DE3529998C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Tunnelaus­ kleidung aus Extrudierbeton, bei dem der Beton stirnseitig über eine vorbewegbare Stirnschalung in den Schalungshohlraum eingebracht wird, wobei der Schalungshohlraum in eine Mehrzahl gleich großer Segmentabschnitte unterteilt ist, denen der Beton über Füllstutzen mittig zugeführt wird und wobei die Segmentabschnitte in Tunnellängs­ richtung jeweils eine Erstreckung aufweisen, die kleiner als deren Länge in Umfangsrichtung ist.

Bei der Herstellung einer Tunnelauskleidung aus Extrudierbeton wird im Rahmen bekannter Maßnahmen (DE-PS 34 06 980) hinter einer Vor­ triebsmaschine Beton durch eine einzige, oben liegende Öffnung in einer vorwärts gleitenden Stirnschalung gepumpt. Um selbst im nicht­ kohäsiven Lockerboden das Gebirge hinter der Vortriebsmaschine zu­ verlässig zu stützen, muß dabei sichergestellt sein, daß der flüssige Beton hinter der Stirnschalung stets einen Druck aufweist, der höher ist als der auf die Tunnelauskleidung wirkende Erd- bzw. Gebirgsdruck und der eventuell wirkende Druck aus der Auflast aus dem Grund­ wasser. Um diesen fortwährenden Druck zu gewährleisten, müssen ver­ schiedene Vorkehrungen bei der Stützung der Stirnschalung und bei der Zuführung des Betons getroffen werden. Obgleich durch eine fe­ dernde Lagerung der Stirnschalung und ein gesteuertes Vorbewegen der Stirnschalung einige Voraussetzungen für das Extrudierverfahren ge­ schaffen sind, gelingt es bisher nicht, eine wirklich einwandfreie Qualität des Extrudierbetons zu erzielen. Der durch die Stirnschalung gepumpte Beton lagert sich nämlich nicht schichtweise parallel zu der vorwärts gleitenden Stirnschalung ab, sondern fließt in nicht vorher­ bestimmbaren Fließkanälen innerhalb des hineingepumpten Betons, wo­ durch es immer wieder zu einer Schollenbildung in der kontinuierlich hergestellten Tunnelauskleidung kommt. In den Randzonen dieser Schollen ist der Beton nicht dicht, es zeigen sich entmischte Zonen, sogenannte Nester und auch Löcher. Abgesehen davon, daß dort die Festigkeit des Betons nicht den Anforderungen entspricht, ist die mangelnde Qualität des Betons im wasserführenden Lockerboden eine Gefahrenquelle. Durch die Fehlstellen in der Auskleidung kann Wasser vermischt mit Boden ins Tunnelinnere eindringen. Außerdem kann dadurch die sichere Bettung und die Standfestigkeit der Tunnelschale gefährdet werden.

Diese Nachteile weist auch ein bekanntes Verfahren der eingangs ge­ nannten Art (US-PS 35 61 223) auf, bei dem der Beton allen Segment­ abschnitten gleichzeitig zugeführt wird, bis die Schalung umgesetzt werden muß.

Untersuchungen haben gezeigt, daß das Fließen des Betons in dem ringförmigen Raum, der außen vom umgebenden Gebirge, innen von der stählernen Innenschalung und nach vorn von der vorwärtsgleitenden Stirnschalung begrenzt wird, ein Vorgang ist, der vielen Einflüssen unterliegt:

• Das Fließvermögen des Betons hängt insbesondere von seinen spezifischen Materialeigenschaften und von der Zeit ab, da es sich um einen Stoff handelt, der sich in einem chemischen Reak­ tionsprozeß befindet.
• Auch durch das umgebende Gebirge wird das Fließen beeinflußt, und zwar sowohl durch die rauhe Oberfläche des Gebirges als auch durch die Möglichkeit, daß ein Teil des Wassers aus dem Beton an das Gebirge abgegeben wird. Durch den Verlust eines Teils des Betonwassers wird das Fließvermögen erheblich herab­ gesetzt.
• Wesentlich beeinflußt wird das Fließen auch durch die hydrosta­ tischen Druckverhältnisse im Ringraum und damit in Zusammen­ hang stehend durch die Lage der Pumpöffnungen in der Stirn­ schalung.
• Der Beton verhält sich entsprechend den Gesetzen der Strömungs­ lehre wie eine zähe Flüssigkeit. Durch im oberen Ringraum ange­ ordnete Pumpöffnungen gepumpter Beton fließt, dem geringeren Widerstand folgend, in der Firste weit in den noch weichen Beton, der noch eine geringe Scherfestigkeit besitzt, hinein. Erst nach mehreren Metern in Zonen, in den der Abbindeprozeß schon weiter fortgeschritten ist und damit die Scherfestigkeit zunimmt, wird der Betonstrom nach unten in Bereiche mit größerem hydrosta­ tischen Druck abgelenkt. Durch untere Pumpöffnungen gepumpter Beton fließt (den Druckgradienten folgend) sofort hinter der Stirnschalung nach oben.

Die Schollen, das sind des extrudierten Betons, die der vorwärts gleitenden Stirnschalung während eines gewissen Zeitraumes hinter­ hereilen und dabei erhärten, entstehen dadurch, daß in diesem Bereich das Fließvermögen in Abweichung vom Normalzustand des Betons ein wenig geringer war. Das Auftreten von Schollen wird insbesondere zwischen zwei Pumpöffnungen der Stirnschalung beobachtet, und zwar wenn der Abstand der Pumpöffnungen voneinander sehr groß ist. Die Schollen werden deshalb zu einem Problem, weil sie zunächst auf der der Stirnschalung abgewandten Seite von Beton höheren Drucks um­ strömt werden und deshalb der Stirnschalung folgen. Irgendwann bricht der Fließkanal hinter der Scholle zusammen oder die Reibung zum Gebirge wird zu groß. Dann bleibt die Scholle hängen; in diesem Augenblick entsteht auf der der Stirnschalung zugewandten Seite ein geringer Druck oder gar eine Fehlstelle, wenn der Beton nicht sofort den entstehenden Raum zwischen der weiter vorwärtseilenden Stirn­ schalung und der hängenbleibenden Scholle ausfüllen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungs­ gemäßen Art anzugeben, mit dem die Schollenbildung verhindert werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Beton in kurzen Zeitintervallen in einer gegenüber seiner Erstarrungs­ zeit kleinen Zeitspanne in gleichen Mengenportionen den Füllstutzen in Umfangsrichtung gesehen aufeinanderfolgend zugeführt wird.

Mit anderen Worten soll das Betonieren des Extrudierbetons durch mehrere, über den Umfang der Stirnschalung in gleichen, nicht zu großen Abständen angeordnete Pumpöffnung nacheinander mit gleichen Mengen in relativ schneller Folge durchgeführt werden. Durch das Hereinpumpen des Betons in gleichen Mengen durch die gleich weit entfernten Pumpöffnungen wird erreicht, daß der Beton den kürzesten Fließweg hat. Außerdem werden so variierende Druckverhältnisse ver­ wirklicht, die eine in Umfangsrichtung gleichsam kreisende Betondruck­ welle bewirken, welche aufgrund der ihr immanenten Druckänderungen jegliche Schollenbildung sicher unterbindet und fortlaufend eine homo­ gene Betonanlagerung sicherstellt. In der Praxis beobachtet man jedenfalls keine Fehlstellung am fertigen Ausbau mehr.

Vorzugsweise werden pro Schalungshohlraumumfang zumindest sechs Segmentabschnitte vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum fortlaufenden Auskleiden eines Tunnels mit Extrudierbeton und

Fig. 2 eine Frontansicht einer Stirnschalung gemäß Fig. 1.

Die Vorrichtung besteht aus einer Innenschalung 1 und einer Stirn­ schalung 2. Die Stirnschalung 2 ist zwischen einem Schildschwanz 4 eines Vortriebsschildes 5 und der Innenschalung 1 angeordnet und auf der zur Auskleidung abgewandten Vorderseite in Tunnellängsrich­ tung federnd abgestützt. Außerdem ist die Stirnschalung 2 mit insge­ samt sechs Betonzuführöffnungen 6 versehen, die in Umfangsrichtung in gleichmäßiger Verteilung angeordnet und über jeweils eine Beton­ leitung 7 mit einer Pumpenanordnung 3 für die Zuführung von Extru­ dierbeton verbunden sind.

Durch die gleichmäßige Verteilung der Betonzuführöffnungen 6 sind im Schalungshohlraum hinter der Stirnschalung 1 gleich große Segment­ abschnitte gebildet. Zum Herstellen der Tunnelauskleidung wird der Extrudierbeton in verhältnismäßig kleinen, aber gleich großen Mengen­ portionen in schneller Folge über Füllstutzen den Betonzuführöffnungen 6 zugeführt, hinter denen sich die beschriebenen Segmentabschnitte befinden. Die Mengenportionen sind dabei so bemessen, daß die Seg­ mentabschnitte in Tunnellängsrichtung jeweils eine Erstreckung aufwei­ sen, die wesentlich kleiner als deren Länge in Umfangsrichtung ist. Auf diese Weise wird eine Schollenbildung verhindert und entsteht eine Tunnelauskleidung einwandfreier Qualität.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen einer Tunnelauskleidung aus Extrudier­ beton, bei dem der Beton stirnseitig über eine vorbewegbare Stirn­ schalung in den Schalungshohlraum eingebracht wird, wobei der Schalungshohlraum in eine Mehrzahl gleich großer Segmentabschnitte unterteilt ist, denen der Beton über Füllstutzen mittig zugeführt wird und wobei die Segmentabschnitte in Tunnellängsrichtung jeweils eine Erstreckung aufweisen, die kleiner als deren Länge in Umfangsrichtung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton in kurzen Intervallen in einer gegenüber seiner Erstarrungszeit kleinen Zeitspanne in gleichen Mengenportionen den Füllstutzen in Umfangs­ richtung gesehen aufeinanderfolgend zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Schalungshohlraumumfang zumindest sechs Segmentabschnitte vorge­ sehen werden.