DE3531283A1 - Sicherungsausbau fuer den kalottenbereich eines tunnels, stollens oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherungsausbau für den Kalottenbereich eines Tunnels, Stollens oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Vortrieb eines Tunnels, Stollens oder dergleichen nach der sogenannten neuen Österreichischen Tunnelbauweise (NÖT) ist es bekannt, den Ausbruchquerschnitt unmittelbar nach dem Anschlag durch stählerne Ausbaubögen oder bogen­ förmige Gitterträger und eine Auskleidung aus Spritzbeton zu sichern, in welche die Gitterträger zumindest teilweise eingebettet sind (Zeitschrift "Bauingenieur", 1985, S. 137 bis 141). Zwischen den Gitterträgern sind zusätzlich zu die­ sen flächenhafte Bewehrungen z.B. aus Baustahlmatten ange­ ordnet, die von den Gitterträgern getragen werden.

Die Gitterträger haben neben ihrer statischen Funktion als Bestandteil der Bewehrung der Spritzbetonschale vor allem die Aufgabe der Sofortsicherung im Ortsbrustbereich auf die Länge des vordersten Abschlages; sie dienen zugleich als Lehre beim Aufbringen des Spritzbetons und beim Ausbruch des nächsten Abschlages.

Es ist weiterhin bekannt, derartige Gitterträger aus zwei oder drei bogenförmigen Segmenten zusammenzusetzen und sie am Fuß auf abschnittsweise vorgelegte und gegen die Sohle abgespindelte Fußbalken aufzusetzen (DE-GM 82 17 253).

Die Gitterträger werden üblicherweise am Boden oder auch in der Luft verschraubt und in Position gebracht. Vor dem Aufrichten dieser Gitterbögen werden die Baustahlmatten frei in den Ausbruch hinaus gehoben und von Mineuren an die zuvor eingebauten Baustahlmatten und/oder die Gitterbögen angerödelt. Während dieser Zeit arbeiten die Mineure völlig ungeschützt unter dem frischen Ausbruch.

In statischer Hinsicht hat ein Sicherungsausbau aus Gitterträgern mit Bewehrungsmatten den Nachteil, daß die mehr oder weniger gleichmäßig über den Ausbruchquerschnitt auf­ tretende Last aus dem Gebirge von den Bewehrungsmatten und der Spritzbetonschale zunächst zu den Gitterträgern abgetra­ gen und von diesen linienförmig weitergeleitet und an deren Fußpunkten punktförmig abgegeben wird, was dort zur gleich­ mäßigen Verteilung der Auflagerlast die erwähnten Fußbalken erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mög­ lichkeit zu schaffen, um einen derartigen Sicherungsausbau schneller und demgemäß wirtschaftlicher sowie sicherer her­ stellen zu können und zugleich zu einer klareren statischen Konzeption zu gelangen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merk­ male des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Be­ wehrung als vorgefertigten, sich jeweils über die Abschlags­ länge erstreckenden Bewehrungskorb auszubilden, der in der Lage ist, die vom Gebirge flächig abgegebene Last auch über seinen der Abschlagslänge entsprechenden Querschnitt gleich­ mäßig verteilt abzutragen und an seinem Kämpfer abzugeben. Vorzugsweise besteht die Möglichkeit, die Abstützung der einzelnen Abschnitte der Sicherungsauskleidung in der Auf­ lockerungszone im Ulmenbereich punktuell durch Druckstäbe zu verbessern, die, wenn sie aus technischen Gründen nicht in der Richtung gebohrt werden können, in der der Bogenab­ schnitt seine Kraft abgibt, durch Zuganker ergänzt werden.

Im übrigen wird dadurch, daß die Bewehrungselemente in einer der Länge des Abschlages entsprechenden Breite aus­ gebildet sind, nicht nur der Einbau der Bewehrung wesentlich beschleunigt, sondern auch eine größere Arbeitssicherheit er­ reicht, da die steiferen Bewehrungselemente und die kürzere Einbauzeit eine geringere Gefährdung der Mineure bedeuten. Schließlich wird durch die Beschleunigung des Einbauvor­ ganges auch eine bessere Anpassung an die Standzeit des Ge­ birges erreicht, so daß größere Abschlagslängen möglich sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tunnelkalotte mit Sicherungsauskleidung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Sicherungsausklei­ dung entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2, ebenfalls in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den fertiggestellten Sicherungsausbau der Kalotte vor dem Ausbruch der Strosse,

Fig. 6 einen Längsschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 das Detail VII in Fig. 5 in größerem Maßstab und

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Konstruktion der Fig. 7.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 den Kalottenbereich eines Tunnels im Querschnitt und Fig. 2 einen Längsschnitt mit Darstellung der Herstellung des Sicherungsausbaus un­ mittelbar an der Vortriebsbrust. Die Darstellungen sind der Übersichtlichkeit halber auf die für die Erfindung wesent­ lichen Merkmale beschränkt.

Bei der Herstellung einer Tunnelröhre 1 wird un­ mittelbar nach dem Ausbruch über die Abschlagslänge L an der Vortriebsbrust 2 sogleich die Bewehrung 3 eingebaut. Die Be­ wehrung 3 besteht in dem gewählten Ausführungsbeispiel aus zwei bogenförmigen Bewehrungselementen 3 a und 3 b. Jedes dieser Bewehrungselemente 3 a, 3 b ist als Bewehrungskorb aus einzelnen Bewehrungsstäben und gegebenenfalls Bewehrungs­ matten ausgebildet, die bereits vor dem Aufrichten zu einem in sich steifen und tragfähigen Gebilde verbunden sind. Der Erhöhung der Steifigkeit dienen Randverstärkungen 4 und 5, die gitterträgerartig ausgebildet und in das Bewehrungsele­ ment integriert sind sowie ein Fußbalken 6, der ebenfalls gitterträgerartig ausgebildet und in das Bewehrungselement 3 integriert ist. Die Bewehrungselemente 3 a, 3 b werden im Tunnel außerhalb des kritischen Ablaufpfades des Tunnel­ vortriebs hergestellt, an die Einbaustelle transportiert und dort in Position gebracht, wie in Fig. 1 strichpunktiert an­ gedeutet ist. Die Bewehrungselemente 3 a, 3 b werden sodann entsprechend den Pfeilen 7 und 8 in Fig. 1 nacheinander an­ gehoben und im Scheitel über an ihren Enden vorgesehene Druck­ platten 9 miteinander verbunden.

Dafür eignen sich bevorzugt selbstverriegelnde oder fernverriegelbare Klinken. Die Zeit, während der die Mineure unter dem ungeschützten Ausbruch arbeiten müssen, wird auf diese Weise noch weiter verringert. Sobald die Bewehrungs­ elemente 3 a, 3 b in Position gebracht und verriegelt sind, bieten sie bereits einen Schutz gegen herabfallendes Ge­ stein. Eine zusätzliche Verschraubung ist ebenfalls möglich.

In Fig. 2 ist das erste Abschlagsfeld nach der Orts­ brust 2 mit A bezeichnet. In dem zuvor hergestellten Ab­ schlagsfeld B ist der entsprechende Bewehrungskorb 3 bereits einlagig eingespritzt, d.h. etwa zur Höhe seiner Dicke in Spritzbeton 10 eingebettet (Fig. 3 und 4). Dabei werden im unteren Bereich Aussparungen 11 belassen, um dort nachträg­ lich Druckstäbe zur Abstützung des Sicherungsausbaus anbringen zu können. Der Abschnitt C ist bereits zweilagig eingespritzt; im Bereich der Aussparungen 11 sind strichpunktiert die Druck­ stäbe 12 und daneben Zuganker 13 angedeutet.

Zur Auflagerung und gegenseitigen Abstützung der Be­ wehrungselemente 3 a, 3 b sind an ihren unteren Enden im Be­ reich der Fußbalken 6 Lager 14 vorgesehen. Diese Lager 14 be­ stehen auf der einen Seite aus einer Lagerschale 15 und auf der anderen Seite aus einem Bolzen 16, der von der Lagerscha­ le des benachbarten Bewehrungselementes aufgenommen werden kann. Der vorderen Abstützung des unmittelbar auf die Orts­ brust 2 folgenden Bewehrungselements 3 b dient ein Hilfsauf­ lager 17 aus einem Lagerbock 18, der über eine Spindel 19 zur Ulmenwand hin, über eine Spindel 20 zur Ortsbrust und über Spindeln 21 zur Tunnelsohle hin justierbar und ein­ stellbar abgestützt ist. Dieser Lagerbock 18 kann die La­ gerschale 15 des betreffenden Bewehrungselements 3 b justierbar aufnehmen; er kann entfernt werden, wenn das Bewehrungselement 3 b zumindest teilweise eingespritzt ist.

In Fig. 5 ist wiederum in einem Querschnitt durch den herzustellenden Tunnel ein Bauzustand dargestellt, in dem der Sicherungsausbau 22 der Kalotte fertiggestellt ist. Im Bereich der Auflockerungszonen 23 im Ulmenbereich sind durch die Aussparungen 11 hindurch Bohrlöcher 24 (Fig. 7) gebohrt, in die jeweils ein Stahldruckstab 25 eingeführt ist. Der Druckstab 25 wird im Bohrloch 24 durch Auspressen des verbliebenen Hohlraumes mit erhärtendem Material, z.B. Zementmörtel, fixiert. Je steiler und je mehr in der Bogen­ achse die Anordnung der Druckstäbe 25 erfolgt, desto besser.

Der Druckstab 25, der zweckmäßig zumindest an seinem oberen Ende mit einem Gewinde versehen ist, trägt dort eine Mutter 26, gegen die sich ein Ankerkörper 27 abstützt, der seinerseits eine unmittelbare mechanische Abstützung gegen­ über dem Fußbalken 6 des betreffenden Bewehrungselements be­ wirkt. Dieser Ankerkörper 27 kann, wie in Fig. 7 angedeutet, sich gegen die beiden oberen Längsstäbe 28 des Kraftvertei­ lungsbalkens 8 abstützen. Nach Ausbetonieren der Ausspa­ rungen 11 ist ein kraft- und formschlüssiger Anschluß des Ausbaubogens an den Druckstab 12 hergestellt.

Aus technischen Gründen können die Druckstäbe 12 meist nicht in der Richtung gebohrt werden, in der der Siche­ rungsausbau 22 seine Kraft abgibt, so daß eine horizontale Differenzkraft entsteht, die durch zusätzliche Zuganker 13 aufgenommen werden muß. Auf möglichst geringe Exzentrizität ist dabei zu achten.

Die Zuganker 13 können in an sich bekannter Weise her­ gestellt werden, indem durch den Sicherungsausbau hindurch im Ulmenbereich ein Bohrloch 29 gebohrt, in dieses ein Zugstab 30 eingeführt und dieser nach dem Ausfüllen des Bohrloches 29 mit erhärtendem Material mittels einer Mutter 31 und einer Ankerplatte 32 gegen den Spritzbeton verankert wird.

Es versteht sich, daß sowohl die Druckstäbe 12, als auch die Zuganker 13 bis in das Erdreich jenseits der Auf­ lockerungszonen 23 reichen. Außerdem sollten die Druckstäbe 12 und die Zuganker 13 so angeordnet sein, daß sich die Ver­ längerungen ihrer Achsen jeweils in der Achse des Bogens schneiden.

In Fig. 6 ist in einem Längsschnitt durch den Tunnel 1 noch angedeutet, wie die einzelnen Spritzbetonfelder 33 in den mit F, G, H usw. bezeichneten, jeweils der Abschlags­ länge L entsprechenden Abschnitten den Abschnitten der Unter­ fangung im Bereich der Strosse zugeordnet sind. Der Strossen­ ausbruch kann in entsprechend größeren Abschnitten erfolgen, die zweckmäßigerweise gegenüber den Abschnitten 33 der Kalot­ te versetzt angeordnet sind. Auf einen Bereich 34, in dem die Unterfangung mit Spritzbeton und Bewehrung fertiggestellt ist, folgt ein freigelegter Unterfangungsbereich 35, vor dem in einem Bereich 36 die Strosse weiter ausgehoben wird.

Claims (21)

1. Sicherungsausbau für den Kalottenbereich eines Tunnels, Stollens oder dergleichen mit einer bogenförmigen, aus jeweils mindestens zwei segmentförmigen Teilen bestehen­ den Bewehrung, die unmittelbar nach dem Abschlag in der Ab­ schlagslänge entsprechenden Abschnitten eingebaut und ganz oder teilweise in erhärtendes Material, z.B. Spritzbeton, eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die segment­ förmigen Teile (3 a, 3 b) aus vorgefertigten Bewehrungselemen­ ten bestehen, deren Breite der Abschlagslänge (L) entspricht.

2. Sicherungsausbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewehrungselemente (3 a, 3 b) mit gitterträ­ gerartigen Verstärkungen (4, 5) versehen sind.

3. Sicherungsausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente (3 a, 3 b) an ihren stirnseitigen Rändern verstärkt sind.

4. Sicherungsausbau nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente (3 a, 3 b) in der Mitte verstärkt sind.

5. Sicherungsausbau nach Anspruch 2, 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen (4, 5) Bestand­ teil der Bewehrungselemente (3 a, 3 b) sind.

6. Sicherungsausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den zur Auflagerung im Be­ reich der Ulmen bestimmten Enden der Bewehrungselemente (3 a, 3 b) Fußbalken (6) vorgesehen sind.

7. Sicherungsausbau nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fußbalken (6) gitterträgerartig ausgebil­ det und Bestandteil der Bewehrungselemente (3 a, 3 b) sind.

8. Sicherungsausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente (3 a, 3 b) an den zur Auflagerung im Bereich der Ulmen bestimmten Enden stirnseitig mit Mitteln (14) zur Auflagerung und/oder gegenseitigen Abstützung versehen sind.

9. Sicherungsausbau nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel (14) parallel zur Tunnelachse dreh­ bar sind.

10. Sicherungsausbau nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel (14) aus einer Lager­ schale (15) auf der einen Seite und aus einem Bolzen (16) auf der anderen Seite, der von der Lagerschale (15) des be­ nachbarten Bewehrungselementes (3 a, 3 b) aufgenommen wird, bestehen.

11. Sicherungsausbau nach Anspruch 8, 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß zur vorübergehenden stirnseitigen Auflagerung des jeweils ersten Bewehrungselementes (3 a, 3 b) nach der Ortsbrust (2) ein Lagerbock (18) vorgesehen ist.

12. Sicherungsausbau nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lagerbock (18) in drei zueinander senkrechten Richtungen ein- und feststellbar ist, vorzugs­ weise über je eine Spindel (19, 20, 21).

13. Sicherungsausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Abschnit­ te des Ausbaus im Bereich der Ulmen Druckstäbe (25) vorge­ sehen sind.

14. Sicherungsausbau nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckstäbe (25) kopfseitig kraft- und formschlüssig mit den Bewehrungselementen (3 a, 3 b) im Be­ reich ihrer Fußbalken (6) verbunden sind.

15. Sicherungsausbau nach Anspruch 13 oder 14, da­ durch gekennzeichnet, daß pro Element mindestens ein Druck­ stab (25) vorgesehen ist.

16. Sicherungsausbau nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstäbe (25) möglichst steil und möglichst in der Bogenachse angeordnet werden.

17. Sicherungsausbau nach wenigstens einem der An­ sprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Sicherungsausbau hindurch im Ulmenbereich ein zusätzlicher Zuganker (13) angeordnet wird, der eine horizontale Differenz­ kraft aufzunehmen gestattet.

18. Sicherungsausbau nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zuganker (13) in unmittelbarer Nach­ barschaft zu den Druckstäben (25) und mit möglichst geringer Exzentrizität angeordnet ist.

19. Sicherungsausbau nach wenigstens einem der An­ sprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstäbe (25) mit Hilfe einer Schraubverbindung, bestehend aus einer Mutter (26) mit Endverankerung, sofort kraftschlüssig ver­ bindbar sind mit einem Ankerkörper (27), der seinerseits un­ mittelbar gegen den Fußbalken (6) des betreffenden Bewehrungs­ elements (3 a, 3 b) abgestützt ist.

20. Sicherungsausbau nach wenigstens einem der An­ sprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Druckstäbe (12) bzw. der Zuganker (13) sich in der Achse des Bogens treffen.

21. Sicherungsausbau nach wenigstens einem der An­ sprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Bewehrungselemente (3 a, 3 b) im Scheitel derselben Druck­ platten (9), vorzugsweise in Form von fernverriegelbaren Klinken, vorgesehen sind.