DE3817004A1 - Vorrichtung zur verwendung beim vorpressen eines baukoerpers durch einen erddamm oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung beim Vorpressen eines insbesondere rohrförmigen Baukörpers aus Stahlbeton zum Beispiel durch einen Erddamm oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Herstellung von Tunnels, Stollen oder sonstigen unterirdischen Bauwerken im hydraulischen Vorpreßverfahren ist es bekannt, den Baukörper ganz oder teilweise durch schmale, in Längsrichtung verlaufende, aneinandergrenzende, als Messerdielen wirkende Stahlblechelemente abzudecken, die sich auf die ganze Länge des Baukörpers erstrecken (DE-AS 21 59 486). Diese Stahlblechelemente werden mit gesonderten Pressen einzeln nacheinander vorgetrieben, so daß in ihrem Schutze der Boden an der Ortsbrust abgebaut und sodann, wenn alle Elemente vorgetrieben sind, der Baukörper im Schutze des ihn umgebenden Mantels um das gleiche Maß vorgeschoben werden kann.

Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die gesonderten Pressen zum Vortreiben der Stahlblechelemente am vorderen Ende des Bauwerks angeordnet und die Stahlblechelemente als Zugglieder ausgebildet, die mit dem Vortreiben der messerförmigen Spitze der Stahlblechelemente nachgezogen werden. Dies hat zur Folge, daß für jedes dieser Stahlblechelemente mindestens eine Presse vorgesehen sein muß, die am Ort verbleibt und daß außerdem vor Ort in der Nähe der Ortsbrust, also an vergleichsweise unzugänglicher Stelle gearbeitet werden muß.

Um ein Mitwandern des überlagernden Bodens zu vermeiden, sollen die Stahlblechelemente jeweils vor dem Verschieben des Baukörpers in der Pressengrube gegen das Erdreich verankert werden. Dennoch läßt sich aber die Gefahr nicht ausschließen, daß die beim Vorziehen der Stahlblechelemente auftretenden Stauchungen des Bodens sich summieren und insgesamt zu Verschiebungen des zu unterfahrenden Dammes führen.

Der Vorschub des Baukörpers selbst erfolgt bei diesem bekannten Verfahren über eine nicht näher beschriebene Gleitbahn. Es ist aber auch schon bekannt, Gleitbahnen im Bereich und im Schutze von vorweg vorgetriebenen Pilotstollen herzustellen und sie im Zuge des Vorschiebens des Baukörpers freizulegen (DE-OS 36 09 791). Der Vorschub des Baukörpers selbst erfolgt mittels hydraulicher Pressen, die sich gegen feste Widerlager im Gelände, z.B. gegen die Rückwand eines Vorpreßschachtes abstützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Vorpressen eines Baukörpers im Schutze einer Ummantelung aus Messerdielen eine Möglichkeit zu schaffen, um den Aufwand für das Vorpressen des Baukörpers und der Messerdielen zu verringern sowie etwaige horizontale Verschiebungen des umgebenden Erdreiches zu minimieren bzw. ganz zu verhindern.

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

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung, die Messerdielen als Druckglieder auszubilden, besteht darin, daß die zum Vorpressen der Messerdielen benötigten gesonderten Vortriebspressen an den rückwärtigen Enden der Messerdielen angeordnet werden. Damit erleiden die Messerdielen beim Vorpressen eine elastische Stauchung, die nach Wegnahme der Vorpreßkraft ein elastisches Aufatmen bewirkt und so ihrerseits ein elastisches Aufatmen des Bodens ermöglicht. Dabei besteht die Möglichkeit, die Messerdielen so zu dimensionieren bzw. zu konstruieren, gegebenenfalls durch elastische Fugenzwischenlagen, daß ihre Stauchungen denjenigen des Bodens entsprechen. Von Vorteil ist auch, daß die größten Stauchungen in den Dielen an der Stelle auftreten, an der auch die Stauchungen im Boden am größten sind, nämlich im Bereich der Vortriebspressen.

Von Bedeutung für die Verhinderung von eventuellen Verschiebungen des umgebenden Erdreichs, insbesondere eines bestehenden Dammes ist auch, daß ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Breite der Messerdielen und der Höhe der Uberlagerung eingehalten wird; dieses Verhältnis soll etwa 1 zu 3 betragen, d.h. die Breite der Messerdielen soll etwa 1/3 der Überlagerungshöhe sein.

Durch die Ausbildung der Messerdielen als Stahlbetonfertigbauteile und die Abdeckung der Fugen, und zwar sowohl der Längs-, als auch der Querfugen erhält die Ummantelung des Baukörpers eine lamellenartig dichte Ausbildung, daß für die gleitende Auflagerung bzw. Abstützung der Messerdielen gegenüber dem Baukörper Materialien mit außerordentlich geringem Reibungskoeffizienten, wie z.B. PTFE, verwendet werden können. Dies schafft in Verbindung mit dem Vorschub auf in vorweg vorgetriebenen Pilotstollen hergestellten Gleitbahnen die Möglichkeit, die Vorschubpressen für den Vorschub des Baukörpers gegenüber den Unterkonstruktionen dieser Gleitbahnen abzustützen, so daß die bislang notwendigen Aufwendungen für Widerlagerkonstruktionen entfallen können. Dies setzt voraus, daß die Summe der beim Vorschieben des Baukörpers zwischen diesem und den Messerdielen aktivierten Reibungskräfte geringer ist als die Reibungskräfte zwischen den durch den Baukörper belasteten Gleitbahnfundamenten und dem Erdreich; die Reibungskräfte zwischen dem Bauwerk und den Gleitbahnen spielen in diesem Zusammenhang keine Rolle. Der Baukörper hat in diesem Fall also etwa die gleiche Wirkung wie ein Schwergewichtskörper als Widerlager.

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

Fig. 1 einen Grundriß für das Durchpressen eines Baukörpers im Zuge einer Straße durch einen Damm,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen unterbrochenen Längsschnitt durch eine Messerdiele in größerem Maßstab entlang der Linie IV-IV in Fig. 5,

Fig. 5 eine Draufsicht auf Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 einen der Fig. 4 entsprechenden Längsschnitt mit Anordnung von Zwischenvorpreßstationen,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 7,

Fig. 9 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung einer anderen Ausführungsform und

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9.

Die aus den Darstellungen der Fig. 1 bis 3 erkennbare Baumaßnahme betrifft die Untertunnelung eines Dammes 1, über dessen Krone 2 ein Verkehrsweg 3, z.B. Eisenbahngleise, verläuft, durch ein Tunnelbauwerk 4 im Zuge einer Straße 5.

Bei dem Tunnelbauwerk 4 handelt es sich um einen zweizelligen geschlossenen Rahmen (Fig. 3), der in der späteren Vorschubrichtung (Pfeil 6) seitlich neben dem Damm 1 hergestellt wurde. Der Baukörper kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein; im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht er aus einer ebenen Sohle 7, einer Decke 8, zwei Seitenwänden 9 und einer Zwischenwand 10 aus Stahlbeton.

Für den Vorschub des Baukörpers 4 wurde zunächst eine Verschubbahn 11 hergestellt. Die Verschubbahn 11 besteht im Übertagebereich, also im Bereich der Herstellung des Baukörpers aus Fundamentstreifen 12 und im Untertagebereich, also im Bereich unterhalb des Dammes 1 aus im Zuge von Pilotstollen vorgetriebenen Vortriebsrohren 14, 15, die jeweils von einem Vorpreßschacht 15 entgegen der Vorschubrichtung des Baukörpers 4 vorgepreßt wurden. Die eigentlichen Gleitbahnen 16, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, befinden sich jeweils auf einer Unterkonstruktion, im Übertagebereich 11′ auf den Fundamentstreifen 12 und im Untertagebereich auf einem die Vortriebsrohre 13, 14 etwa zur Hälfte ausfüllenden Füllbeton 17. Die Unterkonstruktionen der Verschubbahnen 11 bestehen aus Stahlbeton und sind durch Bewehrungseinlagen 18 zugfest als Zugglieder ausgebildet; sie können auch vorgespannt sein. Am Ende des Übertagebereichs 11′ der Verschubbahn 11 befindet sich ein Widerlagerblock 19.

Sowohl an der Oberseite der Decke 8 des Baukörpers 4, wie auch an den Außenseiten der Seitenwände 9 sind Messerdielen 20 bzw. 21 angeordnet. Diese Messerdielen 20, 21 erstrecken sich jeweils über nahezu die gesamte Länge des Baukörpers 4 und sind jeweils dicht aneinandergrenzend angeordnet. Am rückwärtigen Ende des Baukörpers 4 befindet sich eine Widerlagerschwelle 22, gegen die sich die Vortriebspressen 23 für die Messerdielen 20 abstützen. Die Vorschubpressen 24 für den Baukörper selbst sind im unteren Bereich oberhalb der Verschubbahnen 11 angeordnet. Sie stützen sich über Druckkörper 25, die je nach Länge des Vorschubs eingesetzt werden, gegen das Widerlager 19 ab. Ausgestaltung und Funktion der Messerdielen 20 können im einzelnen anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert werden.

Jede der Messerdielen, und zwar sowohl der oberen Messerdielen 20, wie auch der seitlichen Messerdielen 21 besteht aus einem Stahlbetonfertigbauteil mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt (Fig. 6), das gegebenenfalls auch aus zwei oder mehr Abschnitten 20 a, 20 b zusammengesetzt sein kann. Die Messerdielen liegen auf der Außenfläche des Baukörpers 4, z.B. der Oberfläche 26 der Decke 8 auf durchgehenden Gleitlagerstreifen 27 auf. Außerdem sind die Messerdielen 20 am Baukörper 4 in Längsrichtung gleitend beweglich, aber rechtwinklig zum Bauwerk zugfest gehalten. Diese Halterung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch am Bauwerk 4 befestigte Halfenschienen 28 und entsprechende, die Messerdielen durchsetzende Halfenschrauben 29 realisiert, die an der Oberseite der Messerdielen unter Zwischenschaltung von Federelementen, wie z.B. Tellerfedern, mittels Schrauben 30 verschraubt sind. Die Messerdielen 20 sind so am Bauwerk einwandfrei richtungsmäßig festgelegt; diese Halterung bewirkt zugleich auch die Befestigung der seitlichen Messerdielen 21 in lotrechter Lage.

In den Längsfugen 31 zwischen benachbarten Messerdielen 20 befinden sich zwischen den durch Winkel befestigten oberen Längskanten Distanzstreifen 32; die Fugen 31 sind außerdem durch längsverlaufende Abdeckbleche 33 abgedeckt.

Am vorderen Ende jeder Messerdiele 20 befindet sich ein Messer 34 mit einer Schneide 35 aus Stahl. Das Messer ist abgeschrägt; die Schneide 35 liegt um die Höhe Δ h niedriger als die übrige Oberfläche der Messerdiele 20. Im Bereich und im Schutze dieses Messers 34 erfolgt der Abbau der Ortsbrust.

Jede Messerdiele 20 ist außerdem von mindestens einem Bewehrungsstab 36 durchsetzt, der mit seinem rückwärtigen Ende über das Ende der Messerdiele 20 hinausragt. Im vorliegenden Fall ist der Bewehrungsstab 36 in einem einbetonierten Hüllrohr längsbeweglich geführt und an den Enden der Messerdiele durch Verankerungsmuttern 37 festgelegt. Über diese Verankerungsmuttern 37 kann gegebenenfalls auch eine Art Druckvorspannung auf die Messerdiele 20 bzw. auf deren Abschnitte 20 a, 20 b aufgebracht werden.

Das rückwärts überstehende Ende 36′ durchsetzt die Widerlagerschwelle 22 längsbeweglich und ist an deren Außenfläche 38 von einer Rückhaltepresse 39 gehalten, die unter Vermittlung des Bewehrungsstabes 36 sowohl Druck-, als auch Zugkräfte auf die Messerdiele 20 übertragen kann.

Innerhalb der Messerdielen 20 können noch Leitungen 40 für ein Schmiermittel, z.B. eine Bentonitschlämpe, angeordnet sein, die sich mit einer Austrittsöffnung 41 in eine in der Oberfläche liegende Austrittsrinne 42 öffnet.

Wenn, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, die Messerdiele 20 aus zwei oder mehr Abschnitten 20 a, 20 b besteht, sind die Stirnseiten der einzelnen Abschnitte zweckmäßig durch Bleche 43 abgedeckt. In der Fuge 44 befindet sich eine Fugenzwischenlage 45 aus einem elastisch und/oder plastisch verformbaren Material, z.B. einem Elastomer.

Im Betrieb werden zunächst die Messerdielen 20 und 21 mittels gesonderter Vortriebspressen 46 einzeln um eine gewisse Länge vorgetrieben. Dabei muß darauf geachtet werden, daß zwischen zwei vorzutreibenden Messerdielen 20 mindestens eine Messerdiele in Ruhe verbleibt, um die vergleichsweise geringe Erdüberdeckung des Bauwerks nicht zu stören. Die beim Vorpressen einer Messerdiele 20 in dieser auftretende elastische Stauchung, sei es aufgrund des elastischen Verhaltens von Stahlbeton allein, sei es unter Hinzunahme der elastischen Stauchung einer Fugenzwischenlage 45, bewirkt nach Wegnahme der Vorpreßkraft ein Aufatmen, wodurch die Stauchung des Bodens wieder rückgängig gemacht wird.

Im Schutze der Messer 34 der einzelnen Messerdielen 20 wird dann die Ortsbrust abgebaut. Liegen alle Messerdielen auf gleicher Höhe bzw. ist die Ortsbrust auf die gesamte Breite abgebaut, dann kann mittels der Vorschubpressen 24 unter Abstützung gegen die Widerlager 19 der Baukörper 4 vorgeschoben werden. Um etwaigen Verschiebungen der Messerdielen 20 infolge des Böschungsdruckes vorzubeugen, werden die Messerdielen mittels der Rückhaltepressen 39 dauernd mit Druck beaufschlagt. Die beim Vorschieben des Baukörpers 4 auftretenden Reibungskräfte werden bei diesem Verfahren in der Fuge zwischen der Verschubbahn 11 und dem Boden in diesen übertragen; das Gewicht des Baukörpers 4 wirkt dabei als Auflast.

In den Fig. 7 und 8 ist im Längsschnitt und Grundriß dargestellt, wie bei längeren, aus mehreren Abschnitten 20 a′ und 20 b′ bestehenden Messerdielen 20′ neben den Vortriebspressen 23 weitere Zwischenpressen 46 angeordnet werden können. Die Zwischenpressen 46 liegen zwischen jeweils zwei Dielenabschnitten 20 a′, 20 b′ und sind jeweils durch ein Schleppblech 47 abgedeckt. Sie sind von dem Innenraum des Baukörpers 4 her durch eine Ausnehmung 48 in der Decke 8 her zugänglich.

In den Fig. 9 und 10 ist anhand eines der Fig. 4 entsprechenden Längsschnittes durch eine Messerdiele 20′′ eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Messerdiele 20′′, die im Prinzip in gleicher Weise ausgebildet ist wie im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 beschrieben wurde, ist hier über ihre gesamte Oberfläche von der Austrittsrinne 42 für ein Schmiermittel ausgehend durch ein Schleppblech 50 abgedeckt, das, wie Fig. 10 zeigt, auch die Längsfugen 31 zwischen benachbarten Messerdielen 20′ überdeckt. Dieses Schleppblech, das nur an einer Stelle mit der Messerdiele 20′′ verbunden ist, im übrigen aber lose aufliegt, hat zur Folge, daß sich elastische Formänderungen des Körpers der Messerdiele 20′, wie sie beim Vortreiben mittels der Vortriebspressen 46 auftreten können, sich nicht dem Boden mitteilen können, daß dieser vielmehr in Ruhe bleibt.

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Verwendung beim Vorpressen eines insbesondere rohrförmigen Baukörpers aus Stahlbeton zum Beispiel durch einen Erddamm oder dergleichen, wobei der Baukörper an der Oberseite und gegebenenfalls an den Seitenflächen durch schmale, aneinandergrenzende, sich in Vortriebsrichtung über seine gesamte Länge erstreckende Messerdielen abgedeckt ist, die mittels gesonderter Vortriebspressen einzeln nacheinander vorgetrieben werden und wobei im Schutz der Messerdielen an der Ortsbrust der Boden abgebaut und danach der Baukörper gegenüber den ihn umgebenden Messerdielen vorgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (20, 21) als Druckglieder ausgebildet und die Vortriebspressen (23) an den rückwärtigen Enden der Messerdielen (20, 21) angeordnet und gegenüber dem Baukörper (4) abstützbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der Messerdielen so gewählt wird, daß die beim Vorpressen der Dielen in das umgebende Erdreich eingeprägte Stauchung durch elastische Rückfederung der Dielen nach Wegnahme der Vorpreßkraft zumindest im wesentlichen rückgängig gemacht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (20, 21) als Stahlbetonfertigbauteile mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (20) aus einzelnen Abschnitten (20 a, 20 b) bestehen, die an ihren Stirnseiten druckfest gegeneinander abstützbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fugen (44) zwischen den Stirnseiten der Abschnitte (20 a, 20 b) jeweils eine elastisch und/oder plastisch verformbare Fugeneinlage (45), z.B. aus unbewehrtem Neoprene, angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten der Abschnitte (20 a, 20 b) Metallplatten (43) anliegen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens eines der stabförmigen Bewehrungselemente (36) der Messerdielen (20, 21) am rückwärtigen Ende (36′) über das Ende der jeweiligen Messerdiele (20, 21) hinausragt und dort mit einer doppelt wirkenden, gegen den Baukörper (4) abstützbaren Zylinder-Kolben-Einheit (39) kraftschlüssig verbindbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (36) die Messerdiele (20, 21) auf ihre gesamte Länge längsbeweglich durchsetzt und gegen den Betonkörper der Messerdiele gespannt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (20, 21) an ihrer dem Boden zugekehrten Oberseite zumindest im Bereich der Quer- und Längsfugen jeweils durch Bleche (33, 47, 50) abgedeckt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (20, 21) an der Außenfläche (26) des Baukörpers (4) unter Zwischenschaltung von Gleitlagern (27) aufgelagert bzw. abgestützt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß je Messerdiele (20, 21) mindestens zwei durchgehende streifenförmige Gleitlager (27) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (20, 21) an dem Baukörper (4) zugfest gleitend gehalten sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Messerdiele (20, 21) mindestens eine in deren Längsrichtung verlaufende Leitung (40) mit mindestens einer Austrittsöffnung (41) zum Einpressen eines Schmiermittels in die Bodenfuge vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (41) in eine quer zur Längsrichtung der Messerdiele verlaufende Rinne (42) mündet.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (20, 21) jeweils am vorderen Ende mit einem eine messerartige Schneide (35) bildenden Ansatz (34) aus Stahl versehen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Messerdielen (20, 21) am vorderen Ende abgeschrägt ausgebildet ist derart, daß die Schneide (35) um einen Betrag Δ h tiefer liegt als die übrige Oberseite.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei großer Länge der Messerdielen (20, 21) zwischen den einzelnen Abschnitten (20 a, 20 b) Zwischenpreßstationen (46) vorgesehen sind.

18. Verfahren zum Vorpressen eines Baukörpers vorzugsweise unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 17, bei dem sich der Baukörper während des Vorschiebens auf mindestens zwei in seitlichem Abstand voneinander angeordnete Gleitbahnen abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkonstruktion (12, 13, 14) der Gleitbahnen (16), die z.B. im Bereich und im Schutz von vorweg aufgefahrenen Pilotstollen hergestellt und im Zuge des Vorschiebens des Baukörpers (4) freigelegt werden, als Zugglieder ausgebildet sind und zusammen mit dem Gewicht des Baukörpers (4) als Widerlager beim Vorschieben des Baukörpers (4) dienen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkonstruktionen der Gleitbahnen vorgespannt sind.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Baukörper (4) am vorderen Ende gegenüber den Gleitbahnen in horizontaler Richtung gleitend gehalten ist.