EP0330730A2 - Fugenband für Raumfuge - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung ist bei Fugenbändern (20) für Raumfugen zwischen zwei Tunnelabschnitten eine Unterstützung der außenliegenden Abdichtung der Tunnelabschnitte vorgesehen, insbesondere bei Wasserdruck.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fugenband für eine Raumfuge im Tunnelbau zwischen zwei in Beton erstellten Tunnel­abschnitten, wobei das Fugenband auf eine außenliegende Abdichtung aufgeschweißt wird und mit einem schlauch­förmigen Dehnteil versehen ist.
• Im Tunnelbau ist der Betonausbau die derzeit gebräuch­liche Ausbauart. Der Tunnel wird in Abschnitten betoniert. Dabei sind zwei Verfahrensweisen gebräuch­lich: Entweder werden die Tunnelabschnitte in fort­laufender Reihe nacheinander betoniert oder aber es wird zwischen jeweils zwei Abschnitten zunächst ein Abschnitt freigelassen, so daß zunächst der erste, dritte, fünfte usw. Tunnelabschnitt in Beton gefertigt wird, bevor der zweite, vierte, sechste usw. Tunnelab­schnitt betoniert wird.
• Unabhängig davon wird am Gebirgsausbruch die außen­liegende Abdichtung durchgehend über die gesamte Tunnellänge verlegt, bevor die Betonierungsarbeiten beginnen. Zumindest laufen die Arbeiten an der außenliegenden Abdichtung den Betonierungsarbeiten vor.
• An den Stoßstellen der Tunnelabschnitte entstehen Fugen, die je nach Alter des Tunnels (Schwinden des Betons) und Betontemperatur sich mehr oder weniger öffnen können. Dabei wird zwischen Preßfugen und Raumfugen unterschieden.
• Die Entscheidung "Preßfuge oder Raumfuge" hängt maßgeblich von den zu erwartenden Bewegungen ab, z.B. infolge Temperaturänderungen oder Gebirgsverformungen.
• Es sind auch Fugen bekannt, die in einem Teil Raumfuge, im anderen Teil Preßfuge sind. Dann kann z.B. außen - von der abdichtungstechnischen Seite gesehen - eine Raumfuge vorhanden sein, obwohl tunnelbautechnisch immer eine Preßfuge vorliegt.
• Bei Raumfugen besteht ein mehr oder weniger weit ge­öffneter Spalt zwischen den Tunnelabschnitten. In diesem Fugenbereich ist die Belastung der außen­liegenden Abdichtung bei Einwirken von Wasserdruck extrem hoch. Um dem Rechnung zu tragen, sind dort Fugenbänder gebräuchlich. Die Fugenbänder sind je nach Ausbildung mehrere 100 mm breit und werden im Fugenbereich an der außenliegenden Abdichtung verschweißt, bevor die Betonarbeiten durchgeführt werden. Die Verschweißung erfolgt unter Freilassung eines mittig befindlichen Dehnteiles des Fugenbandes. Im Ergebnis führt das zu zwei parallel am Fugenbandrand und parallel zur Fuge verlaufenden Schweißnähten zwischen Fugenband und außenliegender Abdichtung. Da insbesondere bei drückendem Wasser die Abdichtung den gesamten Tunnelquerschnitt überdeckt, verläuft das Fugenband dann ringförmig an der Innenseite der außenliegenden Abdichtung. Die beiden angesprochenen Schweißnähte bilden ihrerseits dann zwei parallel verlaufende Schweißnahtringe.
• Vorzugsweise ist das angeschweißte Fugenband innen­liegend auch mit Stegen versehen, die einbetoniert werden.
• Das Dehnteil ist an Dehnfugenbändern schlauchförmig ausgebildet. Der Schlauch wird dabei an der Innenseite angeordnet, so daß das Fugenband zur Seite der außenliegenden Abdichtung hin einen glatten, bandförmig durchlaufenden Basiskörper besitzt.
• Darüber hinaus ist an zeitgemäßen Fugenbändern eine Sollrißstelle im Dehnteil in dem der außenliegenden Abdichtung benachbarten Bereich, das ist der band­förmige Basiskörper, vorgesehen. Bei großer Be­ anspruchung des Fugenbandes entsteht dort ein Riß und der übrige Teil des verbleibenden schlaufenförmigen Dehnteils kann der Dehnung des Fugenbandes nachgeben.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die als so vorteilhaft angesehene Sollrißstelle auch Nachteile besitzt. Ein wesentlicher Nachteil ist die sich nach dem Riß bildende Öffnung in der Fuge. In diese Öffnung kann die außenliegende Abdichtung von drückendem Wasser eingedrückt werden. In ungünstigen Fällen führt das zu einer Beschädigung der Abdichtung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Beschädigung zu verhindern. Nach der Erfindung wird das durch eine Unterstützung der Abdichtung im Bereich des Dehnteiles erreicht. Als Unterstützung eignet sich z.B. eine Schaumstoff-Füllung des schlauchförmigen Dehnteiles. Um Fertigungsschwierigkeiten zu begegnen, kann es von Vorteil sein, das Fugenband mit dem schlauchförmigen Dehnteil zunächst mit offenem Schlauch zu extrudieren, dann auszuschäumen und anschließend mit einem den offenen Schlauch des Dehnteils überdecken­den Kunststoffstreifen zu verschließen. Derartige Streifen lassen sich leicht anschweißen. Material­seitig wird diese Voraussetzung dadurch erfüllt, daß das Fugenband, wie auch die Abdichtung und der den offenen Schlauch des Dehnteiles verschließende Streifen aus gleichem oder ähnlichem Kunststoff hergestellt wird; vorzugsweise einem Thermoplasten, z.B. einem Polyäthylencopolymer-Bitumengemisch.
• In bestimmten Fällen - wenn Relativsetzungen ausgeschlossen sind - eignet sich als Unterstützung auch ein das Dehnteil überbrückender biegesteifer Streifen. Der Streifen kann aus Kunststoff, aber auch aus Metall bestehen. Die Biegesteifigkeit setzt voraus, daß der überdeckende Streifen eine gewisse Härte besitzt. Um zu verhindern, daß Setzbewegungen in ungünstigen Situationen ein Einschneiden des Streifens in die außenliegende Abdichtung und/oder das Fugenband bewirken, ist es von Vorteil, den Streifen mit einem Gewebe zu umschließen. Dabei kann es sich um ein leichtes Kunststoffgewebe handeln, das ohne zu­sätzliche oder mit zusätzlicher Kunststoffbeschichtung im Querschnitt gesehen an beiden Seiten am Fugenband und/oder an der außenliegenden Abdichtung verschweißt wird.
• Alle Schweißvorgänge in dem hier tangierten Bereich lassen sich z.B. mit einer Heißluftverschweißung durchführen. Auch andere Schweißverfahren kommen in Betracht.
• Größere Biegesteifigkeit hat in der Regel eine sehr viel geringere Dehnung zur Folge, als sie bei dem für außenliegende Abdichtungen und Fugenbänder üblicher­weise verwendetem Kunststoffmaterial vorkommen. Das gilt besonders für überdeckende Streifen aus Metall, insbesondere Stahl. In solchen Fällen ist vorgesehen, daß der überdeckende Streifen wahlweise aus einem Flechtwerk verschiedener Metallstreifen besteht, die an den Rändern des überdeckenden Streifens miteinander verschweißt oder in sonstiger Weise gehalten sind und einen geringen Widerstand gegen Dehnung in Tunnellängs­richtung besitzen. Wahlweise kann die gewünschte Dehnung auch dadurch erzeugt werden, daß ein ein­stückiger Metallstreifen mit Ausnehmungen versehen ist. Geeignet sind besonders rautenförmige Aus­nehmungen, die zu einer relativ leichten Verformung des Blechstreifens in Tunnellängsrichtung führen.
• Im einfachsten Fall ist ein Metallstreifen mit Kunst­stoff kaschiert oder mit Kunststoffpartikeln be­schichtet, so daß er an einer Seitenkante oder an beiden Seitenkanten mit der außenliegenden Abdichtung und/oder dem innenliegenden Fugenband verschweißt werden kann.
• Wahlweise findet auch ein Hohlkörper als Unterstützung Verwendung. Der Hohlkörper ist rohrförmig ausgebildet und wird dann in den schlauchförmigen Dehnteil des Fugenbandes eingeschoben oder eingelegt. Der Hohl­körper kann aus Kunststoff geeigneter Härte, kann jedoch auch aus Polyurethanschaum abgestimmter Härte oder dergleichen bestehen. Der Hohlkörper gewähr­leistet eine bleibende Unterstützung, setzt zugleich aber im Falle einer Setzbewegung einzelner Tunnelab­schnitte, d.h. einer Bewegung in der Fugenebene, der Verformung des Dehnteiles keinen wesentlichen Wider­stand entgegen.
• In Extremsituationen kann auch ein Materialstreifen ausreichend sein, der im Bereich des schlauchförmigen Dehnteiles eine Verdickung besitzt und den offenen schlauchförmigen Dehnteil verschließt. Die Verdickung kann angeformt sein. Die Verdickung kann jedoch auch durch Verbindung verschiedener Materialstreifen entstehen, wobei der im Innern des schlauchförmigen Dehnteils vorgesehene Streifen vorzugsweise aus Kunststoff größerer Biegesteifigkeit besteht.
• Im übrigen kommt auch ein Blechstreifen in Betracht, der mit Dehnungsschleifen in den schlauchförmigen Dehnteil eingelegt ist. Die Dehnungsschleifen können im Verhältnis zur Tiefe bzw. zum Durchmesser des schlauchförmigen Dehnteils im Querschnitt gesehen ge­ ringere Abmessungen aufweisen, die Dehnungsschleifen können auch den schlauchförmigen Dehnteil ganz aus­füllen. Die Dehnungsschleifen geben dem Metallstreifen jede notwendige Längungsmöglichkeit. Zugleich bilden die Dehnungsschleifen bei einer Setzbewegung keinen wesentlichen Widerstand gegen die Verformung des schlauchförmigen Dehnteils.
• Bei Verwendung von Blechstreifen mit Dehnungsschleifen ist es von Vorteil, die Blechstreifen über die Gesamt­länge des Tunnelquerschnitts aus einzelnen Elementen zusammenzusetzen bzw. in Tunnellängsrichtung zu schlitzen, um das Dehnungsverhalten in Tunnellängs­richtung zu verbessern. Auch die Montage wird dadurch erleichtert.
• In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbei­spiele dargestellt.
• Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fugenband in einer Einbausituation im Querschnitt. Nach Figur 1 besitzt das erfindungsgemäße Fugenband eine Breite von 300 mm und eine Dicke von 4 mm. Mittig ist das mit 1 be­zeichnete Fugenband mit einem schlauchförmigen Dehn­teil 2 versehen. Der schlauchförmige Dehnteil 2 wird durch eine schlauchförmige Auswölbung des Fugenbandes gebildet und besitzt eine Sollbruchstelle, an der das schlauchförmige Dehnteil bei besonders hoher Belastung des Fugenbandes aufreißt, ohne seine Dichtwirkung zu verlieren. Die Sollbruchstelle ist mit 12 bezeichnet und wird durch eine Verringerung der Wandstärke des Fugenbandes im schlauchförmigen Dehnteil gebildet. Die Verdünnung befindet sich an der der mit 11 bezeichneten Abdichtung gegenüberliegenden Seite des schlauch­förmigen Dehnteils 2.
• Das Fugenband 1 besitzt beiderseits des Dehnteiles 2 innenliegend jeweils einen oder mehrere im gleichen Abstand angeordneten Steg 3. Die Stege 3 sind 4 cm lang und gerippt.
• Wahlweise ist das Fugenband 1 darüber hinaus mit einem oder zwei senkrechten Schenkeln versehen. Die senkrechten Schenkel befinden sich dann am schlauchförmigen Dehnteil 2 und verlängern das Fugenband zur Tunnelmitte hin, sind hier aber nicht dargestellt. Diese Schenkel sind für den Firstbereich des Tunnels vorgesehen, um dort ggf. bei mangelhafter Einbindung des Fugenbandes im Beton der Tunnelabschnitte ein Eindringen des Wassers in die Fuge zu verhindern.
• Das Fugenband 1 ist mit der außenliegenden Abdichtung 11 verschweißt. Die Schweißstellen sind mit 13 be­zeichnet. Sowohl das Fugenband 1 als auch die außen­liegende Abdichtung besteht z.B. aus einem äthylencopolymer­haltigen Bitumengemisch. Die außenliegende Abdichtung setzt sich aus einzelnen Bahnen zusammen, die in nicht dargestellter Weise miteinander verschweißt sind.
• Nach Figur 1 ist der Dehnteil 2 des Fugenbandes 1 darüber hinaus mit Kunststoff ausgeschäumt. Der Kunststoffschaum trägt die Bezeichnung 14 und ist ein Polyurethanschaum. Auch andere Schäume sind geeignet. Voraussetzung für den erfindungsgemäß vorgesehenen Schaum ist eine gewisse Härte, um im Falle eines Bruchs der Sollrißstelle auf die außenliegende Ab­dichtung 11 eine ausreichende Stützwirkung zu verur­sachen. Infolge der Unterstützung wird eine Ausbeulung des Fugenbandes 11 in den schlauchförmigen Dehnteil 2 sowie eine Beschädigung der Abdichtung in diesem Bereich verhindert.
• Gemäß Fig. 10 kann die Schaumstoff-Füllung 50 auch unabhängig von der Porenausbildung des Schaumes mit Hohlräumen 51 versehen sein. Das kann durch spezielle Formgebung beim Schäumen oder durch eingelegte Schläuche erfolgen.
• Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von dem nach Figur 1 dadurch, daß anstelle des Fugenbandes 1 ein Fugenband 20 vorgesehen ist, welches im Unterschied zum Fugenband nach Figur 1 ein zur Abdichtung 11 hin offenes Dehnteil besitzt. Das Fugenband 20 läßt sich mit einfacheren Werkzeugen als das Fugenband 1 extrudieren und auch einfacher mit Schaum 23 ausschäumen. Anschließend wird das schlauch­förmige Dehnteil 22 mit einem Materialstreifen 21 verschlossen, der am Fugenband 1 verschweißt wird.
• Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 unterscheidet sich von dem nach Figur 1 dadurch, daß anstelle des die außenliegende Abdichtung 11 unterstützenden Schaumes ein Metallstreifen 30 vorgesehen ist. Der Metallstreifen 30 kann durch eine Gewebelage unter­schiedlicher Metallstreifen gebildet sein, wie dies schematisch in Figur 4 dargestellt ist. Dort sind die kreuzweise über- bzw. untereinandergelegten Streifen mit 31 und 32 bezeichnet. An den Rändern des Streifens 30 sind die Streifen 31 und 32 dann wahlweise ver­schweißt oder in sonstiger Weise zu einem festen Rand miteinander verbunden.
• Der Metallstreifen 30 kann auch einstückig hergestellt sein. Dann sind vorzugsweise Ausnehmungen vorgesehen, wie sie in Figur 4 bei 33 kenntlich gemacht sind. Diese Ausnehmungen sind gleichmäßig verteilt über die Länge des Streifens insbesondere im Bereich des Dehnteiles vorgesehen, so daß dem Streifen eine erhöhte Verformungsmöglichkeit bzw. Dehnungsmöglich­keit gegeben ist. Von Vorteil sind Ausnehmungen 33 in Rauten-Form bzw. rhombischer Form.
• Als Metall für den Streifen 30 eignet sich besonders nichtrostender Stahl.
• Für den Streifen 30 kann auch ein Kunststoffmaterial verwendet werden, das eine ausreichende Biegesteifig­keit besitzt. Solches Kunststoffmaterial ist relativ hart.
• Um sowohl im Falle der Verwendung von Metall als auch hartem Kunststoff für den Streifen 30 eine Beschädi­gung der außenliegenden Abdichtung 11 oder des innen­liegenden Fugenbandes 1 zu vermeiden, ist der Streifen 30 wahlweise zwischen zwei Kunststoffstreifen 34 und 35 eingebettet. Die Kunststoffstreifen können ganz oder teilweise aus Gewebe bestehen. Um den gewünschten Schutz der außenliegenden Abdichtung 11 und des Fugenbandes 1 herbeizuführen, eignen sich in Abhängig­keit von der Häufigkeit der Fugenbewegungen bereits relativ dünne Kunststoffstreifen 34 und 35 bzw. relativ dünne Gewebe. Mit den Kunststoffstreifen 34 und 35 läßt sich der Streifen 30 leicht an der außenliegenden Abdichtung 11 oder dem Fugenband 1 fixieren. Das kann an einer Seitenkante oder an beiden gegenüberliegenden und in Umfangsrichtung des Tunnels verlaufenden Seitenkanten erfolgen.
• Für die Befestigung des Streifens 30 würde im Falle der Verwendung von Metall auch eine Beschichtung des Metalls mit Kunststoff bzw. Kunststoffpartikeln ausreichen. Solcher Kunststoff wird dann aufkaschiert bzw. die Kunststoffpartikel werden in anderer, bekannter Weise an dem Materialstreifen zur Haftung gebracht.
• Das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 unterscheidet sich von dem nach Figur 2 dadurch, daß anstelle der Schaumstoff-Füllung 23 ein bei Setzung und Stauchung ausreichend verformbares eingelegtes Kunststoffrohr 40 vorgesehen ist. Das Kunststoffrohr 40 bewirkt die gewünschte Unterstützung der außenliegenden Abdichtung 11. Im Falle der Setzbewegung deformiert sich das Kunststoffrohr 40. Anstelle von Kunststoff kann auch Metall für das Rohr 40 verwendet werden. Anstelle des Rohres sind auch andere Hohlkörper geeignet. Das Rohr 40 läßt sich jedoch relativ einfach herstellen bzw. ist ein kostengünstiges Bauteil.
• Das Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist wiederum dem nach Figur 2 ähnlich, wobei die Stützfunktion des Schaumstoffes durch eine Verdickung des mit 41 bezeich­neten Überdeckungsstreifens gebildet wird. Nach Figur 7 ist der Streifen mit der Verdickung einstückig. Figur 8 zeigt einen mehrstückigen Streifen. D.h. nach Figur 8 setzt sich der Überdeckungsstreifen aus dem Streifen 21 sowie einem angeschweißten Kunststoffteil 42 zusammen. Das Kunststoffteil 42 verleiht dem Streifen 21 im Bereich des schlauchförmigen Dehnteils 22 die für eine Unterstützung der Abdichtung 11 gewünschte Steifigkeit, wobei aber die Funktion der Sollrißstelle erhalten bleibt.
• Figur 9 zeigt schließlich noch ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Fugenbandes 20 und eines Metall­streifens 45, der im Bereich des Dehnteiles 22 Dehn­schleifen 46 und 47 aufweist. Die ringförmig verlegbaren Dehnschleifen 46 und 47 verleihen dem Metallstreifen 45 eine außerordentliche Dehnfähigkeit in Tunnellängsrichtung. Die Schleifen 46 und 47 besitzen im Ausführungsbeispiel eine solche Höhe, daß sie den Hohlraum des schlauchförmigen Dehnteils des Fugenbandes etwa zur Hälfte ausfüllen. Die Dehnschleifen 46 und 47 können den Hohlraum auch ganz ausfüllen, d.h. bis zum Grund des Dehnteiles 22 reichen.
• Bei Setzbewegungen stellen die Dehnschleifen 46 und 47 sicher, daß die Verformung des Dehnteiles 22 nicht behindert wird. Dies kann auch vorteilhaft dadurch beeinflußt werden, daß der Streifen 45 quer zu seiner Längsrichtung durchgehend geschlitzt ist oder teil­weise geschlitzt ist. Bei durchgehenden Schlitzen entstehen einzelne Segmente, die zusammen den Streifen 45 bilden. Zweckmäßig ist, die Ränder der Streifen 45 in Kunststoffgewebe einzubinden.

Claims (17)

1. Fugenband für eine Raumfuge im Tunnelbau zwischen zwei in Beton erstellten Tunnelabschnitten, wobei das Fugenband auf eine außenliegende Abdichtung aufgeschweißt wird und einen schlauchförmigen Dehnteil aufweist, gekennzeichnet durch eine Unterstützung der außenliegenden Abdichtung (11) im Bereich des Dehnteiles.

2. Fugenband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Unterstützung durch eine Füllung des schlauchförmigen Dehnteils (2) mit Kunststoff­schaum gebildet wird.

3. Fugenband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Dehnteil (22) nach oben offen und/oder mit einem Streifen (21) verschlossen ist.

4. Fugenband nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnteil (22), mit einem ausreichend biegefesten oder ansonsten biegeweichen Streifen (30, 45) überdeckt ist.

5. Fugenband nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Überdeckungsstreifen (30, 45) aus Metall.

6. Fugenband nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen kunststoffbeschichteten bzw. mit Kunststoff kaschierten Metallstreifen (30, 45).

7. Fugenband nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (30) in ein Gewebe eingebettet ist.

8. Fugenband nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (30) aus einem Geflecht besteht.

9. Fugenband nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall­streifen mit Lochungen versehen ist.

10. Fugenband nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­net, daß die Lochungen (33) eine rhombische Form oder Rauten-Form aufweisen oder anderen Löchern.

11. Fugenband nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Verstärkung (41) des Kunststoffüberdeckungsstreifens.

12. Fugenband nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Verbundstreifen (21, 42).

13. Fugenband nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein in den schlauch­förmigen Dehnteil (22) eingelegtes Hohlprofil (40).

14. Fugenband nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein Kunststoffrohr.

15. Fugenband nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch einen Material­streifen (45) mit Dehnungsschleifen (46, 47).

16. Fugenband nach Anspruch 15, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Materialstreifen (45) quer zu seiner Längsrichtung ganz oder teilweise ge­schlitzt ist.

17. Fugenband nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaumstoff-Füllung (50) mit vom Porenvolumen unabhängigen Hohlräumen (51).

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