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Verfahren zum Herstellen eines Tunnels, insbesondere
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Verkehrstunnels Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
eines Tunnels, insbesondere Verkehrstunnel s, wobei in den mit einer Vortriebsmaschine
aufgefahrenen Tunnel querschnitt ringförmige Abschnitte einer in Tunnellängsrichtung
insbesondere sinusförmig gewellten Tunnelauskleidung aus Stahl gesetzt, miteinander
verbunden und außen mit Mörtel verpreßt werden.
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Tunnel, insbesondere Verkehrstunnel in Bergsenkungsgebieten, mit einer
in Tunnellängsrichtung sinusförmig gewellten Tunnelauskleidung aus Stahl haben sich
bewährt. Die Wellenform erlaubt in Verbindung mit dem Werkstoff Stahl eine hohe
Längsverformbarkeit des Tunnels und die Anpassung an Krümmungen, die durch Senkungen
der Oberfläche nach Abbaudurchgängen des Bergbaus entstehen. Das Wellenprofil behält
seine Tragfähigkeit in Querrichtung und ist als doppelt gekrümmte Schale in der
Lage, erhebliche Traglastmomente zu übernehmen. Gegebenenfalls kann in den Querschnitt
der stählernen Tunnelauskleidung auch ein Ausgleichselement eingebaut werden, welches
Verformungen zuläßt, ohne die Aufnahme von Ringdruckkräften zu verändern.
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In der Praxis werden derartige Tunnel in geschlossener Bauweise hergestellt.
Dazu wird der von einer Vortriebsmaschine aufgefahrene Tunnel hinter der Vortriebsmaschine
mit einer Spritzbetonschicht gesichert. In die so gesicherte Tunnelröhre werden
die ringförmigen Abschnitte der Tunnel auskleidung eingesetzt, miteinander verbunden
und dann außen mit Mörtel verpreßt. Das funktioniert aber nur in hinreichend standfestem
Boden.
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Bei nicht standfestem Boden und in Oberflächennähe wird deshalb die
offene Bauweise bevorzugt.
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Soll ein Tunnel in geschlossener Bauweise durch nicht standfesten
Boden aufgefahren werden, dann ist es bekannt, dafür Schildvortriebsmaschinen einzusetzen.
Schildvortriebsmaschinen müssen aber in Tunnellängsrichtung an der im Schildschwanz
errichteten Tunnelauskleidung abgestützt werden. Das ist möglich, solange die Tunnelauskleidung
ihrerseits eine hinreichende Steifigkeit besitzt. Eine in Tunnellängsrichtung sinusförmig
gewellte Tunnelauskleidung aus Stahl würde aber unter der Wirkung der Vorschubkräfte
in axialer Richtung verformt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das Verfahren so zu führen,
daß der Tunnel auch in nicht standfestem Boden mit einer Schildvortriebsmaschine
ohne axiale Deformation der stählernen Tunnelauskleidung aufgefahren werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Verwendung einer Schildvortriebsmaschine
die ringförmigen Abschnitte der Tunnelauskleidung im Schildschwanz aus Segmenten
zusammengesetzt werden und von innen Stützringe eingesetzt werden, deren Länge in
Tunnellängsrichtung einer Wellenlänge entspricht und deren Außenkontur der Wellung
angepaßt ist, wobei jeder Stützring über axiale Stützflächen am benachbarten Stützring
abgestützt ist, und daß die Schildvortriebsmaschine am in Auffahrrichtung letzten
Stützring abgestützt wird.
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Die Reihe der Stützringe mit ihrer der Wellenform der stählernen Tunnelauskleidung
angepaßten Außenkontur dient lediglich zur Übertragung der Vorschubkräfte für die
Schildvo-rtriebsmaschine. Wegen der beschriebenen Anpassung stabilisieren die Stützringe
nicht nur die bereits gesetzten Abschnitte der stählernen Tunnelauskleidung, sondern
sie übertragen die Vorschubkräfte der Schildvortriebsmaschine auch über eine verhältnismäßig
große Strecke, weil sie aneinander abgestützt sind. Die Wirkung der Stützringe kann
dadurch verbessert werden, daß sie in radialer Richtung gegen die Tunnelauskleidung
verspannt werden.
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Die Abstützung braucht nur über eine bestimmte Länge des aufgefahrenen
Tunnels zu erfolgen. Deswegen können der oder die in Auffahrrichtung ersten Stützringe
abgebaut und in den oder die letzten Abschnitte der Tunnelauskleidung im Schildschwanz
eingesetzt werden. Man benötigt dementsprechend nur eine begrenzte Anzahl von Stützringen.
Deswegen ist es auch möglich, daß die ringförmigen Abschnitte nach dem Setzen zunächst
miteinander verschraubt und erst nach dem Entfernen der Stützringe miteinander verschweißt
werden.
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Ferner können die ringförmigen Abschnitte auch mit den Stützringen
lösbar verbunden und dann gemeinsam gesetzt werden. Das kann z.B. dadurch erfolgen,
daß in einem fertigen Tunnel abschnitt die nicht mehr benötigten, in Auffahrrichtung
ersten Stützringe mit zugeordneten, ringförmigen Abschnitten der Tunnelauskleidung,
gegebenenfalls segmentweise, verschraubt -und dann in den Schildschwanz transportiert
sowie dort gesetzt werden.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Wellentäler der ringförmigen
Abschnitte vor dem Setzen außen? mit Mörtel aufgefüllt werden. Das hat den Vorteil,
daß die Dichtungslippe des Schildschwanzes auf einem von dem äußeren Mörtel gebildeten
Zylinder gleiten kann.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Stützring zur Durchführung des
Verfahrens. Dieser Stützring ist gekennzeichnet durch eine in axialer Richtung sinusförmig
gewellte Oberfläche und durch stirnseitige Stützflächen im Abstand einer oder mehrerer
Wellenlängen. Jeder Stützring besteht zweckmäßig aus mehreren aufeinander abgestützten
Tübbings und einer zwischen zwei Tübbings angeordneten Feder oder Presse, mit der
der eingebaute Stützring in radialer Richtung gegen die Tunnelauskleidung verspannt
werden kann.
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Es ist ohne weiteres möglich, den Tübbing innenseitig mit einer oder
mehreren Ausnehmungen zu versehen, um Gewicht zu sparen. In diesem Fall kann es
allerdings zweckmäßig
sein, für die Ausnehmung übergreifende Aussteifungen
vorzusehen, um die Übertragung von Druckkräften von einer Stirnseite des Stützrings
zur anderen zu verbessern.
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Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungen der
Erfindung dargestellts, es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellund und teilweise
einen Längsschnitt durch einen Verkehrstunnel mit einer in Tunnellängsrichtung sinusförmig
gewellten Tunnelauskleidung aus Stahl im Bereich des Schildschwanzes einer Schildvortriebsmaschine,
Fig. 2 eine andere Ausführung des Gegenstandes nach Fig. 1, Fig. 3 teilweise die
Stirnansicht eines Stützringes.
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Der in der Zeichnung dargestellte Tunnel wird mit einer Schildvortriebsmaschine
aufgefahren, von der lediglich ein Schildschwanz 1 sowie ein Füllrohr 2 und eine
im Schildschwanz 1 ringförmig umlaufende Dichtlippe 3 dargestellt sind. Die in Tunnellängsrichtung
sinusförmig gewellte Tunnelauskleidung aus Stahl besteht aus mehreren miteinander
verbundenen ringförmigen Abschnitten 4, deren Länge jeweils einer Wellenlänge entspricht.
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Wenn der Tunnel durch nicht standfesten Boden geführt wird, muß einerseits
dafür gesorgt werden, daß noch im Schutz des Schildschwanzes 1 eine hinreichend
standfeste Tunnelauskleidung gesetzt wird und andererseits die Vorschubkräfte der
Schildvortriebsmaschine in den umgebenden Boden so eingeleitet werden, daß die sinusförmig
gewellte Tunnelauskleidung keine Deformation erfährt. Dazu wird nach Maßgabe des
Vortriebsfortschrittes im Schutz des Schildschwanzes 1 jeweils ein ringförmiger
Abschnitt segrrler,tweif 1< <J(' setzt und mit dem bereits vorhandenen Abschnitt
4 verbunden. Die Verbindung kann zunächst eine Schraubverbindung sein.
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Jeder Abschnitt 4 bzw. seine Segmente werden vor dem Setzen außen
mit Mörtel so verkleidet, daß eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 5 entsteht,
auf der die Dichtlippe 3 der Schildvortriebsmaschine gleiten kann.
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In den ringförmigen Abschnitt 4 wird dann ein Stützring 6 aus Beton
gesetzt, dessen axiale Länge einer Wellenlänge entspricht und dessen Außenkontur
der Wellenform des Abschnitts 4 angepaßt ist. Der Stützring 6 besteht aus mehreren
Tübbings 7, 8, die in Umfangsrichtung aufeinander abgestützt sind. Zwischen zwei
Tübbings 7, 8 wird eine Presse 9 oder eine Feder angeordnet, mit der der Stützring
6 gegen die Innenseite des ringförmigen Abschnitts 4 der Tunnelauskleidung verspannt
werden kann.
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Jeder Stützring 6 besitzt zwei stirnseitige Stützflächen 10, 11, mit
denen er sich an benachbarten Stützringen 6 abstützt. Zur Gewichtseinsparung weist
jeder Tübbing 7, 8 eine innenseitige Ausnehmung 12 auf, durch die sich nicht dargestellte
Aussteifungen erstrecken können.
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e Man kann auch die Stützringe 6 bzw. deren Tübbings 7, 8 mit den
zugeordneten ringförmigen Abschnitten 4 bzw. deren Segmenten lösbar, z.B. mit Hilfe
von Schrauben, verbinden und beide gemeinsam setzen. Im übrigen können die Stützringe
6 auf ihrer gewellten Oberfläche eine reibungserhöhende Beschichtung aufweisen.
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An der stirnseitigen Stützfläche 10 des in Auffahrrichtung letzten
Stützringes 6 greift ein Pressenschuh 13 der Schildvortriebsmaschine an und überträgt
die Vorschubkraft 14 der Schildvortriebsmaschine 6 auf diesen letzten Stützring.
Da alle benachbarten Stützringe 6 über ihre stirnseitigen Stützflächen 10, 11 aufeinander
abgestützt sind, wird die Vorschubkraft 14 von den Stützringen 6 über die damit
abgestützte Länge der Tunnelauskleidung verteilt und in den umgebenden Boden eingeleitet.
Gleichzeitig wird die
sinusförmig gewellte stählerne Tunnelauskleidung
stabilisi ert.
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Da eine Abstützung der stählernen Tunnelauskleidung nur über eine
begrenzte Länge erforderlich ist, können die in Auffahrrichtung jeweils ersten Stützringe
6 demontiert und im Schildschwanz 1 wieder eingesetzt werden. Nach Demontage der
Stützringe 6 können dann die Abschnitte 4 und/oder deren Segmente miteinander verschweißt
werden, ohne daß dabei auf den Auffahrfortschritt der Schildvortriebsmaschine Rücksicht
genommen werden müßte. Unabhängig davon wird der zwischen dem aufgefahrenen Tunnelquerschnitt
15 und der von der Mörtelauffüllung gebildeten zylindrischen Außenfläche 5 gebildete
Ringquerschnitt mit Mörtel verpreßt, der durch das Füllrohr 2 ausgepreßt wird.
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In Figur 1 ist eine Verfahrensweise dargestellt, bei der im Schildschwanz
1 jeweils ringförmige Abschnitte 4 der Tunnelauskle.idung gesetzt werden, deren
Wellenberg nach außen gerichtet ist. Deswegen kann der Pressenschuh 13 der Schildvortriebsmaschine
unmittelbar an der Stirnfläche 10 des in Auffahrrichtung letzten Stützringes 6 angreifen.
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Bei der in Figur 2 dargestellten Verfahrensweise werden ringförmige
Abschnitte 4 gesetzt, deren Wellenberg nach innen gerichtet ist. Da der in Auffahrrichtung
letzte Stützring 6 um eine halbe Wellenlänge vor dem Ende des ringförmigen Abschnitts
4 endet, ist der Pressenschuh 13 hinsichtlich seiner Außenkontur dem freien Ende
des ringförmigen Abschnitts 4 angepaßt. Man kann an den Pressenschuh auch ein entsprechendes
Formstück ansetzen, welches an der stirnseitigen Stützfläche 10 des Stützringes
6 angreift.
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