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Meerestunnel Die Erfindung betrifft einen Meerestunnel, bei dem eine
vorzugsweise aus Beton bestehende Röhre in einer Seilkurve unter Wasser zwischen
die zu verbindenden Ufer gehängt ist, nach Patentanmeldung P 20 09 399.6.
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In der IRauDtanmeldung ist bereits ein Meerestunnel dieser Art beschrieben,
dessen wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß das Gewicht der Tunnelröhre weitgehend
vom Auftrieb getragen wird und nur die Draktisch sehr klein zu machende Differenz
zwischen Gewicht und Auftrieb von den innerhalb der Tunnelröhre zu den Ufern verlegten
Spannseile aufgenommen werden muß.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung des bekannten
Meerestunnels dahingehend, daß Anderungen in der Verkehrs last innerhalb des Tunnels
sich nur in einer geringfügigen oder überhaupt keiner zunehmenden Durchhängung der
Dunnelröhre bemerkbar machen.
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Hierzu sieht die Erfindung nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform
vor, daß die Röhre in bestimmten Abstanden entlang ihrer Länge durch bis dicht über
den Meeresboden hängende Gewichte beschwert ist und daß die Röhre einschließlich
der Gewichte nur geringfügig schwerer als der Auftrieb ist. Aufgrund dieser Ausbildung
wird erreicht, daß sich beim Auftreten einer Verkehrslast im tunnel dieser nur so
weit senken kann, bis die Gewichte den Meeresboden berühren. Von diesem Moment an
wird die Dunnelröhre gerade in dem Maße entlastet, wie die Verkehrslast zugenommen
hat, so daß es zu einem weiteren Durchhängen nicht kommen kann. Besonders vorteilhaft
ist es dabei, wenn die Gewichte eine der Verkehrslast im tunnel entsprechende Belastung
bilden, weil dann einerseits die Gewichte die minimal mögliche Größe haben und dennoch
auch bei voller Verkehrs last kein über die Anfangsbewegung hinausgehendes Durchhängen
der Tunnelröhre befürchtet werden muß.
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Bevorzugt sind die Gewichb ca. alle 100 m entlang der funnellänge
angehängt. Sie befinden sich zweckmäßigerweise an seitlichen Vorsprüngen der Röhre.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gewichte ca. 0,5 m über dem
Meeresboden hängen. Durch diese Distanz wird das Zunehmen des Durchhängens der Tunnelröhre
begrenzt.
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Sofern die Röhre aus einzelnen Längenabschnitten zusammengesetzt ist,
sind die Gewichte vorteilhafterweise jeweils in der Nähe der Stoßstellen der Abschnitte
angehängt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Röhre in bestimmten Abständen entlang ihrer Länge durch auf
dem Meeresboden ruhende Gewichte beschwert ist und daß die Röhre leichter als ihr
Auftrieb ist, während Röhre und Gewichte zusammen jedoch schwerer als der Gesamtauftrieb
sind.
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Dabei ist die Ausbildung zweckmäßigerweise so, daß der Auftrieb
der
Röhre auch noch größer als das Gewicht der Röhre einschließlich der vollen Verkehrslast
ist. Auf diese Weise kann die Röhre insgesamt allenfalls so schwer werden wie ihr
Auftrieb, so daß eine Zunahme des Durchhängens vollständig ausgeschlossen ist.
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Der über das Gewicht der Röhre einschließlich der Verkehrs last hinausgehende
Auftrieb wird durch die Ballastgewichte am Meeresgrund aufgefangen.
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Die Gewichte liegen zweckmäßig seitlich der Röhre auf dem Meeresboden,
und es verlaufen von den Gewichten schräge Hängeseile oder -ketten zu der Röhre
und insbesondere zu den seitlichen Vorsprüngen. Auf diese Weise wird auch eine seitliche
Stabilisierung der Tunnelröhre erzielt.
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Meeres tunnels dieser
Art kennzeichnet sich dadurch, daß ein kompletter Tunnelröhrenabschnitt einschließlich
aller Einbauten im Trockendock hergestellt und - provisorisch an den Enden abgeschlossen
-an die Absenkstelle eingeschwommen wird. Dabei werden die als Fundamentkörper bestimmten
Gewichte zweckmäßig im schwimmfähigem Zustand an die geplante Absenkstelle gebracht,
dort geflutet und an Hilfspontons bis auf die Meeressohle abgesenkt, wo sie mit
Beton ausgefüllt werden, wobei das obere Ende der am Fundamentkörper befestigten
Hängekette durch eine Boåe an der Meeresoberfläche gehalten wird.
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Der Vorbau der Tunnelröhre erfolgt zweckmäßigerweise von einem oder
beiden Ufern beginnend so, daß die Tunnelabschnitte einzeln durch Fluten abgesenkt
und an den bereits montierten Strang in den Spanngliedern gekuppelt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadadurch,
daß die montierten Tunnelabschnitte an den Hängeketten bereits beim Vorbau in ihrer
endgültigen Planlage befestigt und durch Entfernen des Flutwassers in dieser Lage
stabilisiert werden.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine in der Mitte unterbrochene Seitenansicht
einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Meerestunnels, Fig. 2 den Ausschnitt
a der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und im Schnitt, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie
III-III in Fig. 1, Fig. 4 eine in der Mitte unterbrochene Seitenansicht einer weiteren
vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meeres tunnels, Fig. 5 den Ausschnitt
b der Fig. 4 in vergrößertem Maßstab und im Schnitt und Fig. 6 einen Schnitt nach
Linie VI-VI in Fig. 4.
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Nach den Fig. 1 bis 3 besteht die Tunnelröhre 11 aus einzelnen Tunnelabschnitten
11a, 11b, 11c, ... 11y, 11z, welche gemäß Fig.2 an Stoßstellen 15 dicht miteinander
verbunden sind. Die Tunnelröhre 11 wird in Längsrichtung von Spannseilen 17 durchsetzt,
die an den Ufern bei 18 beispielsweise im felsigen Untergrund sicher und unter Spannung
verankert sind. In Abständen von z.B.
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100 m sind unmittelbar neben den Stoßstellen 15 seitliche Ansätze
14 an den Tunnelröhrenabschnitten vorgesehen, von denen sich nach unten Hängeketten
oder Hängeseile 16 erstrecken. Gemäß Fig. 3 sind am unteren Ende der Hängeketten
16 Gewichte 13 befestigt. Zur Stabilisierung der Gewichte können vorteilhafterweise
von den Gewichten zur Mitte der Tunnelröhre 11 noch Stabilisierungsseile oder -ketten
20 gespannt sein.
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Nach Fig. 3 ist die Länge der Hängeketten 16 so gewählt, daß die Gewichte
13 mit geringem Abstand über dem Meeresboden 12 schweben.
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Nach Fig. 3 sind die Hängeketten 16 in den seitlichen Vorsprüngen
14 mittels Widerlagern 21 festgelegt.
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Die Ausbildung der Ballastgewichte 13 ist derart, daß ihr Gewicht
in etwa der maximal in dem Tunnel zu erwartenden Verkehrs last entspricht. Bewegen
sich in den beiden für Fahrzeuge vorgesehenen Kanälen 22, 23 Fahrzeuge, so wird
der Durchhang des Tunnels 11 erhöht und die Ballastgewichte 13 setzen sich auf dem
Meeresboden ab. Hierdurch erfolgt eine teilweise Entlastung der Tunnelröhre 11,
so daß bei einem weiteren Zunehmen der Verkehrslast ein weiteres Durchhängen nicht
auftritt. Die Ballastgewichte 13 werden zweckmäßigerweise so schwer gewählt, daß
sie der maximal zu erwartenden Verkehrs last entsprechen. Der Auftrieb der Tunnelröhre
11 ist so gewählt, daß er etwas geringer als das Gewicht der Tunnelröhre 11 einschließlich
der Ballastgewichte 13 ist, so daß der in der Zeichnung dargestellte Schwebezustand
bei nicht vorhandener Verkehrslast gegeben ist.
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Der Querschnittsaufbau der Tunnelröhre 11 ist in bezug auf das Verhältnis
von Luftraum zu Betonquerschnittsfläche so ausgelegt, daß das -Gewicht der Tunnelröhre
samt allen Einbauten den Auftrieb vorzugsweise um etwa 1 t/m übersteigt.
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Nachdem die Gewichte 13 sich auf dem Boden abgesetzt haben, erhöht
sich bei Aufbringen der Verkehrs last der für die Bemessung der Hängeröhre maßgebende
Seilzug nur in geringem Maße.
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Infolge des aus den Ballastgewichten 13 resultierenden großen Seilzuges
entsteht eine stark stabilisierende, steifigkeitserhöhende Wirkung im Gesamtsystem
sowohl gegen lotrechte und seitliche als auch gegen verdrehende Verformungen.
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Erfindungsgemäß wird die Tunnelröhre in 100 m langen Geilabschnitten
in schlaff armiertem Beton hergestellt. Sie wird in Längs- und Querrichtung vorgespannt.
Die Längsvorspannung ist so ausgelegt, daß keine Längszugspannungen im Beton sowohl
aus dem Seilzug als auch aus der Biegewirkung auftreten. Auch die Quervorspannung
dient zusammen mit dem Wasserdruck zur Vermeidung von Betonzugspannungen in Umfangsrichtung.
Beide Vorspannmaßnahmen bezwecken die rissefreie Oberfläche zur Gewährung der Dichtigkeit.
Zum Schutz der Betonoberfläche gegen das Meerwasser ist eine glasfaserverstärkte
Kunststoffbeschichtung vorgesehen.
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Die 100 m langen vorgespannten Teilabschnitte werden in ihren Längsvorspanngliedern
gekuppelt und zusammengespannt. Die Yugen werden in geeigneter Weise durch Kunststoff<lichtmittel
abgedichtet.
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Die Ballastgewichte 13 sind schlaff bewehrte Betonquader, die beiderseits
der Gunnelröhre 11 mit die Hängeketten bildenden Gelenkstabketten 16 aus Stahl an
den seitlichen Konsolen 14 von Manschetten aufgehängt werden. Die Sicherung der
Lage dieser Ballastkörper gegen seitliche Bewegung infolge der Wasserströmung erfolgt
durch die schräg verlaufenden Verbandsseile 20.
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Die Tunnelrohrabschnitte 11a, 11b ... werden im Trockendock hergestellt.
Die Einbauten für Fahrbahn- und Lüftungsräume können mit Fertigteilen ausgeführt
werden, wobei ein Restteil erst zu einem späteren Zeitpunkt eingebaut wird, um die
Schwimfahigkeit des Rohrabschnittes zu erhalten. Der im rockendock fertiggestellte
Rohrabschnitt wird nach provisoriscinem Abschluß an deil Endquerschnitten schwimmend
an die Absenkstelle transportiert.
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Die Montage der Rohrabschnitte beginnt gleichzeitig von den beiden
Ufern aus, wobei die ersten Rohrteile direkt an den Felstunnel angeschlossen und
im Fels bereits verankert werden.
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Der Vorbau erfolgt durch Absenken und Anschließen weiterer Rohrabschnitte.
Dabei werden am jeweils vorderen Ende des Schusses die mit Pontongeräten eingeschwommenen
Ballastkörper angehängt, am hinteren Ende wird entweder eine gleichwertige Montagehilfslast
angebracht oder ein entsprechender Rohrabschnitt geflutet. Der Anschluß des abgesenkten
Rohrabschnittes an den bereits fertiggestellten Strang wird durch Kupplung der Spannglieder
durchgeführt. Um eine stabile Lage der Rohre zu erhalten, wird das Montagehilfsgewicht
bzw. ein Teil der gefluteten Wassermenge entfernt, so daß die vorgebaute Röhre 11
in diesem Zustand an den auf der Meeressohle aufliegenden Ballastkörpern 13 verankert
ist.
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Nach dem Vorbau von beiden Ufern her wird die Tunnelröhre in der Mitte
durch Kupplung und Anspannen der Spannglieder geschlossen. Die Spannkraft und der
Spannweg werden dabei so ausgelegt, daß die endgültige Seillinie erzeugt wird und
sich die Ballastkörser von der Sohle 12 abheben. Entsprechend dem Einbau der Restausstattungen
der Tunnelröhre wird in der Mitte nachgespannt, um die geplante Seillinie beizubehalten.
Damit aber die Sollage der hängenden Ballastgewichte 13 gewährleistet werden kann,
sind die Hängegelenkketten 16 erfindungsgemäß nachstellbar ausgebildet.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 zeichnet sich dadurch aus,
daß die SDannseile 17 in der Tunnelröhre 11 keine eigentlich tragende Funktion haben
und praktisch auch weggelassen werden könnten. Dies wird dadurch ermöglicht, daß
die Tunnelröhre 11 in diesem Fall einschließlich der maximal zu erwartenden Verkehrslast
leichter ausgebildet ist als der Auftrieb ausmacht.
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Um die Tunnelröhre 11 dennoch in der gewünschten Tiefe unter Wasser
zu halten, sind über Hängeketten 16 Ballastgewichte 13 angebracht, die auf dem Meeresboden
12 ruhen und so schwer sind, daß sie die Tunnelröhre 11 auch bei völlig fehlender
Verkehrslast in der aus Fig.6 ersichtlichen vorgewählten Höhe halten.
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Die Hängeketten 16 sind etwas schräg nach außen verlaufend, um die
Tunnelröhre 11 nicht nur in vertikaler, sondern auch in horizontaler Richtung zu
stabilisieren.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 hat den Vorteil, daß jedwede
Änderung des vorgewählten Durchhanges bei veränderter Verkehrslast vermieden wird
und somit ein absolut stabiles Tunnelgebilde vorliegt. Außerdem kann der Durchhang
selbst auf ein Minimum herabgesetzt, ja sogar zu null gemacht werden. Hierdurch
wird insbesondere an den Einlaufstellen in die Ufer 18 im Gegensatz zu der Ausführungsform-nach
den Fig.
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1 bis 3 ein geringes Steigungsmaß ermöglicht, so daß außer zwei für
Fahrzeuge vorgesehenen Kanälen 22, 23 auch ein Eisenbahnkanal 24 vorgesehen werden
kann. Die übrigen aus Fig.6 ersichtlichen Längskanäle dienen der Be- und Entlüftung.
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Die Abstände, in denen die Ballastgewichte 13 angehängt werden, betragen
vorzugsweise ebenfalls 100 m.
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Sowohl bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 als auch bei
der nach den Fig. 4 bis 6 sind an den Verankerungsstellen jeweils zwei Ballastgewichte
13 an seitlich gegenüberliegenden Stellen der Tunnelröhre 11 vorgesehen.
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Der Meeresspiegel ist in beiden tusführungsformen mit einer Linie
25 angedeutet.
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