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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauwerks
aus Beton, vorzugsweise einer Tunnelröhre, zumindest teilweise unter dem Grundwasserspiegel,
bei dem eine Baugrube ausgehoben wird und auf der Baugrubensohle eine Sohlplatte
und Seitenwände errichtet werden.
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Insbesondere im Zusammenhang mit dem Bau von unterirdischen Tunnelröhren
für Schnellbahnen besteht das Bedürfnis, diese ohne größeren Eingriff in den Grundwasserhaushalt
in wirtschaftlicher Weise herstellen zu können. Die Wirtschaftlichkeit des Herstellverfahrens
kann beispielsweise dann ein bestimmender Faktor für die Errichtung der Tunnelröhre
überhaupt sein, wenn es darum geht, entfernte Flugplätze mit zugehörigen Großstädten
durch Schnellbahnen zu verbin- -den.
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Es ist bekannt, Bauwerke dadurch unterhalb oder bis unterhalb des
Grundwasserspiegels auszuführen, daß
die auszuhebende Baugrube mit
einer Baugrubenverbauwand, die aus Schlitz-, Spund- oder Bohrpfahlwänden bestehen
kann, umschlossen wird, damit sodann bei offener Wasserhaltung ohne Absenken des
Wasserspiegels innerhalb der umgebenden Baugrubenverbauwände die Baugrube beispielsweise
mit einem Bagger ausgeschachtet werden kann. Dabei müssen jedoch die Baugrubenverbauwände
so tief niedergebracht werden, daß sie gegen eine wasserdichte Schicht abgedichtet
sind, oder daß die Umströmung der Wände durch das Grundwasser vernachlässigbar ist,
so daß gleichsam im Trockenen innerhalb der Verbauwände auf die Baugrubensohle eine
Betonplatte gegossen werden kann.
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Bei der bekannten Bauweise mit Baugrubenverbauwänden kann zwar auf
eine Grundwasserabsenkung verzichtet werden, die in vielen Fällen wegen eines zu
starken Eingriffs in den Grundwasserhaushalt nicht mehr zugelassen wird. Es müssen
aber häufig zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um den natürlichen Grundwasserfluß
aufrechtzuerhalten, was beispielsweise durch den Einbau von die Baugrube überbrückenden
Dükern geschehen kann.
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Bauweisen mit Baugrubenverbauwänden weisen nicht nur den Nachteil
auf, daß häufig besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um zu starke Eingriffe
in den Grundwasserhaushalt zu vermeiden, die Kosten der Erstellung der Baugrube
sind zudem auch sehr hoch und können etwa bis zu einem Drittel der Gesamtkosten
betragen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein wirtschaftliches Verfahren
zum Herstellen von Bauwerken zumindest teilweise unter dem Grundwasserspiegel, vorzugsweise
von Tunnelröhren, vorzuschlagen, das die Grundwasserführung im wesentlichen unbeeinträchtigt
läßt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs
angegebenen Art nach einem ersten Vorschlag dadurch gelöst, daß die Seitenwände
aus auf die Sohle abgesetzten hohlen und mit einer Einfüllöffnung versehenen Fertigteilbetonkästen
hergestellt werden, die mit der Sohle und gegebenenfalls miteinander verankert und
durch die Einfüllöffnung mit Beton gefüllt werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen die Seitenwände aus
Seitenwand-Fertigteilbetonkästen, deren jeweilige Breite den Straßentransportbedingungen
angepaßt werden kann. Da die Fertigteilbetonkästen hohl sind, lassen sie sich in
günstiger Weise transportieren und zum Bau einer Tunnelröhre absetzen und miteinander
verbinden. Um ein Aufschwimmen zu verhindern, können die Fertigteilbetonkästen geflutet
werden. Zusätzlich können sie in geeigneter Weise mit der Sohle verankert werden.
Die Betonkästen können mit Unterwasserbeton oder aber auch mit normalen Beton gefüllt
werden, wenn die Kästen nach ihrem Fluten gelenzt worden sind.
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Zweckmäßigerweise wird in die Hohlräume der Fertigteilbetonkästen
bereits vor deren Absetzen und Einfügen in den Tunnelverband die Bewehrung eingebracht
Die Stoßfugen zwischen den einzelnen Seitenwand-Fertigteilbetonkästen werden in
üblicher Weise abgedichtet, wobei zusätzliche Dichtungen auf der Innenseite vorgesehen
werden können.
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Sind die Seitenwände errichtet worden, kann auf diese eine Fertigteilbetondecke
abgesetzt werden oder die Betondecke wird mit einer vorzugsweise eingeschwommenen
Schalung betoniert.
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Um eine gute Verbindung der Seitenwand-Fertigteilbetonkästen mit
der Sohle zu gewährleisten, kann auf
der Baugrubensohle eine Sohle aus Unterwasserbeton
gegossen werden. Mit dieser Unterwasserbetonsohle werden sodann die die Seitenwände
bildenden Fertigteilbetonkästen verankert.
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Ist ein ausreichend langer Abschnitt der Tunnelröhre hergestellt
worden, kann dieser durch eine abschottende Stirnwand geschlossen werden, so daß
nach dem Lenzen des durch die Seitenwände eingeschlossenen Hohlraums die Sohlplatte
zwischen den Seitenwänden gegossen werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auf die Baugrubensohle
ein hohler, mit einer Einfüllöffnung versehener, die Sohlplatte bildender Fertigteilbetonkasten
abgesenkt werden und an diesen können die die Seitenwände bildenden Fertigteilbetonkästen
seitlich angesetzt werden. Dabei ist es zweckmäßig, die Sohlplattenfertigteilbetonkästen
mit überkragenden, in Aussparungen der Seitenwandfertigteilbetonkästen greifenden
Bewehrungskörben zu versehen.
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In anderer Ausgestaltung der Erfindung können die Seitenwandfertigteilbetonkästen
auch auf die Ränder der Sohlplattenfertigteilbetonkästen aufgesetzt werden.
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Beim Betonieren der Fertigteilbetonkästen ist darauf zu achten, daß
das Wasser vollständig gelenzt oder verdrängt wird, damit in den Betonkernen durch
Wassereinschlüsse gebildete Hohlräume vermieden werden.
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Das Betonieren der Fertigteilbetonkästen kann in vorteilhafter Weise
auch im Colcrete-Verfahren erfolgen.
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Schließlich kann die Sohlplatte in üblicher Weise auch aus Unterwasserbeton
über die ganze Bauwerksbreite betoniert und die Fertigteilbetonkästen können seitlich
an diese Sohlplatte angeschlossen werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine Tunnelröhre herstellen,
ohne daß in den Wasserhaushalt stärker eingegriffen wird, als dies durch das errichtete
Tunnelbauwerk unvermeidbar ist Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
auf eine kostspielige Einschalung der Seitenwände verzichtet werden. Da mit Fertigteilbetonkästen
gearbeitet wird, weisen die Wände eine Außenschale aus qualitativ hochwertigem Beton
auf.
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Nach einem zweiten Vorschlag wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst,
daß beidseits der späteren Baugrubensohle in Abständen Betonsäulen errichtet und
anschließend die Baugrube ausgehoben wird, daß auf den Betonsäulen parallel zueinander
verlaufende Träger abgestützt werden, die die Tragprofile oder Schienen für eine
Kranbrücke bilden, daß an die Kranbrücke eine Schalung zur Betonierung von U-förmigen,
einstückig die Sohlplatte mit zwei Seitenwänden bildenden Betonprofilabschnitten
angehängt wird und daß die fertigbetonierten Betonprofilabschnitte jeweils nach
Entfernen der Schalungen auf die Baugrubensohle abgesenkt und miteinander verankert
werden. Auch nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Tunnelröhren im
ungestörten Grundwasserbereich erstellen. Die wirtschaftliche Herstellung der Tunnelröhre
ist dadurch gewährleistet, daß auf die Vorbereitung der Baugrubensohle durch Unterwasserbeton
und auf ein Betonieren von Bauwerksteilen durch Unterwasserbeton verzichtet wird.
Die Herstellung der Tunnelrohrabschnitte erfolgt oberhalb des Wassers in herkömmlicher
Schalungsbauweise, so daß eine qualitativ hochwertige Betonröhre erstellt werden
kann.
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Um ein Aufschwimmen der abgesenkten Betonprofile zu vermeiden, können
diese mit seitlich auskragenden Sohlüberständen versehen werden
Um
eine gute Auflage der Sohlplatte auf der Baugrubensohle zu gewährleisten, kann diese
auf ihrer Unterseite mit seitlichen längsverlaufenden Sohlverstärkungen versehen
sein. Diese Sohlverstärkungen können wulstartig ausgeführt sein, so daß sich zwischen
der Sohlplatte und der Baugrubensohle ein Hohlraum ergibt und die Ausbildung eines
eine ungünstige Belastung ergebenden Stützpolsters vermieden wird.
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Die Sohlplatte des Betonprofilabschnitts kann mit Löchern versehen
sein, durch die Füllmaterial in den Raum zwischen der Sohlplatte und der Baugrubensohle
eingespült oder eingepreßt werden kann.
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Die Betonsäulen können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nur
etwa niveaugleich mit dem Boden ausgeführt werden, wobei dann die Schienen für die
Kranbrücke auf den Betonsäulen über umsetzbare Stahltürme abgestützt werden. Durch
diese Variante wird die Herstellung von unnötig hohen Betonsäulen vermieden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schienen
für die Kranbrücke statt auf den Betonsäulen oder Stahltürmen auf Schreitwerken
abgestützt werden. Diese Ausgestaltung des Verfahrens macht die Herstellung von
Betonsäulen vollständig überflüssig.
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Nach einem letzten Vorschlag zum Herstellen von Tunnelröhren für
Schnellbahnen wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst
ein dockartiger Betonkasten erstellt wird, der zumindest teilweise das Fundament
für ein später zu erstellendes Bahnhofsgebäude bildet, daß im Anschluß an den dockartigen
Betonkasten beidseitig die Baugruben für die Tunnelrohrabschnitte ausgehoben werden,
daß der dockartige Betonkasten stirnseitig geschlossen und gelenzt wird und daß
in dem dockartigen Betonkasten zwei Tunnelabschnitte mit U- oder Kastenprofil im
Trockenen betoniert und diese nach Fluten des dockartigen Betonkastens entlang den
Baugruben in ihre Endstellung eingeschwommen oder eingeschoben werden.
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Schnellbahnen im unterirdischen Bereich bedingen in geeigneten Abständen
Bahnhöfe. Diese Bahnhöfe lassen sich nur in einer Baugrubeneinschließung herstellen,
die grundsätzlich aus einem dockartigen Betonkasten bestehen muß. Dieser dockartige
Betonkasten bildet später zumindest teilweise das Fundament für das zu erstellende
Bahnhofsgebäude. Vor der Erstellung des Bahnhofsgebäudes kann der dockartige Betonkasten
in vorteilhafter Weise zur Erstellung der beidseits an das Bauwerk anschließenden
Tunnelröhren genutzt werden.
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Dabei übernimmt der dockartige Betonkasten die Aufgabe eines Trockendocks,
in dem ein oder besser zwei Tunnelrohrabschnitte in konventioneller Weise hergestellt
werden. Anschließend wird der dockartige Betonkasten geflutet und die Tunnelrohrabschnitte
werden über die Baugrubensohle nach außen hin schwimmend in ihre spätere Position
verbracht und dort abgesenkt oder in ihre Endposition verschoben.
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Die Baugrubensohle selbst wird entsprechend vorbereitet. Sie kann
aus einer Kiessohle bestehen. Grundsätzlich kann aber auf eine Unterwasserbetonsohle
verzichtet werden.
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Da die Bahnhöfe zwischen zwei fluchtenden Tunnelsträngen liegen,
lassen sich die Tunnelabschnitte in beide Richtungen verschieben, bis sich die Abschnitte,
die von zwei dockartigen Betonkästen vorgeschoben wurden, im Bereich der Streckenmitte
zwischen zwei Bahnhöfen treffen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachste-
hend anhand der
Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Baugrube
für ein Tunnelbauwerk mit auf einer Unterwasserbetonsohle abgesetzten Seitenwandfertigteilbetonkästen,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Seitenwandfertigteilbetonkästen längs der Linie A-A
in Fig. 1, Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch die Tunnelröhre
mit betonierter Decke und Sohlplatte Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt
durch eine Baugrube mit auf deren Sohle errichteter Tunnelröhre, deren Sohlplatte
aus einem Fertigteilbetonkasten besteht, Fig. 5 einen Schnitt durch den Tunnelröhrenabschnitt
längs der Linie A-A in Fig. 4, Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Tunnelröhrenbaugrube
mit beidseits der Baugrubensohle angeordneten Betonsäulen, auf denen zueinander
parallele Träger abgestützt sind, auf denen eine Kranbrücke läuft, an die eine Schalung
angehängt ist, Fig. 7 eine Draufsicht auf die Kranbrücke nach Fig. 7 mit angehängter
Schalung, Fig. 8 einen Querschnitt durch die Baugrube längs der Linie A-A in Fig.
7, Fig. 9 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung mit an die Kranbrücke angehängtem
fertigbetoniertem Tunnelröhrenabschnitt vor dessen Absenken, Fig. 10 eine Draufsicht
auf die Kranbrücke nach Fig. 9, Fig. 11 einen Querschnitt durch die Baugrube längs
der Linie B-B in Fig. 10 mit auf die Baugrubensohle abgesenktem Tunnelröhrenabschnitt,
Fig. 12 einen Längsschnitt durch die auf die Baugrubensohle abgesenkten Tunnelprofilabschnitte
mit mit Deckplatten versehenen Abschnitten und mit einer frisch betonierten und
noch mit einer Einschalung versehenen Deckplatte, Fig. 13 einen Querschnitt durch
eine fertigbetonierte Tunnelröhre, die nach den in den Fig. 6 bis 12 dargestellten
Verfahrensschritten hergestellt worden ist, Fig. 14 einen der Fig. 6 entsprechenden
Längsschnitt durch eine Tunnelröhrenbaugrube, bei der die die Kranbrücke aufnehmenden
Längsträger über Stahltürme auf in den Boden eingebrachte Betonsäulen abgestützt
sind, Fig. 15 einen Querschnitt durch die Baugrube nach Fig. 14 im Bereich der Kranbrücke,
Fig. 16 eine Seitenansicht der Verbindung der Stahltürme mit den Betonsäulen und
Fig. 17 eine Draufsicht auf die Stützkonstruktion nach Fig. 16.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel zur Erstellung einer Tunnelröhre für
eine Schnellbahn im ungestörten Grundwasserbereich wird nachstehend anhand der Fig.
1 bis 3 erläutert: Zunächst wird in üblicher Weise die Tunnelröhrenbaugrube 1 ausgehoben.
Auf die Baugrubensohle 5 die entsprechend vorbereitet worden ist, wird sodann in
üblicher Weise die aus Unterwasserbeton gegossene Unterwasserbetonsohle 3 aufgebracht.
Anschließend werden auf die Unterwasserbetonsohle 3 die Seitenwandfertigteilbetonkästen
4 aufgesetzt, so daß diese mit ihren seitlichen Stirnwänden Stoß an Stoß aneinanderliegen,
wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
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Zur Aufnahme der Seitenwandfertigteilbetonkästen kann die Unterwasserbetonsohle
3 mit längsverlaufenden Rinnen 4 versehen sein. Die Fertigteilbetonkästen 4 werden
durch übliche Verankerungen 5 mit der Fertigteilbetonsohle 3 verbunden.
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Die vertikalen Stoßfugen 6 werden in üblicher Weise vor dem Auspumpen
abgedichtet. Die Fertigteilbetonkästen 4 werden nach ihrem Setzen mit Unterwasserbeton
gefüllt oder aber auch mit normalem Beton, wenn die Hohlräume zuvor gelenzt worden
sind.
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Nachdem ein ausreichend langer Abschnitt der Unterwasserbetonsohle
3 mit seitlichen Seitenwandfertigteilbetonkästen 4 verehen worden ist, wird die
Stirnseite abgeschottet und der zwischen den Seitenwänden eingeschlossene Hohlraum
gelenzt. Nach dem Lenzen wird die Sohlplatte 7 sowie die Deckplatte 8 betoniert.
Zum Anschluß der Deckplatte 8 sind die Fertigteilbetonkästen 4 mit Anschlußbewehrungen
9 versehen.
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Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 unterscheidet sich
von dem nach den Fig. 1 bis 3 dadurch, daß auf die Erstellung einer Unterwasserbetonsohle
verzichtet wird und statt dessen auf die entsprechend vorbereitete Baugrubensohle
2 Sohlplattenfertigteilbetonkästen 10 abgesenkt werden. Die Sohlplattenfertigteilbetonkästen
10 sind mit seitlichen Fenstern 11 versehen, durch die Bewehrungskörbe 12 in entsprechende
Aussparungen der seitlich angesetzten Seitenwandfertigbetonteilkästen 4 ragen. Zum
Einfüllen von Beton sind die Sohlplattenfertigteilbetonkästen 10 mit Einfüllöffnungen
12 versehen. Das Einfüllen des Betons kann auch über die Seitenwandfertigteilbetonkästen
4 erfolgen, wobei jedoch sicherzustellen ist, daß Hohlräume in den Kernen aufgrund
von Wassereinschlüssen vermieden werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 bis 13 werden zunächst
in zwei zueinander parallelen Reihen beidseits der späteren Baugrubensohle in geeigneten
Abständen von beispielsweise 10 m voneinander Betonsäulen 14 bis unter das Niveau
der späteren Baugrubensohle 2 niedergebracht Im Bereich des Niveaus der Erdoberfläche
werden auf die Betonsäulen 14 Betonstützen 15 betoniert. Anschließend wird die Tunnelröhrenbaugrube
1 in der aus den Fig. 6 und 8 ersichtlichen Weise ausgehoben. Auf jeweils einigen
Betonstützen 15, beispielsweise auf vier Betonstützen, werden sodann parallel zueinander
Längsträger 16 befestigt, die Schienen für eine Querträger- oder Kranbrücke 17 bilden.
An diese Kranbrücke 17 ist eine Schalung 18 zur Betonierung eines U-förmigen Tunnelrohrabschnitts
19 angehängt.
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Nach dem Betonieren eines Tunnelrohrabschnitts 19 wird dieser über
geeignete Verankerungen an die Kranbrücke 17 angehängt und die Schalung 18 entfernt.
Der Tunnelrohrabschnitt 19 wird sodann in der aus den Fig. 9 bis 11 ersichtlichen
Weise auf die Baugrubensohle 2 abgesenkt.
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Die Tunnelrohrabschnitte 19 sind mit seitlichen Sohlverstärkungen
20 versehen, so daß sich nach dem Absenken des Tunnelrohrabschnitts 19 auf die Baugrubensohle
2 zwischen dem Abschnitt und der Baugrubensohle ein Hohlraum 21 ergibt. Die Sohlplatte
23 der Abschnitte 19 ist mit Durchbrüchen 22 versehen, durch die zur Ausfüllung
der Hohlräume 21 Material eingepreßt werden kann.
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Die Tunnelröhrenabschnitte 19 werden in der aus Fig. 9 ersichtlichen
Weise dicht an dicht auf die Baugrubensohle 2 abgesenkt. Nach Erstellung einer ausreichend
langen Strecke aus den Tunnelröhrenabschnitten 19 wird die Stirnseite der durch
die Abschnitte gebildeten noch offenen Tunnelröhre durch eine Wand 25 abgedichtet
und der Raum zwischen den Seitenwänden wird gelenzt. Anschließend werden die Deckplatten
26 in der aus Fig. 12 ersichtlichen Weise in üblicher Weise mit Schalungen aus Ortbeton
gegossen. Die Deckplat-
ten 26 werden sodann mit einer Isolierung, Schutzbeton und
einer Verfüllung überdeckt. Vor der Überdeckung werden die Betonstützen 15 abgebrochen,
so daß sich Tunnelröhren der aus Fig. 13 ersichtlichen Art ergeben.
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Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 14 bis 17 unterscheidet sich
von dem nach den Fig. 6 bis 13 im wesentlichen nur dadurch, daß die Betonstützen
15 aus umsetzbaren Stahltürmen 30 bestehen. Die Art der Verbindung der Stahltürme
30 mit den Betonsäulen 14 ist aus den Fig. 16 und 17 ersichtlich.
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