DE3642893C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fugenabdichtung zwischen einem Schild­ schwanz und einem Tübbingausbau.

Die Verpressung der Schildschwanzfuge hinter einem Tübbingausbau ist ein Arbeitsvorgang bei einem Schildvortrieb, insbesondere in nicht kohäsivem Lockerboden, der bisher nicht befriedigend ausgeführt werden konnte. Mit Schildschwanzfuge wird der Spalt bezeichnet, der beim Vorschub eines Schildes hinter dem Schildende entsteht und durch den umgebenden Boden sowie den Tübbingrücken begrenzt wird. Seine Dicke wird bestimmt durch die Addition der Dicke des Schildschanz­ bleches, der Schildschwanzdichtung und eines Freiraums zum Einbau der Tübbinge im Schutze des Schildschwanzes. Dieser Spalt, der in der Größenordnung von 10 cm liegt, muß gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Vorschub des Schildes mit einem sich verfestigenden Material verpreßt werden, um zu verhindern, daß der umgebende Boden, der auch im Grundwasser liegen kann, in den Spalt eindringt. Die nach­ teiligen Auswirkungen wären Auflockerungen des Bodens um den Tunnel, wonach die Bettung der Auskleidung beeinträchtigt wird, und Senkungen der Bodenschichten über dem Tunnel.

Zur Abdichtung der Schildschwanzfuge an der Stirnseite werden Fugen­ konstruktionen eingebaut, die im allgemeinen fest mit dem Stahlblech des Schildmantels verbunden sind. Durch diese Fugenkonstruktion soll verhindert werden, daß der Lockerboden eventuell mit Grund­ wasser oder das Verpreßmaterial in den Schild eindringt.

Bei einigen bekannten Schildvortriebseinrichtungen wird das Verpreß­ material entweder durch Löcher in den Tübbingsegmenten senkrecht zur Tunnelachse oder durch Zuleitungen, die am Schildmantel parallel zur Tunnelachse angeordnet sind, in den Spalt gepreßt. Es gelingt auf diese Weise jedoch nicht, sicherzustellen, daß der Verpreßdruck zuverlässig größer ist als der Druck, der aus der Belastung aus Bo­ den und Grundwasser entsteht. Es kann nämlich nicht zuverlässig erreicht werden, daß das Raumvolumen, das beim Vorziehen des Schildes hinter dem Schildschwanz entsteht, gleichzeitig durch das Volumen des eingepreßten Materials ausgeglichen werden kann. Schon kleine Volumendifferenzen, die zum Beispiel durch den intermittierenden Betrieb einer Kolbeninjektionspumpe entstehen, führen zu großen Druck­ differenzen in dem flüssigen Verpreßmaterial. Dies hat dann das Ein­ dringen von Grundwasser und Boden in die Schildschwanzfuge zur Folge, wodurch unregelmäßige Verfüllungen und Setzungen begünstigt werden. Auch eine mögliche Verbindung mehrerer gleichzeitig ange­ schlossener und betriebener Zuleitungen des Verpreßmaterials mit einem Gasreservoir, um den intermittierenden Volumenzuwachs der Pumpen auszugleichen, führt nicht zu dem vorherbestimmten konstanten Druck im Ringspalt der Schildschwanzfuge, weil wegen des geringen Querschnittes der Zuleitungen die Volumenmenge der Materialzuführung pro Zeiteinheit zu gering ist gegenüber dem Volumenzuwachs, der durch den Schildvorschub entsteht.

Die geschilderten Nachteile gelten auch für eine bekannte Fugenab­ dichtung (DE-AS 26 20 422), bei der mit Abstand hinter dem Fugen­ abdichtungsring mit der aus einem aufblasbaren Schlauch bestehenden Innendichtung ein weiterer, am Schildschwanz befestigter und über einen schlauchförmigen Dichtungsstreifen mit dem vorgeordneten Fugen­ abdichtungsring verbundener Fugenabdichtungsring mit gegen den Tübbingausbau preßbarem Schlauch und unmittelbar hinter dem weiteren Fugenabdichtungsring ein die Schildschwanzfuge überdeckendes und am Schildschwanz befestigtes, ansonsten nicht näher beschriebenes Dichtungselement vorgesehen ist.

Bekannt ist zwar auch schon eine zwischen Nachlaufmessern eines Schildschwanzes und Tübbingen einer verlorenen Innenschalung arbei­ tende Stirnschalung für die Herstellung eines stationären Ortbetonaus­ baus (DE-PS 30 15 210), die mit einer Betonzuführungsöffnung versehen ist und eine an der Außenseite der Schalungstübbinge anliegende weichelastische Innendichtung sowie eine an der Innenseite der Nach­ laufmesser anliegende weichelastische Außendichtung trägt. Bei der bekannten Einrichtung ist allerdings ein konstruktionstechnisch auf­ wendiges Stirnschalungsgehäuse vorgesehen, welches als Nachlauf­ messerschild ausgebildet ist.

Auch ist eine an einem Nachlaufringschwanz befestigte Stirnschalung mit an der Außenseite einer verlorenen tübbingartigen Innenschalung anliegendem Weichdichtungsring und am Gebirge anliegender Blatt­ federdichtung bekannt (DE-OS 30 17 057).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe einer Fugenab­ dichtung auf konstruktionstechnisch einfache Weise den Druck in dem flüssigen, verpreßten Material annährend konstant auf einer Höhe zu halten, der dem Druck aus der Belastung aus umgebendem Boden und Grundwasser widersteht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Anspruch 1 aufge­ führten Mitteln gelöst.

Die erfindungsgemäße Fugenabdichtung besteht also nur aus einem einzigen Fugenabdichtungsring, der nicht fest mit dem Schildmantel verbunden, sondern in Längsrichtung des Schildes beweglich angeord­ net ist. Er wird dabei mit einer veränderbaren Federkonstanten elastisch gestützt. Steuer- und Regelungsorgange sorgen dafür, daß die Fugenkonstruktion sich nur parallel zu der Ebene verschieben kann, die senkrecht zur Schildachse steht. Auch sollten Distanzkontakte den Bewegungsspielraum des Fugenabdichtungsringes eingrenzen; sie geben Impulse, die die Vortriebsrichtung in Abhängigkeit von der Ringbewegung steuern. Die umlaufende Abdichtung wird mit Hilfe gummielastischer bzw. federnder Elemente gegen die Innenseite des Schildschwanzbereiches und die Außenseite der Tunnelröhre aus Tübbingen gepreßt. Damit wird einerseits eine druckdichte Begrenzung der durch Öffnung in der Abdichtung eingepreßten weichelastischen erhärtbaren Verfüllmasse erreicht. Zum anderen gelingt ein Ausgleich zwischen der stellenweise unvermeidlichen Exzentrizität zwischen Schild und Tunnelröhrenachse, die die in Tunnelvortriebsrichtung frei beweg­ liche Abdichtung entkoppelt. Im Zuge der Bewegung des Vortriebs­ schildes, des Tübbingausbaus und der kontinuierlichen Verpressung des Ringraumes durch mehrere über den Umfang des Abdichtungsringes verteilte Öffnungen wird kontinuierlich erhärtbare Verfüllmasse in den Ringraum gepreßt. Der erzeugte Druck bewirkt eine sofortige und kontinuierliche Verspannung der Verfüllmasse mit dem Gebirge, der Tunnelröhre und dem Abdichtungsring. Damit wird das Hauptziel der Erfindung, nämlich eine setzungsarme Druchdringung des Gebirges mit einer aus Tübbingen zusammengesetzten Tunnelröhre, erreicht. Dabei kommt es auf eine besonders schnelle Erhärtung der Verfüllmasse nicht an. Damit bleibt der einzubauende Beton, der im übrigen nur geringe bis mittlere Festigkeit erreichen soll, längere Zeit pumpbar. Die Gefahr der Verstopfung der Zuführleitungen infolge einsetzender Er­ starrung ist geringer. Die Verstopfung der Zuführleitungen mit Beton bei Unterbrechung des Verpreßvorganges wird im Bereich des Fugenab­ dichtungsringes verhindert, in dem beispielsweise auswechselbare Packerrohre in entsprechenden Durchdringungsöffnungen des Fugenab­ dichtungsringes eingesetzt werden. Wie schon gesagt, erfolgt die Vor­ wärtsbewegung des frei beweglichen Abdichtungsringes völlig entkoppelt von der Bewegung des Schildes unter Aufrechterhaltung des über die Pumpleitungen eingetragenen Druckes in der Verfüllmasse. Zur Steue­ rung des Abdichtungsringes in eine Vortriebsrichtung dienen die druckstabilisierenden Stützaggregate.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen mehrere Möglichkeiten. So können die Stützaggregate zweckmäßigerweise aus Zylinderkolbenan­ ordnungen bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Fugenabdichtung und

Fig. 2 einen Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch die Fugenabdich­ tung in einer anderen Winkelstellung.

Die in den Figuren dargestellte Fugenabdichtung besteht aus einem zwischen dem Hinterende eines Schildschwanzes 1 sowie dem Vorderende eines Tübbingausbaus 2 angeordneten Fugenabdichtungsring und dient zum Abdichten der Schildschwanzfuge 3 im Zuge deren Verpressung mit einem Verpreßmaterial, z.B. Beton. Der Fugenabdichtungsring ist relativ zum Schildschwanz 1 und Tübbingausbau 2 frei beweglich über einstellbare Stützaggregate in Form von Zylinderkolbenanordnungen in Vortriebsrichtung federnd beispielsweise am Schild abgestützt. In den Figuren sind diese Stützaggregate im einzelnen nicht dargestellt; erkennbar ist in Fig. 1 nur eines von mehreren Befestigungsaugen 4, an denen die Stützaggregate befestigt sind. Gleichmäßig über den Umfang verteilt sind an der vorderen Stirnseite des Fugenabdichtungs­ ringes mehrere Verpreßmaterialzuführungsöffnungen 5 vorgesehen (vgl. Fig. 2). Außerdem trägt der Fugenabdichtungsring eine elastische Außendichtung 6 und eine elastische lnnendichtung 7. Die elastische Außendichtung 6 besteht aus einem Gummi- oder Kunststoffring, der an die Innenseite des Schildschwanzes 1 anlegbar ist; hierzu sind entsprechende radiale Einstellschrauben 8 vorgesehen. Die gegen die Außenseite des Tübbingausbaus 2 preßbare Innendichtung 7 besteht aus einer nachlaufenden Federblechabdichtung, die durch Radial­ schrauben 9 am Fugenabdichtungsring befestigt ist.

Claims (2)

1. Fugenabdichtung zwischen einem Schildschwanz und einem Tübbing­ ausbau, bestehend aus einem Fugenabdichtungsring, der relativ zum Schildschwanz (1) und zum Tübbingausbau (2) in Längsrichtung des Schildes frei beweglich und über einstellbare Stützaggregate federnd abgestützt sowie mit Verpreßmaterialzuführungsöffnungen (5) versehen ist und der einerseits eine nachlaufende Federblechdichtung als Innendichtung (7) sowie andererseits eine an die Innenseite des Schild­ schwanzes (1) anlegbare elastische Außendichtung (6) aus einem radial einstellbaren Gummi- oder Kunststoffring trägt.

2. Fugenabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützaggregate aus Zylinderkolbenanordnungen bestehen.