DE3927446C1 - Yieldable tunnel wall support - has segmental frames with sprayed concrete and infill - Google Patents
Yieldable tunnel wall support - has segmental frames with sprayed concrete and infillInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen nachgiebigen Verbundausbau für einen langgestreckten Untertageraum, insbesondere einer Strecke in einem Bergbaubetrieb oder eines Tunnels, - mit einer Spritzbetonschicht auf der Wand des begrenzenden Ge birges, einer Mehrzahl von in Längsrichtung des Untertage raumes angeordneten Ausbaurahmen aus nach Maßgabe der Konver genz einschubnachgiebig verbundenen Ausbausegmenten und einer Betonhinterfüllung zwischen der Spritzbetonschicht und den Ausbaurahmen, wobei den benachbarten Ausbaurahmen Verbindungs elemente zugeordnet sind und die Betonhinterfüllung, ggf. mit Verzugmatten, sich längs des Untertageraumes erstreckt. Bei der Ausführungsform mit Verzugmatten können diese als Beweh rung in die Betonhinterfüllung eingebettet sein. Der Ausdruck Ausbaurahmen steht sowohl für offene Ausbaubögen, aber auch für geschlossene Ausbauringe. Es versteht sich, daß zusätz liche Begrenzungs- oder Blockierelemente an den Ausbaurahmen angeordnet sein können, z. B. zwischen den sogenannten Über lappungsstößen, so daß je nach Auslegung eine Erhöhung des Asubaustützdruckes oder auch eine Blockierung des Nachgiebig keitsverhaltens der Ausbaurahmen erfolgt. Der Ausdruck Beton hinterfüllung ist im Rahmen der Erfindung unabhängig von den Baustoffen, von dem Binder, den Zuschlagstoffen und den Zu satzstoffen.The invention relates to a flexible composite expansion for an elongated underground storage room, especially one Route in a mining operation or a tunnel, - with a shotcrete layer on the wall of the delimiting Ge birges, a plurality of in the longitudinal direction of the underground expansion frame arranged in accordance with the converters expansion-compliantly connected expansion segments and one Concrete backfill between the shotcrete layer and the Extension frame, connecting the adjacent extension frame elements are assigned and the concrete backfilling, if necessary with Warp mats, extends along the underground space. At the embodiment with arrest mats can this as a moving be embedded in the concrete backfill. The expression Extension frame stands for both open extension arches, but also for closed removal rings. It is understood that additional Limiting or blocking elements on the expansion frame can be arranged, for. B. between the so-called About lapping impacts, so that depending on the design an increase in Asuba support pressure or a blocking of the compliant behavior of the expansion frame. The expression concrete backfilling is independent of the scope of the invention Building materials, from the binder, the aggregates and the additives substitutes.
Bei dem aus der Praxis bekannten Verbundausbau, von dem die Erfindung ausgeht, sind die Verbindungselemente für die Ver bolzung eingerichtet und insoweit gleichsam starre Elemente. Sie sind insbesondere in radialer Richtung in bezug auf den Untertagebau, z. B. die Strecke oder die Tunnelröhre und in Umfangsrichtung des Verbundausbaus nicht zusammenquetschbar. Sie sind in ihrer Funktion starre Abstützungen benachbarter Ausbaurahmen und in das Nachgiebigkeitsverhalten der einzelnen Ausbaurahmen und des Verbundausbaus praktisch nicht integriert. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen kann nicht verhindert werden, daß bei starker Konvergenz der Verbund zwischen Spritzbetonschicht einerseits, Betonhinterfüllung andererseits und endlich des Systems aus den gereihten Ausbaurahmen be reichsweise aufgehoben wird, der Hinterfüllungsbeton freikommt und u. U. sogar ein unkontrolliertes Versagen eines Ausbau rahmens erfolgt, weil Ausbausegmente ausknicken.In the composite expansion known from practice, of which the Invention is based, are the connecting elements for the Ver Bolt set up and so far as it were rigid elements. They are particularly in the radial direction with respect to the Underground mining, e.g. B. the route or the tunnel tube and in The circumferential direction of the composite construction cannot be squeezed together. In their function, they are rigid supports adjacent Expansion framework and in the compliance behavior of the individual The expansion frame and the composite expansion are practically not integrated. As part of the known measures can not be prevented be that with strong convergence the bond between Shotcrete layer on the one hand, concrete backfilling on the other and finally the system from the row of expansion frames is abundantly lifted, the backfill concrete is released and u. Sometimes even an uncontrolled failure of an expansion frame occurs because expansion segments buckle.
Bei einem Streckenausbau, bei dem die Ausbaurahmen eine ge schlossene Innenschale bilden und bei dem die Ausbausegmente zu diesem Zweck aus Stahlwellblech bestehen, ist es bekannt (DE 38 06 126, PatG § 3 (2)), eine Hinterfüllung aus Beton segmentär auszubilden, wobei die Segmente den einzelnen Aus bausegmenten zugeordnet sind. Die Ausbausegmente sind in den einzelnen Ausbaurahmen durch zwischen den Ausbausegmenten angeordnete Nachgiebigkeitselemente, die als formveränderbare Quetschkörper oder auch bereichsweise elastisch ausgebildet sind, gegeneinander abgestützt.In the case of a line extension in which the extension frame has a ge form closed inner shell and in which the expansion segments are made of corrugated steel for this purpose, it is known (DE 38 06 126, PatG § 3 (2)), a backfill made of concrete train segmentally, with the segments the individual Aus construction segments are assigned. The expansion segments are in the individual expansion frames through between the expansion segments arranged resilience elements that can be changed as shape Squeeze body or also partially elastic are supported against each other.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbundausbau des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiter auszubilden, daß auch bei beachtlicher Konvergenz der Verbund nicht beeinträch tigt wird und eine sichere Aufnahme der Gebirgskräfte bei definierter Nachgiebigkeit gewährleistet werden kann.The invention has for its object a composite expansion the structure described at the outset so that even if there is considerable convergence, the network does not impair is taken and a safe absorption of the mountain forces defined compliance can be guaranteed.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Ver bolzungselemente als Quetschelemente ausgeführt sind, die unter dem Einfluß des Gebirgsdruckes zumindest in ihrer Quer richtung zusammenquetschbar sind, daß die Quetschelemente an der Spritzbetonschicht anliegen, auf den Ausbausegmenten auf liegen sowie im übrigen in der Betonhinterfüllung gekammert sind, und daß die Quetschelemente in Längsrichtung des Unter tageraumes von Ausbaurahmenpaar zu Ausbaurahmenpaar gegenei nander versetzt sind. Daß die Quetschelemente in Querrichtung zusammenquetschbar sind, meint, bezogen auf den Ausbaurahmen, in Umfangsrichtung. Orthogonal zur Längsrichtung meint in radialer Richtung. Es versteht sich, daß die Quetschelemente zum Inneren des Untertageraumes hin im allgemeinen freiliegen und nicht von der Betonhinterfüllung abgedeckt sind, obwohl eine das beschriebene Quetschverhalten nicht beeinträchtigende Betonabdeckung vorgesehen sein kann. Die Quetschelemente kön nen im Rahmen der Erfindung eine doppelte Funktion erfüllen. Sie können nämlich gleichzeitig als Verbolzungselemente ausge bildet und eingesetzt sein. Stets ermöglichen die Quetschele mente, weil sie in der beschriebenen Art und Weise zusammen quetschbar eingerichtet sind, eine Umfangsanpassung der Beton hinterfüllung. Betrachtet man die Betonhinterfüllung für sich, so ist diese nach Maßgabe der Quetschelemente nachgiebig. Die Quetschelemente funktionieren auch ausrichtend und können vorpfändend eingesetzt werden. Die versetzte Anordnung der gleichzeitig als Quetschelemente wirkenden Verbundelemente beseitigt das beschriebene Ausknicken von Ausbausegmenten und erhöht dadurch die Stabilität. Es versteht sich, daß eine Abstimmung der Verbindungstechnik der Ausbausegmente auf die Quetschelemente erfolgt, so daß sich ein definiertes Verfor mungsverhalten des gesamten Systems unter dem Einfluß der Gebirgskräfte bei der Konvergenz ergibt.To achieve this object, the invention teaches that the Ver Bolting elements are designed as crimping elements under the influence of the mountain pressure at least in their cross direction can be squeezed that the squeeze elements the shotcrete layer, on the expansion segments lie as well as chambered in the concrete backfill are, and that the squeezing elements in the longitudinal direction of the sub counter space from pair of expansion frames to pair of expansion frames are displaced. That the squeezing elements in the transverse direction can be squeezed together, in relation to the expansion frame, in the circumferential direction. Orthogonal to the longitudinal direction means in radial direction. It is understood that the squeeze elements generally exposed to the interior of the basement and are not covered by the concrete backfill, though one that does not impair the described squeezing behavior Concrete cover can be provided. The squeeze elements can NEN perform a double function within the scope of the invention. You can namely out at the same time as bolting elements forms and be used. The squeeze is always possible mente because they are together in the way described are squeezable, a circumferential adjustment of the concrete backfill. If you look at the concrete backfill for yourself, so this is flexible according to the squeeze elements. The Crushing elements also work and can align to be used in advance. The staggered arrangement of the composite elements acting simultaneously as squeeze elements eliminates the described buckling of expansion segments and this increases stability. It is understood that a Matching the connection technology of the expansion segments to the Squeezing elements take place so that a defined deformation behavior of the entire system under the influence of Mountain forces in the convergence results.
Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglich keiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Es ist praktisch, wenn die Spritzbetonschicht als frühtragende Konsolidierungs schicht ausgeführt ist. Sie kann ggf. mit Gebirgsankern ausgerüstet sein, obwohl dieses zumeist nicht erforderlich ist. There are several possible options within the scope of the invention further training and design. It is practical, if the shotcrete layer as an early bearing consolidation layer is executed. If necessary, you can use rock anchors be equipped, although this is usually not necessary is.
Die Gestaltung der Quetschelemente ist im Rahmen der Erfin dung weitgehend beliebig. Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Quetschelemente aus Porenbe ton aufgebaut und dadurch zusammenquetschbar sind. Ein solcher Aufbau schließt Bewehrungen der Quetschelemente nicht aus. Die Anordnung kann dabei so getroffen werden, daß die Be wehrung sich mitverformt. Die Quetschelemente können aber auch aus einem Holzwerkstoff bestehen. Ein anderer Vorschlag der Erfindung geht dahin, die Quetschelemente als Schlauch oder Kissen auszuführen, die eine ausreichend verformungs fähige Füllung aufweisen. Im Rahmen der Erfindung liegt es fernerhin, die Quetschelemente als unter dem Einfluß der Gebirgskräfte verformungsfähige Kastentragwerke aus Blech zu gestalten. Auch diese können eine verformungsfähige Füllung aufweisen. Jedenfalls wird man die Quetschelemente mit den Ausbausegmenten verbinden, z. B. durch Verschraubung, durch Schellen od. dergl. Bei dem erfindungsgemäßen Verbundausbau ist es möglich, auch die Betonhinterfüllung in Grenzen nach giebig auszuführen. Sie ist jedoch zweckmäßigerweise weniger nachgiebig und weniger zusammenquetschbar als es die Quetsch elemente sind. In bezug auf die Anordnung der Quetschelemente ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch ge kennzeichnet, daß die Quetschelemente von Ausbaurahmenpaar zu Ausbaurahmenpaar mittig gegeneinander versetzt sind und parallel zur Achse des Untertageraumes verlaufen. Die Quetsch elemente können aber auch schräg zur Achse des Untertage raumes verlaufen.The design of the squeezing elements is part of the Erfin largely arbitrary. A preferred embodiment is characterized in that the squeeze elements from Porenbe built up and can be squeezed together. Such a Structure does not exclude reinforcements of the squeeze elements. The arrangement can be made so that the loading defense deformed. The squeeze elements can also consist of a wood material. An other suggestion the invention goes there, the squeeze elements as a hose or perform pillows that are sufficiently deformed capable filling. It is within the scope of the invention furthermore, the squeezing elements as under the influence of Mountain forces deformable box structures made of sheet metal shape. These can also be a deformable filling exhibit. In any case, the squeeze elements with the Connect expansion segments, e.g. B. by screwing through Clamps or the like. In the composite construction according to the invention it is possible to backfill the concrete backfill within limits to do well. However, it is expediently less compliant and less crushable than the squeeze elements are. With regard to the arrangement of the squeeze elements is a preferred embodiment of the invention thereby indicates that the squeeze elements of the pair of expansion frames are offset to one another in the center of the expansion frame and run parallel to the axis of the underground space. The squeeze elements can also be inclined to the axis of the underground space run.
Die erreichten Vorteile beruhen auf einer Kombination der im Hauptanspruch beschriebenen Maßnahmen und werden durch die Merkmale der weiteren Ansprüche fortgeführt. Man erreicht auch bei beachtlicher Konvergenz sehr definierte Verhältnisse und ein sauberes Einschubverhalten, ohne daß sich der Verbund auflöst und wegen des fehlenden Verbundes eintretende Aus knickungen von Ausbausegmenten in Kauf genommen werden müßten.The advantages achieved are based on a combination of the Measures described in the main claim and are supported by the Features of the further claims continued. You get there very defined conditions even with considerable convergence and a clean insertion behavior without the bond dissolves and occurs due to the missing network kinks in expansion segments would have to be accepted.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer DarstellungIn the following, the invention is based on only one Embodiment representing drawing in more detail explained. It shows a schematic representation
Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Verbund ausbau mit einem vergrößerten Ausschnitt A, Fig. 1 shows a section through an inventive composite configuration with an enlarged detail A,
Fig. 2 entsprechend der Fig. 1 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ver bundausbaus mit vergrößertem Ausschnitt B, Fig. 2 according to the Fig. 1 is a section through another embodiment of a collar according to the invention Ver expansion enlarged detail B,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung Elemente des Verbund ausbaus, Fig. Expanding in a perspective view the elements of the composite 3,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 4 shows an enlarged detail of the object according to FIG. 1,
Fig. 5 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach Fig. 4, Fig. 5 is a section in direction CC by the subject matter according to Fig. 4,
Fig. 6 das Quetschelement aus dem Gegenstand der Fig. 5 aus Richtung des Pfeiles D, Fig. 6, the squeezing out of the article of FIG. 5 from direction of arrow D,
Fig. 7 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 4, und Fig. 7 is a side view of the subject of Fig. 4, and
Fig. 8 entsprechend der Fig. 3 in weiterer Schematisierung eine andere Ausführungsform von Elementen eines er findungsgemäßen Verbundausbaus. Fig. 8 corresponding to FIG. 3 in a further schematic another embodiment of elements of a composite construction according to the invention.
Der in den Figuren dargestellte Verbundausbau ist für einen langgestreckten Untertageraum bestimmt, wozu auf die Fig. 3 und 8 verwiesen wird. Es mag sich um eine Strecke in einem Bergbaubetrieb handeln. Ähnlich liegen die Verhältnisse beim Tunnelausbau.The composite construction shown in the figures is intended for an elongated underground storage space, for which reference is made to FIGS. 3 and 8. It may be a route in a mining operation. The situation is similar with tunnel expansion.
Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, gehören zu dem Verbund ausbau eine Spritzbetonschicht 1 auf der Wand des den Tunnel bzw. die Strecke umgebenden Gebirges 2 (in dem die Strecke oder der Tunnel aufgefahren sind), eine Mehrzahl von in Längs richtung des Untertageraumes angeordneten Ausbaurahmen 3 aus nach Maßgabe der sogenannten Konvergenz einschubnachgiebig verbundenen Ausbausegmenten 4 und eine Betonhinterfüllung 5 zwischen der Spritzbetonschicht 1 und den Ausbaurahmen 3. Es versteht sich, daß die Ausbausegmente 4 durch Schellen oder ähnliche Verbindungsmittel verbunden sind. Betrachtet man den Einschubbereich bei den Ausbaurahmen 3 nach Fig. 1, so ist ein sehr großer Einschubbereich erkennbar und dadurch eine sehr große Konvergenz möglich. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist demgegenüber der Einschub dadurch begrenzt, daß Ausbausegmente 4 auf ihrem Einschubweg gegeneinanderstoßen. Zwischen den benachbarten Ausbaurahmen 3 befinden sich Ver bolzungselemente. Die Betonhinterfüllung 5 erstreckt sich längs des Untertageraumes. Insoweit könnten auch Verzugmatten angeordnet sein, was nicht gezeichnet worden ist. As can be seen in FIGS . 1 and 2, the composite construction includes a shotcrete layer 1 on the wall of the mountains 2 surrounding the tunnel or route (in which the route or tunnel is opened), a plurality of in the longitudinal direction of the Extension frame 3 arranged below the underground space, consisting of extension segments 4 flexibly connected according to the so-called convergence and a concrete backfill 5 between the shotcrete layer 1 and the extension frame 3 . It is understood that the expansion segments 4 are connected by clamps or similar connecting means. If one looks at the insertion area in the expansion frame 3 according to FIG. 1, a very large insertion area can be seen and a very large convergence is thereby possible. In the embodiment according to FIG. 2, on the other hand, the insertion is limited in that expansion segments 4 abut one another on their insertion path. Between the adjacent expansion frame 3 there are Ver bolting elements. The concrete backfill 5 extends along the underground space. In this respect, delay mats could also be arranged, which has not been drawn.
Im Ausführungsbeispiel dienen die Quetschelemente zu gleich, mehr oder weniger ausgeprägt, als Verbolzung. Sie sind erfindungsgemäß als Quetschelemente 6 ausgeführt, die unter dem Einfluß des Gebirgsdruckes in ihrer durch Pfeile angedeuteten Querrichtung und, wie ebenfalls durch Pfeile an gedeutet, orthogonal zu ihrer Längserstreckung zusammen quetschbar sind. Die Quetschelemente 6 liegen an dem Gebirge 2 an, sie liegen auf den Ausbausegmenten auf und sind im übrigen in der Betonhinterfüllung 5 gekammert, wozu insbesondere auf die vergrößerten Ausschnitte A und B in den Fig. 1 und 2 verwiesen wird. Zum Innenraum des Untertageraumes hin ist im allgemeinen eine Betonabdeckung der Quetschelemente 6 nicht vorgesehen. Die Quetschelemente 6 sind in Längsrichtung des Untertageraumes von Ausbaurahmenpaaar zu Ausbaurahmenpaar gegeneinander versetzt angeordnet, wie es die Fig. 3 und 8 erkennen lassen. Die Spritzbetonschicht 1 ist als frühtragen de Konsolidierungsschicht ausgeführt. Sie könnte auch mit Gebirgsankern ausgerüstet sein. Die Quetschelemente 6 mögen aus Porenbeton aufgebaut und dadurch zusammenquetschbar sein. Sie könnten aber auch als ein entsprechend eingerichtetes Kastentragwerk aus Blech ausgebildet sein. Sie sind, wie die Fig. 4 bis 7 erkennen lassen im Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Schellen 7 mit den Ausbausegmenten 4 verbunden. Die Beton hinterfüllung 5 besteht aus Ortbeton oder aus Fertigbauteilen. Sie könnte ebenfalls in Grenzen nachgiebig sein, jedoch soll sie nicht derart weit zusammenquetschbar sein, wie es für die Quetschelemente 6 nach Maßgabe der Gebirgskräfte und des an gestrebten Verhaltens vorzusehen ist. In the exemplary embodiment, the squeezing elements serve as bolts, at the same time, more or less pronouncedly. They are designed according to the invention as squeeze elements 6 , which can be squeezed together under the influence of the mountain pressure in their transverse direction indicated by arrows and, as also indicated by arrows, orthogonal to their longitudinal extent. The squeezing elements 6 rest on the mountain 2 , they rest on the expansion segments and are otherwise chambered in the concrete backfill 5 , for which purpose in particular reference is made to the enlarged sections A and B in FIGS. 1 and 2. A concrete cover of the squeeze elements 6 is generally not provided toward the interior of the underground space. The squeezing elements 6 are arranged offset from one another in the longitudinal direction of the underground space from the pair of expansion frames to the pair of expansion frames, as can be seen in FIGS. 3 and 8. The shotcrete layer 1 is designed as a premature consolidation layer. It could also be equipped with rock anchors. The squeeze elements 6 may be constructed from aerated concrete and thereby be squeezable. But they could also be designed as a suitably furnished box structure made of sheet metal. As can be seen in FIGS . 4 to 7, they are connected to the expansion segments 4 in the exemplary embodiment with the aid of clamps 7 . The concrete backfill 5 consists of in-situ concrete or from prefabricated components. It could also be flexible within limits, but it should not be able to be squeezed together as far as is to be provided for the squeezing elements 6 in accordance with the mountain forces and the desired behavior.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Quetschelemente 6 von Ausbaurahmenpaar zu Ausbaurahmenpaar mittig versetzt, sie verlaufen im übrigen parallel zur Längsachse des Unter tageraumes. Sie können aber auch schräg angeordnet sein, wie es die Fig. 8 erkennen läßt.In the embodiment according to FIG. 3, the crimping elements 6 are offset in the center from the pair of expansion frames to the pair of expansion frames, and they run parallel to the longitudinal axis of the lower storage space. But they can also be arranged obliquely, as can be seen in FIG. 8.
Claims (6)
einer Spritzbetonschicht auf der Wand des begrenzenden Gebirges,
einer Mehrzahl von in Längsrichtung des Untertage raumes angeordneten Ausbaurahmen aus nach Maßgabe der Konvergenz einschubnachgiebig verbundenen Ausbauseg menten und
einer Betonhinterfüllung zwischen Spritzbetonschicht und den Ausbaurahmen,
wobei den benachbarten Ausbaurahmen Verbindungselemente zuge ordnet sind und die Betonhinterfüllung, ggf. mit Verzugmatten, sich längs des Untertageraumes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente als Quetschelemente (6) ausgeführt sind, die unter dem Einfluß des Gebirgsdruckes zumindest in ihrer Querrichtung zusammen quetschbar sind,
daß die Quetschelemente (6) an der Spritzbetonschicht anliegen, auf den Ausbausegmenten (4) aufliegen sowie im übrigen in der Betonhinterfüllung (5) gekammert sind, und
daß die Quetschelemente (6) in Längsrichtung des Untertage raumes von Ausbaurahmenpaar zu Ausbaurahmenpaar gegeneinander versetzt sind.1. Resilient composite expansion for an elongated underground, especially a route in a mining operation or a tunnel - with
a shotcrete layer on the wall of the delimiting mountains,
a plurality of extension frames arranged in the longitudinal direction of the underground space from expansion segments which are flexibly connected in accordance with the convergence and
a concrete backfill between the shotcrete layer and the expansion frame,
whereby the adjacent expansion frame connecting elements are assigned and the concrete backfilling, possibly with warping mats, extends along the underground space, characterized in that the connecting elements are designed as squeezing elements ( 6 ) which can be squeezed together at least in their transverse direction under the influence of the rock pressure ,
that the crushing elements (6) rest against the layer of spray concrete, resting on the expansion segments (4) and are chambered in the rest in the concrete backfill (5), and
that the crimping elements ( 6 ) are offset from one another in the longitudinal direction of the underground space from pair of expansion frames to pair of expansion frames.
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