EP2325436A2 - Tübbing neben einem Querschlag mit Ausgestaltung für eine richtungsfreie Durchbohrung von Bohrgestängen - Google Patents

Tübbing neben einem Querschlag mit Ausgestaltung für eine richtungsfreie Durchbohrung von Bohrgestängen Download PDF

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EP2325436A2
EP2325436A2 EP20100191366 EP10191366A EP2325436A2 EP 2325436 A2 EP2325436 A2 EP 2325436A2 EP 20100191366 EP20100191366 EP 20100191366 EP 10191366 A EP10191366 A EP 10191366A EP 2325436 A2 EP2325436 A2 EP 2325436A2
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EP
European Patent Office
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tubbing
cassette
inverse
tunnel
holes
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EP20100191366
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EP2325436A3 (de
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Wolf Friedemann
Bernd Wiesiolek
Axel Dr. Wais
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Ed Zueblin AG
Original Assignee
Ed Zueblin AG
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Publication date
Application filed by Ed Zueblin AG filed Critical Ed Zueblin AG
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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
    • E21D11/36—Linings or supports specially shaped for tunnels or galleries of irregular cross-section
    • E21D11/365—Linings or supports specially shaped for tunnels or galleries of irregular cross-section for intersecting galleries
    • 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

Definitions

  • the invention relates to the production of cross passages in tunnels with segmental lining. Specifically, it relates to the at least temporary stabilization of at least the soil surrounding the crosscut.
  • the opening to be broken in the lining must include the area of the desired recess plus the area required by the permanently supporting skirt of the recess.
  • the opening broken in the lining disturbs the equilibrium system of the tunnel tube which has set between the surrounding surrounding floor and the closed segmental rings.
  • a tubbing ring loses its ring closure by removing a single tubbing element and thus its stability.
  • the support system On ablation of larger loads to neighboring ring over shear stresses the support system is usually not aligned. In the area of the planned opening, therefore, a complex local reinforcement in the tunnel tube must be installed, which is able to compensate for the effects of a changed power play in a unilaterally weakened tunnel tube.
  • the supporting frame remains permanently in the building.
  • the ground between the two to be connected by a cross pass tunnel tubes or between tunnels and shafts or station buildings is usually not sustainable and also often under water pressure. At least during the construction phase of the cross impact thus a solidification or stabilization of the soil is necessary, at least in the area directly surrounding the crosscut.
  • ice lances must be introduced into the floor area around the cross pass in a precisely defined grid influenced by the thermal conductivity of the floor.
  • the prefabricated holes in the outer panel do not allow the lances to always be installed in such a way that they provide an alignment grid of the tunnels that takes into account the manufacturing tolerances of the tunnel tubes Solidification of the soil (ie a closed, dense body by icing or injection) allow. To make matters worse here is the narrowness of the tunnel during a drilling process.
  • the object of the invention is to provide a tubbing, which allows it to bring through its wall going holes for soil consolidation substantially variable, accurate and unaffected by the manufacturing tolerances of the connected structures (tunnels, shafts, stations) in the ground.
  • the invention envisages, in the steel or cast strip surrounding the cross-cut opening, replacing at least one of the cassettes formed by the stiffening plates with an "inverse" cassette.
  • an "inverse" cassette By this is meant that in this inverse cassette, the outer panel of the tubbing is placed far inward, so that the inverse cassette is no longer open to the inside of the tunnel towards inside, but outwards to the ground.
  • This geometry can also be carried out in other materials - for example synthetic or composite materials - preferably steel will be used.
  • the inverse cassette on this inwardly offset sheet (hereinafter referred to as inner plate) a closable opening, preferably with a lid, for. B. a cover plate, is closed.
  • the inverse cassette is - compared to the existing in the same tubbing segment surrounding cassette - preferably made larger, creating a greater latitude for setting the holes is given without obstruction by the stiffening plates.
  • the inverse cassette must be made with greater rigidity, e.g. B. by thicker stiffening edge plates and / or preferably by a filling of the cassette with a stiff, little compressible but easy to drill material.
  • this material additionally has water-sealing properties against water. This allows the lid over the opening in the inner panel of the inverse To remove cassette without pressurized water can penetrate into the tunnel.
  • a suitable curing material is selected, which is filled in the manufacture of the tubbing element liquid in the cavity of the cassette and cures there.
  • These may be organic polymers (polymerized or melted on site) or hydraulically setting compounds.
  • suitable concretes unreinforced, rebar-reinforced, fiber-reinforced are preferred for cost reasons and because of the great experience in dealing with them.
  • a method for using the device according to the invention for example for the introduction of glazing lances, temperature lances, relaxation holes, holes for soil improvement, etc., provides, after the completion of the tunnel section, to remove the cover plate above the opening in the inner panel (there is no or only little water ingress into the tunnel!) and place the drill bit on the concrete in such a way that the lance lies in the ground after drilling in nominal position.
  • Fig. 1 and Fig. 2 recognizes the usual opposite, formed by stiffening plates 3 cassettes of the same tubbing enlarged inverse cassette, the cavity is open to the outside and provided with a concrete filling 7.
  • the concrete filling 7 is prevented from being pushed by the water pressure in the tunnel.
  • the inner opening is sealed watertight in the figures by a screwed cover sheet 4.
  • Fig. 3 is shown as in the case of icing lances 10 are positioned to achieve a complete icing of the soil around the cross pass to be created around.
  • the figure shows the state after the production of the crosscut 11.
  • the lances 10 may remain in the ground or be removed again.
  • possible tolerance layers 15 of the icing lances 10 are shown.
  • the icing lances 10 are driven from a tunnel tube into the ground. It is also possible, of course, the introduction of both tunnel tubes - this achieves a denser grid and so another icing geometry 12 with even greater security of a static capacity and water resistance.

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Abstract

Die Tübbingelemente (9,16) aus Stahl oder Gusswerkstoff, die die Querschlagöffnung (11) umgeben, weisen Kassetten auf. An den Stellen, an denen durch den erfindungsgemäßen Tübbing hindurch Bohrungen bzw. Lanzen (10) nach außen geführt werden sollen, sind die Kassetten invers und vorzugswesie auch größer ausgeführt: Das üblicherweise an der Außenseite des Tübbings vorhandene Außenblech (1) fehlt an diesen inversen Kassetten und ist stattdessen an der Innenseite der seitlichen Aussteifungsbleche (3) nach innen versetzt angebracht. In diesem Blech befindet sich eine z.B. mit einem Deckelblech (4) verschließbare Öffnung. Die inversen Kassetten sind gegenüber den herkömmlichen Kassetten innerlich zusätzlich versteift, damit die Gesamtsteifigkeit des Tübbings trotz inverser Kassetten erhalten bleibt. Bevorzugt geschieht dies durch eine Füllung des nach außen offenen Hohlraumes der inversen Kassetten mit Beton.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft die Herstellung von Querschlägen bei Tunneln mit Tübbingausbau. Speziell betrifft sie die wenigstens temporäre Stabilisierung mindestens des den Querschlag umgebenden Bodens.
    • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, Aussparungen im Tübbingausbau von Tunneln dadurch herzustellen, dass nachträglich nach dem Auffahren der Röhre und der Herstellung der Auskleidung eine Öffnung in die Auskleidung gebrochen bzw. gesägt wird. Es ist auch bekannt, im Aussparungsbereich vereinfachte und mit geringer Festigkeit hergestellte Tübbings anzuordnen.
  • Die in der Auskleidung auszubrechende Öffnung muss die Fläche der gewünschten Aussparung zuzüglich dem Flächenbedarf der dauerhaft tragfähigen Einfassung der Aussparung umfassen.
  • In die ausgebrochene Öffnung wird örtlich untertage ein geschlossener Rahmen eingebaut, der die Öffnung der Aussparung freihält.
  • Die in die Auskleidung gebrochene Öffnung stört das Gleichgewichtssystem der Tunnelröhre, das sich zwischen dem allseitigen umgebenden Boden und der geschlossenen Tübbingringe eingestellt hat. Ein Tübbingring verliert bereits durch Herausnehmen eines einzelnen Tübbingelements seinen Ringschluss und dadurch seine Stabilität. Auf Abtragung größerer Lasten zum Nachbarring über Scherbeanspruchungen ist das Tragsystem in der Regel nicht ausgerichtet. Im Bereich der geplanten Öffnung muss deshalb eine aufwändige örtliche Aussteifung in die Tunnelröhre eingebaut werden, die in der Lage ist, die Wirkungen eines veränderten Kräftespiels in einer einseitig geschwächten Tunnelröhre auszugleichen.
  • Nachteilig an dieser Vorgehensweise sind die sehr lohnintensiven untertage auszuführenden Arbeiten des Aussteifens der Röhre, des Ausbrechens der Aussparung und des Einbauens des die Aussparung umgebenden Tragrahmens.
  • In DE 3628607 C2 ist daher ein im Zuge des Auffahrens hergestellter, die spätere Aussparung umgebender, geschlossener Rahmen beschrieben, der bevorzugt aus Stahlelementen zusammengesetzt und statisch tragfähig ist. Innerhalb des Rahmens befinden sich entfernbare Fülltübbings.
  • Der Tragrahmen verbleibt dauerhaft im Bauwerk.
  • Der Boden zwischen den beiden durch einen Querschlag zu verbindenden Tunnelröhren oder zwischen Tunnelröhren und Schächten bzw. Stationsbauten ist meistens nicht tragfähig und außerdem häufig unter Druck wasserführend. Mindestens während der Errichtungsphase des Querschlages ist somit eine Verfestigung bzw. Stabilisierung des Bodens notwendig, zumindest in dem den Querschlag direkt umgebenden Bereich.
  • Dies ist durch Injektionen aushärtender Mittel in den Boden möglich, oder ― bevorzugt bei Querschlaglage im Grundwasser ― durch temporäre Vereisung des Bodens.
  • Hierzu müssen in einem durch die Wärmeleitfähigkeit des Bodens beeinflussten, genau festgelegten Raster Vereisungslanzen in den Bodenbereich um den Querschlag herum eingebracht werden. Um die Vereisungslanzen lagegenau in den Boden einbringen zu können ist es erforderlich, wasserdichte Öffnungen in der Tunnelwand um die Querschlagöffnung herum zu erzeugen, durch die die Lanzen nach außen in den Boden reichen.
  • Der Stand der Technik sieht hierzu vorgefertigte Öffnungen im Außenblech der Stahltübbings vor, die die Querschlagöffnung umgeben. Herkömmliche Stahltübbings bestehen aus einem Außenblech, welches durch Rippen aus zum Tunnelinneren weisenden Aussteifungsblechen versteift ist. Es bilden sich auf diese Weise zum Tunnelinneren offene Kassetten.
  • Da es sich nicht um Bleche üblicher Vorstellung handelt, sondern um dicke Stahlplatten, sind diese nicht einfach zu durchbohren. Daher weist das Außenblech schon vorgefertigte verschließbare Durchführungen auf, durch die die Lanzen mittels eines üblichen Bohrverfahrens in den Boden eingebracht werden können.
  • Die vorgefertigten Bohrungen im Außenblech erlauben nun aber nicht, die Lanzen immer so einzubauen, dass sie ein die Herstelltoleranzen der Tunnelröhren berücksichtigendes ausgerichtetes Raster ergeben, das eine sichere Verfestigung des Bodens (also einen geschlossenen, dichten Körper durch Vereisung oder Injektion) ermöglichen. Erschwerend hinzu kommt hier noch die Enge des Tunnels während eines Bohrprozesses.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es einen Tübbing anzugeben, der es erlaubt, durch seine Wandung hindurch gehende Bohrungen zur Bodenverfestigung wesentlich variabler, lagegenauer und unbeeinflußt von den Herstelltoleranzen der zu verbindenden Bauwerke (Tunnel, Schächte, Stationen) in den Boden einbringen zu können.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die Erfindung sieht hierzu in den die Querschlagöffnung umgebenden Stahl-oder Gusstübbings vor, mindestens eine der durch die Aussteifungsbleche gebildeten Kassetten durch eine "inverse" Kassette zu ersetzen. Damit ist gemeint, dass bei dieser inversen Kassette das Außenblech des Tübbings weit nach innen gesetzt angebracht ist, so dass die inverse Kassette nicht mehr nach innen zum Tunnelinneren hin offen ist, sondern nach außen zum Boden hin. Diese Geometrie kann auch in anderen Materialien - beispielsweise Kunst- oder Verbundwerkstoffen ― ausgeführt werden, bevorzugt wird Stahl zum Einsatz kommen.
  • Weiterhin weist die inverse Kassette an diesem nach innen versetzten Blech (im weiteren Text als Innenblech bezeichnet) eine verschließbare Öffnung auf, die bevorzugt mit einem Deckel, z. B. einem Deckelblech, verschlossen ist. Die inverse Kassette ist - verglichen mit den im gleichen Tübbingsegment vorhandenen umgebenden Kassetten - bevorzugt größer ausgeführt, wodurch ein größerer Spielraum zum Setzen der Bohrungen ohne Behinderung durch die Aussteifungsbleche gegeben ist.
  • Zum Ausgleich hierfür muss die inverse Kassette mit einer größeren Steifigkeit ausgeführt werden, z. B. durch dickere Aussteifungsrandbleche und / oder bevorzugt durch eine Füllung der Kassette mit einem steifen, wenig kompressiblen aber einfach durchbohrbaren Material. Erfindungsgemäß weist dieses Material zusätzlich gegen Wasser abdichtende Eigenschaften auf. Dies ermöglicht es, den Deckel über der Öffnung im Innenblech der inversen Kassette zu entfernen, ohne dass unter Druck stehendes Wasser in den Tunnel eindringen kann.
  • Als besonders einfache Ausführung eines solchen Materials wird ein geeigneter aushärtender Werkstoff gewählt, der bei der Fertigung des Tübbingelementes flüssig in den Hohlraum der Kassette eingefüllt wird und dort aushärtet. Hierbei kann es sich um organische Polymere (vor Ort polymerisiert oder geschmolzen eingebracht) oder hydraulisch abbindende Massen handeln. Von den hydraulisch abbindenden Massen sind geeignete Betone (unbewehrt, stabstahlbewehrt, faserbewehrt) aus Kostengründen und aufgrund der großen Erfahrung im Umgang mit ihnen bevorzugt.
  • Auch ohne aussteifende Füllmassen sind inverse Kassetten für das Anbringen von Bohrungen der herkömmlichen Kassettengestaltung vorzuziehen.
  • Die Aussteifung mittels einer durchbohrbaren, wenig kompressiblen, abdichtenden Masse in einer inversen Kassette hat einige große Vorteile:
    1. 1.) Die inverse Kassette kann durch das versteifende Material kostengünstig ohne Verlust an Festigkeit des Tübbings deutlich größer gewählt werden - wodurch die Möglichkeit besteht, Bohrungen ohne Behinderung durch Aussteifungsbleche freier in ihrer Lage und Neigung anzusetzen.
    2. 2.) Das Material stellt - im Gegensatz zur bisherigen Vorgabe von Bohrstellen im Außenblech des Tübbings - ein Kontinuum dar, das keine Vorgaben erzwingt, wie die Bohrung zu setzen ist.
    3. 3.) Das Füllmaterial wirkt abdichtend, zusätzlich ist jedoch das dichtende Blech, im Gegensatz zu normalen Kassetten, als Innenblech innen im Tunnel angeordnet. Dort kann auf einfache Weise wegen des direkten Zuganges eine endgültige, absolute Dichtheit des Tunnelsegments erreicht werden ― es werden damit zwei Dichtebenen geschaffen.
  • Ein Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zum Beispiel zum Einbringen von Vereisungslanzen, Temperaturlanzen, Entspannungsbohrungen, Bohrungen zur Bodenverbesserung usw., sieht vor, nach der Fertigstellung des Tunnelabschnittes das Deckelblech über der Öffnung im Innenblech zu entfernen (es findet kein oder nur geringer Wassereintritt in den Tunnel statt!) und den Bohrer am Beton so anzusetzen, dass die Lanze nach dem Bohren in Sollage im Boden liegt.
  • Bei Bedarf können weitere Lanzen durch den Beton in den Boden gebohrt werden.
  • Nachdem die Lanzen in Sollage in den Boden eingeführt wurden, erfolgt bevorzugt eine Sicherungsabdichtung der freiliegenden Betonoberfläche durch übliche Abdichtungsverfahren.
  • Die Figuren zeigen bespielhaft eine Ausfertigung des erfindungsgemäßen Tübbingelementes.
    • Fig. 1 zeigt eine Aufsicht von innen auf den Stahltübbing 16 vor dem Einbringen einer Bohrung.
    • Fig. 2 zeigt einen seitlichen Querschnitt des Stahltübbings 16.
    • Fig. 3 zeigt zwei Tunnelröhren eines Eisenbahntunnels, die durch einen Querschlag verbunden sind.
  • In Fig. 1 und Fig. 2 erkennt man die gegenüber üblichen, durch Aussteifungsbleche 3 gebildeten Kassetten des gleichen Tübbings vergrößerte inverse Kassette, deren Hohlraum nach außen offen und mit einer Betonfüllung 7 versehen ist. Die Betonfüllung 7 wird daran gehindert, durch den Wasserdruck in den Tunnel gedrückt zu werden. Die innenliegende Öffnung ist in den Figuren durch ein angeschraubtes Deckelblech 4 wasserdicht verschlossen.
  • In Fig. 3 ist dargestellt wie im Falle von Vereisungslanzen 10 diese positioniert werden, um eine lückenlose Vereisung des Bodens um den zu erstellenden Querschlag herum zu erreichen. Die Figur zeigt den Zustand nach der Herstellung des Querschlages 11. Die Lanzen 10 können im Boden verbleiben oder auch wieder entfernt werden. In Figur 3 sind mögliche Toleranzlagen15 der Vereisungslanzen 10 gezeigt.
  • Im dargestellten Beispiel werden die Vereisungslanzen 10 von einer Tunnelröhre aus in den Boden getrieben. Möglich ist natürlich auch das Einbringen ausgehend von beiden Tunnelröhren - hierdurch erreicht man ein dichteres Raster und so eine andere Vereisungskörpergeometrie 12 mit noch größerer Sicherheit einer statischen Tragkraft und Wasserdichtheit.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Außenblech
    2
    Innenblech
    3
    Aussteifungsblech
    4
    Deckelblech
    5
    Ringfugenblech
    6
    Längsfugenblech
    7
    Steifes Füllmaterial, z.B. Beton
    8
    Betontübbing
    9
    Stahltübbing
    10
    Vereisungslanze
    11
    Querschlag
    12
    Sollgeometrie Vereisungskörper
    13
    Vereisungskörper Lanze
    14
    Sollage Vereisungslanze
    15
    Toleranzlage Vereisungslanze
    16
    erfindungsgemäßer Sondertübbing

Claims (7)

  1. Neben dem Querschlag (11) eines Tunnels befindliches, mit aus Aussteifungsblechen (3) gebildeten Kassetten versteiftes Tübbingelement (9, 16) mit mindestens einer verschließbaren Öffnung im Mantel zur Einbringung von Vereisungsbohrungen, Temperaturbohrungen, Entspannungsbohrungen, Bohrungen zur Bodenverbesserung (Injektionsbohrungen) usw. in den Boden vor der Erstellung des Querschlags (11),
    dadurch gekennzeichnet, dass der Tübbing (16) mindestens eine inverse Kassette aufweist, bei der ein Innenblech (2), das an den Aussteifungsblechen (3) zum Tunnelinneren hin angeordnet ist, das Außenblech (1) des Tübbingelementes (16) ersetzt, und dieses Innenblech (3) eine mit einem Deckel (4) verschließbare Öffnung aufweist, die im Falle des Einbringens der Bohrung ins Erdreich geöffnet werden kann.
  2. Tübbing (16) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die inverse Kassette in Aufsicht größer ausgeführt ist als benachbarte normale Kassetten.
  3. Tübbing (16) nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die inverse Kassette aus gegenüber den normalen Kassetten verstärktem Material besteht oder einen versteifenden Einsatz (7) aufweist.
  4. Tübbing (16) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Tübbings (16) ein Stahl ist.
  5. Tübbing (16) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die inverse Kassette mindestens teilweise mit einem steifen, wenig kompressiblen aber einfach zu durchörternden Füllmaterial (7) ausgefüllt ist.
  6. Tübbing (16) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (7) wasserabdichtende Eigenschaften aufweist.
  7. Tübbing (16) nach mindestens einem der Ansprüche 5 und 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Füllmaterial (7) um einen Beton handelt.
EP10191366.3A 2009-11-24 2010-11-16 Tübbing neben einem Querschlag mit Ausgestaltung für eine richtungsfreie Durchbohrung von Bohrgestängen Withdrawn EP2325436A3 (de)

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