DE3900431C3 - Streckenausbau, insbesondere für bergbauliche Untertagebetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Streckenausbau, insbesondere für bergbauliche Untertagebetriebe, mit in Umfangsrichtung der Strecke gekrümmten oder polygonartig zusammengesetzten Stahl­ blechsegmenten, gegebenenfalls Versteifungselementen und gegebenenfalls Gebirgsankern, wobei die Stahlblechsegmente zum Gebirge hin offene, in Streckenlängsrichtung verlaufende Profilkammern vorgegebenen Querschnitts aufweisen und in Streckenlängsrichtung sowie in Streckenumfangsrichtung ver­ bunden sind, wobei fernerhin die Stahlblechsegmente gebirgs­ seitig durch Beton an das Gebirge angeschlossen sind. Der Ausdruck "Strecke" umfaßt auch Tunnel. Der Streckenquerschnitt kann kreisförmig rund oder auch bogenförmig mit ebener Sohle ausgeführt sein. Der Ausdruck "Beton" bezeichnet insbesondere sogenannten Ausbaubeton, der beim Einbringen pumpfähig ist. Er kann auch mörtelfein sein.

Bei einem bekannten Streckenausbau (DE-PS 30 32 521) verlau­ fen die Profilkammern quer zur Streckenlängsrichtung, nämlich in Umfangsrichtung. Sie besitzen einen bogenförmigen Quer­ schnitt und definieren mit ihrer Betonhinterfüllung quer zur Streckenlängsrichtung verlaufende, statisch verhältnismäßig steife Ringe oder Ringsegmente aus Beton. Ihr Verbund in Streckenlängsrichtung entspricht einer Verbolzung. Insgesamt bildet die bekannte Ausführungsform, statisch betrachtet, ein Ringtragwerk aus benachbarten Ringen oder Ringsegmenten mit Abstützung benachbarter Ringe oder Ringsegmente gegeneinander, jedoch im übrigen schwachen Verbund der benachbarten Ringe oder Ringsegmente mit Hilfe von Bauteilen, die gleichzeitig als Gebirgsanker eingesetzt sind. In bezug auf die aufzuneh­ menden Gebirgskräfte, die in erster Näherung einem hydro­ statischen Spannungszustand vergleichbar sind, ist eine de­ finierte Nachgiebigkeit der Ringe oder Ringsegmente nicht eingerichtet. Sie ist im Tunnelausbau durch Federn oder der­ gleichen zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Stahlseg­ menten bekannt (DE-OS 33 39 476).

Im übrigen ist ein Streckenausbau des beschriebenen Aufbaus bekannt (DE-OS 26 37 738), bei dem zwischen Stahlblechsegmen­ ten mit in Streckenlängsrichtung verlaufenden Profilkammern Streckenausbaubögen mit besonderer Einrichtung und Gestaltung für die Nachgiebigkeit in Streckenlängsrichtung angeordnet sind. Eine Biegenachgiebigkeit für die Bereiche zwischen den in Umfangsrichtung der Strecke nebeneinander angeordneten Profilkammern und damit gleichsam zwischen entsprechenden Bereichen der Betonhinterfüllung ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Streckenaus­ bau des eingangs beschriebenen Aufbaus zu schaffen, der in bezug auf die aufzunehmenden Gebirgskräfte in Umfangsrichtung der Strecke ausreichend nachgiebig ist und außerdem ein Trag­ werk mit starkem Verbund benachbarter Stahlblechsegmente und deren Betonhinterfüllung in Streckenlängsrichtung darstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Beton in den Profilkammern mit dem Blech der Stahlblechsegmente Stahlbetonbalken bildet, daß die Stahlbetonbalken benachbarter Stahlblechsegmente ohne zwischengeschaltete Ausbaubögen über die gesamte Streckenlänge oder über einen Streckenabschnitt ohne Unterbrechung durchlaufen und daß die Stahlblechsegmente mit den Ausformungen zwischen den Profilkammern zumindest bereichsweise an dem Gebirge anliegen, oder die biegenachgiebigen Bereiche betonhinterfüllungsfrei ausgeführt sind oder daß die biegenachgiebigen Bereiche eine Betonhinterfüllung aufweisen, deren Dicke geringer ist als die der Stahlbetonbalken. - Es versteht sich, daß die in die Stahl­ betonbalken als äußere Bewehrung integrierten Stahlblechsegmente, insbesondere bezüglich der Blechdicke, nach den Regeln der Statik eingerichtet sind. Es versteht sich fernerhin, daß die Profilkammern und damit die Stahlbetonbalken benachbarter Stahlblechsegmente über die gesamte Streckenlänge oder über einen Streckenabschnitt ohne Unterbrechung durchlaufen. - Die Er­ findung beruht auf der Erkenntnis, daß im Streckenausbau ein starker Verbund des Ausbaus in Streckenlängsrichtung vorteil­ haft ist, der über die übliche Verbolzung von Ausbaurahmen hinausgeht, und verwirklicht diesen Verbund durch Stahlbeton­ balken, die in Streckenlängsrichtung verlaufen. Nichtsdesto­ weniger ist die für die Aufnahme der Gebirgskräfte vorteil­ hafte Nachgiebigkeit verwirklicht, weil die Bereiche zwischen den Stahlbetonbalken biegenachgiebig eingerichtet sind. Die Stahlbetonbalken können besonders biegesteif ausgeführt wer­ den. Das kann durch die Dimensionierung des Flächenträgheits­ momentes und durch zusätzliche Maßnahmen geschehen. In diesem Zusammenhang empfiehlt die Erfindung, in den Profilkammern an den Stegblechsegmenten befestigte Verbundelemente anzuord­ nen und diese in die Betonhinterfüllung einzubetonieren. Um die Biegesteifigkeit der Stahlbetonbalken zu vergrößern und gleichzeitig die Biegefestigkeit zu verbessern, empfiehlt die Erfindung, die Betonhinterfüllung als Faserbetonhinter­ füllung auszuführen, so daß die Stahlbetonbalken durch diese Fasern zusätzlich bewehrt sind. Dabei kann mit Metallfasern, drahtartigen oder nagelartigen Metallelementen, Kohlefasern, Kunststoffasern, Glasfasern oder dergleichen gearbeitet wer­ den.

Die Biegenachgiebigkeit zwischen den Stahlbetonbalken kann auf einfache Weise eingerichtet werden, insbesondere dadurch, daß die Stahlblechsegmente mit den Ausformungen zwischen den Profilkammern zumindest bereichsweise an dem Gebirge anlie­ gen, was in diesem Bereich die Dicke der Ausbaubetonschicht und damit die Biegesteifigkeit reduziert. Die Stahlblechseg­ mente können aber auch gebirgsseitig mit Abstützelementen, z.B. in Form von Bolzen oder Stützblechteilen, versehen sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Anordnung so zu treffen, daß die biegenachgiebigen Bereiche ebenfalls eine Betonhinterfüllung aufweisen, deren Dicke jedoch beachtlich geringer ist als die der Stahlbetonbalken, wobei diese Beton­ hinterfüllung hinter den biegenachgiebigen Bereichen gleich­ sam Sollbruchstellen bildet und dadurch die Nachgiebigkeit bewirkt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die biegenach­ giebigen Bereiche betonhinterfüllungsfrei auszuführen. Dazu können die Stahlblechsegmente mit geeigneten Abdichtungs­ leisten oder dergleichen versehen sein. Im Rahmen der Erfin­ dung liegt es, die Stahlblechsegmente aus Teilsegmenten zu­ sammenzusetzen, die jeweils eine Profilkammer und längslau­ fende Profilflansche aufweisen, wobei die Teilsegmente mit ihren Profilflanschen aufeinanderliegend angeordnet und mit­ einander verbunden sind. Eingangs wurde bereits erwähnt, daß bei dem Streckenausbau, von dem die Erfindung ausgeht, zu­ sätzlich Versteifungselemente angeordnet werden können. Um dieses auf einfache Weise zu ermöglichen, lehrt die Erfin­ dung, daß die Stahlblechsegmente streckenseitig mit Anschluß­ einrichtungen für den Anschluß der Versteifungselemente aus­ gerüstet sind, die folglich auch nachträglich einfach mon­ tiert werden können.

Arbeitet man nach der Lehre der Erfindung, so kann, je nach den Gebirgsverhältnissen, auf Aussteifungselemente verzich­ tet werden. Je nach den Gebirgsverhältnissen und dem beabsichtigten Verhalten des erfindungsgemäßen Streckenausbaus kann dieser aber, wie erwähnt, auch nachträglich mit Ausstei­ fungselementen versehen werden. In diesem Zusammenhang lehrt die Erfindung, als Versteifungselemente Ausbaubogenteilstücke anzuordnen und diese im Bereich der Stahlbetonbalken nachgie­ big mit den Stahlblechsegmenten und/oder miteinander zu ver­ binden. Erfolgt die Verbindung mit den Stahlblechsegmenten, so läßt sich die Anordnung auch so treffen, daß gleichzeitig ein Verbund mit den Stahlbetonbalken hergestellt wird. Dazu sind lediglich in den Beton hineinragende Verbindungselemente erforderlich. Die Ausbaubogenteilstücke können einen voll­ ständigen, geschlossenen oder auch einen U-förmig offenen Ausbaubogen bilden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Anordnung so zu treffen, daß die Ausbaubogenteilstücke sich lediglich über einen Bereich des Streckenumfanges erstrecken, also keinem geschlossenen oder U-förmig offenen Ausbaubogen angehören. Auf diese Weise können Bereiche versteift werden, die besonders große Gebirgskräfte aufzunehmen haben. Es ver­ steht sich, daß bei Anordnung der Versteifungselemente die zur Aufnahme der Gebirgskräfte erforderliche Nachgiebigkeit berücksichtigt werden muß. Dazu lehrt die Erfindung, daß die Ausbaubogenteilstücke einerseits starr und andererseits nach­ giebig an die Stahlblechsegmente angeschlossen sind. Die Aus­ bauteilstücke sind zweckmäßigerweise nachträglich montierbar. Im Rahmen der Erfindung liegt es, zusätzliche Gebirgsanker zu setzen, und zwar vorzugsweise im Bereich der Stahlbeton­ balken, die dazu entsprechend durchbohrt werden. Man ordnet sie vorteilhafter Weise auch dort an, wo die Ausbaubogenteil­ stücke starr an die Stahlblechsegmente angeschlossen sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 perspektivisch einen erfindungsgemäßen Streckenausbau in montiertem Zustand, ausschnittsweise und mit weit­ gehend entferntem Gebirge,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 2,

Fig. 4 entsprechend der Fig. 1 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Streckenausbaus und

Fig. 5 mit den Teilfiguren a) , b), c) in der Stirnansicht verschiedene Stahlblechsegmente für einen erfindungs­ gemäßen Streckenausbau.

Der in den Figuren dargestellte Streckenausbau ist insbeson­ dere für bergbauliche Untertagebetriebe bestimmt. Er besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus Stahlblechsegmenten 1, die zu einem kreisförmig geschlossenen oder U-förmigen Aggre­ gat zusammengesetzt werden. Versteifungselemente 2 und Ge­ birgsanker 3 können zusätzlich angeordnet werden. Die Stahl­ blechsegmente 1 weisen eine zum Gebirge hin offene Profilkam­ mer 4 konstanten Querschnitts bildende Profilierung auf. Die Stahlblechsegmente 1 sind in Streckenlängsrichtung sowie in Streckenumfangsrichtung, einem geschlossenen Ausbau oder ei­ nem bogenförmigen Ausbau angehörend, verbunden. Die Stahl­ blechsegmente 1 sind gebirgsseitig durch eine Betonhinterfül­ lung 5 an das Gebirge angeschlossen.

Insbesondere aus den Fig. 1 und 4 entnimmt man, daß die Profilkammern 4 in Streckenlängsrichtung verlaufen und mit ihrer Betonhinterfüllung 5 in Streckenlängsrichtung verlau­ fende, zumindest durch das angeschlossene Blech der Stahl­ blechsegmente 1 bewehrte Stahlbetonbalken 6 bilden. Das Flä­ chenträgheitsmoment dieser Stahlbetonbalken 6 ist einerseits durch den konstanten Querschnitt der Profilkammern 4, und zwar hauptsächlich durch diesen Querschnitt, andererseits aber auch die Oberfläche des Gebirges bestimmt. Die Bereiche 7 zwischen den Stahlbetonbalken 6 sind biegenachgiebig ein­ gerichtet. Es versteht sich, daß die Profilkammern 4 und da­ mit die Stahlbetonbalken 6 nach Maßgabe der aufzunehmenden Gebirgskräfte dimensioniert sind. Die in die Stahlbetonbal­ ken 6 als Bewehrung integrierten Stahlblechsegmente 1 sind, insbesondere bezüglich ihrer Dicke, nach den Regeln der Sta­ tik, aber auch stabilitätsmäßig, eingerichtet. In den Profil­ kammern 4 erkennt man an den Stahlblechsegmenten 1 befestigte Verbundelemente 8, die in die Betonhinterfüllung 5 hineinra­ gen und in den Beton eingebettet sind. Der Beton mag als Fa­ serbeton ausgeführt sein. Um die Biegeweichheit einzurichten, liegen die Stahlblechsegmente 1 zweckmäßigerweise mit den Ausformungen 9 zwischen den Profilkammern 4 zumindest be­ reichsweise an dem Gebirge an. Nicht gezeichnet wurde, daß die Stahlblechsegmente 1 gebirgsseitig Abstützelemente auf­ weisen können, um mit diesen am Gebirge anzuliegen. Im Aus­ führungsbeispiel weisen die biegenachgiebigen Bereiche 7 ebenfalls eine Betonhinterfüllung 5 auf. Deren Dicke ist je­ doch wesentlich geringer als die der Stahlbetonbalken 6. Auf diese Weise sind Sollbruchstellen definiert, die eine ausrei­ chende Nachgiebigkeit sicherstellen. Man könnte aber auch die biegenachgiebigen Bereiche 7 betonhinterfüllungsfrei aus­ führen Die einzelnen Stahlblechsegmente 1 erstrecken sich über einen Teilbereich des Streckenumfanges. Sie werden seg­ mentweise in den Untertageraum verbracht und dort montiert.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Stahlblechsegmente 1 aus Teilsegmenten 10 zusammenzusetzen, die jeweils eine Profilkammer 4 und längslaufend Profilflansche 11 aufweisen, wobei die Teilsegmente 10 mit ihren Profilflanschen aneinan­ der anliegend angeordnet sind. Dazu wird insbesondere auf die Fig. 5 verwiesen. In der Fig. 1 erkennt man, daß die Stahl­ blechsegmente 1 streckenseitig mit Anschlußeinrichtungen 12 für den Anschluß von Versteifungselementen 13 ausgerüstet sind. Die Figur zeigt die Versteifungselemente 13 im montier­ ten Zustand. Diese Anschlußeinrichtungen 12 können auf der anderen Seite der Stahlblechsegmente 1 mit besonderen Be­ festigungselementen 14 verbunden sein, wie es die Fig. 1 an­ deutet. Sie könnten zusätzlich auch in den Beton der Stahl­ betonbalken 6 eingebettet sein.

Aus der Fig. 5 entnimmt man, daß als Versteifungselemente 13 Ausbaubogenteilstücke angeordnet und diese im Bereich der Stahlbetonbalken 6 nachgiebig mit den Stahlblechsegmenten 1 und/oder miteinander verbunden sind. Die Nachgiebigkeits­ stellen sind mit dem Bezugszeichen 15 versehen worden. Grund­ sätzlich könnten die Versteifungselemente 13 einen vollstän­ digen, geschlossenen oder U-förmig offenen Ausbaubogen bil­ den. Das wurde in der Fig. 1 vorn angedeutet. Im übrigen wur­ de angedeutet, daß die Versteifungselemente 13 sich lediglich über einen Bereich des Streckenumfanges erstrecken. Die Ver­ steifungselemente 13 sind dabei einerseits starr und anderer­ seits nachgiebig an die Stahlblechsegmente 1 angeschlossen.

Sie können nachträglich montiert werden. Die Stahlblechseg­ mente 1 können auch so aneinander anschließbar sein, daß eine Kurvenführung der Strecke möglich ist. Sie können fernerhin durch Sicken od. dgl. bereichsweise versteift sein.

Claims (12)

1. Streckenausbau, insbesondere für bergbauliche Untertagebetriebe, - mit in Umfangsrichtung der Strecke gekrümmten oder polygonartig zusammengesetzten Stahlblechsegmenten, gegebenenfalls Versteifungselementen und gegebenenfalls Gebirgsankern, wobei die Stahlblechsegmente zum Gebirge hin offene, in Streckenlängsrichtung verlaufende Profilkammern vorgegebenen Querschnitts aufweisen und in Streckenlängsrichtung sowie in Streckenumfangsrichtung verbunden sind, wobei fernerhin die Stahlblechsegmente gebirgsseitig durch Beton an das Gebirge angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton (5) in den Profilkammern (4) mit dem Blech der Stahlblechsegmente (1) Stahlbetonbälken (6) bildet, daß die Stahlbetonbalken benachbarter Stahlblechsegmente (1) ohne zwischengeschaltete Ausbaubögen über die gesamte Streckenlänge oder über einen Steckenabschnitt ohne Unterbrechung durchlaufen und daß die Stahlblechsegmente (1) mit den Ausformungen (9) zwischen den Profilkammern (4) zumindest bereichsweise an dem Gebirge anliegen, oder die biegenachgiebigen Bereiche (7) betonhinterfüllungsfrei ausgeführt sind oder daß die biegenachgiebigen Bereiche (7) eine Betonhinterfüllung aufweisen, deren Dicke geringer ist als die der Stahlbetonbalken.

2. Streckenausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkammer (4) nach Maßgabe der aufzunehmenden Gebirgskräfte dimensioniert sind.

3. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Profilkammern (4) an den Stahlblechsegmenten (1) befestigte Verbundelemente (8) angeordnet und diese in die Betonhinterfüllung (5) einbetoniert sind.

4. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonhinterfüllung (5) als Faserbetonhinterfüllung ausgeführt und durch die Fasern zusätzlich bewehrt ist.

5. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechsegmente (1) gebirgsseitig mit Abstützelementen, z. B. in Form von Bolzen oder Stützblechteilen, versehen sind.

6. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechsegmente (1) aus Teilsegmenten (10) zusammengesetzt sind, die jeweils eine Profilkammer (4) und längslaufende Profilflansche (11) aufweisen, und daß die Teilsegmente (10) mit ihren Profilflanschen (11) aufeinanderliegend angeordnet und miteinander verbunden sind.

7. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechsegmente (1) streckenseitig mit Anschlußeinrichtungen (12) für den Anschluß von Versteifungselementen (13) ausgerüstet sind.

8. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Ausführungsform mit zusätzlichen Versteifungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß als Versteifungselemente Ausbaubogenteilstücke (2) angeordnet und diese im Bereich der Stahlbetonbalken (6) nachgiebig mit den Stahlblechsegmenten (1) und/oder miteinander verbunden sind.

9. Streckenausbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbaubogenteilstücke (2) einen vollständigen, geschlossenen oder U-förmig offenen Ausbaubogen bilden.

10. Streckenausbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbaubogenteilstücke (2) sich lediglich über einen Bereich des Streckenumfangs erstrecken.

11. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbaubogenteilstücke (2) einerseits starr und andererseits nachgiebig an die Stahlblechsegmente (1) angeschlossen sind.

12. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauteilstücke (2) nachträglich montierbar sind.