DE2558670B2 - Vortriebsmesser für einen Verbauschild und Verfahren zum Einbringen eines Ortbetonausbaus beim Auffahren von Tunneln, Stollen o.dgl. mittels eines Verbauschildes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vortriebsmesser eines Verbauschildes für das Auffahren von Tunneln, Stollen oder sonstigen Hohlräumen mit Ortbetonausbau, wobei am Vortriebsmesser ein profiliertes, die Ortbeton-Außenschalung bildendes Nachlaufmesser, vorzugsweise um eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Achse

schwenkbar angeordnet ist Ferner bezieht sich die «»»r»» iir*f»e<nfi

Erfindung auf ein Verfahren zum Einbringen eines Ortbetonausbaus beim Auffahren von Tunneln u.dgl. mittels eines Verbauschildes unter Verwendung von mit Nachlauf messern versehenen Vortriebsmessern.
Für das Auffahren von Tunneln, Stollen u.dgL in standfesten oder lockeren Schichten sind Verbauschilde bekannt, deren Schildmantel von einer Vielzahl nebeneinander angeordneter, an einem gemeinsamen Stützrahmen abgestützter und geführter Vortriebsmes-ο ser gebildet ist die mittels am Stützrahmen abgestützter Preßzylinder einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung vorpreßbar sind. Dabei ist es auch bekannt die einzelnen Vortriebsmesser mit sogenannten Messerschwänzen oder Nachlaufmessern zu versehen, die zur Sicherung des Ausbruchsraumes in dem kritischen Bereich zwischen den; Verbauschild und dem fertiggestellten Ausbau dienen. Erfolgt der Ausbau des Tunnels od. dgl. durch Ortbeton, so können diese Nachlaufmesser zugleich die Außenschalung für den einzubringende den Beton bilden. Als Innenschalung werden besondere Schalungselemente verwendet, die beim abschnittsweisen Betonieren umgesetzt werden müssen. Der Schalungs.-aum zwischen Außen- und Innenschalung wird durch eine sogenannte Stirnschalung verschlossen, welche die Innenschalung stirnseitig abdichtet und sich mit ihrem Umfang gegen die Nachlaufmesser legt.

Für die Stirnschalung werden im allgemeinen Bleche verwendet welche sich so an die Innenschalung ansetzen lassen, daß sie mit ihrer Blechaußenkante an der Innenseite der Nachlaufmesser anliegen und hier eine Dichtung bewirken, so daß der Ortbeton beim Einbringen nicht aus dem Schalungsraum abfließen kann. Beim Einbringen des Ortbetonausbaus ergeben sich jedoch in der Praxis Schwierigkeiten dadurch, daß die die Außenschalung bildenden Nachlaufmesser aus Festigkeitsgründen auf der Innenseite profiliert sind. Es ist daher erforderlich, die Stirnschalung an dem Umfang der Innenprofilierung der Nachlaufmesser so weitgehend anzupassen, daß hier der Beton aus der Schalung nicht austreten kann. Da aber der Verbauschild aufgrund seiner Steuerbewegungen im allgemeinen mehr oder weniger stark von der Sollachse abweicht, während die Innenschalung fast immer genau der Sollachse des Tunnels folgen kann, verändert sich ständig der Abstand und die Lage zwischen Innen- und Außenschalung. Dies führt dazu, daß eine einmal angepaßte Stirnschalung beim nächsten Betonierabschnitt nicht mehr zu gebrauchen ist. Es müssen daher für jeden Betonierabschnitt neue Stirnschalungen verwendet werden, die der jeweiligen Lage der Innenschalung angepaßt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die herkömmlichen Vortriebsmesser, die mit Nachlaufmessern bzw. Messerschwänzen ausgestattet sind, so auszubilden, daß auch unter schwierigen Verhältnissen ein dichter Abschluß zwischen der Stirnschalung und den die Außenschalung bildenden Nachlaufmessern erreichbar und zugleich die Möglichkeit gegeben ist, die Stirnschalung beim abschnittweisen Betonieren wiederholt zu verwenden.

Ferner bezweckt die Erfindung ein besonders zweckdienliches Verfahren zum Herstellen eines versärkten und dichten Ortbetonausbaus beim Auffahren von Tunneln, Stollen oder sonstigen Hohlräumen in lockeren oder standfesten Schichten.

Das erfindungsgemäße Vortriebsmesser ist dadurch gekennzeichnet, daß sein profiliertes Nachlaufmesser im Bereich der anzusetzenden Ortbeton-Stirnschalung

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Bei dieser Ausgestaltung des Vortriebsmessers erübrigt sich die sonst notwendige Anpassung der Stirnschalung an die profilierte Innenkontur der Nachlaufmesser Die innenseitig an dem Nachlaufmesser angeordnete Stirnschahmg-Anlagefläche läßt sich dabei glattwandig bzw. ebenflächig so ausbilden, daß eine praktisch spaltfreie und großflächige Anlage der Umfangsfläche der Stirnschalung an der unprofilierten Anlagefläche der Nachlaufmesser erreicht wird. Die Anordnung der unprofilierten Stirnschalung-Anlageflä- ι ο ehe an der Innenseite des Nachlaufmessers fuhrt demgemäß zu einer beträchtlichen Vereinfachung beim Anbringen der Stirnschalung. Dabei lassen sich die einzelnen Blechsegmente der Stimschalung rasch und auf einfachste Weise durch Radialverschieben so an die Schalungsteile anbauen, daß an der Innenseite der Nachlaufmesser eine zuverlässige Abdichtung der Schalung selbst dann erhalten wird, wenn riie Achse des Verbauschildes von der Sollachse abweicht Die Stimschalung läßt sich bei den aufeinanderfolgenden Betonierabschnitten wiederholt verwenden. Insgesamt wird daher das Herstellen des Ortbetonausbaus erheblich vereinfacht und beschleunigt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Nachlaufmesser mindestens eine sich in seiner Längsrichtung erstreckende sicken- oder rinnenartige Profileinziehung od. dgl. auf, die im Anbaubereich der Stimschalung durch eines das Nachlaufmesser in diesem Bereich zu einem Hohlprofil schließende, die glattwandige Stirnschalung-Anlagefläche bildende Profilabuek- kung abgedeckt ist Vorzugsweise ist die Profilabdekkung in die öffnung der Profileinziehung so eingeschweißt, daß sie mit seitlichen Profilflanschen des Nachlaufmessers in einer gemeinsamen Ebene liegt und mit diesen Profilflanschen die Ober die gesamte Breite des Nachlaufmessers ebenflächige Stirnschalen-Anlagefläche bildet B^i dieser bevorzugten Ausführungsform wird also das Profil des Nachlaufmessers durch das Anbringen der aus Blechen od. dgl bestehenden Profilabdeckung so verändert, daß das Nachlaufmesser über einen Teilbereich seiner Länge eine geradflächige unprofilierte Stirnschalung-Anlagefläche erhält, an weiche sich die Stimschalung durch Radialverschiebung ihrer einzelnen Blechsegmente flächig und dicht anlegen läßt.

Vorzugsweise weist die sich nur über eine Teillänge des Nachlaufmessers erstreckende innenseitige Profilabdeckung, in Längsrichtung des Nachlaufmessers gesehen, eine Abmessung auf, die mindestens etwas größer als der Hub der die Vortriebsmesser vorpressen- so den Preßzylinder ist.

Ferner empfiehlt es sich, den durch die Profilabdekkung gebildeten Hohlprofilabschnitt des Nachlaufmessers durch ein Verschlußorgan zum Innenraum der Schalung hin zu verschließen, um zu verhindern, daß der S5 Flüssigbeton in diesen Hohlprofilabschnitt eindringt Das Verschlußorgan kann hierbei mit mindestens einer Durchführung od. dgl. für Bewehrungseisen versehen sein, die sich in den Ortbeton einbringen lassen.

Die Verwendung von Vortriebsmessern, deren eo Nachlaufmesser zumindest auf einem Teilbereich ihrer Länge eine solche Profilabdeckung aufweisen, daß hier ein geschlossenes Hohl- oder Kastenprofil gebildet wird, ermöglicht es, die einzelnen Betonierabschnitte durch Bewehrungselemente zu verbinden und damit die Tragfähigkeit des Betonbaus zu erhöhen, ohne daß hierbei die Bewehrungselemente durch die Stimschalung hindurch in den Schaiungsraurn eingeführt werden müssen. Vielmehr lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bewehningselemente im Zuge der Vortriebsarbeit durch die abgedeckten Hohlprofilteik. der profilierten Messerschwänze hindurch in den Schalungsraum einbringen. Dabei ergibt sich bei Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Nachlaufmesser in Verbindung mit einem Verschluß-Stopfen gemäß dem Anspruch 6 der Vorteil, daß die eingebrachten Bewehrungselemente während des Einbringens des Betons in den Schalungsraum an oder ic den taschenförmigen, geschlossenen Hohlprofilräumen der Messerschwänze abgestützt und stabilisiert werden. Zugleich ergibt sich auch die Möglichkeit, die Bewehrungselemente der einzelnen Betonierabschnitte miteinander zu verankern.

Mit der Erfindung wird weiterhin die Möglichkeit geschaffen, die Verkrallung der einzelnen Betonierabschnitte in den Stoßbereichen erheblich zu verbessern. Dies ergibt sich dadurch, daß die den innenseitigen sicken- oder rinnenartigen Profileinziehungen der Messerschwänze entsprechenden Betonrippen am Außenmantel des Betonausbaus durch die in diese Profileinziehungen eingesetzte Verschlußorgane jeweils im Stirnbereich des letzten Betonierabschnittes unterbrochen und dann beim folgenden Betonierabschnitt mit Beton ausgefüllt werden.

Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 im Längsschnitt ein Vortriebsmesser gemäß der Erfindung, wobei zugleich der Stützrahmen des Verbauschildes sowie die Stirn- und Innenschalung für das Einbringen eines Ortbetonausbaus angedeutet sind;

F i g. 2 bis 5 jeweils einen Querschnitt nach Linie H-IL HI-IlI, IV-IV bzw. V-V der F i g. I;

F i g. 6 in perspektivischer Darstellung ein Nachlaufmesser, wobei das eigentliche Vortriebsmesser Fortgelassen ist;

F i g. 7 in perspektivischer Darstellung und im Schnitt eine Teilansicht eines einzelnen Nachlaufmessers nebst Stimschalung und Innenschalung sowie stimseitiger Profilierung am Außenmantel des Betonierabschnittes.

In den F i g. 1 bis 5 ist ein einzelnes Vortriebsmesser bei 10 angedeutet, welches in herkömmlicher Weise aus einem profilierten Stahlblech besteht Das Vortriebsmesser kann aus einem Walzprofil oder aus einem geschweißten Profil bestehen.

Mit 11 ist in Fig. 1 der Rahmenteil eines Stützrahmens des Verbauschildes bezeichnet, auf welchem die einzelnen Vortriebsmesser 10 im wesentlichen achsparallel zueinander abgestützt und geführt sind Die Vortriebsmesser 10 sind dabei über (nicht dargestellte) hydraulische Preßzylinder mit dem Stützrahmen 11 so gekoppelt, daß beim Ausschub der Preßzylinder die Vortriebsmesser einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung V vorgepreßt werden können. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 10 des Verbauschildes, die zusammen z. B. einen zylindrischen Schildmantel bilden, um den Zylinderhub vorgepreßt sind, wird der Stützrahmen 11 durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung der Preßzylinder in einem Schritt in Vertriebsrichtung nachgeholt. Verbauschilde dieser Art sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

In den mit Hilfe des Verbauschildes im Erdreich aufgefahrenen Hohlraum wird ein Ortbetonausbau 12 eingebracht. Dies erfolgt mit Hilfe von umsetzbaren

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die in Vortriebsrichtung V nachführbar ist und aus einzelnen von hinten nach vorne umsetzbaren Schalungsabschnitten besteht, einer Stirnschalung 14, die aus einem ein- oder mehrteiligen ringförmigen Schalungsteils besteht, und einer Außenschalung, die von den Nachlaufmessern 15 der einzelnen Vortriebsmesser 10 des Verbauschildes gebildet wird. Die Nachlaufmesser 15 sind entweder in bekannter Weise starr an den Vortriebsmessern 10 befestigt oder vorzugsweise über Gelenke 16 an diesen angeschlossen, deren Gelenkachse quer zur Messerlängsachse verläuft. Dadurch ist eine gewisse Anpassungsfähigkeit der Nachlaufmesser sowie eine Abspreizbarkeit derselben gegen die Ausbruchswandung 17 gegeben.

Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, sind die Nachlaufmesser 15 profiliert Sie weisen hier eine zur Innenseite hin offene sicken- oder rinnenförmige Profileinziehung 18 auf, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Nachlaufmessers erstreckt. Mit 19 sind seitliche Profilflansche der Nachlaufmesser bezeichnet, die etwa in einer gemeinsamen Ebene liegen. Auf demjenigen Bereich, an dem die Stirnschalung 14 von innen her an die Nachlaufmesser 15 angesetzt wird, weisen die Nachlaufmesser 15 eine aus einem Blech od. dgl. bestehende unprofilierte Profilabdeckung 20 auf, die, wie auch in Fi g. 3 gezeigt, so in die Profileinziehung 18 eingesetzt und eingeschweißt ist, daß diese Profilabdekkung mit den seitlichen Flanschteilen 19 in einer gemeinsamen Ebene liegt und eine ebenflächige oder glattwandige Anlagefläche 21 für die Umfangsfläche der Stirnschalung 14 bildet Infolgedessen kann sich die Stirnschalung 14 mit ihrem Umfang vollflächig gegen die unprofilierte Anlagefläche an der Innenseite der Nachlaufmesser anlegen, wodurch eine zuverlässige Abdichtung des Schalungsraumes 22 erzielt wird. Die Stirnschalung 14 legt sich dichtend gegen die Stirnfläche der Innenschalung 13, so daß auch hier ein dichter Abschluß des Schalungsraumes erreicht wird.

Es ist erkennbar, daß durch die Profilabdeckung 20 das Profil des Nachlaufmessers 15 auf einer Teillänge zu einem Kastenprofil geschlossen wird. Infolgedessen bewirkt die Profilabdeckung 20 zugleich eine Aussteifung des aufgrund der Profilierung ohnehin biegesteifen Profils des Nachlaufmessers. Die Länge der Profilabdekkung 20 in Richtung der Messerachse ist mindestens etwas größer als der Hub der den einzelnen Vortriebsmessern 10 zugeordneten hydraulischen Preßzylinder. Beim Vorpressen der Vortriebsmesser 10 in Pfeilrichtung Vbleibt daher die Flächenanlage zwischen dem Umfang der Stirnschalung 14 und der Anlagefläche 21 des Nachlaufmessers erhalten.

Der pumpfähige Beton wird über mindestens eine Pumpleitung 23, die z.B. an der Innenschalung 13 angeschlossen ist, in den Schalungsinnenraum 22 gedrückt, um einen Betonabschnitt von 2 bis 5 m herzustellen. Ein Hineinfließen des Betons in die an der Profilabdeckung 20 gebildete geschlossene Profilinnenkammer 18 wird durch ein in diese Kammer eingebrachtes Verschlußorgan 24 verhindert, welches z. B. aus einem Steg oder Stopfen aus Schaumstoff oder einem anderen nachgiebigen oder festen Material besteht Bevor die Stirnschalung 14 angebracht wird, können Bewehrungseisen 25 von hinten durch die Profileinziehungen der Nachlaufmesser 15 und durch die kastenförmigen Profilkammern 18 hindurch in den Schahmgsraum eingeschoben werden. Mit Hilfe von Haken 26 oder sonstigen Kupplungsorganen lassen sich die neu eingebrachten Bewehrungseisen 25 im Bedarfsfall mit den bereits im ausgehärteten Beton 20 liegenden und stirnseitig hieraus austretenden Bewehrungseisen zugfest verbinden. Die Verschlußorgane 24 in den Profilkammern 18 der einzelnen Nachlaufmesser können fest eingebaut sein und mit Durchführungen für die Bewehrungseisen 25 versehen sein. Sie können aber auch aus nachträglich einsteckbaren Teilen bestehen, die z. B. auf die Bewehrungseisen aufgesteckt und mit diesen zusammen eingebracht werden. Von Bedeutung

ι ο ist, daß die Bewehrungseisen während des Einfüllens des Pumpbetons in den Schalungsraum 22 an den Nachlaufmessern bzw. deren die Profilkammern 18 verschließenden Verschlußorgane 24 abgestützt und stabilisiert werden.

Die von den Nachlaufmessern 15 gebildete Außenschalung kann in Vortriebsrichtung V vorgezogen werden, bevor der eingebrachte Beton voll ausgehärtet ist Zu diesem Zweck werden die Vortriebsmesser 10 mit Hilfe ihrer hydraulischen PreBzylinder um den Zylinder hub vorgepreßt wobei die Nachlaufmesser 15 mitge nommen werden. Hierbei gleiten die Nachlaufmesser mit ihren unprofilierten, glatten Anlageflächen 21 auf der ebenfalls glatten Umfangsfläche der Stirnschalung 14. Beim Vorziehen der Nachlaufmesser 15 öffnet sich zwischen der Ausbruchswandung 17 und dem eingebrachten Beton ein Sackloch 27, das bei nachfolgenden Betonierabschnitt mit Beton verfüllt wird.

Wie insbesondere die Fig.6 und 7 zeigen, werden beim Betonieren am Ende eines jeden Betonierabschnit tes an dessen der Ausbruchswandung zugewandten Außenfläche axiale Betonrippen 28 angeformt die der Innenkontur der profilierten Nachlaufmesser 15 entsprechen und zwischen denen rinnenartige Vertiefungen 29 vorhanden sind. Die angeformten Betonrippen 28 enden im Abstand vor der Stirnfläche 30 des Betonierabschnittes, was darauf zurückzuführen ist, daß die von den Profilabdeckungen 20 gebildeten Profilkammern 18 endseitig von dem Verschlußorgan 24 verschlossen werden.

Sobald die Nachlaufmesser 15 so weit vorgezogen worden sind, daß der nächstfolgende Betonierabschnitt hergestellt werden kann, werden die Bereiche zwischen den Enden der Betonrippen 28 und der Stirnfläche 30 des letzten Betonierabschnittes mit Pumpbeton verfüllt Auf diese Weise wird eine außerordentliche wirkungsvolle Verkrallung der einzelnen Betonierabschnitte an deren Stoßstellen erreicht

Nach dem Aushärten des Betons können die Stirnschalung 14 und die Innenschalung 13 zur Herstellung des nächsten Betonierabschnittes in Vortriebsrichtung V umgesetzt werden. Dies erfolgt, sobald die von den Vortriebsmessers 10 mitgenommenen Messerschwänze 15 entsprechend weit vorgezogen worden sind. Fig.7 IiBt erkennen, daß die Stirnschass lung 14 keine exakt runde Umrißform, sondern eine vieleckige Umrißform mit ebenen Flächen 14' für jeden einzelne Nachlaufmesser des Verbauschildes aufweist Die Abmessung dieser Anlageflächen 14' entspricht der Breite der Nachlaufmesser 15. Es wäre auch denkbar,

so eine einteilige oder aus mehreren Segmenten bestehende Stirnschalung vorzusehen, die eine kreisrunde Umrißform aufweist. In diesem Fall empfiehlt es sich, die unprofilierten Anlageflachen 21 an den Abdeckungen 20 der Nachlauf messer mit entsprechendem Radius

zu krümmen, um eine möglichst vollflächige Anlage zu erreichen.

Die Nachlaufmesser 15 können auch in anderer Weise profiliert sein. Beispielsweise können die Nachlaufmes-

ser mit zwei sich Ober deren Länge erstreckenden, parallel nebeneinanderliegenden sickenartigen Profüeinziehungen versehen sein. Wesentlich ist, daß die Nachlaufmesser innenseitig Ober denjenigen Bereich, welcher die Stirnschalung-Anlagefläche bildet, unprofiliert ist, so daß eine möglichst großflächige Dichtanlage mit der Stirnschalung sichergestellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vortriebsmesser eines Verbauschildes für das Auffahren von Tunnels, Stollen oder sonstiger. Hohlräumen mit Ortbetonausbau, wobei an dem Vortriebsmesser ein profiliertes, die Außenschalung bildendes Nachlaufmesser, vorzugsweise um eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Achse schwenkbar, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das profilierte Nachlaufmesser (15) im Bereich der anzusetzenden Ortbeton-Stirnschalung (14) eine unprofilierte Stirnschalung-Anlagefläche (21) aufweist

2 Vortriebsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachlaufmesser (15) mindestens eine sich in seiner Längsrichtung erstreckende sicken- oder rinnenartige Profileinziehung aufweist, die im Anbaubereich der Stirnschalung (14) durch eine das Nachlaufmesser in diesem Bereich zu einem Hohlprofil (18) schließende, die glattwandige Stirnschalung-Anlagefläche (21) bildende Profilabdeckung (20) abgedeckt ist

3. Vortriebsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nur über eine Teillängc des Nachlaufmessers (15) erstreckende innenseitige Profilabdeckung (20), in Längsrichtung des Nachlaufmessers gesehen, eine Abmessung aufweist die mindestens etwas größer ist als der Hub der die Vortriebsinesser(lO) vorpressenden Preßzylinder.

4. Vortriebsmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Profilabdeckung (20) in die öffnung der Profileinziehung (18) so eingeschweißt ist, daß sie mit seitlichen Profilteilen (19) des Nachlaufmessers in einer gemeinsamen Ebene liegt und mit diesen die über die gesamte Breite des Nachlaufmessers ebenflächige Stirnschalung-Anlagefläche (21) bildet.

5. Vortriebsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Profilabdeckung (20) des Nachlaufmessers (15) gebildete Hohlprofilabschnitt durch ein Verschlußorgan (24) zum Innenraum der Schalung hin verschlossen ist.

6. Vortriebsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (24) mit mindestens einer Durchführung für ein Bewehrungselement (25) versehen ist.

7. Verfahren zum Einbringen eines Ortbetonausbaus beim Auffahren von Tunnels, Stollen oder sonstigen Hohlräumen mittels eines Verbauschildes, insbesondere unter Verwendung von Vortriebsmessern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Vortriebsarbeit Bewehrungselemente (25) durch die rinnen- oder sickenartigen Profileinziehungen (18) der Messerschwänze (15) hindurch in den Schalungsraum (22) eingebracht werden.