DE2819647A1 - Concrete clad tunnel foundations stressing - involves composite load bearing structure behind steel formwork, with concrete delivered by pump - Google Patents
Concrete clad tunnel foundations stressing - involves composite load bearing structure behind steel formwork, with concrete delivered by pumpInfo
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich aut die Herstellung eines Verbundtragwerkes mit Ortbetonauskleidung zur Tunnelbauten und auf einen steuerbaren Vortriebsschild als vörubergehende Hilfsabstützung zur Herstellung- des Verbundtragwerkes.The invention relates to the production of a composite structure with in-situ concrete lining for tunnel construction and on a controllable driving shield as temporary auxiliary support for the production of the composite structure.
Stand der Technik 1. Zur Konstruktion eines Verbundtragwerkes ist bekannt, - daß bei nahezu allen in geschlossener Bauweise hergestellten Tunnelbauten dem Gebirge selbst die eigentlich tragende Funktion zukommt, - daß die Tragwerke die- Eigentragfähigkeit des Gebirges ermöglichen, unterstützen und: günstig beeinflussen sollen, - daß der Ausbau durch die Verbesserung der mechanischen Eigen schaft des Gebirges in Verbindung mit inneran Auskleidungen gebildet wird, -daß die Trageigenschaften des Gebirges u.a. durch aktive Veränderung des Sekundärspannungszustandes verbessert werden können, -daß die aktive Veränderung des Sekundärspannungszustandes durch Vorsparmung uez. durch Armer oder durch Vorspanneinpressung hinter der Auskleidung erfolgen kann, - daß die Wirkung von Auskleidungen im wesentlichen durch ihre Steifigkeit und den Grad des Verbundes zwischen Auskleidung und Gebirge bestimmt wird, - daß starre Auskleidungen als nachteilig, nachgiebige Auskleidungen als Regelausführung angesehen werden, - daß nur bei einer nachgiebigen Auskleidung die Verformungen hinreichend. groß sind., um den Ansatz von Rückstellkräften aus der Bettung gegen das Gebirge zu rechtfertigen,, - daß die Tunnela:uskleidungen aus Schalbeton wegen ausfühmungstechni,sc}ler Gründe meist eine größere Dicke als Spritzbetonauskleidungen und. dadurch die. Nachteile einer starren Auskleidung haben, daß sie nur schwer unmittelbar nach dem Vortrieb einzubauen sind und; den Bauvorgang behindern, Der im Hinblick auf die Erfindung oben beschriebene Stand der Technik ist in der D.ruckschrif-t' ."Vorläufige Baufachliche Grundsätze für Untertage-Bauvorhaben der Bundeswehr?1. Fassung März 1973 enthalten. Er ist dort auf Tragkonstruktionen im Fels bezogen, gilt aber auch prinzipiell für Tunnelbauten in Lockerböden. Der Stand der Technik für Tunnelbauten in Lockerböden ist in der Druckschrift "Empfehlungen zur Berechnung von schildvorgetriebnenen Tunneln" Fassung 1973 des Arbeitskreises. Tunnelbau in der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau e.V. Essen enthalten.State of the art 1. For the construction of a composite structure known - that in almost all closed tunnels the actual load-bearing function is assigned to the mountains themselves - that the supporting structures enable, support and: positively influence the self-supporting capacity of the mountains should - that the expansion by improving the mechanical property of the Gebirges is formed in connection with inneran linings, -that the load-bearing properties of the mountains, among other things, by actively changing the state of secondary stress can be, -that the active change of the secondary stress state through Advance payment uez. by armor or by prestressing press-in behind the lining can take place - that the effect of linings is essentially due to their rigidity and the degree of connection between lining and rock is determined, - that rigid linings as a disadvantage, flexible linings as a standard design - that the deformations only occur with a flexible lining sufficient. are large. to counteract the approach of restoring forces from the bedding to justify the mountains, - that the tunnels: linings made of formwork concrete because of Execution-technical reasons usually have a greater thickness than shotcrete linings and. thereby the. The disadvantages of a rigid lining are that they are difficult to use are to be installed immediately after jacking and; hinder the construction process, Of the With regard to the invention, the prior art described above is in the D.ruckschrif-t ' . "Preliminary construction principles for underground construction projects by the Bundeswehr? 1. March 1973 version included. There it is related to supporting structures in the rock, but also applies in principle to tunnels in loose soils. The state of the art for tunnel constructions in loose soils is in the publication "Recommendations for calculation of shield-driven tunnels "version 1973 of the working group. Tunneling in of the German Society for Earthworks and Foundations e.V. Essen.
2:... Zur Tunnelauskleidung mit Ortbeton hinter einem Schild als vorübergehende Hilfsabstützung sind bekannt: 2.1 Die Druckschrift As 1 206 938 des Deutschen Patentamtes: Steuerbarer Vortriebsschild. zum Auffahren von Tunneln, Strecken od. dgl. und Verfahren zum Herstellen einer Ortbetonauskleidung mit einem solchen Vortriebsschild.2: ... For lining the tunnel with in-situ concrete behind a sign as temporary Auxiliary supports are known: 2.1 The publication As 1 206 938 of the German Patent Office: Controllable propulsion shield. for driving tunnels, routes or the like. And procedures for producing an in-situ concrete lining with such a jacking shield.
Dort wird eine wesentliche Verbesserung der ansonsten angewen deten Verfahren und Einrichtungen beschrieben, im Schutze eines Schildes die Ortbetonauskleidung hinter eine nach.A significant improvement is being used there Procedures and facilities described, the in-situ concrete lining under the protection of a shield behind one after.
führte Innenschalung zu bringen, Ansonsten sind nur Verfahren und Einrichtungen bekannt, welche die Steuerfähigkeit des Vortriebsschildes erheblich beeinträchtigen. In der Druckschrift wird dagegen vorgeschl&-gen, innerhalb des Schildmantels als Außenschalung für die Ortbetonauskleidung einen zusätzlichen Schalungsmantel anzuordnen, der mittels eines Abstandsringes zwingend einen aus, reichenden Abstand vom Schildmantel einhält, um die Steuerbewegungen des Schildes ohne Zwängungen gegenüber der Ortbetonauskleidung ausführen zu können. Zur Schildsteuerung sind zusätzliche Steuerpressen angeordnet, die sich auf der Innenschalung abstützen.led to bring internal formwork, otherwise only procedures and Facilities known that the controllability of the propulsion shield considerably affect. In contrast, the document suggests within of the shield jacket as external formwork for the in-situ concrete lining To arrange formwork jacket, which by means of a spacer ring must be made of, sufficient distance from the shield jacket to the control movements of the shield to be able to perform without constraints on the in-situ concrete lining. For shield control additional control presses are arranged, which are supported on the inner formwork.
2.2 Die Druckschrift OS 2 216 423 des Deutschen Patentamtes.: Verfahren und Einrichtung zur Abstützung des Erdreiches beim Bau von Stollen, Tunneln, Schächten u. dgl.2.2 The publication OS 2 216 423 of the German Patent Office .: Procedure and equipment for supporting the ground when building galleries, tunnels and shafts and the like
Dort wird vorgeschlagen, das Erdreich des-Ringraumes hinter dem Vortriebsschild mittels einer ringförmigen Tasche vorläufig abzustützen, die mit Druckgas oder Druckflüssigkeit gefüllt ist und darauf Beton von der Vorderseite des Ringraumes daß die Berechnung von Tunnelbauten in geschlossener Bauweise durch Zuweisung der auf die:- Tunnelöffnung wirksamen vertikalen und horizontalen Belastung aut ein um das Tunnelprofil gelegtes Verbundtragwerk aus dem Gebirge und: dem Ausbau erfolgen kann, daß zur Berechnung für ein um das Tunnelprofil gelegtes Verbundtragwerk als Kenngrößen außer seiner Geometrie die Lasten, der Verformungsmodul und die Festigkeit des Verbundtragwerkes sawie die Bettungazahlen und das Trennflächengefüge des.,Gebirges bekannt sein müssen, daß zur Bestimmung der Kenngrößen z.T. umfangreiche und: aufwendige Untersuchungen erforderlich sind, wobei meßtechnische Möglichkeiten gewisse Grenzen setzen, - daß Umfang und Kosten der Erkundungsmaßnahmen die Bauaufgabe von Tunnelbauten von Bedeutung sind, - daß gebirgsmechanische Kennwerte durch Messungen in situ zu bestimmen sind, - daß der Sekundärspaunungszust&nd durch Beformationsmessungen in Meßstollen feststellbar ist, --daß Druckkissenversuche zur Ermittlung elastischer Gebirges.There it is proposed that the soil of the annulus behind the jacking shield by means of an annular pocket to temporarily support the pressurized gas or fluid is filled and on top of it concrete from the front of the annulus that the calculation of tunnels in closed construction by assigning the on the: - tunnel opening effective vertical and horizontal load on an around the Tunnel profile laid composite structure from the mountains and: the expansion can take place, that for the calculation of a composite structure placed around the tunnel profile as parameters in addition to its geometry, the loads, the deformation modulus and the strength of the composite structure sawie the Bettunga numbers and the dividing surface structure of the., mountains must be known, that for the determination of the parameters partly extensive and: expensive investigations are required, with measuring possibilities set certain limits, - that Scope and costs of the exploration measures the construction task of tunnels is important - that rock-mechanical parameters are to be determined by measurements in situ, - that the secondary sparing condition - through deformation measurements in measuring tunnels it can be determined that pressure pad tests to determine elastic rock.
konstanten zweckmäßig sind, wenn ihre Belastungsfläche im Vergleich zu den Trennflachenabständen hinreichend groß sind, wogegen Iaborversuche an Gesteinspartien über den Einfluß des Trennflächengefüges nichts aussagen, daß die Gebirgsfestigkeit nach der labormäßig gewonnenen Materialfestigkeit abgeschätzt werden kann, daß Betonauskleidungen mit nachgewiesenen Tragfunktionen mit einer Mindestdicke auszuführen und zur Aufnahme von Biege zug- und Zugspannungen aus äußerer Belastung zu bewehren sind, - daß beim Nachweis der Gebirgsbeanspruchung die maximalen Druck- und Zugspannungen im Sekundärspannungszustand und die zu erwartenden Verformungswege des Gebirges zu erfassen sind, - daß zum Spannungsnachweis für die Betonauskleidung der zu erwartende Beanspruchungsfall berücksichtigt werden muß. constants are useful when compared to their loading area are sufficiently large to the separating surface distances, whereas laboratory tests on rock sections say nothing about the influence of the interface structure that the rock strength According to the material strength obtained in the laboratory, it can be estimated that concrete linings to be carried out with proven load-bearing functions with a minimum thickness and to accommodate are to be reinforced by bending tensile and tensile stresses from external loads, - that with Verification of the rock loading the maximum compressive and tensile stresses in the secondary stress state and the expected deformation paths of the mountains are to be recorded, - that for Proof of stress for the concrete lining the expected stress case must be taken into account.
zwischen Tasche und Erdreich einzuspritzen bis der Ringraum mit Beton gefüllt ist. Als Innenschalung der Ortbetonauskleidung dient für den Erischbeton ein speziell konstruiertes Rohrstück, das mit dem Vortriebsschild: verbunden ist. Die: Vorschubpressen des Schildes stützen sich auf einer nachgeführten Innenschalung abF Sobald: der Frischbeton fest geworden ist, wird der Schild: vorgepreßt. Dabei zieht der Schild die entleerten Taschen nach, die auf der mit dem Schild verbundenen rohrförmigen Innenschalung liegen. Der hinter dem Schild frei werdende Ringraum wird wieder durch die sich mit Druckgas oder Druckflüssigkeit füllenden Taschen abgestützt.To be injected between the pocket and the ground up to the annular space with concrete is filled. The in-situ concrete lining is used as the inner formwork for the Erischbeton a specially constructed piece of pipe that is connected to the jacking shield :. The: feed presses of the shield are based on a tracking inner formwork abF As soon as: the fresh concrete has set, the shield: is pre-pressed. Included the shield pulls the emptied pockets that are connected to the shield tubular inner formwork. The annulus that becomes free behind the shield is again through the pockets filled with pressurized gas or pressurized fluid supported.
Btidt unter 2-.. beschriebenen Tunnelaunkleidungen mit Schalbeton sind: wie: alLe seither bekannten Schalbetonauskleidungen nach dem unter 1. beschriebenen Stand der Technik starre Auskleidungen mit allen dem entsprechenden Nachteilen. Trotzdem können sie: bei Lockerböden einen Verbund zwischen dem Beton ans dem Untergrund herstellen. Sie können vielleicht auch den Untergrund wie: folgt vergüten und verformen: Unter 2.1 verdichtet ein Druckring mittels: der Vorschubpressen den Frischbeton und preßt ihn in den Hohlraum" sobald der Außenschalungsring gezogen ist. Es ist aber nicht zu vermeiden, daß sich der Boden hinter dem Schildschwanz beim Schildvorschub zunächst auflockert. Das Gebirge muß eine entsprechende Stehzeit haben. Die planmäßig Vergütung des Lockerbodens ist nicht beabsichtigt und. auch nicht möglich.Btidt under 2- .. described tunnel lining with formwork concrete are: how: all formwork concrete linings known since then according to the one described under 1 State of the art rigid liners with all of their associated disadvantages. Nevertheless, they can: In loose soils a bond between the concrete and the subsurface produce. Perhaps you can also temper and shape the substrate as follows: Under 2.1 a pressure ring compresses the fresh concrete by means of: the feed presses and presses it into the cavity "as soon as the outer formwork ring is pulled. It is but not to avoid that the ground is behind the tail of the shield when the shield is advanced initially loosens up. The mountains must have a corresponding standing time. The on schedule Compensation for loose soil is not intended and. also not possible.
Unter 2.2 wird das Erdreich hinter dem Schildschwanz einwandfrei abgestützt und könnte auch radial vorgespannt werden.Under 2.2, the soil behind the shield tail is properly supported and could also be preloaded radially.
Sobald der Frisehbeton eingespritzt ist, könnte er mit Hilft der ringförmigen Tasche gegen das Erdreich gepreßt werden.As soon as the Frisehbeton is injected, it could be made with the help of the ring-shaped Bag to be pressed against the ground.
Doch würde bei einer solchen Maßnahme die Tasche zwischen dem Beton und dem Rohrstück festgeklemmt werden. Um das Rohrstück, das mit dem Vortriebsschild verbunden ist, vorschieben zu können, wird deshalb zwischen Tasche und Rohrstück zusätzlich eine aufblasbare Wand: angeordnet oder eine Gummiwand angeordnet, die mit aufblasbaren Schläuchen abgestützt ist. Diese aufblasbaren Zwischenelemente müssen entspannt sein, wenn das Rohrstück vorgeschoben wird.. Damit entfällt aber der Stützdruck für den zuletzt eingespritzten Beton. Die nachgeführte Innenschale wird auf den bereits erhärteten Keton abgesetzt und müßte erneut vorgespaImt werden, um eine etwa gewollte Vorspannung zu erzielen. Wegen der Reibungskräfte zwischen Beton und Schalung ist das aber nicht möglich und auch nicht gewollt. Die unter 2.2 beschriebene Einrichtung dient demnach nur zur Abstützung des Erdreiches, nicht aber zu seiner Vorspannung.But with such a measure, the pocket would be between the concrete and clamped to the pipe section. Around the piece of pipe with the shield is connected to be able to advance, is therefore between the pocket and the pipe section in addition an inflatable wall: arranged or a rubber wall arranged that is supported with inflatable tubes. These intermediate inflatable elements must be relaxed when the pipe section is pushed forward .. But this is not necessary the support pressure for the last injected concrete. The tracking inner shell will deposited on the already hardened ketone and would have to again be preloaded in order to achieve an approximately desired pretension. Because of the frictional forces But between concrete and formwork this is neither possible nor wanted. the The device described under 2.2 therefore only serves to support the ground, but not for its bias.
Weiterhin haben die unter 2. beschriebenen Verfahren noch folgende Nachteile: Die unter 2.1 beschriebene Schalbetonauskleidung setzt voraus, daß der hinter ei.nen neu versetzten Schalungsring gepumpte Frischbeton so lange in einem weichplastischen Zustand verbleibt bis der Schild um die Ringbreite der Innenschalung vorgepreßt und die zusätzliche Außenschalung nachgezogen wurde. Wenn der Frischbeton in dieser Arbeitsphase fest wird, entstehen große Schwierigkeiten.Furthermore, the methods described under 2 also have the following Disadvantages: The formwork concrete lining described under 2.1 requires that the Fresh concrete pumped behind a newly relocated formwork ring for so long in one The soft plastic state remains until the shield is around the ring width of the inner formwork pre-pressed and the additional outer formwork was tightened. When the fresh concrete becomes solid in this phase of work, great difficulties arise.
Die,unter 2.2 beschriebene Schalbetonauskleidung ist darauf angewiesen, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Schildes auf die Erhärtungszeit des Betons abgestimmt wird. Der mit dem Vortriebsschild verbundene Schalungsring gleitet an dem fest werdenden Frischbeton vorbei. Es-ist schwer vorstellbar, wie dieser Ring eine Krümmung des Tunnels herstellen kann. Vielmehr ist anzunehmen, daß er auch die Steuerfähigkeit des Schildes beeinträchtigt. Besonders problematisch erscheint die Einbringungsart des Fri.schbetons von der Vorderseite des Ringraumes aus. Der Beton muß zwischen der unter Druck stehenden Tasche und dem Erdreich bis zur Anschlußstelle der Betonauskleid.ung durchgespritzt werden.The formwork concrete lining described under 2.2 is dependent on that the advance speed of the shield is matched to the hardening time of the concrete will. The formwork ring connected to the jacking shield slides on the one that is becoming solid Fresh concrete over. It's hard to imagine how this ring has a curvature Can create tunnels. Rather, it can be assumed that he also has the controllability of the shield impaired. The type of introduction appears to be particularly problematic of the concrete from the front of the annulus. The concrete has to be between the pressurized pocket and the soil up to the connection point of the concrete lining be injected through.
1. Aufgabe und Lösung Es-ist die Aufgabe gestellt, Tunnelräume mit Pumpbeton solcher maßen auszukleiden, - daß die im Endzustand starre Auskleidung zuvor im Untergrund radiale Rückstellkräfte erzeugt, die am Tunnelumfang derart verteilt sind, daß die Standsicherheit des Betontragwerkes von Druckspannungen bestimmt ist und.1. Task and solution It-is set to use tunnel rooms Pump concrete to be lined with such dimensions - that the lining is rigid in the final state previously generated radial restoring forces in the subsoil, which at the tunnel circumference in such a way are distributed so that the stability of the concrete structure is determined by compressive stresses is and.
-daß die Belastung des BetontraDmerkes in seiner Konstruktion während der Herstellung nachweisbar ist.-that the load on the concrete traDmerkes in its construction during the production is verifiable.
Die Lösung der Erfindung besteht in dem aktiven Tunnelbausystem mit einer Pumpbetonauskleidung als Bestandteil eines Verbundtragwerkes wie in den Patentansprüchen 1. bis 5. festgelegt und in den Fig. 1 bis Fig.5 schematisah beschrieben.The solution of the invention consists in the active tunneling system with a pumped concrete lining as part of a composite structure as in the claims 1. to 5. and described schematically in FIGS. 1 to 5.
Die Erfindung geht über den unter 1. beschriebenen Stand der Technik wie folgt hinaus: - Die: aktive Veränderung des Sekundärspannungszustandes durch Vorspannung erfolgt weder durch Anker noch durch Vorspanneinpressung hinter der Auskleidung, sondern durch die Auskleidung selbst im weichplastischen Einbauzustand.The invention goes beyond the prior art described under 1 as follows: - The: active change in the secondary stress state through Pre-tensioning takes place neither by anchors nor by pre-tensioning press-in behind the Lining, but through the lining itself in the soft plastic installed state.
- Die:- Tunnelauskleidung aus Schalbeton hat trotz ihrer größeren Dicke: im Vergleich mit Spritzbetonauskleidungen nicht die Nachteil: einer starren Auskleidung, sondern bewirkt durch die: erfindungsgemäße Herst-eLlung-- wie bei einer nachgiebigen Auskleidung hinreichend große: Verformungen, um den Ansatz von RückstelLçräften aus der Bettung gegen das Gebirge zu rechtfertigen.- The: - Tunnel lining made of formwork concrete has, despite its larger Thickness: in comparison with shotcrete linings, not the disadvantage: a rigid one Lining, but caused by the: manufacturing according to the invention - as in a resilient lining sufficiently large: deformations to avoid the approach of To justify backward forces from the bedding against the mountains.
- Das erfindungsgemäße VerbundtraDJerk aus Schalbeton und Gebirge ist nicht bloß ein Berechnungsmodell, sondern ein Konstruktion, wobei das gesamte Baumaterial aus Beton und Untergrund in einen gewollten Spannungs- und: Verformungszustand-transformiert wird. Dabei ergibt sich die Belastung des Betontragwerkes nicht als eine Rechenannehme, sondern als das Ergebnis der erfindungsgemäßen Herstellung irn Einbauzustand.- The composite traDJerk according to the invention made of formwork concrete and rock is not just a computational model, but a construction, with the whole Building material made of concrete and subsoil transformed into a desired state of tension and deformation will. The load on the concrete structure does not result as a calculation assumption, but as the result of the manufacture according to the invention in the installed state.
- Die Kenngrößen, die zur Berechnung des Verbundtragwerkes bekannt sein müssen, machen zu ihrer Bestimmung keinesfalls mehr umfangreiche und aufwendige Untersuchungen erforderlich.- The parameters that are known for calculating the composite structure need to be, make their determination no longer extensive and time-consuming Investigations needed.
Sie können zum Teil in einfacher Weise bei der Herstellung des: Verbundtragwerkes bestimmt werden, - Die Schalbetonauskleidung mit nachgewiesener Tragfunktion muß nicht mehr zur Aufnahme von Biegezug- und Zugspannungen aus äußerer Belastung bewehrt sein, weil die erfindungsgemäße Konstruktion ringsum gleichmäßige, radiale Rückstellkräfte im Untergrund: erzeugt, so daß die Standsicherheit des. You can partly in a simple manner in the production of the: composite structure - The formwork concrete lining with a proven load-bearing function must be determined no longer reinforced to absorb flexural and tensile stresses from external loads be because the construction according to the invention all around uniform, radial restoring forces underground: generated so that the stability of the.
erhärteten Betontragwerkes von Druckspannungen bestimmt ist. hardened concrete structure is determined by compressive stresses.
Die: Erfindung führt damit künstlich einen gleichartigen, prinzipiell jedoch günstigeren Zustand herbei, wie bei einer nachgiebigen Aus,klei.dung mit Spritzbeton beobachtet, wo die Einwirkung der Geuirgslasten den Ausbau so lange verformt, bis der Ausbauwiderstand ringsum gleichartig verteilt ist, so daß die Standsicherheit des erhärteten Betontragwerkes von Druckspannungen bestimmt ist. The: Invention thus artificially leads to a similar, in principle but a more favorable condition, as with a flexible design, clothing with Shotcrete watched where the Influence of the loads Expansion deformed until the expansion resistance is evenly distributed all around is, so that the stability of the hardened concrete structure from compressive stresses is determined.
2. Aufgabe und Lösung Es ist weiterhin die Aufgabe gestellt, einen steuerbaren Vortriebsschild so auszubilden, - daß die erfindungsgemäße Konstruktion des Verbundtragwerkes auch in Lockerböden mit einer Stehzeit ausgeführt werden kann, die,kürzer ist als die Einbauzeit der Betonauskleidung, daß die Schalbetonauskleidung ummittelbar nach dem Vortrieb leicht einbaubar ist, ohne den Bauvorgang zu behindern.2. Task and solution It is still the task to create a to train controllable propulsion shield so - that the construction according to the invention the composite structure can also be carried out in loose soils with a standing time, which is shorter than the installation time of the concrete lining that the concrete lining can be easily installed immediately after the advance without hindering the construction process.
Die Lösung der Erfindung ist der Schild mit Druckkissen in Schubladen, die außenseitig und rückseitig offen innerhalb des Schildmantels angeordnet sind und mittels zweiseitig wirksamer Pressen ausgefahren und eingezogen werden wie in den Patentansprüchen 6. bis 7. festgelegt und in den Bigo 6 bis Zeigt 11 beispielhaft und schematisch beschrieben.The solution of the invention is the sign with pressure pads in drawers, which are arranged open on the outside and on the back inside the shield jacket and are extended and retracted by means of double-sided presses as in the claims 6 to 7 and set in the Bigo 6 to 11 shows by way of example and described schematically.
Die Erfindung geht über den unter 2. beschriebenen Stand der Technik wie folgt hinaus: - Gegenüber dem unter 2.1 beschriebenen Schild und Verfahren kann ein Pumpbeton verwendet werden, der rasch abbindet und erhärtet. Dieser Vorteil gestattet einen unbehinderten Schildvortrieb bei kleinen Betonierabschnitten.The invention goes beyond the prior art described under 2 as follows: - Compared to the label and procedure described under 2.1 a pumped concrete can be used, which sets and hardens quickly. This advantage allows unhindered shield driving for small concreting sections.
Der Schildvorschub ist nur noch davon abhängig, wie schnell der Pumpbeton eingebaut wird. Der erfindungsgemäße Schild schafft somit gleic:hartige, prinzipiell jedoch vorteilhaftero Bedingungen des Bauablaufes wie bei einem herkömmlichen Schildvortrieb mit Tübbingauskleidung. The shield advance only depends on how fast the pumped concrete is is installed. The shield according to the invention thus creates the same, in principle however advantageous conditions of the construction process as with a conventional shield tunneling with segment lining.
Die Steuerbarkeit des Schildes wird nicht durchein:relativ starres Element wie den zusätzlichen äußeren Schalungsmantel mit einem Abstandsring hergestellt, sondern durch ringsum angeordnete Druckkissen, deren Volumen in großen Toleranzgrenzen verändart werden kann. Zusätzliche Steuerpressen sind nicht erforderlich. The controllability of the shield is not compromised: relatively rigid Element such as the additional outer casing made with a spacer ring, but by pressure cushions arranged all around, the volume of which is within large tolerance limits can be changed. Additional control presses are not required.
- Gegeniiber den unter 2.2 beschriebenen Verfahren und Einrichtungen muß der. Beton nicht von der Vorderseite des Ringraumes zwischen der unter Druck stehenden Tasche und dem Erdreich eingespritzt werden. Der Beton kann in herkömmlicher Form von unten nach oben steigend hinter die Schalung in den Ringraum gepumpt werden. Trotzdem bleibt die ringförmige Abstützung erhalten, weil die Schubladen nacheinander einziehbar sind und der Beton ständig unterdruck gehalten wird.- Compared to the procedures and facilities described under 2.2 must he. Concrete not from the front of the annulus between the pressurized standing bag and the soil are injected. The concrete can be in conventional Form rising from the bottom up and pumped behind the formwork into the annulus. Nevertheless, the annular support is retained because the drawers one after the other are retractable and the concrete is kept under constant pressure.
Die Druckkissen erfüllen ihre Abstützungsfunktion des Untergrundes: aus einer unbehinderten Lage im Schutze des Schildmantels heraus. Sie bleiben beim Vorschub des Schildes in einer Ruhelage, wobei sie zusätzlich zur Steuerung des Schildes frei verfügbar sind und gleichzeitig den Druck auf den Frischbeton aufrecht erhalten.Auch bilden sie kein Hindernis für den Betoniervorgang. The pressure pads fulfill their function of supporting the subsurface: from an unobstructed position under the protection of the shield jacket. You stay with Advance of the shield in a rest position, in addition to controlling the Shield are freely available while maintaining the pressure on the fresh concrete They also do not constitute an obstacle to the concreting process.
Der erfindungsgemäß mit dem Schild verbundene Druckring (21i') bleibt beim Schildvorschub in Ruhelage.. Wenn er nachgezogen wird, gleitet er unter den Schubladen hinweg und kommt nicht mit den Druckkissen in Kontakt. Es ist demnach keine zusätzliche aufblasbare Wand oder eine Gummiwand mit aufblasbaren Schläuchen erforderlich, um die Druckkissen beim Schildvortrieb zu schonen wie unter 2.2 beschrieben. The pressure ring (21i ') connected to the shield according to the invention remains when the shield is in rest position .. If it is pulled, it slides under the Drawers and does not come into contact with the pressure pad. It is accordingly no additional inflatable wall or a rubber wall with inflatable tubes required to protect the pressure cushions when driving the shield as described under 2.2.
Der Beton wird erfindungsgemäß sofort hinter. die nachgeführte Schalung gepumpt, ständig unter Druck gehalten und bis zum Ausschalen nicht mehr gestört. According to the invention, the concrete is immediately behind. the tracking formwork pumped, kept constantly under pressure and no longer disturbed until the formwork is removed.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der nachgeführten Schalung kann die Schalbetonauskleidung der etwa vorhandenen planmäßigen oder aus Gründen der Bautoleranz bedingten räumlichen Krümmung der Tunnellängsachse polygonal angepaßt werden, ohne die Schildfahrt im geringsten zu behindern. Due to the inventive design of the tracking formwork the formwork concrete lining can be any existing planned or for reasons The spatial curvature of the longitudinal axis of the tunnel is polygonally adapted to the structural tolerance without hindering the shield travel in the least.
Die nachgeführte Schalung kann erfindungsgemäß auch eine gewollte Form haben, wodurch die Kraft der Vorschubpresaen gleichmäßig auf die erhärtete Betonauskleidung übertragen wird. According to the invention, the tracking formwork can also be a deliberate one Have shape, whereby the force of the feed presses is evenly applied to the hardened Concrete lining is transferred.
Demgegenüber muß die unter 2.2 beschriebene Schalung eben sein. In contrast, the formwork described under 2.2 must be level.
Weil sie- außerdem nachträglich auf den erhärteten Beton gesetzt wird, kann sie die Pressenkräfte des Vortriebsschildes keinesfalls gleichmäßig auf die Betonauskleidung übertragen. Because they are also subsequently placed on the hardened concrete it can in no way apply the press forces of the jacking shield evenly transfer the concrete lining.
In den Fig .1 bis Fig.11 wird die erfindungsgemäße Herstellung eines Verbundtragwerkes für Tunnelbauten mit Schalbetonauskleidung beispielhaft und schematisch dargestellt und nachfolgend erläutert. Es zeigen Fig.1 Querschnitt durch den Schalungsring (1) mit Druckkissen (2) und Frischbeton (6) für einen kreisförmigen T-unnel Fig.2 Horizontaler Teilschnitt a-a in Längsrichtung des gleichen Tunnels Fig.3 Längsschnitt durch ein Paar konisch zugeschnittener Schalungsringe (1a) Si,g.4 'Bängsschnitt durch einen gewellten Schalungsring (1b) Fig.5 Querschnitt durch einen Schalungsring (lc) mit Sohlbereich aus Stahlbetonfertigteil (1d) Fig.6 Längsschnitt durch einen Schild während des Betoniervorganges Fig.7 Querschnitte a-a und b-b durch den gleichen Schild Fig.8 Teillängsschnitte durch einen Schild: mit Stütz- und bis Druckring (21') in 4 verschiedenen Phasen Fig.11 Fig.1 und Fig.2 Der Frischbeton (6) ist in weichplastischer Konsistenz von der Betonpumpe (15) über den Einfüllstutzen hinter die Schalung (1) gepumpt worden, Hinter dem Stirnabschluß (7) der Schalung befinden sich im Ulmenbereich des 'Punnels- 2Druckkiss;en (2), die,mit einem Druckaggregat verbunden sind, von dem aus si pneumatisch oder hydraulisch unter Druck gesetzt werden. Aus den Frischbeton (6) wirken die Betonpumpe (15) und die Druckkissen (2) gemeinsam ein. Hierdurch wird. der weichplastische Beton gegen die Gobirgsleibung (8) gepreßt, die er verformt und dabei die radialen Druckspannungen (9) im Gebirgstragring (10) erzeugt Nachdem der Ringraum mit Frischbeton gefüllt ist, wächst - der Druck in der Betonpumpe an. Die Rückschlagventile (4) zwischen Druckkissen und. Druckaggregat schließen sich. In den Uberdruckventilen (4a) wird der Regeldruck überschritten, der notwendig ist, um die radialen Druckspannungen (9) zu erzeugen.In FIGS. 1 to 11, the inventive production of a Composite supporting structure for tunnel constructions with formwork concrete lining exemplarily and schematically shown and explained below. 1 shows a cross section through the formwork ring (1) with pressure pad (2) and fresh concrete (6) for a circular T-tunnel Fig.2 Horizontal partial section a-a in the longitudinal direction of the same tunnel Fig. 3 longitudinal section through a pair of conically cut formwork rings (1a) Si, g.4 'longitudinal section through a corrugated shuttering ring (1b) Fig. 5 cross section through a shuttering ring (lc) with base area made of precast reinforced concrete part (1d) Fig. 6 longitudinal section through a Shield during the concreting process Fig.7 Cross-sections a-a and b-b through the same Shield Fig. 8 Partial longitudinal sections through a shield: with support and up to pressure ring (21 ') in 4 different phases Fig. 11 Fig. 1 and Fig. 2 The fresh concrete (6) is in soft plastic consistency from the concrete pump (15) via the filler neck behind the formwork (1) has been pumped, located behind the front end (7) of the formwork in the elm area of the tunnel 2 pressure cushion; en (2), the, with a pressure unit are connected, from which si pneumatically or hydraulically pressurized will. The concrete pump (15) and the pressure pad (2) act from the fresh concrete (6) together one. This will. the soft plastic concrete against the Gobirgslejung (8) pressed, which it deforms and thereby the radial compressive stresses (9) in the rock support ring (10) generated After the annulus is filled with fresh concrete, the pressure increases in the concrete pump. The check valves (4) between pressure pad and. Printing unit close. The control pressure is exceeded in the pressure relief valves (4a), which is necessary to generate the radial compressive stresses (9).
Der Druckregler (13) schaltet über den Schalter (14) die Betonpumpe ab,, hält aber im Druckaggregat (5) den Regeldruck so lange aufrecht bis der Beton erhärtet ist.The pressure regulator (13) switches the concrete pump via the switch (14) ab ,, but maintains the control pressure in the pressure unit (5) until the concrete is hardened.
Ea entsteht das Verbundtragwerk, bestehend aus dem Betontragring (6a) und dem Gebirgstragring (10),> auf das die vertikalen Gebirgslasten (11) und die horizontalen Gebirgslasten (12) einwirken.Ea the composite structure is created, consisting of the concrete support ring (6a) and the rock support ring (10),> on which the vertical rock loads (11) and the horizontal rock loads (12) act.
Sobald der Beton fest geworden ist, werden der Stirnabschluß (7) und die Druckkissen (2) ausgebaut Ein neuer Schalungsring und: der Stirnabschluß mit Druckkissen werden wieder eingebaut.As soon as the concrete has set, the front end (7) and the pressure cushions (2) removed. A new formwork ring and: the front end with Pressure pads are reinstalled.
Ein weiterer Ring der Betonauskleidung kann betoniert werden.Another ring of the concrete lining can be concreted.
Wo der Betontragring (6a) fest genug geworden ist, um die Betondruckspannungen sicher auf zunehmen, wird der am weitesten zurück liegende Schalungsring ausgebaut und erneut verwendet.Where the concrete support ring (6a) has become firm enough to withstand the concrete compressive stresses the furthest back is removed and used again.
Das- dargestellte und erläuterte Beispiel zeigt nur eine von verschiedenen Möglichkeiten zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Verbundtragwerkes für Tunnelbauten.The example shown and explained shows only one of several Possibilities for the production of a composite structure for tunnels according to the invention.
Ergänzend wird die Erfindung an einem Rechenbeispiel erläutert.In addition, the invention is explained using a calculation example.
Ausbruchdurchmesser 6 m Dicke der Betonauskleidung G. cm Gebirgawichte 2 kN/m3 Dicke des: Gebirgstragringex 1 m Seitendruekziffer 0,5 Überlagerungshöhe 7 m Der SsStendr.uck in halber Tunneleöhe bewirkt im Vorbundtragwerk eine radiale Sekundärspannung von (7 + 6/2) 2 . 0,5 = 10 MN/m² Die Vorspannung (9) muß zumindest gleich groß sein0 In der Betonauskleidung beträgt die Ringdruckspannung 10 * 6/2 : 0,10 = 300 MN/mt.. Im Beton ist eine Festigkeit von 600 MN/m2 nach.8 Stunden problemlos zu erreichen so daß bereits nach Ablauf einer Halbtagesschicht wieder ausgeschalt werden kann.Excavation diameter 6 m Thickness of the concrete lining G. cm Mountain weights 2 kN / m3 Thickness of: Rock support ringex 1 m Side pressure number 0.5 Overlay height 7 m The SsStendr.uck at half the tunnel height creates a radial structure in the front framing structure Secondary voltage of (7 + 6/2) 2. 0.5 = 10 MN / m² The pre-tensioning (9) must at least The ring compressive stress in the concrete lining is 10 * 6/2 : 0.10 = 300 MN / mt .. In concrete, a strength of 600 MN / m2 is problem-free after 8 hours to achieve so that switched off again after a half-day shift can be.
Im Gebirgatragring (10) beträgt die größte mittlere Ringdruckspannung 10 + (7 . 2 - 10) . 6/2 = 32 MN/m². Diese Belastung kann bei einer radialen Vorspaimung (9) von 10 MN/m2 auch von Böden geringer Festigkeit bruchsicher mit kleinen Verformungen aufgenommen werden.The greatest mean ring compressive stress is in the mountain support ring (10) 10 + (7. 2 - 10). 6/2 = 32 MN / m². This load can occur in the case of radial pre-expansion (9) of 10 MN / m2, even of soils of low strength, unbreakable with small deformations be included.
Fig.3 Die konisch ( e größer et ) zugeschnittenen Schalungsringe (la) sind mit entgegengesetzter Konizität ( gegenseitige Verdrehung 18Qa ) angeordnet : e + e' = e' + e . Hierdurch bilden beide Ringe gemeinsam einen Doppelring mit parallelen Endflächen.Fig. 3 The conical (e larger et) cut formwork rings (la) are arranged with opposite conicity (mutual rotation 18Qa) : e + e '= e' + e. As a result, both rings together form a double ring parallel end faces.
nie Schalungsfläche aus: derartigen Doppelringen bildet einen Z=linder. Wenn beide Ringe eines Doppelringes aus ihrer Aus gangslage gegeneinander um ihre Längsachse verdreht werden, bildet sich ein konischer Doppelring aus:, dessen Konizität bei einer gegensinnigen Verdrehung der Einzelringe von je 900 bis auf einen Größtwert von ( 2e größer 2e@ ) anwächst. Durch die Anordnung derartiger konischer Doppelringe abwechselnd mit parallelen Doppelringen kann die Schalung unter Verwendung von mindestens 2 Doppelringen jeder räumlichen Krümmung der Tunnellängsachse polygonal angepaßt werden. Dabei sind konische Doppelringe jenach Krümmungsrichtung um ihre Längsachse. verdreht anzuordnen.Never take off the formwork surface: such double rings form a Z = liner. If both rings of a double ring from their starting position against each other to their If the longitudinal axis is rotated, a conical double ring is formed: its conicity with an opposite rotation of the individual rings of 900 each up to a maximum value of (2e greater 2e @) increases. By arranging such conical double rings alternating with parallel double rings, the formwork can be made using at least 2 double rings adapted polygonally to each spatial curvature of the longitudinal axis of the tunnel will. Here, conical double rings are depending on the direction of curvature around their longitudinal axis. to be arranged twisted.
Fig.4 lie Schalungsfläche des Ringes (1b) ist in Längsrichtung gewellt.Fig.4 lie formwork surface of the ring (1b) is corrugated in the longitudinal direction.
Sie kann wie in der Figur dargestellt, gefaltet oder, wia nicht dargestellt, gekrümmt sein.It can be folded as shown in the figure or, as not shown, be curved.
Fig .5.Fig. 5.
l.er Sohlbereich des Schalungsringes (1c) besteht aus einem Stahlbetonfertigteil (1d) als verlorener Schalung. Hierdurch entsteht eine Fahrbahnfläche für Transportfahrzeuge, noch bevor der Beton der AuCkleidung erhärtet ist..l.er base area of the formwork ring (1c) consists of a precast reinforced concrete part (1d) as lost formwork. This creates a road surface for transport vehicles, even before the concrete of the AuC lining has hardened ..
Fig.6 und.. Fig.7 In Fig.7 sind.die Schnitte jeweils bis zur senkrechten Symmetrieachse dargestellt.Fig.6 and .. Fig.7 In Fig.7 are the sections up to the vertical Axis of symmetry shown.
Der Frischbeton (6) wird von der Betonpumpe (15) hinter die Schalung (1') in den Ringraum hinter dem Schildende gepumpt.The fresh concrete (6) is transported by the concrete pump (15) behind the formwork (1 ') is pumped into the annulus behind the end of the shield.
Der Ringraum wurde von ringsum dicht an dicht angeordneten Druckkissan (17) gebildet, die sich in Schubladen (18) hinter dem Schildende befinden. Der steuerbare Schild ist in Ruhelage.The annulus was made up of pressure cushions arranged close together all around (17) formed, which are in drawers (18) behind the end of the shield. The controllable one Shield is in rest position.
Mit den beidseitig wirksamen Pressen (19) werden dia Schuladen (18), in der Sohle beginnend, während des Betoniervorganges nacheinander gezogen bis sie sich unter dem Schildmantel (16) befinden. Dabei stützen sich die Schubladen rückseitig aus der Schalung (1'), vorderseitig auf einem Stützring (21) ab.With the double-sided presses (19), the school drawers (18), starting in the bottom, pulled one after the other during the concreting process until they under the shield coat (16) are located. In doing so, they support each other Drawers on the back from the formwork (1 '), on the front on a support ring (21) away.
Die Druckkissen werden von einem Druckaggregat (5) pneumatisch oder hydraulisch unter Druck gehalten.The pressure cushions are pneumatic or by a pressure unit (5) kept hydraulically under pressure.
Von der Druckregulierung sind nur die Rückschlagventile (4) dargestellt. Die eigentliche Druckregelung erfolgt wie in Fig.2 dargestellt und,erläutert.Only the check valves (4) of the pressure regulation are shown. The actual pressure control takes place as shown and explained in FIG.
In den Fig.6 und Fig.7 sind die unteren 3 Schubladen bereits eingezogen, die oberen 5 Schubladen noch ausgefahren.In Fig. 6 and Fig. 7 the lower 3 drawers are already drawn in, the top 5 drawers are still open.
Wenn der Betoniervorgang beendet ist, wird der Schild mit Hilfe der Pressen (19) vorgeschoben. Dabei stützen sich die Pressen auf den Schubladen (18) ab. Die Schubladen haben direkt mit ihren rückseitigen Stirnflächen oder indirekt über die Druckkissen ihr Widerlager auf der Stirnfläche des Betons Während des Schildvorschubes dienen die Druckkissen zur Schild-Steuerung indem sie am Umfang des Schildes mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden.When the concreting process is finished, the shield is lifted with the help of the Presses (19) advanced. The presses are supported by the drawers (18) away. The drawers have directly with their rear end faces or indirectly Via the pressure pad their abutment on the face of the concrete During the shield advance The pressure pads are used to control the shield by using them on the circumference of the shield different pressures are applied.
Nach Abschluß des Schuldvorschubes um 1 Pressenhub wird in den Zwischenraum zwischen Stützring (21) und letztem Schalungsring ein neuer Schalungsring eingebaut. Ein weiterer Abschnitt der Auskleidung kann betoniert werden Fig.8 bis Fig.11 Hier sind 4. aufeinander folgende Phasen für eine alternative Ausbildung das erfindungsgemäßen Schildes dargestellt.After completing the fault feed by 1 press stroke, the space is in between A new shuttering ring is installed between the support ring (21) and the last shuttering ring. Another section of the lining can be concreted Fig.8 to Fig.11 here 4. successive phases for an alternative training are the invention Shield shown.
Der Stützring (21") ist nicht wie in Fig.6 undFig.7 fest mit dem Schild ver bunden. Die,zweiseitig wirksamen Pressen (20) stützen sich darauf beim Schildvorschub in Fig.9 ab., Das Widerlager des Stütz- und Druckringes (21') bildet die Stahlschalung (1'), die ihre Kräfte auf die Schalfläche der Betonauskleidung ableitet.The support ring (21 ") is not fixed to the shield as in Fig. 6 and Fig. 7 tied together. The double-sided presses (20) are based on it when the shield is advanced in Fig.9., The abutment of the support and pressure ring (21 ') forms the steel formwork (1 '), which transfers its forces to the formwork surface of the concrete lining.
Die Funktion der äußeren Pressen (19) besteht darin, die Schubladen auszufahren und einzuziehen und die Stirnfläche des Betons unter Druck zu halten. Sie können zusätzlich für den Schildvorschub eingesetzt werden.The function of the outer presses (19) is to open the drawers extend and retract and keep the face of the concrete under pressure. They can also be used for the shield advance.
Zeigt zeigt eine Phase mit dem Schild in Ruhelage während des Betoniervorgange&.. Die geschnittene Schublade (18) ist bereits.Shows a phase with the sign in the rest position during the concreting process & .. The cut drawer (18) is already there.
eingezogen, der Frischbeton (6) eingepumpt.pulled in, the fresh concrete (6) pumped in.
Die Phase in Fig.9. stellt den abgeschlossenen Schildvorschub dar. an dem die Vorscirabpressen (20) und möglicherweise auch die äußeren Pressen (19) beteiligt waren. Die Schubladen (18) und der Stütz- uni Druckring (21') waren in ihrer Ruhelage geblieben.The phase in Fig. 9. represents the completed shield advance. on which the prescir presses (20) and possibly also the outer presses (19) were involved. The drawers (18) and the support uni pressure ring (21 ') were in their resting position remained.
Die Schilisteuerung erfolgte zusätzlich durch eine am Umfang das Schildes unterschiedlich hohe Beaufschlagung der Druckkissen.The ski control was also carried out by a sign on the perimeter different levels of loading on the pressure pad.
in der Phase von Fig.10 haben die zweiseitig wirksamen Vorschubpressen (20) den Stütz- und Druckring (21') wieder nachgezogen~ Fig.11 zeigt schließlich die Phase, in der ein neuer Schalungsring in den freien Raum unter den Schubladen eingesetzt wurde.In the phase of Fig. 10 the bilateral effective feed presses (20) the support and pressure ring (21 ') tightened again ~ Fig. 11 finally shows the phase in which a new formwork ring is in the free space under the drawers was used.
Danach kann ein neuer Ring betoniert werden.A new ring can then be concreted.
Die Druckregelung zur Herstellung des Verbundtragwerkes ist nicht dargestellt. Sie erfolgt wie in den Fig.1 und Fig.2 bereits erläutert.The pressure regulation for the production of the composite structure is not shown. It takes place as already explained in FIGS. 1 and 2.
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