DE3610118A1 - Verfahren zum einbringen von beton in eine schalung zum herstellen einer tunnelauskleidung in ortbeton sowie vorrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Beton in eine Schalung zum Herstellen einer Tunnelauskleidung in Ortbeton, wie es gattungsmäßig im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, und eine Stirn­ schalung mit Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-PS 31 26 651 ist bekannt, Tunnel mit Ortbetonauskleidung herzustellen, wobei der Ort­ beton in den Raum zwischen den Ausbruchflächen des Gebirges und eine innere mit dem Vortrieb umsetzbare Schalung eingebracht wird. Eine Stirn­ schalung schließt den mit Beton zu füllenden Raum schildseitig gegen den mit Überdruck in der Schalung eingepreßten Frischbeton ab und sorgt dafür, daß der Frischbeton bis zu seiner Erhärtung unter einem bestimmten Druck steht.

Der unter Druck stehende Beton stützt das Erdreich und verhindert, daß sich aus den Ausbruchflächen Bodenteile lösen, in den Frischbeton fallen und Schadstellen in der Tunnelauskleidung erzeugen können.

In der Praxis des Tunnelbaus kann nicht ununter­ brochen betoniert werden. Bei Unterbrechungen muß der Beton bis zu seiner Erhärtung durch die Stirnschalung gestützt und unter Druck gehalten werden. Bei Wiederaufnahme des Betonier­ vorganges wurde bisher die gesamte Stirnschalung um ein bestimmtes Maß von der Altbetonstirn gelöst und zugleich Frischbeton durch den Zuführungsstutzen eingepreßt.

Das Abziehen der Stirnschalung über den gesamten Umfang erzeugt einen Ringspalt, der auch bei Ver­ wendung von sehr fließfähigem Beton nicht so rasch verfüllt werden kann, daß in ihn je nach Stellung der Stirnschalung Wasser aus dem umliegenden Erd­ reich und/oder auch Bodenbestandteile eindringen könnten und damit zu Fehlstellen in der Tunnelschale führen. Weiterhin besteht bei den bekannten Verfah­ ren die Gefahr, daß beim Ablösen der Stirnschalung und/oder des Schildendes vom erhärteten Beton Abreißungen stattfinden, die die Qualität der Tunnelschale beeinträchtigen.

Eine direkte Aufnahme der Betonzuführung ohne oder nur mit minimaler Ablösung der Stirnschalung vom Altbeton behindert das ungestörte Ausströmen des Betons aus dem Betonierstutzen, wodurch der Beton komprimiert, dabei entwässert wird und sich derart verfestigt, daß die Mischung ihre Fließfähigkeit verliert.

Es bilden sich spröde Brocken, die vorzeitig erhär­ ten, den Ausflußquerschnitt verengen und ein sattes Ausfüllen des schmalen Raumes hinter der Schalung mit Beton verhindern. Dabei entstehen Löcher und Fehlstellen im Beton. Im ungünstigsten Fall ent­ stehen Stopfer in den Zuführungsstutzen. Die nach­ trägliche Beseitigung der Fehlstellen ist arbeits­ aufwendig und verursacht Kosten. Ein Stopfer bedeutet Stillstandszeiten und durch Ver­ längerung der Bauzeit erhebliche Kosten. Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zu entwickeln, das die beschriebenen Nachteile vermeidet. Die Aufgabe wird durch ein Ver­ fahren beim Betonieren gelöst, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschrie­ ben ist.

Vor mindestens einem betonseitigen Stutzenende wird, ohne die Stirnschalung zu bewegen, durch Abziehen des Stutzens von der Stirn des erhärteten Betons und die dadurch gleichzeitig stattfindende partielle Ablösung der Membran von der Altbetonfläche ein ausreichend großer, sich zum Stutzenende hin kegelstumpfförmig aus­ bildender Raum eröffnet. Seine Grundfläche wird durch weiterhin noch am Altbeton anliegende Membranflächen begrenzt, die wirksam verhindern, daß Wasser zuströmen und/oder daß Bodenbestandteile einfallen können. In diesen kegelstumpfförmigen Raum fließt der unter Druck stehende Frischbeton ein und überwindet durch Keilwir­ kung die Haftung zwischen Altbeton und Membranflächen. Die Membran wird stetig fortschreitend vom Altbeton abgelöst. Der Beton breitet sich so, ohne daß die stützende Wirkung des unter Druck stehenden Betons abfällt, unter Verdrängung der Membran über den ge­ samten Umfang des Ringraums aus. Nachdem sich der Frischbeton derart über den gesamten Umfang verteilt hat, wird die Stirnschalung nach Maßgabe des einge­ preßten Betons in Vortriebsrichtung weiterbewegt.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren ist es, wie in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben, auch möglich, zonenweise - mindestens in der Breite der unter Druck stehenden Membran - Zwischenringe aus unterschiedlichen preßfähigen und sich verfestigenden Materialien mit beson­ deren Aufgaben, wie beispielsweise für Bewe­ gungsfugen oder auch zur Erzielung eines besseren Fugenanschlusses, in die Auskleidung einzubauen.

Ausbildungen einer Stirnschalung zur Durch­ führung des Verfahrens sind in den Unteran­ sprüchen 4 bis 10 beschrieben.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 5 erläutert. Sie zeigen:

Fig. 1 Vortriebsschild zur Herstellung eines Tunnels mit einer Ausklei­ dung in Ortbeton mit erfindungs­ gemäßer Stirnschalung im Längs­ schnitt

Fig. 2 a-c Querschnitt durch den Vortriebs­ schild an der erfindungsgemäßen Stirnschalung,

Fig. 2a: die membranbesetzte Stirn­ schalung in Vortriebsrichtung gesehen,

Fig. 2b: Stirnschalung mit Vorrich­ tung (16), wobei Öffnungen 20 (Beton­ zuführung) in Deckung mit der Ein­ gangsöffnung 11 des Stutzens 9 steht, aus gegenüber 2a entgegengesetzter Richtung gesehen,

Fig. 2c: Stirnschalung wie 2b, jedoch Öffnung 21 (Zylinder 18 für Reinigungs­ kolben 15) in Deckung mit der Eingangs­ öffnung 11

Fig. 3a-c Schnitt durch die erfindungsgemäße Stirnschalung in Schildlängsachse,

Fig. 3a: Stutzen 9 mit Reinigungs­ kolben 15 in eingefahrener Stellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran 7 mit einer manschetten­ förmigen Einziehung 33 an das Aus­ trittsende 10 des Stutzens 9 an­ geschlossen.

Fig. 3b Ausführungsbeispiel analog Fig. 3a mit verlängertem Stutzen 9 und Anschluß an die Membran 7 ohne manschettenförmige Einziehung 33,

Fig. 3c: Ausführungsbeispiel wie Fig. 3a, jedoch Stutzen 9 zu­ rückgefahren und fertig zum Betonieren

Fig. 4a-b Schnitt durch die Abwicklung der Vor­ richtung 16 der erfindungsgemäßen Stirnschalung

Fig. 4a: bei Unterbrechung des Beto­ niervorganges. Eingangsöffnung 11 des Stutzens 9 in Deckung mit Öffnung 21 der Platte 19 und Zylin­ der 18, Kolben 15 ausgefahren in Reinigungsposition.

Fig. 4b: in Betonierstellung, Eingangs­ öffnung 11 in Deckung mit Öffnung 20 der Platte 19 und Leitung 17 der Betonzuführung.

Fig. 5 a-b Schnitt durch die Abwicklung einer Stirnschalungsausbildung nach Anspruch 6, Fig. 5a: bei Unterbrechung des Betoniervorgangs, Fig. 5b: in Betonierstellung.

Beschreibung der Figuren

Bei einem Tunnelvortrieb wird die Auskleidung der Tunnelröhre aus extrudiertem Beton 1 her­ gestellt, der durch eine Leitung 17 in einen Raum gepreßt wird, der außen durch die Aus­ bruchfläche 4, innen durch die umsetzbare Schalung 5 und vortriebsseitig durch die Stirnschalung 6 begrenzt ist. Die Stirnscha­ lung ist im Beispiel nach Fig. 1 fest mit dem rückwärtigen Schildteil 2 verbunden, der über doppeltwirkende Pressen 8 weitgehend unab­ hängig vom vorderen Schildteil des Schildes 3 bewegbar ist.

Die Stirnschalung 6 weist betonseitig eine Membran 7 - hergestellt beispielsweise aus synthetischem Kautschuk - auf, die in Membran­ abschnitte 31, voneinander unabhängig mit einem Druckmedium beaufschlagbar, unterteilt ist. Die Stirnschalung dichtet gegen die Schalung 5 mit einer Dichtung 34 ab.

Mindestens ein Stutzen 9 zur Zuführung des Betons durchdringt die Stirnschalung 6 in einer Öffnung 12 und die Membran 7 im Mittelbereich eines Mem­ branabschnitts 31.

In der Öffnung 12 ist der Stutzen 9 gleitend und gegenüber dem von der Stirnschalung 6 und der Membran 7 gebildeten Druckraum 13 abge­ dichtet geführt. Das dem Beton 1 zugewandte Ende 10 des Stutzens 9 ist allseitig dicht und fest mit der Membran 7 verbunden. Gegenüber der Stirnschalung 6 ist der Stutzen 9 durch doppeltwirkende Pressen 14, die an der Flanschplatte 25 angreifen, vor- und zurück­ bewegbar. Vor Betonierbeginn wird der Stutzen 9 von der Stirn des erhärteten Betons abgezogen. Dabei wird die Membran 7 im Umkreis um das Ende 10 des Stutzens 9 von dem erhärteten Beton 1 ab­ gelöst. Es bildet sich ein keilförmig gegen die Ausgangsöffnung des Stutzens 9 erweiternder Freiraum 30,

Zwei Beispiele von Ausbildungsmöglichkeiten des Endes 10 des Stutzens 9 sind in den Fig. 3a und 3b dargestellt. Im Beispiel nach Fig. 3a schließt die Membran 7 mit einer an sie angeformten manschettenförmigen Einzie­ hung 33 an das Ende 10 des Stutzens 9 an. Im Beispiel nach Fig. 3b ist das Ende 10 bis auf die Höhe der Membran 7 vorgezogen.

Vortriebsseitig ist an jedem Stutzen 9 auf der Flanschplatte 25 eine Vorrichtung 16 angeord­ net. Sie weist eine parallel zur Ebene der Stirnschalung 6 und der Flanschplatte 25 un­ mittelbar auf der Flanschplatte bewegbare, mit brillenförmig angeordneten Öffnungen 20, 21 versehene Platte 19 auf. Auf ihrer der Flanschplatte 25 abgekehrten Seite ist die Leitung 17 zur Betonzuführung an einem Stutzen 27 hinter der Öffnung 20 und ein Zylinder 18, in den ein Reinigungskolben 15 zurückziehbar ist, hinter der Öffnung 21 angeschlossen. Die Vorrichtung 16 ist mit der Platte 19 vor der Flanschplatte 25 mittels einer doppelt­ wirkenden Presse 32 in der Weise bewegbar, daß wahlweise die Öffnung 20 (Betonier­ stellung Fig. 4b) oder die Öffnung 21 (Reinigungsstellung Fig. 4a) mit der Ein­ gangsöffnung 11 des Stutzens 9 in Deckung steht. In der Betonierstellung kann Frischbeton durch die Leitung 17, den Stutzen 27, die Öffnung 20 und den abgezogenen Stutzen 9 in den Freiraum 30 und weiter in den Ringraum zwischen Altbeton und Membran 7 einfließen.

In Reinigungsstellung steht der Zylinder 18 vor der Öffnung 11 des Stutzens 9, und der Kolben 15 kann bis zum Ende des Stutzens 10 bzw. bis zum Ende der Einziehung 33 auf die Höhe der Membran 7 gegen den eingepreßten Beton eingeschoben werden. Die Öffnung 20 mit dem Stutzen 27 und der Leitung 17 ist dabei seitlich auf der Flanschplatte 25 verscho­ ben und wird von dieser abgedeckt. Im Beispiel ist im Abdeckungsbereich in der Flanschplatte 25 eine Spülvorrichtung 26 vorgesehen, mit der die Leitung 17 bei Unterbrechungen des Betoniervor­ ganges spülbar ist. Auf dem Umfang des Stutzens 27 können ebenfalls Spüldüsen 28 angeordnet sein.

Eine Alternative zur Vorrichtung 16 nach Fig. 4 stellt Fig. 5 dar. Ein Rohrstück 22 mit Abzweig 23 ist fest mit der Flanschplatte 35 verbunden. An dem Abzweig 23 ist die Leitung 17 anschließbar. In der Achse des Rohrstücks 22 ist vortriebsseitig der Zylinder 18 angeflanscht. Zum Betonieren 20 ist der Kolben 15 in den Zylinder 18 zurückgefahren.

Bei Unterbrechung des Betoniervorgangs fährt der Kolben 15 in den Stutzen 9 aus und reinigt dabei zugleich das Rohrstück 22. Auf dem Umfang des Abzweigs 23 können, wie am Stutzen 27, Spüldüsen zur Reinigung der Leitung 17 angeord­ net sein.

Der Kolben 15 weist im dargestellten Beispiel eine Bohrung für eine Leitung 29 auf, durch die der Freiraum 30 beim Vorschieben des Kolbens 15 belüftbar und durch die im Bedarfsfall feiner Verpreßmörtel einpreßbar ist.

Claims (10)

1. Verfahren zum Einbringen von Beton in eine Schalung zum Herstellen einer Tunnelausklei­ dung in Ortbeton, wobei im rückwärtigen Teil einer Schildvortriebmaschine Beton in den Hohlraum eingepreßt wird, der von den Ausbruch­ flächen des Gebirges und einer stetig oder abschnittweise vorgebauten Innenschalung und einer Stirnschalung, die betonseitig eine abschnittweise mit Druckmittel beaufschlagbare Membran aufweist, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Unterbrechung des Betonier­ vorgangs in Stutzen (9) die die Stirnscha­ lung (6) und die Membran (7) durchdringen und an ihrem rückwärtigen, dem Beton zuge­ wandten Ende (10) fest mit der Membran (7) verbunden sind, Kolben (15), die die Stutzen (9) reinigen, bis in die Stirn­ fläche der Membran (7) vorgeschoben werden und bis zur Erhärtung des Betons in den Stutzen verbleiben.
und daß bei Wiederaufnahme des Betonierens, ohne daß die Stirnschalung (6) bewegt wird, mindestens an einem Stutzen (9) vor dessen Ausgangsöffnung ein seitlich ausweitbarer und gleichzeitig mit Material verfüllbarer Freiraum (30) dadurch erzeugt wird, daß der Kolben (15) erforderlichenfalls unter gleich­ zeitigem Belüften und/oder Nachlassen des Drucks im Druckraum (13) in seine Ausgangsstellung zurückgezogen wird und der Stutzen (9) und die mit ihm verbundene Membran (7) um ein festgelegtes Maß von der Stirn des erhär­ teten Betons partiell abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungsfuge in der Tunnelaus­ kleidung dadurch herstellbar ist, daß an­ stelle von Beton ein einpreßfähiger Fugenwerkstoff auf eine bestimmte Länge in die Schalung eingepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wiederaufnahme des Betonierens ein verbesserter Anschluß an die Stirnflächen des Altbetons dadurch herstellbar ist, daß dem Einpressen des eigentlichen Konstruk­ tionsbetons vorausgehend ein Verbundmörtel eingepreßt wird.

4. Stirnschalung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß mindestens ein Stutzen (9) für die Be­ tonzuführung vorhanden ist, der die Stirn­ schalung (6) in einer Öffnung (12) sowie die Membran (7) durchdringt,
• - daß das ausgangsseitige Ende (10) eines Stutzens (9) umlaufend dicht und fest mit der Membran (7) verbunden ist,
• - daß die Stutzen (9) in der Öffnung (12) der Stirnschalung (6) gleitend und gegen den von der Membran (7) und der Stirnschalung gebildeten Druckraum (13) abgedichtet geführt und mit doppelt wirkenden Pressen (14), die an der eingangsseitigen Flanschplatte (25) greifen, vor- und zurückbewegbar sind und
• - daß in jedem Stutzen (9) ein Kolben (15) einführbar und wieder zurückziehbar ist, mit dem Frischbeton aus dem Stutzen ver­ drängbar ist.

5. Stirnschalung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß vortriebsseitig vor dem Stutzen (9) eine bewegbare Vorrichtung (16) angeordnet ist, in der die Leitung (17) zum Zuführen des Frischbetons endet und die einen Zylin­ der (18) umfaßt, in den der Kolben (15) zurückziehbar ist,
• - daß die Vorrichtung (16) parallel zur Ebene der Stirnschalung (6) und dieser zugekehrt eine Platte (19) aufweist, in der brillen­ förmig je eine Öffnung (20) für die Lei­ tung (17) der Betonzuführung und eine Öffnung (21), hinter der der Zylinder (18) für den Kolben (15) anschließt, angeordnet sind, und
• daß die Öffnungen (20, 21) wechselseitig durch entsprechende Verschiebung und/oder Drehung der Platte (19) vor die Eingangs­ öffnung (11) in der Flanschplatte (25) des Stutzens (9) bewegbar sind.

6. Stirnschalung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eingangs­ öffnung (11) des Stutzens (9) ein gerades Rohrstück (22) mit Abzweig (23) anflanschbar ist, und daß in der Achse des Stutzens (9) an das Rohrstück (22) der Zylinder (18) mit Kolben (15) und an den Abzweig (23) die Leitung (17) der Betonzuführung anschließ­ bar sind.

7. Stirnschalung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschplatte (25) am Stutzen (9) sich so weit erstreckt, daß sie die Öffnung (20) abdeckt, wenn die Leitung (17) der Beton­ zuführung ausgefahren und die Öffnung (21) des Zylinders (18) mit der Eingangsöffnung (11) des Stutzens (9) in Deckung gebracht ist, und daß eine Spülvorrichtung (26) für die Leitung (17) im Deckungsbereich der Öffnung (20) in der Flanschplatte (25) ange­ ordnet ist.

8. Stirnschalung nach den Ansprüchen 4, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Platte (19) der Vorrichtung (16) hinter der Öffnung (20) angeordnete Stutzen (27) an die Leitung (17) zur Betonzuführung an­ schließbar ist und auf seinen Umfang verteilt Spüldüsen aufweist.

9. Stirnschalung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) von einer Leitung (29) durchdrungen wird, durch die der beim Vorziehen des Stutzens (9) gegenüber der Stirnschalung (6) entstehende Freiraum (30) belüftbar ist.

10. Stirnschalung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Leitung (29) ein fließfähiges, preßbares Material zuführbar ist.