DE3442501A1

DE3442501A1 - Nachgiebiger ausbau fuer tunnel und strecken

Info

Publication number: DE3442501A1
Application number: DE19843442501
Authority: DE
Inventors: Ardic Dipl.-Ing. 4030 Ratingen Erdem
Original assignee: Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1984-11-22
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DE3442501C2

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen nachgiebigen Aus-
bau für Tunnel und Strecken, insbesondere für Tunnel und Strecken in Bergsenkungsgebieten, bestehend aus Tübbingsegmenten aus Stahl, deren Tübbingsegmentmäntel in Richtung der Tunnelachse wellenförmig geformt und zu einer Tübbingröhre zusammengesetzt sind, wobei die einzelnen Tübbingsegmente umfangsseitig sowie, in bezug auf die Tübbingröhre, stirnseitig und rückenseitig Verbund- und Fugendichtungsaggregate mit Einrichtung für eine Schraubenverbindung und mit Fugendichtungsmitteln aufweisen. - Die Nachgiebigkeit in Richtung der Tunnelachse und quer dazu resultiert aus elastischen und/oder plastischen Verformungen der mehr oder weniger harmonikaförmig gewellten Tübbingröhre, die gleichsam ein Wellrohr darstellt. Eine zusätzliche Nachgiebigkeit in radialer Richtung kann durch zusätzlich in die einzelnen Tübbingringe eingebaute Nachgiebigkeitssegmente mit besonderer Nachgiebigkeitseinrichtung herbeigeführt werden. Im Ergebnis erreicht man in weiten Verformungsbereichen ein statisch ausreichend bestimmtes Verhalten der Tübbingröhre ohne störende Beeinträchtigung der Stabilität.
Bei dem (aus der Praxis) bekannten, gattungsgemäßen nachgiebigen Ausbau bestehen die Tübbingsegmentmäntel aus gewellt geformtem Stahlblech ausreichender Dicke. Die Verbund- und Bugenabdichtungsaggregate sind besondere, aus Stahlprofilabschnitten aufgebaute Bauteile und nachträglich durch Schweißen mit den Tübbingsegmentmänteln verbunden. Sie folgen in Längsrichtung der Tübbingröhre nicht der Wellenform, sondern sind in dieser Richtung gerade geführt. Das ist aufwendig und bringt in funktioneller Hinsicht wenig. Tatsächlich besitzen die aus Stahlblech geformten Tübbingsegmentmäntel erhebliche Maßungenauigkeiten von in bezug auf die Wellung und die Bogenform 10 bis 20 mm, die fertigungsbedingt und unvermeidbar sind. Der Einbau kann daher nur unter zusätzlichem Einsatz von Richteinrichtungen erfolgen, was außerordentlich arbeitsaufwendig ist. Die an die Tübbingsegmentmäntel angeschweißten Stahlprofilabschnitte der Verbund- und Abdichtungsaggregate ändern daran nichts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Ausbau zu schaffen, der unter Verzicht auf den Einsatz von Richteinrichtungen für die Tübbingsegmente maßgenau eingebaut werden kann Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Tübbingsegmente aus Gußstahl oder aus sphärolithischem Gußeisen gegossen sind, und zwar einstückig einschließlich der Verbund- und Fugendichtungsaggregate, daß die Verbund- und Fugendichtungsaggregate als angegossene Flansche ausgeführt sind, die in Achsrichtung der Tübbingröhre der Wellenform der Tübbingsegmente folgen sowie in Umfangsrichtung ungewellt bogenförmig geführt und im Bereich der Ecken aneinander angeschlossen sind, und daß die Flansche Bohrungen aufweisen, in die Schrauben der Schraubenverbindung eingesetzt sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weisen die Flansche der Tübbingsegmente eine Dicke auf, die um etwa einen Faktor 2 größer ist als die Wanddicke der Tübbingsegmentmäntel. Um die Fugenabdichtung zu bewirken, lehrt die Erfundung, daß die Flansche der Tübbingsegmente eine längslaufende Nut aufweisen, in die verformbare, z. B. aus Gummi oder Kunststoff bestehende, Fugendichtungsmittel eingelegt sind. Dabei ist die Auslegung zweckmäßigerweise so getroffen, daß die Schrauben der Schraubenverbindung im Bereich der längslaufenden Nuten angeordnet und durch die Fugendichtungsmittel hindurchgeführt sind. Um auf einfache Weise die Verschraubung herzustellen, sind die Tübbingsegmentmäntel zweckmäßigerweise mit eingegossenen Ausformungen versehen, die als Handhabungskammern für die Schrauben der Schraubenverbindungen eingerichtet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausbau sind die einzelnen Tübbingsegmente gleichsam Kästen, die einen gewellten Boden, einerseits der Wellenform folgende Stirnwände und andererseits bogenförmige Stirnwände in Form der Flansche aufweisen. Sie sind monolithisch aus Stahlguß oder aus sphärolithischem Gußeisen hergestellt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine daraus aufgebaute Tunnelröhre ihre Nachgiebigkeit behält. Überraschenderweise besitzen die einzelnen Tübbingsegmente des erfindungsgemäßen Ausbaus eine ausreichende Gestaltfestigkeit und Stabilität, um alle auftretenden Beanspruchungen aufzunehmen, nichtsdestoweniger jedoch die erforderliche Nachgiebigkeit, auch bei erheblichen Verformungen, sicherzustellen. Die beschriebene Gestaltung führt aber außerdem aus gießtechnischen Gründen dazu, daß die einzelnen Tübbingsegmente nur sehr geringe Toleranzen aufweisen. Diese Toleranzen sind durch die Gießform bestimmt, in der erfindungsgemäß die Tübbingsegmente gegossen werden. Auf diese Weise kann mit praktisch beliebig engen Toleranzen gearbeitet werden, je nach gießtechnischem Aufwand hin bis zu den engen Toleranzen des sogenannten Präzisionsgusses. Die im allgemeinen nachträglich in die Flansche eingebrachten Bohrungen beeinträchtigen weder am einzelnen Tübbingsegment noch in bezug auf den nachgiebigen Ausbau insgesamt die Stabilität und die Festigkeit. Das gilt auch für eine besonders nachgiebige Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Achsrichtung der Tübbingröhre verlaufenden, wellenförmig geführten Flansche verformungserleichternde Ausbildungen und/oder Ausnehmungen, z. B. Querschlitze, aufweisen.
Wo besonders hohe Beanspruchungen, resultierend aus Bergsenkungskräften, aufzunehmen sind, empfiehlt die Erfindung, die Tübbingsegmente etwa sinusförmig zu wellen, und zwar mit einer Wellung, die einer Wellenlänge entspricht. Dabei ist die Anordnung in den einzelnen Tübbingsegmenten so getroffen, daß die Wellung im höchsten Punkt des Wellenberges beginnt, ein Wellental durchläuft und im höchsten Punkt des Wellenberges endet. Zweckmäßig weisen die Wellenberge, bezogen auf die Tübbingröhre, nach außen, wobei die Flansche nach innen und außen an den Tübbingsegmentmantel angeschlossen sind. Ausreichende Gestaltfestigkeit und Stabilität bei gleichzeitig sehr großer Nachgiebigkeit ist dann gegeben, wenn die Flansche der einzelnen Tübbingsegmente eine Flanschbreite aufweisen, die etwa einem Viertel des Abstandes zwischen höchstem Punkt der Wellenberge und tiefstem Punkt des Wellentals entspricht. Für die meisten Anwendungsfälle wird der Tübbingsegmentmantel eine Wanddicke aufweisen, die im Bereich zwischen 1/40 bis 1/20, vorzugsweise etwa 1/30, des Abstandes zwischen höchstem Punkt der Wellenberge und tiefstem Punkt des Wellentales entspricht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen, nachgiebigen Ausbau, ausschnittsweise, Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 verkleinertem Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 im Maßstab der Fig. 2 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 1 und Fig. 4 in gegenüber den Fig. 1 bis 3 vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach Fig. 1.
Der in den Figuren ausschnittsweise und im Schnitt dargestellte Ausbau ist ein nachgiebiger Ausbau für Tunnel und Strecken. Er wird insbesondere in Bergsenkungsgebieten eingesetzt. Im grundsätzlichen Aufbau besteht der Ausbau aus Tübbingsegmenten 1 aus Stahl, deren Tübbingsegmentmäntel 2 in Richtung der Tunnelachse wellenförmig geformt und zu einer Tunnelröhre zusammengesetzt sind.
Dazu sind die einzelnen Tübbingsegmente 1 umfangsseitig sowie, in bezug auf die Tübbingröhre, stirnseitig und rückenseitig mit Verbund- und Fugendichtungsaggregaten 3 versehen. Diese Aggregate 3 besitzen eine Einrichtung 4 für eine Schraubenverbindung und sind außerdem mit Fugendichtungsmitteln 5 ausgerüstet.
Die Tübbingsegmente 1 bestehen aus Gußstahl oder aus sphärolithischem Gußeisen. Sie sind einschließlich der Verbund- und Fugendichtungsaggregate 3 einstückig gegossen. Die Verbund- und Fugendichtungsaggregate sind als angegossene Flansche 3 ausgeführt, die in Achsrichtung der Tübbingröhre der Wellenform der Tübbingsegmente 1 folgen (Fig. 1) sowie in Umfangsrichtung ungewellt bogenförmig geführt sind (Fig. 2, 3). Im Bereich der Ecken sind diese Flansche 3 aneinander angeschlossen, wie es sich aus einer vergleichenden Betrachtung, z. B. der Fig. 1 und 2 ergibt. Die Flansche 3 weisen Bohrungen 4 auf, in die die Schrauben 6 der Schraubenverbindung eingesetzt sind. Insbesondere aus der Fig. 4 entnimmt man, daß die Flansche 3 der Tübbingsegmente 1 eine Dicke aufweisen, die um etwa einen Faktor 2 größer ist als die Wanddicke des Tübbingsegmentmantels 2. Man erkennt dort auch, daß die Flansche 3 der Tübbingsegmente 1 mit einer längslaufenden Nut 7 versehen sind, in die die Fugendichtungsmittel 5 eingelegt sind. Es handelt sich um verformbare Fugendichtungsmittel 5, z. B. aus Gummi oder Kunststoff. Die Schrauben 6 der Schraubenverbindung sind im Bereich der längslaufenden Nuten 7 angeordnet und durch die Fugendichtungsmittel 5 hindurchgeführt. Um die Schrauben 6 handhaben zu können, sind die Tübbingsegmente 1 mit eingegossenen Ausformungen 8 versehen, die als Handhabungskammern für die Schrauben 6 dienen.
Die Figuren zeigen die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Tübbingsegmente 1 etwa sinusförmig gewellt sind und eine Wellung von einer Wellenlänge aufweisen. Insbesondere aus Fig.
1 entnimmt man, daß diese Wellung der einzelnen Tübbingsegmente 1 im höchsten Punkt eines Wellenberges 9 beginnt, ein Wellental 10 durchläuft und im höchsten Punkt des nächsten Wellenberges 9 endet. Die Wellenberge 9 weisen, bezogen auf die Tübbingröhre, nach außen. Die Flansche 3 sind nach innen und außen an den Tübbingsegmentmantel 2 angeschlossen. In der Fig. 1 erkennt man, daß die Flansche 3 der einzelnen Tübbingsegmente 1 eine Flanschbreite besitzen, die etwa einem Viertel des Abstandes zwischen höchstem Punkt der Wellenberge 9 und tiefstem Punkt des Wellentals 10 entspricht.
Der Tübbingsegmentmantel 2 mag im Ausführungsbeispiel eine Wanddicke aufweisen, die etwa 1/30 des Abstandes zwischen höchstem Punkt der Wellenberge 9 und tiefstem Punkt des Wellentales 10 entspricht. Sie könnten auch Ausnehmungen aufweisen, die den Biegewiderstand verringern. - Beim praktischen Einsatz können gebirgsseitig Blechabdeckungen 11 vorgesehen werden, die einen glatten Rücken bilden. Diese Blechabdeckungen 11 bestehen aus einem verhältnismäßig dünnen Blech. Die dadurch gebildeten Hohlräume 12 zu den Wellentälern 10 hin werden zweckmäßigerweise verfüllt.

Claims

Nachgiebiger Ausbau für Tunnel und Strecken Patentansprüche: 1. Nachgiebiger Ausbau für Tunnel und Strecken, insbesondere für Tunnel und Strecken in Bergsenkungsgebieten, bestehend aus Tübbingsegmenten aus Stahl, deren Tübbingsegmentmäntel in Richtung der Tübbingachse wellenförmig geformt und zu einer Tunnelröhre zusammengesetzt sind, wobei die einzelnen Tübbingsegmente umfangsseitig sowie, in bezug auf die Tübbingröhre, stirnseitig und rückenseitig Verbund- und Fugendichtungsaggregate mit Einrichtung für eine Schraubenverbindung und mit Fugendichtungsmitteln aufweisen, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Tübbingsegmente (1) aus Gußstahl oder aus sphärolithischem Gußeisen gegossen sind, und zwar einstückig einschließlich der Verbund- und Fugendichtungsaggregate (3), daß die Verbund- und Fugendichtungsaggregate als angegossene Flansche (3) ausgeführt sind, die in Achsrichtung der Tübbingröhre der Wellenform der Tübbingsegmente (1) folgen sowie in Umfangsrichtung ungewellt bogenförmig geführt und im Bereich der Ecken aneinander angeschlossen sind, und daß die Flansche (3) Bohrungen (4) aufweisen, in die die Schrauben (6) der Schraubenverbindung eingesetzt sind.
2. Ausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche der Tübbingsegmente (1) eine Dicke aufweisen, die um etwa einen Faktor 2 größer ist als die Wanddicke des Tübbingsegmentmantels (2).
3. Ausbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (3) der Tübbingsegmente (1) eine längslaufende Nut (7) aufweisen, in die verformbare, z. B. aus Gummi oder Kunststoff bestehende Fugendichtungsmittel (5) eingelegt sind.
4. Ausbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben der Schraubenverbindung im Bereich der längslaufenden Nuten (7) angeordnet und durch die Fugendichtungsmittel (5) hindurchgeführt sind.
5. Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tübbingsegmentmantel (2) eingegossene Ausformungen (8) aufweist, die als Handhabungskammern für die Schrauben (6) der Schraubenverbindung eingerichtet sind.
6. Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingsegmente (1) etwa sinusförmig gewellt sind und eine Wellung von einer Wellenlänge aufweisen.
7. Ausbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung im höchsten Punkt eines Wellenberges (9) beginnt, ein Wellental (10) durchläuft und im höchsten Punkt des nächsten Wellenberges (9) endet.
8. Ausbau nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge (9), bezogen auf die Tübbingröhre, nach außen weisen und daß die Flansche (3) nach innen und außen überstehend an den Tübbingsegmentmantel (2) angeschlossen sind.
9. Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (3) der einzelnen Tübbingsegmente (1) eine Flanschbreite aufweisen, die etwa einem Viertel des Abstandes zwischen höchstem Punkt der Wellenberge (9) und tiefstem Punkt des Wellentales (10) entspricht.
10. Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in Achsricht-i; der Tübbingröhre verlaufenden, wellenförmig geführten Flansche - (3) verformungserleichternde Ausbildungen und/oder Ausnehmungen, z. B. Querschlitze aufweisen.