DE2354930B2 - Tunnel, insbes. verkehrstunnel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aus Stahlbeton bestehenden Tunnel, insbesondere Verkehrstunnel, für Bergsenkungsgebiete oder ähnlich gelagerten Baugrund, der im Querschnitt aus wenigstens drei gegeneinander bewegbaren Teilen begrenzbarer Länge aus Stahlbeton besteht, von denen zwei als Winkelstützmauern und wenigstens ein dritter als Deckenkonstruktion ausgebildet sind.

In Bergsenkungsgebieten muß damit gerechnet werden, daß das Erdreich sich infolge der Auswirkungen des untertägigen Bergbaus in verschiedenen Arten 5» bewegt. Es können sowohl Zerrungen und Pressungen als auch Klüfte, Treppenbildungen und Schiefstellungen iin allen Richtungen auftreten. In solchen gefährdeten Gebieten gebaute Tunnel, die beispielsweise für U-Bahnen oder für Kraftfahrzeugverkehr dienen, müssen den Bewegungen des sie umgebenden Erdreiches entweder vollen Widerstand bieten können oder so flexibel ausgebildet sein, daß sie schadlos den Bewegungen des Erdreiches folgen können.

Verkehrstunnel in Bergsenkungsgebieten wurden bisher nur in Einzelfällen nach auf den jeweiligen Fall entwickelten Sonderverfahren gebaut (vgl. »Konstruktiver Ingenieurbau Berichte« aus dem Institut für Konstruktiven Ingenieurbau der Ruhr-Universität Bochum, Heft 15, S. 38 bis 44). Hier wurde für ein Bergsenkungsgebieten neu zu errichtende Verkehrstunnel bevorzugt die Stahlbau-weise vorgeschlagen {s. S. 45 ff). Die Stahlbauweise kann im Regelfall allen auf 930

Bergbaucinflüssc zurückzuführende Bewegungen des Erdreiches folgen und ist daher in Bergbiiugebieten und insbesondere Bergsenkungsgebictcn günstig. Ls Vann jedoch nicht übersehen werden, daß diese Bauweise relativ teuer ist, da die zum Bau der Tunnolwande verwendeten einzelnen Siahlelemente, beispielsweise gewiil/.ie oder gegossene Stahlleile, untereinander durch Schwoißdnihte oder andere iragfahigu Konstruktionen teils in der Werkstatt und teils auf der Baustelle verbundsn werden müssen. Da die einzelnen Stahlelemente eine Breite in der Größenordnung von etwa 1 m besitzen, sind also zahlreiche Schweißnähte oder sonstige Verbindungen notwendig. Da Verkehrstunnel im Regelfall wegen der Trassenführung sowohl im Grundriß als auch im Längsschnitt gekrümmte Bauwerke sind, muß man einen großen Aufwand treiben, um paßgenaue, vorgefertigte Stahlelemente an der Baustelle zur Verfügung zu haben.

Bei einem bekannten Verkehrstunnel der eingang¹, genannten Art (DT-OS 20 52 866) sind die drei gegeneinander bewegbaren Teile gegeneinander ver drehbar, so daß die Gelenke lediglich Verdrehungen aufnehmen und ein Verschieben der Teile gegeneinander nicht möglich ist. Dieses bekannte Tragwerk ist statisch labil und wird nur durch den seitlichen Druck des Erdreiches stabil gehalten. Für beispielsweise aus Bergrchäden resultierende Setzungen in dieses bekannte Bauwerk, weil es im Betrieb ein statisch bestimmtes Bauwerk ist, praktisch unempfindlich, jedoch ist die statisch bestimmte Bauweise sehr kostspielig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Teile eines aus Stahlbeton bestehenden Verkehrstunnels so miteinander zu verbinden, daß auch alle horizontalen Bewegungen, die aus Bergschäden resultieren können, für das Bauwerk unschädlich aufgenommen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verkehrstunnel der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst. Die Teile eines derartigen Tunnels können allen durch untertäg! gen Bergbau oder die Eigenschaften des Baugrundes bedingten verschiedenartigen Bewegungen des Erdrei- _ ches ohne Schaden zu nehmen folgen und bilden «-omit eine flexible Tunnelröhre aus Stahlbeton. Die in der Stahlbetonkonstruktion durch Frdreichbewegungen auftretenden Kräfte sind auf Grund der Verbindung der Bauteile untereinander und deren Formgebung eindeutig statisch erfaßbar. Die Bewegungen können durch die Formgebung der Bauteile in genau umrissenen Grenzen beeinflußt werden. Somit läßt sich eine wirtschaftliche Bemessung durchführen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Deckenkonstruktion aus einer auf den Seitenwänden der Winkelstützmauern seitlich relativ zu diesen beweglich aufeinanderlegenden Deckenplatte. Nach einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestellt die Deckenkonstruktion aus einer auf den Seitenwänden der Stützmauern seitlich relativ zu diesen beweglich aufliegenden, gegebenenfalls in sich gelenkigen, Gewölbedecke. Beide Ausführungsformen der Deckenkonstruktion ermöglichen die angestrebte allseitige Bewegbarkeit der Bauwerksteile.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist jede schiefe Ebene eine zusätzliche Gleitschicht aufweist, so daß auf Grund des Neigungswinkels der schiefen Ebene und dieser Gleitschicht zur horizontalen Verschiebung der Seitenwände der Winkelstützrnauern

«ine genau definierbare I lorizonialkraft erforderlich im. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Deckenplatte auf den Seitenwand™ der Winkel· stpt. mauern über Elastomerlager abgestutzt, so daß die auftretenden horizontalen Bewegungen sicher aufgenommen werden können. Unter jec^m Lager kann zusätzlich eine Gleitfolie angeordnet sein.

Gemäß der Erfindung erhält man einen flexiblen Tunnel mit einer aus Stahlbeton bestehenden Tunnelröhre, bei dem die bekannten Vorteile einer Stahlbetonkonstruktion voll erreicht werden. Aus Stahlbeton lassen sich Krümmungen, Aufweitungen und Sonderbauten wie Notausgänge, Treppen usw. wirtschaftlich herstellen. Weiterhin ergeben sich bei Stahlbetonbauweise keine Korrisionsschutzprobleme und Probleme vagabundierender Ströme, so daß in dieser Hinsicht keine besonderen Vorkehrungen erforderlich sind.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele ,, von erfindungsgemäßen Verkehrstunneln dargestellt, und zwar zeigt ic

isFig. 1 einen Querschnitt durch einen flexiblen zweigleisigen U-Bahntunnel mit flacher Deckenplatte,

Fig.2 einen Querschnitt durch einen anderen flexiblen zweigleisigen U-Bahntunnel mit Gewölbedekke,

, Fig.3 einen Grundriß eines flexiblen Verkehrstunnels, bei dem die Oberseite entlang Linie A-A aus F i g. 1 oder 2 weggeschnitten ist,

F i g. 4 einen Teilschnitt durch die Tunnelwandung im Bereich einer Fuge in vergrößertem Maßstab,

F i g. 5 einen Teilschnitt ähnlich wie in F i g. 4 durch einen mit einer Außenisolierung versehenen flexiblen Tunnel,

I i g. b einen Teilschnitt durch den Tunnel, woraus die Auflagerung der Deckenplatte auf den Seitenwänden des Tunnels zu erkennen ist,

F i g. 7 einen Teilschnitt ähnlich wie in F i g. 6 einer abgewandelten Auflagerung der Deckenplatte auf den Seitenwänden,

F i g. 8 einen Längsschnitt nach Linie B-B aus F i g. 7 in gegenüber F i g. 7 verkleinertem Maßstab und

F i g. 9 einen Teilschnitt durch einen mit einer Gewölbedecke versehenen Tunnel im Bereich der Auflagerung der Gewölbedecke auf den Seitenwänden.

Der in F i g. 1 dargestellte Verkehrstunnel besteht aus zwei im Querschnitt im wesentlichen L-förmigen Seitenwänden 1 und einer Deckenplatte 2, die jeweils aus Stahlbeton hergestellt sind. Die Form der als Winkelstützmauern ausgebildeten Seilenwände 1 ist so gewählt, daß sie sich bei großen Erddrücken im bemessungsentscheidenden Lastfall »Pressungen aus Bergbau« auf einer schiefen Ebene 3 gegeneinander bewegen können. Die Neigung dieser schiefen Ebene läßt sich in einer statischen Berechnung genau vorherbestimmen, wobei der Reibungswert je nach in der schiefen Ebene 3 anzuordnenden, nicht dargestellten zusätzlichen Gleitschichten beeinflußt werden kann. Die Deckenplatte 2 ist über Elastomer-Lager 4 oder in ähnlicher Weise auf dem lotrechten Teil der Seitenwände 1 abgestützt. Die Elastomer-Lager 4 liegen dabei zweckmäßig auf Gleitfolien 5 oder einer ähnlichen Unterlage auf, so daß Relativbewegungen zwischen den Seitenwänden 1 und der Deckenplatte 2 in den die Elastomer-Lager enthaltenden Glcitfugen ausgeglichen werden können.

Die zwischen den horizontalen Abschnitten lader im Querschnitt L-iörmigen Seiienwänvie 5 befindliche Fuge 6 kann je nach den zu erwartenden Erdreichbewegungen beliebig breit ausgelegt und mit einum dauerplasti-Bchen Material ausgefüllt werden, das als Dichtung dient,

Unter dem Tiinnelbauwerk ist, wie Fig. 1 zeigt, eine durchgehend»; Dränageschicht 7 angeordnet, die sowohl während des Bauens des Tunreis als auch nach Fertigstellung desselben vorteilhaft sein kann, Weiterhin kann, wie beim dargestellten Auslülirungsbeispiel, zum Abbau von im Erdreich örtlich auftretenden Kluftuntl Treppenbildungen um das gesamte lunnelbauwerk ein Kunstboden 8 mit dauerplasiischen Eigenschaften vorgesehen werden.

Auf Grund der Formgebung der aus Stahlbeton bestehenden Seitenwände 1 und der Deckenplatte 2 kann selbst bei unterschiedlichen Bewegungen dieser Elemente gegeneinander in jedem Falle das erforderliche Lichtraumprofil des Tunnels garantiert werden, d. h. zum Beispiel der lotrechte Abstand zwischen den Gleisen 9 und der Unterseite der Deckenplatte 2 wird islets beibehalten, während der Abstand zwischen den lotrechten Abschnitten der beiden Seitcnwände 1 sich in bestimmten Grenzen verändern kann. Dies i>t mehl zuletzt darauf zurückzuführen, daß die Gleise '■) mit dem Schotierunterbau 10 in einer vom horizontalen Teil la i der Seitepwändc 1 gebildeten Wanne verlegt sind. An Stelle von Gleisen kann man auf den horizontalen Abschnitten 1.7 der Seitenwände 1 auch Fahrbahnen für Straßenfahrzeuge usw. anbringen.

Der in F i g. 2 dargestellte Verkehrstunnel unterschci-) det sich von dem aus Fig. 1 lediglich dadurch, daß die Decke als Gewölbedecke ausgebildet ist und beispielsweise aus zwei Teilen 20 besteht und dabei einen beweglichen Dreigelenkrahmen bildet. Dio Seitenwände 1 besitzen wiederum einen L-förmigen Querschnitt mit eine Wanne bildenden horizontalen Abschnitten la, beispielsweise zur Aufnahme von Gleisen 9 und Schotter 10. Lediglich zwischen den oberen Enden der Seitenwände 1 und den beiden Teilen 20 der Gewölbedecke sind Gelenke 21 vorgesehen, die beispielsweise in Fig.9 im einzelnen dargestellt sind. Ebenso befindet sich zwischen den beiden aneinanderstoßenden oberen Enden der Deckcnieile 20 ein Gelenk 21. Die Decke ist somit als beweglicher Dreigelenkrahmen ausgebildet, wobei der Bewegungsspielraum in den Gelenken nach den durch Erdreichbewegungen zu erwartenden Bewegungen des Bauwerkes beliebig variabel ausgebildet werden kann.

F i g. 3 zeigt im Grundriß ein Stück eines gekrümmten Verkehrstunnels. Die Länge der einzelnen Elemente wie der Seitenwände I₁ d. h. der Abstand der zwischen den aufeinanderfolgenden Seitenwänden verbleibenden Bewegungsfugen 19 kann nach den in Längsrichtung des Tunnels zu erwartenden Erdreichbewegungen bestimmt werden. Es wird im Regelfall im Mittel bei 6 bis 10 m liegen, kann jedoch bei extrem großen Erdreichbewepunger. auch wesentlich kurzer sein.

Aus F i g. 3 ist auch zu erkennen, daß die Bauelemente rJer Tunnelröhre in ihrer Form den Krümmungen des Tunnels angepaßt sind, was ein Vorieil der Stahlbetonbauweise ist.

F i g. 4 zeigt einen Teilschnitt durch zwei hintereinander angeordnete Seitenwände 1 eines erfindungsgemäßen Verkehrstunnels ohne Außenisolierung. Die zwischen den beiden Seitenwänden 1 verbleibende Fuge ist an der Innenseite der Tunnelröhre mit einem an die beiden Seitenwände angeklemmten oder sonstwie befestigten Dichtungsband 18 aus Kautschuk oder sonstigem geeigneten Material wasserdicht verschlos-

sen. Das Dichtungsband 18 ist an seinen ■ beiden Längskanten »mit jeweils einer lösbaren Klemmeinrichtung 11 befestigt, die es ermöglicht, das Dichtungsband ,18 im Bedarfsfall jederzeit auszutauschen. Auf der .Außenseite der Tunnelröhre istdieFuge l3 mittels einer flachen Platte 12 aus Asbestzement oder ähnlichem Material derart verschlossen, daß kein Erdreich in die Fuge 13 eindringen kann. Die Breiteder offenen Fuge 13 ist von den zu erwartenden Bewegungen der Tunnelkonstruktiori'abhängig. Sie wird so groß gewählt, daß die maximalen Pressungen des Erdreiches praktisch ,zwängungsfrei aufgefangen werden können. Das Dieh-"tungsband 18 und die Platte 12 müssen dabei so 'bemessen v/erden, daß nicht nur maximale Pressungen, sondern auch die auf Grund der Bewegungen des Erdreiches zu erwartenden maximalen Zerrungen einwandfrei aufgenommen bzw. ausgeglichen werden können.

■ Gemäß F i g. 5 ist die Tunnelröhre auf der Außenseite mit einer Isolierung 22 versehen, wobei jede dieser auf . Vder Außenseite eines Bauteils angebrachten Isolierungen 22 wasserdicht über ein Stahlblech 23 an die ^betreffende Klemmeinrichtung 11 und somit an das Dichtungsband 18 angeschlossen ist. Die Isolierung 22 -'kann je nach den Erfordernissen an der Außenseite mit einem Mauerwerk 24 und im Bereich der Fuge 13 mit einer beispielsweise aus Beton bestehenden Platte 25 abgedeckt sein. Zwischen dieser Platte 25 und der Isolierung 22 ist hierbei wieder jeweils eine beispielsweise aus Asbestzement besiehende Platte 12 vorgesehen, welche Relativbewegungen der einzelnen Teile zuläßt, ohne daß die Isolierung 22 beschädigt wird.

F i g. 6 zeigt eine Möglichkeit, wie die zwischen einer Seitenwand 1 und einer Deckenplatte 2 verbleibende Fuge abzudichten ist. Außerdem ist aus Fig.6 die Auflagerung der Deckenplatte 2 auf einer Seitenwand 1 im einzelnen zu erkennen.

Die Deckenplatte 2 liegt auf Elastomer -Lagern 4 auf. die jeweils auf einer Gleitfolie 5 ruhen, die sich auf der Oberseite der Seitenwand 1 befindet. Dabei ist erkennbar, daß die Fügendichiüng durch ein Dichiungs band 18 und Klemmeinrichtungen 11 auch in diesem Falle anwendbar ist, wobei gleichzeitig zu erkennen ist. daß alle in Längsrichtung und in Querrichtung des Tunnels verlaufende Fugen auf diese Weise bewegbar abgedichtet werden können. Der Bewegungsspielraum zwischen der Seitenwand 1 und der Deckenplatte 2 läßt sich durch die Formgebung der Deckenplatte 2 begrenzen, nämlich dadurch, daß die Deckenplatte 2 an der Unterseite eine Ausnehmung enthalt, in welche das obere'Ende'der Seitenwand 1 hineinragt. Die Seitenwände 14 dieser Ausnehmung dienen als Anschläge, welche verhindern, daß die Deckenplatte 2 bei extrem großen Querbewegungen von der Seitenwand 1 abrutschen kann. Bei dieser Konstruktion ist es aber nur schwer oder überhaupt nicht möglich, einzelne Ciastomer-Lager 4 und'die darunter befindliche Gleitfolie 5 später auszutausdhen oder zl: reparieren, weil diese Lagerelemente nur schwer oder gar nicht zugänglich sind.

Bei der in F ί g. 7 und 8 dargestellten Auflagerung'der Deckenplatte 2 auf einer Seitenwand V sind'die Elastomer-Lager 4 und die Gleitfolien 5 auch nach dem Zusammenbau gut zugänglich und''können daher

ίο jederzeit repariert oder ausgetauscht werden, nachdem man das Dichtungsband 18 nach Lösen der Klemmeinrichlungen 11 abgenommen hat.

I Fig.8 zeigt, wie die Auflagerung gemäß Fig.7 in Längsrichtung aussieht. Es ist deutlich erkennbar, daß neben jedem Elastomer-Lager 4 und der darunter befindlichen Gleitfolie 5 noch genügend Spielraum zum Ansetzen einer hydraulischen Presse 15 verbleibt, falls ein Lager repariert oder ausgewechselt wcrcien muß. Die einzuschiebenden hydraulischen Pressen 15 werden nur vorübergehend angeordnet, wenn nach der Fertigstellung des erfindungsgemäßen Tunnels ein oder mehrere Lager 4 und die entsprechenden Gleitfolien 5 ausgetauscht oder repariert werden müssen.

Zwischen den einzelnen Auflagerbereichen befinden sich mit der Seitenwand 1 aus einem Stück bestehende Vorsprünge 16, welche in entsprechende Ausnehmungen 17 der Deckenplatte 2 hineinragen. Die Seitenwände 14 der Ausnehmung 17 dienen wiederum als Anschläge, welche sowohl die seitliche als auch die in Längsrichtung verlaufende Relativbewegung zwischen der Deckenplatte und der betreffenden Seitenwand begrenzen.

Aus F i g. 9 ist ein Gelenk 21 einer Gewölbedecke zu erkennen, das sich zwischen der Seitenwand 1 und dem einen Teil 20 der Gewölbedecke befindet. Wegen der als beweglicher Dreigelenkrahmen ausgebildeten Gewölbekonstruktion müssen hier sowohl vertikale als auch horizontale Kräfte bei ausreichender urehbarkeit aufgenommen werden. Dies erreicht man beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine kreisformip gekrümmte Auflagefläche 26. jedoch sind auch andei χ gelenkige Lagerkonstruktionen denkbar.

Die im Bereich der Auflagerflächen 26 befindliche Fuge wird an der Innensei'.e des Tunnelbauwerkes mittels eines Dichtungsbandes 18 und lösbarer Klemmeinrichtungen 11 wasserdicht verschlossen, während auf der Außenseite eine durchgehende Isolierung 27 vorgesehen ist. die im Bereich der Fuge durch eine Verstärkung 28 peschützt wird.

Obwohl es vorzuziehen ist, die einzelnen Teile des crfindungsgemäßeh Tunnels an Ort und Stelle vorzubereiten und mit Hilfe von Ortbeton fertigzustellen, kann man diese Teile auch entfernt von der Baustelle vorfertigen und dann im vorgcfertiglen Zustand lediglich zur Montage an die Baustelle befördern.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: 23

1. Tunnel, insbesondere Verkehrstunncl, uus Stahlbeton für ßergsenkungsgcbiete oder ähnlich gelagerten Baugrund, der im Querschnitt aus wenigstens drei gegeneinander bewegbaren Teilen begrenzter Länge aus Stahlbeton besteht, von denen zwei als Winkelstülzmauern und wenigstens ein dritter als Deckenkonstruktion ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß seine Teile gegeneinander verdrehbar und verschiebbar sind und daß die Winkelstüizmauern jeweils auf einer schiefen Ebene (3) gegeneinander verschiebbar gelagert sind,

2.Tunnel nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenkonstruktion aus einer auf den Seitenwänden (1) der Winkelstützmauern seitlich relativ zu diesen beweglich aufliegenden Deckenplatte (2) besteht.

3. Tunnti nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenkonsiruktion aus einer auf den Seitenwänden (1) der Winkelstützmauern seitlich relativ zu diesen beweglich aufliegenden, gegebenenfalls in sich gelenkigen, Gewölbedecke besteht.

4. Tunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede schiefe Ebene (3) eine zusätzliche Gleitschicht aufweist.

5. Tunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenplatte (2) auf den Seitenwänden (1) der Winkelstützmauern über Elastomerlager (4) abgestützt ist.

6. Tunnel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter jedem Lager (4) eine Gleitfolie (5) angeordnet ist.