EP0794318B1 - Tunnelauskleidung - Google Patents
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- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
- E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
Definitions
- the invention relates to a tunnel lining with in the longitudinal direction of the tunnel tubbing rings arranged one behind the other each arranged one behind the other in the circumferential direction of the tunnel segment-shaped segments are made of reinforced concrete.
- segmental lining in the form of a general practice known segmental lining has difficult ground conditions, especially in connection with groundwater, where the N ⁇ T (new Austrian tunnel construction method) to its limits comes up with their advantages:
- the segmental lining is suitable for both non-cohesive as well as cohesive soils, provided that this one not too flowable consistency.
- the segments In loose rock and when there is groundwater, the segments are behind a tunnel boring machine driving in the shield drive. Supporting the mountains and closing off the groundwater through the sign the tunnel must open immediately Tubbing expansion can be taken over.
- the segments must therefore an immediate load-bearing effect and, if necessary, immediate tightness have.
- bedrock segments can be used as an alternative for shotcrete process behind full or partial cutting machines to be built in. In both cases, the use create a single-layer tunnel lining from Tübbingen, which is both security and expansion.
- Tubbings are precast elements that are mostly made of reinforced concrete are manufactured.
- the tunnel tube consists of individual Segment stones, the number of which depending on the tunnel diameter is.
- the tubbing rings are against each other by half a stone length staggered to make it difficult to seal Avoid joint crossings.
- the type of Tubbing design is block or cassette tubbing. At the In contrast to block tubbing, cassette tubbing becomes weight to save and to facilitate screwing the stones together, the cross section in the central stone area is greatly reduced.
- the tunnel lining should be without loads absorb larger deformations, i.e. it must be for everyone Tunneling appropriate load cases can be dimensioned. Soil loads, groundwater, and dead weight are from the completed structure and record operational or traffic loads.
- the object of the invention is to provide a tunnel lining, which in addition to the uses described above also Use in very soft cohesive soils is permitted and in cases strong tensile stress on the tunnel shell can be used can.
- each segment ring on its inner surface with at least a circumferential, undercut recess is provided and the recesses are filled with in-situ concrete.
- the segments are more similar to slab beams Structure and recesses built in; then they are in the Able to support and secure the excavation cross-section.
- the reinforced bar area ensures perfect transmission of the ring forces, because the longitudinal joint through the existing Stone thickness of about 40 cm, for example, makes sense from a construction point of view can be trained.
- the in-situ concrete rings in the corresponding dimensioned cutouts take over the transfer anyway of normal tensile forces occurring and prevent opening the longitudinal joints.
- each segment ring in Area of its two inner ring edges, each with an undercut Recess is provided and the neighboring ones Cut-outs of the adjacent segment rings into one Complete recess groove; so it is particularly recommended if the recesses or recess grooves have a dovetail shape Have cross-section.
- the ring joints are also particularly sealed.
- the tunnel will be in very soft, cohesive soil opened, can build sheet metal sections with the construction of the segment ring placed in the recesses at the level of the longitudinal joints to an immediate bending stiffness of the segment ring achieve.
- the sheet profile sections are with the segments or screwed together if necessary.
- the recesses are then worked according to the reinforced and concreted with static requirements.
- the arrangement so that the concrete filling the recesses as External ribs of an inner lining shell running in the longitudinal direction of the tunnel are made of in-situ concrete.
- the Inner lining shell have additional reinforcement. Since the segment rings are subsequently concreted, the staggered installation of the tubbing rings among each other omitted because the in-situ concrete of the inner lining shell Seals in the areas of the longitudinal joints; the installation the tubbing is thus made easier for the construction site.
- the tunnel linings shown in the figures show first arranged one behind the other in the longitudinal direction of the tunnel Tubbing rings 1, each in the circumferential direction of the tunnel segment-shaped segments 2 arranged one behind the other Reinforced concrete are built.
- Each segment ring 1 is on his Inner surface with at least one circumferential undercut Provide recess 3 and the recesses 3 are backfilled with in-situ concrete.
- the undercut dovetail-shaped Recesses 3 arranged in the middle of a segment ring 1.
- each segment ring 1 in the area of its two inner ring edges each with an undercut recess 3, namely such that the adjacent recesses 3 of the side by side Segment rings 1 to a recess groove 4 with Complete dovetail cross-section.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Tunnelauskleidung mit in Tunnellängsrichtung
hintereinander angeordneten Tübbingringen, die
jeweils aus in Tunnelumfangsrichtung hintereinander angeordneten
segmentförmigen Tübbingen aus Stahlbeton aufgebaut sind.
Eine solche Tunnelauskleidung in Form eines aus der Praxis allgemein
bekannten Tübbingausbaus hat bei schwierigen Baugrundverhältnissen,
insbesondere in Verbindung mit Grundwasser, wo
die NÖT (Neue Österreichische Tunnelbauweise) an ihre Grenzen
stößt, ihre Vorteile: Der Tübbingausbau eignet sich sowohl für
nicht bindige als auch für bindige Böden, sofern diese eine
nicht allzu fließfähige Konsistenz aufweisen. In Lockergestein
und bei anstehendem Grundwasser werden die Tübbinge hinter
einer im Schildvortrieb fahrenden Tunnelbohrmaschine eingebaut.
Die Stützung des Gebirges und die Absperrung des Grundwassers
durch den Schild muß beim Auffahren des Tunnels sofort vom
Tübbingausbau übernommen werden. Tübbinge müssen demzufolge
eine Soforttragwirkung und gegebenenfalls eine Sofortdichtigkeit
besitzen. In Festgestein können Tübbinge als Alternative
zum Spritzbetonverfahren hinter Voll- bzw. Teilschnittmaschinen
eingebaut werden. In beiden Fällen läßt sich durch die Verwendung
von Tübbingen eine einschalige Tunnelauskleidung erstellen,
die zugleich Sicherung und Ausbau ist.
Tübbinge sind Fertigteilelemente, die heute zumeist aus Stahlbeton
gefertigt werden. Die Tunnelröhre besteht aus einzelnen
Tübbingsteinen, deren Anzahl u.a. vom Tunneldurchmesser abhängig
ist. Die Tübbingringe werden um eine halbe Steinlänge gegeneinander
versetzt eingebaut, um abdichtungstechnisch schwierige
Fugenkreuzungen zu vermeiden. Die heute übliche Art der
Tübbinggestaltung ist der Block- bzw. Kassettentübbing. Beim
Kassettentübbing wird im Gegensatz zum Blocktübbing, um Gewicht
zu sparen und die Verschraubung der Steine untereinander zu erleichtern,
der Querschnitt im mittleren Steinbereich stark reduziert.
Die Tunnelauskleidung soll einwirkende Lasten ohne
größere Deformationen aufnehmen, d.h. sie muß für alle, dem
Tunnelbau entsprechenden Lastfälle dimensioniert werden können.
Vom fertiggestellten Bauwerk sind Bodenlasten, Grundwasser, Eigengewicht
und Betriebslasten bzw. Verkehrslasten aufzunehmen.
Im Bauzustand treten Transportzustände, Vortriebslasten, Verpreßdruck
und Einflüsse aus Druckluft auf. Die vorstehende Auflistung
der einwirkenden Lasten zeigt deutlich, daß der Ausbau
überwiegend auf Drucknormalkräfte und Biegemomente hin zu bemessen
ist. Lediglich beim Lastfall Druckluft kann bei geringen
Firstüberdeckungen die im Tunnel gehaltene Druckluft zu einem
Aufheben der Drucknormalkräfte führen; dies kann unter Umständen
bestimmend für die Bemessung sein. Eventuell entstehende
Zugbeanspruchungen in der Tunnelauskleidung treten aber nur im
Bauzustand auf. Längsfugen können in diesen Bereichen mit vorgespannten
Schraubverbindungen dicht gehalten werden. Die im
Tübbingring vorhandenen Drucknormalkräfte und die Vortriebspressenkräfte
gewährleisten ein Zusammendrücken der Längs- und
Ringfugen. Auf diese Weise kommen die in die Fugen eingelegten
Dichtungen voll zur Wirkung. Bei Bauteilen mit Wasserdruck von
innen, z.B. Druckwasserstollen, können in Abhängigkeit von den
Bodensteifigkeiten hohe Zugnormalkräfte entstehen. Eine Dichtigkeit,
vor allem der Längsfugen, kann dann mit herkömmlichen
Tübbingauskleidungen nicht mehr erreicht werden. Hohe Zugbeanspruchungen
in der Tunnelauskleidung können mit den derzeit üblichen
Stahlbetontübbingsystemen nicht bewältigt werden, da die
Dichtigkeit in den Längsfugen nicht gewährleistet werden kann.
Ebenso bereiten sehr weiche, bindige bzw. fließfähige Böden mit
einer Tübbingauskleidung große Probleme, da die angenommene
elastische Bettung des Bodens durch annhähernd hydrostatische
Bodenverhältnisse nicht mehr gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tunnelauskleidung anzugeben,
die neben den oben beschriebenen Einsatzmöglichkeiten auch den
Einsatz in sehr weichen bindigen Böden erlaubt und in Fällen
starker Zugbeanspruchung der Tunnelschale eingesetzt werden
kann.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß
jeder Tübbingring an seiner Innenmantelfläche mit wenigstens
einer umlaufenden, hinterschnittenen Aussparung versehen ist
und die Aussparungen mit Ortbeton verfüllt sind.
Wie oben schon ausgeführt worden ist, wirken während der Bauphase
auf die Sicherung bzw. den Ausbau vornehmlich Drucknormalkräfte
und Biegemomente, die aus verformungsabhängigen Bodenlasten
und gegebenenfalls anstehendem Grundwasser resultieren.
Hierzu werden die Tübbinge mit plattenbalkenähnlicher
Struktur und den Aussparungen eingebaut; sie sind dann in der
Lage, den Ausbruchquerschnitt zu stützen und zu sichern. Der
verstärkte Balkenbereich gewährleistet eine einwandfreie Übertragung
der Ringkräfte, da die Längsfuge durch die vorhandene
Steinstärke von beispielsweise etwa 40 cm konstruktiv sinnvoll
ausgebildet werden kann. Die Ortbetonringe in den entsprechend
bemessenen Aussparungen übernehmen jedenfalls die Übertragung
von auftretenden Zugnormalkräften und verhindern ein Aufgehen
der Längsfugen.
Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung
mehrere Möglichkeiten. So ist nach einer bevorzugten Ausführungsform
die Anordnung so zu treffen, daß jeder Tübbingring im
Bereich seiner beiden Innenringkanten mit je einer hinterschnittenen
Aussparung versehen ist und sich die benachbarten
Aussparungen der nebeneinanderliegenden Tübbingringe zu einer
Aussparungsnut ergänzen; insoweit ist es besonders empfehlenswert,
wenn die Aussparungen bzw. Aussparungsnuten einen schwalbenschwanzförmigen
Querschnitt aufweisen. Bei dieser Ausführungsform
sind auch die Ringfugen besonders abgedichtet. Durch
die schwalbenschwanzförmige Ausbildung der Aussparungen kann
vorhandener Außenwasserdruck, der sich im Bereich der Verbundfuge
aufbauen kann, vom Gesamtquerschnitt aufgenommen und abgetragen
werden. Wird der Tunnel in sehr weichem, bindigen Boden
aufgefahren, können mit dem Bau des Tübbingringes Blechprofilabschnitte
in die Aussparungen in Höhe der Längsfugen gelegt
werden, um eine sofortige Biegesteifigkeit des Tübbingringes zu
erzielen. Die Blechprofilabschnitte werden mit den Tübbingen
bzw. gegebenenfalls gegeneinander verschraubt. In einem nachlaufenden
Arbeitsgang werden die Aussparungen dann gemäß den
statischen Erfordernissen bewehrt und ausbetoniert.
Im Rahmen der beschriebenen Maßnahmen kann es sich nach einer
weiterhin bevorzugten Ausführungsform empfehlen, die Anordnung
so zu treffen, daß der die Aussparungen ausfüllende Beton als
Außenrippen einer in Tunnellängsrichtung durchlaufenden Innenauskleidungsschale
aus Ortbeton ausgeführt sind. Dabei kann die
Innenauskleidungsschale eine zusätzliche Bewehrung aufweisen.
Da hierbei die Tübbingringfugen nachträglich ausbetoniert werden,
kann der versetzte Einbau der Tübbingringe untereinander
entfallen, da der Ortbeton der Innenauskleidungsschale die
Dichtung in den Bereichen der Längsfugen übernimmt; der Einbau
der Tübbinge wird somit für die Baustelle erleichtert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Querschnitt und einen Längsschnitt durch eine Innenauskleidung,
- Fig. 2
- das Detail A aus Fig. 1 in einer geänderten Ausführungsform,
- Fig. 3 bis 6
- verschiedene Ausführungsformen des Details B der Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellten Tunnelauskleidungen weisen zunächst
jeweils in Tunnellängsrichtung hintereinander angeordnete
Tübbingringe 1 auf, die jeweils aus in Tunnelumfangsrichtung
hintereinander angeordneten segmentförmigen Tübbingen 2 aus
Stahlbeton aufgebaut sind. Jeder Tübbingring 1 ist an seiner
Innenmantelfläche mit wenigstens einer umlaufenden hinterschnittenen
Aussparung 3 versehen und die Aussparungen 3 sind
mit Ortbeton verfüllt. Bei den Ausführungsformen nach den Fig.
3 und 4 sind die hinterschnittenen schwalbenschwanzförmigen
Aussparungen 3 in der Mitte eines Tübbingringes 1 angeordnet.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 5 und 6 ist dagegen
jeder Tübbingring 1 im Bereich seiner beiden Innenringkanten
mit je einer hinterschnittenen Aussparung 3 versehen, und zwar
derart, daß sich die benachbarten Aussparungen 3 der nebeneinanderliegenden
Tübbingringe 1 zu einer Aussparungsnut 4 mit
schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ergänzen.
Fig. 2 zeigt, daß benachbarte Tübbinge 2 eines Tübbingringes 1
durch vor der Ortbetonverfüllung in die Aussparungen 3 eingebrachte
Blechprofilabschnitte 5 miteinander verschraubt sein
können.
In den Figuren ist nicht erkennbar, daß der in den Aussparungen
3 befindliche Ortbeton bewehrt sein kann. In den Figuren ist
weiterhin nicht dargestellt, daß sich zwischen dem Gebirge und
den Tübbingringen ein Ringraum befinden kann, der nach oder
während der Montage der Tübbinge mit Mörtel, Beton oder
Kunstboden ausgefüllt werden kann.
Die Fig. 4 und 6 schließlich zeigen noch eine besonders hoch
beanspruchbare Ausführungsform, die sich dadurch auszeichnet,
daß der die Aussparungen 3 ausfüllende Beton als Außenrippen 6
einer in Tunnellängsrichtung durchlaufenden Innenauskleidungsschale
7 aus Ortbeton ausgeführt sind. Daneben gewährleistet
die durchgehend betonierte Innenauskleidungsschale 7 die Dichtigkeit
der Stahlbetonverbundbauweise in besonderem Maße, insbesondere
bei der Verwendung von Tübbingen mit mittig liegender
Aussparung. Diese Innenauskleidungsschale 7 kann, was ebenfalls
nicht dargestellt ist, eine zusätzliche Bewehrung aufweisen.
Claims (7)
- Tunnelauskleidung mit in Tunnellängsrichtung hintereinander angeordneten Tübbingringen, die jeweils aus in Tunnelumfangsrichtung hintereinander angeordneten segmentförmigen Tübbingen aus Stahlbeton aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tübbingring (1) an seiner Innenmantelfläche mit wenigstens einer umlaufenden, hinterschnittenen Aussparung (3) versehen ist und die Aussparungen (3) mit Ortbeton verfüllt sind.
- Tunnelauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tübbingring (1) im Bereich seiner beiden Innenringkanten mit je einer hinterschnittenen Aussparung (3) versehen ist und sich die benachbarten Aussparungen (3) der nebeneinanderliegenden Tübbingringe (1) zu einer Aussparungsnut (4) ergänzen.
- Tunnelauskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungsnut (4) einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweist.
- Tunnelauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Tübbinge (2) eines Tübbingringes (1) durch vor der Ortbetonverfüllung in die Aussparungen (3) eingebrachte Blechprofilabschnitte (5) miteinander verschraubt sind.
- Tunnelauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Aussparungen (3) ausfüllende Beton bewehrt ist.
- Tunnelauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Aussparungen (3) ausfüllende Beton als Außenrippen (6) einer in Tunnellängsrichtung durchlaufenden Innenauskleidungsschale (7) aus Ortbeton ausgeführt ist.
- Tunnelauskleidung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenauskleidungsschale (7) eine zusätzliche Bewehrung aufweist.
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