EP0629262B1 - Dichtungsprofil für tunnelrohrsegmente, insbesondere für einschwimmelemente - Google Patents

Dichtungsprofil für tunnelrohrsegmente, insbesondere für einschwimmelemente Download PDF

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EP0629262B1
EP0629262B1 EP94903733A EP94903733A EP0629262B1 EP 0629262 B1 EP0629262 B1 EP 0629262B1 EP 94903733 A EP94903733 A EP 94903733A EP 94903733 A EP94903733 A EP 94903733A EP 0629262 B1 EP0629262 B1 EP 0629262B1
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EP
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channels
seal
sealing
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central plane
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Siegfried Glang
Werner Grabe
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Phoenix AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
    • E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members

Definitions

  • the invention relates to a sealing arrangement consisting of end walls pressed against each other from two components Concrete, reinforced concrete or the like, in particular of tunnel tube segments; as well as from a strand-shaped seal elastomeric material (i.e. rubber or rubber-like Plastic) to seal the gap between the components or tunnel tube segments, the seal being a base part has, which is based on the sealing part on both sides under Formation of flanges is broadened and by means of this Flanges and corresponding additional anchoring parts one of the two end walls of the components or tunnel tube segments is attached, while with the base part integrally connected sealing part, seen in cross section is of a trapezoidal shape, in relation to the Base part with decreasing width at the same time Tapering the side flanks when pressing the Components or tunnel tube segments to seal the gap takes over.
  • a sealing arrangement consisting of end walls pressed against each other from two components Concrete, reinforced concrete or the like, in particular of tunnel tube segments; as well as from a strand-shaped seal elastomeric material (i.
  • Sealing arrangements of the type described above are for the various uses, known in the following especially on the area of application in tunnel construction, whereby the tunnel tube segments in particular float elements are discussed in more detail.
  • GB-A-22 10 117 presents a sealing arrangement in which two are abutting Tunnel segments each have a circumferential recess in which the sealing profiles Sit elastomeric material, which come to rest back to back.
  • the sealing profiles themselves have strand-shaped groove grooves and channels .. This sealing arrangement with the relative however, small sealing profiles do not allow under the extreme conditions mentioned above reliable sealing.
  • FIG. 1 is the end face (2) of the floating element (1) with two tunnel tubes with a sealing frame (3) equipped elastomeric material, now in the following on the cross section (section line A-A) of the sealing frame is discussed in more detail using various profile structures.
  • the gap (6) is sealed between the two floating elements (1, 4) made of concrete using the Seal (7).
  • the end faces (2, 5) of these components are each covered with a metal plate (8, 9) in the concrete is anchored.
  • the metal plate (8) carries lateral Metal profiles (10) and metal strips (11), the Metal profiles and metal strips using a screw (12) are interconnected.
  • Can be used as a fastener L-shaped steel rails (DE-A-31 01 332) are also used come.
  • the seal (7) itself has a base part (13) which based on the sealing part (14) on both sides to form Flanges (15, 16) is widened. These flanges will be thereby from the metal profiles (10) and metal strips (11) anchored embraced. On the base (17) of the base part (13) are five groove grooves (18, 19, 20) is present, with the X arranged groove (18) at least 30% wider and / or is deeper than the groove grooves on the side (19, 20).
  • the sealing part connected in one piece to the base part (13) (14) is trapezoidal in cross-section, in relation to the base part (13) with decreasing Width while tapering the side flanks (21, 22). These side flanks of the trapezoidal sealing part run at the same angle, i.e. mirror symmetrical related to the longitudinal center plane X.
  • the end face (23) of the sealing part is flat.
  • Fig. 3 now shows a seal (27), the base part (28) with which the seal (7; Fig. 2) is identical in shape. Also the outline of the trapezoidal sealing part (29), namely the Side flanks (30, 31) and the end face (32) are the same. In contrast, the channels running in the form of strands are complete arranged differently. In contrast to the seal (7; Fig. 2) here are the channels within the entire cross-sectional area the trapezoidal sealing part (29) is distributed, in relation to the longitudinal median plane X below essentially mirror-symmetrical arrangement, the Structural principle is explained in more detail below.
  • the total of eight channels are arranged in three rows (rows I, II, III) with respect to the longitudinal center plane X, in such a way that the central channels (33, 34; row II) are located within the region of the longitudinal center plane X, while between this longitudinal center plane and the two side flanks (30, 31) each have the lateral channels (35, 36, 37; row I) or (38, 39, 40; row III), the central channels (row II) at a distance e offset to the side channels (rows I, III) are arranged.
  • the channels are essentially circular Cross-sectional shape, which is in the area of the end face (32) of the trapezoidal sealing part (29) two channels (37, 40) have a smaller diameter than the six channels (33, 34, 35, 36, 38, 39).
  • FIG. 4 now shows two structuring variants of the end face (42) of the seal (41), with regard to the arrangement of the channels is referred to Fig. 3.
  • a variant is in the middle of the end face of the sealing part, namely in the area of the longitudinal median plane X, a only groove (43) available.
  • a practical alternative consists of the end face (42) with several Tooth (44; dashed lines) to be provided.
  • the end seal according to the invention is also for sealing the joints of other components with an equivalent arrangement principle, where at the same time similarly high requirements regarding the sealing performance can be used.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung, bestehend aus gegeneinander gepreßten Stirnwänden von zwei Bauteilen aus Beton, Stahlbeton oder dergleichen, insbesondere von Tunnelrohrsegmenten; sowie aus einer strangförmigen Dichtung aus elastomerem Werkstoff (d.h. aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff) zum Abdichten des Spaltes zwischen den Bauteilen bzw. Tunnelrohrsegmenten, wobei die Dichtung einen Basisteil besitzt, der bezogen auf den Dichtteil beidseitig unter Bildung von Flanschen verbreitert ist und der mittels dieser Flansche und entsprechender zusätzlicher Verankerungsteile an einer der beiden Stirnwände der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente befestigt ist, während der mit dem Basisteil einstückig verbundene Dichtteil, der im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt ist, und zwar bezogen auf den Basisteil mit abnehmender Breite unter gleichzeitiger Verjüngung der Seitenflanken, beim Zusammenpressen der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente das Abdichten des Spaltes übernimmt.
Dichtanordnungen der oben beschriebenen Art sind für die verschiedensten Einsatzzwecke bekannt, wobei im folgenden insbesondere auf den Anwendungsbereich im Tunnelbau, wobei die Tunnelrohrsegmente wiederum insbesondere Einschwimmelemente sind, näher eingegangen wird. Eine Dichtanordnung gemäss Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 ist aus der DE-A-3 101 332 bekannt.
Zur Abdichtung des Spaltes zwischen zwei Einschwimmelementen wird je eine Stirnseite mit einem Dichtrahmen (Stirndichtung) aus elastomerem Werkstoff versehen. Das zuletzt abgesenkte Teilstück wird gegen seinen bereits fest montierten Vorgänger gezogen, bis eine erste Abdichtung erreicht ist.
Nachdem dann das Wasser aus der Kammer zwischen den beiden Stirnwänden der Schwimmstücke gepumpt worden ist, wird das zuletzt abgesenkte Element durch den äußeren Wasserdruck so stark gegen seinen Nachbarn geschoben, daß die Stirndichtung ihre endgültige Zusammenpressung erfährt und somit eine vollständige Abdichtung zustande kommt.
Da im Rahmen des weltweiten Tunnelbaus immer größere Anforderungen an Elastomerdichtungen gestellt werden, insbesondere auch unter dem Gesichtspunkt zuverlässiger Abdichtung in Erdbebengebieten (z.B. Japan), besteht die Aufgabe darin, eine hochwirksame Dichtung bereit zu stellen, die selbst unter extremen Bedingungen einsatzfähig ist, und zwar über einen langen Zeitraum hinweg (100 Jahre).
In der GB-A-22 10 117 wird eine Dichtanordnung vorgestellt, bei der zwei aneinanderstoßende Tunnelsegmente jeweils eine umlaufende Aussparung aufweisen, in der Dichtprofile aus elastomerem Werkstoff einsitzen, die Rücken an Rücken zu liegen kommen. Die Dichtprofile selbst weisen strangförmig verlaufende Rillennuten und Kanäle auf.. Diese Dichtanordnung mit den relativ kleinen Dichtprofilen gewährt jedoch unter den oben genannten extremen Bedingungen keine zuverlässige Abdichtung.
Die eingangs genannte Aufgabenstellung wird nun durch eine Dichtanordnung mit den kombinativen Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 oder 2 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 bis 7 genannt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
die Stirnseite bzw. Stirnwand eines Einschwimmelementes mit Dichtrahmen (Stirndichtung);
Fig. 2
den Querschnitt (Schnittlinie A-A; Fig. 1) des Dichtrahmens, wobei der Profilkörper drei strangförmig verlaufende Kanäle besitzt;
Fig. 3
den Querschnitt (Schnittlinie A-A; Fig. 1) des Dichtrahmens, wobei der Profilkörper acht strangförmig verlaufende Kanäle aufweist;
Fig. 4
den Querschnitt (Schnittlinie A-A; Fig. 1) des Dichtrahmens mit zwei Strukturierungsvarianten der Stirnfläche des Profilkörpers.
Dabei stellen die Fig. 2 bis 4 den spannungslosen (d.h. unbelasteten) Zustand der Dichtungen dar.
Nach Fig. 1 ist die Stirnseite (2) des Einschwimmelementes (1) mit zwei Tunnelröhren mit einem Dichtrahmen (3) aus elastomerem Werkstoff ausgestattet, wobei nun im folgenden auf den Querschnitt (Schnittlinie A-A) des Dichtrahmens anhand verschiedener Profilstrukturen näher eingegangen wird.
Nach Fig. 2 erfolgt die Abdichtung des Spaltes (6) zwischen den beiden Einschwimmelementen (1, 4) aus Beton mittels der Dichtung (7). Die Stirnseiten (2, 5) dieser Bauelemente sind jeweils mit einer Metallplatte (8, 9) belegt, die im Beton verankert ist. Die Metallplatte (8) trägt dabei seitliche Metallprofile (10) und Metallstreifen (11), wobei die Metallprofile und Metallstreifen mittels einer Schraube (12) miteinander verbunden sind. Als Befestigungsmittel können auch L-förmige Stahlschienen (DE-A-31 01 332) zum Einsatz kommen.
Die Dichtung (7) selbst besitzt einen Basisteil (13), der bezogen auf den Dichtteil (14) beidseitig unter Bildung von Flanschen (15, 16) verbreitert ist. Diese Flansche werden dabei von den Metallprofilen (10) und Metallstreifen (11) verankernd umfaßt. An der Grundseite (17) des Basisteiles (13) sind fünf strangförmig verlaufende Rillennuten (18, 19, 20) vorhanden, wobei die im Bereich der Längsmittelebene X angeordnete Rillennut (18) wenigstens 30 % breiter und/oder tiefer ist als die seitlich davon angeordneten Rillennuten (19, 20).
Der mit dem Basisteil (13) einstückig verbundene Dichtteil (14) ist im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt, und zwar bezogen auf den Basisteil (13) mit abnehmender Breite unter gleichzeitiger Verjüngung der Seitenflanken (21, 22). Diese Seitenflanken des trapezförmigen Dichtteiles verlaufen winkelgleich, d.h. spiegelsymmetrisch bezogen auf die Längsmittelebene X. Die Stirnfläche (23) des Dichtteiles ist ebenflächig ausgebildet. In der Mitte des trapezförmigen Dichtteiles (14), und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, sind drei strangförmig verlaufende Kanäle (24, 25, 26) vorhanden, die direkt übereinander angeordnet und im wesentlichen von kreisförmiger Querschnittsgestalt sind. Dabei besitzt der sich im Bereich der Stirnfläche (23) befindende Kanal (26) einen geringeren Durchmesser als die beiden darunter angeordneten Kanäle (24, 25).
Hinsichtlich der Dichtung (7) wie auch der Dichtungen (27; Fig. 3) und (41; Fig. 4) gelten folgende Parameter:
Mindestbreite a des Basisteiles 300 mm
Mindeststärke b der Flansche 50 mm
Mindestabstufung der Flansche 40 mm
Mindesthöhe d des Dichtteiles 250 mm
Winkel α der Seitenflanken 5 bis 15° (bezogen auf Längsmittelebene X)
Härte in Shore A der Dichtung 50 bis 80°
Fig. 3 zeigt nun eine Dichtung (27), wobei deren Basisteil (28) mit dem der Dichtung (7; Fig. 2) formidentisch ist. Auch die Umrisse des trapezförmigen Dichtteiles (29), nämlich die Seitenflanken (30, 31) und die Stirnfläche (32), sind gleich. Dagegen sind die strangförmig verlaufenden Kanäle völlig anders angeordnet. Im Gegensatz zu der Dichtung (7; Fig. 2) sind hier die Kanäle innerhalb der gesamten Querschnittsfläche des trapezförmigen Dichtteiles (29) verteilt vorhanden, und zwar bezogen auf die Längsmittelebene X unter im wesentlichen spiegelsymmetrischer Anordnung, wobei das Strukturpinzip im folgenden näher erläutert wird.
Die insgesamt acht Kanäle sind bezogen auf die Längsmittelebene X dreireihig (Reihen I, II, III) angeordnet, und zwar derart, daß sich die mittigen Kanäle (33, 34; Reihe II) innerhalb des Bereiches der Längsmittelebene X befinden, während zwischen dieser Längsmittelebene und den beiden Seitenflanken (30, 31) jeweils die seitlichen Kanäle (35, 36, 37; Reihe I) bzw. (38, 39, 40; Reihe III) vorhanden sind, wobei die mittigen Kanäle (Reihe II) in einem Abstand e versetzt zu den seitlichen Kanälen (Reihen I, III) angeordnet sind. Hinsichtlich der Anzahl (m, n) der Kanäle gelten dabei folgende Parameter:
mittig angeordnete Kanäle (Reihe II): m = 2
seitlich angeordnete Kanäle (Reihe I bzw. III): n = m + 1 = 3
Die Kanäle sind auch hier im wesentlichen von kreisförmiger Querschnittsgestalt, wobei die sich im Bereich der Stirnfläche (32) des trapezförmigen Dichtteiles (29) befindenden zwei Kanäle (37, 40) einen geringeren Durchmesser besitzen als die darunter angeordneten sechs Kanäle (33, 34, 35, 36, 38, 39).
Fig. 4 zeigt nun zwei Strukturierungsvarianten der Stirnfläche (42) der Dichtung (41), wobei hinsichtlich der Anordnung der Kanäle auf die Fig. 3 verwiesen wird. Nach der einen Variante ist in der Mitte der Stirnfläche des Dichtteiles, und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, eine einzige Rillennut (43) vorhanden. Eine zweckmäßige Alternative besteht darin, die Stirnfläche (42) mit mehreren Verzahnungen (44; gestrichelte Linienführung) zu versehen.
Auch wenn die Dichtanordnung schwerpunktmäßig am Beispiel der Spaltabdichtung von Einschwimmelementen erläutert wurde, so ist die erfindungsgemäße Stirndichtung auch zum Abdichten der Fugen anderer Bauteile mit äquivalentem Anordnungsprinzip, wo zugleich ähnlich hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtleistung gestellt werden, verwendbar.

Claims (7)

  1. Dichtanordnung, bestehend aus
    gegeneinander gepreßten Stirnwänden (2, 5) von zwei Bauteilen aus Beton, Stahlbeton oder dergleichen, insbesondere von Tunnelrohrsegmenten (1, 4); sowie aus
    einer strangförmigen Dichtung (3, 7) aus elastomerem Werkstoff zum Abdichten des Spaltes (6) zwischen den Bauteilen bzw. Tunnelrohrsegmenten, wobei die Dichtung einen Basisteil (13) besitzt, der bezogen auf den Dichtteil (14) beidseitig unter Bildung von Flanschen (15, 16) verbreitert ist und der mittels dieser Flansche und entsprechender zusätzlicher Verankerungsteile (8,10,11,12) an einer der beiden Stirnwände (2) der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente (1) befestigt ist, während der mit dem Basisteil einstückig verbundene Dichtteil, der im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt ist, und zwar bezogen auf den Basisteil mit abnehmender Breite unter gleichzeitiger Verjüngung der Seitenflanken (21, 22), beim Zusammenpressen der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente das Abdichten des Spaltes übernimmt; wobei
    an der Grundseite (17) des Basisteiles (13) wenigstens drei offene oder geschlossene, strangförmig verlaufende Rillennuten (18, 19, 20) vorhanden sind, wobei die im Bereich der Längsmittelebene X angeordnete Rillennut (18) wenigstens 30 % breiter und/oder tiefer ist als die seitliche davon angeordneten Rillennuten (19, 20), die im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der mittigen Rillennut (18) verlaufen;
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Basisteil (13) eine Mindestbreite a von 300 mm besitzt und dessen Flansche (15, 16) eine Mindesstärke b von 50 mm sowie eine Mindestabstufung c von 40 mm aufweisen;
    die Seitenflanken (21, 22) des trapezförmigen Dichtteiles (14), der eine Mindesthöhe d von 250 mm aufweist, in einem Winkel α von 5° bis 15° winkelgleich, d.h. spiegelsymmetrisch bezogen auf die Längsmittelebene X, verlaufen, wobei der Dichtteil eine Stirnfläche (23) besitzt, die - bezogen auf die Längsmittelebene X - im wesentlichen von spiegelsymmetrischer Gestalt ist; wobei ferner ausschließlich in der Mitte des Dichtteiles (14), und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei strangförmig verlaufende Kanäle (24, 25, 26) vorhanden sind, die direkt übereinander angeordnet sind.
  2. Dichtanordnung, bestehend aus
    gegeneinander gepreßten Stirnwänden (2, 5) von zwei Bauteilen aus Beton, Stahlbeton oder dergleichen, insbesondere von Tunnelrohrsegmenten (1, 4); sowie aus
    einer strangförmigen Dichtung (3, 27, 41) aus elastomerem Werkstoff zum Abdichten des Spaltes (6) zwischen den Bauteilen bzw. Tunnelrohrsegmenten, wobei die Dichtung einen Basisteil (28) besitzt, der bezogen auf den Dichtteil (29) beidseitig unter Bildung von Flanschen (15, 16) verbreitert ist und der mittels dieser Flansche und entsprechender zusätzlicher Verankerungsteile (8,10,11,12) an einer der beiden Stirnwände (2) der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente (1) befestigt ist, während der mit dem Basisteil einstückig verbundene Dichtteil, der im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt ist, und zwar bezogen auf den Basisteil mit abnehmender Breite unter gleichzeitiger Verjüngung der Seitenflanken (30, 31), beim Zusammenpressen der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente das Abdichten des Spaltes übernimmt; wobei
    an der Grundseite (17) des Basisteiles (28) wenigstens drei offene oder geschlossene, strangförmig verlaufende Rillennuten (18, 19, 20) vorhanden sind, wobei die im Bereich der Längsmittelebene X angeordnete Rillennut (18) wenigstens 30 % breiter und/oder tiefer ist als die seitlich davon angeordneten Rillennuten (19, 20), die im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der mittigen Rillennut (18) verlaufen;
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Basisteil (28) eine Mindestbreite a von 300 mm besitzt und dessen Flansche (15, 16) eine Mindeststärke b von 50 mm sowie eine Mindestabstufung c von 40 mm aufweisen;
    die Seitenflanken (30, 31) des trapezförmigen Dichtteiles (29), der eine Mindesthöhe d von 250 mm aufweist, in einem Winkel α von 5° bis 15° winkelgleich, d.h. spiegelsymmetrisch bezogen auf die Längsmittelebene X, verlaufen, wobei der Dichtteil eine Stirnfläche (32, 42) besitzt, die - bezogen auf die Längsmittelebene X - im wesentlichen von spiegelsymmetrische Gestalt ist; wobei ferner innerhalb der gesamten Querschnittsfläche des Dichtteiles (29) strangförmig verlaufende Kanäle (33 bis 40) unter im wesentlichen spiegelsymmetrischer Anordnung verteilt vorhanden sind, wobei die Kanäle bezogen auf die Längsmittelebene X dreireihig (Reihen I,II,III)angeordnet sind, und zwar derart, daß sich die mittigen Kanäle (33, 34; Reihe II) innerhalb des Bereiches der Längsmittelebene X befinden, während zwischen dieser Längsmittelebene und den beiden Seitenflanken (30 ,31) jeweils die seitlichen Kanäle (35, 36, 37; Reihe I) bzw. (38, 39, 40; Reihe III) vorhanden sind, wobei die mittigen Kanäle (Reihe II) in einem Abstand e versetzt zu den seitlichen Kanälen (Reihen I, III) angeordnet sind.
  3. Dichtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (42) Rillennuten oder Verzahnungen (44) aufweist.
  4. Dichtanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Stirnfläche (42) des trapezförmigen Dichtteiles, und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, eine einzige Rillennut (43) angeordnet ist.
  5. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Anzahl (m, n) der Kanäle folgende Parameter gelten: mittig angeordnete Kanäle (Reihe II): m (insbesondere m = 2)
    seitlich angeordnete Kanäle (Reihen I bzw. III): n = m + 1
  6. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (26, 37, 40), die sich im Bereich der Stirnfläche (23, 32, 42) des trapezförmigen Dichtteiles befinden, einen geringeren Durchmesser haben als die darunter angeordneten Kanäle.
  7. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Härte in Shore A von 50° bis 80° besitzt.
EP94903733A 1993-01-14 1994-01-07 Dichtungsprofil für tunnelrohrsegmente, insbesondere für einschwimmelemente Expired - Lifetime EP0629262B1 (de)

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