NL1005813C2 - Tunnelbekleding. - Google Patents

Description

Tunnelbekleding

De uitvinding betreft een tunnelbekleding met in tun-nellangsrichting achter elkaar geplaatste schachtringen die telkens uit in tunnelomtreksrichting achter elkaar geplaatste segmentvormige schachtringdelen uit staalbeton zijn opgebouwd, 5 waarbij de tussen de schachtringdelen van een schachtring lopende langsvoegen ten opzichte van de langsvoegen van de aangrenzende schachtringen versprongen zijn geplaatst en de schachtringdelen ter plaatse van hun ene frontale ringvlak van messinguitsparingen zijn voorzien en ter plaatse van hun ande-10 re frontale ringvlak van in de messinguitsparingen van de schachtringdelen van een aangrenzende schachtring grijpende veerverhogingen die in radiale richting kleinere afmetingen bezitten dan de messinguitsparingen en bij niet-vervormende schachtring in radiale richting een afstand bezitten tot de 15 beide mantelflanken van de bijbehorende messinguitsparing.

Dergelijke tunnelbekledingen zijn uit de praktijk voldoende bekend (US octrooi 1.969.810; DE "Zeitschrift Bautechnik", 69 (1992), Band 1, blz. 11-13) en worden hierdoor gekenmerkt, dat de mantelflanken van de veerverhogingen bij 20 een deformatie van de schachtringen in omtreksrichting puntvormig aanliggen tegen de mantelflanken van de messinguitsparingen, waarbij overbelastingen van het materiaal kunnen optreden. In detail kan ten aanzien van de stand van de techniek het volgende worden opgemerkt: een heel gebruikelijk type tun-25 nelbekleding achter schildvoortdrijfmachines is de schacht-ringopbouw met versprongen langsvoegen. De vervorming van een schachtringopbouw is onder andere afhankelijk van het aantal, de plaatsing en vormgeving van de voegen. De toepassing van versprongen langsvoegen heeft een tweeledig doel, namelijk 30 beperking van het aantal vuistenen in het ringspiegeloppervlak en stabilisatie van de ringsystemen. Een statisch effectieve verbinding tussen de aangrenzende schachtringen ter plaatse van de ringvoeg, bijvoorbeeld via messingveren, leidt tot een onderlinge stabilisatie, aangezien een onderlinge vervormings-35 belemmering van de beide schachtringen optreedt. Hierdoor ont- f0 0 5 8 13 2 staan echter zogenaamde koppelkrachten die via de ringvoegen moeten worden overgedragen. Bovendien wordt door een geringere onderlinge verdraaiing in de langsvoegen de effectiviteit van rondlopende afdichtprofielen verhoogd. Om echter ook een stabilisering werkelijk te bereiken is een krachtensluitende koppeling tussen de afzonderlijke ringen in de ringvoeg vereist.

5 Tot nu toe werd de ringvoeg op gebruikelijke wijze als messing en veer uitgevoerd, teneinde een toereikende koppeling te bereiken. Ter overdracht van de dwars- of koppelkrachten worden op gebruikelijke wijze smalle, zogenaamde"Kau-bit"-stroken in de voeg gelegd. Enerzijds staan deze stroken 10 een zekere lastverdeling toe en anderzijds zorgen ze voor een krachtsoverdracht ter plaatse van gedefinieerde punten over de omtrekslijn. Teneinde afschilferingen van de messingflanken te vermijden, wordt de veer aan de eindgebieden en, aangezien de schachtringen over een halve steen versprongen ten opzichte 15 van elkaar worden ingebouwd, in het centrale gebied van een schachtringdeel enigszins vastgegrepen. De lastinvoerbreedte voor de koppelkrachten is bij deze constructiewijze zeer beperkt, zodat slechts relatief geringe koppelkrachten kunnen worden overgedragen. Ook treden in de praktijk telkens weer 20 afschilferingen op in het gebied van de messingflanken. Oorzaken hiervoor zijn spanningsconcentraties in puntbelaste gebieden: de systeemlijnen van messing en veer lopen in het ideale, niet vervormde systeem evenwijdig aan elkaar. Wanneer thans een vervorming van het gekoppelde ringsysteem en derhalve een 25 verdraaiing in de langsvoeg optreedt, ontstaan onderlinge verschuivingen van messing en veer. Wanneer de speling tussen de messing en veer is verbruikt, ontstaat een rechtstreeks contact tussen messing en veer. Tengevolge van de geometrische omstandigheden betreft het hierbij slechts een nagenoeg punt-30 vormig gebied, dat de ontstane koppelkrachten moet overdragen. Hierbij ontstaan in deze gebieden plaatselijke spanningscon-centraties die tot een overbelasting van het materiaal op deze plaats kunnen leiden. Bekend is ook, dat de constructieve hoogte van messing en veer in de tunnellangsrichting relatief 35 gering is.

10 0 5 8 13 3

Doelstelling van deze uitvinding is om een tunnelbe-kleding met in de lengterichting van de tunnel achter elkaar geplaatste schachtringen volgens de genoemde techniek te verschaffen, waarbij bij vervorming van het gekoppelde schacht-5 ringensysteem hoge maximale belastingen vanwege koppelkrachten worden voorkomen en een gelijkmatige doorvoer van de koppelkrachten via de messing-veerverbinding zonder te hoge belasting van het materiaal mogelijk worden.

De oplossing volgens de uitvinding van dit probleem 10 bestaat hieruit, dat bij onvervormde schachtringen de mantel-flanken van de veerverhogingen door de beide mantelflanken van de bijbehorende messinguitsparing in radiale richting variabele afstanden hebben, die door de vast te stellen maat van de tegengestelde vervorming van de aangrenzende schachtringen 15 worden bepaald, en dat bij het bereiken van de vast te leggen tegengestelde vervorming de aangrenzende schachtringen in de omtreksrichting lijnvormig tegen bijbehorende delen van de mantelflanken van de messinguitsparingen aan liggen.

De plaatsing van versprongen langsvoegen en de spe-20 ling tussen messing en veer staan zekere onderlinge vervormingen tussen aangrenzende ringen toe. Belastingen resulteren uit de bouw- en eindtoestand. In de eindtoestand werken krachten zoals bodem- respectievelijk bergdruk, eigen gewicht, verkeersbelastingen en eventueel waterdruk op de tunnelbuizen.

25 Door de bouwtoestand ontstaan echter bovendien ongewilde vervormingen van het ringsysteem, bijvoorbeeld tengevolge van montage-onnauwkeurigheden bij een ringbouw, belastingen uit het samendrukken van de ringspleet of door de schildstaartafdichting. Basisgedachte is hierbij een speciale messing- en 30 veerconstructie die zodanig is uitgevoerd, dat gebieden van de mantelflanken van messinguitsparing en veerverhoging zich, in omtreksrichting gezien, in het vervormde systeem indien mogelijk lijnvormig aan elkaar aanpassen. Door een speciale con-tourvorming van messinguitsparing en/of veerverhoging ontstaan 35 lijnvormige contact- respectievelijk lastoverdrachtsgebieden. In tegenstelling tot de gebruikelijk messing- en veerconstructie neemt in deze gebieden bij gelijke koppelkrachtwerking de 10058 13 4 schuifbelasting af. Hierdoor wordt ook het verwerkte toepas-singsgbied van deze schachtringconstructie duidelijk: door de mogelijkheid om grotere koppelkrachten te kunnen overdragen, kan deze schachtringconstructie bijvoorbeeld ook in zeer zach-5 te kleiige bodems worden toegepast, waarbij hoge koppelkrachten tussen de afzonderlijke ringen ontstaan en moeten worden overgebracht. Met een gebruikelijke messing- en veer-onstructie lukt het meestal niet om de hoge resulterende spanningen in het gebied van de messingflanken op te nemen. Het 10 vergrote dwarskrachtoverdrachtsgebied staat dit echter niet toe.

De oplossing volgens de uitvinding kan door de drie hierna beschreven constructievarianten worden gerealiseerd: (1) de mantelflanken van de veerverhogingen worden 15 van een zodanige contour voorzien, dat ze bij een vooraf bepaalde, onderlinge verdraaiing van de langsvoegen van de schachtringdelen lijnvormig komen aan te liggen tegen bijbehorende delen van de messinguitsparingen van een aangrenzende ring.

20 (2) de mantelflanken van de messinguitsparingen wor den van een zodanige contour voorzien, dat ze bij een vooraf bepaalde onderlinge verdraaiing van de langsvoegen van de schachtringdelen lijnvormig komen aan te liggen tegen bijbehorende delen van de mantelflanken van de veerverhoging van een 25 aangrenzende ring.

(3) een combinatie van de beide in het voorgaande beschreven constructieve varianten, dat wil zeggen de mantel-flanken van de messinguitsparing en veerverhoging van aangrenzende ringen worden van een zodanige contour voorzien, dat 30 contactgebieden in omtreksrichting bij een vooraf bepaalde onderlinge verdraaiing van de langsvoegen van de schachtringdelen lijnvormig op elkaar komen te liggen.

Bij het eerste alternatief zijn derhalve de veerverhogingen in het uitgestuurde systeem geometrisch aangepast aan 35 de mantelflanken van de messinguitsparingen van de aangrenzende ring. Op overeenkomstige wijze is dit ook het geval voor de beide andere constructieve varianten. De constructieve uitvoe- f00 5 8 13 5 ring van de messing blijft voor de eerste variant onveranderd ten opzichte van de constructieve varianten tot nu toe, dat wil zeggen dat de messinguitsparing in het niet-vervormde systeem in omtreksrichting door cirkels met gelijk middelpunt 5 wordt bepaald. De constructieve uitvoering van de veer wordt, gebaseerd op de te verwachten vervorming, bepaald aan het uit-gestuurde ringsysteem. De constructie is hierdoor gekenmerkt, dat de stralen van de mantelflanken van messing en veer bij de niet vervormde ring in omtreksrichting gedeeltelijk 10 excentrisch zijn geplaatst, dat wil zeggen geen gemeenschappelijk middelpunt bezitten en dat de straal van de veerflank in omtreksrichting niet constant is. Afhankelijk van een onderlinge verdraaiing van twee schachtringsystemen in de langsvoe-gen speling tussen messing- en veerflank ontstaan ter plaatse 15 van de veerverhoging van een schachtringsteen en ter plaatse van de messinguitsparing van een aangrenzende schachtringsteen vier lijnvormige contactgebieden, tegen welke de mantelflanken van de messing en veer geometrisch aanliggen. Betrokken op een veerverhoging liggen telkens twee contactgebieden in het veer-20 midden naast elkaar, hetzij - al naar gelang de verdraaiings-richting in de langsvoeg van de aangrenzende ring - aan de veerbinnenzijde of de veerbuitenzijde. De beide andere contactgebieden liggen diagonaal versprongen op de dienovereenkomstig andere flank van de veer. Op deze wijze vormen zich op 25 elk veerelement twee krachtenparen, via welke de koppelkrach-ten worden doorgeleid. Om het lijnvormige contact tussen messing en veer in het vervormde systeem te kunnen waarborgen, moet de straal van de veerflank aan de buiten, respectievelijk binnenzijde gelijk zijn aan de straal van de bijbehorende mes-30 singuitsparing, dat wil zeggen dat bij contact tussen messingen veerflank zowel het betreffende messing- en het bijbehorende veersegment hetzelfde middelpunt bezitten, terwijl ze anders verschillende middelpunten bezittén. Het gebied tussen de contactplaatsen op beide veerflanken kan op verschillende ma-35 nieren worden uitgevoerd. Zo bestaat de mogelijkheid om dit gebied zoals tot nog toe bekend uit te voeren, dat wil zeggen dat in het onvervormde systeem de middelpunten van de stralen 10 0 5 8 13 6 van messing- en veerflanken op geometrisch gelijke plaats liggen. Er bestaat echter ook de mogelijkheid om elke andere denkbare geometrische mogelijke verbinding tussen twee con-tactgebieden te vervaardigen, zolang deze de effectiviteit van 5 de constructie niet beïnvloedt.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding is een in om-treksrichting onderbroken messing/veerconstructie, waarbij gebieden van de messing- en veerconstructie, welke minder sterk belast worden respectievelijk niet voor de dwarskracht-10 overdracht nodig zijn, uitgespaard blijven. De vorm en de constructie van de messing- en veergebieden in de resterende gebieden correspondeert in hoofdzaak met de nieuwe vorm van de rondlopende messing- en veerconstructie in alle in het voorgaande beschreven uitvoeringsvarianten. Het voordeel van deze 15 vormgeving bestaat hieruit, dat de ringspiegelvlakken ter plaatse van de corresponderende steenzijden geen rondlopende messinguitsparing respectievelijk veerverhoging bezitten, doch slechts zogenaamde messingopeningen respectievelijk veerverho-gingen. Het tussen deze gebieden overblijvende vlak kan plat 20 uitgevoerd worden, zodat het aangrijpingsvlak voor de voort-drijfpersen kan dienen.

Teneinde een optimale geometrische aanpassing van messing en veer aan het uitgestuurde systeem te kunnen waarborgen, wordt een tussen messing en veer aanwezig rondlopend 25 meegevend vulstuk toegepast. Dit vulstuk bezit twee principiële functies, namelijk het gelijkmatig maken van de spanningen door een relatief grote meegevendheid en compensatie van toleranties (bijvoorbeeld schaal- en materiaalonnauwkeurigheden, overgangen van contactgebied naar daartussen gelegen gebied). 30 Dit vulstuk kan hetzij in/op de mantelflank van de messing en/of in/op de mantelflank van de veer worden aangebracht.

Als een extra vernieuwing wordt een in de tunnel-langsrichting sterker dan tot nu toe uitgevoerde messing- en veerconstructie voorgesteld, om een zinvolle console-construc-35 tie met het oog op koppelkrachtoverdracht, betonplafond, wape-ningsgeleiding etc. te waarborgen. Door deze vormgeving ontstaat, in tunnellangsrichting gezien, bovendien een groter ff'0 0 5 8 13 7 dwarskrachtoverdrachtsgebied, dat het mogelijk maakte eveneens grotere koppel- respectievelijk dwarskrachten via de ringvoeg te kunnen doorleiden, dan het geval is bij een relatief kleine constructieve lengte van messing en veer. In samenhang met de 5 van een contour voorziene messing en veer ontstaat op deze wijze een ringvoegconstructie, waarbij een oppervlakte-gewijze overdracht van koppelkrachten mogelijk is. Deze sterkere uitvoering van de messing- en veerconstructie in tunnellangs-richting is echter niet noodzakelijk met de nieuwe contour van 10 messing en veer verbonden, dat wil zeggen dat ze ook op zichzelf constructief kan worden toegepast.

De uitvinding wordt hierna aan de hand van een een uitvoeringsvoorbeeld weergevende tekening toegelicht.

Hierbij tonen in schematische weergave 15 fig. 1 een tunnelbekleding fig. 2 een doorsnede A-A door het voorwerp van fig.

1, fig. 3 een doorsnede B-B door het voorwerp van fig.

2, 20 fig. 4 en 5 in vergrote weergaven een gedeelte van het voorwerp van fig. 2 bij gedeformeerde schachtring, en fig. 6 het voorwerp volgens fig. 5 in een andere uitvoeringsvorm .

De in de figuren weergegeven tunnelbekleding bestaat 25 op de eerste plaats uit in tunnellangsrichting achter elkaar geplaatste schachtringen 1. In de fig. 3-6 zie men, dat tussen de buitenzijde van de schachtringbekleding en de tunnelwand drukmortel 2 is aangebracht. De schachtringen 1 zijn telkens uit in tunnelomtreksrichting achter elkaar geplaatste segment-30 vormige schachtringdelen 3 uit staalbeton opgebouwd. De tussen de schachtringdelen 3 van een schachtring 1 lopende langsvoe-gen 4 zijn ten opzichte van de langsvoegen 4 van de aangrenzende schachtring 1 versprongen geplaatst. Bovendien blijkt duidelijk uit de figuren, dat de schachtringdelen 3 aan hun 35 ene frontale ringvlak van de messinguitsparingen 5 en ter plaatse van hun andere frontale ringvlak van in de messinguit-sparing 5 van de schachtringdelen 3 van de aangrenzende 10 0 5 8 f3 8 schachtring 1 grijpende veerverhogingen 6 zijn voorzien. Deze veerverhogingen 6 bezitten in radiale richting kleinere en over de omtrek veranderlijke afmetingen dan de messinguitsparingen 5 en bij niet vervormde schachtring in radiale richting 5 een afstand ten opzichte van de beide mantelflanken 7 van de bijbehorende messinguitsparing 5. Fig. 2 toont in een dwarsdoorsnede op de tunnellangsas de contour van de flanken van een veer in sterk vergrote vorm. Men herkent een aaneenschakeling van cirkelsegmenten, waarvan de middel-10 punten ten opzichte van het middelpunt van de cirkelvormige tunneldwarsdoorsnede versprongen zijn. Bij de uitvoeringsvormen volgens de fig. 1-5 vormen de messinguitsparingen 5 van elk frontaal ringvlak een rondlopende messing en de veerverhogingen 6 van elk frontaal ringvlak een rondlopende veer, zoals 15 in het algemeen gebruikelijk is. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 is daarentegen een onderbroken messing/veercon-structie toegepast, dat wil zeggen gebieden 8 die in mindere mate respectievelijk niet voor de dwarskrachtoverdrachten nodig zijn, blijven uitgespaard. Aldus kunnen voortdrijfpersen 20 aangrijpen op de tussen de messinguitsparingen 5 resterende vlakken van de gebieden 8.

Bij alle uitvoeringsvormen is de rangschikking zodanig, dat de mantelflanken 9 van de veerverhogingen 6 bij een vast te stellen onderlinge deformatie van aangrenzende 25 schachtringen 1, welke afhankelijk is van de op te nemen belastingen, in omtreksrichting lijnvormig, in het bijzonder over een vlak, aanliggen tegen bijbehorende delen van de mantelflanken 7 van de messinguitsparingen 5. In elk geval is dit echter gunstig, wanneer de veerverhogingen 6 en/of mes-30 singuitsparingen van elastische vulstukken 10 zijn voorzien om het oppervlaktegewijs aanliggen van de mantelflanken 7, 9 te waarborgen.

io 0 5 8 13

Claims (6)

1. Tunnelbekleding met in tunnellangsrichting achter elkaar geplaatste schachtringen die telkens uit in tunnelom-treksrichting achter elkaar geplaatste segmentvormige schacht-ringdelen uit staalbeton zijn opgebouwd, waarbij de tussen de 5 schachtringdelen van een schachtring lopende langsvoegen ten opzichte van de langsvoegen van de aangrenzende schachtringen versprongen zijn geplaatst en de schachtringdelen ter plaatse van hun ene frontale ringvlak van messinguitsparingen zijn voorzien en ter plaatse van hun andere frontale ringvlak van 10 in de messinguitsparingen van de schachtringdelen van een aangrenzende schachtring grijpende veerverhogingen die in radiale richting kleinere afmetingen bezitten dan de messinguitsparingen en bij niet-vervormende schachtring in radiale richting een afstand bezitten tot de beide mantelflanken van de bijbe-15 horende messinguitsparing, met het kenmerk, dat bij onvervormde schachtringen (1) de mantelflanken (9) van de veerverhogingen (6) door de beide mantelflanken (7) van de bijbehorende messinguitsparing (5) in radiale richting variabele afstanden hebben, die door de vast te stellen maat van de tegengestelde 20 vervorming van de aangrenzende schachtringen (1) worden bepaald, en dat bij het bereiken van de vast te leggen tegengestelde vervorming de aangrenzende schachtringen (1) in de om-treksrichting lijnvormig tegen bijbehorende delen van de mantelf lanken (7) van de messinguitsparingen (5) aan liggen.

2. Tunnelbekleding volgens conclusie 1, met het ken merk, dat de messinguitsparingen (5) van elk frontaal ringvlak een rondlopende messing en de veerverhogingen (6) van elk frontaal ringvlak een rondlopende veer vormen.

3. Tunnelbekleding volgens conclusie 1 of 2, met het 30 kenmerk, dat de messinguitsparingen (5) van elk frontaal ringvlak en de veerverhogingen (6) van elk frontaal ringvlak in omtrekrichting op een afstand van elkaar zijn geplaatst.

4. Tunnelbekleding volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de mantelflanken (9) van de veerverhogin- 35 gen (6) bij onderlinge deformatie van aangrenzende schachtrin- 10 0 5 8 13 gen (1) in omtreksrichting vlak aanliggen tegen de mantelflan-ken (7) van de messinguitsparingen (5).

5. Tunnelbekleding volgens één der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de stralen van de mantelflanken (9 resp. 5 7) van de veerverhogingen (6) en/of de messinguitsparingen (5) gedeeltelijk excentrisch op de niet vervormde schachtring (1) zijn aangebracht.

6. Tunnelbekleding volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de veerverhogingen (6) en/of messinguit- 10 sparingen (5) zijn voorzien van elastische vulstukken (10). 10 0 5 8 13