DE2254947B2 - Verfahren zur bergmännischen Herstellung von mehreren Hohlräumen - Google Patents
Verfahren zur bergmännischen Herstellung von mehreren HohlräumenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bergmännischen Herstellung von mehreren sich berührenden
oder sicii überschneidenden 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
zumindesl zeitweise i'tnzuverlegen. Zur
Einschränkung dieser Nachteile wurde unter anderem das sogenannte Deckelbauverfahren entwickelt, wobei
zunächst die Seitenwände von der Oberfläche aus im Bohr- oder Schachtverfahren niedergebracht 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 16 58 747 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
Tunnelsohle reichende seitliche Tragwände hergestellt werden, wobei der zwischen den seitlichen Tragwänden
bzw. Traggliedern bestehende Erdkern nach dem Einbau der Tunneldecke entfernt wird. Die Tunneldcckc
wird dabei in bergmännischer 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 Scitenwände überschneiden, mindestens
zeitweise umzuverlegen.
Bei der Herstellung übcreinanderliegender Tunnel-
Stockwerke ist es bekannt, diese mit einem 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 s 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 einer großen Höhe
herzustellen. In Lockerböden müssen 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 Tunneikonstruknon 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
auftretender größerer Gebirgsdeformationen, die wegen der angrenzenden Bebauung nicht zulässig sind.
Bei Bahntunnel wäre es erforderlich den Abstand zwischen den Schienenoberkanten zu vergrößern. Dies
führt jedoch im 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 dem besonders geringe Setzungen verbunden sind.
Zur Lösung der aufgezeigten Probleme wird, gemäß der Erfindung, ein Verfahren zur bergmännischen
Herstellung von mehreren sich berührenden oder überschneidenden röhrenförmigen Hohlräumen vorgeschlagen,
bei dem die röhrenförmigen Hohlräume zeitlich hintereinander hergestellt werden, und die
Konstruktionsteile der zuerst hergestellten 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 verhindern bzw. zu vermindern.
Nach der Erfindung dient die Aussteifung in der (,0
Querschnittsebene zur Begrenzung der Röhren- und Gebirgsdeformationen in dieser Ebene, die Aussteifung
im vertikalen Längsschnitt dagegen zur Verminderung der Setzungen bei wirtschaftlichem Vortriebsverfahren.
Es ist nach der Erfindung besonders günstig, daß hi zunächst der oberste Hohlraum mit angenäherl
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 Auskleidung, die sich vollflächig an das Gebirge anschließt. Damit kann
für die Erfindung in besonders günstiger Weise ein an sich 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 Geb.rges 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 Außengewüibe, das ?'s Verbundkonstruktion
des oberflächenvergüteten Gebirgsringes ausgelegt ist, stellt nach dieser Verfahrensweise das
eigentlich tragende Element dar. Ein wesentliches Merkmal dieses bekannten Tunneibauverfahrens besteht
darin, daß durch Verankerung des Gebirges mit der Hohlraumoberfläche und durch eine unmittelbar
nach dem Ausbruch erfolgende Sicherung der Hohlraumoberfläche durch Spritzbeton die Gebirgsoberfläche
so rasch stabilisiert wird, daß das dahinterliegende Gebirge nur wenig an Festigkeit verliert. Die so erzielte
geringe Festigkeitsabnahme des Gebirges in Kombination mit einer innigen Verbindung mit eier Verkleidung
gestattet es, daß das Gebirge als Teil einer Verbundkonstruktion wirkt.
Anhand bereits durchgeführter Bauvorhaben konnte erfolgreich nachgewiesen werden, daß sich dieses
bergmännische Verfahren auch zur Herstellung von röhrenförmigen Hohlräumen unter bebautem Gelände
insbesondere beim U-Bahnbau eignet
."ür die Erfindung eignen sich jedoch auch andere an
sich bekannte Tunnelbauverfahren.
Weiterhin ist es erfindungsgemäü vorteilhaft, wenn
die tragende Konstruktion des Hohlraumes im Sohlbereich mit einer* Queruussieifung versehen wird, die
gleichzeitig als Queraussteifung für den darunter herzustellenden Hohlraum dient und als biegesteifer
Balken ausgebildet ist. der als vorübergehende Baumaßnahme oder als endgültiges Tragelement vorgesehen ist.
Der Vortrieb des unteren Hohlraumes erfolgt nach dem Einbau der Queraussteifung bzw. des biegesteifen
Balkens in die Außenschale im Schütze des oberen Hoh!ri"umes.
In Abwandlungen dieser Maßnahme kann der Vortrieb des unter :n Hohlraumes nach derr· Ausbruch
und der Sicherung sowie dem Einbau der mit biegesteifen Sohlbalken versehenen innere!; Schale
erfolgen. Nach Fertigstellung der Queraussteifung im .Sohlbereich kann damit der untere Hohlraum in sehr
wirtschaftlicher und äußerst setzungsarmer Weise ausgeführt werden.
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 Druckkraft
verringert sich die erforderliche Biegezugbewcbi
Eine weitere abgewandelte Verfahrensmaßnahme der Erfindung besteht darin, daß die äußere Auskleidung
des obersten Hohlraumes selbst eine nachträgliche Aussteifung in Richtung seines vertikalen Längsschnittes,
beispielsweise durch eine Längsbewehrung mit Rundstahl erhält. In dieser Variante wird entweder die
Sohle der AuBenschale als Queraussteifung beider Hohlräume ausgebildet, oder über der gewölbeförmig
eingebrachten Sohle der Außenschale eine horizontale Aussteifung 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 darüberliegenden Hohlräume
zu entwässern. Das Verfahren nach der Erfindung schreibt dann vor. daß zunächst die Innenschale
eingebaut wird, bevor der darüberliegende Hohlraum hergestellt werden kann. In dieser Abwandlung der
Maßnahme nach der Erfindung wird die Decke des inneren Tunnelbaus dadurch als 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 is:, näher erläutert.
Hierbei zeigt
Fig. I einen Querschnitt durch ein fertiggestelltes doppelstöckiges Tunnelbauwerk, wobei die obere
Röhre zuerst aus Spritzbeton hergestellt und mit einer Innenschale aus Schaibeton versehen ist und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Tunnelbauwerk
nach Fig. 1 mit einer Darstellung des Herstellungsablaufes in vier Bauphasen I bis IV.
In den einzelnen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt einen
Querschnitt durch die übereinander angeordneten Tunnelröhren iö und 11, welche zeitlich nacheinander
hergestellt wurden und einen sich überschneidenden, angenähert kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Die Hohlraumauskleidung 1, welche sich vollflächig an das Gebirge anschließt und mit ihm eine Verbundkonstruktion bildet, besieht aus einer Spritzbetonschale. In der Bauphase Il wird eine bewehrte Innenschale aus Pumpbeton eingebracht. Als Queraussteifung für die
Die Hohlraumauskleidung 1, welche sich vollflächig an das Gebirge anschließt und mit ihm eine Verbundkonstruktion bildet, besieht aus einer Spritzbetonschale. In der Bauphase Il 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 V, eise ist die untere Röhre 11
mit einer Auskleidung 5 aus Spritzbeton versehen, die sich ebenfalls vollflächig an das Gebirge ansrhließt und
in mit ihm eine Verbundkonstruktion bildet. Die Innenschale
6 besieht ebenfalls aus bewehrtem Pumpbeton.
F i g. 2 gibt einen Längsschnitt durch das zweiröhrige Ttinnelbauwerk mit einer Darstellung des Herstellungablaufes
in vier Bauphasen I bis IV wieder. Die
is Stollenbrust 7 weist dabei einen stützenden Gebirgskeil
8 auf. der bis unmittelbar zum nächsten Abschlag stehen bleibt. Um das Stehenbleiben des Gebirgskeiles zu
erleichtern, kann die RingbewehrunE 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 Masse aus Spritzbeton annähernd hohiraumfrei beschichtet. In der Bauphase Il wird die bewehrte
2ϊ 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
jo vorgenommen, die in vorteilhafter Weise ebenfalls
einen stützendem 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 Straßenzügen
erstellt werden, ohne daß Zuganker in einen Bereich unterhalb bebauter Grundslücke gelangen. Da die
gesamte Bauweise in einem bergmännischen Verfahren durchgeführt wird, erfolgt keine Störung des oberirdischen
Verkehrs und es ist nicht erforderlich, die städtischen Versorgungsleitungen auch nur zeitweise
umzuverlegen.
Das Verfahren nach der 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.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
1. Verfahren zur bergmännischen Herstellung von mehreren sich berührenden oder sich überschneidenden,
röhrenförmigen Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die röhrenförmigen
Hohlräume zeitlich hintereinander hergestellt werden und daß die Konstruktionsteile der zuerst
hergestellten Hohlraumauskleidung mittels einer Aussteifung in ihrer Querschnittsebene und/oder in
ihrem vertikalen Längsschnitt als gebirgsdruckhaltende
Elemente beim Bau des folgenden Hohlraumes benutzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst der oberste Hohlraum ti hergestellt und in seinem vertikalen Längsschnitt als
tragende Konstruktion ausgebildet wird.
3. Verfahren nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgebrochene Hohlraum durch
schräglje^ende Bögen sofort gesichert wird, und daß
der Hohlraum eine Auskleidung erhält, die sich vollflächig an das Gebirge anschließt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Konstruktion des
Hohlraumes im Sohlbereich mit einer Queraussteifung versehen wird, die gleichzeitig als Queraussteifung
für den darunter herzustellenden Hohlraum dient, und als biegesteifer Balken ausgebildet ist, der
als vorübergehende Baumaßnahme oder als endgültiges Tragelement vorgesehen ist.
5. Verfallen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vortrieb des unteren Hohlraumes nach dem Einuau der Queraussteifung
bzw. des biegesteifen Backens in die Außenschale im Schütze des oberen Hohlraum-s erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortrieb des unteren
Hohlraumes nach dem Ausbruch und der Sicherung sowie dem Einbau der mit biegesteifen Sohlbalken
versehenen Innenschale erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Herstellung des obcen
Hohlraumes eine Innenschale eingebaut wird, die als Tragwerk in Richtung der Längsachse ausgesteift ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle der oberen Innenschale
gleichzeitig als Tragwerk für ihre Vcrkehrslasten
bemessen wird.
9. Verfahren nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Auskleidung des
obersten Hohlraumes in Richtung seines vertikalen Längsschnittes mit einer zusätzlichen Aussteifung
versehen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Aussteifung aus einer Längsbe- «
wehrung mit Rundstahl verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sohle der Außenschale des obersten Hohlraumes als Queraussteifung für den
obersten und den darunter herzustellenden Hohl- en raum dient.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß über der gewölbeförmig eingebrachten Sohle der Außenschale eine horizontale
Aussteifung eingebaut wird, die nach Fertigstel- hr>
lung des darunter herzustellenden Hohlraumes wieder entfernt wird.
Ii. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
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 dadurch gekennzeichnet, 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, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbruch des oberen
Hohlraumes eine Sofortsicherung durch schräg gestellte Bögen erhält
16. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie
der Mittelpunkte der Hohlräume beliebig gerichtet verläuft.
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