DE3433014A1 - Method and assembly aid for temporarily connecting support segments and support rings - Google Patents
Method and assembly aid for temporarily connecting support segments and support ringsInfo
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Abstract
Description
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vorübergehenden Verbinden von Ausbausegmenten und Ausbauringen für den Tunnel- und Stollenbau. Die Erfindung hat auch eine Montagehilfe für aus vorgefertigten Tübbingen herzustellende Tunnel-bzw. Stollenauskleidungen zum Gegenstand.The invention relates to a method of temporary bonding of extension segments and extension rings for tunnel and gallery construction. The invention also has an assembly aid for tunnels or tunnels to be produced from prefabricated segments. Tunnel linings to the subject.
Vorgefertigte Segmente aus Beton, Stahlbeton-, Gußeisen-oder Stahlelementen bzw. Kombinationen aus diesen Baustoffen werden meistens über ihre Längs- und Ringfugen miteinander durch Bolzen (Schrauben oder Anker) verbunden.Prefabricated segments made of concrete, reinforced concrete, cast iron or steel elements or combinations of these building materials are mostly through their longitudinal and ring joints connected to each other by bolts (screws or anchors).
Hierdurch soll verschiedenen spezifisch tunnelbautechnischen Erfordernissen entsprochen werden wie: a) Beibehaltung der geometrischen Form der Ringe über die Zeit, in der diese noch ungestützt, d.h. ohne umlaufende Bettung sind.This is intended to meet various specific technical tunneling requirements be met like: a) Maintaining the geometric shape of the rings over the Time in which these are still unsupported, i.e. without all-round bedding.
b) Zentrierung des zuletzt eingebauten Ringes auf den vorletzten und dieses auf den vorvorletzten usw., bis die Ringbettung mit dem umgebenden Gebirge voll wirksam wird.b) Centering of the ring installed last on the penultimate and this on the penultimate, etc., until the ring bed with the surrounding mountains becomes fully effective.
c) Vermeidung von Fugenklaffungen zwischen den Segmenten, um schädliches Eindringen von Verpreßstoffen, Bodenpartikeln und sonstigen Fremdkörpern in die Fugen auszuschließen.c) Avoidance of gaping joints between the segments to avoid damaging Penetration of grouting materials, soil particles and other foreign bodies into the Exclude joints.
d) Komprimierung von Kontaktdichtungselementen zur Herstellung der Wasserdichtigkeit in den Segmentfugen, so lange, bis deren Zusammenpressung durch die äusseren Lasten sowie Reibung zwischen Segmentaußenlaibung und Gebirge abgelöst wird.d) Compression of contact sealing elements to produce the Watertightness in the segment joints until they are pressed together the external loads as well as the friction between the segment outer reveal and the rock were replaced will.
e) Statische Funktion zur Realisierung eines biegesteifen Ringes.e) Static function for the realization of a rigid ring.
f) Statische Funktion zur klaffungsfreien Abtragung von Zugkräften im Falle von Innendruckbelastung im Tunnel oder Stollen.f) Static function for the gap-free transfer of tensile forces in the case of internal pressure loads in the tunnel or gallery.
g) Statische Funktion zur Ubernahme von Zugkräften in Tunnel- bzw. Stollenlangsrichtung im Fall von unterschiedlichen Setzungen der Röhre.g) Static function to take over tensile forces in tunnel or Longitudinal direction of the tunnel in the case of different subsidence of the tube.
Die unter a) bis g) aufgeführten Erfordernisse werden in bekannter Technik durch Verschraubungen, Einzel- und Koppelanker, Klebe- und Spreizdübel außerhalb der Tunnelinnenlaibung gelöst.The requirements listed under a) to g) are known Technology through screw connections, single and coupling anchors, adhesive and expansion dowels outside the inner reveal of the tunnel solved.
Die Erfordernisse gemaß a) mit d) sind nur über eine relativ kurze Zeit von Bedeutung, da diese danach durch die Ringspaltverfüllung die äußere Belastung und den Haftverbund zwischen Tübbingring und Gebirge (Boden) ohne irgendwelchen konstruktiven Aufwand übernommen werden.The requirements according to a) with d) are only relatively short Time is of importance, as this is then the external load due to the annular gap filling and the adhesive bond between the segment ring and the rock (soil) without any constructive effort will be taken over.
Das Erfordernis gemäß e) besteht besonders bei den Tübbingbaustoffen Gußeisen und Stahl, ist jedoch sehr häufig durch semisteife Tragsysteme ersetzbar.The requirement according to e) applies particularly to the segment building materials Cast iron and steel, however, can very often be replaced by semi-rigid support systems.
Der Lastfall "Innendruck" gemäß f) in z.B. einem Wasserstollen kann nur dann Fugenklaffungen nach sich ziehen, wenn die Ringdruckkraft infolge Eigengewicht, Gebirgslasten und Außenwasserdruck voll abgebaut wird und Zugkraft entsteht.The load case "internal pressure" according to f) in a water tunnel, for example joint gaps only if the ring compressive force due to its own weight, Mountain loads and external water pressure are fully reduced and traction is created.
Die "Biegebalkenfunktion" gemäß g) im Fall ungleichmässiger Setzungen der Tunnelröhre im Gebirge ist ebenfalls von geringer Bedeutung, wenn es darum geht, diese durch die Ringlängsverschraubung beeinflußen zu wollen.The "bending beam function" according to g) in the case of uneven settlement the tunnel tube in the mountains is also of little importance when it comes to wanting to influence this through the longitudinal screw connection.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art überraschend dadurch gelöst, daß mit einer auf der Tunnel innenseite anbringbaren Verspannung gearbeitet wird.According to the invention, this object is achieved in a method as described at the outset mentioned type surprisingly solved that with one on the inside of the tunnel attachable bracing is worked.
Vorzugsweise wird eine wiedergewinnbare Verspanneinrichtung verwendet.A recoverable tensioning device is preferably used.
Die obengenannte Aufgabe wird andererseits bei einer Montagehilfe der eingangs genannten Art gelöst durch eine an der Tübbinglaibung oder an dieser versenkt angeordnete Spanneinrichtung zum Verspannen zweier benachbarter Tübbinge.The above task is on the other hand with an assembly aid of the type mentioned at the beginning, solved by one on the tubbing reveal or on this Recessed clamping device for clamping two adjacent segments.
Die wiedergewinnbare wandernde Ringverspannung ist also dem Tunnelinneren zugewandt.The recoverable wandering ring bracing is therefore the inside of the tunnel facing.
Die Kraft der Spannvorrichtung wird über Flanken oder Nischen des Bauwerks in die Beton- bzw. Stahlbetonsegmente eingeleitet oder über die Flansche der Gußeisen-oder Stahltübbings in diese selbst übertragen.The force of the clamping device is generated via the flanks or niches of the The structure is introduced into the concrete or reinforced concrete segments or via the flanges the cast iron or steel segments are transferred into them.
Lage, Anzahl und Spannkraft dieser wiedergewinnbaren wandernden Spannvorrichtungen entsprechen in der Regel denjenigen der herkömmlichen Verbolzungen.The location, number, and tension of these recoverable migratory jigs usually correspond to those of conventional bolting.
Vorzugsweise werden als Krafteinleitungsstelle für die Kopplungsglieder die für den Transport und Einbau vorgesehenen Montagegrifftaschen der Segmente verwendet.They are preferably used as the force introduction point for the coupling members the assembly handle pockets of the segments provided for transport and installation are used.
Als Spannvorrichtungen ist - dem Stand der Technik entsprechend - die Anwendung verschiedener Konstruktionsglieder möglich, wie: - Spannschloß mit Kopplungslaschen - Exzenterspanner mit Kopplungslaschen - Zahnstangen-Winde mit Kopplungslaschen - hydraulische Spannvorrichtung mit z.B. Ringkolbenpresse mit Kopplungslaschen.As a clamping device - according to the state of the art - the use of different construction elements is possible, such as: - turnbuckle with Coupling straps - eccentric clamp with coupling straps - rack and pinion winch with Coupling lugs - hydraulic clamping device with e.g. ring piston press with coupling straps.
Die durch die Maßnahme nach der Erfindung erbrachten Vorteile sind vielfältiger Art.The advantages brought about by the measure according to the invention are of various kinds.
- Zuerst ist hier die Vereinfachung der Schalungsformen in den Fällen von Beton- bzw. Stahlbetontübbings zu nennen, in denen keine besonderen Aussparungen für die Schrauben/Anker/Dübel und Spannischen vorgesehen werden müssen.- First here is the simplification of the formwork shapes in the cases of concrete or reinforced concrete segments in which no special recesses are to be mentioned for which screws / anchors / dowels and clamping niches must be provided.
In Fällen von Gußeisentübbings gilt Entsprechendes für die Formen der Gießbetten. Bei Stahltübbings kann das aufwendige Bohren für die Bolzenlöcher entfallen. In the case of cast iron segments, the same applies to the forms the casting beds. In the case of steel segments, the time-consuming drilling for the bolt holes omitted.
- Da Aussparungen für Bolzenkanäle und Nischen immer eine Materialschwächung der Segmente darstellen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht mehr benötigt werden, sind bei der Bemessung der Segmente Einsparungen in der Wandstärke bzw. Bauhöhe bzw. Bewehrung möglich, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Tunnel- bzw. Stollenauskleidung bedeutsam günstig beeinflußt wird. - Because recesses for bolt channels and niches always weaken the material represent the segments that are no longer required by the method according to the invention savings in the wall thickness or in the dimensioning of the segments. Construction height or reinforcement possible, which makes the tunnel or Tunnel lining is significantly favorably influenced.
- Aussparungen für Bolzen und Spann-Nischen sind aber in den Fällen von Uberbeanspruchung der Segmente, z.B. - Recesses for bolts and clamping niches are however in the cases from overuse of the segments, e.g.
beim Vorschub eines Schildes, der Ringspal'cverfüllungu. durc eine örtlich auftretende Über last aus dem Gebirge Schwächestellen, durch die Risse hindurchlaufen. when advancing a shield, the Ringpal'cverfüllu. by a Locally occurring overload from the mountains. Weaknesses through which cracks run.
Das Schließen von Rissen zur Wiederherstellung der Tragwirkung und der Wasserdichtigkeit ist aber an solchen Stellen mangels Zugänglichkeit immer sehr erschwert und bedingt hohen Kosten- und Zeitaufwand, Begleiterscheinungen, die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens außer Diskussion stehen. Closing cracks to restore the load-bearing capacity and However, the water resistance is always very high in such places due to the lack of accessibility difficult and requires high costs and time, side effects that are associated with Application of the method according to the invention are out of discussion.
- Schließlich stehen den hohen Aufwendungen für die bleibenden Verbindungsmittel bei den herkömmlichen Bauweisen selbst nurmehr einmalige Kosten für die über wenige Ringe erforderlichen, wiedergewinnbaren, wandernden Spannvorrichtungen gegenüber. Die Einsparungen sind, insbesondere bei langen Tunnels oder Stollen, sehr nennenswert.- Finally, there are the high expenditures for the permanent fasteners with the conventional construction methods themselves only one-time costs for the few Rings required, recoverable, migratory jigs against. The savings are very significant, especially with long tunnels or galleries.
Die an sich bekannte Maßnahme (DE-OS 2 913 668) einer Elementzentrierung mittels Laschen und Schrauben ist für die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe nicht relevant, da es hier lediglich um eine die Dezentrierung verhindernde rein statische Maßnahme praktisch ohne Aufbringung einer die Elemente unter Kraft verspannenden Einrichtung geht.The per se known measure (DE-OS 2 913 668) an element centering by means of straps and screws is for the task underlying the invention not relevant, since it is only a matter of preventing decentering static measure practically without applying any tensioning the elements under force Establishment goes.
Neben den oben bereits erwähnten Vorteilen ist die Einsparung von Korrosionsschutzmaßnamen für die Verbolzungen des Standes der Technik zu nennen, die ebenfalls sehr aufwendige Maßnahmen darstellten. Auf diese kann man nun im wesentlichen verzichten. Die Korrosionsschutzmaßnahme für die Verbolzungen der Spannanker, Schlößer und Verschraubungen war bei Wasserstollen besonders gravierend.In addition to the advantages already mentioned above, the saving of To name corrosion protection measures for the bolts of the state of the art, which were also very complex measures. You can now essentially do this waive. The corrosion protection measure for the bolting of the tensioning anchors, locks and screwing was particularly serious in the case of water tunnels.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in Fig. 1 einen Schnitt durch benachbarte Tübbinge mit Spannvorrichtung; Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt mit einer anderen Spannvorrichtung; Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1; und Fig. 4 eine Draufsicht zu Fig. 2; Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ausführungsform mit einer weiteren Spannvorrichtung; Fig. 6 einen Radialschnitt mit einer Zusatzeinrichtung; Fig. 7 einen Radialschnitt mit einer Spannvorrichtung der vorgenannten Art; und Fig. 8 einen weiteren Schnitt durch eine weitere Kombination von Spannvorrichtungen.Exemplary embodiments of the invention should now be referenced to be explained in more detail on the accompanying drawings. These show in FIG. 1 a section through adjacent segments with tensioning device; Fig. 2 shows a similar one Section with another jig; Fig. 3 is a plan view of Fig. 1; and FIG. 4 is a plan view of FIG. 2; Fig. 5 is a section through a Embodiment with a further clamping device; 6 shows a radial section with an additional device; 7 shows a radial section with a clamping device of the aforementioned type; and FIG. 8 shows a further section through a further combination of clamping devices.
Nach den beispielsweisen Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich um innen liegende Ringfugenverspannung, die dadurch erfolgt, daß ein Spannschloß, ein Zahnstangen-Winde oder eine hydraulische Hohlkolbenspannvorrichtung bei vollem Druck der Schildpressen angezogen wird.It is according to the exemplary embodiments of the invention around internal ring joint bracing, which takes place in that a turnbuckle, a rack and pinion winch or a hydraulic hollow piston clamping device at full Pressure of the shield press is tightened.
Zwei benachbarte Tübbinge 10 und 10' nach den Figuren 1 und 3, die die Gestalt eines schlanken Rechtecks oder eines schlanken Trapezes haben können, sind zu je einem Ring zusammengefaßt. Die Figuren lassen das Verspannen zweier benachbarter Tübbinge erkennen, wobei es sich beim Tübbingring 10 um den zuletzt montierten Tübbingring handelt, wie die Position des Schildschwanzes S bei der eine ähnliche Konstruktion zeigenden Figur 2 erkennen läßt. Die Tübbingringe sitzen stirnseitig satt aufeinander bzw. ineinander, wie durch die Zentrierzapfenund -taschen 12 oder die Nut und Federausbildung angedeutet ist.Two adjacent segments 10 and 10 'according to Figures 1 and 3, the can have the shape of a slender rectangle or a slender trapezoid, are combined to form a ring. The figures leave the tension between two neighboring ones Recognize segments, whereby the segment ring 10 is the segment ring that was installed last acts like the position of the shield tail S in the case of a similar construction showing Figure 2 can be seen. The segment rings sit snugly on top of one another or in one another, as by the centering pegs and pockets 12 or the tongue and groove design is indicated.
Etwa in der Mitte der Ringe sind in den Tübbingsegmenten wahlweise schwalbenschwanzförmige oder muldenartige Nischen vorgesehen. In diese Nischen greifen Klemmbacken 18 etwa halbschwalbenschwanzförmiger Ausbildung einer Zahnstangen-Winde 20, wobei bei Betätigen der Kurbel 22 die Tübbinge 10 und 10' gegeneinander gezogen werden.Around the middle of the rings are optional in the tubbing segments Dovetail-shaped or trough-like niches are provided. Reach into these niches Clamping jaws 18 approximately half-dovetail design of a rack and pinion winch 20, whereby when the crank 22 is actuated, the segments 10 and 10 'are drawn against one another will.
Rechts in Fig. 1 ist eiresolche Zahnstangen- Winde 20 gestrichelt darum angedeutet, weil sie nach Vorschieben des Schildes gelöst wird,sofern die Verfüllung des Ringspaltes 2t stattgefunden hat und tragfähig ist. Die Ausbildu ist auch in der Draufsicht der Fig. 3 gut erkennbar, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 für die gleichen Elemente benutzt-wurden. Die schräge Mantellinie 14 deutet an, daß die Tübbinge die Gestalt eines schlanken Trapezes haben.On the right in Fig. 1, such a rack and pinion winch 20 is dashed indicated because it is released after advancing the shield, provided that the The annular gap 2t has been filled and is stable. The training is also clearly recognizable in the plan view of FIG. 3, the same reference numerals being used as used in Fig. 1 for the same elements. The inclined surface line 14 indicates that the segments have the shape of a slender trapezoid.
Die Konstruktion der Figuren 2 und 4 ist eine Variante.The construction of Figures 2 and 4 is a variant.
Bei diesem Anwendungsfall sind Anker 30 fest eingegossen.In this application, anchors 30 are firmly cast.
Diese Anker verfügen über angestauchte Köpfe 32. Mit den kleineren Köpfen ragen sie in Montagegrifftaschen 34 bzw. in muldenartige Ausbildungen 34. Um die Möglichkeiten der verspannung auszuloten, sind einige der Montagegrifftaschen 34 um 90° gedreht dargestellt. Eine Klaue 36 ist unter Verspannung über diesen kleineren Kopf gesetzt und jede Klaue ist mit je einem Kopplungsglied 38 in an sich bekannter Weise verbunden. Schäkelartige Gelenkausbildungen 40 stellen die Verbindung zwischen Klaue und Kopplungsglied 38 her. Zwischen den Kopplungsgliedern 38 sind an sich bekannte Spannschraubenanker 42 vorgesehen, die über Spannschlösser angezogen werden. Die Verbindung von Klaue 36 mit Kopplungsglied 42 und die Verbindung von Spannanker mit demselben erfolgt ebenfalls über Schäkelgelenke 44 (bzw. 40). Auch hier können jeweils nach einem Schildvorschub die Ringfugenverspannungen zwischen dem einen Tübbingring mit wirksamer Bettung und dem vorhergehenden entfernt und wiedergewonnen werden. Als Anhaltswert für die zu verwendenden Anker oder Verankerungen 30 sei eine Länge von 14 cm und ein Durchmesser von 25 mm genannt.These anchors have upset heads 32. With the smaller ones Their heads protrude into assembly handle pockets 34 or into trough-like formations 34. To explore the possibilities of tension, some of the assembly handle pockets are 34 shown rotated by 90 °. A claw 36 is under tension over this smaller one Head set and each claw is known per se with a coupling member 38 Way connected. Shackle-like joint formations 40 provide the connection between Claw and coupling member 38 ago. Between the coupling members 38 are per se known turnbuckle anchors 42 are provided, which are tightened via turnbuckles. The connection of the claw 36 with the coupling link 42 and the connection of the tensioning anchor with the same also takes place via shackle joints 44 (or 40). Here too you can the ring joint tension between the one after each shield advance Segment ring with effective bedding and the previous one removed and regained will. As a guide value for the anchors or anchorages to be used, 30 is called a length of 14 cm and a diameter of 25 mm.
Nach der Ausführungsform der Fig. 5 erfolgt das Verspannen mittels eines Kolbenzylinders 50, an dem Klemmbacken 52 schwalbenschwanzförmiger Ausbildung vorgesehen sind, die in die Schwalbenschwanzausnehmungen 54 eingeführt und dann gespreizt werden. Die Kolbenzylinderanordnung 50 ist über den Anschluß 56 an eine nicht gezeigte Pumpe angeschlossen.According to the embodiment of FIG. 5, the bracing takes place by means of a piston cylinder 50, on the clamping jaws 52 of dovetail design are provided, which is inserted into the dovetail recesses 54 and then be spread. The piston cylinder assembly 50 is via the connection 56 to a Pump not shown connected.
Fig. 6 verdeutlicht eine Zusatzeinrichtung: besonders im Bereich des Schildschwanzes verformt sich nämlich der nicht eingebettete Tübbingring infolge der Eigengewichtswirkung unerwünscht in der Weise, daß der vertikale Durchmesser sich verkleinert während der horizontale sich vergrößert.Fig. 6 illustrates an additional device: especially in the area of the The shield tail deforms namely the non-embedded segment ring as a result the dead weight effect undesirable in such a way that the vertical diameter decreases while the horizontal one increases.
Dieser Erscheinung kann durch die dargestellte Zusatzeinrichtung wirkungsvoll begegnet werden. Mit der im Spannglied gelagerten Spindel 60 können in einfacher Weise die Ränder der Längsfuge 62 zentriert und diese auf Sollform angehoben werden. Die Öffnung der Längsfuge zum Tunnel inneren hin kann hierdurch rückgängig gemacht werden. Die Hubspindel 60 beaufschlagt den Tübbingring dabei über die Spindelplatte 64. Die Befestigung an den Tübbingen 10 erfolgt z.B. in der mit Bezug auf Fig. 2 und 4 erwähnten Weise, wobei die Kraftübertragung über die Lenkerarme 66 vor sich geht.This phenomenon can be effectively achieved by the additional equipment shown to be encountered. With the spindle 60 mounted in the tendon, in a simple manner Way, the edges of the longitudinal joint 62 are centered and these are raised to the desired shape. The opening of the longitudinal joint towards the inside of the tunnel can thereby be reversed will. The lifting spindle 60 acts on the segment ring via the spindle plate 64. The fastening to the segments 10 takes place, for example, in the manner with reference to FIG and 4 mentioned manner, the power transmission via the link arms 66 in front of him goes.
Fig. 7 verdeutlicht eine Anordnung mit Spanneinrichtung entsprechend Fig. 2/4, nur daß hier die Verspannung im Tübbingring erfolgt und die Spanneinrichtungen an den Spannankern 30 sehnenartig angreifen.Fig. 7 illustrates an arrangement with a tensioning device accordingly Fig. 2/4, only that here the tensioning takes place in the segment ring and the clamping devices attack the tensioning anchors 30 like a chord.
Fig. 8 schließlich verdeutlicht die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten, wobei im linken Teil beispielsweise eine Verspannung wie bei Fig. 2, im rechten wie bei Fig. 1 verwirktlicht ist, d.h. bei dieser Ausführungsform geht es vor allen Dingen um die in der Innenwandung versenkte Anbringung der Spannvorrichtung, wobei der Klauenkopf auf der linken Seite über den Spannanker 30, die Klemmbacken 18 auf der rechten Seite in die schwalbenschwanznutartige Ausnehmung 54 greift. Das Spannen selbst erfolgt in der schon geschilderten Weise.Fig. 8 finally illustrates the various possible combinations, wherein in the left part, for example, a bracing as in Fig. 2, in the right as is realized in Fig. 1, i.e. this embodiment takes precedence over all Things about the sunk in the inner wall attachment of the clamping device, wherein the claw head on the left side over the tension anchor 30, the clamping jaws 18 on the right side engages in the dovetail groove-like recess 54. The tensioning itself takes place in the manner already described.
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