DE3321777C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auskleidung für einen im Schildvortrieb herzustellenden röhrenförmigen unterirdischen Hohlraum, wie einen Verkehrstunnel, eine Rohrleitung oder dergleichen in insbesondere Bergsenkungsgebieten mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Patentansprüche 1 bzw. 2.

Die Auffahrung von unterirdischen Hohlräumen im Bergsenkungsgebiet bei gleichzeitigem Vorhandensein von Grundwasser in nicht standfestem Boden erfolgt vorzugsweise im Schildvortrieb mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust. Dabei befindet sich in dem Spalt zwischen dem Stahlzylinder des Vortriebsschildes und der Außenkante der Tunnelauskleidung eine druckwasserdichte, aber trotzdem bewegliche Dichtung, die sogenannte Schildschwanzdichtung. Diese Dichtung kann zwar Veränderungen der Spaltbreite, die etwa durch die planmäßige Krümmung der Tunnelröhre oder durch herstellungsbedingte Ungenauigkeiten gegeben sind, überbrücken. Sie ist aber nicht in der Lage, die Differenzen auszugleichen, die zwischen Wellenberg und Wellental von Tübbings liegen, die in Längsrichtung der Auskleidung einen von der Geraden abweichenden, z. B. wellenförmigen oder geknickten Querschnitt aufweisen und die in Bergsenkungsgebieten für die Tunnelauskleidung verwendet werden, um im Endzustand eine Verformung der durch Verschweißen der Tübbings erhaltenen einheitlichen Tunnelauskleidung bei Bodenbewegungen zuzulassen.

Um auch in einem Bergsenkungsgebiet eine Auskleidung mit derartigen Tübbings im Schildvortrieb herstellen zu können, ist ein Tübbing bekannt, bei dem auf die Wellenberge der die Tübbingringe bildenden Tübbings unter Zwischenschaltung C-förmiger Stabilisierungsprofile jeweils ein Deckblech als Zylindermantelsegment aufgeschweißt ist (DE-PS 30 46 833). Der dadurch gebildete Hohlringabschnitt wird an beiden Tübbingenden nach Einbringen einer tragfähigen Füllung durch radiale Schottbleche abgeschlossen. Die C-förmigen Stabilisierungsprofile sind dabei mit ihrer offenen Seite den korrespondierenden Stabilisierungsprofilen benachbarter Tübbings zugeordnet und bilden so Kammern zum Einsetzen von Dichtungselementen. Schließlich sind bei diesem bekannten Tübbingausbau innenseitig auf die Tübbingringe über deren Umfang verteilt in Tunnellängsrichtung verlaufende Holme zum Abstützen der Vortriebspressen aufgeschweißt, um auf diese Weise die Pressenkräfte auf eine Mehrzahl von Tübbingringen zu verteilen.

Bei dieser bekannten Tunnelauskleidung bilden die Deckbleche der Tübbingringe einen Zylindermantel, den der Schildschwanz mit seiner Dichtung im Bauzustand übergreift, so daß es auf diese Weise möglich ist, auch eine Auskleidung aus wellenförmigen Tübbings im Schildvortrieb herzustellen. Das unter Zwischenschaltung der Stabilisierungsprofile auf die Tübbings aufgeschweißte Deckblech erfüllt zwar im Bauzustand seine Funktion, bildet aber eine Versteifung der Tübbingringe, so daß diese im Endzustand ihre Funktion, nämlich den Erdbewegungen folgen zu können, erst dann erfüllen können, wenn das Deckblech zerstört ist; es soll aus diesem Grund aus verrottungsfähigem Material bestehen.

Eine zusätzliche Aussteifung der Tübbingringe und Behinderung ihrer Verformung wird durch die Längsholme bewirkt, die innenseitig, und durch die radialen Schottbleche, die außenseitig auf die Tübbings aufgeschweißt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tunnelauskleidung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die im Bauzustand auftretenden Vortriebskräfte einwandfrei ins Gebirge abgetragen werden und eine ungehinderte Verformung der Tunnelröhre sofort möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung zwei Wege vor, die jeweils im kennzeichnenden Teil der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2 angegeben sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Patentanspruch 3.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Verbindung zwischen den inneren Teilen der Tunnelauskleidung und der an der Ausbruchwandung anliegenden Zylindermantelfläche so auszugestalten, daß sie zwar eine vollständige übertragung der im Bauzustand aus dem Vortrieb auftretenden Kräfte erlaubt, daß sie aber unmittelbar nach Erreichen des Endzustandes, also nach dem Verschweißen der Tübbings zu einer geschlossenen einheitlichen Röhre, die aus den zu erwartenden Bewegungen des Gebirges herrührenden Verformungen nicht behindert.

Nach dem einen Lösungsweg der Erfindung wird die für das Zusammenwirken mit der Schildschwanzdichtung notwendige Zylindermantelfläche an gekrümmten selbsttragenden Platten aus Stahlbeton ausgebildet, die auf den Tübbingrücken lose aufliegen und mit diesen nur entlang einer ringförmig verlaufenden Linie kraftschlüssig verbunden sind. Zugleich dienen die Platten als Unterkonstruktion für die Dichtungselemente. Da diese Platten von Wellenberg zu Wellenberg auf Dauer tragfähig sind, kann eine druckfeste Ausfüllung zwischen den Platten und den Tübbingtälern entfallen.

Diese gekrümmten Platten sind so zwar in der Lage, die aus dem Vortrieb herrührenden und mittels der Längstragglieder auf eine entsprechend große Anzahl von Tübbingringen verteilten Längskräfte als Schubkräfte auf das Gebirge zu übertragen, behindern aber infolge der nur entlang einer in Umfangsrichtung verlaufenden Linie vorgesehenen Verbindung mit den Tübbingringen die Verformung der Tunnelröhre nicht.

Die Platten können aber auch so ausgebildet sein, daß sie lediglich die im Bergsenkungsgebiet geringeren Lasten des Bauzustandes aufnehmen können; für den Endzustand ist dann eine druckfeste Ausfüllung der Ringräume in den Wellentälern vorzunehmen, die vor oder unmittelbar nach dem Einbau eingebracht werden muß. In diesem Fall reicht für die übertragung der Vortriebskräfte die Kohäsion des Füllmaterials, z. B. eines Bentonit-Sand-Gemisches, aus. Im Endzustand wird die Verformung der Tunnelauskleidung durch die gekrümmten Platten nicht behindert, weil die im Endzustand auf die Auskleidung wirkenden Längskräfte um ein Vielfaches größer sind als im Bauzustand und daher die Ausfüllmasse für den Endzustand als nachgiebig für Schub angesehen werden kann.

Schließlich können die gekrümmten Platten und die Füllung auch eine Einheit bilden und einstückig aus Kunststoffschaum, z. B. Polyurethanschaum, bestehen. Dieses Material ist aufgrund seiner Festigkeit ebenfalls in der Lage, die Längskräfte des Bauzustandes als Schubkräfte auf das Gebirge zu übertragen und als Unterkonstruktion für die Dichtungselemente zu dienen, behindert aber im Endzustand die Verformung der geschlossenen Tunnelröhre nicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tunnelauskleidung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung die Ausbildung eines Stoßes der Längstragglieder,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch eine Ringfuge zwischen zwei Tübbingringen im Endzustand,

Fig. 5 einen der Fig. 2 entsprechenden Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Auskleidung 1 für eine Tunnelröhre 2, z. B. einen Verkehrstunnel, im Bergsenkungsgebiet dargestellt. Die Auskleidung 1 besteht aus mehreren in Tunnellängsrichtung hintereinander angeordneten und im Endzustand wasserdicht miteinander verbundenen Tübbingringen 3. Jeder Tübbingring 3 setzt sich aus einer Anzahl von stählernen Wellentübbings 4 zusammen; gegebenenfalls kann im Firstbereich auch ein - nicht dargestellter - Dehnungstübbing eingesetzt sein.

Wie die Fig. 2 und 4 jeweils in einem Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch die Tunnelröhre erkennen lassen, weisen die Tübbings 4 für den Einsatz im Schildvortrieb auf ihrem Rücken eine Zylindermantelfläche 5 auf, die mit der am stählernen Schildschwanz 6 des - nicht dargestellten - Vortriebsschildes mit der Schildschwanzdichtung 7 zusammenwirkt und im Bauzustand die Abdichtung gegenüber äußerem Wasserdruck bewirkt.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zylindermantelfläche 5 an der Oberseite einer einachsig gekrümmten Platte 8 aus Stahlbeton gebildet, die auf dem Rücken eines Tübbings 4 angeordnet ist. Die Platte 8 hat in der Abwicklung dieselbe Grundrißfläche wie der Tübbing 4 und liegt auf den Wellenbergen des Tübbings 4 lose auf; sie ist lediglich entlang eines Wellenberges an dem Tübbing 4 ringförmig längs einer Linie durch Verbindungsmittel 9, z. B. Schrauben, punkt- oder linienförmig befestigt. Die Platte 8 kann vorsorglich gegen Abklappen durch eine zugfeste Verbindung 10, z. B. einen Schraubenbolzen, gesichert sein. An ihren Stirnseiten weist die Platte 8 umlaufende Nuten 11 auf, die an den Stößen Fugenkammern zur Aufnahme von Dichtungselementen, z. B. von Dichtungsringen 12, bilden.

Die Tübbings 4 werden im Bauzustand in den Längsfugen durch Verbindungsmittel, z. B. Schraubenbolzen, zusammengehalten, die an Montagewinkeln 13 angreifen; für die Verbindung in Ringrichtung sind im Bereich der Fugen ebenfalls Montagewinkel 14 vorgesehen, durch die Schraubenbolzen 15 gesteckt sind, die gegen Abstandhalter 16 wirken. Die Abstandhalter 16 sichern die Breite der Fuge 17, entlang welcher die Tübbings 4 nachträglich verschweißt werden.

Der Endzustand der im linken Teil der Fig. 2 erkennbaren Ringfuge ist in Fig. 4 in größerem Maßstab dargestellt. In diesem Zustand ist die Fuge 17 durch eine Schweißnaht 18 ausgefüllt. Um den Dichtungsring 12 gegen die beim Schweißen entstehende Wärmeeinwirkung zu schützen, sind auf die Randbereiche der Tübbings 4 und 4′ Streifen 19 aus feuersicherem Material aufgebracht, die den Dichtungsring 12 vor der Schweißwärme schützen.

Im Bauzustand werden die einzelnen Tübbings 4 unter dem Schutz des Schildschwanzes 6 eingebaut und mittels der Montagewinkel 13 sowie entsprechender Verbindungselemente zu jeweils einem geschlossenen Tübbingring 3 verbunden. Die Tübbings 4 bilden für den Einbauzustand mit den ihnen jeweils zugeordneten Platten 8 eine Einbaueinheit. Der Hohlraum zwischen den Platten 8 und den Tälern der Tübbings, also der Bereich 20, kann je nach Ausbildung der Platten 8 und deren Anschluß an die Tübbings 4 entweder leer bleiben oder nach erfolgtem Vorbau oder sofort mit einem druckfesten oder gegebenenfalls druck- und für den Bauzustand schubfesten Material ausgefüllt sein.

Die Verbindung zwischen den Tübbings 4 und den Platten 8 muß so ausgebildet sein, daß sie im Bauzustand die übertragung der Längskräfte aus dem Vortriebsschild, herrührend aus Erddruck, Wasserdruck, überdruck der Stützflüssigkeit und überschießendem Anpreßdruck bewerkstelligen kann. Diese Längskräfte wirken als Schubkräfte über ein Verfüllmaterial 21, das den von der Schildschwanzdichtung 7 hinterlassenen Ringraum ausfüllt, auf das Gebirge 22. Um diese Längskräfte auf eine Mehrzahl von Tübbingringen zu übertragen, sind Längstragglieder 23 vorgesehen, die sich druckfest jeweils gegeneinander und gegen die Tübbingringe 3 abstützen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Längstragglieder 23 aus einzelnen Rohrabschnitten 24 und 25. Dabei stützt sich ein Abschnitt 24 mit einem Druckstück 26 gegen ein Halteelement 27, das mittels Schrauben 28 lösbar im Bereich eines Wellentales am Tübbing 4 befestigt ist. Das Halteelement 27 selbst liegt mit einer Druckfläche 29 an einer Knagge 30 an, die am Tübbing 4 angeschweißt ist. Der Rohrabschnitt 24 ist durch das Halteelement 27 hindurchgesteckt; er weist am gegenüberliegenden Ende ein nach Art einer Kugelkalotte geformtes Druckstück 31 auf (Fig. 3), das gegen ein entpsrechendes Druckstück 32 mit ebener Oberfläche wirkt, das mit dem jeweils nächsten Rohrabschnitt 25 des Längstragglieds 23 verbunden ist. Die kalottenförmige Ausbildung des Druckstücks 31 schafft die Voraussetzung dafür, daß die Längskräfte auch dann einwandfrei übertragen werden können, wenn in den Ringfugen gewisse Abwinkelungen infolge einer Krümmung der Tunnelachse auftreten.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Druckstücke 31 und 32 zweckmäßigerweise jeweils an Rohrstücken 33 angeordnet, die teleskopartig in die Rohrabschnitte 24 und 25 eingesteckt werden können. Dabei ist es möglich, durch Ausgleichsstücke 34 und 35, die auch verschiedene Länge haben können, in gewissem Rahmen Längenunterschiede auszugleichen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten System sind die am Tübbingrücken auf den Wellenbergen aufliegenden gekrümmten Platten 8 zur übertragung der Längskräfte lediglich an einer Stelle ringförmig durch Verbindungsmittel 9 mit den Tübbings 4 verbunden. Diese Verbindung ist geeignet, im Bauzustand die aus dem Vortrieb herrührenden Längskräfte zunächst auf die Platten 8 und dann über die Platten 8 als Schubkräfte auf das Gebirge 22 zu übertragen. Die Verbindung behindert aber im Endzustand, also nach Verschweißen der Tübbings 4 und der Tübbingringe 3, die Verformungen der geschlossenen Tunnelröhre nicht, da sich die einzelnen Wellentübbings 4 unabhängig von den Platten 8 verformen können.

Eine andere Ausführungsform für die Ausgestaltung der Tunnelauskleidung nach der Erfindung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die mit der Schildschwanzdichtung 7 zusammenwirkende Zylindermantelfläche 5 an einer Schicht 36 gebildet, die den im Bereich des Wellentales des Tübbings 4 gebildeten Hohlraum ausfüllt und so weit über den Wellenberg des Tübbings 4 hinausreicht, daß an ihren Stirnseiten wiederum Nuten 11 gebildet werden können, die bei aneinanderstoßenden Tübbings Dichtungskammern ergeben, in welche wiederum ein Dichtungsring 12 eingelegt werden kann. Wie Fig. 6 als Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5 zeigt, sind die in Längsrichtung verlaufenden Fugen in entsprechender Weise ausgebildet, d. h. auch hier bilden jeweils zwei Nuten 11 eine Dichtungskammer, in die ein Dichtungsring 12 eingelegt ist. Abweichend von Fig. 5 zeigt Fig. 6 wiederum den Endzustand d. h. die beiden Tübbings 4 sind im Bereich der Längsfuge 37 durch eine Schweißnaht 38 miteinander verbunden.

Die Längstragglieder 23 bestehen in diesem Fall aus einzelnen Abschnitten 39 von Profilen, z. B. U-Profilen, die durch Laschen 40 mit an sich bekannten Lochungen in Noniusteilung miteinander verbunden sind. Durch diese Noniusteilung ist die Stoßbreite (b) variabel gestaltet. Die übertragung der Längskräfte im Bereich der Längstragglieder 23 erfolgt über die Laschen 40; die Übertragung der Längskräfte auf die Tübbings 4 über an den Abschnitten 39 befestigte Knaggen 41, die gegen am Tübbing befestigte Knaggen 42 wirken. Um die Abschnitte 39 der Längstragglieder am Ausknicken zu hindern, sind Haltewinkel 43 vorgesehen, die mittels Schrauben 44 an den Tübbings 4 befestigt sind.

Claims (3)

1. Auskleidung für einen im Schildvortrieb herzustellenden röhrenförmigen unterirdischen Hohlraum, wie einen Verkehrstunnel, eine Rohrleitung oder dergleichen in insbesondere Bergsenkungsgebieten aus einer Mehrzahl von Ringen aus stählernen Tübbings mit in Längsrichtung der Auskleidung von der Geraden abweichendem wellenartigem Querschnitt, z. B. Wellentübbings, die im Bauzustand mittels zwischengeschalteter Dichtungselemente und im Endzustand durch Verschweißen eine wasserdichte Röhre bilden und die an ihrer dem Gebirge zugekehrten Außenseite eine an schalenförmig ausgebildeten, auf den Wellenbergen der Tübbings aufliegenden Bauteilen gebildete Zylindermantelfläche aufweisen, die im Bauzustand zum wasserdichten übergreifen durch den Schildschwanz dient und im Endzustand die Verformbarkeit der Auskleidung nicht behindert, wobei zur Aufnahme der im Bauzustand wirksamen Dichtungselemente an den Stirnseiten der Bauteile umlaufende Vertiefungen gebildet und wobei weiterhin die Tübbingringe im Bauzustand zur Übertragung der Längskräfte aus dem Vortrieb mittels innenseitig in Tunnellängsrichtung verlaufender Längstragglieder druckfest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Außenseite der Tübbingringe angeordneten Bauteile als gekrümmte Platten (8) aus Stahlbeton ausgebildet sind, die auf den Wellenbergen eines oder mehrerer Tübbings (4) lose aufliegen und nur entlang jeweils eines Wellenberges längs einer in Umfangsrichtung der Tübbingringe verlaufenden Linie mit dem bzw. den Tübbings (4) kraftschlüssig verbunden sind.

2. Auskleidung für einen im Schildvortrieb herzustellenden röhrenförmigen unterirdischen Hohlraum, wie einen Verkehrstunnel, eine Rohrleitung oder dergleichen in insbesondere Bergsenkungsgebieten aus einer Mehrzahl von Ringen aus stählernen Tübbings mit in Längsrichtung der Auskleidung von der Geraden abweichendem wellenartigem Querschnitt, z. B. Wellentübbings, die im Bauzustand mittels zwischengeschalteter Dichtungselemente und im Endzustand durch Verschweißen eine wasserdichte Röhre bilden und die an ihrer dem Gebirge zugekehrten Außenseite eine an schalenförmig ausgebildeten, auf den Wellenbergen der Tübbings aufliegenden Bauteilen gebildete Zylindermantelfläche aufweisen, die im Bauzustand zum wasserdichten übergreifen durch den Schildschwanz dient und im Endzustand die Verformbarkeit der Auskleidung nicht behindert, wobei die Zwischenräume zwischen den Bauteilen und den Wellentälern der Tübbings mit einer tragfähigen Füllung ausgefüllt, zur Aufnahme der im Bauzustand wirksamen Dichtungselemente an den Stirnseiten der Bauteile umlaufende Vertiefungen gebildet und wobei weiterhin die Tübbingringe im Bauzustand zur Übertragung der Längskräfte aus dem Vortrieb mittels innenseitig in Tunnellängsrichtung verlaufender Längstragglieder druckfest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Außenseite der Tübbingringe angeordneten Bauteile als einachsig gekrümmte Platte (8) aus verrottungsfestem Material, z. B. Beton, ausgebildet sind, die auf dem Rücken eines oder mehrerer Tübbings (4) lose aufliegen und daß für die Füllung ein Material mit einer solchen Verformungskennlinie, z. B. ein Bentonit-Sand-Gemisch, gewählt wird, welches die im Bauzustand beim Vorschub des Schildes in Längsrichtung auftretenden Schubkräfte über die gekrümmten Platten (8) in das Gebirge überträgt, aber im Endzustand die Verformbarkeit der Auskleidung nicht behindert.

3. Auskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Platten und die Füllung eine Einheit (36) bilden und einstückig aus Kunststoffschaum, z. B. Polyurethanschaum, bestehen.