EP2949861B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bau eines Tunnels - Google Patents

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EP2949861B1
EP2949861B1 EP14170199.5A EP14170199A EP2949861B1 EP 2949861 B1 EP2949861 B1 EP 2949861B1 EP 14170199 A EP14170199 A EP 14170199A EP 2949861 B1 EP2949861 B1 EP 2949861B1
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EP
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tunnel
elements
driving part
portal
earth
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EP14170199.5A
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Anton Zehnder
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Zehmei AG
Original Assignee
Zehmei AG
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Publication date
Application filed by Zehmei AG filed Critical Zehmei AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/005—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by forcing prefabricated elements through the ground, e.g. by pushing lining from an access pit

Definitions

  • the invention relates to a method for the construction of a tunnel according to the preamble of claim 1 and to a device thereto.
  • a tunnel is generally understood to mean a passage through a soil, in particular also smaller passages, such as e.g. S jewe.
  • a common method for building a tunnel is to press prefabricated tunnel elements from one side with a suitable machine in the ground. This method has i.a. the disadvantage that it causes construction noise and shocks.
  • US 4,388,020 discloses a method of introducing cylindrical bodies through a substrate by means of a start and finish portal.
  • the start and finish portals are connected by means of connecting elements that pass through the cylindrical bodies themselves.
  • GB 2101177 discloses a method for introducing a plurality of juxtaposed box-shaped passages into a substrate. Holes for steel cables pass through the material of the box-shaped passages.
  • start and target portal connecting holes are created by the soil into which clamping elements are introduced.
  • pressing cylinder which are arranged on the side of the start portal and on the clamping elements with the target portal in operative connection, a propulsion member and tunnel elements between the holes with the introduced clamping elements in the Trapped soil, the holes through the soil outside the cross section of the propulsion part and the tunnel elements run.
  • the target portal can be used as anchorage when setting up the tunnel.
  • the tunneling of the tunnel elements can not be done by conventional pressing, but by retraction, whereby, among other things construction noise and shocks occur in reduced mass.
  • a sheet e.g. in the form of sheet metal, which is arranged between ground and tunnel elements.
  • the pull-in resistance can be kept small because u.a. Prevents earth material is mitgestossen when retracting the tunnel elements. It is also possible to press in a lubricant between the flat material and the tunnel element.
  • FIGS. 1 and 2 show a possible embodiment of the collection device, as they are in the collection of prefabricated tunnel elements 1 (see. Fig. 6 ) in the soil 5 represents.
  • the tunnel to be built is located between the start portal 2 and the destination portal 3, which each have recesses for the tunnel elements 1 and for clamping elements 10. These extend from the target portal 3 to beyond the start portal 2 and make it possible to use the target portal 3 as a counter anchor when pulling the tunnel elements 1 can.
  • clamping elements 10 are bolted to the target portal 3 via steel beams 11 and at the start portal 2.
  • clamping elements 10 are u.a. Rods, e.g. Prestressing steel rods.
  • the end 10 a of a respective clamping element 10 at the start portal 2 is in operative connection with a pressing device.
  • the pressing device comprises pressing cylinders 16, which are connected to the machine unit (not shown) and individually controllable.
  • the pressing cylinders 16 act, for example, hydraulically and are designed here as a cavity cylinder, so that the end 10 a of a clamping element 10 can be passed.
  • the end 10a is fixedly connected by means of detachable connection with the cylinder housing 16a of a pressing cylinder 16.
  • the end 10a has a thread which can be secured to the cylinder housing 16a by means of a screwable retaining plate.
  • press cylinders 16 are shown.
  • the exact number of the pressing cylinder 16 is designed for the appropriate dimensioning of the tunnel to be built and therefore may be more or less than four. Accordingly, the number of clamping elements 10 is adapted to the number of pressing cylinders 16.
  • the lifting rod 16b of a respective pressing cylinder 16 acts on an intermediate structure 18, at which the last introduced tunnel element 1 at least partially abuts the front and which ensures that the force exerted by the pressing cylinders 16 pressing force is distributed evenly to the adjacent tunnel element 1.
  • the floor at the start portal 2 is formed as a support 14 on which the intermediate structure 18 and a tunnel element 1 to be recovered can rest.
  • the clamping elements 10 are passed through the intermediate structure 18. This is seen in the feed direction 8 slidably disposed on the support 14 and is u.a.
  • the length of the ends 10a of the clamping elements 10 are adapted to the length of the tunnel element 1, that between the start portal 2 and intermediate structure 18 at least one tunnel element 1 finds room.
  • the pressing cylinders 10 are arranged displaceable back and forth along the clamping elements 10.
  • a tunnel element 1 which is longer than the stroke of the pressing cylinder 10, as far pressed into the ground that a next tunnel element 1 can be inserted.
  • a propulsion part 20 which is designed here as a press-cutting part.
  • the width and height of the driving part 20 essentially correspond to the width or height of a tunnel element 1 Figures 3-5 More specifically, the propulsion member 20 is constructed in the form of a frame with a passage 21 through which soil material can pass into the already formed tunnel section.
  • the propulsion part 20 is constructed, for example, of metal parts.
  • the propulsion member 20 is fixedly connected to the first drawn tunnel element 1, preferably by screw 22.
  • the propulsion member 20 includes top, bottom and side of a cutting element 25a, 25b, 25c.
  • the upper and lower cutting elements 25a, 25b are wedge-shaped here.
  • the lateral cutting elements 25c are designed in the form of cutting plates.
  • Fig. 5 shows, seen in the feed direction 8, the upper end 25a of the propulsion member 20 located farther forward than the lower end 25b.
  • the respective cutting element 25a, 25b is formed, for example, in the form of a box and comprises an inner space for receiving a sheet metal roller 26a, 26b and a longitudinal slot 28a, 28b, through which the end of the sheet 27a, 27b is guided to the outside.
  • the unrolled sheet 27a, 27b is located between the ground 5 and the upper or lower outside of the retracted tunnel elements 1 and is attached to the launching portal 2 (see attachment points 29a, 29b in FIG Fig. 1 ).
  • the interior of the cutting element 25a, 25b is accessible from the front of the passage 21, for example by providing a removable cover.
  • the sheet 27a, 27b serves as a sliding surface of the tunnel elements 1 when pulling in and as a separating surface between soil 5 and tunnel elements 1, so that when pulling in particular a towing or forward pushing of the earth material (so-called Mitreiten) is prevented.
  • sheet 27a, 27b is e.g. used in steel. Instead of sheet metal, other flat materials are conceivable as a sliding and separating surface, which is unrolled when pulling in.
  • a lubricant device which has feed lines 35a, 35b which lead from the start portal 2 to the individual tunnel elements 1. These are here on the ground as well as on the ceiling with continuous tubes 36a, 36b, e.g. Iron pipes, provided, which are fluidly connected to the supply lines 35a, 35b. These are e.g. formed by tubes which are mounted centrally under the ceiling and over the bottom of a tunnel element 1 and bolted to the tubes 36a, 36b.
  • lubricant can be injected between the plate 27a, 27b and the upper or lower outside of the tunnel elements 1 by means of a pump (not shown here).
  • the tunnel elements 1 are here outside at the bottom and provided on the ceiling with transverse grooves 1a, which extend only over part of the width of the tunnel element 1, ie they do not reach up to the edges of the tunnel element 1 (see. Figures 2 and 6 ).
  • the Querbinnen 1a effect a more uniform distribution of the lubricant across the width of a tunnel element 1.
  • a lubricant inter alia, liquid and / or muddy materials are suitable, eg Betonit.
  • FIG. 6 shows a possible embodiment of tunnel elements 1, from which the finished tunnel is formed.
  • a tunnel element 1 is formed, for example, as a square concrete pipe and typically has a gross cross-sectional area of 4 to 24 m ⁇ 2>.
  • both portals 2, 3 are created in situ concrete, with recesses are provided for the collection of tunnel elements 1 and empty conduits. Subsequently, pilot holes are made through the soil 5 through the recesses for the conduits.
  • the empty tube is e.g. pulled in the form of a plastic tube and then inserted a clamping element 10. This is screwed to both portals 2, 3, so that there is a frictional connection.
  • the intermediate structure 18 In order to distribute the tensile load on a larger area is transverse to the launch portal 2, the intermediate structure 18, for example in the form of HEW steel beams between concrete wall of the portal 2 and anchor plates of the clamping elements 10 are attached.
  • the intermediate structure 18 serves as an additional receiving surface of the intake load when pulling the tunnel elements.
  • the respective empty tube is filled with the in-lying clamping element 10 with injection mortar. This results in corrosion protection.
  • the installations for the collection of the tunnel elements 1 are created on the side of the start portal 2.
  • the propulsion part 1 is screwed to the first tunnel element 1.
  • the sheet metal rollers 26a, 26b are inserted and the upper and lower plate 27a, 27b is pulled out through the slot 28a, 28b in the box and externally attached to the start portal 2 at the points 29a, 29b.
  • the tunnel element 1 is pulled up to the excavation embankment and the start portal 2 backfilled and compacted.
  • the provision of the plates 27a, 27b and the lubricant device allows a feeder with a particularly low resistance and without Mitreiten the tunnel element coverage.
  • the tunnel elements 1 become preferably drawn in oil-hydraulic and the respective sheet 27a, 27b is always rolled according to the catchment length, so that it forms an immovable support, inter alia for the covering material.
  • the lifting rods 16b of the pressing cylinder 16 are retracted after ejection, the retaining plates for fastening the clamping elements 10 are screwed forward and secured. It then follows the next ejection.
  • lubricant is introduced through the supply lines 35a, 35b and tubes 36a, 36b, e.g. Concrete pressed.
  • supply lines 35a, 35b and tubes 36a, 36b e.g. Concrete pressed.
  • transverse grooves 1a created on the ceiling and bottom of a tunnel element 1 distribution of the lubricant between tunnel element 1 and sheet 27a, 27b is favored. This remains stationary when pulling the tunnel elements 1, so that in particular the overlying soil material is not dragged.
  • the lubricant forms a fluid, pressurized lubricant mass, on which the tunnel elements 1 are mounted "floating" movable. Overall, a particularly reduced pull-in resistance results.
  • the dismantling of the earth material in the tunneling tunnel element 1 is carried out continuously in accordance with the tunneling section. Care is taken that is not cleared on the propulsion part 20 also, otherwise cavities outside of the Tunnel element profile arise and undesirable terrain subsidence occur over the propulsion. With very mobile and / or muddy earth material can be pre-injected depending on the situation and so the material is solidified.
  • the fastening of the sheets 27a, 27b are released at the points 29a, 29b.
  • the propulsion member 20 is degraded.
  • the sheets 27a, 27b remain above and below the tunnel.

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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • Geology (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bau eines Tunnels gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung dazu.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird als Tunnel allgemein ein Durchgang durch ein Erdreich verstanden, insbesondere auch kleinere Durchgänge wie z.B. Stollen.
  • Ein gängiges Verfahren zum Bau eines Tunnels besteht darin, vorgefertigte Tunnelelemente von der einen Seite mit einer geeigneten Maschine ins Erdreich zu pressen. Dieses Verfahren hat u.a. den Nachteil, dass es Baulärm und Erschütterungen verursacht.
  • US 4,388,020 offenbart ein Verfahren zum Einbringen zylindrischer Körper durch einen Untergrund mittels einem Start- und Zielportal. Das Start- und Zielportal sind mittels Verbindungselementen verbunden, die durch die zylindrischen Körper selbst führen.
  • GB 2101177 offenbart ein Verfahren zum Einbringen einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten kastenförmigen Durchlässen in einen Untergrund. Dabei führen Bohrungen für Stahlkabel durch das Material der kastenförmigen Durchlässe hindurch.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bau eines Tunnels sowie eine Vorrichtung dazu anzugeben, so dass insbesondere Baulärm und Erschütterungen reduziert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäss dem Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäss dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch gelöst. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung an.
  • Gemäss Anspruch 1 werden Start- und Zielportal verbindende Bohrungen durch das Erdreich erstellt, in welche Spannelemente eingeführt werden. Mittels Presszylinder, welche auf der Seite des Startportals angeordnet und über die Spannelemente mit dem Zielportal in Wirkverbindung stehen, werden ein Vortriebsteil und Tunnelelemente zwischen den Bohrungen mit den darin eingeführten Spannelementen ins Erdreich eingezogen, wobei die Bohrungen durch das Erdreich ausserhalb des Querschnitts des Vortriebsteils und der Tunnelelemente verlaufen. Dieses Verfahren hat u.a. den Vorteil, dass das Zielportal bei der Errichtung des Tunnels als Verankerung miteinsetzbar ist. Dadurch kann der Vortrieb der Tunnelelemente nicht durch übliches Einpressen, sondern durch Einziehen erfolgen, wodurch u.a. Baulärm und Erschütterungen in reduziertem Masse auftreten.
  • Vorzugsweise wird ein Flachmaterial, z.B. in Form von Blech, miteingezogen, das zwischen Erdreich und Tunnelelementen angeordnet ist. Dadurch kann der Einzugswiderstand klein gehalten werden, da u.a. verhindert wird, dass Erdmaterial mitgestossen wird beim Einziehen der Tunnelelemente. Weiter ist es möglich, ein Schmiermittel zwischen Flachmaterial und Tunnelelement einzupressen.
  • Weitere spezifische Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung sowie deren Vorteile sind aus folgender Beschreibung und Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels ersichtlich. Es zeigen
    • Fig. 1 eine gemäss der Linie I-I in Fig. 2 geschnittene Seitenansicht einer Einzugsvorrichtung nach Einzug einer Anzahl von Tunnelelementen,
    • Fig. 2 die Situation aus Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht,
    • Fig. 3 die Situation aus Fig. 1 in einer Vorderansicht,
    • Fig. 4 den vorderen Teil der Einzugseinrichtung aus Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht,
    • Fig. 5 eine Detailansicht aus Fig. 1 , und
    • Fig. 6 ein einzelnes Tunnelelement in einer perspektivischen Ansicht.
  • Figuren 1 und 2 zeigen eine mögliche Ausführungsform der Einzugsvorrichtung, wie sie sich beim Einzug von vorgefertigten Tunnelelementen 1 (vgl. Fig. 6) im Erdreich 5 darstellt. Der zu errichtende Tunnel befindet sich zwischen dem Startportal 2 und dem Zielportal 3, welche jeweils Aussparungen für die Tunnelelemente 1 sowie für Spannelemente 10 aufweisen. Diese erstrecken sich vom Zielportal 3 bis über das Startportal 2 hinaus und ermöglichen es, das Zielportal 3 als Gegenverankerung beim Einzug der Tunnelelemente 1 einsetzen zu können.
  • Die Spannelemente 10 sind am Zielportal 3 via Stahlträger 11 sowie am Startportal 2 verschraubt. Als Spannelemente 10 eignen sich u.a. Stäbe, z.B. Spannstahlstäbe.
  • Das Ende 10a eines jeweiligen Spannelements 10 beim Startportal 2 steht mit einer Presseinrichtung in Wirkverbindung. Die Presseinrichtung umfasst Presszylinder 16, welche mit der (nicht dargestellten) Maschineneinheit verbunden und einzeln ansteuerbar sind. Die Presszylinder 16 wirken z.B. hydraulisch und sind hier als Hohlraumzylinder ausgebildet, so dass das Ende 10a eines Spannelements 10 hindurchführbar ist. Das Ende 10a ist mittels lösbarer Verbindung fest mit dem Zylindergehäuse 16a eines Presszylinders 16 verbindbar. Zu diesem Zweck weist z.B. das Ende 10a ein Gewinde auf, welches am Zylindergehäuse 16a mittels schraubbarer Rückhalteplatte gesichert werden kann.
  • Hier sind vier Presszylinder 16 gezeigt. Die genaue Anzahl der Presszylinder 16 ist an die entsprechende Dimensionierung des zu errichtenden Tunnels ausgelegt und kann daher auch mehr oder weniger als vier sein. Entsprechend ist die Anzahl der Spannelemente 10 an die Anzahl der Presszylinder 16 angepasst.
  • Die Hubstange 16b eines jeweiligen Presszylinders 16 wirkt auf eine Zwischenkonstruktion 18, an welcher das zuletzt eingeführte Tunnelelement 1 stirnseitig zumindest teilweise anliegt und welche dafür sorgt, dass die von den Presszylindern 16 aufgebrachte Presskraft gleichmässiger auf das anliegende Tunnelelement 1 verteilt wird.
  • Der Boden am Startportal 2 ist als Auflager 14 ausgebildet, auf welchem die Zwischenkonstruktion 18 sowie ein einzuziehendes Tunnelelement 1 aufliegen können. Die Spannelemente 10 sind durch die Zwischenkonstruktion 18 hindurchgeführt. Diese ist in Einzugsrichtung 8 gesehen auf dem Auflager 14 hin und her verschiebbar angeordnet und ist u.a. aus Stahlträgern aufbaubar, beispielsweise in Form von vier, rahmenförmig angeordneten Trägern.
  • Die Länge der Enden 10a der Spannelemente 10 sind so an die Länge des Tunnelelements 1 angepasst, dass zwischen Startportal 2 und Zwischenkonstruktion 18 zumindest ein Tunnelelement 1 Platz findet.
  • Die Presszylinder 10 sind entlang den Spannelementen 10 hin und her verschiebbar angeordnet. Durch entsprechendes Nachschieben kann somit ein Tunnelelement 1, welches länger ist als der Hub der Presszylinder 10, soweit ins Erdreich gepresst werden, dass ein nächstes Tunnelelement 1 einführbar ist.
  • Am Vortriebskopf der eingezogenen Tunnelelemente 1 befindet sich ein Vortriebsteil 20, welches hier als Press-Schneidteil ausgebildet ist. In Einzugsrichtung 8 gesehen entsprechen Breite und Höhe des Vortriebsteils 20 im Wesentlichen der Breite bzw. Höhe eines Tunnelelements 1. Wie auch Figuren 3-5 genauer zeigen, ist das Vortriebsteil 20 in Form eines Rahmens mit einem Durchgang 21 aufgebaut, durch welchen hindurch Erdmaterial in den bereits gebildeten Tunnelabschnitt gelangen kann. Das Vortriebsteil 20 ist z.B. aus Metallteilen aufgebaut.
  • Das Vortriebsteil 20 ist fest mit dem zuerst eingezogenen Tunnelelement 1 verbunden, vorzugsweise durch Verschraubungen 22. Das Vortriebsteil 20 umfasst oben, unten und seitlich ein Schneidelement 25a, 25b, 25c. Das obere und untere Schneidelement 25a, 25b sind hier keilförmig ausgebildet. Die seitlichen Schneidelemente 25c sind in Form von Schneidplatten ausgestaltet. Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, ist in Einzugsrichtung 8 gesehen das obere Ende 25a des Vortriebsteils 20 weiter vorne angeordnet als das untere Ende 25b.
  • Das jeweilige Schneidelement 25a, 25b ist z.B. in Form eines Kasten ausgebildet und umfasst einen Innenraum zur Aufnahme einer Blechrolle 26a, 26b sowie einen Längsschlitz 28a, 28b, durch welchen hindurch das Ende des Bleches 27a, 27b nach aussen geführt ist. Das abgerollte Blech 27a, 27b befindet sich zwischen dem Erdreich 5 und der oberen bzw. unteren Aussenseite der eingezogenen Tunnelelemente 1 und ist am Startportal 2 befestigt (vgl. Befestigungsstellen 29a, 29b in Fig. 1).
  • Der Innenraum des Schneidelements 25a, 25b ist von vorne des Durchgangs 21 zugänglich, z.B. durch Vorsehen eines wegnehmbaren Deckels. Dadurch kann bei Bedarf, wenn eine Blechrolle 26a, 26b vollständig abgerollt ist, eine neue Blechrolle in den Innenraum einfügt und das Ende des Bleches mit dem Ende des abgerollten Bleches verbunden werden.
  • Das Blech 27a, 27b dient als Gleitfläche der Tunnelelemente 1 beim Einziehen sowie als Trennfläche zwischen Erdreich 5 und Tunnelelementen 1, sodass beim Einziehen insbesondere ein Mitschleppen bzw. Vorwärtsstossen des Erdmaterials (sogenanntes Mitreiten) verhindert wird. Als Blech 27a, 27b ist z.B. solches aus Stahl einsetzbar. Anstelle von Blech sind auch andere flächige Materialien als Gleit- und Trennfläche denkbar, welche beim Einzug abgerollt wird.
  • Zur weiteren Reduzierung des Widerstandes beim Einziehen ist eine Schmiermitteleinrichtung vorgesehen, welche Zuleitungen 35a, 35b aufweist, die von Seiten des Startportals 2 zu den einzelnen Tunnelelementen 1 führen. Diese sind hier am Boden sowie an der Decke mit durchgehenden Rohren 36a, 36b, z.B. Eisenrohren, versehen, die fluidisch mit den Zuleitungen 35a, 35b verbunden sind. Diese sind z.B. durch Rohre gebildet, die unter der Decke und über dem Boden eines Tunnelelements 1 mittig montiert und mit den Rohren 36a, 36b verschraubt sind.
  • Durch die Zuleitungen 35a, 35b und Rohre 36a, 36b ist mittels Pumpe (hier nicht dargestellt) Schmiermittel zwischen Blech 27a, 27b und der oberen bzw. unteren Aussenseite der Tunnelelemente 1 injizierbar. Die Tunnelelemente 1 sind hier aussen am Boden sowie an der Decke mit Querrinnen 1a versehen, die sich nur über einen Teil der Breite des Tunnelelements 1 erstrecken, d.h. sie reichen nicht bis zu den Kanten des Tunnelelements 1 (vgl. Figuren 2 und 6). Die Querrinnen 1a bewirken eine gleichmässigere Verteilung des Schmiermittels über die Breite eines Tunnelelements 1. Als Schmiermittel sind u.a. flüssige und/oder schlammige Materialien geeignet, z.B. Betonit.
  • Fig. 6 zeigt eine mögliche Ausführungsform von Tunnelelementen 1, aus denen der fertige Tunnel gebildet wird. Ein Tunnelelement 1 ist z.B. als Vierkant-Betonrohr ausgebildet und hat typischwerweise eine Brutto-Querschnittsfläche von 4 bis 24 m<2>.
  • Durch Einbezug beider Portal 2 und 3 beim Einzug der Tunnelelemente 1 ergibt sich eine Art "Sandwichtechnik", bei welcher ein Durchgang zwischen zwei griffstellen für die Zug- und Presskräfte errichtet wird. Ein vorgängiges Graben entfällt und es kann auf eine Presswand verzichtet werden, wie sie z.B. bei üblichen Pressverfahren zum Einsatz kommt.
  • Ein mögliches Verfahren zur Errichtung eines Tunnels ist wie folgt:
  • Nach erfolgtem Aushub für Start- und Zielportal werden beide Portale 2, 3 in Ortbeton erstellt, wobei Aussparungen für den Einzug der Tunnelelemente 1 sowie für Leerrohre vorgesehen werden. Anschliessend werden bei den Aussparungen für die Leerrohre Pilot-Bohrungen durch das Erdreich 5 hindurch erstellt. Beim Zurückziehen des Bohrgestänges wird jeweils das Leerrohr z.B. in Form eines Kunststoffrohrs eingezogen und anschliessend ein Spannelement 10 eingefügt. Dieses wird an beiden Portalen 2, 3 verschraubt, so dass sich ein kraftschlüssiger Verbund ergibt.
  • Um die Zuglast auf eine grössere Fläche zu verteilen wird quer zum Startportal 2 die Zwischenkonstruktion 18 z.B. in Form von HEW Stahlträgern zwischen Betonwand des Portals 2 und Ankerplatten der Spannelemente 10 angebracht. Die Zwischenkonstruktion 18 dient als zusätzliche Aufnahmefläche der Einzugslast beim Einzug der Tunnelelemente 1.
  • Nach Abschluss der vorerwähnten Arbeiten wird das jeweilige Leerrohr mit dem inliegenden Spannelement 10 mit Injektionsmörtel verfüllt. Dadurch ergibt sich ein Korrosionsschutz. Anschliessend werden auf der Seite des Startportals 2 die Installationen für den Einzug der Tunnelelemente 1 erstellt. Das Vortriebsteil 1 wird mit dem ersten Tunnelelement 1 verschraubt. Die Blechrollen 26a, 26b werden eingelegt und das obere bzw. untere Blech 27a, 27b wird durch den Schlitz 28a, 28b im Kasten hinausgezogen und aussen am Startportal 2 an den Stellen 29a, 29b befestigt. Anschliessend wird das Tunnelelement 1 bis an die Aushub-Böschung eingezogen und das Startportal 2 hinterfüllt und verdichtet. Beim Einzug wird der Einzugswiderstand des Tunnelelements 1 über die Spannelemente 10 auf das Zielportal 3 übertragen.
  • Durch diese Einzugstechnik erübrigt sich das Vorsehen einer Presswand und auf der Seite des Startportals 2 steht mehr Raum für die Räumung der Tunnelelemente 1 zur Verfügung. Weiter entfallen die Kosten zum Abbrechen und Entsorgen einer Presswand. Eine weitere Kosteneinsparung wird erreicht, indem die Fundation der beidseitigen Ortbetonportale 2, 3 reduzierbar ist.
  • Das Vorsehen der Bleche 27a, 27b sowie der Schmiermitteleinrichtung erlaubt einen Einzug mit besonders geringem Widerstand und ohne Mitreiten der Tunnelelementenüberdeckung. Die Tunnelelemente 1 werden vorzugsweise ölhydraulisch eingezogen und das jeweilige Blech 27a, 27b wird immer der Einzugslänge entsprechend abgerollt, so dass es ein unbewegliches Auflager u.a. für das Überdeckungsmaterial bildet.
  • Die Hubstangen 16b der Presszylinder 16 werden nach dem Ausstossen wieder eingezogen, die Rückhalteplatten zur Befestigung der Spannelemente 10 werden vorwärts geschraubt und gesichert. Es folgt dann der nächste Ausstoss.
  • Mittels der Schmiermitteleinrichtung wird durch die Zuleitungen 35a, 35b und Rohre 36a, 36b Schmiermittel, z.B. Betonit eingepresst. Durch Vorsehen der auf der Decke und Boden eines Tunnelelements 1 erstellten Querrinnen 1a wird ein Verteilen des Schmiermittels zwischen Tunnelelement 1 und Blech 27a, 27b begünstigt. Dieses bleibt stationär beim Einziehen der Tunnelelemente 1, sodass insbesondere das darüber liegende Erdmaterial nicht mitgezogen wird. Das Schmiermittel bildet eine fluide, unter Druck stehende Schmiermasse, auf welcher die Tunnelelemente 1 "schwimmend" bewegbar gelagert sind. Insgesamt ergibt sich ein besonders verringerter Einzugswiderstand.
  • Durch das eingelegte Blech 27a, 27b, das nicht mit dem Vortrieb mitzieht, sondern eine, an Ort bleibende Trennung zwischen Tunnelelementen 1 und Überdeckung 5 bildet, können auch keine Terrainveränderungen auftreten.
  • Das Ausbauen des Erdmaterials im Vortriebstunnelelement 1 wird fortlaufend der Vortriebsstrecke entsprechend ausgeführt. Dabei wird darauf geachtet, dass nicht über das Vortriebteils 20 hinaus geräumt wird, da andernfalls Hohlräume ausserhalb vom Tunnelelementenprofil entstehen und unerwünschte Terrainsenkungen über dem Vortrieb auftreten. Bei sehr rolligem und/oder schlammigem Erdmaterial kann je nach Situation vorausinjiziert und so das Material verfestigt werden.
  • Nach Austritt des Vortriebsteils 20 am Zielportal 3 werden die Befestigung der Bleche 27a, 27b an den Stellen 29a, 29b gelöst. Das Vortriebsteil 20 wird abgebaut. Die Bleche 27a, 27b bleiben über und unter dem Tunnel belassen.
  • Je nach Situation sind zusätzliche Massnahmen für eine Entwässerung vorzusehen. Wird diese z.B. bauseits verlangt, so kann nach dem Einbau der Tunnelelemente 1 auf beiden Seiten sowie darunter mit einem Abstand jeweils ein Stahlrohr eingerammt und entleert werden. Anschliessend wird ein Sickerrohr in das Stahlrohr eingeschoben. Das Stahlrohr wird zurückgezogen unter gleichzeitigem Einblasen von Rundkies, wodurch eine funktionsfähige Entwässerung entsteht.
  • Die soweit beschriebenen Massnahmen bilden eine grabenlose Vortriebstechnik, die vielfältig einsetzbar ist, z.B. zum Bau von Unterführungen für Fussgänger und/oder Fahrzeuge, Bachdurchlässen, grossräumigen Versorgungskanälen, etc., und die verschiedene Vorteile mit sich bringt: Start- und Zielportal werden miteinander verbunden, so dass eine übliche Presswand entfallen kann.
    Es können Kosten eingespart werden, da u.a. Transporte und Maschinenstunden verringert sind.
    Die Technik ist umweltfreundlich, verursacht weniger Baulärm und vermeidet Erschütterungen.
    Nach dem Bau des Tunnels brauchen keine aufwändigen Installationsbauten abgebaut werden.
    Die Überdeckung ist während den Arbeiten weiterhin nutzbar. So braucht z.B. ein bestehender ÖV- bzw. Privatverkehr oder drgl. nicht umgeleitet werden.
    Ein Errichten des Tunnels ist auch bei geringem Mass an Überdeckung über den eingebauten Tunnelelementen möglich. Mögliche Setzungen des Erdreichs über dem Vortrieb sind gering.
  • Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Bau eines sich von einem Startportal (2) zu einem Zielportal (3) erstreckenden Tunnels aus Tunnelelementen (1), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Portale (2, 3) verbindende Bohrungen durch das Erdreich erstellt werden, in welche Spannelemente (10) eingeführt werden, und dass
    mittels Presszylinder (16), welche auf der Seite des Startportals (2) angeordnet und über die Spannelemente (10) mit dem Zielportal (3) in Wirkverbindung stehen, ein Vortriebsteil (20) und nachfolgende Tunnelelemente (1) zwischen den Bohrungen mit den darin eingeführten Spannelementen (10) ins Erdreich (5) eingezogen werden, wobei die Bohrungen durch das Erdreich ausserhalb des Querschnitts des Vortriebsteils (20) und der Tunnelelemente (1) verlaufen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Flachmaterial, insbesondere Blech (27a, 27b), miteingezogen wird, welches zwischen Erdreich (5) und Tunnelelementen (1) angeordnet ist.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vortriebsteil (20) eine oder mehreren Rollen (26a, 26b) des Flachmaterials (27a, 27b) aufweist, welches am Startportal (2) befestigt ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine Schmiermitteleinrichtung (35a, 35b, 36a, 36b) eingesetzt wird, mittels welcher Schmiermittel zwischen Flachmaterial (27a, 27b) und Tunnelelementen (1) eingepresst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vortriebsteil (20) als Rahmen ausgebildet ist, welcher zur Bildung von Schneidelementen (25a, 25b) nach innen weisende Flächen aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen Presszylinder (16) und zuletzt eingeführtem Tunnelelement (1) eine Zwischenkonstruktion (18) zum Verteilen der Presskraft angeordnet ist, vorzugsweise umfasst die Zwischenkonstruktion Stahlträger.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Tunnelelemente (1) an der Aussenseite Querrinnen (1a) zum Verteilen von Schmiermittel aufweisen, die vorzugsweise an den Enden geschlossen sind.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das jeweilige Tunnelelement (1) als Rohr mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spannelemente (10) durch Spannstahlstäbe gebildet sind und/oder in Einzugsrichtung (8) der Tunnelelemente (1) gesehen beabstandet zum Vortriebsteil (20) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung zum Bau eines sich von einem Startportal (2) zu einem Zielportal (3) erstreckenden Tunnels aus Tunnelelementen (1), umfassend:
    - Spannelemente (10), die ausgelegt sind, in die beiden Portale (2, 3) verbindende Bohrungen einzuführen,
    - Presszylinder (16), welche am Startportal (2) anordbar und über die Spannelemente (10) mit dem Zielportal (3) in Wirkverbindung bringbar sind,
    - ein Vortriebsteil (20), wobei zwischen diesem und den Presszylindern (16) Tunnelelemente (1) anordbar sind, so dass mittels der Presszylinder das Vortriebsteil (20) und die Tunnelelemente zwischen den Spannelementen (10) ins Erdreich (5) einziehbar sind, wobei das Vortriebsteil (20) eine oder mehreren Rollen (26a, 26b) eines Flachmaterials, insbesondere Blechs (27a, 27b), umfasst, welches zwischen Erdreich (5) und Tunnelelementen (1) anordbar ist, und
    - eine Schmiermitteleinrichtung (35a, 35b, 36a, 36b), mittels welcher Schmiermittel zwischen dem Flachmaterial (27a, 27b) und den Tunnelelementen (1) einpressbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Vortriebsteil (20) einen Durchgang (21) aufweist zum Einleiten von Erdmaterial in den sich bildenden Tunnel aus Tunnelelementen (1), vorzugsweise ist das Vortriebsteil (20) als Rahmen ausgebildet mit nach innen weisenden Flächen zur Bildung von Schneidelementen (25a, 25b).
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei das Vortriebsteil (20) in Einzugsrichtung (8) gesehen, in welcher es ins Erdreich (5) einziehbar ist, ein oberes Ende (25a) aufweist, das weiter nach vorne ragt als das untere Ende (25b).
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Presszylinder (16) Hohlraumzylinder sind, durch welche die Spannelemente (10) hindurchführbar sind.
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