DE3000763C2 - Aus mehreren Segmenten zusammensetzbarer Tübbingausbau zur Auskleidung von Tunnels oder Schächten - Google Patents

Description

a) jeder der beiden Längsflansche (7, 8) eines TübiT.ngsegmentes (1, 2) weist einen konvexen Querschnitt auf, wodurch ein ünienförmiger Wälzkontakt zwischen benachbarten, sich aufeinander abstützenden Tübbingsegmenten (1,2) gegeben ist

b) Auf der äußeren (3) und der inneren (4) Wölbungsfläche jedes Tübbingsegmentes (1, 2) sind im Dereich beider Längsflansche (7,8) nach oben bzw. unten und zur Stirnseite des Flansches (7 oder 8) hin offene, paarweise übereinanderliegende prismenförmige Ausnehmungen (20, 21 bzw. 22, 23) vorgesehen, wobei die sich gegenüberliegenden Ausnehmungen (20, 22 bzw. 21, 23) sich aufeinander abstützender Längsflansche (7, 8) benachbarter Tübbingsegmente (1, 2) jeweils cn entsprechend ihrer Form ausgebildetes prismenförmiges Keileinsatzstück (15,16) aufnehmen.

c) Beide Keileinsatzsiücke (15,16) sind durch eine sie und den Boden der zugehörigen Ausnehmung (20 bis 23) durchgreifende, quer zur Tübbingwölbungsfläche verlaufende Schraubverbindung (17, Wa) gegeneinander und gepen die Ausnehmungswandungen verspannbar, wodurch die benachbarten Tübbingsegmente (1, 2) in verschiedenen Winkelstellungen zueinander festlegbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der der äußeren Wölbungsfläche (3) der Tübbingsegmente (1, 2) zugewandten großen Basisfläche des Keileinsatzstückes (15) eine Schulter (19) zur Abstützung des Kopfes des Schraubenbolzens (17) gebildet ist, der drehfest in einem durch die Schulter (19) begrenzten Lager verriegelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die prismaförmigen Ausnehmungen (20, 21 bzw. 22, 23) jeweils über und unter den Zentriersätzen (24) bzw. den ihnen zugeordneten und sie aufnehmenden Zentrierausnehmungen (25) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zentrieransatz (24) ein Radialdurchlaß (26) vorgesehen ist, der von dem die Keileinsatzstücke (15,16) verbindenden Schraubenbolzen (17) durchgriffen wird.

Die Erfindung betrifft einen aus mehreren Segmenten zu einem Ausbauring oder -rahmen zusammensetzbaren Tübbingausbau zur Auskleidung von Tunnels oder Schächten, bei dem die sich innerhalb des Ausbauringes aufeinander abstützenden Längsflanschen der den gleichen Krümmungsradius aufweisenden Tübbingsegmente einem gekrümmten Querschnitt aufweisen und einer der Längsflansche jedes Tübbingsegmentes mit Zentrier ansätzen versehen ist, die in ihnen zugeordneten Ausnehmungen des ihnen zugewandten ^ängsflansches des benachbarten Tübbingsegmentes eingreifen, wobei die sich aufeinander abstützenden Längsflansche benachbarter Tübbingsegmente mittels sie durchgreifender Verschraubungen miteinander verbindbar sind (FR-OS 22 64 921).

Bei diesem bekannten Tübbingausbau stehen konvexen Flächen der einen Seite der Tübbingsegmente konkave Flächen auf der anderen Seite gegenüber. Eine Art gelenkige Lagerung erfolgt über einen kegelstumpfförmigen oben abgeflachten Vorsprung. Bei der Montage der für rein zylindrische Auskleidungen vorgesehenen Tübbinge muß darauf geachtet werden, daß einander gegenüberstehende Segmente genau ineinander eingepaßt werden, was insbesondere bei etwas unrunden Schächten zu Schwierigkeiten führen kann. Auch ist es nicht immer einfach, genau die Zentriervorsprünge zu treffen.

Es sind auch bereits Tübbing- bzw. Betonausbausegmente bekannt, die einen Ausbau von nicht kreisförmigen, ζ. B. hufeisenförmigen oder ellipsenförmigen Hohlräumen ermöglichen. Dabei (FR-PS 11 94 978) sind aber einmal kugelig bzw. ballig ausgebildeter Tübbingsegmente vorgesehen, die im komplementär ausgebildeten kugelpfannenartigen Segment des benachbarten Tübbings gelagert sind. Ein Verspannen erfolgt hier über gesonderte Schienenprofile innerhalb des Tübbingausbaus und die Lagerstellen sind zudem äußerst empfindlich gegen herabfallendes oder eindringendes Schachtmaterial. Die Verspannung bereitet Schwierigkeiten.

Schließlich ist noch bekannt (DE-PS 4 64 261) aus Kunstsieinplatien einen Tunnelausbau herzustellen, wobei an einzelnen Stellen über den Umfang Platten eingefügt sind, welche ohne Verband aneinandergefügt

sein können. Hierdurch soll das Übertragen von Biegespannungen ausgeschaltet werden. Ein solcher Ausbau eignet sich nicht für die Vorfertigung und hat mit einem Tübbingausbau der eingangs genannten Art wenig gemeinsam.

Bei einem Tübbingausbau der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, genormte Tübbinge möglichst einer einzigen Abmessung an ein variables Profil anpassen zu können, wobei der Kontakt zwischen den Flanschen der Tübbinge möglichst längs einer axialen geraden Linie erfolgen sollte, und dies bei weitestmöglicher Einbaueinfachheit, leichter Verspannbarkeit und der Möglichkeit, verschiedenster Winkelstellungen im Bereich der Übergangsstelle zwischen zwei benachbarten Tübbingen

Überraschend einfach wird dies erfindungsgemäß durch die Vereinigung der folgenden Merkmale erreicht:

a) Jeder der beiden Längsflansche eines Tübbingsegmentes weist einen konvexen Querschnitt auf, wodurch ein linienförmiger Wälzkontakt zwischen benachbarten, sich aufeinander abstützenden Tübbingsegmenten gegeben ist.

b) Auf der äußeren und der inneren Wölbungsfläche jedes Tübbingsegmentes sind im Bereich beider Längstlansche nach oben bzw. unten und zur Stirnseite des Flansches hin offene paarweise Qbereinanderliegende prismenförmige Ausnehmungen vorgesehen, wobei die sich gegenüberliegenden Ausnehmungen sich aufeinander abstützender Längsflansche benachbarter Tübbingsegmente jeweils ein entsprecnend ihrer Form ausgebildetes prismenförmiges Keileinsatzstück aufnehmen.

c) Beide Keileinsatzstücke sind durch eine sie und den Boden der zugehörigen Ausnehmung durchgreifende, quer zur Tübbingwölbungsfläche verlaufende Schraubverbindung gegeneinander und gegen die Ausnehmungswandungen verspannbar, wodurch die benachbarten Tübbingsegmente in verschiedenen Winkelstellung«; zueinander festlegbar sind.

Ein solcher Tübbingausbau eignet sich besonders für Tunnel kurzer Länge, beispielsweise um einen bereits vorhandenen Tunnel wieder instandzusetzen, insbesondere um das Gewölbe einer alten Auskleidung aus Beton zu verfestigen, ist also für ein var-nbles Profil besonders geeignet.

Es stellt sich zwischen den Flanschen ein Wälzkontakt längs einer Linie parallel zur Achse der die Tübbinge bildenden Zylinder ein, wobei diese Kontaktlinie derart gelegt ist, daß die Tangentenebene an die jeweils äußeren Wölbungsflächen der Tübbinge am Ort der Grenzfläche einen Winkel gleich, größer oder kleiner als 180° bilden können, je nachdem ob der Radius gleich, größer oder kleiner R sein soll.

Diese Montageweise nach der Erfindung ermöglich; eine große Elastizität in der Verwendung genormter Tübbinge für das Auskleiden verschiedenster Hohlräume, unabhängig davon, ob in etwa zylindrische Tunnels Radien von zwei oder sechs Metern haben. Es brauchen zum Zentrieren nicht die Tübbinge, die ein erhebliches Gewicht haben, feinverstellt zu werden; es genügt, hierzu die prismenförmigen Keileinsatzstücke mittels der Schraubverbindung zu verspannen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

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

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

F i g. 2 einen Teilquerschnitt durch zwei zusammengefügte Tübbingsegmentc, derart, daß ein zylindrischer Ausbauring gebildet wird, dessen Radius gleich dem Radius £der Tübbinge ist;

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

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

F i g. 2A, 3A und 4A zeigen schematisch Gewölbeauskleidungen, welche durch Zusammenfügen von Tübbingsegmenten entsprechend den Fig.2, 3 und 4 erhalten wurden.

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

F i g. 1 zeigt teilweise zwei gleiche Tübbingsegmente 1 und 2 iiner horizontal angenommenen Tunnelauskleidung von der Achse X-X.

Diese bei der beschriebenen Ausführungsforrn in Gußeisen hergestellte Tübbinge, die jedoch auch aus anderem Material gefertigt sein können, umfassen zu Zylinderflächen gehörende Flächenteile sowie Rippen., die zu Quer- und Längsebenen gehören.

ίο Die Flächenteile 3 gehören zu den Wölbungsaußenflächen 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

is und6a.

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

Die Fig.3 und 4 zeigen, wie diese zylindrischen Tübbingsegmente deren Krümmungsradius an der äußeren Wölbungsfläche gleich R ist, zusammengebaut werden können, um prismatische Flächen mit polygonalern gekrümmten Querschnitt entsprechend den zylindrischen Flächen 3,4 der Tübbinge, zu bilden. Man kann diese Tübbinge auch einander zuordnen, um gekrümmte polygonale Flächen ;.u bilden, die den zylindrischen Flächen mit Kreisquerschnitt dann nicht entsprechend sind.

Hierzu haben die gegenüberstehenden Flanken 7 und 8 der Tübbingsegmente 1 und 2 ein radial konvexes Profil, wie aus den Fig. 1 bis 4 hervorgeht, derart, daß nach dem Zusammenbau der Tübbingsegmente (F i g. 2 bis 4) die Flanken 7 und 8 theoretisch längs einer axialen geraden Linie a (Fi g. 2— Fig.4) 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 initiieren Zylinders A der Tübbingsegmente entsprechend der relativen Winkellage der Tübbinge versetzt sein, deren Flanken 7, 8 aufeinander abrollen können. Natürlich geht der Kontakt zwischen den Flanken. 7 und 8 über eine kleinere Radialfläche zu beiden Seiten der theoretischen Linie a wegen der gew^:ssen unvermeidlichen Verkantung.

Sobald der Kontakt einmal hergestellt isi, wird eine Umfangsverbindung zwischen den Tübbingsegmenten 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 Tübbingseg· mente in der ihnen gegebenen relativen Winkelstellung, indem man eine Brücke zwischen den Tübbingsegmenten zur Übertragung der mechanischen Kräfte mittels zwischen den Flanken angeordneten Zwischenstücken 12 erzeugt, die für eine Umfangsverkeilung benachbart den äußeren υπΊ inneren Wöibungsflächen des Ausbaus angeordnet sind. Nach der !beschriebenen Ausführungsform sind diese Organe in zwei Zonen 13 und 14 lokalisiert, die axial im Abstand über dir. Tubbingflanken angeordnet sind, jedes diener Zwischenorgane umfaßt zwei Keileinsatzstücke 131, 16 in Prismenform mit trapezförmiger 2asis, die: miteinander über einen Radialbolzen 17 verbunden sind, der durch eine Mutter 17a angezogen wird. Das Keileinsatzstück 15 liegt mit

seiner großen Basis benachbart der Wölbungsaußenfläche des Tübbingsegments, während das andere Keileinsatzstück 16 mit seiner großen Basis benachbart der Wölbungsinnenfläche sich befindet.

Diese Keileinsatzstücke haben 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

In jedem Keileinsatzstück 15, 16 ist eine der Seilenflächen des Prismas eingeschnitten und bildet eine Nut 18, die den Formvorgang erleichtert. Darüber hinaus ist die große Basis des Keileinsatzstückes 15 benachbart der WölbungsauBenfläche eingeschnitten und bildet eine Schulter 19, die den Kopfs 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 Keileinsat/Mücke 15 und Ib greifen in in eier w F-'ianke 7 ausgesparte Ausnehmungen 20, 21 sowie in in der Flanke 8 ausgesparte Ausnehmungen 22 und 23 ein, deren Längsabmessung geringfügig größer als die der Keileinsatzstücke selbst ist. Die Ausnehmung bildet eine plane Facette, die bis zur Zylinderfläche 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 Keileinsatzstücke 15, 16 radial w einander angenähert werden, wodurch diese gezwungen werden, sich unter Druck gegen die Facetten der Ausnehmungen zu legen und so die Tübbingsegmente bezüglich einander in der ihnen gegebenen Winkellage blockieren.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, daß in jedem Zwischenelement 12 die Keileinsatzstücke 15, 16 unterschiedliche Radiallagen entsprechend dem Relativwinkel zwischen den Tübbingsegmenten einnehmen.

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

Wenn nach F i g. 3 der Ausbau die Form eines Prismas mit gekrümmtem polygonalen Querschnitt aufweist der äquivalent einem Zylinder von einem Durchmesser ist der kleiner ais der der Tübbingsegmente ist so befindet sich die axiale Kontaktlinie a zwischen den Flanken innerhalb des mittleren Zylinders A der Tübbingsegmente, die Tangentenebenen an die Wölbungsaußenflä- eo chen am Ort der Ranken bilden einen Winkel von mehr als 180^c. Nach der beschriebenen Ausführungsform liegt das vorgesehene und dargestellte Maximum bei 184°. Die Keileinsatzstücke 15,16 des Zwischenelements sind gegen die Achse X-Xdes Ausbaus radial versetzt

F i g. 4 zeigt eine Anordnung umgekehrt zu der der F i g. 3, wonach der Ausbau die Form eines Prismas mit gekrümmtem polygonalen Querschnitt äquivalent einem Zylinder mit einem Durchmesser größer als dem der Tübbingsegmente, aufweist; die axiale Kontaktlinie a zwischen den Flanken befindet sich somit außerhalb des mittleren Zylinders A der Tübbingsegmente; die Keileinsatzstücke 15 und 16 sind radial entgegengesetzt zur Achse Λ'-A'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 Tübbingsegmenten benachbart dem Ende des kleinen Durchmessers des gleichen Ausbaus darstellen.

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

leder selbstzentrierende Vorsprung 24 umfaßt ein Radialloch 26, der die Durchführung des Verbindungsbolzens 17 der beiden Keileinsatzstücke 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 wief·..-igt vorsieh:

Das Tübbingsegment 1 liegt mit seinen beiden Blockierzonen 13 und 14, vor, von denen der Vorsprung 24 eine Anordnung, bestehend <tus den Keileinsatzstükken 15, 16, dem Verbindungsbolzen 17 und der Mutter 17a, trägt.

Unter Berücksichtigung des Spiels zwischen den selbstzentriercnden Vorsprüngen 24 und den zugeordneten Schlitzen 25 ordnet man die Flanken 7, 8 der Tübbingsegmente 1 und 2 in Wälzkontakt bezüglich einander an und gibt dann den Tübbingen die Winkelstellung entsprechend einer der in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellten Konfigurationen als Funktion der Geometrie der Auskleidung.

Dann schiebt man die Bolzen 10 durch die Bohrungen 11. verschraubt die Bolzen von Hand und verschraubt 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 eine große Elastizität in der Verwendung genormter Tübbingsegmente für das Auskleiden verschiedenster Hohlräume. 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 Tübbingsegmente mit einem Radius von vier Metern, einer Umfangsabmessung von 760 mm und einer Dicke von 80 mm verwendet Man kann auch mit diesen Tübbingsegmenten Tunnels von wenigstens teilweise elliptischem Querschnitt auskleiden.

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

Die Fig. 2Λ. 3Λ. 4Λ lassen sehr schematisch beispielsweise F.isenbahntunnelprofile erkennen, deren ursprüngliche Auskleidung aus Beton besteht, mit Stützen 30, 3) und Sohle bzw. Fundament 32. die durch eine NachausKleidung der Wölbung 33 von der Achse X-X mittels Tübbingen 34 gleich den Tübbingsegmenten I und 2 verfestigt wurde, wobei letztere entsprechend der Konfiguration der F i g. 2. 3 und 4

zusammengefügt wurden. Die strichpunktierte Linie zeigt die geometrische Verlängerung des Gewölbes 33, welches in F i g. 2A ein Zy incler mit dem Radius R ist, in I i g. 3A ein Prisma gekrümmten polygonalen Querschnitts gleich einem Zylirder von einem Radius kleiner als R sowie in Fig.4A ein Prisma gekrümmten polygonalen Querschnitts, das gleich einem Zylinder von einem Radius größer als Rhi.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Aus mehreren Segmenten zu einem Ausbauring oder -rahmen zusammensetzbarer TObbingausbau zur Auskleidung von Tunnels oder Schächten, bei dem die sich innerhalb des Ausbauringes aufeinander abstützenden Längsflanschen der den gleichen Krümmungsradius aufweisenden Tübbingsegmente einen gekrümmten Querschnitt aufweisen und einer der Längsflansche jedes Tübbingsegmentes mit Zentrieransätzen versehen ist, die in ihnen zugeordnete Ausnehmungen des ihnen zugewandten Längsflansches des benachbarten Tübbingsegmentes eingreifen, wobei die sich aufeinander abstützenden Längsflansche benachbarter Tübbingsegmente mittels sie durchgreifender Verschraubung miteinander verbindbar sind, gekennzeichnung durch die Vereinigung der folgenden Merkmale,