DE3000763A1

DE3000763A1 - Verfahren und vorrichtung zur montage von tuebbingen eines tunnelausbaus

Info

Publication number: DE3000763A1
Application number: DE19803000763
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Hauer; Jacques Francois Oger
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1979-01-15
Filing date: 1980-01-10
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FR2446376B1; ATA16780A; BE881141A; DE3000763C2; US4318637A; GB2039576B; GB2039576A; FR2446376A1; AT367861B; DE8000528U1

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Montage von Tübbingen eines

Tunnelausbaus

Die Erfindung betrifft Tübbinge (voussoirs - Bogenrundausbildungen) von der allgemeinen Gestalt eines ZyIinder-itsegments, die insbesondere für den Tunnelausbau Verwendung finden.

Tunnelauskleidungen bzw. ein Tunnelausbau mittels der bekannten Tübbinge haben die Gestalt eines Zylinders, dessen Radius der gleiche wie der der Tübbinge selbst ist. Eine solche Anordnung zeitigt keine Nachteile, wenn es sich um die Konstruktion eines Tunnels großer Länge handelt, da die erhöhte Anzahl der herzustellenden Tübbinge die zu ihrer Herstellung notwendigen Investitionen rechtfertigt. Das gleiche gilt aber nicht, wenn ein Tunnel kurzer Lange gebaut werden soll oder auch nicht, wenn die Tübbinge verwendet werden sollen, um einen bereits existierenden Tunnel wieder instandzusetzen, insbesondere um das Gewölbe einer alten Auskleidung aus Beton zu verfestigen, dessen Stützen beibehalten werden sollen, da es dann notwendig ist, daß die Tübbinge sich einem vorher festgelegten gegebenenfalls variablen Profil anpassen müssen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau zweier Tübbinge von der allgemeinen Gestalt eines Zylindersegment^ mit Radius R, die je wenigstens einen zylindrischen Flächenteil, zwei plane Querwandungen und zwei Längs flanken aufweisen, deren Radialprofil eine gewisse Krümmung zur Herstellung einer Tunnelauskleidung oder einer Schachtauskleidung derart bildet, daß lokal nach Wunsch eine Auskleidung entsprechend einem Radius kleiner oder größer als R erhalten wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die benachbarten Flanken der beiden Tübbinge

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in Wälzkontakt im wesentlichen längs einer Linie parallel zur Achse der die Tübbinge bildenden Zylinder gebracht werden, wobei man diese Kontaktlinie derart anordnet, daß die Tangentenebenen an die jeweiligen äußeren Wölbungsflächen der Tübbinge am Ort der Grenzfläche einen Winkel gleich, größer oder kleiner als 180° bilden, je nachdem, ob der Radius gleich, größer oder kleiner R sein soll. Man blockiert dann die beiden Tübbinge bezüglich einander ■ in der gewählten Winkellage.

Diese Anordnung ermöglicht es, aus gleichen Tübbingen, die in Reihe in mechanisierten Installationen für Auskleidungen oder Teile von Auskleidungen hergestellt wurden und die das Profil entweder eines Zylinders gleichen Radius, wie die Tübbinge selbst,oder eines Prismas mit polygonalem gekrümmten Querschnitt äquivalent einem Zylinder mit einem Radius unterschiedlich zu dem der Tübbinge oder sogar äquivalent beispielsweise einer Fläche mit Henkelkorbquerschnitt zu erhalten, der. dem üblichen Profil des Eisenbahngewölbes entspricht.

Die Blockierung von zwei benachbarten Tübbingen erfolgt vorzugsweise einerseits in an sich bekannter Weise mittels Umfangsbolzen, welche die in gegenseitigem Kontakt stehenden Flanken der Tübbinge durchsetzen, andererseits durch Zwischenorgane, die jeweils zwei benachbarte Keile jeweils an den Wölbungsaußenflächen wie den Wölbungsinnenflächen der Tübbinge aufweisen und die gegen Facetten gepreßt sind, die zurückspringend bezüglich auf die in Kontakt stehenden Flanken angeordnet sind und die miteinander durch einen Radialbolzen verbunden sind, der durch eine öffnung eines Zentrierungsvorsprungs einer der Flanken geführt ist, die in einen konjugierten Schlitz der anderen Flanke eingreift.

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Insbesondere aus der FR-PS 2 264 y21 ist es bekannt, Tübbinge mit Längsflanken zu verwenden, deren Radialprofil eine gewisse Krümmung aufweist, die mit Zentrierungsvorsprüngen und Ausnehmungen versehen sind. Auf alle Fälle ist in diesen Tübbingen die Krümmung einer Flanke konvex, die der anderen konkav, wie bereits gesagt, sind sie ausschließlich zur Ausbildung einer zylindrischen Auskleidung vorgesehen, deren Radius der gleiche wie der der Tübbinge ist.

Beispielsweise Ausführungsformeη der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung der konjugierten Teile zweier gleicher benachbarter zusammenzubauender Tübbinge;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch zwei zusammengefügte Tübbinge, derart, daß ein zylindrischer Ausbau gebildet wird, dessen Radius gleich dem Radius R der Tübbinge ist;

Fig. 3 eine Ansicht von zwei zusammengefügten Tübbingen, derart, daß eine gekrümmte polygonale Auskleidung gebildet wird, die einer zylindrischen Auskleidung mit einem Radius kleiner als R entspricht;

Fig. 4 eine Ansicht von zwei zusammengefügten Tübbingen, derart, daß eine Auskleidung in gekrümmter Polygongestalt gebildet wird, die äquivalent einer zylindrischen Auskleidung von einem Radius größer als R ist; und

die Figuren 2A, 3A und 4A zeigen schematisch Gewölbeauskleidungen, welche durch Zusammenfügen von Tübbingen entsprechend den Fig. 2, 3 und 4 erhalten wurden.

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In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Worte Umfangs-j Longitudinal-, Transversal-, Axial- und Radial- auf die Auskleidung als Ganzes.

Fig. 1 zeigt teilweise zwei gleiche Tübbinge 1 und einer horizontal angenommenen Tunnel auskleidung von der Achse X-X.

Diese bei der beschriebenen Ausführungsform in Gußeisen hergestellten Tübbinge, die jedoch auch anders gefertigt sein können, umfassen zu Zylinderflächen gehörende Flächenteile sowie Rippen, die zu Quer- und Längsebenen gehören.

Die Flächenteile 3 gehören zu den Wolbungsaußenflächen der Auskleidung; der Flächenteil 4 zur inneren Wölbungsfläche. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet plane Stirnwandungen der Tübbinge entsprechend Querebenen der Auskleidung. Das gleiche gilt für die Rippen 6 und 6a.

Mit den Bezugszeichen 7 und 8 sind jeweils die Längsflanken des Tübbings 1 und des Tübbings 2 bezeichnet, die während des Zusammenbaus in gegenseitige Abstützung kommen sollen.

Die Figuren 3 und 4 zeigen, wie diese zylindrischen Tübbinge, deren Krümmungsradius an der äußeren Wölbungsfläche gleich R ist, zusammengebaut werden können, um prismatische Flächen mit polygonalem gekrümmten Querschnitt, äquivalent den zylindrischen Flächen mit einem Radius unterschiedlich zu dem der zylindrischen Flächen 3, 4 der Tübbinge, zu bilden. Man kann diese Tübbinge auch einander zuordnen, um gekrümmte polygonale Flächen zu bilden, die den zylindrischen Flächen mit Kreisquerschnitt dann nicht äquivalent sind.

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Hierzu haben . die gegenüberstehenden Flanken 7 und 8 der Tübbinge 1 und 2 ein radial konvexes Profil, wie aus den Figuren 1 bis 4 hervorgeht, derart, daß nach dem Zusammenbau der Tübbinge (Fig. 2 bis 4) die Flanken 7 und 8 theoretisch längs einer axialen geraden Linie a in Kontakt miteinander stehen, die zusammenfällt mit einer Erzeugenden, die den beiden zylindrischen das konvexe Profil der Flanken bildenden Flächen gemeinsam ist. Diese Gerade a kann auch radial bezüglich des mittleren Zylinders A der Tübbinge entsprechend der relativen Winkellage der Tübbinge versetzt sein, deren Flanken 7, 8 aufeinander abrollen können. Natürlich erstreckt sich der Kontakt zwischen den Flanken 7, 8 über eine kleinere Radialfläche zu bsiden Seiten der theoretischen Linie a wegen der gewissen unvermeidlichen Verkantung.

Sobald der Kontakt einmal hergestellt ist, wird eine Umfangsverbindung zwischen den Tübbingen 1 und 2 durch Verschrauben von Bolzen 10 sichergestellt, die in Löchern 11 sitzen, die über den Umfang durch die Dicke der sich gegenüberstehenden Flanken 7 und 8 geführt sind.

Nach der Erfindung blockiert man die Tübbinge in der ihnen gegebenen relativen Winkelstellung, indem man eine Brücke zwischen den Tübbingen zur Übertragung der mechanischen Kräfte mittels zwischen den Flanken angeordneten Zwischenstücken 12 erzeugt, die für eine Umfangsverkeilung benachbart den äußeren und inneren Wölbungsflächen des Ausbaus angeordnet sind. Nach der beschriebenen Ausführungsform sind diese Organe in zwei Zonen 13 und 14 lokalisiert, die axial im Abstand über die Tübbingflanken angeordnet sind. Jedes dieser Zwischenorgane umfaßt zwei Keile 15, 16 in Prismenform mit trapezförmiger Basis, die miteinander über einen Radialbolzen 17 verbunden sind, der durch eine Mutter 17a angezogen wird. Der Keil 15 liegt mit seiner großen Basis be-

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nachbart der Wölbungsaußenfläche des Tübbings, während der andere Keil 16 mit seiner großen Basis benachbart der Wölbungsinnenfläche sich befindet.

Nach der beschriebenen Ausführungsform haben diese Keile eine Längsabmessung, die in der Größenordnung der radialen Entfernung zwischen Wölbungsinnenfläche und Wölbungsaußenfläche des Ausbaus liegt; die Querabmessung der Keile liegt in der Größenordnung von einem Drittel oder der Hälfte der Längsabmessung.

In jedem Keil 15, 16 ist eine der Seitenflächen des Prismas eingeschnitten und bildet eine Nut 18, die den Formvorgang erleichtert. Darüber hinaus ist die große Basis des Keils benachbart der Wölbungsaußenfläche eingeschnitten und bildet eine Schulter 19, die den Kopf des Bolzens 17 abstützt und die ein Lager begrenzt, dessen Kontur mit dem Hexagon des Kopfs des Bolzens zusammenfällt und während des Verschraubens einen Halt bietet.

Die Keile 15 und 16 setzen sich in in der Flanke 7 ausgesparte Ausnehmungen 20, 21 sowie in in der Flanke 8 ausgesparte Ausnehmungen 22 und 23, deren Längsabmessung geringfügig größer als die der Keile selbst ist. Der Boden jeder Ausnehmung bildet eine plane Facette, die bis zur Zylinderfläche der entsprechenden Wölbungsaußenfläche oder Wölbungsinnenfläche reicht und gegenüber der sie eine gewisse Schrägheit aufweist, die der Seitenfläche des zugeordneten Prismakeils entspricht.

Das Anziehen der Schraube 17a auf dem Bolzen 17 führt dazu, daß die Keile 15, 16 radial einander angenähert werden, wodurch diese gezwungen werden, sich, unter Druck gegen die Facetten der Ausnehmungen zu legen und so die Tübbinge bezüglich einander in der ihnen gegebenen Winkellage blockieren.

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l)ie Figuren 2, 3 und 4 zeigen, daß in jedem Zwischenelement 12 die Keile 15, 16 unterschiedliche Radiallagen entsprechend dem Relativwinkel zwischen den Tübbingen einnehmen.

Wenn nach Fig. 2 der Ausbau die Form eines Zylinders vom gleichen Radius R, gemessen an der Wölbungsaußenfläche, wie der Zylinder aufweist, der durch diese Tübbinge gebildet wird, so bilden die beiden Tangentenwinkel an die Wölbungsaußenflächen der Tübbinge am Ort der Grenzfläche der Flanken 7, 8 einen Flächenwinkel von 180° und die beiden Keile 15 und 16 des Zwischenstücks 12 nehmen eine mittlere Lage ein, in welcher die beiden Keile 15 und 16 gleichen Abstand vom mittleren Zylinder A, der beiden Tübbinge sowie dem Ausbau gemeinsam ist, haben und von dem eine Erzeugende mit der Kontaktlinie a der beiden Tübbingflanken zusammenfällt.

Wenn nach Fig. 3 der Ausbau die Form eines Prismas mit gekrümmtem polygonalen Querschnitt aufweist, der äquivalent einem Zylinder von einem Durchmesser, ist, der kleiner als der der Tübbinge ist, so befindet sich die axiale Kontaktlinie a zwischen den Flanken innerhalb des mittleren Zylinders A der Tübbinge; die Tangentenebenen an die Wölbungsaußenflächen am Urt der Flanken bilden einen Winkel von mehr als 180°. Nach der beschriebenen Ausführungsform liegt das vorgesehene und dargestellte Maximum bei 184°. Die Keile 15, 16 des Zwischenelements sind gegen die Achse X-X des Ausbaus radial versetzt.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung umgekehrt zu der der Fig. 3, wonach der Ausbau die Form eines Prismas mit gekrümmtem polygonalen Querschnitt, äquivalent einem Zylinder mit einem Durchmesser größer als dem der Tübbinge,aufweist; die axiale Kontaktlinie a zwischen den Flanken befindet sich somit außerhalb des mittleren Zylinders A

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der Tübbinge; die Keile 15 und 16 sind radial entgegengesetzt zur Achse X-X des Ausbaus versetzt.

Fig. 3 kann auch eine Verbindung zwischen Tübbingen in der Nähe der Enden des großen Durchmessers eines Ausbaus in Korbhenkel- oder Ellipsenform darstellen. Ebenso kann Fig. 4 eine Verbindung zwischen Tübbingen benachbart dem Ende des kleinen Durchmessers des gleichen Ausbaus darstellen.

Die Flanke 7 des Tübbings 1 umfaßt im übrigen zwei selbstzentrierende Vorsprünge 24, die während des Formens in Umfangsrichtung bezüglich der Aufnehmerausnehmungen 20, 21 für die Keile 15, 16 vorspringend hergestellt wurden. Diesen selbstzentrierenden Vorsprüngen entsprechen in der Flanke 8 zwei Schlitze 25 zwischen den Ausnehmungen 22, 23.

Jeder selbstzentrierende Vorsprung 24 umfaßt ein Radialloch 26, der die Durchführung des Verbindungsbolzens 17

der beiden Keile 15 und 16 ermöglicht. Dieser Vorsprung hat in der Draufsicht also die Form eines Korbhenkels, steht gegen das Zwischenelement vor und greift in die entsprechende Vertiefung 25.

Die Montage in dem auszukleidenden Hohlraum geht wie folgt vor sich:

Der Tübbing 1 liegt mit seinen beiden Blockierzonen 13 und 14 vor, von denen der Vorsprung 24 eine Anordnung, bestehend aus den Keilen 15, 16, dem Verbindungsbolzen 17 und der Mutter 17a,trägt.

Unter Berücksichtigung des Spiels zwischen den selbstzentrierenden Vorsprüngen 24 und den konjugierten Schlitzen 25 ordnet man die Flanken 7, 8 der Tübbinge 1

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und 2 m Wälzkontakt bezüglich einander an und gibt dann den Tübbingen die Winkelstellung entsprechend einer der in den Figuren 2,3 und 4 dargestellten Konfigurationen als Funktion der Geometrie der Auskleidung.

Dann schiebt man die Bolzen 10 durch die Bohrungen 11 und verschraubt die Bolzen von Hand, dann verschraubt man endgültig die Bolzen 17, deren Kopf drehfest in den durch die Schultern 19 begrenzten Lagern blockiert ist. Schließlich verriegelt man, beispielsweise mittels eines dynamometrischen Schlüssels die Bolzen 10 in Umfangsrichtung.

Die Montageweise nach der Erfindung ermöglicht, wie man sieht, eine große Elastizität in der Verwendung genormter Tübbinge für das Auskleiden verschiedenster Hohlräume hinsichtlich ihrer Form und ihrer Abmessungen. Diese Elastizität oder Anpassungsfähigkeit ist äußerst vorteilhaft, wenn zylindrische Tunnels ausgekleidet werden sollen, welche Radien von zwei Metern (Fig. 3) bis sechs Metern (Fig- 4) haben können, wobei man beispielsweise Tübbinge mit einem Radius von vier Metern, einer Umfangsabmessung von 760 mm und einer Dicke von 80 mm verwendet. Man kann auch mit diesen Tübbingen Tunnels von wenigstens teilweise elliptischem Querschnitt auskleiden.

Andererseits können die beschriebenen Tübbinge verwendet werden, um alte Eisenbahntunnels erneut auszubauen, deren Querschnitt über das ganze Längsprofil des Tunnels variieren kann. Es handelt sich dann in diesem Fall also um eine Verkleidung nach Maß, die jedoch aus Normelementen hergestellt ist.

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Jöeispielsweise lassen die Figuren 2A, 3A, 4A sehr schematisch Eisenbahntunnelprofile erkennen, deren ursprüngliche Auskleidung aus Beton besteht, mit Stützen 30, 31 und Sohle bzw. Fundament 32, die durch eine Nachauskleidung der Wölbung 33 von der Achse X-X mittels Tübbingen 34 gleich den Tübbingen 1 und 2 verfestigt wurde, wobei letztere entsprechend der Konfiguration der Fig. 2, 3 und 4 zusammengefügt wurden. Die strichpunktierte Linie zeigt die geometrische Verlängerung des Gewölbes 33, welches in Fig. 2A ein Zylinder mit dem Radius R ist, in Fig. 3A ein Prisma gekrümmten polygonalen Querschnitts gleich einem Zylinder von einem Radius kleiner als R sowie Fig. 4A ein Prisma gekrümmten polygonalen Querschnitts, das gleich einem Zylinder von einem Radius größer als R ist.

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Claims

F-54017 NANCY, Frankreich Verfahren und Vorrichtung zur Montage von Tübbingen eines Tunnelausbaus PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Zusammenbau zweier Tübbinge von der allgemeinen Gestalt eines Zylindersegments mit dem Radius R, die jeweils wenigstens einen zylindrischen Flächenteil, zwei plane Querwände und zwei Längsflanken aufweisen, deren Radialprofil eine gewisse Krümmung aufweist, für eine Tunneiauskleidung oder einen Schachtausbau, derart, daß nach Wunsch lokal eine Auskleidung entsprechend einem Radius gleich, kleiner oder größer R erhalten wird, dadurch gekennzeichnet , daß man die benachbarten Flanken der beiden Tübbinge in Wälzkontakt im wesentlichen längs einer Linie parallel zur Achse der Tübbingsbildungszylinder anordnet, und daß man diese Kontaktlinie derart anordnet, daß die Tangentenebenen

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an die jeweiligen Außenwölbungsflächen am Urt der Grenzfläche einen Winkel gleich, größer oder kleiner 180° bilden, je nachdem, ob der Radius gleich, kleiner oder größer R sein soll; und daß man die beiden Tübbinge bezüglich einander in der gewünschten Winkelstellung blockiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Radialprofil jeder der Tübbingflanken (7, 8) konvex ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Tübbinge mittels Längsbolzen und Zwischenelementen blockiert werden, die jeweils zwei zxöschen die Flanken eingeführte Spannkeile umfassen, die durch einen Bolzen verbunden sind.

4. Vorrichtung zum Zusammenbau zweier benachbarter Tübbinge einer Tunnel auskleidung oder eines Schachtausbaus, von der allgemeinen Form eines Zylindersegments, die längs der Längsflanken in Kontakt miteinander stehen und deren Radialprofil eine gewisse Krümmung aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die benachbarten Längsflanken (7, 8) zweier Tübbinge (1, 2) ein konvexes Radialprofil sowie einen gegenseitigen im wesentlichen linearen Kontakt aufweisen; und daß Zwischenelemente (12) vorgesehen sind, die sich umfangsmäßig auf den Flanken (7, 8) der beiden Tübbinge benachbart der Wölbungsaußenfläche [3) sowie der Wolbungsinnenfläche (4) der Tübbinge zu beiden Seiten der axialen Kontaktlinse (a) abstützen und die beiden Tübbinge bezüglich einander blockieren.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenelemente (12) je zwei Keile (15, 16) aufweisen, die radial durch einen Bolzen (17) verbunden sind, welcher sie bezüglich einander annähert, indem sie in Kontakt mit den benachbarten Flanken (7, 8) der Tübbinge eingespannt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (15, 16) Prismen trapezförmiger Basis sind, wobei die großen Flächen dieser
Prismen für den Keil (15) benachbart der Wölbungsaußenfläche und für den Keil (16) benachbart der Wölbungsinnenfläche sich befinden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß in der großen Basis benachbart der Wölbungsaußenfläche des Keils (15) eine Schulter (19)
zur Abstützung des Bolzenverbindungskopfs (17) ausgebildet ist, der drehfest in einem durch die Schulter
(19) begrenzten Lager verriegelt ist.

8. Tübbing für Tunnelauskleidung oder Schachtausbau, von der allgemeinen Gestalt eines Zylindersegments, mit zwei Längsflanken, deren Radialprofil eine gewisse Krümmung aufweist und die mit Einrichtungen einschließlich Vorsprüngen und Schlitzen zur Zentrierung des Tübbings bezüglich benachbarter Tübbinge ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet , daß jede der beiden Flanken (7, 8) des Tübbings ein radiales konvexes Profil sowie

am Ort jedes Vorsprungs (24) oder Schlitzes (25) zwei
plane Facetten aufweist, die jeweils von der Wölbungsaußenfläche zur Wölbungsinnenfläche gegen die Zylindermittelfläche (A) des Tübbings konvergieren und die über den Umfang bezüglich des konvexen Profils rückspringen.

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9. Tübbing nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß jede Schrägfacette zur Stützaufnahme der Seitenfläche eines Spannkeils (15, 16) den Boden einer Ausnehmung (20, 21, 22, 23) bildet, die in der entsprechenden Flanke (7, 8) des Tübbings ausgebildet ist.

TO. Tübbing nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß die konvergenten Facetten einer Tübbingflanke (7, 8) zu beiden Seiten des Vorsprungs (24) oder des Zentrierungsschlitzes (25) angeordnet sind.

11. Tübbing nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß in jedem Zentriervorsprung (24) ein Radialdurchlaß (26) ausgebildet ist, durch den ein Bolzen (17) zur Verbindung der den entsprechenden Facetten zugeordneten Keile (15, 16) geführt ist.

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