DE2347774A1

DE2347774A1 - Tunnel construction using sheet piling - has folded plate structure forming tunnel roof and supported by transverse beams

Info

Publication number: DE2347774A1
Application number: DE19732347774
Authority: DE
Inventors: Herbert Dahlhaus
Original assignee: Stecker & Roggel Baugesellscha
Current assignee: Stecker & Roggel Baugesellscha
Priority date: 1973-09-22
Filing date: 1973-09-22
Publication date: 1975-04-17

Abstract

The folded plate structure has a supporting construction comprising the transverse beams and supports whereby slide bearings are located between the beams and supports with the latter being carries on the sheet piling walls. The supports comprise steel-concrete columns and are cast or anchored into box section support piles having recesses for receiving the ends of the transverse beams. The sheet is alternately constructed of sheet piling and grooved pile. The construction is especially designed for underground railway tunnels in city areas and is able to be accommodated in different cross-sections of tunnel. Its elastic and flexible structure equalises deflections.

Description

"Tunnelausbau""Tunnel expansion"

Die Erfindung betrifft einen Tunnelausbau aus in das Erdreich eingetriebenen Spundwänden als Tunnelwände und an die Spundwände angeschlossenem Faltwerk als Tunneldecke. - Bei einem derartigen Tunnelausbau, wie er insbesondere für den Ausbau von U-Bahntunnels in Stadtgebieten verlangt wird, besteht das Faltwerk regelmäßig aus zusammenhängenden Stahlblechabdeckungen, deren Anschluß an die Spundwände erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Diese Stahlblechabdeckungen verlangen einen starrenThe invention relates to a tunnel lining from into the ground driven sheet pile walls as tunnel walls and folded panels connected to the sheet pile walls as a tunnel ceiling. - At a Such a tunnel expansion, as it is required in particular for the expansion of subway tunnels in urban areas, exists Faltwork regularly made of coherent sheet steel covers, their connection to the sheet pile walls considerable difficulties prepares. These sheet steel covers require a rigid one

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Anschluß an die Spundwände und bieten aufgrund ihrer vorgegebenen breiten Abmessungen praktisch keine Anpassungsmöglichkeit an sich verändernde Tunnelquerschnitte, d.h. an eine sich verjüngende und erweiternde Tunnelröhre. Vielmehr muß stets der breiteste Tunnelquerschnitt eingehalten werden. Abgesehen davon läßt der starre Anschluß der Stahlblechabdeckungen und damit des gesamten Faltwerkes an die Spundwände keinen Dehnungsausgleich zu, d.h. den Spundwänden fehlt wegen des starren Faltwerkanschlusses jene elastische Nachgiebigkeit, die erforderlich ist, um die unterschiedlich auftretenden Gebirgsdrücke zu kompensieren. Diese elastische Nachgiebigkeit fehlt insbesondere im Übergangsbereich von den Spundwänden zu dem Faltwerk, so daß dort wegen des starren Faltwerkanschlusses ebenfalls kein Dehnungsausgleich stattfinden kann. Gerade dieser Bereich ist daher bei dem bekannten Tunnelausbau ein besonders gefährdeter Bereich, da. sich dort das Verhalten des Faltwerkes bei unterschiedlich auftretenden Gebirgslasten unter Berücksichtigung der sich gerade in Bergbaugebieten extrem ändernden Gebirgsdrücke und Erdbewegungen nicht vorbestimmen läßt. Daher sind im Übergangsbereich von dem Faltwerk zu den Spundwänden infolge des starren Anschlusses extreme Deformationen und Beschädigungen nicht ausgeschlossen, die sich nachträglich nicht wieder beseitigen lassen. Tatsächlich bietet sich auch die einschlägige Statik bisher keine Lösungsmöglichkeiten für die oben skizzierten Probleme, da sich die dazu erforderlichen Randbedingungen nicht oder nur unzulänglich erfassen lassen. - Die bei dem bekannten Tunnelausbau auftretenden Nachteile will die Erfindung vermeiden.Connection to the sheet pile walls and, due to their given wide dimensions, offer practically no possibility of adaptation to changing tunnel cross-sections, i.e. to a tapering and widening tunnel tube. Rather, always the widest tunnel cross-section are adhered to. Apart from that, the rigid connection of the sheet steel covers and thus of the entire folded structure to the sheet piling does not compensate for expansion, i.e. the sheet piling is missing because of the rigid Folded structure connection has the elastic resilience that is required to cope with the different rock pressures that occur to compensate. This elastic resilience is particularly absent in the transition area from the sheet pile walls to the folded structure, so that because of the rigid folded structure connection, no expansion compensation can take place either. Just this one Area is therefore a particularly endangered area in the known tunnel construction. the behavior of the folding mechanism there in the case of different rock loads, taking into account the extreme loads in mining areas changing rock pressures and earth movements can not be predetermined. Therefore, in the transition area from the folded structure to the Sheet piling extreme deformations due to the rigid connection and damage cannot be ruled out that cannot be subsequently removed. Indeed offers The relevant statics have not yet shown any possible solutions for the problems outlined above, since the necessary Do not record boundary conditions or only inadequately permit. The invention aims to avoid the disadvantages occurring in the known tunnel construction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tunnelausbau zu schaffen, der sich durch eine wohldefinierte Faltwerkauflagerung auszeichnet, insbesondere unter Verwirklichung elastischer Nachgiebigkeit eine lediglich reduzierte Faltwerk- und ggf. Spundwanddeformati or. in vorgegebenen Grenzen zuläßt.The invention is based on the object of creating a tunnel lining which is made up of a well-defined folded structure support is characterized, in particular with the realization of elastic resilience, a merely reduced folding and possibly sheet pile wall deformation. within specified limits.

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Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem Tunnelausbau der eingangs beschriebenen Art dadurch, daJ3 dem Faltwerk eine Unterkonstruktion aus Querbalken und Auflager dafür zugeordnet ist, wobei die Querbalken unter Zwischenschaltung von Gleitlagern an zumindest jeweils einem Balkenende auf den Auflagern aufliegen und die Auflager von den Spundbohlenwänden getragen sind. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich selbst bei Beibehaltung eines Tunnelausbaus aus Spundwänden und Faltwerk als Tunneldecke die unterschiedlich auftretenden Gebirgsdrucke bzw. Gebirgslasten einwandfrei beherrschen lassen, und zwar selbst in Bergbaugebieten mit starken Bergbewegungen, wenn nämlich das Faltwerk lediglich zur Aufnahme von solchen Belastungen dimensioniert wird, wie sie im Normalfall auftreten, während im Extremfall die Unterkonstruktion zur Aufnahme der Gebirgsdrucke bzw. Gebirgslasten mit herangezogen wird, indem sich dann das Faltwerk und im oberen Anschlußbereich ggf. auch die Spundwände unter nur geringer Deformation auf die Unterkonstruktion aufsetzen. Ausreichende elastische Nachgiebigkeit ist insoweit und darüber hinaus gewährleistet, weil die Querbalken der Unterkonstruktion an zumindest einem Balkenende auf Gleitlagern aufliegen und folglich den Bergbewegungen nachgeben können. Die elastische Nachgiebigkeit des erfindungsgemäßen Tunnelbaues wird dadurch noch verbessert, daß nach bevorzugter Ausführungsform das Faltwerk nicht langer aus zusammenhängenden Stahlblechabdeckungen aufgebaut ist, sondern a,us in ihre Schlösser eingezogenen Spundbohlen. Dadurch ermöglicht das Faltwerk einerseits Dehnungsausgleich in sich, läßt andererseits eine exakte Montage, d.h. einen einwandfreien Anschluß an die Spundwände zu. In gleicher V/eise wird man für eine nachgiebige Verfüllung auf dem Faltwerk und Hinterfüllung hinter den Spundwänden Sorge tragen. Damit das Faltwerk für den Normalfall eigene Tragfunktion entwickelt, sieht die Erfindung weiter vor, daßThis object is achieved by the invention in a tunnel construction of the type described at the outset in that the folded structure has a Substructure of crossbeams and supports for it is assigned, the crossbeams with the interposition of slide bearings rest on the supports at at least one end of the beam and the supports are carried by the sheet pile walls are. - The invention is based on the knowledge that even if a tunnel lining made of sheet piling is retained and folded structure as a tunnel ceiling allow the different rock pressures or rock loads to be properly controlled, even in mining areas with strong mountain movements, namely when the folded structure is only used to absorb such loads is dimensioned as they normally occur, while in extreme cases the substructure to accommodate the Rock pressures or rock loads is also used, in that the folded structure and in the upper connection area if necessary also place the sheet piling on the substructure with little deformation. Sufficient elastic compliance is guaranteed to this extent and beyond because the crossbeams of the substructure rest on slide bearings at at least one end of the beam and consequently yield to the mountain movements can. The elastic resilience of the tunnel construction according to the invention is further improved by the fact that it is preferred Embodiment the folded structure is no longer made of contiguous Sheet steel covers are built up, but a, us sheet piles pulled into their locks. This enables the folding mechanism on the one hand expansion compensation in itself, on the other hand an exact assembly, i.e. a perfect connection to the sheet pile walls to. The same approach is used for flexible backfilling on the folded structure and backfilling behind the sheet pile walls Take care. So that the folding mechanism develops its own supporting function for the normal case, the invention further provides that

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die Querbalken mit vorgegebenem Höhenabstand zu dem Faltwerk angeordnet sind, so daß tatsächlich lediglich im extremen Belastungsfall die Urferkonstruktior. zur Aufnahme der Gebirgsdrucke bzw« Gebirgslasten mit herangezogen wird. Damit beidseitig der Tunnelröhre gleichmäßige und ausreichende elastische Nachgiebigkeit des erfindungsgemäßen Tunnelausbaues gewährleistet ist, liegen die Querbalken erfindungsgemäß an ihren beiden Enden unter Zwischenschaltung von Gleitlagern auf den Auflagern auf. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Auflager als Stahlbetonlager ausgebildet und in als Kastenprofile ausgeführte Stützpfähle mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Balkenenden der Querbalken eingegossen bzw. darin verankert. Dabei sind vorzugsweise die Spundwände wechselweise aus Spundbohlen und Stützpfählen aufgebaut und sind die als Kastenprofile ausgebildeten Stützpfähle ebenfalls aus Spundbohlen zusammengesetzt, von denen die innen angeordneten Spundbohlen die Ausnehmungen zur Aufnahme der Balkenenden der Querbalken aufweisen. Nach Lehre der Erfindung sind also sowohl das Faltwerk als auch die Spundwände ans üblichen Spundbohlen aufgebaut, wobei die wechselweise Anordnung von einfachen Spundbohlen und Stützpfählen eine Auflösung der Spundwände in nichttragende elastische Zwischenbohlen und eben tragende Stützpfähle bedeutet, so daß auch die so aufgebauten Spundwände Dehnungsausgleich infolge Bergbewegungen ermöglichen.the crossbeams are arranged at a predetermined height distance from the folded structure, so that actually only in the case of extreme loads the original constructor. to record the mountain pressures or «rock loads is taken into account. So that both sides of the tunnel tube are uniform and sufficiently elastic Resilience of the tunnel lining according to the invention is ensured, the crossbeams are according to the invention at both ends with the interposition of plain bearings on the supports. According to a preferred embodiment of the invention, the Supports designed as reinforced concrete bearings and in support piles designed as box profiles with recesses for receiving the beam ends of the crossbeams cast or anchored therein. The sheet pile walls are preferably made of sheet piles alternately and support piles and the support piles, which are designed as box profiles, are also composed of sheet piles, of which the internally arranged sheet piles have the recesses for receiving the beam ends of the transverse beams. According to the teaching of the invention, both the folded structure and the sheet piling are built on conventional sheet piles, with the alternating arrangement of simple sheet piles and support piles dissolve the sheet pile walls into non-load-bearing elastic ones Intermediate piles and load-bearing support piles means that the sheet pile walls constructed in this way also compensate for expansion as a result of mountain movements.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Tunnelausbau verwirklicht wird, dessen die Tunneldecke bildendes Faltwerk sowie das Faltwerk tragende Spundwände im Bereich des Überganges von den Spundwänden zu dem Faltwerk selbst bei extremen Belastungen nur geringen Deformationen untaüegt, weil bei über den Normalfall hinausgehenden Belastungen das Faltwerk und ggf. die Spundwände im Uber-The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that a tunnel lining is realized, its Folded structure forming the tunnel ceiling as well as sheet pile walls supporting the folded structure in the area of the transition from the sheet pile walls to the folded structure only undergoes minor deformations even under extreme loads, because they go beyond the normal case Loads on the folded structure and possibly the sheet pile walls in the

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gangsbereieh zum Faltwerk auf die Unterkonstruktion aufsetzen, die dadurch zur Aufnahme der auftretenden Gebirgsdrucke und -belastungen herangezogen wird. Tatsächlich zeichnet sich der erfindungsgemäße Tunnelausbau durch eine im ganzen elastisch nachgiebige Konstruktion zum Zwecke des Dehnungsausgleichs aus und ermöglicht einwandfreie Anpassung an jeden beliebigen Tunne!querschnitt, d.h. an jede beliebige Erweiterung oder Verjüngung der Tunnelröhre, weil nämlich das Faltwerk wie die Spundwände aus Spundbohlen aufgebaut ist und die das Faltwerk unterstützenden Querbalken auf Gleitlagern ruhen, folglich ebenfalls zur Kompensation der auftretenden Verschiebungen geeignet sind. Die Anpassung der Querbalken selbst an die verschiedenen Tunnelquerschnitte bereitet ohnehin keine Schwierigkeiten. Im Ergebnis wird ein Tunnelausbau verwirklicht, der air Aufnahme extremer Belastungen und Bergbewegungen, folglich besonders für den Einsatz in Bergbaugebieten geeignet ist.Place on the substructure near the aisle to the folded structure, which is used to record the rock pressures and loads that occur. In fact, the Tunnel lining according to the invention by a generally elastically flexible construction for the purpose of expansion compensation and enables perfect adaptation to any tunnel! i.e. to any enlargement or tapering of the tunnel tube, because namely the folded structure like the Sheet piling is constructed from sheet piles and the crossbeams supporting the folding system rest on plain bearings, consequently also are suitable to compensate for the shifts that occur. The adaptation of the crossbeams themselves to the different ones Tunnel cross-sections are no problem anyway. As a result, a tunnel extension will be realized, the air Absorption of extreme loads and mountain movements, therefore particularly suitable for use in mining areas.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:In the following the invention is based on only one Embodiment illustrated drawing explained in more detail; show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Tunnelausbau,1 shows a vertical section through a tunnel lining according to the invention,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 5 einen Querschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 und2 shows a partial longitudinal section through the object according to FIG. 1, FIG. 5 shows a cross section through the object according to FIG. 1 and

Fig. 4 ausschnittsweise eine perspektivische Darstellung des Gegenstandes nach Fig. 2.Fig. 4 is a fragmentary perspective view of the Object according to FIG. 2.

In den Figuren ist ein Tunnelausbau dargestellt, der in seinem grundsätzlichen Aufbau aus in das Erdreich 1 eingetriebenen Spundwänden 2 als Tunnelwände und an die Spundwände 2 ange-In the figures, a tunnel lining is shown, the basic structure of which is driven into the ground 1 Sheet pile walls 2 as tunnel walls and attached to the sheet pile walls 2

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schlossenem Faltwerk 5 als Tunneldecke besteht. Dem Faltwerk J) ist eine Unterkonstruktion aus Querbalken 4 und Auflager 5 dafür zugeordnet, wobei die Querbalken 4 unter Zwischenschaltung von Gleitlagern 6 an zumindest jeweils einem Balkenende 7 auf den Auflagern 5 aufliegen und die Auflager 5 von den Spundbohlenwänden 2 getragen sind. Das Faltwerk 3 ist aus in ihre Schlösser 8 eingezogenen Spundbohlen 9 aufgebaut. Die Querbalken 4 sind mit vorgegebenem Hohenabstand H zu dem Faltwerk J5 angeordnet, das jedoch so niedrig gewählt ist, daß das Faltwerk j5 sich nur in Grenzen deformieren kann und alsbald die Unterkonstruktion 4, 5, β beim Auftreten erheblicher Gebirgsdrucke und -lasten zum Tragen herangezogen wird. Die Querbalken 4 liegen im Ausführungsbeispiel an ihren beiden Enden 7 unter Zwischenschaltung von Gleitlagern 6 auf den Auflagern 5 a.uf. Die Auflager 5 sind als Stahlbetonlager ausgebildet und in als Kastenprofile ausgeführte Stützpfähle Io mit Ausnehmungen 11 zur Aufnahme der Balkenenden 7 der Querbalken 4 eingegossen bzw. darin verankert. Die Spundwände 2 sind wechselweise aus Spundbohlen 12 und Stützpfählen Io aufgebaut. Die als Kastenprofile ausgebildeten Stützpfähle Io sind ebenfalls aus Spundbohlen loa, lob zusammengesetzt, von denen die innen angeordneten Spundbohlen loa die Ausnehmungen 11 zur Aufnahme der Balkenenden 7 der Querbalken 4 aufweisen.closed folded structure 5 as a tunnel ceiling. A substructure consisting of transverse beams 4 and supports 5 is assigned to the folded structure J) , the transverse beams 4 resting on the supports 5 with the interposition of slide bearings 6 at at least one beam end 7 each, and the supports 5 being carried by the sheet pile walls 2. The folding mechanism 3 is made up of sheet piles 9 drawn into their interlocks 8. The crossbeams 4 are arranged at a predetermined height distance H from the folded structure J5, which is, however, chosen so low that the folded structure j5 can only deform within limits and the substructure 4, 5, β is soon drawn upon when considerable rock pressures and loads occur will. In the exemplary embodiment, the crossbeams 4 lie at their two ends 7 with the interposition of slide bearings 6 on the supports 5 a.uf. The supports 5 are designed as reinforced concrete bearings and are cast or anchored in support piles Io designed as box profiles with recesses 11 for receiving the beam ends 7 of the transverse beams 4. The sheet pile walls 2 are constructed alternately from sheet piles 12 and support piles Io. The support piles Io designed as box profiles are also composed of sheet piles loa, lob, of which the internally arranged sheet piles loa have the recesses 11 for receiving the beam ends 7 of the transverse beams 4.

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Claims

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Patent claims:

V 1. ^ Tunnel construction from sheet pile walls driven into the ground as tunnel walls and folded structure connected to the sheet pile walls as a tunnel ceiling, characterized in that that the folding mechanism (3) has a substructure made of crossbars and support (5) is assigned therefor, wherein the crossbeams with the interposition of slide bearings (6) on at least ^ e- " because one end of the beam (7) rest on the supports (5) and the supports (5) are carried by the sheet pile walls (2) '.

2. Tunnel lining according to claim 1, characterized in that the folding mechanism (3) consists of sheet piles drawn into their locks (8) (9) is constructed.

3. Tunnel lining according to claim 1 or 2, characterized in that that the crossbar (4) with a predetermined height distance (H) to the Folded structure (3) is arranged.

4. Tunnel lining according to one of claims 1 to 3 *, characterized in that the crossbeams (4) at both ends (7) rest on the supports (5) with the interposition of plain bearings (6)

5. Tunnel lining according to one of claims 1 to k _9, characterized in that the supports (5) are constructed as reinforced concrete bearings and cast into support piles (lo) designed as box sections with recesses (11) for receiving the beam ends (7) of the crossbeams (4) or are anchored in it.

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6. Tunnel lining according to one of claims 1 to 5 *, characterized in that that the sheet piling (2) is constructed from sheet piles (12) and support piles (lo) and as box sections formed support piles (lo) made of sheet piles (loa, lOb) are assembled, of which the internally arranged sheet piles (loa) the recesses (11) for receiving the beam ends (7) have the crossbar (4).

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