DE2422457B2 - Tübbing zur Auskleidung von Tunneln o.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tübbing aus elastischplastischem Werkstoff wie Gußeisen mit Kugelgraphit zum Auskleiden von Tunneln od. dgl., der aus einem kreisbogenförmig gekrümmtem, quer zu seiner Krümmung mit konzentrischen Gurten und die Gurte verbindenden Stegen wellenartig profiliertem Mantel mit allseitigen Anschlußflanschen besteht.

Es sind bereits Tübbings aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Auskleiden von Tunneln bekannt, die aus einem kreisbogenförmig gekrümmten, quer zu seiner Krümmung mit konzentrischen Gurten und die Gurte

verbindenden Stegen wellenartig profiliertem Mantel mit allseitigen Anschlußflanschen bestehen (Zeitschrift »Der Stahlbau« 9/1973, S. 286/287; Prospekt der Rheinstahl AG vom April 1971 »Rheinstahl-Tunnelringe aus Gußeisen«, S. 2 und 3 sowie 22 bis 25 und DE-OS 19 43 367). Diese bekannten Tübbings haben gegenüber Tübbings aus anderen Gußwerkstoffen aufgrund der günstigen Eigenschaften des Gußeisens mit Kugelgraphit den Vorteil einer größeren Elastizität und höherer Festigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsverminderung. Durch in die Wellen eingefügte radiale Rippen ist der wellenartig profilierte Mantel versteift. Hierdurch wird der Vorteil der großen Elastizität des Werkstoffes zum Teil wieder aufgehoben. Dies ist zwar in den Fällen vorteilhaft, in denen die Tübbings beim Schildvortrieb axial hoch belastet werden, hat jedoch den Nachteil, daß derartige Tübbings Bode.ibewegungen gegenüber nicht in allen Richtungen stets ausreichend elastisch sind. Insbesondere in Bergsenkungsgebieten ist nicht nur quer zur Längsachse eine große Nachgiebigkeit erwünscht, sondern auch und besonders in axialer Richtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tübbing der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß seine Verformbarkeit gegenüber den bekannten Tübbings sowohl in axialer als auch in radialer Richtung verbessert ist.

Ausgehend von den obengenannten, aus Gußeisen mit Kugelgraphit bestehenden Tübbings mit wellenartig profiliertem Mantel, besteht die Erfindung darin, daß die Innengurte und/oder die Außengurte des Tübbings mit Einbuchtungen und/oder Ausbuchtungen in radialer Richtung sowie die Stege mit Einbuchtungen und/oder Ausbuchtungen in axialer Richtung versehen sind.

Der erfindungsgemäße Tübbing bietet durch die Kombination der elastisch-plastischen Eigenschaften des Werkstoffes, wie Gußeisen mit Kugelgraphit, mit der besonderen konstruktiven Gestaltung des Tübbingmantels den Vorteil, daß Stege und Gurte bei Beanspruchung des Tübbings in Axialrichtung sich nach Art eines Faltenbalges verformen und der Tübbing hierdurch große axiale Kräfte aufnehmen kann. Modell-Ringversuche und Berechnungen haben ergeben, daß allein durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Tübbingmantels die Nachgiebigkeit des Tübbings vorteilhaft in weiten Grenzen wählbar ist, ohne daß bei Belastung ein Bruch eintritt, wobei von dem Grundgedanken ausgegangen wurde, daß dem verdrängten Material, wegen der unterschiedlichen Durchmesseränderungen von Innen- und Außengurt des wellenförmigen Querschnitts infolge Verformung in Tunnellängsrichtung, für Druckbelastungen Raum zur Verfügung zu stellen ist, während bei Zugbelastungen zusätzliches Material bereitgehalten werden muß.

Als besonders günstig hat sich eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Einbuchtungen oder Ausbuchtungen der Gurte und/oder Stege symmetrisch verlaufen, doch hat in manchen Fällen ungewöhnlichen Belastungsverlaufs der asymmetrische Verlauf dieser Ein- bzw. Ausbuchtungen gewisse Vorteile gegenüber einer symmetrischen Anordnung.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Höhen und Tiefen der Ein- und Ausbuchtungen sowie deren Zahl in den Gurten und Stegen über den Umfang eines Tübbingsegmentes unterschiedlich groß sind. Durch eine derartige Ausbildung ist die Möglichkeit gegeben, den Tübbing weitgehend den zu erwartenden unterschiedlichen

Beanspruchungen durch auf ihn einwirkende Kräfte anzupassen, die insbesondere durch wechselnde Bodenformationen bedingt sind, in welche der Tübbing eingebettet ist.

Auch ist es in manchen Fällen vorteilhaft, anstelle von Ein- und Ausbuchtungen unterschiedlicher Höhen und Tiefen sowie unterschiedlicher Anzahl in den Gurten und Stegen oder zusätzlich dazu, die Wandstärken und/oder die Radien der wellenförmigen Wandungen über den Umfang des jeweiligen Segmentes zu verändern. Hierdurch ist es möglich, den Tübbing noch besser entsprechend den über seinen Umfang unterschiedlichen Beanspruchungen zu gestalten und zonen- bzw. streckenweise unterschiedliche Nachgiebigkeiten bereits beim Entwerfen desselben festzulegen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Stoßflanschverbindungen des Tübbings in an sich bekannter Weise in Umfangsrichtung, unter Verzicht auf durchgehende plattenförmige Flanschen, der Profilierung der wellenförmigen Wandungen angepaßt sind. Weiterhin können auch die Ringflansche, unter Verzicht auf einen durchgehenden plattenförmigen Flansch, aufgelöst sein. Beide vorgenannten Ausführungsformen führen zu einer Verminderung der Torsionssteifigkeit des Tübbings, der gemäß Hauptanspruch eine besondere Bedeutung zukommt, die über ihre Bedeutung bei steifen Tübbings weit hinausgeht.

Um den erfindungsgemäß besonders in axialer Richtung nachgiebigen Tübbing auch für Tunnelbauten im Schildvortrieb mit Vorteil verwenden zu können, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Tübbing entweder an der Innenseite mit axial gerichteten Rippen versehen ist, die Trennspalte aufweisen, in die druckübertragende Distanzstücke einschiebbar sind, oder daß er an der Innenseite mit heraustrennbaren, über die Tübbinglänge durchgehenden und axial gerichteten Rippen versehen ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß die dem Tübbing erfindungsgemäß in axialer Richtung verliehene Nachgiebigkeit auf einfache Weise für die Dauer des Schildvortriebs aufgehoben werden kann, so daß er die für den Schildvortrieb erforderliche axiale Steifigkeit aufweist.

Eine weitere Möglichkeit, die axiale Nachgiebigkeit des Tübbings zum Zwecke des Schildvortriebs aufzuheben, besteht erfindungsgemäß darin, daß er an der Innenseite mit elastischen Haltevorrichtungen für Vortriebsstempel versehen ist, welche den wellenförmigen Mantel während des Vortriebs überbrücken. Dabei können durch Zwischenschalten von Neoprene-Druckkissen Einbauungenauigkeiten ausgeglichen werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt.

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung zwei Tübbir.gausschnitte.

F i g. 2 Einzelheiten von F i g. I in Schnitten,
Fig.3 den Querschnitt eines Tübbings mit Sicht auf den Stoßflansch, und zwar links mit Schraub- und rechts mit Klemmverbindung,

ί F i g. 4 den Längsschnitt eines Tübbings mit Sicht auf den Ringflansch,

Fig.5 den Querschnitt eines Tübbings mit Sicht auf die Axialrippen,

Fig.6 einen Querschnitt an der Stoßstelle zweier

in Tübbings mit einem eingesetzten Vortriebsstempei.

Fig. 1 zeigt in Ausschnitten zwei erfindungsgemäße, verschieden ausgebildete bogenförmig gekrümmte Tübbings 3 mit Einbuchtungen 1 und Ausbuchtungen 2, und zwar in der oberen Abbildung an den Stegen 6 in

ι⁵ axialer Richtung und in der unteren Abbildung an den Innengurten 4 und Außengurten 5 in radialer Richtung, wobei die Wellen entweder symmetrisch 7 oder asymmetrisch 8 zur Umfangsrichtung ausgebildet sind. Gemäß Schnitt d-d können die Wellungen ausgerundet

2» sein. Der Tübbing 3 kann eine oder mehrere Wellungen von gleicher oder unterschiedlicher Höhe aufweisen.

Fig.2 zeigt im Detail die Anwendung verschieden großer Radien 9 und unterschiedlicher Wanddicken 10 im Querschnitt eines Tübbingsegmentes, durch die ein

2*> gleichmäßiger Spannungsfluß erreicht werden kann.

In Fig.3 ist die Ausbildung des Stoßflansches 11 dargestellt, der — unter Verzicht auf durchgehende plattenförmige Flanschen — der Querschnittsform angepaßt und der in der linken Hälfte der Abbildung mit

in Augen 12 für Schrauben sowie im rechten Teil der Abbildung mit Klemmen 13 versehen ist, von denen eine der Schnitt c-c verdeutlicht.

Aus Fig.4 ist die analoge Auflösung eines Ringflansches 14 ersichtlich, der ebenfalls mit Augen 15 für

) · Schrauben versehen ist.

In F i g. 5 ist der Tübbing auf der Innenseite mit axial gerichteten Rippen 16 versehen, und zwar in der rechten Hälfte der Abbildung mit einer Rippe, die an zwei Stellen einen Trennspalt aufweist. In die Trennspalte

■ι» sind druckübertragende Distanzstücke 17 eingeschoben. In der linken Hälfte der Darstellung ist die Rippe 16 durchgehend ausgebildet; sie wird nach dem Vortrieb an den Stellen 18 herausgetrennt, beispielsweise durch Sägen.

•i"> In Fig.6 ist der Tübbing an der Innenseite mit elastischen Haltevorrichtungen 19, und zwar mit gummibeschichteten ösen, und einem daran befestigten Vortriebsstempel 20 versehen, welcher während des Schildvortriebes den wellenförmigen Mantel 21 des

V) Tübbings überbrückt und an dem Vortriebsstempel des benachbarten Tübbings anliegt. Zum Ausgleichen von Einbau-Ungenauigkeiten ist zwischen dem Angriffsschuh 22 des Stempels 20 und dem Ringflansch 14 ein Neoprene-Druckkissen 23 angeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Tübbing aus elastisch-plastischem Werkstoff wie Gußeisen mit Kugelgraphit zum Auskleiden von Tunneln od. dgl., der aus einem kreisbogenförmig gekrümmten, quer zu seiner Krümmung mit konzentrischen Gurten und die Gurte verbindenden Stegen wellenartig profiliertem Mantel mit allseitigen Anschlußflanschen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Innengurte (4) und/oder die Außengurte (5) mit Einbuchtungen (1) und/oder Ausbuchtungen (2) in radialer Richtung sowie die Stege mit Einbuchtungen (1) und/oder Ausbuchtungen (2) in axialer Richtung versehen sind.

2. Tübbing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbuchtungen oder Ausbuchtungen der Gurte und/oder Stege symmetrisch (7) oder asymmetrisch (8) zur Umfangsrichtung verlaufen.

3. Tübbing nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen und Tiefen der Ein- und Ausbuchtungen (1, 2) sowie deren Zahl in den Gurten (4, 5) und Stegen (6) über den Umfang des Segmentes unterschiedlich groß sind.

4. Tübbing nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (10) und/oder die Radien (9) der wellenförmigen Wandungen über den Umfang des jeweiligen Segmentes verändert sind.

5. Tübbing nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßflanschverbindungen (11) in an sich bekannter Weise in Umfangsrichtung, unter Verzicht auf durchgehende plattenförmige Flanschen, der Profilierung der wellenförmigen Wandungen angepaßt sind.

6. Tübbing nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflansche (14) in an sich bekannter Weise, unter Verzicht auf einen durchgehenden plattenförmigen Flansch, aufgelöst sind.

7. Tübbing nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er an der Innenseite mit axial gerichteten Rippen (16) versehen ist, die Trennspalte aufweisen, in die druckübertragende Distanzstücke (17) einschiebbar sind.

8. Tübbing nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er an der Innenseite mit heraustrennbaren, über die Tübbinglänge durchgehenden und axial gerichteten Rippen (16) versehen ist.

9. Tübbing nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er an der Innenseite mit elastischen Haltevorrichtungen (19) für Vortriebsstempel (20) versehen ist, welche den wellenförmigen Mantel (21) während des Vortriebs überbrücken.