EP0799970B1 - Ausbau für Tunnel und bergbauliche Strecken - Google Patents

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EP0799970B1
EP0799970B1 EP97105226A EP97105226A EP0799970B1 EP 0799970 B1 EP0799970 B1 EP 0799970B1 EP 97105226 A EP97105226 A EP 97105226A EP 97105226 A EP97105226 A EP 97105226A EP 0799970 B1 EP0799970 B1 EP 0799970B1
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steel profiles
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flange
cross
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Rudi Dipl.-Ing. Podjadtke (Fh)
Lothar Dipl.-Ing. Domanski (Fh)
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Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
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Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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
    • E21D11/14—Lining predominantly with metal
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E21D11/20—Special cross- sections, e.g. corrugated
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • 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
    • E21D11/107—Reinforcing elements therefor; Holders for the reinforcing elements

Definitions

  • the invention relates to an expansion profile for the expansion of Tunnels and mining routes with circular or partially circular driveway cross section, which expansion a has a support shell on the mountain side and a tunnel tube side or support tube made of concrete on the track tube side may have, wherein the mountain-side support shell from Mountains, according to the curvature of the ramp cross-section curved full steel profiles and shotcrete, in which the full steel profiles are embedded is, the full steel profiles arm flanges and a web flange exhibit.
  • the bar grids consist of two arranged on the tunnel tube or track side, parallel as well as according to the circular or part-circular Arc guided round steel bars and one
  • the third round steel bar on the mountain side is one of the the other two is guided in parallel and with these in cross section an isosceles triangle spans.
  • the round steel bars are through crossbars and Diagonal bars connected in welded construction. Is working one with such bar lattice arches, these can be used as Reinforcement in the shotcrete layer on the mountain side to get integrated.
  • the area moment of inertia as well as the Stability of the wire mesh arches are in and of themselves however, with the same use of materials, less than for the Full steel profiles. The manufacture of the wire mesh arches is consuming.
  • the invention is based on the technical problem an expansion of the structure described above To improve shape stability and stability, and with as little material and effort as possible Regarding the manufacture of the steel profiles.
  • the invention teaches to solve this technical problem an expansion profile for the expansion of tunnels and mining Stretch with circular or part circular Driveway cross-section, which expansion a mountain side Carrier shell and a tunnel tube side or can have a supporting shell made of concrete on the track tube side, the mountain-side support shell from the mountains adjacent, according to the curvature of the ramp cross-section curved full steel profiles and shotcrete, in which the full steel profiles are embedded is, the full steel profiles arm flanges and a web flange have, the solid steel profiles a Y-shaped Have profile cross-section, the Y-web flange lies against the mountains and the Y-arm flanges Point tunnel tube or to the route tube, the full steel profiles on the Y-flange and on the Y-arm flange have longitudinal ridges on the edge and with the Y-flange and the Y-arm flange between them span an angle of 120 ° to 130 °.
  • the Y-flange and the Y arm flanges preferably an angle of between them Span 120 °.
  • the invention teaches an expansion profile for the expansion of Tunnels and mining routes with circular or partially circular driveway cross section, which expansion a has a support shell on the mountain side and a tunnel tube side or support tube made of concrete on the track tube side may have, wherein the mountain-side support shell from the mountains, according to the curvature of the ramp cross-section curved full steel profiles and shotcrete, in which the full steel profiles are embedded is, the full steel profiles arm flanges and a web flange have, the solid steel profiles a Y-shaped Have profile cross-section, the Y-web flange lies against the mountains and the Y-arm flanges Point tunnel tube or to the route tube, the full steel profiles on the Y-flange and on the Y-arm flange have longitudinal ridges on the edge and with the Y-arm flanges between them at an angle of 70 ° up to 90 ° and an angle of 135 ° against the Y-flange have up to 145 °.
  • the longitudinal ones are expedient Beads with a circular cross-section.
  • the Y-arm flanges an angle of preferably 80 ° between them and an angle of preferably against the Y-flange Have 140 °.
  • the Bead of the Y-flange flange a circular cross-section on.
  • the invention is based on the finding that full steel profiles with Y-shaped profile cross-section for the stresses in the described expansion for tunnels or Lines have particularly favorable moments of inertia, both in terms of dimensional stability as well as in terms of stability. Furthermore the shotcrete can be placed without spray shadow be what the shortcomings described above when using avoids full steel profiles of different cross-section.
  • the full steel profiles used according to the invention also Y-shaped cross section lead to a very good bond Full steel profile / shotcrete. This is especially true for the Embodiment with ridges running lengthwise on the edge.
  • the stability and the Composite can also be influenced by the angle between the Y-flange and the Y-arm flange is realized.
  • the embodiments can can be easily manufactured using rolling technology.
  • the expansion 1 shown in the figures is for tunnels and mining routes with circular or semi-circular Ramp cross section determined.
  • the expansion 1 has a mountain-side support shell 2, which is shown in FIG. 1 was drawn.
  • a tunnel tube side or support tube made of concrete on the track tube side be what was not drawn.
  • the mountain side Carrier shell 2 is made from the mountains 3, after Provided the curvature of the drive-on cross-section is curved Solid steel profiles 4 and shotcrete 5 built.
  • the solid steel profiles 4 are Y-shaped Have profile cross-section, the Y-flange 6 on the mountains 3 rests and its Y-arm flanges 7 to the tunnel tube or stretch tube 8 have.
  • Solid steel profiles 4 on the Y-flange 6 and on the Y-arm flanges 7 have longitudinally extending beads 9 on the edge. In the exemplary embodiment, they have a circular shape Cross-section.
  • the Y-arm flanges 7 span an angle between them 90 ° and against the web flange 6 each an angle of 135 ° on. But you could also use other angular positions Realize Y-flange 6.
  • Fig. 3 makes clear how an expansion sheet from several Partial sheets 10, 11 made of solid steel profiles 4 with Y-shaped Profile cross section could be built.
  • the beads 9 formations 12 which serve the bond between the solid steel profiles 4 and Shotcrete 5 to improve.
  • the partial sheets 10, 11 connected with tabs 13 are.
  • the tab connection can also be flexible can be set up by means of dash-dotted lines indicated elongated holes 14, screwed into the clamping screws 15 are whose voltage is the insertion resistance certainly.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Ausbauprofil für den Ausbau von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigen oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau eine gebirgsseitige Tragschale aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgsseitige Tragschale aus am Gebirge anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen und Spritzbeton, in den die Vollstahlprofile eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile Armflansche und einen Stegflansch aufweisen.
Bei dem aus der Praxis bekannten Ausbau und der beschriebenen Zweckbestimmung sind die Vollstahlprofile, I-Profile, U-Profile oder Glockenprofile mit entsprechendem, für die bestimmungsgemäße Anwendung vorteilhaften Flächenträgheitsmoment auch in Bezug auf die Orientierung der Vollstahlprofile im Ausbau. Sie liegen mit einem verhältnismäßig breiten Profilrücken am Gebirge an. Daraus resultiert für die Herstellung der gebirgsseitigen Tragschale unter Verwendung von Spritzbeton im Bereich der Vollstahlprofile ein sogenannter Spritzschatten, in dem das Gebirge nicht oder nur unvollständig von dem das Gebirge nicht oder nur unvollständig von dem Spritzbeton bedeckt ist. Die funktionelle Verschmelzung der Vollstahlprofile mit dem Spritzbeton ist wenig ausgeprägt. Das beeinträchtigt die Gestaltfestigkeit und die Stabilität der gebirgsseitigen Tragschale.
Allerdings ist es aus der Praxis bekannt, anstelle der beschriebenen Ausbaubögen aus Stahlprofilen, nämlich Stabgitterbögen, einzusetzen und wie beschrieben in den Spritzbeton einzubetten. Die Stabgitterbögen bestehen aus zwei tunnelröhrenseitig bzw. streckenseitig angeordneten, parallel sowie nach Maßgabe des kreisförmigen oder teilkreisförmigen Bogens geführten Rundstahlstäben und einem gebirgsseitig angeordneten dritten Rundstahlstab der zu den beiden anderen parallel geführt ist und mit diesen im Querschnitt des Stabgitterbogens ein gleichschenkliges Dreieck aufspannt. Die Rundstahlstäbe sind durch Querstege und Diagonalstäbe in Schweißkonstruktion verbunden. Arbeitet man mit solchen Stabgitterbögen, so können diese als Bewehrung in die gebirgsseitige Spritzbetonschicht integriert werden. Das Flächenträgheitsmoment sowie die Stabilität der Stabgitterbögen an sich und für sich sind jedoch, bei gleichem Materialeinsatz, geringer als bei den Vollstahlprofilen. Die Fertigung der Stabgitterbögen ist aufwändig.
Bekannt ist auch ein Ausbauprofil der eingangs beschriebenen Gattung, das mit zwei unterschiedlich breiten Flanschen ausgebildet ist (DE-AS 27 14 620), bei dem der breitere Flansch zwei Armflansche bildet. - Ferner ist ein Vollstahlprofil bekannt (GB-PS 478 442), bei dem die beiden Armflansche im Wesentlichen in einer Ebene liegen. - Außerdem ist es bekannt, bei Flanschprofilen die Enden der Flansche etwas verdickt auszuführen (DE-PS 706 933). - Schließlich kennt man einen Rinnenprofilausbau mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt, an dessen der Tunnelwandung zugewandten Basis unter Zwischenschaltung von Abstandskörpern ein Längsstab angeschlossen ist, welcher eine größere Steifigkeit des Ausbaus gewährleisten soll (vgl. DE 38 10 563 C1).
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei einem Ausbau des eingangs beschriebenen Aufbaus die Gestaltfestigkeit und die Stabilität zu verbessern, und zwar mit möglichst geringem Materialeinsatz und Aufwand in Bezug auf die Fertigung der Stahlprofile.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung ein Ausbauprofil für den Ausbau von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigen oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau eine gebirgsseitige Tragschale aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgsseitige Tragschale aus am Gebirge anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen und Spritzbeton, in den die Vollstahlprofile eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile Armflansche und einen Stegflansch aufweisen, wobei die Vollstahlprofile einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch am Gebirge anliegt und die Y-Armflansche zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre weisen, wobei die Vollstahlprofile an den Y-Stegflanschen und an den Y-Armflanschen randseitig längslaufende Wülste aufweisen und wobei der Y-Stegflansch und die Y-Armflansche zwischen sich einen Winkel von 120° bis 130° aufspannen.
Bei dieser Ausführungsform können der Y-Stegflansch und die Y-Armflansche zwischen sich vorzugsweise einen Winkel von 120° aufspannen.
Im Rahmen einer anderen Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung ein Ausbauprofil für den Ausbau von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigen oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau eine gebirgsseitige Tragschale aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgsseitige Tragschale aus dem Gebirge anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen und Spritzbeton, in den die Vollstahlprofile eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile Armflansche und einen Stegflansch aufweisen, wobei die Vollstahlprofile einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch am Gebirge anliegt und die Y-Armflansche zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre weisen, wobei die Vollstahlprofile an den Y-Stegflanschen und an den Y-Armflanschen randseitig längslaufende Wülste aufweisen und wobei die Y-Armflansche zwischen sich einen Winkel von 70° bis 90° und gegen den Y-Stegflansch einen Winkel von 135° bis 145° aufweisen. Zweckmäßigerweise sind die längslaufenden Wülste mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgestattet. Bei dieser Ausführungsform können die Y-Armflansche zwischen sich einen Winkel von vorzugsweise 80° und gegen den Y-Stegflansch einen Winkel von vorzugsweise 140° aufweisen. Vorzugsweise weist allerdings lediglich der Wulst des Y-Stegflansches einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Vollstahlprofile mit Y-förmigem Profilquerschnitt für die Beanspruchungen in dem beschriebenen Ausbau für Tunnel oder Strecken besonders günstige Flächenträgheitsmomente aufweisen, und zwar sowohl in Bezug auf die Gestaltfestigkeit als auch in stabilitätsmäßiger Hinsicht. Darüber hinaus kann der Spritzbeton ohne Spritzschatten eingebracht werden, was die eingangs beschriebenen Mängel bei Verwendung von Vollstahlprofilen anderen Querschnittes vermeidet. Auch die erfindungsgemäß eingesetzten Vollstahlprofile mit Y-förmigem Querschnitt führen zu einem sehr guten Verbund Vollstahlprofil /Spritzbeton. Das gilt insbesondere für die Ausführungsform mit randseitig längslaufenden Wülsten.
Auf das Flächenträgheitsmoment, die Stabilität und den Verbund kann auch durch den Winkel Einfluss genommen werden, der zwischen dem Y-Stegflansch und den Y-Armflanschen verwirklicht ist. Die Ausführungsformen können auf einfache Weise walztechnisch hergestellt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Aufbau werden regelmäßig mehrere Teilbögen der beschriebenen Gestaltung zu einem Ausbaubogen zusammengesetzt. Der Verbund kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Laschen durchgeführt werden. Der Verbund kann auch nachgiebig gestaltet sein, wenn die Laschenverbindung, z. B. über Langlöcher, mit einem entsprechenden Einschiebefreiheitsgrad eingerichtet wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es, zwischen den Vollstahlprofilen im Ausbau Verzugstäbe und/oder Verzugmatten anzubringen, die auch als Bewehrung in der Spritzbetonschale dienen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1
perspektivisch einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ausbau in Form eines Tunnelausbaus, ausschnittsweise,
Fig. 2
in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch ein Vollstahlprofil aus dem Gegenstand der Fig. 1,
Fig. 3
perspektivisch die Enden von zwei Teilbögen mit Y-förmigem Profilquerschnitt und Verbindungslaschen.
Der in den Figuren dargestellte Ausbau 1 ist für Tunnel und bergbauliche Strecken mit kreisförmigem oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt bestimmt. Der Ausbau 1 besitzt eine gebirgsseitige Tragschale 2, die in Fig. 1 gezeichnet wurde. Zusätzlich könnte eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton angeordnet sein, was nicht gezeichnet wurde. Die gebirgsseitige Tragschale 2 ist aus am Gebirge 3 anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen 4 und Spritzbeton 5 aufgebaut.
Man erkennt, daß die Vollstahlprofile 4 einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, dessen Y-Stegflansch 6 am Gebirge 3 anliegt und dessen Y-Armflansche 7 zur Tunnelröhre bzw. Streckenröhre 8 weisen.
Insbesondere aus den Figuren 2 und 3 entnimmt man, daß die Vollstahlprofile 4 an dem Y-Stegflansch 6 und an den Y-Armflanschen 7 randseitig längslaufende Wülste 9 aufweisen. Sie haben im Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt.
Die Y-Armflansche 7 spannen zwischen sich einen Winkel von 90° und gegen den Stegflansch 6 jeweils einen Winkel von 135° auf. Man könnte aber auch andere Winkelstellungen der Y-Stegflansche 6 verwirklichen.
Die Fig. 3 macht deutlich, wie ein Ausbaubogen aus mehreren Teilbögen 10, 11 aus Vollstahlprofilen 4 mit Y-förmigem Profilquerschnitt aufgebaut werden könnten. Man erkennt an den Wülsten 9 Ausformungen 12, die dazu dienen, den Verbund zwischen den Vollstahlprofilen 4 und dem Spritzbeton 5 zu verbessern. Gleichzeitig wurde angedeutet, daß die Teilbögen 10, 11 mit Laschen 13 verbunden sind. Die Laschenverbindung kann auch einschubnachgiebig eingerichtet werden, und zwar durch strichpunktiert angedeutete Langlöcher 14, in die Spannschrauben 15 eingeschraubt sind, deren Spannung den Einschubwiderstand bestimmt.

Claims (6)

  1. Ausbauprofil für den Ausbau (1) von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigen oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau (1) eine gebirgsseitige Tragschale (2) aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgsseitige Tragschale (2) aus am Gebirge (3) anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen (4) und Spritzbeton (5), in den die Vollstahlprofile (4) eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile (4) Armflansche und einen Stegflansch aufweisen, wobei die Vollstahlprofile (4) einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch (6) am Gebirge (3) anliegt und die Y-Armflansche (7) zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre (8) weisen, wobei die Vollstahlprofile (4) an den Y-Stegflanschen (6) und an den Y-Armflanschen (7) randseitig längslaufende Wülste (9) aufweisen und wobei der Y-Stegflansch (6) und die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von 120° bis 130° aufspannen.
  2. Ausbauprofil nach Anspruch 1, wobei der Y-Stegflansch (6) und die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von 120°aufspannen.
  3. Ausbauprofile für den Ausbau (1) von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigen oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau (1) eine gebirgsseitige Tragschale (2) aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgsseitige Tragschale (2) aus dem Gebirge (3) anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen (4) und Spritzbeton (5), in den die Vollstahlprofile (4) eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile (4) Armflansche und einen Stegflansch aufweisen, wobei die Vollstahlprofile (4) einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch (6) am Gebirge (3) anliegt und die Y-Armflansche (7) zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre (8) weisen, wobei die Vollstahlprofile (4) an den Y-Stegflanschen (6) und an den Y-Armflanschen (7) randseitig längslaufende Wülste (9) aufweisen und dass die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel aufweisen und wobei die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von 70° bis 90° und gegen den Y-Stegflansch (6) einen Winkel von 135° bis 145° aufweisen.
  4. Ausbauprofil nach Anspruch 3, wobei die längslaufenden Wülste (9) mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgestattet sind oder zumindest der Y-Stegflansch (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  5. Ausbauprofil nach Anspruch 3, wobei die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von 80° und gegen den Y-Stegflansch (6) einen Winkel von 140° aufweisen.
  6. Ausbauprofil nach Anspruch 3, wobei die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von 90° und gegen den Y-Stegflansch (6) einen Winkel von 135°aufweisen.
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