EP2568113A1 - Tübbing mit thermoplastischer Schottschicht - Google Patents

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EP2568113A1
EP2568113A1 EP11180966A EP11180966A EP2568113A1 EP 2568113 A1 EP2568113 A1 EP 2568113A1 EP 11180966 A EP11180966 A EP 11180966A EP 11180966 A EP11180966 A EP 11180966A EP 2568113 A1 EP2568113 A1 EP 2568113A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tubbing
thermoplastic
schott layer
schott
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11180966A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich K. Weber
Klaus Meyer
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.)
Sika Technology AG
Original Assignee
Sika Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sika Technology AG filed Critical Sika Technology AG
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Priority to JP2014529024A priority patent/JP2014529020A/ja
Priority to PCT/EP2012/067725 priority patent/WO2013037766A1/de
Priority to EP12756491.2A priority patent/EP2756168A1/de
Priority to BR112014003991A priority patent/BR112014003991A2/pt
Priority to IN189MUN2014 priority patent/IN2014MN00189A/en
Priority to CN201280036704.3A priority patent/CN103717836A/zh
Priority to RU2013155987/03A priority patent/RU2013155987A/ru
Publication of EP2568113A1 publication Critical patent/EP2568113A1/de
Priority to US14/206,519 priority patent/US20140193204A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
    • E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/003—Linings or provisions thereon, specially adapted for traffic tunnels, e.g. with built-in cleaning devices

Definitions

  • the present invention relates to a tubbing made of concrete for cladding a tunnel, in particular a traffic tunnel.
  • prefabricated concrete parts are prefabricated in prefabricated concrete plants, temporarily stored until the required concrete strength is achieved, and then placed in the tunnel tube for installation as required. There they are taken up by a Tübbingversetz worn, the so-called “erector” in the protection of the shield of the tunnel boring machine and assembled into a tubbing ring. After the tunnel boring machine has been propelled by hydraulic presses against the recently installed segments, a new tubbing ring is installed in the shield's protection. In this way, the machine "tubbing around tubbing ring” works through the ground, the remaining between tunnel (tubbing ring) and bottom annular gap is continuously filled with mortar to z. B. Prevent subsidence.
  • the object of the present invention is therefore to improve tubbings to increase the tightness against moisture, which is located on the outside of the tubbing ring, and the durability, especially against corrosive groundwater.
  • the core of the invention is therefore a tubbing made of concrete for covering a tunnel, in particular a traffic tunnel, wherein the tubbing has a convex-curved outer surface and the outer surface opposite concave-curved inner surface and wherein the tubbing is provided on its outer surface with a thermoplastic Schott layer.
  • the thermoplastic Schott layer is further arranged on all of the outer surface facing sides of the outer side surfaces.
  • the tubbing has a ring segment-shaped structure with a concavely curved inner surface, which is directed to the tunnel interior in the installed state, and an opposite, convexly curved outer surface, which is directed to the surrounding soil in the installed state.
  • These two surfaces are connected laterally via four further surfaces, two longitudinal side surfaces, which in the installed state to the corresponding Longitudinal side surfaces of the adjacent tubbing bear the same tubbing ring, and two end faces, which rest in the installed state of the corresponding end faces of the adjacent tubbing of an adjacent tubbing ring.
  • the tubbing preferably has an outer surface of the frame-shaped circumferential recess and the Schott layer engages in the recess.
  • the Schott layer fills the recess at least partially, in particular completely.
  • tubbing according to the invention By virtue of the tubbing according to the invention, no separate second operation is required for the final sealing of the concave-curved outer surfaces of the tubbings facing the exterior of the tunnel. Also eliminates a possible second tubbing ring. Furthermore, tubbings with smaller wall thicknesses can be used / manufactured, as they are far superior to conventional tubbings in terms of waterproofness and resistance to corrosive groundwater. Both leads to a reduction of the space requirement of the tunnel wall and thereby to an interior gain and to a reduction of the required building material. Furthermore, the tubbing according to the invention permits the use of alternative, less watertight and less corrosion-resistant types of concrete. Furthermore, segmental rings made from segments according to the invention have excellent rear-run safety and tightness.
  • FIG. 1 a lateral cross section through a tubbing.
  • FIG. 2 shows FIG. 2 another lateral cross section through a tubbing.
  • FIG. 3 Parts of another lateral cross section through a tubbing with an injection port.
  • FIG. 4 Parts of a lateral cross section through two segments which are connected on the shock side.
  • FIG. 5 Parts a lateral view of a tubbing without the thermoplastic Schott layer.
  • FIG. 1 a lateral cross-section through a tubbing according to the invention is shown.
  • the tubbing 1 is provided on its convex-curved outer surface 2 with a thermoplastic Schott layer 4.
  • the thermoplastic Schott layer is further arranged on all of the outer surface facing sides of the outer side surfaces (longitudinal side surfaces 7 and end faces 8), in FIG. 1 the two longitudinal side surfaces 7 are shown.
  • an excellent composite of the thermoplastic Schott layer 4 with the tubbing and a high rear safety are guaranteed.
  • the enlargement of the contact surface of the contacting thermoplastic Schott layers in comparison with, for example, a Schott layer which lacks an arrangement on all sides of the outer side facing the outer surface, achieves a higher sealing effect at joints between two segments.
  • thermoplastic Schott layer 4 is connected over the entire surface with the outer surface 2, in particular glued, resulting in an improvement of the rear safety.
  • thermoplastic Schott layer 4 In order to be as suitable as a thermoplastic Schott layer 4, it should be as waterproof as possible and even under prolonged influence of water or moisture, do not decompose or be mechanically damaged. In particular, such materials are suitable as the thermoplastic Schott layer, as they are already used in the prior art for sealing purposes in building construction and civil engineering.
  • thermoplastic Schott layer is made of a material having a softening point of more than 110 ° C, preferably between 140 ° C and 170 ° C.
  • the thermoplastic Schott layer should advantageously have an at least low degree of elasticity in order to be able to bridge, for example, temperature differences caused by expansion differences between thermoplastic Schott layer and tubbing, without damaging or tearing the thermoplastic Schott layer and impairing the sealing function of the Schott layer.
  • thermoplastic Schott layer contains thermoplastic polyolefins and / or polyvinyl chloride (PVC).
  • PVC polyvinyl chloride
  • the thermoplastic bulkhead comprises material selected from the group consisting of high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene (MDPE), low density polyethylene (LDPE), polyethylene (PE), polypropylene (PP), Polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamides (PA), ethylene-vinyl acetate (EVA), chlorosulfonated polyethylene and thermoplastic polyolefins (TPO).
  • HDPE high density polyethylene
  • MDPE medium density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET Polyethylene terephthalate
  • PS polystyrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PA polyamides
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • TPO thermoplastic polyolefins
  • thermoplastic Schott layer consists of more than 50 wt .-%, particularly preferably more than 80 wt .-%, of the aforementioned materials.
  • thermoplastic Schott layer advantageously has a layer thickness in the millimeter range, typically between 0.2 and 15 mm, preferably between 1 and 2 mm.
  • thermoplastic Schott layer 4 on the convex-curved outer surface 2 side facing a surface treatment.
  • Surface treatments such as corona treatment, fluorination and flame treatment of the thermoplastic Schott layer can improve the adhesion of the thermoplastic Schott layer to the tubbing.
  • a surface treatment may also be applied to the aforementioned location, a fleece, which serves to improve the adhesion.
  • thermoplastic Schott layer 4 has a water-swellable profile 6, which is arranged on the side facing away from the outer side surfaces (7, 8), as shown in FIG FIG. 2 .
  • FIG. 3 and FIG. 4 is apparent.
  • the water-swellable profile 6 contains water-swellable materials.
  • water-swellable materials in the present document means materials which upon contact with water increase their volume to a multiple, typically between 200 - 1000% of the original volume. In addition to increasing the volume, certain water-swellable materials can also chemically react with water. Examples of such water-swellable materials are polyurethane-based bulking agents, in particular silane-modified polymers which cure to an elastic product by moisture. Another example of such swelling agents are bentonite-butyl rubbers or the acrylic acid-based polymers grouped under the name "superabsorbent" (Superabsorbent Polymers, SAP), typically copolymers of acrylic acid and sodium acrylate, for example from BASF SE, Germany.
  • SAP Superabsorbent Polymers
  • the water-swellable profile 6 further contains materials as described above as being preferred for the thermoplastic Schott layer 4. This is advantageous in that the water-swellable profile 6 can be well bonded to the thermoplastic Schott layer 4, for example by welding, gluing and / or vulcanization.
  • FIG. 2 An arrangement of the water-swellable profile 6 shown by way of example is advantageous in that it causes the water-swellable profile 6 to lie at the joints between two segments, as is the case for example in FIG. 4 is visible.
  • the tubbing preferably has an outer surface 2 frame-shaped circumferential recess 5 and the Schott layer 4 engages in the recess, as for example in FIG. 2 is apparent.
  • FIG. 5 shows in a lateral plan view of the outer surface 2 frame-shaped circumferential recess 5 of the tubbing without the thermoplastic Schott layer.
  • the Schott layer fills the recess at least partially, in particular completely.
  • the recess is arranged in the contact area of the outer surface 2 with the outer side surfaces 7 and 8. This has the advantage, among other things, that the tubbing is less susceptible to damage during manufacture, transport or installation, because mechanical load peaks occur, especially at the side edges.
  • the contact surface of the contacting thermoplastic bulkhead layers is enlarged, thereby achieving a higher sealing effect.
  • the tubbing preferably has a the outer side surfaces (7, 8) circumferential sealing groove 9, in which a sealing body 10 is arranged, as in FIG. 2 is apparent.
  • the sealing groove is formed in the tubbing and is located therein, typically pressed, a sealing body.
  • the sealing body 10 is typically a hollow body.
  • materials are suitable which are known as sealing materials for sealing rings and / or materials as they were previously described as a swellable material.
  • the sealing body 10 consists of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • the tubbing preferably has a sealing coating 11 between the outer surface 2 and the thermoplastic Schott layer 4, as shown in FIG FIG. 2 and FIG. 3 is apparent.
  • the sealing coating is selected from the group consisting of methacrylate resin, polyester resin, epoxy resin and polyurethane.
  • Such a sealing coating 11 is advantageous in that thereby the tubbing is protected from the ingress of moisture. This further enhances the sealing effect of the tubbing. Further, in the manufacture of the tubbing, a large loss of moisture during the curing of the green body can be prevented.
  • the sealing coating 11 is typically applied by spraying or brushing on the tubbing.
  • the sealing coating 11 is arranged at least partially on all outer side surfaces (7, 8), in particular on the region between the recess 5 and the sealing groove 9, as shown in FIG FIG. 3 is apparent.
  • sealing body 10 are all materials in question, which are suitable to reduce the passage of liquids, especially water, respectively to prevent.
  • the sealing body is made of a thermoplastic or a thermoplastic elastomer.
  • Thermoplastic elastomers have the advantage that the sealing body thereby has a good elasticity with respect to horizontal and vertical displacements, in particular displacements due to mechanical stresses in the structure. A good elasticity of the seal body prevents cracking or detachment of the seal body and thus a failure of the seal.
  • thermoplastic elastomers in this document are understood as meaning plastics which combine the mechanical properties of vulcanized elastomers with the processability of thermoplastics.
  • thermoplastic elastomers are block copolymers with hard and soft segments or so-called polymer alloys with correspondingly thermoplastic and elastomeric constituents.
  • Further advantageous materials for sealing bodies are materials which are selected from the group consisting of acrylate compounds, polyurethane polymers, silane-terminated polymers and polyolefins.
  • the tubbing preferably has an adhesive layer 12 between the outer surface 2 and the thermoplastic Schott layer 4.
  • adhesive layer 12 are all materials in question, which are suitable to ensure a solid bond of the thermoplastic Schott layer 4 on the tubbing.
  • the adhesive layer consists of a structural adhesive, in particular a reaction adhesive based on phenolic resin, epoxy resin, polyimides or polyurethane, a pressure-sensitive adhesive and / or a hotmelt adhesive.
  • a reaction adhesive based on phenolic resin, epoxy resin, polyimides or polyurethane
  • a pressure-sensitive adhesive and / or a hotmelt adhesive.
  • Structural adhesives, pressure sensitive adhesives, and hot melt adhesives are well known to those skilled in the art and are described in U.S. Patent Nos. 3,898,866, 4,869,866 CD Römpp Chemie Lexikon, Version 1.0, Georg Thieme Verlag, Stuttgart ,
  • the adhesive layer 12 is the sealing coating 11, i.
  • the sealing coating 11 still leads to an adhesive bond between the thermoplastic Schott layer 4 and the outer surface 2 of the tubbing.
  • the tubbing injection ports 13 may have. They penetrate the tubbing from the convex-curved outer surface to the concave-curved inner surface, they also penetrate the thermoplastic Schott slaughter 4. These allow injecting injection material after joining the tubbing ring, ie in the installed state, from the inside of the tubbing ring in the area between surrounding Soil and the convex outer surface. Typically, after or during the retraction of the protective shield, the annular gap remaining between the tunnel lining (tubbing ring) and the surrounding soil is continuously filled with mortar.
  • injection material 13 can additionally press injection material into the region between the tubbing ring, ie the thermoplastic Schott layers of the tubbing ring forming the tubbing ring, and the annular gap filled with mortar. As a result, the injection openings 13 and the intermediate area are closed in a fluid-tight manner.
  • the injection material hardens after introduction into the intermediate region and thereby expands and / or is water-swelling in the hardened state.
  • the injection material is preferably selected from the list consisting of polyurethane, epoxy resin, acrylates and mineral binder.
  • the injection material contains water-swellable materials.
  • the injection material is a Sika® Injection series of products such as Sika® Injection-201 CE, Sika® Injection-201 RC, Sika® Injection-203, Sika® Injection-451, Sika® Injection-304, Sika ® Injection-305, Sika® Injection-306, the Sika® InjectoCem series, such as Sika® InjectoCem-190 or Sikadur®-52 Injection.
  • this can be injected under pressure via the injection openings 13 into the intermediate area by means of a single- or two-component pump via filling and injection hoses (injection packers).
  • the tubbing is preferably suitable for tunnels with a diameter of 0.5-50 m.
  • Another aspect of the invention relates to a building, in particular a tunnel, comprising a tubbing according to the invention.

Abstract

Bei einem Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels, weist der Tübbing eine konvex-gewölbte Aussenfläche und eine der Aussenfläche gegenüberliegende konkav-gewölbte Innenfläche auf und der Tübbing ist an seiner Aussenfläche mit einer thermoplastischen Schottschicht versehen. Die thermoplastische Schottschicht ist weiter auf allen der Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen angeordnet. Der Tübbing weist vorzugsweise eine die Aussenfläche rahmenförmig umlaufende Aussparung auf und die Schottschicht greift in die Aussparung ein.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels.
    • Stand der Technik
  • Obwohl auf beliebige Baubereiche anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend mit Bezug auf einen Verkehrstunnel näher erläutert.
  • Im maschinellen Tunnelbau mit der Technik des Schildvortriebs kommen häufig stahlarmierte Betonfertigteile für die Innenschale vor. Diese im Fachjargon als Tübbing bezeichneten Betonfertigteile werden in Fertigteilbetonwerken vorfabriziert, bis zur Erreichung der benötigten Betonfestigkeit zwischengelagert und dann je nach Bedarf in die Tunnelröhre zum Einbau verbracht. Dort werden sie im Schutz des Schildes der Tunnelbohrmaschine von einer Tübbingversetzeinrichtung, dem sogenannten "Erektor" aufgegriffen und zu einem Tübbingring zusammengebaut. Nachdem die Tunnelbohrmaschine unter Abstützung gegen die zuletzt eingebauten Tübbings durch hydraulische Pressen vorgetrieben wurde, wird im Schutz des Schildes ein neuer Tübbingring eingebaut. Auf diese Weise arbeitet sich die Maschine "Tübbingring um Tübbingring" durch den Boden, wobei der zwischen Tunnelausbau (Tübbingring) und Boden verbleibende Ringspalt kontinuierlich mit Mörtel gefüllt wird, um z. B. Setzungen vorzubeugen.
  • Nicht nur klassische Verkehrstunnel, sondern bei Vorliegen besonderer geologischer Verhältnisse auch sogenannte Ver- bzw. Entsorgungstunnel für Haushalte, Gewerbe oder Industrie, die insbesondere in Form durchmessergroßer Sammelleitungen zum zentralen Transport von Abwasser oder Frischwasser oder als Kabeltunnel zur Aufnahme von Hochspannungsleitungen dienen, werden nach vorgeschilderter Segmentbauweise im Tübbingausbauverfahren hergestellt. In all diesen Einsatzbereichen werden aber, sei es zur Einhaltung einer einwandfreien hygienischen Trinkwasserqualität, oder um Funktionsstörungen durch an die Elektroleitungen vordringende Erdfeuchtigkeit zu vermeiden, erhöhte Anforderungen an die Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit der Tübbingverkleidung des Tunnels gestellt.
  • Aus diesem Grund war bislang beim Tunnelausbau meist ein gesonderter zweiter Arbeitsgang zur abschließenden Versiegelung der dem Tunneläusseren zugewandten, konkav-gewölbten Aussenflächen der Tübbings erforderlich und/oder die Errichtung eines zusätzlichen zweiten Tübbingrings.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Tübbings dahingehend zu verbessern, die Dichtheit gegenüber Feuchtigkeit, welche sich auf der Aussenseite des Tübbingrings befindet, und die Dauerhaftigkeit, insbesondere gegenüber korrosivem Grundwasser, zu erhöhen.
  • Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des ersten Anspruches erreicht.
  • Kern der Erfindung ist also ein Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels, wobei der Tübbing eine konvex-gewölbte Aussenfläche und eine der Aussenfläche gegenüberliegende konkav-gewölbte Innenfläche aufweist und wobei der Tübbing an seiner Aussenfläche mit einer thermoplastischen Schottschicht versehen ist. Die thermoplastische Schottschicht ist weiter auf allen der Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen angeordnet.
  • Der Tübbing weist eine ringsegmentförmige Struktur auf mit einer konkav gewölbten Innenfläche, die im Einbauzustand zum Tunnelinneren gerichtet ist, und einer gegenüberliegenden, konvex gewölbten Außenfläche, die im Einbauzustand zum umgebenden Erdreich gerichtet ist. Seitlich verbunden werden diese beiden Flächen über vier weitere Flächen, zwei Längsseitenflächen, die im Einbauzustand an den entsprechenden Längsseitenflächen der benachbarten Tübbings desselben Tübbingrings anliegen, und zwei Stirnseitenflächen, die im Einbauzustand an den entsprechenden Stirnseitenflächen der benachbarten Tübbings eines angrenzenden Tübbingrings anliegen.
  • Der Tübbing weist vorzugsweise eine die Aussenfläche rahmenförmig umlaufende Aussparung auf und die Schottschicht greift in die Aussparung ein. Vorzugsweise füllt die Schottschicht die Aussparung mindestens teilweise, insbesondere vollständig aus.
  • Dies ist dahingehend von Vorteil, dass an den Stossstellen zwischen zwei Tübbings die Kontaktfläche der sich berührenden thermoplastischen Schottschichten vergrössert wird und dadurch eine höhere Dichtungswirkung erreicht wird.
  • Durch die erfindungsgemässen Tübbings ist kein gesonderter zweiter Arbeitsgang zur abschließenden Versiegelung der dem Tunneläusseren zugewandten, konkav-gewölbten Aussenflächen der Tübbings erforderlich. Auch entfällt ein möglicher zweiter Tübbingring. Weiter können Tübbings mit geringeren Wanddicken verwendet/hergestellt werden, da sie herkömmlichen Tübbings in Bezug auf Wasserdichtheit und Beständigkeit gegenüber korrosivem Grundwasser weit überlegen sind. Beides führt zu einer Verringerung des Platzbedarfs der Tunnelwand und dadurch zu einem Innenraumgewinn und zu einer Verringerung des benötigten Baumaterials. Ferner erlauben die erfindungsgemässen Tübbings die Verwendung von alternativen, weniger wasserdichten und weniger korrosionsbeständigen Betonarten. Weiter verfügen Tübbingringe aus erfindungsgemässen Tübbings über eine hervorragende Hinterlaufsicherheit und Dichtigkeit.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Weitere Aspekte der Erfindung sind Gegenstand weiterer unabhängiger Ansprüche.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigt Figur 1 einen seitlichen Querschnitt durch einen Tübbing.
  • Es zeigt Figur 2 einen weiteren seitlichen Querschnitts durch einen Tübbing.
  • Es zeigt Figur 3 Teile eines weiteren seitlichen Querschnitts durch einen Tübbing mit einer Injektionsöffnung.
  • Es zeigt Figur 4 Teile eines seitlichen Querschnitts durch zwei Tübbings welche stossseitig verbunden sind.
  • Es zeigt Figur 5 Teile eine seitliche Aufsicht eines Tübbings ohne die thermoplastische Schottschicht.
  • Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.
    • Weg zur Ausführung der Erfindung
  • In der Figur 1 ist ein seitlicher Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Tübbing gezeigt.
  • Der Tübbing 1 ist an seiner konvex-gewölbten Aussenfläche 2 mit einer thermoplastischen Schottschicht 4 versehen. Die thermoplastische Schottschicht ist weiter auf allen der Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen (Längsseitenflächen 7 und Stirnseitenflächen 8) angeordnet, in Figur 1 sind die beiden Längsseitenflächen 7 gezeigt. Dadurch sind unter anderem ein ausgezeichneter Verbund der thermoplastischen Schottschicht 4 mit dem Tübbing und eine hohe Hinterlaufsicherheit gewährleistet. Weiter wird durch die Vergrösserung der Kontaktfläche der sich berührenden thermoplastischen Schottschichten, gegenüber bspw. einer Schottschicht welcher eine Anordnung auf allen der Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen fehlt, an Stossstellen zwischen zwei Tübbings eine höhere Dichtungswirkung erreicht.
  • Vorzugsweise ist die thermoplastische Schottschicht 4 vollflächig mit der Aussenfläche 2 verbunden, insbesondere verklebt, was zu einer Verbesserung der Hinterlaufsicherheit führt.
  • Um als thermoplastische Schottschicht 4 möglichst geeignet zu sein, sollte sie möglichst wasserdicht sein und sich auch unter längerem Einfluss von Wasser, beziehungsweise Feuchtigkeit, nicht zersetzen oder mechanisch beschädigt werden. Als thermoplastische Schottschicht sind insbesondere derartige Materialien geeignet, wie sie für Abdichtungszwecke im Hoch- und Tiefbau bereits im Stand der Technik eingesetzt werden.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die thermoplastische Schottschicht aus einem Material mit einem Erweichungspunkt von über 110°C, bevorzugt zwischen 140 °C und 170°C, gefertigt ist. Die thermoplastische Schottschicht sollte vorteilhaft ein zumindest geringes Ausmass an Elastizität aufweisen, um beispielsweise durch Temperaturen verursachte Ausdehnungsunterschiede zwischen thermoplastischer Schottschicht und Tübbing verursachte Spannungen überbrücken zu können, ohne dass die thermoplastische Schottschicht beschädigt wird oder reisst und die Dichtfunktion der Schottschicht beeinträchtigt wird.
  • Vorzugsweise enthält die thermoplastische Schottschicht thermoplastische Polyolefine und/oder Polyvinylchlorid (PVC).
  • Besonders bevorzugt umfasst die thermoplastische Schottschicht Material, welches ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit tiefer Dichte (LDPE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Ethylen-Vinylacetat (EVA), chlorsulfoniertes Polyethylen und thermoplastische Polyolefine (TPO).
  • Vorzugswiese besteht die thermoplastische Schottschicht zu mehr als 50 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zu mehr als 80 Gew.-%, aus den vorgehend genannten Materialien.
  • Die thermoplastische Schottschicht weist vorteilhaft eine Schichtdicke im Millimeterbereich auf, typischerweise zwischen 0.2 und 15 mm, bevorzugt zwischen 1 und 2 mm.
  • Vorzugsweise weist die thermoplastische Schottschicht 4 auf der der konvex-gewölbten Aussenfläche 2 zugewandten Seite eine Oberflächenbehandlung auf. Durch Oberflächenbehandlungen wie beispielsweise Coronabehandlung, Fluorierung und Beflammung der thermoplastischen Schottschicht kann die Haftung der thermoplastischen Schottschicht auf dem Tübbing verbessert werden. Anstelle einer Oberflächenbehandlung kann auf ebengenannter Stelle auch ein Vlies aufgebracht sein, welches einer Haftungsverbesserung dient.
  • Vorzugsweise weist die thermoplastische Schottschicht 4 ein wasserquellbares Profil 6 auf, welches auf der der Aussenseitenflächen (7, 8) abgewandten Seite angeordnet ist, wie dies in Figur 2, Figur 3 und Figur 4 ersichtlich ist.
  • Das wasserquellbare Profil 6 enthält wasserquellbare Materialien. Unter dem Begriff "wasserquellbare Materialien" werden im vorliegenden Dokument Materialien verstanden, welche bei Kontakt mit Wasser ihr Volumen auf ein mehrfaches vergrössern, typischerweise zwischen 200 - 1000% des ursprünglichen Volumens. Zusätzlich zur Volumenvergrösserung können gewisse wasserquellbare Materialien auch mit Wasser chemisch reagieren. Beispiele von solchen wasserquellbare Materialien sind Quellstoffe auf Polyurethanbasis, insbesondere silanmodifizierte Polymere, die durch Feuchtigkeit zu einem elastischen Produkt aushärten. Ein weiteres Beispiel für solche Quellstoffe sind Bentonit-Butyl-Kautschuke oder die unter dem Namen "Superabsorber" (Superabsorbent Polymers, SAP) zusammengefassten Acrylsäure-basierten Polymere, typischerweise Copolymere aus Acrylsäure und Natriumacrylat, beispielsweise von BASF SE, Deutschland.
  • Dies ist dahingehend von Vorteil, dass an den Stossstellen zwischen zwei Tübbings die Kontaktfläche der sich berührenden thermoplastischen Schottschichten vergrössert wird und dadurch eine höhere Dichtungswirkung erreicht wird.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn das wasserquellbare Profil 6 weiter Materialien enthält, wie sie vorgehend als bevorzugt für die thermoplastische Schottschicht 4 beschreiben sind. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass das wasserquellbare Profil 6 gut mit der thermoplastischen Schottschicht 4 verbinden lassen, beispielsweise durch Schweissen, Kleben und/oder Vulkanisieren.
  • Die in Figur 2 exemplarisch dargestellte Anordnung des wasserquellbaren Profils 6 ist dahingehend vorteilhaft, weil dadurch das wasserquellbare Profil 6 an den Stossstellen zwischen zwei Tübbings zu liegen kommt, wie es beispielsweise in Figur 4 sichtbar ist. Kontakt mit Wasser, beispielsweise aus dem Erdreich, führt zu einem Quellen der wasserquellbaren Profile 6 und dadurch zu einem Quelldruck im Bereich der Stossstellen zwischen zwei Tübbings und dadurch zu einer Erhöhung der Dichtungswirkung.
  • Der Tübbing weist vorzugsweise eine die Aussenfläche 2 rahmenförmig umlaufende Aussparung 5 auf und die Schottschicht 4 greift in die Aussparung ein, wie dies beispielsweise in Figur 2 ersichtlich ist. Figur 5 zeigt in einer seitlichen Aufsicht die die Aussenfläche 2 rahmenförmig umlaufende Aussparung 5 des Tübbings ohne die thermoplastische Schottschicht.
  • Vorzugsweise füllt die Schottschicht die Aussparung mindestens teilweise, insbesondere vollständig aus.
  • Die Aussparung ist im Kontaktbereich von Aussenfläche 2 mit den Aussenseitenflächen 7 und 8 angeordnet. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass der Tübbing weniger anfällig auf Beschädigungen bei der Herstellung, Transport oder bei dem Verbauen ist, weil besonders an den Seitenkanten mechanische Belastungsspitzen auftreten.
  • Weiter wird dadurch eine hohe Passungsgenauigkeit an den Stossstellen zwischen zwei Tübbings erreicht, was zu einer Erhöhung der Dichtungswirkung führt.
  • Weiter wird an den Stossstellen zwischen zwei Tübbings die Kontaktfläche der sich berührenden thermoplastischen Schottschichten vergrössert wird und dadurch eine höhere Dichtungswirkung erreicht wird.
  • Der Tübbing weist vorzugsweise eine die Aussenseitenflächen (7, 8) umlaufende Dichtungsnut 9 auf, in welcher ein Dichtungskörper 10 angeordnet ist, wie dies in Figur 2 ersichtlich ist. Die Dichtungsnut ist in den Tübbing eingeformt und darin befindet sich, typischerweise eingepresst, ein Dichtungskörper. Bei dem Dichtungskörper 10 handelt es sich typischerweise um einen Hohlkörper. Als Material für den Dichtungskörper sind insbesondere Materialien geeignet, die als Dichtmaterialien für Dichtringe bekannt sind und/oder Materialien, wie sie vorgehend als quellbares Material beschreiben wurden. Besonders bevorzugt besteht der Dichtungskörper 10 aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
  • Dies ist dahingehend von Vorteil, dass dadurch an den Stossstellen zwischen zwei Tübbings eine weitere Barriere für eindringendes Wasser errichtet und so eine höhere Dichtungswirkung erreicht wird.
  • Der Tübbing weist vorzugsweise zwischen der Aussenfläche 2 und der thermoplastischen Schottschicht 4 eine abdichtende Beschichtung 11 auf, wie dies in Figur 2 und Figur 3 ersichtlich ist. Die abdichtende Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methacrylatharz, Polyesterharz, Epoxydharz und Polyurethan.
  • Eine solche abdichtende Beschichtung 11 ist dahingehend von Vorteil, dass dadurch der Tübbing vor Eindringen von Feuchtigkeit geschützt wird. Weiter verstärkt dies die Dichtwirkung des Tübbings. Weiter kann bei der Herstellung des Tübbings ein starker Verlust von Feuchtigkeit bei der Aushärtung des Grünkörpers verhindert werden. Die abdichtende Beschichtung 11 wird typischerweise durch Aufsprühen oder Aufstreichen auf den Tübbing aufgebracht.
  • Weiter ist es vorteilhaft, dass die abdichtende Beschichtung 11 mindestens teilweise auf allen Aussenseitenflächen (7, 8) angeordnet ist, insbesondere auf dem Bereich zwischen der Aussparung 5 und der Dichtungsnut 9, wie dies in Figur 3 ersichtlich ist.
  • Als Dichtungskörper 10 kommen alle Materialien in Frage, welche geeignet sind, den Durchgang von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, zu reduzieren, respektive zu verhindern.
  • Vorzugsweise besteht der Dichtungskörper aus einem Thermoplast oder einem thermoplastischen Elastomer. Thermoplastische Elastomere haben den Vorteil, dass der Dichtungskörper dadurch über eine gute Elastizität gegenüber Horizontal- und Vertikalverschiebungen, insbesondere Verschiebungen aufgrund von mechanischen Spannungen im Bauwerk, verfügt. Eine gute Elastizität des Dichtungskörpers verhindert ein Reissen oder Ablösen des Dichtungskörpers und somit ein Versagen der Dichtung.
  • Als thermoplastische Elastomere werden in diesem Dokument Kunststoffe verstanden, welche die mechanischen Eigenschaften von vulkanisierten Elastomeren mit der Verarbeitbarkeit von Thermoplasten vereinen. Typischerweise sind derartige thermoplastische Elastomere BlockCopolymere mit Hart- und Weichsegmenten oder so genannte Polymerlegierungen mit entsprechend thermoplastischen und elastomeren Bestandteilen.
  • Weitere vorteilhafte Materialien für Dichtungskörper sind Materialien, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Acrylatverbindungen, Polyurethanpolymeren, Silan-terminierten Polymeren und Polyolefinen.
  • Der Tübbing weist vorzugsweise zwischen der Aussenfläche 2 und der thermoplastischen Schottschicht 4 eine Klebschicht 12 auf.
  • Als Klebschicht 12 kommen alle Materialien in Frage, welche geeignet sind, einen festen Verbund der thermoplastischen Schottschicht 4 auf dem Tübbing zu gewährleisten.
  • Vorzugsweise besteht die Klebschicht aus einem Strukturklebstoff, insbesondere ein Reaktionsklebstoff basierend auf Phenolharz, Epoxidharz, Polyimide oder Polyurethan, einem Haftklebstoff und/oder einem Schmelzklebstoff. Dies gewährleistet einen guten Verbund und eine gute Haftung zwischen der Aussenfläche 2 und der thermoplastischen Schottschicht 4 und vermindert somit das Ablösen der thermoplastischen Schottschicht und somit ein Versagen der Dichtung.
  • Strukturklebstoffe, Haftklebstoffe und Schmelzklebstoff sind dem Fachmann allgemein bekannt und sind beschrieben in CD Römpp Chemie Lexikon, Version 1.0, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Klebschicht 12 um die abdichtende Beschichtung 11, d.h. die abdichtende Beschichtung 11 führt neben ihrer Abdichtungsfunktion gegenüber Wasser noch zu einer Haftverbindung zwischen der thermoplastischen Schottschicht 4 und der Aussenfläche 2 des Tübbings.
  • Wie in Figur 3 dargestellt, kann der Tübbing Injektionsöffnungen 13 aufweisen. Sie durchdringen den Tübbing von der konvex-gewölbten Aussenfläche zur konkav-gewölbten Innenfläche, ferner durchdringen sie die thermoplastische Schottschicht 4. Diese erlauben ein Injizieren von Injektionsmaterial nach dem Fügen des Tübbingrings, also im Einbauzustand, von der Innenseite des Tübbingrings in den Bereich zwischen umgebenden Erdreich und der konvex gewölbten Außenfläche. Typischerweise wird nach oder während dem Zurückziehen des Schutzschildes der zwischen Tunnelausbau (Tübbingring) und umgebenden Erdreich verbleibende Ringspalt kontinuierlich mit Mörtel gefüllt. Um die Wasserdichtheit des Tübbingrings weiter zu erhöhen, kann durch die Injektionsöffnungen 13 zusätzlich Injektionsmaterial in den Bereich zwischen Tübbingring, d.h. der thermoplastischen Schottschichten der den Tübbingring aufbauenden Tübbings, und dem mit Mörtel gefüllten Ringspalt gepresst werden. Dadurch werden die Injektionsöffnungen 13 und der Zwischenbereich fluiddicht verschlossen.
  • Es ist von Vorteil, wenn das Injektionsmaterial nach dem Einbringen in den Zwischenbereich erhärtet und dabei expandiert und/oder im erhärteten Zustand wasserquellend ist.
  • Das Injektionsmaterial ist vorzugsweise ausgewählt aus der Liste bestehend aus Polyurethan, Epoxyharz, Acrylate und mineralisches Bindemittel.
  • Es ist weiter vorteilhaft, wenn das Injektionsmaterial wasserquellbare Materialien enthält.
  • Beispielsweise handelt es sich bei dem Injektionsmaterial um Produkte der Sika® Injection-Reihe, wie Sika® Injection-201 CE, Sika® Injection-201 RC, Sika® Injection-203, Sika® Injection-451, Sika® Injection-304, Sika® Injection-305, Sika® Injection-306, der Sika® InjectoCem-Reihe, wie Sika® InjectoCem-190 oder Sikadur®-52 Injection.
  • Zur Applikation des Injektionsmaterials kann dieses mit Hilfe einer ein-oder zweikomponentigen Pumpe über Füll- und Injektionsschläuche (Injektionspacker) unter Druck über die Injektionsöffnungen 13 in den Zwischenbereich injiziert werden.
  • Der Tübbing eignet sich vorzugsweise für Tunnelbauten mit einem Durchmesser von 0.5-50 m.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauwerk, insbesondere einen Tunnel, enthaltend einen erfindungsgemässen Tübbing.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Tübbing
    2
    konvex-gewölbte Aussenfläche
    3
    konkav-gewölbte Innenfläche
    4
    thermoplastische Schottschicht
    5
    die Aussenfläche rahmenförmig umlaufende Aussparung
    6
    wasserquellbares Profil
    7
    Längsseitenfläche
    8
    Stirnseitenfläche
    9
    die Aussenseitenflächen rahmenförmig umlaufende Dichtungsnut
    10
    Dichtungskörper
    11
    abdichtende Beschichtung
    12
    Klebschicht
    13
    Injektionsöffnung

Claims (10)

  1. Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels, wobei der Tübbing (1) eine konvex-gewölbte Aussenfläche (2) und eine der Aussenfläche (2) gegenüberliegende konkav-gewölbte Innenfläche (3) aufweist und wobei der Tübbing (1) an seiner Aussenfläche (2) mit einer thermoplastischen Schottschicht (4) versehen ist und die thermoplastische Schottschicht (4) weiter auf allen der Aussenfläche (2) zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen (7, 8) angeordnet ist.
  2. Tübbing gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tübbing eine die Aussenfläche (2) rahmenförmig umlaufende Aussparung (5) aufweist und die thermoplastische Schottschicht (4) in die Aussparung (5) eingreift.
  3. Tübbing gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Schottschicht (4) ein wasserquellbares Profil (6) aufweist, welches auf der der Aussenseitenflächen (7, 8) abgewandten Seite angeordnet ist.
  4. Tübbing gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tübbing eine die Aussenseitenflächen (7, 8) umlaufende Dichtungsnut (9) aufweist, in welcher ein Dichtungskörper (10) angeordnet ist.
  5. Tübbing gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Schottschicht (4) thermoplastische Polyolefine und/oder Polyvinylchlorid (PVC) enthält.
  6. Tübbing gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Schottschicht (4) Material umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit tiefer Dichte (LDPE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Ethylen-Vinylacetat (EVA), chlorsulfoniertes Polyethylen und thermoplastische Polyolefine (TPO).
  7. Tübbing gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tübbing zwischen der Aussenfläche (2) und der thermoplastischen Schottschicht (4) eine abdichtende Beschichtung (11) aufweist, wobei die abdichtende Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methacrylatharz, Polyesterharz, Epoxydharz und Polyurethan.
  8. Tübbing gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abdichtende Beschichtung (11) weiter mindestens teilweise auf allen Aussenseitenflächen (7, 8) angeordnet ist.
  9. Tübbing gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tübbing zwischen der Aussenfläche (2) und die thermoplastische Schottschicht (4) eine Klebschicht (12) aufweist.
  10. Bauwerk, insbesondere ein Tunnel, enthaltend einen Tübbing gemäss einem der Ansprüche 1 - 9.
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