DE2932430A1

DE2932430A1 - Verfahren zum einbringen eines tunnelausbaus aus beton

Info

Publication number: DE2932430A1
Application number: DE19792932430
Authority: DE
Inventors: Siegmund Dipl Ing Babendererde; Eckart Dipl Ing Erler; Wolf Dipl Ing Magnus
Original assignee: Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2932430C2

Description

Verfahren zum Einbringen eines
Tunnelausbaus aus Beton Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zum Einbringen eines Tunnelausbaus aus Beton beim Tunnelröhrenvortrieb in einem unter einem Gebirgsdruck PG stehenden Gebirge (insbesondere in einem gebrächen oder rolligen Gebirge oder in Lockergestein), - wobei die Tunnelröhre von einer Tunnelvortriebsmaschine vorgetrieben, hinter der Ortsbrust, dem Vortriebsfortschritt folgend, eine Stützkonstruktion eingebracht und ein Anschlußringspalt zwischen Stützkonstruktion und Gebirge mit fließfähiger Verfüllmasse verfüllt wird, wobei ferner der Anschlußringspalt zur Vortriebsmaschine hin durch eine Dichtungsanordnung verschlossen ist und die Verfüllmasse unter Druck in den so abgeschlossenen Anschlußringspalt eingedrückt wird. - Bei der Stützkonstruktion kann es sich um eine bleibende Stützkonstruktion in Form von Tübbingen oder dergleichen handeln, die Teil des Tunnelausbaus wird. Die Stützkonstruktion kann aber auch von der Vortriebsmaschine mitgeführt werden, so daß die ausgebaute Tunnelröhre nach Maßgabe des Vortriebsfortschrittes immer wieder freigezogen wird. Endlich kann die Stützkonstruktion als dem Tunnelvortrieb folgende Umsetzschalung ausgeführt sein. Tunnelröhre meint im allgemeinen einen im Querschnitt kreisförmigen Tunnel. Der Querschnitt der Tunnelröhre kann aber auch hufeisenförmig sein.
Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen ist der Druck, mit dem die Verfüllmasse in den Anschlußringspalt eingefüllt wird, verhältnismäßig gering.
Er wird so eingestellt, wie es die Förderung der fließfähigen Verfüllmasse mit üblichen Betonpumpen und Betonförderleitungen verlangt. Darüber hinaus schwankt der Druck mit dem Kolbenhub der Förderpumpe. Beim Erhärten der in den Anschlußringspalt eingedrückten Verfüllmasse wird der Druck nicht aufrechterhalten. Das alles kann je nach den yeologischen Verhältnissen eine Mehrzahl von Mängeln auslösen.
Im einzelnen ist folgendes vorzutragen: Tunnelröhren werden, insbesondere im Lockergesteln, mit Vortriebsmaschinen aufgefahren, in deren rückwärtigem Teil zur Sicherung der freigelegten Gebirgswandung Stütz3çonstruXtione montiert werden. Diese Stützkonstruktionen bestehen in der Regel aus Fertigelementen, z.B. sogenannten Tübbingen, die aus Gußeisen, Stahlguß, Stahlkonstruktion, Stahlbeton oder auch nur aus Beton gefertigt sind. Damit die aufgefahrene Tunnelröhre nie ungesichert ist, müssen diese Fertigteile bereits innerhalb der Vortriebsmaschine montiert werden.
Nach Maßgabe des Vortriebsfortschrittes übernimmt danrl hinter der Vortriebsmaschine der aus diesen rertigteilen gebildete Tunnelausbau die Stützung des Gebiryes. Allerdings entsteht beim Vorschub der Tunnelvortriebsmaschine zwischen dem Gebirge und diesem Tunnelausbau ein Anschlußringspalt, dessen Dicke von der Blechdicke des sogenannten Mantels de Tunnelvortriebsmaschine, einem Toleranzmaß zur Steuerung der Tunnelvortriebsmaschine und zur Montage der Tübbinge und außerdem von der Dicke der Dichtungsanordnung zum Abschluß des Anschlußrinyspaltes abhängt. Dieser Anschlußringspalt wird mit Verfüllmasse verpreßt, um die Auflockerunyen des umgebenden Gebirges zu vermindern. Die Verfüllmasse erfüllt hier eine Hilfsfunktion, zwar handelt es stcüi um Beton oder Mörtel, jedoch nicht um einen Beton der Qualität von Ausbaubeton. Man strebt so an, daß der aus den Tübbingen oder dergleichen bestehende Tunnelausbau, voiii Gebirgsdruck belastet, allseitig gebettet ist und sich folglich wenig verformen kann. Auch soll, insbesondere bei flachliegenden Tunnelröhren, die Senkung an der Geländeoberfläche kleingehalten werden. Andererseits ist es bekannt, daß die Bettung des Tunnelausbaus, im umgebenden Gebirge für die Standsicherheit des Tunnelausbaus von großer Bedeutung ist. Deshalb wird auf eine frühzeitige und wirksame Verpressung des Anschlußringspaltes zwischen den Fertigteilen und dem umgebenden Gebirge großer Wert gelegt. Eine allseitig wirksame Bettung gelingt dabei nur unvollkommen, weil der Anschlußringspalt beim Vorschub der Vortriebsmaschine häufig zufällt, zumal die Verfüllmasse nicht fortdauernd sondern nur chargenweise in den Anschlußringspalt eingedrückt wird. Es versteht sich von selbst, daß die Gefahr des Zufallens insbesondere in gebrächem oder rolligem Gebirge und in Lockergestein und insbesondere im Bereich der Firste besteht. Die bisherigen Bemühungen, den Anschlußringspalt zuverlässig und vollständig zu verpressen, konnten nicht überzeugen. Aus diesem Grunde wird für einen Tunnelausbau des beschriebenen Aufbaus die Standsicherheit gewöhnlich durch ein statisches Rechenverfahren nachgewiesen, bei dem die Bettung des Tunnelausbaus im oberen Drittel der Tunnelröhre vernachlässigt wird. Das hat erhebliche wirtschaftliche Folgen, weil sich bei diesem Ansatz der Tunnelausbau in den nicht gebetteten Bereichen und in den freigebliebenen Raum hinein unkontrolliert verformen kann.
Daraus resultieren Biegemomente, die von der gewählten Konstruktion aufgenommen werden müssen, was entsprechende Dimensionierung erfordert.
Ein wenig günstiger liegen die Verhältnisse bei gattunqsgemäßen Maßnahmen, wenn die Stützkonstruktion hinter der Vortriebsmaschine nicht aus hinterpreßten Fertigelamenten besteht sondern z.B. ein Ausbaubeton mit dem Vorschub der Vortriebsmaschine abges-timmt zur Sicheruny der freigelegtcn Gebirgswandung in eine umsetzbare Innenschalung gepumpt wird.
Damit der Betoniervorgang nicht unterbrochen werden muß, erfolgt hier die Zufuhr des Ausbaubetons durch die Stirnschalung. Auch im Rahmen dieser bekannten Maßnahmen ist nicht auszuschließen, daß in der Firste ein Bereich freibleibt, der zu Auflockerungen im umgebenden Gebirge und zu einer unvollkommenen Bettung führt.
Demgegenüber liegt der Erfinduny die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß im Erlebnis ein über den gesamten Umfang gleichmäßig und zuverlässig qebetteter Tunnelausbau erreicht wird, der das umgebende Gebirge gewissermaßen vorspannt und alle Beanspruchungen ohne unkontrollierte Verformungen aufnimmt.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß als Verfüllmasse ein fließfähiger Ausbaubeton in den Anschlußrinqspalt eingedrückt wird, und zwar mit einem Betonierdruck, der im fließE icltn Zustand des Ausbaubetons im Anschlußringraum einen hydrostatischen Druck PH aufbaut, der größer ist als der zuvor ermittelte Gebirgsdruck pG, und daß dieser Betonierdruck durch Einschaltung druckstabilisierender Elemente aufrechterhalten wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es, mit einem Ausbaubeton zu arbeiten, der (z.B. durch besondere Zusätze) beim Erhärten eine Volumenvergrößerung erfährt.
Erfindungsgemäß erfolgt im Anschlußringspalt nicht ein bloßes Verfüllen sondern ein Aufbau eines Tunnelausbaus aus Ausbaubeton, bei dem sichergestellt ist, daß der fließfähige Ausbaubeton unter einem höheren Druck gegen das umgebende Gebirge gepreßt wird, als der, unter dem das Gebirge steht. Dadurch wird zunächst eine Bettung des Tunnelausbaus auch in der Firste sichergestellt. Durch den Betoniervorgang werden der Tunnelausbau einerseits, das umgebende Gebirge andererseits einer gewissen Vorspannung unterworfen. Unkontrollierte Verformungen und Biegemomente im Tunnelausbau werden hierdurch sehr weitgehend unterdrückt. Der Tunnelausbau kann folglich eine Dimensionierung erfahren, die wesentlich weniger aufwendig ist als die bei bekannten Maßnahmen erforderliche. Selbstverständlich wird die Betonmischung so eingestellt und der Beton so angemacht, daß er unmittelbar hinter der Vortriebsmaschine mit dem vorgegebenen Druck fließfähig ist. Zur Aufrechterhaltung des Dauerdruckes werden druckstabilisierende Steuerelemente in die Betonförderleitung eingeschaltet.
Dabei kann z.B. mit einem Gasdruckpolster gearbeitet werden.
Der Betonierdruck im Anschlußringspalt wird mit Meßinstrumenten überwacht.
Im folyenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen nach dem erfindullgsgemäßen Verfahren eingebrachten Tunnelausbau im Rereich der Tunnelvortriebsmaschine, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1.
In den Figuren erkennt man zunächst eine Tunnelröhre 1 in einem unter einem Gebirgsdruck PG stehenden Gebirge 2. Es mag sich dabei um eine Tunnelröhre 1 in einem gebrächen oder rolligen Gebirge 2 oder um eine Tunnelröhre in Lockergestein handeln. Die Tunnelröhre 1 wurde von der Tunnelvortriebsmaschine 3 vorgetrieben. Alsbald hinter der Ortsbrust 4 ist eine Stützkonstruktion 5 eingebracht worden, die als Teil des Tunnelausbaus verbleibt oder mit dem Vortriebsfortschritt umgesetzt wird. Zwischen dieser Stützkonstruktion 5 und dem Gebirge 2 befindet sich ein Anschlußringraum 6. Dieser S schlußringraum 6 wird, ebenfalls dem Vortriebsfortschritt folgend, mit fließfähiger Verfüllmasse verfüllt. Dazu ist der Anschlußringraum 6 zur Vortriebsmaschine hin durch ein Dichtungsanordnung 7 verschlossen. Als Verfüllmasse wird ein fließfähiger Ausbaubeton 8 in diesen Anschlußringspalt eingedrückt. Das geschieht mit einem Betonierdruck, der In fließfähigen Zustand des Ausbaubetons 8 im Anschlußringrauir 6 einen hydrostatischen Druck PH aufbaut, der größer ist als der Gebirgsdruck PG vor Einbringen des Ausbaubetons. Dieser Betonierdruck wird bis zur Erhärtung des Ausbaubetons 8 aufrechterhalten. Es versteht sich von selbst, daß die Stützkonstruktion 5 entsprechend abgedichtet ist. Zur Aufrechterhaltung dieses Dauerdruckes sind druckstabilisierende Steuerelemente 9 in die Betonförderleitung 10 eingeschaltet.
Der Betonierdruck wird mit einem Meßinstrument 11 überwacht.
Er wirkt beim Einbringen des Ausbaubetons ständig und ohne Unterbrechung.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Einbringen eines Tunnelausbaus aus Beton beim Tunnelröhrenvortrieb in einem unter einem Gebirgedruck PG stehenden Gebirge, insbesondere in einem gebrächen oder rolligen Gebirge oder in Lockergestein, -wobei die Tunnelröhre von einer Tunnelvortriebsmaschine vorgetrieben, hinter der Ortsbrust, dem Vortriebsfortschritt folyend, eine Stüt zkonstrulttion eingebracht und ein Anschlußringspalt zwischen Stiitzkonstruktion und Gebirge mit fließfähiger Verfiillmasse verfüllt wird, wobei ferner der Anschlußringspalt zur Vortriebsmaschine hin durch eine Dichtungsanordnung verschlossen ist und die Verfüllmasse unter Druck in den so abgeschlossenen Anschlußringspalt eingedrückt wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Verfüllmasse ein fließfähiger Ausbaubeton in den Anschlußringspalt eingedrückt wird, und zwar mit einem Betonierdruck, der im fließfähigen Zustand es Ausbaubetons im Anschlußringspalt einen hydrostatischen Druck PH aufbaut, der größer list als der zuvor ermittelte Gebirgsdruck PG, und daß dieser Betonierdruck durch L;inschaltung druckstabilisierender Steuerelemente aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Ausbaubeton gearbeitet wird, der beim Erhärten eine Volumenvergrößerung erfährt.