DE3610118C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen einer Stirnschalung an einer Schalung zum Herstellen einer Ortbeton-Tunnelauskleidung, wie es gattungsmäßig im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist und eine Stirnschalung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE AS 22 16 423 ist eine Einrichtung zum Ein­ bringen von Ortbeton in eine Schalung für das Tunnelrohr bei im Schildvortrieb aufgefahrenen Tunneln bekannt. Bei dieser Einrichtung werden die Ausbruchwandungen durch eine aufblasbare, auf einer Schleppschalung hinter dem Schild montierte Tasche gestützt. Zwischen Ausbruch­ wandung und Tasche wird am vorderen Taschenrand der Ort­ beton eingepreßt und soll sich zwischen der luftgefüllten Tasche und dem Gebirge hindurchpressend vom rückwär­ tigen Taschenrand her den Anschluß an die Altbetonstirn herstellen und den Tascheninhalt verdrängen.

Nach der DE OS 26 43 869 deckt ein mit Luft oder Wasser füllbares schlauchartiges, unter dem Schildschwanz angeordnetes Element die Zuführungen auf der Stirn­ schalung des Betons ab und gibt sie durch Entleerung frei.

Die Stützung des Freiraums übernimmt hier der Schild­ schwanz. Beim Wiederanfahren besteht Gefahr, daß dieser aus der Altbetonstirn Teile herausreißt, was Fehlstel­ len in der Anschlußfuge zur Folge haben kann. Weiter ist aus der DE PS 31 26 651 bekannt, Tunnel mit Ortbetonauskleidung herzustellen, wobei der Ortbeton in den Raum zwischen den Ausbruchflächen des Gebirges und einer inneren mit dem Vortrieb umsetzbaren Schalung eingebracht wird. Eine Stirnschalung schließt durch einen Dichtungsring (mit Hohlkammerprofil) 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. Die Stirnschalung ist am Schildschwanzende angeordnet. Bei stetigem Vortrieb stützt der unter Druck eingebrachte Beton das Erdreich und verhindert, daß sich aus den Ausbruchflächen Boden­ teile lösen, in den Frischbeton fallen und Schadstellen in der Tunnelauskleidung erzeugen können.

In der Praxis des Tunnelbaus kann nicht ununterbrochen betoniert werden. Bei Unterbrechungen muß der Beton bis zu seiner Erhärtung durch die Stirnschalung ge­ stützt und unter Druck gehalten werden. Bei Wieder­ aufnahme des Betoniervorgangs muß die Stirnschalung nach der DE PS 31 26 651 um ein bestimmtes Maß von der Altbetonstirn gelöst werden damit Frischbeton durch den Zuführungsstutzen eingepreßt werden kann. Das Abziehen der Stirnschalung erzeugt einen über den Umfang durchlaufen­ den ungestützten Ringspalt, der sich auch bei Verwendung von sehr fließfähigem Beton nicht so rasch füllt, daß aus dem umliegenden Gebirge nicht Wasser und/oder Boden­ bestandteile in ihn eindringen könnten und damit zu Fehl­ stellen in der Tunnelschale führen. Weiterhin besteht bei diesem bekannten Verfahren die Gefahr, daß beim Ab­ ziehen durch die Stirnschalung aus der bereits erhärteten, aber noch ungenügend festen Betonstirn Teile herausge­ rissen werden, in den anfänglich offenen Ringspalt fallen und dabei Fehlstellen verursachen, die die Qualität der Tunnelschale beeinträchtigen.

Über die vorgenannten Nachteile hinaus wird bei dieser bekannten Stirnschalung der Beton bei einer Betonein­ leitung ohne oder nur mit minimaler Ablösung der Stirn­ schalung von der Altbetonstirn beim Austreten aus dem Betonierstutzen komprimiert und entwässert. Er ver­ festigt sich dabei derart, daß die Mischung ihre Fließ­ fähigkeit verliert. Es bilden sich spröde Brocken, die vorzeitig erhärten, den Ausflußquerschnitt verengen und ein sattes Ausfüllen des schmalen Ringspaltes hinter der Schalung mit Beton verhindern. Dabei entstehen Löcher und Fehlstellen im Beton. Im ungünstigen Fall können Stopfer in den Zuführungsstutzen entstehen. Die nachträgliche Besei­ tigung der Fehlstellen ist arbeitsaufwendig und verursacht Kosten. Ein Stopfer bedeutet Stillstandszeiten und durch Verlängerung der Bauzeit erhebliche Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Stirnschaltung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß ein weitgehend fehlerfreier An­ schluß des Frischbetons an die Altbetonstirn gewähr­ leistet ist. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, wie sie in den kennzeich­ nenden Teilen der Ansprüche 1 bzw. 2 beschrieben sind.

Vor mindestens einem betonseitigen Stutzenende wird, ohne die Stirnschalung zu bewegen, durch Abziehen des Beto­ nierstutzens und die dadurch gleichzeitig stattfindende partielle Ablösung der Membran von der Altbetonstirnfläche ein ausreichend großer, sich zum Stutzenende hin kegel­ stumpfförmig ausbildender Raum eröffnet. Seine Grund­ fläche wird durch die weiterhin noch am Altbeton anlie­ genden Membranflächen begrenzt, die wirksam verhindern, daß Wasser zuströmen und/oder Bodenbestandteile einfallen können. In diesen kegelstumpfförmigen Raum fließt nach Zurückziehen des Kolbens und Einschieben der Betonzuleitung der unter Druck stehende Frischbeton ein und überwindet durch Keilwirkung die Haftung zwischen Altbeton und Membranflächen. Die Membran wird stetig fortschreitend vom Altbeton abgelöst. Der Beton brei­ tet sich so, ohne daß seine stützende Wirkung abfällt, unter Verdrängung der Membran über den gesamten Ring­ raum aus. Erst danach wird die Stirnschalung nach Maß­ gabe des eingepreßten Betons in Vortriebsrichtung weiterbewegt.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren ist es auch möglich, in der Länge begrenzte Zwischenringe aus unterschied­ lichen preßfähigen und sich verfestigenden Materialien mit besonderen Aufgaben, wie beispielsweise für Be­ wegungsfugen oder auch zur Erzielung eines besseren Fugenanschlusses, in die Auskleidung einzubauen.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Stirn­ schalungen sind in den Unteransprüchen 3 bis 8 be­ schrieben.

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

Fig. 1 Vortriebsschild zur Herstellung eines Tunnels mit einer Auskleidung in Ort­ beton mit erfindungsgemäßer Stirnschalung im Längsschnitt.

Fig. 2a-c Querschnitt durch den Vortriebsschild an der erfindungsgemäßen Stirnschalung Fig. 2a: die membranbesetzte Stirnscha­ lung in Vortriebsrichtung gesehen,

Fig. 2b: Stirnschalung mit Vorrichtung 16, wobei Öffnung 20 (Betonzuführung) in Deckung mit der Eingangsöffnung 11 des Betonierstutzens 9 steht, aus gegen­ über 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 Stirn­ schalung in Schildlängsachse

Fig. 3a: Betonierstutzen 9 mit Reinigungs­ kolben 15 in eingefahrener Stellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran 7 mit einer manschettenförmigen Einzie­ hung 33 an das Austrittsende 10 des Be­ tonierstutzens 9 angeschlossen,

Fig. 3b: Ausführungsbeispiel analog Fig. 3a mit verlängertem Betonierstutzen 9 und Anschluß an die Membran 7 ohne manschettenförmige Ein­ ziehung 33,

Fig. 3c: Ausführungsbeispiel wie Fig. 3a, jedoch Betonierstutzen 9 zurückgefahren und fertig zum Betonieren.

Fig. 4a-b Schnitt durch die Abwicklung der Vorrich­ tung 16 der erfindungsgemäßen Stirnschalung nach dem Anspruch 3,

Fig. 4a: bei Unterbrechung des Betoniervor­ ganges. Eingangsöffnung 11 des Betonierstutzens 9 in Deckung mit Öffnung 21 der Platte 19 und Zylinder 18, Kolben 15 ausgefahren in Rei­ nigungsposition,

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

Fig. 5a-b Schnitt durch die Abwicklung einer Stirn­ schalungsausbildung nach Anspruch 4

Fig. 5a: bei Unterbrechung des Betonier­ vorganges,

Fig. 5b: in Betonierstellung.

Beschreibung der Figuren

Bei einem Tunnelvortrieb wird die Auskleidung der Tunnelröhre aus extrudiertem Beton 1 hergestellt, der durch eine Leitung 17 in einen Raum gepreßt wird, der außen durch die Ausbruchfläche 4, innen durch die umsetzbare Schalung 5 und vortriebsseitig durch die Stirnschalung begrenzt ist. Die Stirnschalung ist im Beispiel nach Fig. 1 fest mit dem rückwärtigen Schildteil 2 verbunden, der über doppeltwirkende Pres­ sen 8 weitgehend unabhängig vom vorderen Schildteil des Schildes 3 bewegbar ist.

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

Mindestens ein Betonierstutzen 9 zur Zuführung des Betons durchdringt die Stirnschalungsplatte 6 in einer Durch­ trittsöffnung 12 und die Membran 7 im Mittelbereich eines Membranabschnittes 31.

In der Durchtrittsöffnung 12 ist der Betonierstutzen 9 gleitend und gegenüber dem von der Stirnschalungsplatte 6 und der Membran 7 gebildeten Druckraum 13 abgedichtet geführt. Das dem Beton 1 zugewandte Ende 10 des Betonierstutzens 9 ist allseitig dicht und fest mit der Membran 7 verbunden. Gegenüber der Stirnschalungsplatte 6 ist der Betonierstutzen 9 durch doppeltwirkende Pressen 14, die an der Flanschplatte 25 angreifen, vor- und zurückbewegbar. Vor Betonierbeginn wird der Betonier­ stutzen 9 von der Stirn des Altbetons 1 abgezogen. Dabei wird die Membran 7 im Umkreis um das Ende 10 des Betonierstutzens 9 vom Beton 1 abgelöst. Es bildet sich ein kegelförmig gegen die Ausgangsöffnung des Betonierstutzens 9 erweitender Freiraum 30.

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

Vortriebsseitig ist an jedem Betonierstutzen 9 auf der Flanschplatte 25 eine Vorrichtung 16 angeordnet. Sie weist eine parallel zur Ebene der Stirnschalungsplatte 6 und der Flanschplatte 25 unmittelbar auf der Flansch­ platte bewegbare, mit brillenförmig angeordneten Öff­ nungen 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 Reinigungs­ kolben 15 zurückziehbar ist, hinter der Öffnung 21 an­ geschlossen. Die Vorrichtung 16 ist mit der Platte 19 vor der Flanschplatte 25 mittels einer doppeltwirken­ den Presse 32 in der Weise bewegbar, daß wahlweise die Öffnung 20 (Betonierstellung Fig. 4b) oder die Öffnung 21 (Reinigungsstellung Fig. 4a) mit der Eingangsöff­ nung 11 des Betonierstutzens 9 in Deckung steht. In der Betonierstellung kann Frischbeton durch die Lei­ tung 17, den Stutzen 27, die Öffnung 29 und den abge­ zogenen Betonierstutzen 9 in den Freiraum 30 und weiter in den Ringraum zwischen Altbeton und Membran 7 ein­ fließen.

In Reinigungsstellung steht der Zylinder 18 vor der Öffnung 11 des Betonierstutzens 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 geschoben werden. Die Öffnung 20 mit dem Stutzen 27 und der Leitung 17 ist dabei seit­ lich auf der Flanschplatte 25 verschoben und wird von dieser abgedeckt. Im Beispiel ist im Abdeckungs­ bereich in der Flanschplatte 25 eine Spülvorrichtung 26 vorgesehen, mit der die Leitung 17 bei Unterbre­ chungen des Betoniervorgangs 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 ange­ flanscht. Zum Betonieren ist der Kolben 15 in den Zylinder 18 zurückgefahren.

Bei Unterbrechung des Betoniervorgangs fährt der Kolben 15 in den Betonierstutzen 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 angeordnet sein.

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

Claims (8)

1. Verfahren zum Lösen einer Stirnschalung an einer Schalung zum Herstellen einer Ortbeton-Tunnelauskleidung, die aus einer Stirnschalungsplatte, einer betonseitig davor ange­ ordneten, gegenüber der Stirnschalungsplatte beweglichen Membran und zumindest einem Betoneinfüllstutzen im Stirn­ schalungsbereich besteht, bei dem zwischen der Membran und der Altbetonstirn über zumindest einem Füllstutzen Beton eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Membran (7) von der Altbetonstirn (1) punktuell im Bereich eines Füllstutzens (9) abgezogen wird,
• - daß in dem dabei entstehenden kegelstumpfförmigen Raum (30), zwischen der Membran und der Stirnscha­ lungsplatte (6), Mörtel eingepreßt wird und
• - daß der restliche Teil der Membran (7) durch den einge­ preßten Mörtel, ausgehend vom Raum (30), radial fort­ schreitend von der Altbetonstirn (1) gelöst wird.

2. Stirnschalung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für eine, einer Schildvortriebseinrichtung nachgeführten, stetig oder abschnittweise vorbaubaren Ortbeton-Tunnelschalung, wobei zumindest ein Betonier­ stutzten durch die Stirnschalung hindurchgeführt ist und die Stirnschalung betonseitig eine abschnittweise mit einem Druckmittel beaufschlagbare Membran aufweist, die über das vorgesehene Mittel vom Ortbeton lösbar ist, und wobei die Membran betonseitig auf der Stirnschalung einen Druckraum bildet, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jeder Betonierstutzen (9) auch die Membran (7) durchdringt und mit seinem ausgangsseitigen Ende (10) dicht und fest mit der Membran (7) verbunden ist,
• - daß jeder Betonierstutzen (9) in der Durchtrittsöff­ nung (12) durch die Stirnschalungsplatte (6) gleitend und gegen den von der Membran (7) und der Stirnschalungs­ platte (6) gebildeten Druckraum (13) abgedichtet ge­ führt ist und über doppeltwirkende Pressen (14), die an einer eingangsseitigen Flanschplatte (25, 35) angreifen, senkrecht zur Stirnschalungsplatte (6) vor- und rück­ wärts bewegbar ist, und
• - daß für jeden Betonierstutzen (9) ein Kolben (15) vorge­ sehen ist, der zur Verdrängung des Frischbetons in den Stutzen (9) einführbar bzw. aus diesem herausführbar ist.

3. Stirnschalung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeich­ net,

• - daß vortriebsseitig vor dem Betonierstutzen (9) eine Vorrichtung (16) für den wechselweisen Anschluß der Betonleitung (17) bzw. des Zylinders (18) des Kolbens (15) vorgesehen ist,
• - daß die Vorrichtung (16) parallel zur Ebene der Stirn­ schalungsplatte (6) und dieser zugekehrt eine Platte (19) aufweist, in der brillenförmig je eine Öffnung (20) für die Leitung (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 entspre­ chende Verschiebung und/oder Drehung der Platte (19) vor die Eingangsöffnung (11) in der Flanschplatte (25) des Betonierstutzens (9) bewegbar sind.

4. Stirnschalung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eingangsöffnung (11) des Betonierstutzens (9) ein gerades Rohrstück (22) mit Abzweig (23) angeflanscht ist, und daß in der Achse des Betonierstutzens (9) an das Rohr­ stück (22) der Zylinder (18) mit Kolben (15) und an den Abzweig (23) die Leitung (17) der Betonzuführung anschließ­ bar sind.

5. Stirnschalung nach den Ansprüchen 2 und 4 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnung (20) bei abgekoppel­ ter Betonleitung von der Flanschplatte (25) abgedeckt ist, und daß im Abdeckungsbereich der Öffnung (20) eine Spül­ vorrichtung (26) angeordnet ist.

6. Stirnschalung nach den Ansprüchen 2 und 3 dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der Platte (19) der Vorrich­ tung (16) hinter der Öffnung (20) für den Anschluß der Leitung (17) zur Betonzuführung ein Stutzen (27) vorge­ sehen ist, auf dessen Umfang Spüldüsen (28) angeordnet sind.

7. Stirnschalung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) von einer Lei­ tung (29) durchdrungen wird, durch die der beim Vorziehen des Betonierstutzens (9) gegenüber der Stirnschalungs­ platte (6) entstehende Freiraum (30) belüftbar ist,

8. Stirnschalung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeich­ net, daß über die Leitung (29) fließfähiges Material preßbar ist.