DE3222556C1

DE3222556C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Tunnels in druckhaftem Gebirge mittels Schildvortrieb

Info

Publication number: DE3222556C1
Application number: DE19823222556
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Wayss and Freytag AG
Current assignee: Wayss and Freytag AG
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-12-22
Also published as: EP0097113A2; EP0097113A3

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Tunnels in durckhaftem Gebirge mittels Schildvortrieb, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 2 angegebenen Gattung.

Tunnel im druckhaften Gebirge können besonders wirtschaftlich hergestellt werden, wenn man die Stabilisierungskräfte des Gebirges nutzt. Das Gebirge bildet, wenn es sich nach der Durchörterung entsprechend verformen kann, in vielen Fällen ein inneres Stützgerüst aus, das den Tunnelausbau entlastet. Das Tunnelbauverfahren muß die zur Ausbildung des Stützgerüstes nötigen Verformungen jedoch zulassen. Die Verformungen zum Aufbau des Stützgerüstes im Gebirge treten in der Regel zum wesentlichen Teil (etwa zu 90%) unmittelbar nach dem Ausbruch ein und sind während der Bauzeit des Ausbaus nahezu vollständig abgeklungen. Es wird also eine äußerst sparsame Bemessung des Ausbaus möglich, wenn es gelingt, den Stabilisierungsprozeß zum Abschluß zu bringen, bevor der Gebirgsdruck auf die Auskleidung übertragen wird.

Bekannt als ein Tunnelbauverfahren, das die vorgenannten Eigenschaften druckhafter Gebirge nutzt, ist die Neue Österreichische Tunnelbauweise (NOT). Dies ist jedoch kein vollmechanisches Bauverfahren. Die Vortriebsleistungen sind abhängig von den je nach Felsklasse einzubringenden, u. U. sehr umfangreichen Sicherungsmaßnahmen wie Felsankern, Ausbaubögen, Spritzbeton usw.

Es ist auch bereits aus der CH-PS 5 79 209 bekannt, eine aus vorfabrizierten Elementen aufgebaute, durch veränderliche Schlußstücke und reibungsmindernde Maßnahmen dem Gebirgsdruck anpaßbare Auskleidung mit einem starren Schild einzubauen.

Da die Aktivierung des inneren Stützgerüstes des Gebirges vom Ablauf der entsprechenden Verformungen im gestörten Gebirge abhängt, konnte bisher das Schildvortriebsverfahren, bei dem der Vortriebsschild den Ausbruch nahezu ohne jede Verformungsmöglichkeit des Gebirges stützt, die mittragenden Eigenschaften des Gebirges nicht nutzen. Im Schildvortriebsverfahren vorgetriebene Tunnel mußten daher sowohl im Schild wie in der Regel auch im späteren Ausbau für den vollen Gebirgsdruck ausgelegt werden und waren daher unwirtschaftlich. Die Verformungsneigung des Gebirges andererseits führte schon dazu, daß Schilde in druckhaftem Gebirge eingeklemmt wurden und aufgegeben werden mußten. Schließlich war es bisher unmöglich, exakte Aussagen über die wirkliche Größe des auftretenden Gebirgsdruckes zu machen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schildvortriebsverfahren und eine Vorrichtung der anmeldungsgemäßen Gattung dahingehend weiter zu entwickeln, daß bereits im Bereich des Schildes eine begrenzte Entspannung des Gebirgsdruckes erfolgen kann, die Gefährdung des Steckenbleibens des Vortriebsschildes im nachdrückenden Gebirge vermieden werden kann und die Möglichkeit geschaffen wird, die Größe des auf dem Schild wirkenden Gebirgodruckes messen zu können.

Die Aufgabe wird gelöst durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebene Verfahren und durch die im Kennzeichen des Anspruchs 2 beschriebene Vorrichtung. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vortriebsschildes ist Gegenstand des Anspruchs 3.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es in seinem geologisch sinnvollen Anwendungsbereich des druckhaften Gebirges, auch bei Anwendung eines starren Vortriebsschildes und eines im Endzustand starren Ausbaus dem Gebirge in einer zeitlich begrenzten Umlagerungsphase sich zu verformen und das gewünschte innere Stützgerüst aufzubauen. Damit wird der Schildvortrieb auch in druckhaftem Gebirge wirtschaftlich.

Die Verwendung hydraulisch ausfahrbarer, kufenförmiger, stützender Vorrichtungen beim Schild macht den Verformungsweg des Gebirges kontrollierbar, verbunden mit einer genauen Messung des dem jeweiligen Verformungszustand zugeordneten Stützdruckes, d.h. des Gebirgsdruckes. Bei Verwendung eines an sich bekannten, begrenzt nachgiebigen Ausbaus kann durch die Möglichkeit, die Nachgiebigkeit zu verändern, die Lastaufnahme des Ausbaus auch bei einem von den rechnerischen Annahmen abweichenden Verhalten des Gebirges zusätzlich korrigiert werden.

Das erfindungsgemäße Schildvortriebsverfahren wird in Ausführungsbeispielen durch die F i g. 1 bis 3

dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Vortriebsschild,

Fig.2 einen Längsschnitt durch die ausfahrbare, kufenförmige Stützvorrichtung,

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Tübbingausbau für das erfindungsgemäße Verfahren.

Ein druckhaftes Gebirge 1 wird von einer Schildvortriebsmaschine 2 durchörtert. Mit Abbauwerkzeugen 3, 4 wird das Gebirge abgebaut. Dabei wird im Hangendbereich 5 ein planmäßiger Überschnitt ausgebrochen. Der Ausbruch wird in diesem Bereich durch kufenförmige Vorrichtungen 6 nachgiebig gestützt. Die Vorrichtungen 6 sind aus der Fläche des Schildmantels 7 mit hydraulischen Pressen 8 ausfahrbar, deren Druck über Anzeigen 9 in der Druckleitung 10 gemessen und gesteuert wird.

Im Schütze des Schildes 2 wird der Tunnelausbau 11 '■> mit den Tübbings 11/1-7 hergestellt.

Im Beispiel der F i g. 3 sind zwei Fugen 12 mit vergrößertem Zwischenraum ausgebildet. In die Fugen 12 zwischen den benachbarten Tübbings 11/1 und 11/2 bzw. 11/1 und 11/6 sind nachgiebige Elemente 13 — ίο beispielsweise Pressen oder Sandtöpfe — eingebaut. Die Zwischenräume der Fugen 12 sind gebirgsseitig durch Dichtbleche 14 gegen eine Sandverblasung in den Hohlraum 15 zwischen Tübbingrücken und Gebirge gesichert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Tunnels in druckhaftem Gebirge mittels einer Schildvortriebsmaschine und unter Verwendung eines vorgefertigten, im Schildschwanz montierbaren Tübbingausbaus, dessen Segmente derart nachgiebig zu Ringen zusammenfügbar sind, daß eine begrenzte vorgebbare Verformung des Gebirges ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aktivierung der Selbststabilisierungskräfte des Gebirges zur Entlastung der Tunnelkonstruktion dadurch angestrebt wird, daß der Tunnelausbruch mit einem gegenüber dem Schildquerschnitt geringen, festge-Jegten, planmäßigen Überschnitt im Firstbereich hergestellt wird, der etwa der bei Ausbildung eines inneren Stützgerüstes zu erwartenden Verformung des Gebirges entspricht, und die über dem Vortriebsschild hergestellte Ausbruchsfläche durch an dem Vortriebsschild angeordnete Stützmittel begrenzt nachgiebig abgestützt wird.

2. Schildvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortriebsschild kufenförmige, sich parallel zur Schildlängsachse erstreckende, das Gebirge im Firstbereich stützende Vorrichtungen (6) aufweist, die raidal aus dem Schildmantel (7) ausfahrbar sind.

3. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die kufenförmigen, stützenden Vorrichtungen (6) über Pressen (8) hydraulisch ausfahrbar sind,
daß Meßgeräte (9) angeordnet sind, mit denen über den hydraulischen Druck in den hydraulischen Pressen (8) der Gebirgsdruck in jedem Stadium der Verformung meßbar ist, und
daß durch Vorwahl eines bestimmten hydraulischen Pressendruckes der Verformungsbereich des Gebirges auf einen bestimmten planmäßigen Wert begrenzbar und dadurch der zu erwartende, auf den Vortriebsschild einwirkende Gebirgsdruck beeinflußbarist.