zunächst eine nachgiebige Oberfläche bildende Nasse aus Spritzbeton annähernd hohlraumfrei beschichtet. In der Bauphase II wird die bewehrte Innenschale aus Pumpbeton und die bewehrte Betonsohle als Queraussteifung sowie eine Aussteifung 4 im vertikalen Längsschnitt eingebracht, die aus rautenförmig angeordneten Zuggliedern besteht. Während der Bauphase III wird der Ausbruch der unteren Röhre 11 vorgenommen, die in vorteilhafter Weise ebenfalls einen stützenden Gebirgskeil 8 erhält.
• In der Bauphase IV wird die untere Röhre mit einer bewehrten Innenschale 6 aus Pumpbeton versehen.
• Mit der Maßnahme nach der Erfindung können somit beispielsweise im innerstädtischen Verkehrstunnelbau mehrere Tunnelröhren übereinander angeordnet werden, die vorzugsweise unter schmalen Straflenzügen erstellt werden, ohne dass Zuganker in einen Bereich unterhalb bebauter Grundstücke gelangen. Da die gesamte Bauweise in einem bergmännischen Verfahren durchgeführt wird, erfolgt keine Störung des oberirdischen Verkehrs und es nicht erforderlich , die städtischen Versorgungsleitungen auch nur zeitweise umzuverlegen, Das Verfahren nach Qer Erfindung läßt sich auch dann vorteilhaft durchführen, wenn die Verbindungslinie der Mittelpunkte der Hohlräume nicht senkrecht sondern beliebig gerichtet verläuft.
• Durch Anwendung der an sich bekannten "Neuen Österreichischen Bauweise" ergibt sich eine besonders geringe Gefahr gegen Setzungen, und unverträgliche Horizontalbewegungen werden durch Abstützung mit biegesteifen Balken verhindert.

Claims (16)

Patentansprüche

1. Verfahren zur bergmännischen Herstellung von mehreren sich bertihrenden oder sich überschneidenden, röhrenförmigen Hohlräumen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die röhrenförmigen Hohlräume zeitlich hintereinander hergestellt werden und daß die Kon.truktionsteile der zuerst hergeetellten Hohlraumauskleidung mittels einer Aussteifung in ihrer Querschnittsebene und/oder in ihrem vertikalen Längsschnitt als gebirgsdruckhaltende Elemente beim Bau des folgenden Hohlraumes benutzt werden, um Deformationen und Beanspruchungen der Auskleidung und des Gebirges zu vermindern.

2. VerSahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -t e i c h n e t, daß zunächst der oberste Hohlraum hergestellt und in seinem vertikalen Längsschnitt als tragende Konstruktion ausgebildet wird.

3. Verfahren nach 1 Oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der ausgebrochene Hohlraum durch schrägliegende Bögen sofort gesichert wird, rund daß der Hohlraum eine Auskleidung erhält, die sich vollflächig an das Gebirge ansckließt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r d h g e k e n ns e i c h n e t, daß die tragende Konstruktion. des Hohlraumes im Sohlbereich mit einer Queraussteifung versehen wird, die gleichseitig als Queraussteifung iiir den darunter herzustellenden Hohlraum dient, und als biegesteifer Balken ausgebildet ist, der als vorübergehende Baumaßnahme oder als endgültiges Tragelement vorgesehen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Vortrieb des unteren Hohlraumes nach dem Einbau der Queraussteifung bzw. des biege steifen Balkens in die Außenschale im Schutze des oberen Hohlraumes erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Vortrieb des unteren Hohlraumes nach dem Ausbruch und der Sicherung sowie dem Einbau der mit biegesteifen Sohlbalken versehenen Innenschale erfolgt.

r,£. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß nach Herstellung des oberen Hohlraumes eine Innenschale eingebaut wird, die als Tragwerk in Richtung der Längsachse ausgesteift ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Sohle der oberen Innenschale gleichzeitig als Tragwerk für ihre Verkehrslasten bemessen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die äußere Auskleidung des *0 obersten in Richtung seines vertikalen Längsschnittes mit einer zusätzlichen Aussteifung versehen wird.

0* Hohlraumes 10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Aussteifung aus einer Längsbewehrung mit Rundstahl besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g k e n n z e i c h n et, daß die Sohle der Außenschale des obersten Hohlraumes als Queraussteifung für den obersten und den darunter herzustellenden Hohlraum dient.

12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß über der gewölbeförmig eingebrachten Sohle der Außenschale eine horizontale Aussteigung eingebaut wird, die nach Fertigstellung des darunter herzustellenden Hohlraumes wieder entfernt wird.

13. Verfahren 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 zunächst der unterste Hohlraum mit seiner Innenschale hergestellt und seine Decke als Queraussteifung der sich überschneidenden Hohlräume ausgebildet und als Tragwerk für die Verkehrslasten des darüber herzustellenden Hohlraumes endgültig bemessen wird, und daß danach der Ausbau des oberen Hohlraumes erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Sicherung des unteren Hohlraumes mit Hilfe einer Hohlraumauskleidung erfolgt, die sich vollflächig an das Gebirge anschließt und mit ihm eine Verbundkonstruktion bildet.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Ausbruch des oberen Hohlraumes eine Sofort sicherung durch schräg gestellte Bögen erhält.

16. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbindungslinie der Mittelpunkte der Hohlräume beliebig gerichtet verläuft.