DE2835237C2 - Tunnelauskleidung aus gewölbten Auskleidungssegmenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnelauskleidung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung.

Bei einer bekannten Tunnelauskleidung (FR-PS 12 79 157) erfolgt die Verbindung benachbarter Segmente durch halbkreisförmige Sp^nnösen, die von den Segmentenden vorspringen und eine Nut von halbzylindrischcm Querschnitt überbrücken und sich mit entsprechenden ösen am benachbarten Segmentende überlappen. Diese überlappten Ösen werden durch Befestigungselemente miteinander verbunden. Bei den bekannten Auskleidungsegmenten verläuft die Nut längs der Enden der Segmente, also axial zur Tunnelauskleidung, was insofern nachteilig ist. als durch diesen durch die Nut gebildeten und sich über die gesamte Tunnelnuskleidung erstreckenden Kanal Feuchtigkeit eindringen und weitcrgeleitet werden kann. Die die überlappten Ösen verbindenden Befestigungselemente sind an ihren vorderen Enden konisch ausgebildet, um das Einbringen in die ösen zu erleichtern. Der die ösen miteinander verbindende Bereich der Befestigungselemente ■st jedoch zylindrisch.

Somit ist es bei dieser Tunnelauskleidung nicht möglich, die Enden von benachbarten Segmenten mit einer vorbestimmten Kraft gegeneinander zu pressen.

Bei einer anderen bekannten Tunnelauskleidung (DE-PS 6 03 250) stellen die Tunnelauskleidungssegmente eine aus Beton oder Ziegeln in Verbindung mit Grubenholz bestehende Konstruktion dar. um ein praktisch flexibles Scharnier /wischen den Segmentenden zu schaffen, das dann, wenn die Tunnelauskleidung von außen her belastet wird, zum Ausbrechen des Holzes und damit zum Zusammenbruch der Auskleidung führen kann. Bei dieser bekannten Tiinnelauskleidung werden die Befestigungselemente jedoch quer zur Innen- und Außen-

fläche eingebracht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der (FR-PS 12 79 157) bekannte Tunnelauskieidung dahingehend zu verbessern, daß die Enden benachbarter Auskleidungssegmente mit einer bestimmten Andruckkraft gegeneinander gezogen werden können, um eine dichte Verbindung zwischen den benachbarten Enden zu bewirken und eine monolythische Struktur für den aus den Auskleidungssegmenten zusammengefügten Ring zu erreichen. Dabei soll gleichzeitig eine Möglichkeit geschaffen werden, die Andruckkraft, nachdem der vollständige Ring der Tunnelauskleidung aus den Segmenten zusammengefügt worden ist und der Tunnelvortriebsschild zurückgezogen wurde, zu vergrößern oder zu verringern, um für ein Setzen bzw. ein Sacken des Ringes Sorge zu tragen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Mitteln gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispi°le näher erläutert. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine Endansicht eines Ringes aus Betonauskleidungssegmenten gemäß der Erfindung für einen Tunnel;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Enden zweier benachbarter Auskleidungssegmente, wobei diese noch in einem Abstand voneinander stehen;

Fi g. 3 ein Schaubild eines Teils der Verbindung zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten, wobei diese noch voneinander getrennt sind;

Fig.4 ein Schaubild des in Fig. 1 gezeigten Ringes, wobei ein Teil eines weiteren Ringes in auseinandergezogener Weise dargestellt ist;

F i g. 5 bis 9 Ausführungsbeispiele von verschiedenen Befestigungselementen zum Verbinden der Segmente miteinander;

Fig. 10 bis 13 Formteile zur Herstellung eines Segmentes.

In F i g. 1 ist ein Ring aus gleichen, aus Beton gegossenen Tunnelauskleidungselementen 10 dargestellt, die oben in der Zeichnung durch ein Teilsegment 11 miteinander verbunden sind.

Die Segmente 10 haben sich axial erstreckende Endflächen 12. diii miteinander und mit deLi Tcilsegment 11 durch gleiche Verbindungen verbunden sind, die nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben werden.

Zwischen die benachbarten Endflächen 12 ist eine elastische »Bitumasticw-Dichtung 13 eingefügt und zwei als Ganzes nit 14 bezeichnete Verbindungen sind im Abstand voneinander an den Endflächen ausgebildet.

Jede Verbindung 14 besteht aus sich gegenüberliegenden halbzylindrischen Nuten 15, die sich von der Innenseite des Segmentes 10 aus quer über die Endfläche 12 bis kurz vor die Segmentaußenseite erstrecken. Die Mitte einer Nut 15 in der Endfläche 12.3 ist von einer aus Stahl gefertigten Spannöse 16 überbrückt, deren Schenkel im Segment eingebettet sind. Die dieser Nut 15 zugeordnete halbzylindrische Nut in der gegenüberliegenden Endfläche 126 ist von zwei Spannösen 17 überbrückt, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der das Einfügen der Spannösc 16 des anderen Segmentes ermöglicht. In der Endfläche 12a sind oberhalb und unterhalb der Spannöse 16 Schlitze 13 im Segment 10 ausgebildet, die dii Spannösen 17 aufnehmen, wenn die Segmente zusammengefügt werden. In gleicher Weise weist die andere Endflache 126 einen zwischen den Spannösen 17 liegenden und sich über die Nut 15 erstreckenden Schlitz 19 auf. der der Aufnahme der Spannöse 16 dient.

Die Verbindung wird durch ein Befestigungselement 20 vervollständigt, das in F i g. 3 nur schematisch veranschaulicht ist und einen konischen Schaft 21 umfaßt.

Ausführungsformen der die Verbindung vervollständigten Befestigungselemente sind in den Fig.5 bis 9 ίο veranschaulicht. Diese Befestigungselemente werden in eine von den Nuten 15 gebildete radiale Bohrung durch die sich überlappenden Spannösen 16,17 von der Innenseite der Segmente her eingebracht. Durch die konische Ausbildung des Schaftes bzw. die ähnliche Gestaltung der übrigen Ausführungsformen der Befestigungselemente ist es möglich, die Andruckkraft nicht nur während des Einbringens der Befestigungselemente in die Nuten und zwischen die einander überlappenden ösen einzustellen, sondern die Andruckkraft auch dann zu verändern, wenn alle Segmente bereits zu einem Tunnelauskleidungsring zusammengefügt und. Durch die spezielle Konstruktion der Befestigungselemente ist die Andruckkraft in Abhängigkeit von der Stellung der Befestigungselemente zwischen den ösen einstellbar. Da sich die halbzylindrischen Nuten von der Innenseite des Segmente- 10 aus quer über die Endflächen 12a, 126 erstrecken, liegen die äußeren Ränder der Enden benachbarter Segmente 10 über ihre gesamte Länge ununterbrochen aneinander an. so daß eine dichte Verbindung /wischen den beiden Segmenten erreicht wird. Diese dichte Verbindung wird noch durch die zwischen die beiden Endflächen 12a, 126 benachbarter Elemente eingefügte Dichtung 13 verbessert.

Wie am besten aus F i g. 4 ersichtlich ist, hat die Dich-J5 tung 13 Ausschnitte 24 in den Bereichen, in denen die beiden Verbindungen 14 liegen.

Beim Montieren zweier Segmente 10 werden diese ausgerichtet und die beiden Befestigungselemente in die öffnungen eingebracht, die durch die Nuten 15 jeder Verbindung gebildet sind. Die Anordnung ist eine solche, d«ß das Ineinandergreifen der Befestigungselemente und der Spannösen 16,17 die Enden 12 der Segmente zusammenzieht, um die Dichtung 13 zwischen den Endflächen zusammenzudrücken. Die Befestigungsdemente können je nach ihrer Formgebung und ihrer Wirkungsweise in die vorgeschriebene Lage gehämmert oder durch Driickwerk/.cugc oder eine Drehbewegung bewirkende Werkzeuge eingebrachi werden.

Eine der vorbeschriebenen Verbindung entsprechen^r)0 de Verbindung ist auch zwischen den beiden obersten Segmenten 10 und deniTeilsegmcnt 11 vorgesehnen.

Die Endflächen 12a und 126 der Segmente 10 weisen außerdem halbzylindrische Nuten 25 auf, die sich von den Stirnseiten 26 der Segmente aus erstrecken, jede Stirnseite 26 hat ferner drei Bohrungen 27, die sich in das Segment hineinerstrecken. Die Bohrungen 27 liegen im gleichen Abstand voneinander und zu den Nuten 25. Die halbzylindrischen Nuten 25 zwischen aufeinanderfolgenden Segmented und die Bohrungen 27 sind zur bu Aufnahme von Stahlpaßfiltern 28 vorgesehen, um einen neu montierten Segmentring in bezug auf den zuvor montierten Segmentring ausrichten zu können. Wenn ein Segmentring fertiggestellt worden ist und der nächste Ring zusammengesetzt werden soll, wird ein Paßstift b¹) 28 in die Nut 25 oder d,e Bohrung 27 im vorher montierten Ring eingesetzt, und zwar an der Stelle, an der das Ende des ersten Segmentes des neu montierten Ringes sitzen soll. Die Enden des Segmentes des neuen Ringes

werden mit den Enden des Segmentes des vorher montierten Ringes fluchten. In diesem Fall werden die Paßstifte in die Nuten 25 eingebracht oder sie können in bezug auf die Enden des zuvor eingebauten Segmentes versetzt sein, wobei sie in diesem Falle dann in die Bohrungen 27 eingebracht werden. Wenn das erste Segment montiert worden ist, wird ein weiterer Paßslift 28 in die entsprechende Bohrung in den zuvor montierten Ring eingebracht und das nächste Segment wird montiert, usw., bis der gesamte Ring fertiggestellt ist. Die Dichtungen 13, die zwischen aufeinanderfolgenden Endflächen der Segmente vorgesehen sind, haben Ausschnitte 29. die mit den Nuten 25 fluchten, um ein Einsetzen der Paßstifte zu ermöglichen.

Die Segmente 10 können mit parallelen Seitenflächen versehen sein. Sie können jedoch auch mit Flächen versehen sein, die aufeinander zu laufen. Die Verwendung von Segmenten mit aufeinander zu laufenden Seitenflächen ermöglicht ein Drehen des Rinees entweder in waagerechter oder in vertikaler Richtung, um jede Abweichung vom gewünschten Verlauf des Tunnels korrigieren zu können, oder ein Herumführen des Tunnels um eine Biegung bzw. ein Auf- und Abführen des Tunnels längs einer Steigung oder eines Gefälles zu ermöglichen.

In Fig.5 bis 9 sind Ausführungsformen von Bcfestigungselementen veranschaulicht, die anstelle des Bolzens 20 durch die Spannöse der Segmente eingebracht werden können, um eine Verbindung zwischen den Segmenten herzustellen.

Fig. 5 zeigt eine mit Grobgewinde versehene Kegelschraube 30 mit einem Innenvierkant 31, in den ein Ende eines Werkzeuges zum Eindrehen der Schraube in die fluchtenden Spannösen zweier aufeinanderfolgender Segmente eingebracht werden kann. In diesem Falle sind die Spannösen bei einem Blick auf die Endfläche des Segmentes schräg gestellt bzw. leicht verdrallt, um dem Steigungswinkel des Gewindes der Schraube 30 zu entsprechen.

F i g. 6 zeigt einen Bolzen, der aus zwei Keilen 32 und 33 besteht, die zunächst aneinander geheftet sein können und die gegeneinander versetzt sind, und in diesem Zustand durch die miteinander fluchtenden Spannösen aufeinanderfolgender Segmente eingebracht werden. Wenn sich die gegeneinander versetzt aneinander gehefteten Keile zwischen den Spannösen finden, werden die Keile gegeneinander bewegt, wobei die Heftung aufgebrochen wird, und die radiale Spreizung, die durch das Aneinandergleiten der Keile bewirkt wird, zieht die Segmente zusammen.

Bei der in F i g. ? veranschaulichten Ausführungsform des Befestigungselementes hat dieses die Form einer zylindrischen Hülse 37, die in vier Sektoren unterteilt ist und eine Kegelbohrung 38 aufweist. In diese wird ein massiver Kegelbolzen 39 zum Spreizen der Hülse eingetrieben.

F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Befestigungselement durch eine selbstschneidende Kegelschraube 43 gebildet ist, die durch die fluchtenden öffnungen der Spannösen aneinander anliegender Elemente eingetrieben wird, um die Segmente gegeneinander zu pressen.

Bei der in F i g. 9 veranschaulichten Variante trägt die geteilte Hülse 37. die bei der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform bereits erläutert wurde, ein Innengewinde 41, in das eine Kegelschraube 42 zum Spreizen der Hülse einschraulbbar ist.

In Fig. 10 ist ein Teil einer Form 55 zur Herstellung eines bogenförmigen Segmentes, das unter Bezugnahme auf F i g. I bis 4 beschrieben worden ist, dargestellt, liin Ende 56 der l-'orm, das die Endfläche 126 des Segmentes bildet, ist mit zwei halbzylmdrischen Ausnehmungcn 57 /ur Aufnahme zweier halbzylindrischer Schalen 58 versehen, von denen eine in Fig. 11 dargesiellt ist. In den Schalen sind Formteile 59 und 60 enthalten, die die Spannösen 16 während des Formens in der vorgesehenen Lage halten und die Freiräume für die

ίο Spannösen, also für die Schlitze 18 bilden. Die Formteile 59, 60 und die halbzylindrische Schale 58 werden durch Schrauben 61 in der vorgesehenen Lage gehalten, die sich durch das Ende 56 der Form und durch die Schale 58 hindurch erstrecken und in die Formteile 59 und 60 eingeschraubt werden, um diese und die Schale in der erforderlichen Lage zu halten. Wenn das Formen beendet ist, werden die Stifte entfernt, wodurch dann das geformte Segment aus der Form herausgenommen werden kann, wobei die Formteile 59 und 60 mit entnommen werden. Diese können getrennt ausgebrochen werden. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Form mit Seitenflächen zum genauen Gießen der Flächen des Segments versehen werden kann, so daß alle wichtigsten Flächen des Segments, das sind die Innenflächen.

die Seitenflächen und die Endflächen, durch die Form geformt werden, während die Außenfläche, die übrigbleibt, uiät der Kelle geformt wird.

I"ig. Ii 7.cigl Spannösen 16 /um Eingießen in das Segment. In einem solchen Falle ist es erforderlich, eine

jo getrennte Armierung in das Segment einzugießen.

F i g. 12 und 13 zeigen eine Alternative zu den Spannösen und der getrennten Armierung. Bei dieser Alternativausbildung sind zwei Spannösen zum Vorspringen von beiden Endflächen des Segmentes und die Armierung für das Segment durch einen einzigen gebogenen Stab 60 gebildet, der in Form einer Büroklammer gestaltet ist. Die beiden Spannösen an einem Ende des gebogenen Stabs haben die gleiche Länge, um zwei Spannösen an einem Ende des Segmentes und eine einzige an dessen anderem Ende zu bilden. Die Formteile 61 und 62, die in Verbindung mit dieser Alternativausbildung benutzt werden, sind gemäß der Darstellung in F i g. 11 durch Schrauben während des Formens in der vorgesehenen Lage gehalten.

Die zwischen den Endflächen aufeinanderfolgender Segmente liegende Bitumastic-Dichtung kann durch ein Dichtungsmaterial ersetzt werden, das auf die Endflächen der Segmente aufgebracht wird. Beispielsweise kann ein Material auf Epoxydharzbasis benutzt werden.

Es können jedoch auch die bloßen Enden der Segmente ohne Verwendung einer Dichtung oder einer Fläviienbeschichtung gegeneinander gesetzt werden, besonders dann, wenn das Eindringen von Wasser durch die Verbindung keine Probleme mit sich bringt.

Die Erfindung ist auch bei Segmenten anwendbar, bei denen es sich nicht um Tunnelauskleidungssegmente handelt. Durch die erfindungsgemäße Verbindung können auch Segmente einer Wand für Flüssigkeitsspeicherbehälter dicht miteinander verbunden werden

μ Die vorstehend beschriebenen Anordnungen eine Verbindung von aus Beton gefertigten Segmenten in besonders schneller Weise, wobei keine Spezialwerkzeuge benötigt werden außer einem Hammer oder einem Schraubenschlüssel, um das verwendete Befesti-

b5 gungselcment einbringen zu können. Die Methode ist damit besonders in engen und schwierigen Einsatzstellen anwendbar, beispielsweise bei solchen, wie sie im Tunnelbau vorhanden sind. Im Falle von Auskleidungs-

Segmenten für einen Tunnel sind die Verbindungen im wesentlichen innerhalb der Dicken der Segmente verborgen und damit entsteht eine glatte Innenfläche. Eine Hilfsschale, wie sie im Falle von Ftachsegmentcn erforderlich ist, um eine glatte Innenfläche zu gestalten, wird =, nicht benötigt und es ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen in bezug auf Material und den Einsatz von Arbeitst,^iften. Außerdem macht die glatte Innenfläche, die durch die Segmente gebildet ist, ein leichtes Reinigen des Tunnels möglich, wenn die Montage beendet isi. in Ferner ermöglichen die Verbindungen zwischen den Segmenten das Herstellen eines Tunnelbaus in jedem Boden (gleichgültig wie naß er ist), in dem der Tunnel auszuheben ist. Das Einbringen der Befestigungselemente in die Spannösen aufeinanderfolgender Segmen- r> te richtet durch die Einstellbarkeit der Spannkraft ein Segment in bezug auf das nächste genau aus, um eine Lippenbildung zwischen aufeinanderfolgenden ScgrnciiicFi äüwüui ü't'ü uCil Tünfici hcTüiVi, als uUCil ΊΠ Längsrichtung desselben zu vermeiden oder auf ein Minimum zu reduzieren. Außerdem entsieht ein Tunnel mit genauerer Rundung als im Falle von herkömmlich verschraubten Ausbaubögen. Das letzte Merkmal ist von besonderer Bedeutung, insofern, als zum Arbeiten keine zusätzlichen Vorrichtungen mehr erforderlich sind, durch die die Segmentringe in ihre genaue Rundung gedrückt werden.

Die Spannösen übertragen die durch die Befestigungselemente bewirkten Spannungen zurück in den Körper der Segmente und Belastungen werden über die gesamte Breite des Segmentes verteilt. Wenn die Spannösen einstückig mit der Armierung ausgebildet sind, bilden die Armierung und die Spannösen ein endloses Band, das sich um den gesamten Ring herum erstreckt. Diese Anordnung ist bei Tunneln von besonderem Wert, die ein Medium unter Druck enthalten, und auch bei aufrechtstehenden Silos, die aus Segmenten gemäß der Erfindung zusammengefügt sind.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

45

so

fc5

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Tunnelauskleidung aus einer Vielzahl von gewölbten Auskleidungssegmenten, die aus einem Material hoher Druckfestigkeit gegossen sind, wobei jedes Segment an seinen Längsenden Verbindungsmittel zum Verbinden der Elemente des Segmentes mit den entsprechenden Enden gleicher Segmente zur Bildung eines Ringes aufweist und wobei die Verbindungsmittel eine halbzylindrische Nut im Segmentende und halbkreisförmige Spannösen, die vom Segmentende vorspringen, die Nut überbrükken und sich mit entsprechenden Ösen am benachbarten Segmentende überlappen, und längliche Befestigungselemente zum Einbringen in die sich überlappenden Ösen zwischen die Segmentenden umfassen, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Ende (12a; 12Z^ jedes Segmentes (10) mindestens ziv -;i im Abstand voneinander angeordnete ha'ibzyürtäFiSche Nuten (15) aufweist, die sich von der Innenseite des Segmentes (10) aus quer über das Ende bis kurz vor die Segrnentaußenseite erstrekken,

daß mindestens einer der Nuten (15) zwei halbkreisförmige Spannösen (17) zugeordnet sind, die vom Segmentende (12a; 12b) vorspringen, die Nut überbrücken und in einem solchen Abstand voneinander liegen, daß zwischen diese Spannösen (17) eine vom benachbarten Segment vorspringende Öse (16) einschiebbar i·*,

daß die Länge der Befestigungselemente (30,32,33; 37 bis 39; 43; 37, 41, 42) gröiler ist als der Abstand zwischen den beiden "Spunnösen (17) und daß die Befestigungselemente etwa üL-sr ihre gesamte Lange konisch ausgebildet sind.

2. Tunnelauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende (12a; \2b) des Segmentes (10) mindestens einen sich über die Nut (15) hinweg auf einer Seite der Spannöse (16; 17) erstrckkenden Schlitz (18) zur Aufnahme der vom benachbarten Segment (10) vorspringenden Spannöse (16; 17) aufweist, wobei das Segment (10) an einem Ende (\2a) zwei Spannösen (17) trägt, die längs der Nut (15) im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei sich ein Schlitz (18) zwischen beiden Spannösen (17) über die Nut (15) hinwegerstreckt, und wobei am anderen Ende (\2b) des Segments (10) eine einzige Spannöse (16) angeordnet ist, und zwei Schlitze (18) sich beiderseits der Spannöse (16) über die Nut (15) 5» erstrecken.

3. Tunnelauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Enden (12;;. YIb) benachbarter Segmente (10) eine Dichtungsanlage (13) eingefügt ist.

4. Tunnelauskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungslage aus einer separaten Dichtung an jedem Ende des Segments besteht.

5. Tunnelauskleidung nach Anspruch 3. dadurch wi gekennzeichnet, daß die Dichtungslage aus einer Lage Dichtungsmaterial besteht, die auf die Milden des Segments (10) aufgetragen ist.

6. Tunnelauskleidung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungselement μ durch eine mit Grobgewinde versehene konische Schraube (30) gebildet ist.

7. Tunnelauskleidung nach Anspruch I. dadurch

gekennzeichnet, daß jedes Befestigungselement aus zwei zusammenwirkenden Keilen (32,33) besteht

8. Tunnelauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungselement eine geteilte Hülse (34) und einen in diese einbringbare Kcgelbolzen (35) aufweist.

9. Tunnelauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungselement aus einer geteilten Hülse (37) mit einer mit Gewinde versehenen konischen Bohrung (41) und einer konischen, in das Innengewinde einschraubbaren Schraube (42) besteht.

10. Tunnelauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das gegossene Material Zugarmierungselemente (60) enthält.

11. Tunnelauskleidung nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Zugarmierungselemente (60) einstückig mit den von den Enden (12a. \2b) des Segments (10) vorspringenden Spannösen (16, 17) ausgebildet sind.

12. Tunnelauskleidung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugarmierungselemente (60) büroklammerartig mit runden Endbögen geformt sind, die die von den Enden (12a, \2b) des Elements (10) vorspringenden Spannösen (16, 17) bilden.

13. TunnclaiFkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (10) aus Beton gegossen ist.