EP2706147B1 - Verfahren zum Bau eines Verkerhswegetunnels in Tübbingbauweise - Google Patents

Verfahren zum Bau eines Verkerhswegetunnels in Tübbingbauweise Download PDF

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EP2706147B1
EP2706147B1 EP13183663.7A EP13183663A EP2706147B1 EP 2706147 B1 EP2706147 B1 EP 2706147B1 EP 13183663 A EP13183663 A EP 13183663A EP 2706147 B1 EP2706147 B1 EP 2706147B1
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EP
European Patent Office
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resin mixture
reactive resin
clearance
water
injection
Prior art date
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Active
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EP13183663.7A
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English (en)
French (fr)
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EP2706147A1 (de
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Götz Tintelnot
Walter NEUMÜLLER
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TPH Bausysteme GmbH
Original Assignee
TPH Bausysteme GmbH
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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
    • 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
    • E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete

Definitions

  • the present invention relates to a method of constructing a tunneling traffic tunnel in which tubbing members are assembled into a machine-generated cavity to form a closed tunnel wall, and the space between the inner wall of the cavity and the outer walls of the tubbing members is filled with bead gravel.
  • Out EP 1 154 194 A1 is a method for renovating house connections in the water supply known.
  • cracks in the area of the connection may occur in the connection area due to settling movements in the ground.
  • a sealant is injected around the damaged or cracked locations of the pipes using robots, in particular, for example, silicate resin to seal it.
  • a dewatering element for the well construction which is composed of 20 to 30 parts by mass of an aggregate, eg filter gravel, and 1 part by mass of a binder, for example polyurethane resin.
  • EP 1 362 981 A1 discloses a method for sealing the joint of prefabricated tubing colliding in a joint, wherein in the joint forming surfaces of the segments are formed by recesses cavities, which are pressed after assembly by materials that are liquid at the time of their penetration and thereafter go into an elastic or elastoplastic behavior.
  • the Internet site tph-bausysteme. com / specials / injetechnischsbauscher-u-bahn-berlin / refers to the construction of the subway U5 in Berlin. This was a tunnel, which was created in tubbing construction. Two-component resins were also used here, but only for temporary consolidation of the surrounding soil in case of a necessary repair of the seal between the tunnel boring machine and the already created tunnel tube behind the tunnel boring machine. If the seal is defective, the Construction process are interrupted briefly and advance the tunnel boring machine so far that a gap between the already created tunnel tube and the tunnel boring machine arises. In the area of this gap, the surrounding soil was sprayed with two-component resin to temporarily solidify it, so that it does not fall during the repair process, no material from the surrounding soil in the tunnel cavity.
  • Tunneling tunnels in regions with geologically problematic environmental conditions often cause damage to the tunnels, for example if the ring gap is filled with mortar suspensions in environments with water-reactive loose rocks or solid rocks, since reactions due to the water content of the mortar will occur there lead to damaging reactions to the tunnel wall. For this The reason is that the use of mortar suspensions in tunneling is problematic in some areas.
  • the traffic tunnel in a machined cavity bore in a single-shell construction is created by means of tubbing components or bivalve, is created with an additional Ortbetoninneschale to obtain a closed lining.
  • the space between the inner wall of the cavity bore and the outer walls of the tubbing components, also referred to below as the annular gap, is filled up with pearl gravel.
  • a liquid, crosslinked by polyaddition and curing reaction resin mixture is injected as a cementless annular gap filling under pressure into the gap to fill the gap, seal and embed the tubbing components.
  • the filling of the gap can either be made after it is already largely filled by Perlkies (except for the remaining spaces of you Perlkiessteine), or it Perlkies and reaction resin mixture are previously mixed together and injected the mixture into the gap, for example blown with compressed air ,
  • This pressing process is carried out with an overpressure depending on the static requirements.
  • the sealing effect of the hardened reaction resin mixture prevents at the same time movements and reactions of atmospheres.
  • a silicate resin is used as the curing reaction resin mixture.
  • a polyurethane resin is used.
  • multi-grain perlkies preferably double-grain perlkies.
  • the amount of consumption of the reaction resin mixture can thereby be significantly reduced, since a denser ball packing of perlite stones can be achieved.
  • the injection of reaction resin mixture is carried out under such high pressure that Auslock ceremoniesszonen or a naturally existing Klwilltechnik / porosity of the surrounding mountains are filled and sealed.
  • this injection of silicate resin under high pressure occurs at least in the region of transitions between geologically problematic environments that react with water and geologically unproblematic areas where water may occur in the vicinity of the cavity bore to provide a barrier to water longevity along the traffic tunnel from the geologically unproblematic into the geologically problematic environment of the cavity bore to produce.
  • modified water-reactive reaction resin mixture is used for injection into the gap, which uses existing build-up process water for setting and thus consumes.
  • modified, non-water reactive resin mixture is used for injection into the gap, which does not consume existing process water from the construction phase, but pushes in front of it and drained through targeted outlet openings.
  • swellable silica resin is injected into the pebble-filled space having a swelling degree of 0.5 to 1% to stabilize simultaneously loosened environmental areas to a greater extent.
  • multigrain perlites allows for a denser filling of the interstice than single grain perlite, requiring less silica resin.
  • double-grain perlites is preferred, e.g. with a grain size from the range 2 to 4 mm and a grain size from the range 6 to 8 mm, for example, two grain sizes of 3 mm and 7 mm.
  • multigrain bead gravel with too many grain sizes or even with a uniform grain size distribution, for example in the range of 2 to 8 mm is not preferred, since then there is a dense packing of the multigrain Perlkieses that remains only little volume for the silica resin ; thus its function would be limited as a sealing material.
  • Fig. 1 gives an overview of a built according to a method traffic tunnel according to the invention.
  • a cavity bore has been made by a tunnel boring machine.
  • precast concrete (Tübbingbaumaschine) are put together to form a lining of the cavity bore.
  • a seal for example made of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) is provided.
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • annular gap is shown over part of the circumference, while most of the circumference of the annular gap is shown filled with pearl gravel and silica resin.
  • Fig. 2 shows a detailed view of a cross section through a traffic tunnel in an intermediate stage of the construction method according to the invention.
  • the remaining annular gap is filled with pearl gravel, preferably with multigrain gravel, through the penetrations in the tubbing components.
  • double-grain pearl gravel for example, with the grain sizes 2 mm and 8 mm.
  • Fig. 3 shows the same detailed view of the section through the traffic tunnel after a further process step, namely the injection of silica resin through the penetrations in the tubbing components.
  • the silica resin is injected under pressure so that it fills any remaining voids between the grains in the grain filling of the annular gap.
  • the silicate resin is injected under such high pressure that backfilling zones or a naturally present lumpiness / porosity of the surrounding rock are filled and sealed. This is in Fig. 3 represented by the fact that the black silicate resin has also penetrated into the surrounding mountains along some lines outside the annular gap. This results in a compensation of the surrounding mountains.
  • Such injection of silicate resin under high pressure is a barrier against water longitudinality in the longitudinal direction of the traffic tunnel, particularly in the area of transitions between geologically problematic environments that react with water and geologically unproblematic areas in which water may occur in the vicinity of the cavity bore to create the geologically unproblematic in the geologically problematic environment of the cavity bore.
  • Such barriers prevent the traffic tunnel itself from contributing to the aqueduct along its longitudinal direction into the geologically problematic area.
  • Pressing in silicone resin with increased pressure can for example take place at a pressure of 10 to 15 bar.
  • the penetrations in the tubbing members, through which the pearlite and the silicate resin are introduced into the annular gap are shown for the sake of simplicity of illustration with constant diameter.
  • conical penetrations are preferred whose diameter increases from the inner wall of the tubbing component to the outer wall. Due to the conical shape of the penetration remains sealed after filling with the silica resin after curing.
  • pearl gravel and silicate resin or polyurethane resin are conveyed to a mixing plant in which a mixture of pearl gravel and reaction resin is produced. The mixture is then conveyed out of the mixing plant and injected under pressure into the annular space in an air stream in order to completely fill it.
  • silicate resin for example, a 2-component, non-foaming, slightly-flexibilized silicate-based injection resin can be used for injection of water-bearing cracks as well as soil and rock solidification.
  • the silicate resin is prepared by mixing two components, these components A and B comprising a waterglass component A and an isocyanate-containing component B. After the homogeneous mixing of the two components, a viscous emulsion is formed, which does not take up any further water from the injection area, but pushes it in front of it due to the high density.
  • the preferred silicate resin has the following technical data: Mixing ratio A: B 1: 1 parts by volume processing time about 60 seconds (depending on the temperature) Final curing about 20 minutes (depending on the temperature) Compressive strength approx. 14 N / mm 2 (DIN 12190) voltage value about 150 MPa (DIN 53504) tensile strenght about 2.0 MPa (DIN 53504) elongation at break about 1% (DIN 53504) Processing temperature 15 - 30 ° C (component temperature)
  • the two components are conveyed in a mixing ratio of 1: 1 (by volume) using two-component injection pumps directly from the containers and homogeneously mixed by a static mixer.
  • the initially liquid mixture quickly reaches a no longer flowable state and then cures quickly without foaming.
  • the injection resin known as Pur-O-Stop FS-L may be used, which is a slow-curing, rigid, two-component polyurethane resin-based injection resin.
  • This polyurethane resin has a variable reaction time, which can be adjusted by selecting the amount of catalyst added.
  • the mixture of the polyol component and the isocyanate component takes place in the ratio 1: 1 (parts by volume).
  • the processing time is About 90 minutes and the final curing is reached after about 24 hours (at 21 ° C). Both components are conveyed directly from the containers with the aid of two-component injection pumps and homogeneously mixed by means of a static mixer.
  • the product can alternatively also be processed with a one-component injection pump.
  • the processing or pot life is 90 minutes without catalyst addition. It can be reduced by adding catalyst continuously, for example, by 20 g catalyst addition per 20 kg of the polyol component to 40 minutes, by 100 g catalyst addition to 20 kg of the polyol component to about 5 minutes and 24 seconds, and reduced by 500 g of catalyst addition to about 1 minute ,

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bau eines Verkehrswegetunnels in Tübbingbauweise, bei dem Tübbingbauteile in einen maschinell erzeugten Hohlraum zusammengesetzt werden, um eine geschlossene Tunnelwand zu bilden, und der Zwischenraum zwischen der Innenwand des Hohlraums und den Außenwänden der Tübbingbauteile mit Perlkies aufgefüllt wird.
  • Aus EP 1 514 998 A1 ist ein Verfahren zum Erstellen eines Tunnels bekannt, bei dem in einem durch Sprengungen hergestellter Tunnelhohlraum eine Rundumsicherung aus Spritzbeton aufgebracht wird, auf die wiederum eine Schicht aus kunstharzgebundenem Kies aufgebracht wird, wonach eine Kunststoffdichtungsbahn als Tunnelabdichtung aufgebracht wird und anschließend vor Ort die Innenschale des Tunnels betoniert wird, wobei die Tunnelabdichtung als Außenschalung verwendet wird.
  • Aus EP 1 154 194 A1 ist ein Verfahren zum Sanieren von Hausanschlüssen in der Wasserversorgung bekannt. Im Bereich des Hausanschlusses, in dem die Hausanschlussleitung mit der Hauptleitung verbunden ist, kann es im Verbindungsbereich durch Setzbewegungen im Erdreich zu Rissen im Bereich der Verbindung kommen. Zur Sanierung solcher Risse wird unter Einsatz von Robotern ein Dichtmittel um die schadhaften oder gerissenen Stellen der Rohre herumgespritzt, insbesondere z.B. Silikatharz um dies abzudichten.
  • Aus EP 0 468 608 A1 ist ein Entwässerungselement für den Brunnenausbau bekannt, das sich aus 20 bis 30 Massenteilen eines Zuschlagstoffs, z.B. Filterkies, und 1 Massenteil eines Bindemittels, z.B. Polyurethanharz, zusammensetzt.
  • Aus CH 505 942 ist ein Verfahren zum wasserabdichtenden und tragfähigkeitserhöhenden Füllen der Hohlräume zwischen Mauerwerk und anstehendem Erdreich einer mit einer Schildvortriebsmaschine erstellten Tunnelbohrung bekannt. Dazu wird aus abgebautem Erdmaterial ein dispergierbarer Teil ausgeschieden und unter Mischen mit Wasser auf einer mit Zerkleinerungs-, Mal-, Misch- und Filtervorrichtungen versehenen Nassmahl-Anlage behandelt und dispergiert, worauf das Gemisch nach Zugabe von Zement, Wasser und Bindebeschleunigungsmitteln mit hohem Druck in die Hohlräume zwischen dem Mauerwerk und dem Erdreich eingepresst wird.
  • Aus DE 10 2006 040 427 A1 ist ein Verfahren zur vorläufigen Absicherung von Gebirgsbereichen im untertägigen Berg- und Tunnelbau bekannt, bei dem der Kunststoffharz auf die freigelegten Gebirgsbereiche aufgespritzt wird, um diese vorläufig abzusichern.
  • Aus EP 1 362 981 A1 ist ein Verfahren zur Abdichtung der Verbindung von in einer Fuge zusammenstoßenden vorgefertigten Tübbingen bekannt, wobei in den die Fuge bildenden Flächen der Tübbinge durch Ausnehmungen Hohlräume gebildet sind, die nach dem Zusammenfügen durch Materialien ausgepresst werden, die zum Zeitpunkt ihres Eindringens flüssig sind und die danach in ein elastisches oder elastoplastisches Verhalten übergehen.
  • Die Internet-Seite tph-bausysteme. com/specials /injektionsbaustoffe-u-bahn-berlin/ bezieht sich auf den Bau den U-Bahn U5 in Berlin. Dabei handelte es sich um einen Tunnel, der in Tübbing-Bauweise erstellt wurde. Hier wurden auch Zweikomponentenharze verwendet, allerdings ausschließlich zum temporären Verfestigen des umgebenden Bodens im Fall einer notwendigen Reparatur der Dichtung zwischen der Tunnelbohrmaschine und der bereits erstellten Tunnelröhre hinter der Tunnelbohrmaschine. Falls die Dichtung schadhaft ist, muss der Bauvorgang kurzzeitig unterbrochen werden und die Tunnelbohrmaschine soweit vorfahren, dass ein Zwischenraum zwischen der bereits erstellten Tunnelröhre und der Tunnelbohrmaschine ersteht. Im Bereich dieses Zwischenraums wurde das umgebende Erdreich mit Zweikomponentenharz bespritzt, um es temporär zu verfestigen, damit es während des Reparaturvorgangs kein Material aus dem umgebenden Erdreich in den Tunnelhohlraum fällt.
  • Verkehrswegetunnel müssen auch Gebiete durchqueren, in denen geologisch problematische Umgebungsverhältnisse herrschen, wie zum Beispiel Umgebungen mit wasserreaktivem Baugrund. Beispiele für solche geologisch problematischen Umgebungsverhältnisse sind der Queenstone - Tonstein im Bereich der großen Seen in Nordamerika - und der Anhydrit im Raum Stuttgart. Bei Tunneln in Tübbingbauweise wird der Ringspalt zwischen der Hohlraumbohrung und den Tübbingbauteilen mit einer Mörtelsuspension verfüllt, um die Tübbingbauteile zu stabilisieren und in dem aufgelockerten Boden einzubetten. Das Einspritzen von Mörtelsuspensionen in denen Ringspalt erfolgt unter Druck.
  • Weiterhin kann bei geringeren Anforderungen an die Einbettung die Mörtelsuspension auch durch einen Einkorn-Perlkies ersetzt werden. Diese Bauweise kann aber nur in bestimmten Locker-Festgesteinsformationen mit geringeren Anforderungen an die Bettung oder in stabilen Baugrundverhältnissen eingesetzt werden.
  • Beim Bau von Verkehrswegetunneln in Gebieten mit geologisch problematischen Umgebungsverhältnissen kommt es oft zu Schäden an den Tunneln, wenn zum Beispiel in Umgebungen mit wasserreaktiven Lockergesteinen oder Festgesteinen eine Verfüllung des Ringspalts mit Mörtelsuspensionen erfolgt, da es dort aufgrund des Wassergehaltes des Mörtels zu Reaktionen kommt, die zu schädigenden Rückwirkungen auf die Tunnelwand führen. Aus diesem Grund ist der Einsatz von Mörtelsuspensionen beim Tunnelbau in einigen Gebieten problematisch.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bau von Verkehrswegetunneln in Tübbingbauweise anzugeben, mit der einschalige oder zweischalige Hohlraumbauwerke auch bei geologisch problematischen Umgebungsverhältnissen wie quellfähigen Baugründen mit Ringspaltverfüllung verfüllt, gebettet und gedichtet werden können. Weiterhin sollen die Klüftigkeit und etwaige Hohlräume oder Poren des umgebenden Gesteins zementfrei verfüllt und gedichtet werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Es ist vorgesehen, dass der Verkehrswegetunnel in einer maschinell erzeugten Hohlraumbohrung in einschaliger Bauweise mittels Tübbingbauteilen erstellt wird oder zweischalig, mit einer zusätzlichen Ortbetoninneschale erstellt wird, um eine geschlossene Auskleidung zu erhalten. Der Zwischenraum zwischen der Innenwand der Hohlraumbohrung und den Außenwänden der Tübbingbauteile, im Folgenden auch Ringspalt genannt, wird mit Perlkies aufgefüllt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zusätzlich zur Auffüllung des Zwischenraums mit Perlkies, ein flüssiges, durch Polyaddition vernetzendes und aushärtendes Reaktionsharzgemisch als zementfreie Ringspaltverfüllung unter Druck in den Zwischenraum eingespritzt wird, um den Zwischenraum zu verfüllen, abzudichten und die Tübbingbauteile zu betten. Die Auffüllung des Zwischenraums kann entweder vorgenommen werden, nachdem dieser durch Perlkies bereits weitgehend gefüllt ist (bis auf die verbleibenden Zwischenräume der dich liegenden Perlkiessteine), oder es werden Perlkies und Reaktionsharzgemisch vorab miteinander vermengt und das Gemenge in den Zwischenraum eingespritzt, z.B. mit Druckluft eingeblasen.
  • Dieser Verpressvorgang wird mit einem Überdruck je nach statischen Erfordernissen ausgeführt. Die Dichtwirkung des ausgehärteten Reaktionsharzgemisches verhindert gleichzeitig Bewegungen und Reaktionen von Atmosphärilien.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird als aushärtendes Reaktionsharzgemisch ein Silikatharz verwendet. In einer alternativen Ausführungsform wird ein Polyurethanharz verwendet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zum Auffüllen des Zwischenraums zwischen den Innenwänden des Hohlraums und den Außenwänden der Tübbingbauteile Mehrkorn-Perlkies, vorzugsweise Zweikorn-Perlkies, verwendet. Die Verbrauchsmenge des Reaktionsharzgemisches kann hierdurch erheblich reduziert werden, da eine dichtere Kugelpackung der Perlkiessteine erreicht werden kann.
  • Somit ist eine Füllung des Ringspalts, eine Abdichtung und Bettung der Tübbingbauteile möglich, ohne das Wasser oder wässrige Substanzen in den Außenraum außerhalb der Tübbingbauteile gelangt. Somit ist insbesondere der Bau von Tunneln unter problematischen geologischen Verhältnissen in der Umgebung des Hohlraums möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Einspritzen von Reaktionsharzgemisch unter so hohem Druck, dass Auslockerungszonen oder eine natürlich vorhandene Klüftigkeit / Porosität des umgebenden Gebirges verfüllt und gedichtet werden. Vorzugsweise erfolgt dieses Einspritzen mit Silikatharz unter hohem Druck zumindest im Bereich von Übergängen zwischen geologisch problematischen Umgebungen, die mit Wasser reagieren, und geologisch unproblematischen Gebieten, in denen Wasser in der Umgebung der Hohlraumbohrung auftreten kann, um eine Sperre gegen Wasserlängsläufigkeit entlang des Verkehrswegetunnels aus der geologisch unproblematischen in die geologisch problematische Umgebung der Hohlraumbohrung zu erzeugen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird modifiziertes, mit Wasser reagierendes Reaktionsharzgemisch zum Einspritzen in den Zwischenraum verwendet, das vorhandenes Brauchwasser aus der Bauphase zum Abbinden verwendet und somit aufbraucht.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird modifiziertes, nicht mit Wasser reagierendes Reaktionsharzgemisch zum Einspritzen in den Zwischenraum verwendet, das vorhandenes Brauchwasser aus der Bauphase nicht verbraucht, sondern vor sich her schiebt und durch gezielte Austrittsöffnungen entwässert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird quellfähiges Silikatharz in den mit Perlkies gefüllten Zwischenraum eingepresst, das ein Quellmaß von 0,5 bis 1% aufweist, um gleichzeitig aufgelockerte Umgebungsbereiche in einem höheren Maß zu stabilisieren.
  • Die Verwendung von Mehrkorn-Perlkies erlaubt eine dichtere Auffüllung des Zwischenraums als Perlkies mit einfacher Korngröße, wodurch weniger Silikatharz benötigt wird. Insbesondere ist die Verwendung von Zweikorn-Perlkies bevorzugt, z.B. mit einer Korngröße aus dem Bereich 2 bis 4 mm und einer Korngröße aus dem Bereich 6 bis 8 mm, zum Beispiel zwei Korngrößen von 3 mm und 7 mm.
  • Die Verwendung von Mehrkorn-Perlkiesen mit zu vielen Korngrößen oder sogar mit einer einheitlichen Korngrößenverteilung zum Beispiel im Bereich von 2 bis 8 mm ist nicht bevorzugt, da dann eine so dichte Packung des Mehrkorn-Perlkieses erfolgt, dass nur noch wenig Volumen für das Silikatharz verbleibt; damit wäre dessen Funktion als Dichtungsmaterial eingeschränkt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines nach einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebauten Verkehrswegetunnels zeigt,
    • Fig. 2 eine Detailansicht aus der Schnittdarstellung eines aufzubauenden Verkehrswegetunnels in einem Zwischenstadium des Bauverfahrens zeigt, und
    • Fig. 3 eine Detailansicht eines Schnittes durch den Verkehrswegetunnel wie in Fig. 2, aber nach einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
  • Fig. 1 gibt einen Überblick über einen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebauten Verkehrswegetunnel. In dem umgebenden Gestein ist durch eine Tunnelbohrmaschine eine Hohlraumbohrung hergestellt worden. In der Hohlraumbohrung sind Betonfertigteile (Tübbingbauteile) aneinandergesetzt, um eine Auskleidung der Hohlraumbohrung zu bilden. Zwischen den Tübbingsegmenten ist eine Dichtung, zum Beispiel aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) vorgesehen. Zwischen den Außenwänden der Tübbingbauteile und der Innenwand der Hohlraumbohrung verbleibt zunächst ein Ringspalt. In Fig. 1 ist dieser Ringspalt über einen Teil des Umfangs gezeigt, während der überwiegende Teil des Umfangs des Ringspalts als mit Perlkies und Silikatharz gefüllt dargestellt ist. Dies soll nur darstellen, dass ursprünglich, vor dem Verfüllen zwischen den Außenwänden der Tübbingbauteile und der Hohlraumbohrung ein Freiraum vorhanden war. Tatsächlich ist der Ringspalt dann nach Verfüllung stets vollständig aufgefüllt, d.h. über den ganzen Umfang. In den Tübbingbauteilen sind Durchdringungen vorgesehen, durch die Zugang zu dem Ringspalt besteht.
  • Fig. 2 zeigt eine Detailansicht eines Querschnitts durch einen Verkehrswegetunnel in einem Zwischenstadium des erfindungsgemäßen Aufbauverfahrens. Nach Aneinandersetzen der Tübbingbauteile in der Hohlraumbohrung wird in einem ersten Schritt der verbliebene Ringspalt durch die Durchdringungen in den Tübbingbauteilen hindurch mit Perlkies gefüllt, vorzugsweise mit Mehrkornkies. In diesem Ausführungsbeispiel mit Zweikorn-Perlkies, zum Beispiel mit den Korngrößen 2 mm und 8 mm.
  • Fig. 3 zeigt die gleiche Detailansicht des Schnitts durch den Verkehrswegetunnel nach einem weiteren Verfahrensschritt, nämlich der Injektion von Silikatharz durch die Durchdringungen in den Tübbingbauteilen. Das Silikatharz wird unter Druck eingespritzt, so dass es alle verbleibenden Hohlräume zwischen den Körnern in der Kornfüllung des Ringspalts auffüllt. Vorzugsweise wird das Silikatharz unter so hohem Druck eingepresst, dass Auslockerungszonen oder eine natürlich vorhandene Klüftigkeit/Porosität des umgebenden Gesteins verfüllt und gedichtet werden. Dies ist in Fig. 3 dadurch dargestellt, dass das schwarze Silikatharz auch entlang einiger Linien außerhalb des Ringspalts in das umgebende Gebirge eingedrungen ist. Dadurch erfolgt eine Vergütung des umgebenden Gebirges. Ein solches Einspritzen von Silikatharz unter hohem Druck ist insbesondere im Bereich von Übergängen zwischen geologisch problematischen Umgebungen, die mit Wasser reagieren, und geologisch unproblematischen Gebieten, in denen Wasser in der Umgebung der Hohlraumbohrung auftreten kann, um eine Sperre gegen Wasserlängsläufigkeit in Längsrichtung des Verkehrswegetunnels aus der geologisch unproblematischen in die geologisch problematische Umgebung der Hohlraumbohrung zu erzeugen. Durch solche Sperren wird verhindert, dass der Verkehrswegetunnel selbst zur Wasserleitung entlang seiner Längsrichtung in das geologisch problematische Gebiet beitragen könnte.
  • Das Einpressen von Silikatharz mit erhöhtem Druck kann zum Beispiel bei einem Druck von 10 bis 15 Bar erfolgen.
  • In den Figuren sind die Durchdringungen in den Tübbingbauteilen, durch die das Perlkies und das Silikatharz in den Ringspalt eingeführt werden, aus Gründen der vereinfachten Darstellung mit konstantem Durchmesser gezeigt. Tatsächlich sind konische Durchdringungen bevorzugt, deren Durchmesser sich von der Innenwand des Tübbingbauteils zur Außenwand hin vergrößert. Durch die konische Formgebung bleibt die Durchdringung nach Auffüllung mit dem Silikatharz nach dessen Aushärtung dicht verschlossen.
  • Alternativ zu der zuvor beschriebenen aufeinanderfolgenden Füllung des Ringspalts zunächst mit Perlkies und dann mit Reaktionsharz kann auch zunächst ein Gemenge aus Perlkies und Silikatharz oder Polyurethanharz hergestellt werden. Dazu werden Perlkies und Polyurethan- oder Silikatharz in eine Mischanlage gefördert, in der ein Gemenge aus Perlkies und Reaktionsharz hergestellt wird. Das Gemenge wird dann aus der Mischanlage herausgefördert und in einem Luftstrom unter Druck in den Ringraum eingeblasen, um diesen vollständig zu verfüllen.
  • Als Silikatharz kann zum Beispiel ein 2-komponentiges, nichtschäumendes, leicht flexibilisiertes Injektionsharz auf Silikatbasis zur Injektion von wasserführenden Rissen sowie zur Boden- und Gesteinsverfestigung verwendet werden. Das Silikatharz wird durch Mischen von zwei Komponenten hergestellt, wobei diese Komponenten A und B eine Wasserglas-Komponente A und eine Isocyanate enthaltende Komponente B umfassen. Nach der homogenen Vermischung beider Komponenten entsteht eine viskose Emulsion, die kein weiteres Wasser aus dem Injektionsgebiet aufnimmt, sondern es aufgrund der hohen Dichte vor sich her schiebt. Das bevorzugte Silikatharz hat folgende technische Daten:
    Mischungsverhältnis A:B 1:1 Volumenteile
    Verarbeitungszeit ca. 60 Sekunden (abhängig von der Temperatur)
    Endaushärtung ca. 20 Minuten (abhängig von der Temperatur)
    Druckfestigkeit ca. 14 N/mm2 (DIN 12190)
    Spannungswert ca. 150 MPa (DIN 53504)
    Zugfestigkeit ca. 2,0 MPa (DIN 53504)
    Reissdehnung ca. 1% (DIN 53504)
    Verarbeitungstemperatur 15 - 30°C (Bauteiltemperatur)
  • Die beiden Komponenten werden im Mischungsverhältnis 1:1 (Volumenteile) mithilfe von Zweikomponenten-Injektionspumpen direkt aus den Behältern gefördert und durch einen Statikmischer homogen vermischt. Die anfangs flüssige Mischung erreicht schnell einen nicht mehr fliessfähigen Zustand und härtet dann rasch ohne Aufschäumen aus.
  • Als Polyurethanharz kann zum Beispiel das unter der Marke Pur-O-Stop FS-L bekannte Injektionsharz verwendet werden, wobei es sich um ein langsam härtendes, starres, zweikomponentiges Injektionsharz auf Polyurethanharzbasis handelt. Dieses Polyurethanharz hat eine variable Reaktionszeit, die durch Auswahl der zugegebenen Katalysatormenge eingestellt werden kann. Die Mischung der Polyolkomponente und der Isocyanatkomponente erfolgt im Verhältnis 1:1 (Volumenteile). Bei einer typischen Katalysatormenge beträgt die Verarbeitungszeit ca. 90 Minuten und wird die Endaushärtung nach ca. 24 Stunden erreicht (bei 21°C). Beide Komponenten werden mithilfe von Zwei-Komponenten-Injektionspumpen direkt aus den Gebinden gefördert und durch einen Statikmischer homogen vermischt. Aufgrund der relativ langen Reaktionszeit kann das Produkt alternativ auch mit einer Ein-Komponenten-Injektionspumpe verarbeitet werden. Die Verarbeitungs- oder Topfzeit beträgt ohne Katalysatorzugabe 90 Minuten. Sie lässt sich durch Katalysatorzugabe kontinuierlich reduzieren, zum Beispiel durch 20 g Katalysatorzugabe je 20 kg der Polyolkomponente auf 40 Minunten, durch 100 g Katalysatorzugabe auf 20 kg der Polyolkomponente auf etwa 5 Minuten und 24 Sekunden, und durch 500 g Katalysatorzugabe auf etwa 1 Minute reduzieren.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Bau eines Verkehrswegetunnels in Tübbingbauweise, bei dem
    Tübbingbauteile in einer maschinell erzeugten Hohlraumbohrung zusammengesetzt werden, um eine geschlossene Auskleidung zu bilden, und
    der Zwischenraum zwischen der Innenwand des Hohlraums und den Außenwänden der Tübbingbauteile mit Perlkies aufgefüllt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zusätzlich zum Auffüllen des Zwischenraums mit Perlkies ein flüssiges, durch Polyaddition vernetzendes und aushärtendes Reaktionsharzgemisch als zementfreie Ringspaltverfüllung unter Druck eingespritzt wird, um den Zwischenraum zu verfüllen und abzudichten und die Tübbingbauteile zu betten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen des Reaktionsharzgemisches nach der Auffüllung des Zwischenraums mit Perlkies vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsharzgemisch und Perlkies zunächst vermengt und dann gemeinsam in den Zwischenraum eingespritzt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionsharzgemisch ein Silikatharz verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionsharzgemisch ein Polyurethanharz verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Perlkies ein Mehrkorn-Perlkies verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen von Reaktionsharzgemisch unter so hohem Druck vorgenommen wird, dass Auslockerungszonen des umgebenden Gebirges verfüllt und gedichtet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des weiteren Verfüllens mit Reaktionsharzgemisch unter hohem Druck zumindest im Bereich von Übergängen zwischen geologisch problematischen Umgebungen, die mit Wasser reagieren, und geologisch unproblematischen Gebieten, in denen Wasser in der Umgebung der Hohlraumbohrung auftreten kann, vorgenommen wird, um eine Sperre gegen Wasserlängsläufigkeit entlang des Verkehrswegetunnels aus der geologisch unproblematischen in die geologisch problematische Umgebung der Hohlraumbohrung zu erzeugen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen in den mit Perlkies verfüllten Zwischenraum modifiziertes, mit Wasser reagierendes Reaktionsharzgemisch verwendet wird, das vorhandenes Brauchwasser aus der Bauphase zum Abbinden verwendet und somit aufbraucht.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen in den Zwischenraum modifiziertes, nicht mit Wasser reagierendes Reaktionsharzgemisch verwendet wird, das vorhandenes Brauchwasser aus der Bauphase vor sich her schiebt und durch Austrittsöffnungen entwässert.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen in den Zwischenraum ein quellfähiges Reaktionsharzgemisch verwendet wird, das ein Quellmaß von 0,5 bis 1% aufweist, um gleichzeitig aufgelockerte Umgebungsbereiche in einem höheren Maß zu stabilisieren.
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