DE2313824C3 - Verfahren zum Herstellen eines Unterwassertunnels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aus einer Reihe von aneinander anschließenden Tunnelelementen bestehenden Unterwassertunnels, wobei in dem unter dem Wasserspiegel liegenden Boden eine Rinne gebaggert und anschließend eine die Tunnelelemente unterstützende Fundierungsschicht in der Rinne angeordnet wird. In diese Rinne werden sodann vorgefertigte Tunnelkörper eingeschwommen und auf die vorbereitete Fundierungsschicht im Sinn einer Flächengründung aufgelagert. Eine danach üblicherweise angebrachte Überdeckung sichert den Tunnel in seiner Lage, gewährleistet eine ausreichende Befestigung der Gewässersohle und schützt die Tunnelkörper, insbesondere auch gegen mechanische Beschädigungen durch Schiffsanker, Wracks, u. dgl.

Eine derartige Flächengründung in Verbindung mit im Absenkverfahren hergestellten Tunnels ist z. B. aus der Zeitschrift »Land en Water«, Ausgabe März/April 1967, S. 74 ff., insbesondere S. 80 ff, sowie aus VDI-Zeitschrift 106 (1964), Nr. 20, S. 856-859, bekannt. Da beim Baggern der Tunnelrinne in Schichtböden die verschiedenen anstehenden Bodenschichten durchschnitten werden, neigt der Boden zu Senkungen bzw. Setzungen, woraus sich Probleme für die Gründung von in dem Boden eingebetteten Tunnelbauwerken ergeben. Um derartige Senkungen des Bodens nach dem Einbau des Tunnels und die sich daraus ergebenden Risiken zu vermeiden, wird bei dem bekannten Verfahren soweit möglich für den Tunnel ein besonders gewählter Streckenverlauf angewandt, längs welchem möglichst keine für derartige Absenkungen empfindliche Bodenschichten vorliegen. Dies hat den Nachteil einer zumeist größeren Tunnellänge und zusätzlichen Aufwand für die Herstellung der erforderlichen Uferverbindungen nach den örtlichen Gegebenheiten. Bei dem bekannten Verfahren wird zudem, um bei nicht optimalen Böden die erwähnten Senkungen bzw. Setzungen des Tunnels nach dem Einbau zu vermeiden, ein den Boden und seine Tragfähigkeit verbesserndes Material wie beispielsweise Bentonit oder Zement in den Boden injiziert oder es wird überhaupt statt Flächengründung eine (in der Regel aufwendigere und kostspieligere) Pfahlgründung angewandt. Alle diese vorstehend erwähnten Maßnahmen, die eine Senkung des Tunnels vermeiden sollen, sind kostspielig. Dies gut insbesondere auch für die bei dem bekannten Verfahren angewandte Verfahrensweise, die Tunnelrinne beispielsweise mit einem Smerbagger bis auf ein genau bestimmtes Unterwasserniveau s auszubaggern; dieses Ausbaggern auf ein genaues, nämiich das Fundierungsniveau für den Tunnel, ist sehr kostspielig, zumal wenn der Tunnel in einer großen Tiefe von beispielsweise 30 m unterhalb dem Wasserspiegel liegt

ίο Aus den vorstehend genannten Gründen war die an sich vorteilhafte Flächengründung von im Absenkverfahren hergestellten Tunnels bisher mit ausreichender Sicherheit und vertretbarem Aufwand im wesentlichen nur dann anwendbar, wenn der tragfähige Boden unmittelbar oder doch jedenfalls in geringer Tiefe unter der Gewässersohle anstand. Zwar ist in der erwähnten Literaturstelle in VDl-Zeitschrift 106 (1964), Nr. 20, S. 857 als theoretische Überlegung angeführt, daß aus wirtschaftlichen Gründen eine Flächengründung auch dann ernsthaft in Erwägung gezogen werden sollte, wenn z. B. die tragfähige Schicht erst in großer Tiefe ansteht Diese Überlegung geht offensichtlich davon aus, daß auch weiche, alluviale Böden grundsätzlich den Tunnel zu tragen vermögen, weil die Belastung durch den Tunnel infolge des Auftriebs kaum höher sei als die ursprüngliche Bodenbelastung. Diese Überlegungen sind jedoch -wegen des unleugbaren Risikos spekulativ und haber* keine praktische Bedeutung gewonnen. Tatsächlich wird auch in der angegebenen Literaturstel-Ie für ungünstige und ungleichförmige Untergrund- und Belastungsverhältnisse letztlich die aufwendige Pfahlgründung de«· Tunnelröhre empfohlen.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens zugrunde, das die Anwendung der an sich vorteilhaften Flächengründung mit vertretbarem Aufwand und ausreichender Sicherheit der Gründung auch in Fällen nicht optimaler Bodenbeschaffenheit gestattet, bzw. — bezogen auf einen Boden gegebener Beschaffenheit — eine qualitativ bessere Gründung mit

*> erhöhter Sicherheit gegen nachträgliche Setzbewegungen mit relativ geringerem Aufwand ermöglicht

Zu diesem Zweck ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Rinne bis auf eine Tiefe von mindestens der

*5 zweifachen Tunnelhöhe unter der unteren Ebene des zu bauenden Tunnels ausgebaggert wird, und daß in die Rinne eine Ballastschicht von Fundierungsmaterial, z. B. Sand, angeordnet wird, auf die sich die Tunnelelemente abstützen.

so Die nach dem Grundgedanken der Erfindung vorgesehene Ausbaggerung der Absenkrinne bis zu einer relativ großen Tiefe unterhalb des vorgesehenen Fundierungsniveaus des Tunnels und die Auffüllung dieser tiefen Rinne mit einer Ballastschicht bis zu dem vorgesehenen Fundierungsniveau ermöglicht die Anwendung der Flächengründung mit vertretbarem Aufwand und einem hohen Zuverlässigkeitsgrad gegenüber nachträglichen Absetzungen auch bei nicht optimaler Beschaffenheit der auf dem Fundierungsniveau der Tunnelröhre anstehenden Bodenschichten. Zwar erfordert das erfindungsgemäße Verfahren durch das Ausbaggern der Rinne bis zu relativ großer Tiefe, bezogen auf eine gegebene Tunnelhöhe, verhältnismäßig große Bodenbewegungen. Da die Ausbaggerung

·>■> dieser Tunnelrinne jedoch nicht kritisch ist und ohne erhöhte Genauigkeit erfolgen kann, können diese Baggerarbeiten sogar bis zu Tiefen von beispielsweise 80 m mit einem tiefwirkenden Saugbagger sehr hoher

Kapazität und damit ohne hohen Kostenaufwand vorgenommen werden. Indem nach dem Grundgedanken der Erfindung die das Gewicht des Tunnels tragende Ballastschicht sich auf dem darunterliegenden Boden in verhältnismäßig großer Tiefe abstützt, braucht dieser Boden wegen des dort vorhandenen hohen statischen Drucks keine besonders hohe qualitative Beschaffenheit zu besitzen. Durch die Ausbaggerung einer verhältnismäßig sehr tiefen Tunnelrinne wird eine sehr effektive Ansammlung des in der Nähe der Rinne Ober dem Gewässerboden befindlichen Schlicks in der Rinne erreicht, von wo er leicht aufgesaugt und nach entfernten Stellen abgeführt werden kann, so daß eine störende Beeinträchtigung der Fundierung durch Schlick unmittelbar vor, während und nach dem Absenken der Tunnelelemente zuverlässig vermieden werden kann. In diesem Zusammenhang ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß vor dem Einbringen des Fundierungsmaterials in die Rinne durch den Gezeitenstrom eingeschwemmter Schlick aufgefangen, entfernt und außerhalb des Gezeitenstroms gefördert wird. Gegebenenfalls kann zu einer möglichst vollständigen und wirksamen Entfernung von Schlick aus der Nachbarschaft der Tunnelrinne nach dem Ausbaggern der Tunnelrinne bis zur Einbringung der Ballastschicht einige Zeit zugewartet werden, um eine möglichst vollständige Schlickansammlung in der Tunnelrinne zu gewährleisten.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigen die

F i g. I und 2 entsprechende Querschnittsansichten durch eine Tunnelrinne in zwei Stadien der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig.3 eine Längsschnittansicht im Schnitt entlang der Linie III-lll in F i g. 2.

F i g. 1 zeigt einen unter Wasser 1 liegenden Boden 2, der hauptsächlich aus Sand 8 mit eingelagerten Kiesnestern 3, Moorschichten 4 und Tonschichten 5 besteht. Mittels einer Saugbaggervorrichtung 20, welche einen Schiffskörper 15, eine an einem schwenkbaren Gestell 16 am Schiffskörper 15 aufgehängte, unter Wasser angeordnete Pumpe 17, ein an die Pumpe 17 angeschlossenes Saugrohr 18 und eine an die Pumpe 17 angeschlossene Druckleitung 19 umfaßt, die zu einer weit außerhalb des dargestellten Schlickströmungsgebietes liegenden Stelle führt, ist in dem Gewässerboden 2 eine tiefe Tunnelrinne 13 ausgebaggert, in welcher sich vom Gezeitenstrom über den Boden 2 hin- und herbewegtes Material wie Schlamm oder Schlick 7, ansammelt Wenn die Unterseite 21 von Tunnelelementen 10 in einer Tiefe B von beispielsweise 40 m unter dem Wasserspiegel 1 liegen soll, wird die Tunnelrinne 13 auf eine Tiefe C von beispielsweise 70 m unter Wasser

ίο ausgebaggert, so daß der Boden unter der Unterseite 21 der Tunnelelemente 10 auf eine Tiefe D ausgebaggert ist die mindestens das Zweifache der Tunnelhöhe a von z. B. 8 m, vorzugsweise jedoch wie im gezeigten Beispielsfall mehr beträgt Die Tunnelrinne 13 ist so steil und so tief ausgebaggert, daß unten befindlicher Schlick 7 nicht mehr die Rinnenwände 24 hinauf gelangen kann. Der angesammelte Schlick 7 wird ebenso wie der Boden aus der Tunnelrinne mittels der Saugbaggervorrichtung 20 aufgesaugt und außerhalb der zu der Tunnelrinne 13 gehörigen Gezeiten- oder sonstigen Strömung gefördert.

Die Schichten 3, 4 und 5 werden beim Baggern der Tunnelrinne 13 durchgeschnitten. Einer Senkung des Tunnels 6 wird durch teilweise Auffüllung der Tunnelrinne 13 mit einer schweren Ballastschicht 9 aus einem Fundierungsmaterial, wie Sand mit einer Stärke d von etwa 30 m, vorgebeugt. Dank der großen Masse der Ballastschicht verursachen Setzungen in den Schichten 3,4 und 5 außerhalb der Tunnelrinne 13 keine Senkung des Tunnels 6. Die Tunnelelemente 10 werden mittels vorläufiger Stütz- bzw. Tragmittel 22, beispielsweise Schraubenwinden, an ihren vorbestimmten Stellen in einer Höhe e von beispielsweise 20 cm oberhalb der aus Sand bestehenden Ballastschicht 9 angeordnet und sodann mit zusätzlichem Sand 23 unterspült, danach wird der Tunnel 6 überdeckt mit einer Sandschicht 11 von beispielsweise 10 m.

In Fig.3 ist der Tunnel in Längsschnittansicht von Ufer zu Ufer 14 dargestellt zur Veranschaulichung, daß die von der Ballastschicht 9 gebildete tragende Schicht eine sichere Stützung bzw. Fundierung für den Tunnel 6 gewährleistet, obwohl der unter Wasser liegende Gewässerboden 2 als solcher selbst nicht zum Tragen eines darin aufgenommenen Tunnels 6 geeignet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines aus einer Reihe von aneinander anschließenden Tunnelelementen bestehenden Unterwassertunnels, wobei in dem unter dem Wasserspiegel liegenden Boden eine Rinne gebaggert und anschließend eine die Tunnelelemente unterstützende Fundierungsschicht in der Rinne angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne bis auf eine Tiefe von mindestens der zweifachen Tunnelhöhe unter der unteren Ebene des zu bauenden Tunnels ausgebaggert wird und daß in die Rinne eine Ballastschicht von Fundierungsmaterial, z. B. Sand, angeordnet wird, auf die sich die Tunnelelemente abstützen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen des Fundierungsmaterials in die Rinne durch den Gezeitenstrom eingeschwemmter Schlick aufgefangen, entfernt und außerhalb des Gezeitenstroms gefördert wird.