EP1243752B1 - Tübbing für einen Tunnelausbau, insbesondere Hochleistungstübbing - Google Patents

Tübbing für einen Tunnelausbau, insbesondere Hochleistungstübbing Download PDF

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EP1243752B1
EP1243752B1 EP02006027A EP02006027A EP1243752B1 EP 1243752 B1 EP1243752 B1 EP 1243752B1 EP 02006027 A EP02006027 A EP 02006027A EP 02006027 A EP02006027 A EP 02006027A EP 1243752 B1 EP1243752 B1 EP 1243752B1
Authority
EP
European Patent Office
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tubbing
concrete
formwork
ring
metal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02006027A
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English (en)
French (fr)
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EP1243752A1 (de
Inventor
Dahl Johannes Dipl.-Ing.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochtief AG
Original Assignee
Hochtief AG
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Publication date
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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
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
    • E21D11/083—Methods or devices for joining adjacent concrete segments
    • 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 a tubbing, in particular a Hoch elaboratestübbing for a tubbing ring for underground tunnel construction, the tubbing is made of concrete and the concrete is reinforced with steel fibers.
  • - Tunnel tubes which serve as subway lines, for example, are often produced in shield tunneling with segmental lining.
  • the tunnel tube is thereby lined by tubbing rings arranged one behind the other in the tunnel longitudinal direction.
  • Each tubbing ring consists of a plurality of distributed over the circumference of the tubbing ring individual tubbing. Between two adjacent tubbing rings or between two adjacent tubbings of these two tubbing rings is the so-called annular joint. Between the tubbings of a tubbing ring, the so-called longitudinal joints are arranged in each case.
  • tubbing with different reinforcements. For example, it is known to reinforce the concrete of the tubbing with steel fibers. Reference is made in particular to EP-A-0 841 468. In addition, it is also generally known to introduce other reinforcing elements or aggregates in the concrete of the tubbing. These known tubbings can absorb high forces acting or high loads only within certain limits without adverse effects or damage. At very high loads, the aforementioned cracking can occur here, which put the reliability of the tunnel lining in question.
  • the invention the technical problem of specifying a tubbing of the type mentioned above, which is also suitable for the action of very high forces or for receiving very high loads and in the disadvantageous or the reliability of the tunnel lining impairing chipping and cracking largely can be avoided.
  • the invention teaches a tubbing of the type mentioned, which is characterized in that at least one Metallstabbewehrungselement is integrated into the concrete and at least 60 wt .-% of at least one Metallstabbegerungsiatas in at least one annular joint side region of the tubbing are located, wherein the width B 1 of this annular joint-side region corresponds to 5 to 35% of the entire width B of the tubbing.
  • - Reinforced with steel fibers concrete is also referred to as steel fiber reinforced concrete.
  • a metal bar reinforcement element consists of steel.
  • metal bar reinforcing element means a reinforcing element which consists of at least one metal bar, which is expediently bent or canted.
  • a metal bar reinforcement element consists of a plurality of metal rods, which may also be bent or folded, which metal rods preferably intersect and are expediently welded together.
  • the fact that a metal rod reinforcement element is integrated in the concrete means in particular that the metal rod reinforcement element is located in the interior of the concrete or is covered by the concrete of the tubbing.
  • Ringfugen supposede arrangement of the metal rod reinforcement element means in the invention that the Metallstabbewehrungselement is arranged in the region of a ring groove of the tubbing. Normally, a tubbing has two opposite sides of the ring-joint. It is therefore within the scope of the invention that at least one inventive metal rod reinforcement element at each annular joint side of the tubbing is arranged. According to one embodiment of the invention metal bar reinforcing elements are provided exclusively in the region of the annular joint of the tubbing. In this case, the respective metal rod reinforcement element can also extend over the corresponding longitudinal joint-side edge zones in this region on the annular joint.
  • the concrete of the tubbing invention is reinforced with 20 to 70 kg / m 3 , for example 30 to 65 kg / m 3 , preferably with 320 to 50 kg / m 3 steel fibers. It is within the scope of the invention that a uniform distribution of the steel fibers is provided in the concrete. In that regard, a random fiber distribution and fiber orientation is appropriate. Steel fibers having a length to thickness ratio of 50 to 90, preferably 60 to 80, are preferably used. The strength of the steel fibers is suitably 1000 to 1400 N / mm 2 . It is also possible to use high-strength fibers having a strength of 2,300 to 3,200 N / mm 2 .
  • the concrete is additionally reinforced with plastic fibers in addition to the steel fiber reinforcement.
  • plastic fibers are preferably polyalkene fibers, very preferably polypropylene fibers. It is within the scope of the invention to use plastic fibers which melt at temperatures above 150 ° C and form fine channels. These channels serve to reduce the vapor pressure in a fire.
  • the fiber content of plastic fibers is suitably 1 to 5 kg / m 3 , preferably 1 to 4 kg / m 3 and very preferably 2 to 3 kg / m 3 .
  • both the steel fibers and the plastic fibers distributed homogeneously and isotropically in the concrete matrix.
  • tubbing according to the invention high-strength concrete, which in particular has a compressive strength of ⁇ 60 N / mm 2 . It is also within the scope of the invention to use concrete for the tubbing, which belongs to a strength class from B 55. According to one embodiment, self-compacting concrete can be chosen for the production of a tubbing.
  • An embodiment of the invention is characterized in that a surcharge is used for the concrete of the tubbing, for a Grö3tkornbegrenzung 9 16 mm is realized. It is within the scope of the invention to use aggregates of basalt and / or granite for the concrete of the tubbing.
  • the at least one metal bar reinforcement element is arranged in a ring-joint-side region of the tubbing whose width B 1 corresponds to 5 to 30%, preferably 5 to 25% of the total width B of the tubbings. It is within the scope of the invention that the width corresponds to 5 to 20%, preferably 5 to 15%, very preferably 10 to 15% of the total width B of the tubbings. Width B means the expansion of the tubbing in the longitudinal direction of the tunnel in the installed state of the tubbing.
  • At least one metal bar reinforcing element is arranged only in said annular-joint-side region of the tubbings, or preferably in each of the two annular-joint-side ones Areas of the tubbings with the width B 1 .
  • at least 60% by weight, preferably more than 75% by weight, very preferably more than 80% by weight, of the at least one metal bar reinforcement element is located in the annular joint side region of width B or in each of the two annular joint side regions with width B 1 , If the two annular joint-side areas mentioned above, two metal rod reinforcement elements are expediently provided, which are each associated with a ring-joint-side area. The stated percentages apply in each case to each of these metal bar reinforcement elements.
  • At least 60% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 75% by weight, of the metal bar reinforcing element or components of the metal bar reinforcing element are arranged in a region having a width a different from a ring-joint-side surface and / or from the inside tunnel-side surface and / or from the outer tunnel-side surface and / or at least one longitudinal-joint-side surface of the tubule extends into Tübbinginnere and that the width a is preferably 5 to 30%, preferably 5 to 25%, very preferably 5 corresponds to 20% of the thickness d of the tubbing.
  • Thickness d refers to the expansion of the tubbings in the radial direction of a tunnel lining.
  • the arranged in the region of the width a metal bar reinforcement element or the components arranged therein of the metal bar reinforcement element is also arranged in the above-mentioned annular joint side region of the tubbings with the width B 1 . It lies thereby in the context of the invention, that at least 60% by weight of the metal rod reinforcement element or the components of the metal rod reinforcement element are arranged in the annular joint-side region of the segment B 1 .
  • At least one metal bar reinforcement element which is arranged in the inner tunnel-side edge zone with the width a, is arranged at a distance of 5 to 10 cm, preferably 6 to 8 cm, from the inner surface of the tunnel.
  • the above embodiment is characterized in particular by a high resistance in case of fire.
  • a metal rod reinforcement element according to the invention is designed as a reinforcement cage.
  • the reinforcing cage may preferably comprise U-shaped reinforcing bars and / or closed annular reinforcing bars. Conveniently, the reinforcing bars are arranged in the tubbing parallel to each other.
  • a reinforcing cage further comprises longitudinal reinforcing rods, which are connected to the reinforcing bracket, are preferably welded. Conveniently, the longitudinal reinforcement rods are arranged perpendicular or substantially perpendicular to the reinforcing brackets or to the legs of the reinforcing bracket.
  • a tubbing contains two metal bar reinforcing elements, which are arranged in the region of the two annular joints.
  • welded ironing baskets in which the reinforcing bars have no bends and thus no U-shaped Have reinforcing bars.
  • the individual reinforcing bars are welded into reinforcing nets and these in turn welded into a continuous reinforcement cage. End anchorages by end hooks or end anchor rods are replaced in this embodiment by welded Endquerstäbe.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that at least one steel insert is embedded in the ring-joint-side surface of the tubbing.
  • steel inserts are embedded in concrete in both ring-joint-side surfaces of the tubbing.
  • a steel insert may be a steel plate which forms at least part of the annular-joint-side surface of the tubbing.
  • at least 40%, preferably at least 50% of a ring-joint-side surface of the tubbing is formed by a steel insert.
  • the entire annular joint surface is formed by the steel insert.
  • a steel insert is also embedded in at least one longitudinal-joint-side surface of a tubbing according to the invention.
  • the entire longitudinal joint-side surface of the tubbing can be formed by the steel insert.
  • a steel core is embedded in the annular joint surface and when a steel core is also cast into the longitudinal joint surface, the tubbing is bordered by a steel frame. It is within the scope of the invention that the steel inserts can be welded together at the four corners of the tubbing, so that a tensile outer frame is obtained.
  • the concrete insert embedded in a ring-joint-side surface of the tubbing has at least one coupling element or at least one coupling element forms this steel insert.
  • the coupling element serves for a positive connection with a complementary coupling element on a second tubbing in an adjacent tubbing ring.
  • a tubbing according to the invention has a coupling element on each of its two sides of the annular joint or on which a ring-joint side has a coupling element and has a complementary coupling element on its other ring-joint side.
  • the coupling element is a running over at least the majority of the length 1 of the tubbing groove.
  • This groove is then expediently provided for a positive connection with a spring element forming the complementary coupling element, which spring element runs over the majority of the length 1 of the second tubbing.
  • length 1 of the tubbing means the extension of the tubbing in the circumferential direction of the tubing or in the direction of the circumference of the tunnel.
  • Length 1 refers to the arc length of the tubbing.
  • the coupling element is a groove extending over the entire length 1 of the tubbing
  • the complementary coupling element is a spring element extending over the entire length of the second tubing.
  • At least one cam is arranged as a coupling element on the tubing ring side.
  • This cam is provided for a positive connection with a pot-like recess, which cup-shaped recess is arranged as a complementary coupling element on the second tubbing.
  • This coupling in the ring joints is a pot-cam teeth. It is within the scope of the invention that a cam has the shape of a truncated cone with top side or pot-sided rounding.
  • the steel insert embedded in the surface of the tubbing has a steel pin as a coupling element, which is provided for a positive connection with a corresponding steel pocket as a complementary coupling element in the second adjacent tubbing ring.
  • the steel pin may be rectangular or circular in cross section. Cross section here refers to the cross-sectional area parallel to the annular joint.
  • At least one anchoring element projecting into the tubbing is anchored to a concrete insert embedded in the tubbing surface for anchoring the steel insert in the concrete of the tubbings connected.
  • the anchoring element is expediently a steel element which is preferably welded to the steel insert of the tubbing.
  • the anchoring element can be embodied, for example, in the form of anchoring bars and / or as anchoring loop and / or as anchoring bar.
  • anchoring elements and head studs can be used, which are expediently welded to the steel insert. It is within the scope of the invention that the extension e of an anchoring element in the interior of the tubbing is more than twice the thickness D of the steel insert.
  • the extension e of the anchoring element is more than three times, preferably more than four times the thickness D of the steel insert.
  • Extension e here means the extension of the anchoring element in the direction parallel to the tunnel longitudinal direction or parallel to the tunnel longitudinal axis.
  • Thickness D of the steel insert expediently means the thickest point of the steel insert. It is moreover within the scope of the invention that the at least one anchoring element connected to the steel insert is connected to the metal bar reinforcing element, in particular welded to the metal bar reinforcing element.
  • At least one spacer is connected to a metal rod reinforcement element, which extends to the surface of the tubbing.
  • a plurality of spacers are connected to a Metallstabsbevidungselement, each extending to the surface of the tubbing.
  • the spacers may extend in particular to a ring-joint-side surface of the tubbing. It is also within the scope of the invention that the spacers extend to at least one longitudinal-joint-side surface of the tubbing and / or up to the inner tunnel-side surface of the tubbings and / or up to the outer tunnel-side surface of the tubbings.
  • the invention also teaches a method for producing a tubbing according to the invention, wherein at least one metal bar reinforcement element is introduced into a formwork for a tubbing and is held by means of spacers spaced from the formwork walls and is releasably secured to the formwork, wherein subsequently not yet hardened concrete is poured into the formwork and wherein after the hardening of the concrete, the attachment of the metal bar reinforcement element is released on the formwork.
  • the metal rod reinforcement element is introduced into a ring-joint-side region of the width B 1 or is at least for the most part in the annular joint-side region of the width B 1 after fastening.
  • the sleeves are made of steel and preferably are steel threaded sleeves.
  • the Metallstabbevidungselement is fixed with engaging in the sleeves used as spacers fasteners.
  • at least one mounting plate is connected, preferably welded, to the metal rod reinforcement element, preferably to a reinforcement cage.
  • the mounting plate which can be fastened in the form of a flat steel to the metal reinforcement element, preferably has at least one bore for receiving a fastening element.
  • a fastener passes through a mounting plate connected to the metal bar reinforcing element and then engages in a sleeve used as a spacer.
  • screw and / or plug connection elements are used as fastening elements.
  • screw fasteners for example, threaded screws can be used.
  • At least one communiquébeton Schlierende into the surface of the tubing steel insert is introduced into the formwork and releasably secured to the formwork and after the hardening of the concrete, the attachment of the steel insert is released on the formwork again.
  • the steel insert is arranged so that it is embedded in a ring-joint-side surface of the tubbing.
  • the attachment of the steel insert on the formwork or on the shuttering wall is expediently carried out with fastening elements in the form of screw connection elements and / or plug connection elements.
  • a steel insert can also be fixed to the formwork with the aid of at least one magnet.
  • steel inserts can be embedded in concrete on each annular joint side and on each longitudinal joint side of a tubbing.
  • the invention is based on the finding that a tubbing or high-performance tubbing according to the invention is characterized by a surprisingly high mechanical resistance and has a very high security against the tubbing known from the prior art.
  • An tubule according to the invention represents, as it were, a highly elastic support element with optimum wearing properties
  • reinforced tubing shows a relatively good deformability and for this reason, mechanical stresses can be reliably absorbed.
  • a high tensile strength and bending tensile strength is given for the tubbing.
  • the erfindunmultie positionally accurate positioning of the reinforcing elements contributes to the surprisingly optimal mechanical properties of the tubbing effectively.
  • crack developments and spalling can be considerably reduced compared to tubbing known from the prior art. In case of considerable overstress at most a harmless fine crack distribution takes place.
  • the tubbing thickness d can be reduced compared with known tubbing, for example to less than 35 cm.
  • the tubbings 1 consist essentially of concrete and designed in each case in the form of a cylinder shell section.
  • Several tubbings 1 form a tubbing ring 2 and the adjacent tubbing rings 2 form the tunnel tube.
  • the joint between two adjacent tubbing rings 2 is referred to as ring joint 3.
  • the joint between two adjacent tubbings 1 of a tubbing ring 2 is referred to as a longitudinal joint 4.
  • An inventive tubbing 1 is preferably reinforced with steel fibers, not shown in the exemplary embodiment and in addition with plastic fibers.
  • at least one Metallstabbestattungselement is integrated on the annular joint side, which is formed in the embodiment as a reinforcing cage 12.
  • the reinforcing cage 12 is made of steel.
  • the reinforcing cage 12 is constructed of U-shaped reinforcing brackets 13, wherein preferably a plurality of U-shaped reinforcing brackets 13 are arranged in the longitudinal direction of the tubbing 1 parallel to each other.
  • the parallel U-shaped reinforcing bars 13 are connected by mutually parallel longitudinal reinforcing rods 14, which are suitably fixedly connected to the U-shaped reinforcing bracket 13, preferably welded thereto.
  • the metal bar reinforcing element or, in the exemplary embodiment, the reinforcing cage 12 is located in a ring-joint-side region of the tubbings, the width B 1 of this annular-joint-side region preferably and in the exemplary embodiments 10 to 15% of the total width B of the tubbing 1 corresponds.
  • reinforcing baskets 12 are provided only in the two corresponding annular joint-side areas of the tubbing 1.
  • the metal bar reinforcement element or reinforcement cage 12 or the components of the reinforcement cage 12 are arranged in a ring-joint-side edge zone 15 having the width a and arranged in a tunnel outer-side edge zone 16 having the width a and in a tunnel-inner edge zone 17 having the width a arranged.
  • the width a extends from the annular joint-side surface 6 or from the outer tunnel-side surface 29 or from the inner tunnel-side surface 28 into the inner part of the tubing and preferably and in the exemplary embodiment corresponds to a maximum of 30% of the thickness d of the tubbings.
  • the reinforcing baskets 12 are arranged on the two annular joint sides of the tubbing 1 only in the edge zones 15, 16, 17. It is within the scope of the invention that the reinforcement cage 12 with its reinforcing cage components also extends beyond the corresponding longitudinal joint-side edge zones (not shown) of the tubbing 1.
  • the steel insert 5 has a coupling element for a positive connection with a complementary coupling element on a second adjacent tubbing 1 'in an adjacent tubbing ring 2.
  • the steel insert 5 forms a coupling element, the consists of a over the length 1 of the tubbing 1, 1 'extending groove 7.
  • Length 1 means the arc length of the tubbing 1, 1 '(see FIG. 1).
  • the groove 7 is provided for a positive connection with a over the length 1 of the second tubbings 1 'extending spring element 8.
  • the spring element 8 is made of steel and furthermore also the groove flanks 9 are made of steel. It is also within the scope of the invention that both the groove flanks 9 and the groove bottom 18 of the groove 7 are made of steel. Since, preferably and in the exemplary embodiment, both the groove 7 and the spring element 8 extend over the entire length 1 of the respective tubbing 1, 1 ', both groove 7 and spring element 8 extend over the entire circumference of the respective tubbing ring 2.
  • an anchor rod 10 is connected as an anchoring element to the groove insert 5 of the tubbing segments 1 forming each groove, wherein the anchoring rods 10 are welded to the groove flanks 9.
  • the extent e of the anchoring rods 10 (with respect to the tunnel longitudinal direction or with respect to the direction of the tunnel longitudinal axis) into the interior of the tubbings 1 is preferably and in the exemplary embodiment a multiple of the thickness D of the steel insert 5. It is within the scope of the invention that a plurality of anchoring rods 10 respectively to a groove flank. 9 are connected and are arranged side by side in the longitudinal direction of the tubbing 1.
  • an anchoring bracket 11 is connected as an anchoring element to the spring element 8 forming the steel insert 5 of the tubbing 1 '.
  • these anchoring brackets 11 may be arranged side by side in the longitudinal direction of the tubbing 1 '.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the tubbings 1, 1 'according to the invention.
  • the tubbing 1 has at least one annular joint side 24 as a coupling element.
  • This cam 24 is provided for a positive connection with a cup-shaped recess 25 as a complementary coupling element in the tubbing 1 '.
  • the cam 24 has the shape of a truncated cone with pot-sided rounding.
  • an anchoring bracket 11 is connected to the steel insert 5 of the cam 24, which is firmly connected to the reinforcing cage 12 of the tubbing 1.
  • To the steel insert 5 of the pot-side recess 25 are two anchoring brackets 11 'and 11' 'connected, which are also connected to the associated reinforcement cage 12 expediently.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a tubbing 1 according to the invention, in which the steel insert 5 has a steel pin 26 as a coupling element which is provided for a positive connection with a corresponding steel pocket 27 as a complementary coupling element in the second tubbing 1 '.
  • the steel pin 26 may be rectangular or circular in cross section.
  • the steel bag 27 has a corresponding shape.
  • Cross section here refers to a cross-sectional area parallel to the annular joint.
  • Fig. 5 illustrates the inventive method for producing a tubbing 1.
  • a reinforcing cage 12 is inserted into a formwork 30 for a tubbing 1.
  • the spacers are preferably and in the embodiment designed as internally hollow sleeves 32.
  • the sleeves 32 are releasably secured to the formwork 30. This was carried out in the embodiment of FIG. 5 with the aid of threaded screws 33, which pass through a washer 34 and the shuttering wall 31 in each case. These threaded screws 33 are screwed into the internally hollow sleeves 32.
  • the sleeves 32 expediently have a corresponding internal thread.
  • the reinforcing cage 12 is connected to the sleeves 32 serving as spacers.
  • the reinforcing cage 12 each have mounting plates 35 which are connected to the reinforcing cage 12, preferably welded.
  • the mounting plates 35 are suitably and in the embodiment equipped with holes 36 which are provided for fastening elements, which are designed as threaded screws 37 in the embodiment.
  • the threaded screws 37 pass through respective washers 38 and said holes 36 of the mounting plate 35 and are screwed into a respective sleeve 32.
  • the length of the sleeves 32 is set up so that the desired distance of the reinforcing cage 12 to the concrete edge of the completed tubbings 1 is exactly maintained.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tübbing, insbesondere einen Hochleistungstübbing für einen Tübbingring zum unterirdischen Tunnelausbau, wobei der Tübbing aus Beton besteht und der Beton mit Stahlfasern bewehrt ist. - Tunnelröhren, die beispielsweise als U-Bahnstrecken dienen, werden häufig im Schildvortrieb mit Tübbingausbau hergestellt. Die Tunnelröhre wird dabei von in Tunnellängsrichtung hintereinander angeordneten Tübbingringen ausgekleidet. Jeder Tübbingring besteht aus einer Mehrzahl über den Umfang des Tübbingringes verteilten einzelnen Tübbings. Zwischen zwei benachbarten Tübbingringen bzw. zwischen zwei aneinander grenzenden Tübbings dieser beiden Tübbingringe befindet sich die sogenannte Ringfuge. Zwischen den Tübbings eines Tübbingringes sind jeweils die sogenannten Längsfugen angeordnet.
  • Bei der Herstellung einer Tunnelröhre durch Schildvortrieb befinden sich im Schildkopf Ausbruchvorrichtungen, die das anstehende Gebirge normalerweise durch Rotationen abbauen. Die notwendige Vorschubkraft wird dabei in der Regel durch Vorschubpressen erzeugt, die sich gegen die bereits fertiggestellte Tübbingröhre bzw. gegen die bereits fertiggestellten Tübbingringe dieser Tübbingröhre abstützen. In den Ringfugen zwischen den Tübbingringen werden die Pressenkräfte aus dem Schildvortrieb übertragen. Dabei wirken oftmals erhebliche Kräfte auf die Tübbings bzw. auf die Tübbingringe ein. Die Tübbingringe und deren Tübbings werden auch durch weitere Kräfte, beispielsweise resultierend aus den Lasten des umgebenden Gebirges und aufgrund von Gebäudeauflasten und dgl. belastet. Aufgrund der erheblichen Krafteinwirkungen, die oft in Form von unvorhersehbaren bzw. unplanmäßigen Belastungen die rechnerisch angesetzten und mit einem üblichen Sicherheitswert versehenen Lasten überschreiten, kann es an den Tübbings zu Rissbildungen und sogar Abplatzungen kommen, die natürlich die Qualität und die Funktionssicherheit der Tunnelauskleidung als Ganzes beeinträchtigen können.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, Tübbings mit verschiedenen Bewehrungen zu versehen. So ist es beispielsweise bekannt, den Beton des Tübbings mit Stahlfasern zu bewehren. Hierzu wird insbesondere auf die EP-A-0 841 468 verwiesen. Außerdem ist es grundsätzlich auch bekannt, andere Bewehrungselemente bzw. -aggregate in den Beton der Tübbings einzubringen. Auch diese bekannten Tübbings können hohe einwirkende Kräfte bzw. hohe Belastungen nur in gewissen Grenzen ohne Beeinträchtigungen bzw. Beschädigungen auffangen. Bei sehr hohen Belastungen können auch hier die genannten Rissbildungen auftreten, die die Funktionssicherheit der Tunnelauskleidung in Frage stellen.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Tübbing der eingangs genannten Art anzugeben, der sich auch für die Einwirkung sehr hoher Kräfte bzw. für die Aufnahme sehr hoher Belastungen eignet und bei dem nachteilhafte bzw. die Funktionssicherheit der Tunnelauskleidung beeinträchtigende Abplatzungen und Rissbildungen weitgehend vermieden werden können.
  • Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung einen Tübbing der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ringfugenseitig zumindest ein Metallstabbewehrungselement in den Beton integriert ist und dass sich zumindest 60 Gew.-% des zumindest einen Metallstabbewehrungselementes in zumindest einem ringfugenseitigen Bereich des Tübbings befinden, wobei die Breite B1 dieses ringfugenseitigen Bereichs 5 bis 35 % der gesamten Breite B des Tübbings entspricht. - Mit Stahlfasern bewehrter Beton wird auch als Stahlfaserbeton bezeichnet. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein Metallstabbewehrungselement aus Stahl besteht. Mit dem Begriff Metallstabbewehrungselement ist erfindungsgemäß ein Bewehrungselement gemeint, das aus zumindest einem Metallstab besteht, der zweckmäßigerweise gebogen bzw. gekantet ausgeführt ist. Bevorzugt besteht ein Metallstabbewehrungselement aus einer Mehrzahl von Metallstäben, die auch gebogen bzw. gekantet sein können, welche Metallstäbe sich vorzugsweise kreuzen und zweckmäßigerweise miteinander verschweißt sind. Dass ein Metallstabbewehrungselement in den Beton integriert ist meint im Rahmen der Erfindung insbesondere, dass sich das Metallstabbewehrungselement im Innern des Betons befindet bzw. von Beton des Tübbings bedeckt ist.
  • Ringfugenseitige Anordnung des Metallstabbewehrungselementes meint im Rahmen der Erfindung, dass das Metallstabbewehrungselement im Bereich einer Ringfuge des Tübbings angeordnet ist. Normalerweise weist ein Tübbing zwei gegenüberliegende Ringfugenseiten auf. Es liegt daher im Rahmen der Erfindung, dass zumindest ein erfindungsgemäßes Metallstabbewehrungselement an jeder Ringfugenseite des Tübbings angeordnet ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind Metallstabbewehrungselemente ausschließlich im Bereich der Ringfuge des Tübbings vorgesehen. Dabei kann sich das jeweilige Metallstabbewehrungselement auch über die entsprechenden längsfugenseitigen Randzonen in diesem Bereich an der Ringfuge erstrecken.
  • Vorzugsweise ist der Beton des erfindungsgemäßen Tübbings mit 20 bis 70 kg/m3, beispielsweise 30 bis 65 kg/m3, vorzugsweise mit 320 bis 50 kg/m3 Stahlfasern bewehrt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass eine gleichmäßige Verteilung der Stahlfasern in dem Beton vorgesehen wird. Insoweit ist eine zufällige Faserverteilung und Faserorientierung zweckmäßig. Es werden vorzugsweise Stahlfasern mit einem Längen-Dicken-Verhältnis von 50 bis 90, vorzugsweise von 60 bis 80 verwendet. Die Festigkeit der Stahlfasern beträgt zweckmäßigerweise 1000 bis 1400 N/mm2. Es können auch hochfeste Fasern mit einer Festigkeit von 2.300 bis 3.200 N/mm2 eingesetzt werden.
  • Nach einer sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Beton neben der Stahlfaserbewehrung zusätzlich mit Kunststofffasern bewehrt. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Polyalkenfasern, sehr bevorzugt um Polypropylenfasern. Es liegt im Rahmen der Erfindung, Kunststofffasern einzusetzen, die bei Temperaturen oberhalb von 150 °C schmelzen und feine Kanäle bilden. Diese Kanäle dienen zum Abbau des Dampfdruckes in einem Brandfall. Der Fasergehalt an Kunststofffasern beträgt zweckmäßigerweise 1 bis 5 kg/m3, bevorzugt 1 bis 4 kg/m3 und sehr bevorzugt 2 bis 3 kg/m3. Vorzugsweise sind sowohl die Stahlfasern als auch die Kunststofffasern homogen und isotrop in der Betonmatrix verteilt.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, für den erfindungsgemäßen Tübbing hochfesten Beton einzusetzen, der insbesondere eine Druckfestigkeit von ≥ 60 N/mm2 hat. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, Beton für den Tübbing zu verwenden, der einer Festigkeitsklasse ab B 55 angehört. Nach einer Ausführungsform kann für die Herstellung eines Tübbings selbstverdichtender Beton gewählt werden. - Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für den Beton des Tübbings ein Zuschlag eingesetzt wird, für den eine Grö3tkornbegrenzung 9 16 mm verwirklicht ist. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, Zuschläge aus Basalt und/oder Granit für den Beton des Tübbings zu verwenden.
  • Nach sehr bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung ganz besondere Bedeutung zukommt, ist das zumindest eine Metallstabbewehrungselement in einem ringfugenseitigen Bereich des Tübbings angeordnet, dessen Breite B1 5 bis 30 %, bevorzugt 5 bis 25 % der gesamten Breite B des Tübbings entspricht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Breite Bei 5 bis 20 %, bevorzugt 5 bis 15 %, sehr bevorzugt 10 bis 15 % der gesamten Breite B des Tübbings entspricht. Breite B meint dabei die Ausdehnung des Tübbings in Tunnellängsrichtung im eingebauten Zustand des Tübbings. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Metallstabbewehrungselement nur in dem genannten ringfugenseitigen Bereich des Tübbings angeordnet oder vorzugsweise in jedem der beiden ringfugenseitigen Bereichen des Tübbings mit der Breite B1. Erfindungsgemäß befinden sich zumindest 60 Gew.-%, bevorzugt über 75 Gew.-%, sehr bevorzugt über 80 Gew.-% des zumindest einen Metallstabbewehrungselementes in dem ringfugenseitigen Bereich der Breite B bzw. in jedem der beiden ringfugenseitigen Bereiche mit der Breite B1. Wenn vorstehend von den beiden ringfugenseitigen Bereichen die Rede ist, sind Zweckmäßigerweise zwei Metallstabbewehrungselemente vorgesehen, die jeweils einem ringfugenseitigen Bereich zugeordnet sind. Dabei gelten die genannten Prozentangaben jeweils für jedes dieser Metallstabbewehrungselemente.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zumindest 60 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 70 Gew.-%, bevorzugt zumindest 75 Gew.-% des Metallstabbewehrungselementes oder der Komponenten des Metallstabbewehrungselementes in einem Bereich angeordnet, der eine Breite a aufweist, die sich von einer ringfugenseitigen Oberfläche und/oder von der tunnelinnenseitigen Oberfläche und/oder von der tunnelaußenseitigen Oberfläche und/oder von zumindest einer längsfugenseitigen Oberfläche des Tübbings ins Tübbinginnere erstreckt und dass die Breite a vorzugsweise 5 bis 30 %, bevorzugt 5 bis 25 %, sehr bevorzugt 5 bis 20 % der Dicke d des Tübbings entspricht. Dicke d bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des Tübbings in radialer Richtung eines Tunnelausbaus. Gemäß besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist das in dem Bereich der Breite a angeordnete Metallstabbewehrungselement bzw. sind die darin angeordneten Komponenten des Metallstabbewehrungselementes außerdem in dem oben erläuterten ringfugenseitigen Bereich des Tübbings mit der Breite B1 angeordnet. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass zumindest 60 Gew.-% des Metallstabbewehrungselementes oder der Komponenten des Metallstabbewehrungselementes in dem ringfugenseitigen Bereich des Tübbings mit der Breite B1 angeordnet sind. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Metallstabbewehrungselement, das in der tunnelinnenseitigen Randzone mit der Breite a angeordnet ist, mit einem Abstand von 5 bis 10 cm, vorzugsweise von 6 bis 8 cm von der tunnelinnenseitigen Oberfläche angeordnet. Die vorstehend genannte Ausführungsform zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Widerstandsfähigkeit im Brandfall aus.
  • Nach einer sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein erfindungsgemäßes Metallstabbewehrungselement als Bewehrungskorb ausgebildet. Der Bewehrungskorb kann vorzugsweise U-förmige Bewehrungsbügel und/oder geschlossene ringförmige Bewehrungsbügel aufweisen. Zweckmäßigerweise werden die Bewehrungsbügel im Tübbing parallel zueinander angeordnet. Nach bevorzugter Ausführungsform weist ein Bewehrungskorb fernerhin Längsbewehrungsstäbe auf, die an die Bewehrungsbügel angeschlossen sind, bevorzugt angeschweißt sind. Zweckmäßigerweise sind die Längsbewehrungsstäbe senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu den Bewehrungsbügeln bzw. zu den Schenkeln der Bewehrungsbügel angeordnet. Vorzugsweise enthält ein Tübbing zwei Metallstabbewehrungselemente, die im Bereich der beiden Ringfugen angeordnet sind. - Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, geschweißte Bügelkörbe einzusetzen, bei denen die Bewehrungsstäbe keine Abbiegungen aufweisen und somit keine U-förmigen Bewehrungsbügel haben. Bei dieser Ausführungsform werden die einzelnen Bewehrungsstäbe zu Bewehrungsnetzen und diese wiederum zu einem zusammenhängenden Bewehrungskorb verschweißt. Endverankerungen durch Endhaken oder Endverankerungsstäbe werden bei dieser Ausführungsform durch angeschweißte Endquerstäbe ersetzt. Durch eine verbesserte Anpassung an die im Tübbing vorhandenen dreidimensionalen Spannungszustände bestehend aus Biegezugspannungen in Längs- und Querrichtung, Spaltzug und Schubspannungen, wird die Wirkungsweise der Bewehrung in besonderem Maße gesteigert. Der Metallverbrauch bzw. Stahlverbrauch lässt sich auf diese Weise zusätzlich reduzieren.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stahleinlage in die ringfugenseitige Oberfläche des Tübbings einbetoniert ist. Zweckmäßigerweise sind in beide ringfugenseitigen Oberflächen des Tübbings Stahleinlagen einbetoniert. Bei einer Stahleinlage kann es sich nach einer bevorzugten Ausführungsform um eine Stahlplatte handeln, die zumindest einen Teil der ringfugenseitigen Oberfläche des Tübbings bildet. Zweckmäßigerweise werden zumindest 40 %, vorzugsweise zumindest 50 % einer ringfugenseitigen Oberfläche des Tübbings von einer Stahleinlage gebildet. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die gesamte ringfugenseitige Oberfläche von der Stahleinlage gebildet. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Stahleinlage auch in zumindest eine längsfugenseitige Oberfläche eines erfindungsgemäßen Tübbings einbetoniert. Dabei kann auch die gesamte längsfugenseitige Oberfläche des Tübbings von der Stahleinlage gebildet werden. Wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform eine Stahleinlage in die ringfugenseitige Oberfläche einbetoniert ist und wenn eine Stahleinlage auch in die längsfugenseitige Oberfläche einbetoniert ist, wird der Tübbing von einem Stahlrahmen eingefasst. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass die Stahleinlagen an den vier Eckpunkten des Tübbings miteinander verschweißt werden können, so dass ein zugfester Außenrahmen erhalten wird.
  • Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist die in eine ringfugenseitige Oberfläche des Tübbings einbetonierte Stahleinlage zumindest ein Kopplungselement auf oder bildet diese Stahleinlage zumindest ein Kopplungselement. Das Kopplungselement dient zu einer formschlüssigen Verbindung mit einem Komplementärkopplungselement an einem zweiten Tübbing in einem benachbarten Tübbingring. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein erfindungsgemäßer Tübbing auf jeder seiner beiden Ringfugenseiten ein Kopplungselement aufweist bzw. auf der einen Ringfugenseite ein Kopplungselement aufweist und auf seiner anderen Ringfugenseite ein Komplementärkopplungselement aufweist.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kopplungselement eine über zumindest den Großteil der Länge 1 des Tübbings verlaufende Nut. Diese Nut ist dann zweckmäßigerweise für eine formschlüssige Verbindung mit einem das Komplementärkopplungselement bildenden Federelement vorgesehen, welches Federelement über den Großteil der Länge 1 des zweiten Tübbings verläuft. Länge 1 des Tübbings meint im Übrigen die Erstreckung des Tübbings in Tübbingumfangsrichtung bzw. in Tunnelumfangsrichtung. Länge 1 bezieht sich dabei auf die Bogenlänge des Tübbings. Vorzugsweise ist das Kopplungselement eine über die gesamte Länge 1 des Tübbings verlaufende Nut und ist dann das Komplementärkopplungselement ein über die gesamte Länge des zweiten Tübbings verlaufendes Federelement.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ringfugenseitig zumindest ein Nocken als Kopplungselement an dem Tübbing angeordnet. Dieser Nocken ist für eine formschlüssige Verbindung mit einer topfartigen Ausnehmung vorgesehen, welche topfartige Ausnehmung als Komplementärkopplungselement an dem zweiten Tübbing angeordnet ist. Bei dieser Kopplung in den Ringfugen handelt es sich um eine Topf-Nocken-Verzahnung. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass ein Nocken die Form eines Kegelstumpfs mit oberseitiger bzw. topfseitiger Abrundung aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die in die Oberfläche des Tübbings einbetonierte Stahleinlage einen Stahlzapfen als Kopplungselement auf, der für eine formschlüssige Verbindung mit einer entsprechenden Stahltasche als Komplementärkopplungselement in dem zweiten benachbarten Tübbingring vorgesehen ist. Der Stahlzapfen kann im Querschnitt rechteckförmig oder kreisförmig ausgebildet sein. Querschnitt bezieht sich hier auf die Querschnittsfläche parallel zur Ringfuge.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung besondere Bedeutung zukommt, ist an eine in die Oberfläche des Tübbings einbetonierte Stahleinlage zumindest ein in den Tübbing ragendes Verankerungselement zur Verankerung der Stahleinlage in dem Beton des Tübbings angeschlossen. Bei dem Verankerungselement handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Stahlelement, das bevorzugt an die Stahleinlage des Tübbings angeschweißt ist. Das Verankerungselement kann beispielsweise in Form von Verankerungsstäben und/oder als Verankerungsschlaufe und/oder als Verankerungsbügel ausgeführt sein. Als Verankerungselemente können auch Kopfbolzendübel eingesetzt werden, die zweckmä-ßigerweise an die Stahleinlage angeschweißt sind. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Erstreckung e eines Verankerungselementes in das Innere des Tübbings mehr als das Doppelte der Dicke D der Stahleinlage beträgt. Vorzugsweise beträgt die Erstreckung e des Verankerungselementes mehr als das Dreifache, bevorzugt mehr als das Vierfache der Dicke D der Stahleinlage. Erstreckung e meint hier die Ausdehnung des Verankerungselementes in Richtung parallel zur Tunnellängsrichtung bzw. parallel zur Tunnellängsachse. Dicke D der Stahleinlage meint zweckmäßigerweise die dickste Stelle der Stahleinlage. - Es liegt im Übrigen im Rahmen der Erfindung, dass das zumindest eine an die Stahleinlage angeschlossene Verankerungselement mit dem Metallstabbewehrungselement verbunden ist, insbesondere an das Metallstabbewehrungselement angeschweißt ist.
  • Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass an ein Metallstabbewehrungselement zumindest ein Abstandshalter angeschlossen ist, der sich bis zur Oberfläche des Tübbings erstreckt. Vorzugsweise sind an ein Metallstabsbewehrungselement eine Mehrzahl von Abstandshaltern angeschlossen, die sich jeweils bis zur Oberfläche des Tübbings erstrecken. Die Abstandshalter können sich dabei insbesondere zu einer ringfugenseitigen Oberfläche des Tübbings erstrecken. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass sich die Abstandshalter zu zumindest einer längsfugenseitigen Oberfläche des Tübbings erstrecken und/oder bis zu der tunnelinnenseitigen Oberfläche des Tübbings oder/oder bis zu der tunnelaußenseitigen Oberfläche des Tübbings.
  • Zur Lösung des oben dargelegten technischen Problems lehrt die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tübbings,
    wobei zumindest ein Metallstabbewehrungselement in eine Schalung für einen Tübbing eingebracht wird und mit Hilfe von Abstandshaltern beabstandet von den Schalungswandungen gehalten wird sowie an der Schalung lösbar befestigt wird,
    wobei anschließend noch nicht erhärteter Beton in die Schalung eingefüllt wird und wobei nach dem Erhärten des Betons die Befestigung des Metallstabbewehrungselementes an der Schalung gelöst wird. - Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass das Metallstabbewehrungselement in einen ringfugenseitigen Bereich der Breite B1 eingebracht wird bzw. sich nach dem Befestigen zumindest zum größten Teil in dem ringfugenseitigen Bereich der Breite B1 befindet.
  • Nach dem Erhärten des Betons bzw. vor dem Ausschalen werden die Befestigungselemente, mit denen das Metallstabbewehrungselement an der Schalung befestigt war, gelöst. Dann können die Komponenten der Schalung bzw. die Schalungswandungen auf einfache Weise entfernt werden.
  • Nach bevorzugter Ausführungsform werden als Abstandshalter innen hohl ausgebildete Hülsen eingesetzt und werden zur lösbaren Befestigung des Metallstabbewehrungselementes an der Schalung die Schalung durchgreifende Befestigungselemente in die Hülsen eingebracht. Zweckmäßigerweise bestehen die Hülsen aus Stahl und vorzugsweise handelt es sich um Stahlgewindehülsen. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, Hülsen aus Kunststoff und/oder aus faserverstärktem Zement einzusetzen. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird das Metallstabbewehrungselement mit in die als Abstandshalter eingesetzten Hülsen eingreifenden Befestigungselementen befestigt. Zweckmäßigerweise ist an dem Metallstabbewehrungselement, bevorzugt an einem Bewehrungskorb zumindest eine Befestigungsplatte angeschlossen, vorzugsweise angeschweißt. Die Befestigungsplatte, die in Form eines Flachstahls an dem Metallbewehrungselement befestigt werden kann, weist vorzugsweise zumindest eine Bohrung zur Aufnahme eines Befestigungselementes auf. Mit anderen Worten durchfasst ein Befestigungselement eine an das Metallstabbewehrungselement angeschlossene Befestigungsplatte und greift dann in eine als Abstandshalter eingesetzte Hülse ein. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass als Befestigungselemente Schraub- und/oder Steckverbindungselemente eingesetzt werden. Als Schraubverbindungselemente können beispielsweise Gewindeschrauben verwendet werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest eine in die Oberfläche des Tübbings einzubetonierende Stahleinlage in die Schalung eingebracht und an der Schalung lösbar befestigt und nach dem Erhärten des Betons wird die Befestigung der Stahleinlage an der Schalung wieder gelöst. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass die Stahleinlage so angeordnet wird, dass sie in eine ringfugenseitige Oberfläche des Tübbings einbetoniert wird. Die Befestigung der Stahleinlage an der Schalung bzw. an der Schalungswandung erfolgt zweckmäßigerweise mit Befestigungselementen in Form von Schraubverbindungselementen und/oder Steckverbindungselementen. Nach einer anderen Ausführungsform kann eine Stahleinlage auch mit Hilfe zumindest eines Magneten an der Schalung fixiert werden. Aufgrund der Befestigung einer Stahleinlage an der Schalung kann ein besonders lagegenaues Einbetonieren der Stahleinlage erfolgen. Es liegt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass Stahleinlagen an jeder Ringfugenseite und an jeder Längsfugenseite eines Tübbings einbetoniert werden können.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein erfindungsgemäßer Tübbing bzw. Hochleistungstübbing sich durch eine überraschend hohe mechanische Widerstandsfähigkeit auszeichnet und gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Tübbings eine sehr hohe Tragsicherheit aufweist ein erfindungsgemäßer Tübbing stellt gleichsam ein hochelastisches Tragelement mit optimalen Trageigenschaften dar. Der erfindungsgemäß bewehrte Tübbing zeigt eine relativ gute Verformungsfähigkeit und aus diesem Grunde können mechanische Beanspruchungen funktionssicher aufgefangen werden. Fernerhin ist für den Tübbing eine hohe Zugfestigkeit und Biegezugfestigkeit gegeben. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Tübbings kann eine sehr lagegenaue Befestigung der Metallstabbewehrungselemente mit definierten Abständen zum Tübbingrand verwirklicht werden. Die erfindungemäße lagegenaue Positionierung der Bewehrungselemente trägt zu den überraschend optimalen mechanischen Eigenschaften des Tübbings effektiv bei. Bei dem erfindungsgemäßen Tübbing können gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Tübbings Rissentwicklungen und Abplatzungen beachtlich reduziert werden. Bei erheblichen Überbeanspruchungen findet allenfalls eine unschädliche Feinrissverteilung statt. Aufgrund der hervorragenden mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Tübbings kann gegenüber bekannten Tübbings die Tübbingdicke d reduziert werden, beispielsweise auf weniger als 35 cm.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines Tunnelausbaus mit erfindungsgemäßen Tübbings,
    Fig. 2
    einen Schnitt A-A aus Fig. 1,
    Fig. 3
    den Gegenstand nach Fig. 2 in einer anderen Ausführungsform,
    Fig. 4
    den Gegenstand gemäß Fig. 2 in einer weiteren Ausführungsform und
    Fig. 5
    einen erfindungsgemäßen Tübbing in einer Schalung im Schnitt.
  • Fig. 1 zeigt eine Tunnelröhre für einen unterirdischen Tunnelausbau, welche Tunnelröhre aus erfindungsgemäßen Tübbings 1 aufgebaut ist. Die Tübbings 1 bestehen im Wesentlichen aus Beton und jeweils zylindermantelabschnittförmig ausgebildet. Mehrere Tübbings 1 bilden einen Tübbingring 2 und die aneinandergrenzenden Tübbingringe 2 bilden die Tunnelröhre. Die Fuge zwischen zwei benachbarten Tübbingringen 2 wird als Ringfuge 3 bezeichnet. Die Fuge zwischen zwei benachbarten Tübbings 1 eines Tübbingringes 2 wird als Längsfuge 4 bezeichnet.
  • Ein erfindungsgemäßer Tübbing 1 ist vorzugsweise mit im Ausführungsbeispiel nicht dargestellten Stahlfasern sowie zusätzlich mit Kunststofffasern bewehrt. In den Beton des Tübbings 1 ist ringfugenseitig zumindest ein Metallstabbewehrungselement integriert, das im Ausführungsbeispiel als Bewehrungskorb 12 ausgebildet ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Bewehrungskorb 12 aus Stahl besteht. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel ist der Bewehrungskorb 12 aus U-förmigen Bewehrungsbügeln 13 aufgebaut, wobei bevorzugt mehrere U-förmige Bewehrungsbügel 13 in Längsrichtung des Tübbings 1 parallel nebeneinander angeordnet sind. Die parallelen U-förmigen Bewehrungsbügel 13 werden durch zueinander parallele Längsbewehrungsstäbe 14 verbunden, die zweckmäßigerweise an die U-förmigen Bewehrungsbügel 13 fest angeschlossen sind, bevorzugt daran angeschweißt sind. Erfindungsgemäß befindet sich das Metallstabbewehrungselement bzw. im Ausführungsbeispiel der Bewehrungskorb 12 in einem ringfugenseitigen Bereich des Tübbings, wobei die Breite B1 dieses ringfugenseitigen Bereichs vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel 10 bis 15 % der gesamten Breite B des Tübbings 1 entspricht. Zweckmäßigerweise sind Bewehrungskörbe 12 lediglich in den beiden entsprechenden ringfugenseitigen Bereichen des Tübbings 1 vorgesehen. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel ist das Metallstabbewehrungselement bzw. der Bewehrungskorb 12 bzw. sind die Komponenten des Bewehrungskorbes 12 in einer ringfugenseitigen Randzone 15 mit der Breite a angeordnet sowie in einer tunnelaußenseitigen Randzone 16 mit der Breite a angeordnet und in einer tunnelinnenseitigen Randzone 17 mit der Breite a angeordnet. Die Breite a erstreckt sich dabei von der ringfugenseitigen Oberfläche 6 bzw. von der tunnelaußenseitigen Oberfläche 29 bzw. von der tunnelinnenseitigen Oberfläche 28 in das Tübbinginnere und entspricht vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel maximal 30 % der Dicke d des Tübbings. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel sind die Bewehrungskörbe 12 an den beiden Ringfugenseiten des Tübbings 1 lediglich in den Randzonen 15, 16, 17 angeordnet. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass sich der Bewehrungskorb 12 mit seinen Bewehrungskorbkomponenten auch über die entsprechenden nicht dargestellten längsfugenseitigen Randzonen des Tübbings 1 erstreckt.
  • Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung und im Ausführungsbeispiel nach den Figuren ist zumindest eine Stahleinlage 5 in jede ringfugenseitige Oberfläche 6 des Tübbings 1 einbetoniert. Vorzugsweise weist die Stahleinlage 5 ein Kopplungselement für eine formschlüssige Verbindung mit einem Komplementärkopplungselement an einem zweiten benachbarten Tübbing 1' in einem benachbarten Tübbingring 2 auf. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 bildet die Stahleinlage 5 ein Kopplungselement, das aus einer über die Länge 1 des Tübbings 1, 1' verlaufenden Nut 7 besteht. Länge 1 meint dabei die Bogenlänge des Tübbings 1, 1' (siehe Fig. 1). Die Nut 7 ist für eine formschlüssige Verbindung mit einem über die Länge 1 des zweiten Tübbings 1' verlaufenden Federelementes 8 vorgesehen. Das Federelement 8 besteht aus Stahl und fernerhin bestehen auch die Nutflanken 9 aus Stahl. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass sowohl die Nutflanken 9 als auch der Nutboden 18 der Nut 7 aus Stahl bestehen. Da vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel sowohl die Nut 7 als auch das Federelement 8 über die gesamte Länge 1 des jeweiligen Tübbings 1, 1' verlaufen, erstrecken sich sowohl Nut 7 als auch Federelement 8 über den gesamten Umfang des jeweiligen Tübbingringes 2. In der Fig. 2 ist außerdem erkennbar, dass an die die Stahleinlage 5 des Tübbings 1 bildenden Nutflanken 9 jeweils ein Verankerungsstab 10 als Verankerungselement angeschlossen ist, wobei die Verankerungsstäbe 10 an die Nutflanken 9 angeschweißt sind. Die Erstreckung e der Verankerungsstäbe 10 (bezüglich der Tunnellängsrichtung bzw. bezüglich der Richtung der Tunnellängsachse) in das Innere des Tübbings 1 beträgt vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel ein Vielfaches der Dicke D der Stahleinlage 5. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass mehrere Verankerungsstäbe 10 jeweils an eine Nutflanke. 9 angeschlossen sind und in Längsrichtung des Tübbings 1 nebeneinander angeordnet sind. In der Fig. 2 ist außerdem erkennbar, dass an das die Stahleinlage 5 des Tübbings 1' bildende Federelement 8 ein Verankerungsbügel 11 als Verankerungselement angeschlossen ist. Es können mehrere dieser Verankerungsbügel 11 in Längsrichtung des Tübbings 1' nebeneinander angeordnet sein. Vorzugsweise können die Verankerungselemente mit dem jeweils benachbarten Bewehrungskorb 12 verbunden, zweckmäßigerweise verschweißt sein.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tübbings 1, 1'. Hier weist der Tübbing 1 ringfugenseitig zumindest einen Nocken 24 als Kopplungselement auf. Dieser Nocken 24 ist für eine formschlüssige Verbindung mit einer topfartigen Ausnehmung 25 als Komplementärkopplungselement in dem Tübbing 1' vorgesehen. Der Nocken 24 weist die Form eines Kegelstumpfes mit topfseitiger Abrundung auf. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist an die Stahleinlage 5 des Nockens 24 ein Verankerungsbügel 11 angeschlossen, der mit dem Bewehrungskorb 12 des Tübbings 1 fest verbunden ist. An die Stahleinlage 5 der topfseitigen Ausnehmung 25 sind zwei Verankerungsbügel 11' und 11'' angeschlossen, die zweckmäßigerweise ebenfalls mit dem zugeordneten Bewehrungskorb 12 fest verbunden sind.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tübbings 1, bei der die Stahleinlage 5 einen Stahlzapfen 26 als Kopplungselement aufweist, der für eine formschlüssige Verbindung mit einer entsprechenden Stahltasche 27 als Komplementärkopplungselement in dem zweiten Tübbing 1' vorgesehen ist. Der Stahlzapfen 26 kann im Querschnitt rechteckförmig oder kreisförmig ausgebildet sein. Dann weist auch die Stahltasche 27 eine entsprechende Form auf. Querschnitt bezieht sich hier auf eine Querschnittsfläche parallel zur Ringfuge.
  • Fig. 5 verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Tübbings 1. Danach wird zumindest ein Metallstabbewehrungselement, im Ausführungsbeispiel ein Bewehrungskorb 12 in eine Schalung 30 für einen Tübbing 1 eingebracht. Mit Hilfe von Abstandshaltern wird der Bewehrungskorb 12 mit einem bestimmten Abstand von der Schalungswandung 31 gehalten. Die Abstandshalter sind vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel als innen hohl ausgeführte Hülsen 32 ausgebildet. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tübbings 1 werden die Hülsen 32 an der Schalung 30 lösbar befestigt. Dies wurde im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 mit Hilfe von Gewindeschrauben 33 durchgeführt, die jeweils eine Unterlegscheibe 34 und die Schalungswandung 31 durchgreifen. Diese Gewindeschrauben 33 sind in die innen hohl ausgebildeten Hülsen 32 eingeschraubt. Dazu weisen die Hülsen 32 zweckmäßigerweise ein entsprechendes Innengewinde auf. An die als Abstandshalter dienenden Hülsen 32 ist fernerhin der Bewehrungskorb 12 angeschlossen. Dazu weist der Bewehrungskorb 12 jeweils Befestigungsplatten 35 auf, die an den Bewehrungskorb 12 angeschlossen, vorzugsweise angeschweißt sind. Die Befestigungsplatten 35 sind zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel mit Bohrungen 36 ausgerüstet, die für Befestigungselemente vorgesehen sind, die im Ausführungsbeispiel als Gewindeschrauben 37 ausgeführt sind. Die Gewindeschrauben 37 durchgreifen jeweils Unterlegscheiben 38 sowie die genannten Bohrungen 36 der Befestigungsplatte 35 und werden in jeweils eine Hülse 32 eingeschraubt. Die Länge der Hülsen 32 ist so eingerichtet, dass der gewünschte Abstand des Bewehrungskorbes 12 zum Betonrand des fertiggestellten Tübbings 1 exakt eingehalten wird. Auf die vorstehend beschriebene Weise wird eine sehr präzise und funktionssichere Fixierung des Metallstabbewehrungselementes bzw. des Bewehrungskorbes 12 sichergestellt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass in der Fig. 5 nicht dargestellte Langlöcher, beispielsweise schräge Langlöcher in den Befestigungsplatten 35 und/oder in der Schalungswandung 31 vorgesehen sein können, damit eventuelle Toleranzen ausgeglichen werden können. Nachdem der Bewehrungskorb 12 auf die beschriebene Weise mit Hilfe der Befestigungselemente und der Abstandshalter in der Schalung 30 positioniert und fixiert wurde, wird noch nicht erhärteter Beton in die Schalung 30 eingefüllt. Nach dem Erhärten des Betons wird die Befestigung des Bewehrungskorbes 12 an der Schalung 30 wieder gelöst. Dazu werden die Gewindeschrauben 33 entfernt und danach kann auch die Schalungswandung 31 problemlos entfernt werden. Die dabei entstehenden Öffnungen der Hülsen 32 können durch nicht dargestellte Steckkappen verschlossen werden. - Die Stabdicke sd der Metallstäbe des Metallstabbewehrungselementes beträgt im Rahmen der Erfindung normalerweise mehr als 1,5 mm, vorzugsweise mehr als 2 mm.

Claims (12)

  1. Tübbing (1), insbesondere Hochleistungstübbing für einen Tübbingring (2) zum unterirdischen Tunnelausbau,
    wobei der Tübbing (1) aus Beton besteht und der Beton mit Stahlfasern bewehrt ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass ringfugenseitig zumindest ein Metallstabbewehrungselement in den Beton integriert ist
    und dass sich zumindest 60 Gew.-% des zumindest einen Metallstabbewehrungselementes in zumindest einem ringfugenseitigen Bereich des Tübbings befinden, wobei die Breite B1 dieses ringfugenseitigen Bereichs 5 bis 35% der gesamten Breite B des Tübbings entspricht.
  2. Tübbing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton mit 20 bis 70 kg/m3, vorzugsweise mit 30 bis 50 kg/m3 Stahlfasern bewehrt ist.
  3. Tübbing nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton zusätzlich mit Kunststofffasern bewehrt ist.
  4. Tübbing nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Metallstabbewehrungselement in einem ringfugenseitigen Bereich des Tübbings (1) angeordnet ist, dessen Breite B1 5 bis 30%, bevorzugt 5 bis 25% der gesamten Breite B des Tübbings (1) entspricht.
  5. Tübbing nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 60 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 70 Gew.-% des Metallstabbewehrungselementes oder der Komponenten des Metallstabbewehrungselementes in einem Bereich angeordnet ist, der eine Breite a aufweist, die sich von einer ringfugenseitigen Oberfläche (6) und/oder von der tunnelinnenseitigen Oberfläche (28) und/oder von der tunnelaußenseitigen Oberfläche (29) und/oder von zumindest einer längsfugenseitigen Oberfläche des Tübbings (1) ins Tübbinginnere erstreckt, und dass die Breite a vorzugsweise 5 bis 30 %, bevorzugt 5 bis 25 %, sehr bevorzugt 5 bis 20 % der Dicke d des Tübbings (1) entspricht.
  6. Tübbing nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stahleinlage (5) in die ringfugenseitige Oberfläche (6) des Tübbings (1) einbetoniert ist.
  7. Tübbing nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an das Metallstabbewehrungselement Abstandshalter angeschlossen sind, die sich bis zur Oberfläche des Tübbings (1) erstrecken.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Tübbings nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest ein Metallstabbewehrungselement in eine Schalung (30) für einen Tübbing (1) eingebracht wird und mit Hilfe von Abstandshaltern beabstandet von den Schalungswandungen (31) gehalten wird sowie an der Schalung (30) lösbar befestigt wird,
    dass anschließend noch nicht erhärteter Beton in die Schalung (30) eingefüllt wird
    und dass nach dem Erhärten des Betons die Befestigung des Metallstabbewehrungselementes an der Schalung gelöst wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstandshalter innen hohl ausgebildete Hülsen (32) eingesetzt werden und dass zur lösbaren Befestigung des Metallstabbewehrungselementes an der Schalung (30) die Schalung (30) durchgreifende Befestigungselemente in die Hülsen (32) eingebracht werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallstabbewehrungselement mit in die als Abstandshalter eingesetzten Hülsen (32) eingreifenden Befestigungselementen befestigt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigungselemente Schraub- und/oder Steckverbindungselemente eingesetzt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine in die Oberfläche des Tübbings (1) einzubetonierende Stahleinlage (5) in die Schalung (30) eingebracht wird und an der Schalung (30) lösbar befestigt wird und dass nach dem Erhärten des Betons die Befestigung der Stahleinlage (5) an der Schalung (30) gelöst wird.
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