DE2435559B2

DE2435559B2 - Tübbing für den Tunnel- und Schachtausbau

Info

Publication number: DE2435559B2
Application number: DE19742435559
Authority: DE
Inventors: Heinz 4640 Wattenscheid Buchmann; Hans Dr.-Ing. 4630 Bochum Heyer; Karl Heinz Dr.-Ing. 4330 Muelheim Westhaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-24
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2435559A1; DE2435559C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Tübbing tür den Tunnel- und Schachtausbau mit in Umfangsrichtung gebogenen und in Tunnellängsriehtung gewölbten Segmenten, ilii· über eine Flanschverbindung mit ilen

benachbarten Tübbingen verbunden sind.

Ein derartiger Tübbing ist bekannt (FR-PS I 292256). Er wird aus Gußeisen hergestellt, um eine möglichst große Biegesteifigkeit zu erhalten. Diese Steifigkeit wird durch allseitige Verbindungsflansche sowie zusätzliche innere Versteifungsrippen verbessert. Ein derartiger Tübbing ist im Regelfall nach dem Widerstandsprinzip konstruiert und nur in Umfangsrichtung gewölbt. Einen derartigen Tübbing verwendet man wegen seiner guten mechanischen unü chemischen Widerstandsfähigkeit gegen Erd- und Wasserdruck hauptsächlich im Schachtausbau. Er ist aber für andere Anwendungsfälle, z. B. für einen Verkehrstunnel in Bergsenkungsgebieten, unbrauchbar. Verkehrstunnel liegen verhältnismäßig dicht unter der Erdoberfläche und müssen die Verkehrslast sowie das Gewicht der Bebauung weitgehend aufnehmen und auch wasser-bzw. gasdicht sein. Die in Bergsenkungsgebieten auftretenden Zerrungen und Pressungen einschließlich der infolge Abbauwirkungen auftretenden stetigen und unstetigen Längenänderungen können im Einzelfall so groß sein, daß der bekannte Tübbing den Beanspruchungen nicht mehr standhält.

Auch andere bekannte Tübbinge sind nach dem Widerstandsprinzip konstruiert (DT-PS 247223. DT-AS 1 171 379, DT-AS 1 943 367), d. h. so ausgelegt, daß sie bei verhältnismäßig großer Starrheit den zu erwartenden Beanspruchungen standhalten können.

Die Erfindung hat sich züi Aufgabe gestellt, zur Vermeidung dieser Nachteile den Tübbing in Axial- und Radialrichtung nachgiebig und elastisch zu gestallen, ohne seine Tragfähigkeit-zu vermindern, so daß er sich den besonderen Beanspruchungen in Bergsenkungsgebieten anpassen kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Flansche an wenigstens einer Stelle als gewollte Schwachstelle des Tübbingausbaus eine Ausnehmung arfweisenzur Ausbildungeines Fließgdenks beim Auftreten einer bestimmten Belastungshöh'* des eingebauten Tübbingausbaus durch das ihn umgebende Gebirge.

Dadurch ergeben sich folgende Vorteile: Das in Tunnellängsrichtung konvex gewölbte Profil der Tübbinge erlaubt eine Längenänderung in beiden Richtungen nach dem orthotropen Ausweich-Widcrstands-Prinzip. Dehnungen und Verkürzungen folgt die Tiibbingauskleidung durch die Wellenform unter Vermeidung von Zwängungskräften. Durch die Auflösung der Verbindungsflansche der Segmente in Form von einzelnen Verbindungslappen, die durch Ausnehmungen voneinander getrennt sind, wird die Längenänderung in Tunnellängsrichtung nur geringfügig eingeschränkt.

Die Ausnehmungen werden zweckmäßig im Scheitelpunkt der Wölbung oder auf halber Bogenlänge eines Flansches bzw. Segmentes angeordnet, wobei jedoch die Segmente eines Tübbings in Umfangsrichtung stärker gekrümmt sein können als der mittleren Krümmung des Tübbings entspricht, um das elastische und plastische Verforrnungsverhalten des Tübbings bei Querkräften zu erhöhen.

Zur zeitweisen firhohung des Widerstandsmomentes des Tübbings können die Ausnehmungen der Flansche mit Laschen überspannt sein. Die Befestigung der Laschen kann mit hochfesten Schrauben erfolgen, die in ovalen Schlitzlöchern der Flansche gehaltensind. Durch Überspannung der Ausnehmungen mit Laschen können die Segmente b/.w. Tübbinge

währenddes Einbaus nicht infolge ihres Eigengewichtes in diesen Bereichen bis zur erfolgten Einbettung einknicken oder sich maßlich so verändern, daß der Einbau erschwert wird, Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Laschen mit Scherbolzen zu befestigen, die bei einer bestimmten Überbeanspruchung abscheren, so daß dann die Fließgelenke im Bereich der Ausnehmungen wirksam werden.

Auf jeden Fall kann bei Verwendung von Stahl das elastische und plastische Verformungsverhalten der Tübbinge noch dadurch erhöht werden, daß an den Segmenten die Flansche zu Flanschlappen aufgelöst sind und der Verbindungsstoß für eine Schweißverbindung eingerichtet ist.

Anstelle einer Segmentform mit rechteckiger Grundfläche kann auch eine Segmentform mit dreiekkiger Grundfläche zur Ausführung kommen, wobei die eine Wandung des Segmentes als sphärisch gekrümmte Wölbung ausgebildet ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Tübbingsegment mit Radial und Verbindungsflanschen und einer in Umfangsrichtung des Tübbings konvex gewölbten Wand in perspeKtivischer Seitenansicht,

Fig. 2 eine Lasche zur Überspannung der Ausnehmung im Verbindungsflansch in perspektivischer Seitenansicht,

Fig. 3 eine Lasche zur Überspannung der Ausnehmung im Radialflansch in perspektivischer Seitenansicht,

Fig. 4 zwei Tübbingsegmente mit in Tünnellängs- und Umfangsrichtung konvex gewölbten Wandungen in perspektivischer Seitenansicht.

Fig. 5 ein Tübbingsegment mit dreieckiger Grundfläche und einer nach außen sphärisch gekrümmten Wand in perspektivischer Seitenansicht.

Die Bezugszeichen haben folgende Bedeutung:

1 bezeichnet ein Tüb'uingscgment. welches mit gleichen Segmenten mit Hilfe der Yerbindungsf!ansehe 4 zu einem ringförmigen Tübbing und mittels der radialen Flansche 3 zu einer 'Tunnelauskleidung zusammengeschraubt wird.

2 bezeichnet die in Tunnellängsrichtung konvex gewölbte Wand des Segmentes 1.

3 bezeichnet den Radialflansch des Segmentes 1 in Umfangsrichtung des Tübbings zur Verbindung mit dem benachbarten Tübbing.

4 bezeichnet den Verbindungsflansch des Segmentes 1 zum anschließenden Segment eines Tübbings zwecks Ausbildung eines ringförmigen Tübbings,

bezeichnet die Ausnehmung des Radialflansches 3, wobei diese Ausnehmung an dieser Stelle ein Fließgelenk in Tunnelquerrichtung ermöglicht,

bezeichnet die Ausnehmung des Verbindungsflanswhes 4, wobei diese Ausnehmung an dieser Stelle ein Fließgelenk in Tunnellängsrichtung ermöglicht,

bezeichnet die Bohrungen des Radial- und Verbindungsflansches sowie der Laschen nach den Fig. 2 und 3,

bezeichnet die in Tunnellängs- und Umfangsrichtung konvex gewölbte Wand, die eine Erhöhung der Normalkräfte insbesondere bei Überbeanspruchung infolge Bergbaueinwirkung durch Längenänderung in Form von elastischer und plastischer Verformung abbaut,

bezeichnet eine Hälfte des zu Flanschlappen aufgelösten Verbindungsflansches 4, wobei durch die Ausnehmungen der Flanschlappen die Längenänderung der konvex gewölbten Wandung des Segmentes 1 in Tunnell^igsrichtung nur geringfügig eingeschränkt wird.

bezeichnet eine Hälfte des als Sehweißverbindung ausgeführten Verbindungsstoßes, wobei die Längenänderung der konvex gewölbten 'v.'andung des Segmentes 1 voll erhalten bleibt.

bezeichnet die ovalen Schlitzbohrungen im Radialflansch 3, die eine Längenänderung der in Umfangsrichtung konvex gewölbten Wand 8 ab einer bestimmten Uberbeanspruchung durch Querkräfte nach Überschreiten der Vorspannung der hochfesten Schrauben ermöglichen.

Die Segmente der Tübbinge können u. a. aus Stahlguß oder verformten Stahl bestehen. Stahl besitzt gegenüber dem bisher gebräuchlichen Gußeisen incl. duktilem Gußeisen aufgrund seiner höheren Bruchdehnung ein besseres Verformungsverhalten insbesondere im plastischen Bereich. Desgleichen weist Stahl infolge seiner gegenüber Gußeisen bedeutend höheren Kerbschlagzähigkeit eine hohe Sprödbruchsieherhcit auf.

Ferner besteht die Möglichkeit, einen solchen Tübbing durch Schweißen auszubessern, im Falle einer plastischen Verformung /u richten oder durch Ausbrennen des verformten Teilstückes und durch Einpassen und Einschweißen eines neuen Teilstückes funktionsfähig zu halten.

Ebenso können Schweißverbindungen mit anderen Stahlbauteilen, z. B. Notausstiegen. Luftschächten etc.. ausgeführt werden. Die Fugen der Flansche des "Tübbings können nach dem Einbau wasserdicht verschweißt werden.

Hierzu I Blatt /.eichnunce

Claims

Patentansprüche:

1. Tübbing für den Tunnel- und Schachtausbau mit in Umfangsrichtung gebogenen und in Tunnellängsrichtung gewölbten Segmenten, die über eine Flanschverbindung mit den benachbarten Tübbingen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (3 und 4) an wenigstens einer Stelle als gewollte Schwachstelle des Tübbingausbaus eine Ausnehmung (5) bzw. (6) aufweisen zur Bildung eines Fließgelenkes beim Auftreten einer bestimmten Belastungshöhe des eingebauten Tübbingausbaus durch das ihn umgebende Gebirge.

2. Tübbing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) der Verbindungsflansche (4) im Scheitelpunkt der Wölbung in Tunnellängsrichtung angeordnet sind.

3. Tübbing nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) an ihren Stirnseiten zu den benachbarten Tubbingen ra diale Flansche (3) aufweisen und in Umfangsrichtung stärker gekrümmt sind als es der mittleren Krümmung des Tübbings entspricht.

4. Tübbing nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) an ihren Stirnseiten zu den benachbarten Tübbingen radiale Flansche (3) aufweisen, die wenigstens eine Ausnehmung (5) besitzen.

5. Tübbing nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da° die Ausnehmung (5) auf halber Bogenlänge des radialen Flansches (3) eines Segmentes (1) angeordnet ist.

6. Tübbing nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß zui zeitweisen Erhöhung des Widerstandsmomentes des Tübbings die Ausnehmungen (5. 6) der Flanschen (3. 4) mit Laschen überspannt sind.

7. Tübbing nach Anspruch ft. dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen an den die Ausnehmungen (5) der Flanschen (3) begrenzenden Enden mit Scherbolzen befestigt sind.

S. Tübbing nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen an den die Ausnehmungen (5) der Flanschen (3) begrenzten Enden mit hochfesten Schrauben durch ovale Schlitzlöcher (11) mit den Flanschen (3) befestigt sind.

9. Iübbing nach einem odei mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Segment eines Tübbings eine dreieckige Grundfläche mit einer sphärisch gekrümmten Wand aufweist.

l(). Tübbing nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (3, 4) zu Flanschlappen (9) aufgelöst tind und der Verbindungsstoß für eine Schweißverbindung eingerichtet ist.