WO2003044284A1 - Verfahren zum einschwimmen von mit beton ausgekleideten stahltunnelröhren - Google Patents

Verfahren zum einschwimmen von mit beton ausgekleideten stahltunnelröhren Download PDF

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WO2003044284A1
WO2003044284A1 PCT/EP2001/015226 EP0115226W WO03044284A1 WO 2003044284 A1 WO2003044284 A1 WO 2003044284A1 EP 0115226 W EP0115226 W EP 0115226W WO 03044284 A1 WO03044284 A1 WO 03044284A1
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tunnel
channel
water
construction
concrete
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PCT/EP2001/015226
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English (en)
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Inventor
Peter Heinze
Original Assignee
Peter Heinze
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/063—Tunnels submerged into, or built in, open water
    • E02D29/077—Tunnels at least partially built beneath the water-bed characterised by being made by methods involving disturbance thereof all along the location line, e.g. by cut-and-cover or caisson methods

Definitions

  • Tunnel structures are built in an open or closed construction. Decisive for technological decision making for the construction work include in addition to the stratigraphic conditions on site, the soil class, existing waters with their depth topography and submerged water flow.
  • shield driving is carried out with simultaneous or subsequent removal of the tunnel tube.
  • the tunnel expansion is usually a dry technology.
  • Underwater crossing tunnel tubes are made of reinforced concrete.
  • Various on-site prefabrication processes are known, e.g. :
  • the buoyancy effect is countered by the structural weight of the tunnel tube to be determined by the construction or by additional balancing.
  • Water crossing tunnel tubes are one-day, usually created on one level. Tunnel tubes in several floors are unknown.
  • tunnel tubes are manufactured in floating dry docks on the shore side as prefabricated concrete tubes floating under the lowest possible waterline.
  • the dry dock is flooded, the tunnel tubes are made floatable by means of a frontal closure, floated sectionally on site, floated and then valve-controlled flooded, lowered onto the prepared building site and lined up watertight in the water at the section joints.
  • the excavation pit of the dry dock is kept dry by sealing walls.
  • the object of the invention is to provide a method in which serving as a means of transport, water-crossing tunnel tubes of any, even multi-day cross-sections, as sectionally or holistically long, statically self-supporting steel construction prefabricated and then completed with concrete and equipment, in linear or non-linear alignment Usable water drainage in a construction pit under the body of water level made dry, in a static self-supporting, maximum flood-protected, bridge-like channel by flooding the hollow body and its additional flooding tanks, diving-floating and position-correcting, without hindrance to existing ship traffic, and in addition to the mass of the tunnel pipe, constructive prevent the buoyancy with the surrounding soil masses that have to be solidified afterwards.
  • the procedure for the construction of tunnels described below is also a combination of dry and wet technology. It is particularly intended for the crossing of flowing currents, where the construction of bridges is not possible or desirable for various reasons.
  • the prefabricated tube can be made in parallel in sections, pushed in and floating on the water or submerged and / or deposited on the prepared water channel and the channel channel to the final length.
  • Drying technology stands for the entirety of land-dry, user-friendly possible manufacturing services for the tunnel tube with associated expansion services.
  • the phase of drying technology e.g. In the excavation pit, which is kept dry above deep wells, created at a depth that completely overflows the building object, excavation protection and the channel gutter in the event of flooding, the on-site prefabrication of the entire length of the tunnel tube, even in sectional sections, enables the highest possible level of equipment to be installed future tunnel operations, e.g. Roadways, railways, railings, lines.
  • the tunnel tube can be constructed in any cross-section, even as a multi-storey structure.
  • the phase of the wet technology includes opening the construction pit with the volume-controlled flooding of the prefabricated, removed, sealed tunnel tubes and their additionally installed flooding tanks for the purpose of floating and immersing in a building-prepared, installation-secured sewer channel or on water-based foundations.
  • the principle can also be used for crossing in standing water.
  • the now floating and submersible building object e.g. below the structurally effective, supporting the installation of the channel gutter as a surface bar and protecting it from overflowing material, floated into any desired position and e.g. lowered to the prepared underwater membrane or other type of bedding and raised again if the position needs to be corrected.
  • Constructional, technical and technological measures for water drainage with permanent stabilization of the buoyancy for example by statically effective treatment of the surrounding building ground and or wedging shoring measures in the excavated area allow the construction pit of the tunnel tube or its sections to be drained.
  • Tunnels or formwork therefor prefabricated or continuously manufactured as a whole and then brought to the installation site on the river bed e.g. in a previously dug trench
  • Tunnels, tunnels or lines manufactured in an open construction or by other processes which involve a disturbance of the ground surface along the entire route; Tunnels, sunk or built in open water; Process for their production - E21D 10/08
  • Tunnels or formwork FOR Prefabricated as a whole or manufactured continuously and brought to the site on the water floor, e.g. in a prepared trench
  • Tunnels or formwork therefor composed of individual sections placed on the water floor, e.g. in a prepared trench
  • Tunnels at least partially built below the water floor and characterized by manufacturing processes that include a disturbance of the water floor along the entire route, e.g. Process with tunneling into an open construction pit or caisson process
  • Cutting head for driving prefabricated concrete pipes for the production of tunnels or tunnels
  • Manufacturing facility for producing an elongated structure such as
  • any, even multi-day, structurally effective cross sections can be produced and then with a high proportion of equipment in j_nnena ⁇ sammlung in composite construction with concrete, e.g.
  • measures that are effective in sealing and repairing damage can be carried out technically and technologically reliably and safely in underwater conditions, , possible building material-technological disturbances, e.g. shrinkage of the concrete, are reliably prevented,
  • the concrete reinforcement is dimensioned and e.g. an additional concrete reinforcement for tensile stresses can be omitted,
  • a material-saving, building material-constructive limit value dimensioning of the entire building body can take place, in the event of ground faults, the building settlements do not primarily have to absorb tensile stresses from the concrete lining,
  • the concrete to be installed does not contain technical-technological additives, e.g. against corrosion, must be provided
  • this can also be carried out as a stable, multi-day axis-linear or axis-non-linear tunnel in production-optimized work processes,
  • .- as a prefabricated building body is submersible to float, flood, sink, rise, incline and quench;
  • sectional construction in the floatable state to enlarged, can be combined in axially linear or curved units;
  • - in the land-dry construction pit e.g. from the water to be crossed selectively or completely flooded or e.g. drained again for testing purposes and the groundwater pumped out of the deep wells can be used as service or drinking water even after completion and use of the tunnel structure; - receives the necessary buoyancy in the selectively or completely flooded state in order to experience spatial changes in position in the submerged or immersed and buoyant state;
  • shoring walls can also be provided with wall-stabilizing, flat support bolt associations on the top side, which do not hinder the floating process of the submerged tunnel tube and can be designed so that cross currents, e.g. of rivers, overflow the tunnel tube channel gutter as far as possible without swirling and thus prevent their possible displacing deposits from flowing material transport;
  • Fig. 1 Construction and assembly pit
  • Stafctaiante tube as lost formwork for concrete paving, here implemented as a multi-tube system on two floors.
  • Fig.2 Floating a tunnel section into the channel shoring
  • Fig.3 Floating the first tunnel section into the built-in channel channel from the flooded construction pit.
  • Fig.4 As in Fig.3 with the first tunnel section floating in the water-crossing area of the built-in channel gutter.
  • Fig. 5 Floating the coupled tunnel sections into the planned one
  • Fig.6 Land-side excavation pit, e.g. with construction site equipment, deep well and a prefabricated tunnel section.
  • BaTOteUen Eastern Standard Edition
  • construction pit here shown as a linear channel channel
  • Fig.7 Like Fig. 6 with two tunnel sections installed.
  • Fig.8 Like Fig.7 and installed in the water to be crossed
  • Fig.9 Like Fig.8 with the floating of the first tunnel section into the
  • FIG.10 Like Fig.9 with transverse thrust of the second tunnel section into the
  • Fig.U As Fig.10 with connection of the two tunnel sections to the planned one
  • Fig. 13 Tunnels in the installation position with hardened cooling

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Abstract

Es zeichnet sich dadurch aus, dass Tunnelröhren in beliebiger Formgebung tragwirksam aus Stahl gefertigt, anschließend nutzgerecht mit Beton ausgekleidet und maximal mit erforderlichen Installation ausgerüstet werden. Montage und Fertigung erfolgen landtrocken in einer über Tiefbrunnen trocken gehaltenen Baugrube, deren Sohltiefe das Einschwimmen des höchsten Bauteiles der Tunnelröhre nach Flutung in eine tunnelartige Verbaukonstruktion der angelegten Kanalrinne ermöglicht. Das gewonnene Grundwasser kann ständig einer Drittnutzung zugeführt werden. Bei Querung fließender Gewässer wird der Riegelverband des Kanaltunnelverbaus flächig ausgeführt. Er verhindert das Einschwimmen von Fremdkörpern in der Tunnelverbau und ist wiederverwendungsfähig.

Description

VERFAHREN ZUM EIN0C-JWIMMEN VON MIT BETON AUSGEKLEIDETEN STAHLTUNNE RÖHÜ-EN
Verfahren zum Einschwimmen von in Stahl gefertigten und anschließend nutzergerecht mit Beton ausgekleideten Tunnelröhren, für die Querung in stehenden oder fließenden Gewässern und Einschwimmen derselben, z.B. in Kanalrinnen oder Kanaltunnelrinnen, als solche so ausgeführt, daß baukonstruktive und statisch tragwirksame, baugrundtiefe Sicherungsmaßnahmen deren Auftrieb verhindern.
Λ. Stand der Technik
Tunnelbauwerke werden in offener oder geschlossener Bauweise errichtet. Maßgebend für technologische Entscheidungsfindungen zur Bauausführung sind u.a. neben den stratigraphischen Verhältnissen vor Ort, die Bodenklasse, vorhandene Gewässer mit ihrer Tiefentopographie und unterläufigen Wasserführung.
Neben dem bergmännischen Tunnelvortrieb, werden Schildvortrieb bei gleichzeitigem oder anschließendem Ausbau des Tunnelröhre betrieben. Der Tunnelausbau ist in der Regel eine Trockentechnologie.
Unterwasserquerende Tunnelröhren sind aus Stahlbeton. Es sind verschiedene an Land ausgeführte Vorfertigungs-Verfahren bekannt, z.B. :
- an einem Ende in kontinuierlichen Abschnitten gefertigte Tunnelröhre mit anschließendem Vorwärtspressen in einer eigens geschaffenen mit Wasser gefüllten Voφreßgrube, welche dann entlang von waagerechten und senkrechten Führungsjochen vorgeschoben wird und die Lagejustierung über Ballastierung der abgedichteten schwimmenden Tunnelspitze erreicht wird;
( DE 33 38 652 C2 )
- Vorfertigung einzelner Rohrstücke, welche im schwήiimfahigen Zustand auf einem Dock transportiert, gemeinsamem mit diesem auf vorbereitete Fundamente abgesenkt und verbunden wird, anschließend das Dock herausgeschwommen und für die Fertigung neuer Rohrstücke genutzt werden kan ;
( DE 27 31 478 C2 )
- Vorfertigung kurzer Tunnelsegmente, welche über dem Wasser zu einer Kette gelenkig zusammengesetzt werden und als Gelenkkette, an den Stoßstellen selbstdichtend auf den vorbereiteten Gewässergrund abgesenkt werden;
( EP 1 029 986 A2 )
- Vorfertigung von langen TunneliOlirsegmenten aus Stahl oder in Kompositbauweise mit Beton, welche eine Erstnutzung als Fähre ermöglichen, um anschließend auf den Gewässergrund versenkt, als Tunnel genutzt zu werden;
( DE 44 34 527 C2 )
-Vorfertigung kurzer Tunnelsegmente, welche einzeln im Wasser abgelassen und auf dem Gewässergrund verbunden und oberseitig ballastiert und anschließend mittels eines Dichtungs- und Rohrsystems leergepumpt werden; ( US 4 889 448 ) - Fertigung von Tunnelsegmenten, welche mit Mitteln zum Fluten und Entwässern ausgerüstet sind und deren Deckenwand Vorrichtungen für die Bauastaufhahme gegen Aufhieb besitzt;
( EP 218 702 )
- Vorfertigung kurzer Tunnelsegmente, welche eingeschwommen, abgesenkt und mit einem Rohr für den Mörteltransport für Abdichtungsmaßnahmen unter Wasser versehen sind;
( JP 111 32 889 )
- Vorfertigung von Tunnelsegmenten; welche an ein Transportelement angehängt, auf ein bereits abgesenktes Element abgesetzt und anschließend gleitend an das Ende der bereits vormontierten Tunnelelemente gelangt, abgesenkt und die Tunnelröhre verlängernd verbindet;
( JP 631 38 364 )
- Vorfertigung kurzer Tunnelsegmente, welche auf einer Gleitfläche auf den Gewässergrund verbracht und unter Wasser miteinander verbunden werden;
( JP 042 29 435 )
Der Auftriebswirkung wird durch die baukonstruktiv zu bestimmende Eigenmasse der Tunnelröhre oder durch zusätzliche Baliastierung begegnet.
Wasserquerende Tunnelröhren sind einetagig, in der Regel in einer Ebene angelegt. In mehreren Etagen ausgeführte Tunnelröhren sind unbekannt.
Des weiteren werden Tunnelröhren in an landseitigen, eigens hergestellten Trockendocks als vorgefertigte Betonröhren schwimmfähig unter der tiefst möglichen Wasserlinie hergestellt. Das Trockendock wird geflutet, die Tunnelröhren durch stirnseitigen Verschluß schwimmfahig gemacht, sektional vor Ort eingeschwommen, schwimmend geparkt und anschließend ventilgesteuert geflutet, auf den vorbereiteten Baugrund abgesenkt und im Wasser an den Sektionsstößen wasserdicht gereiht.
Die Baugrube des Trockendocks wird durch Dichtwände trocken gehalten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren darzustellen, bei welchem als Verkehrsträger dienende, gewässerquerende Tunnelröhren beliebiger, auch mehretagiger Querschnitte, als sektional oder ganzheitlich lange, statisch selbsttragende Stahlkonstruktion vorgefertigt und anschließend mit Beton und Ausrüstungen komplettiert, in linearer oder nichtlinearer Trassierung, durch nutzbare Wasserhaltung in einer Baugrube unter der Gewässergrundebene landtrocken hergestellt, in einem statisch selbsttragenden, maximal einschwemmungsgesicherten, brückenähnlichen Kanal durch Flutung des Hohlköφers und seiner zusätzlichen Flutungstanks tauchschwimmend und lagekorrigierend, ohne Behinderung vorhandenen Schiffverkehrs eingebaut werden können und ergänzend zu den Eigenmassen der Tunnelröhre, konstruktive Verbaumaßnahmen mit den umgebenden, nachträglich zu verfestigenden Bodenmassen den Auftrieb gravünetrisch verhindern. Das nachstehend beschriebene Verfahren zur Errichtung von Tunnelbauten ist ebenfalls eine Kombination aus Trocken- und Naßtechnologie. Es ist besonders für die Querung fließender Strömungen gedacht, wo die Errichtung von Brücken aus unterschiedlichen Gründen nicht möglich oder erwünscht sind.
Je nach Örtlichkeit und Tunnellänge kann die vorgefertigte Röhre in Sektionen parallel gefertigt, eingeschoben und schwimmend auf dem Wasser oder tauchend und/oder abgesetzt auf dem bauvorbereiteten Gewässergund der Kanalrinne auf Endlänge zusammengefügt werden.
Trockentechnologie steht für die Gesamtheit landtrocken, nutzergerecht möglicher Fertigungsleistungen der Tunnelröhre mit zugehörigen Ausbauleistungen.
Die Phase der Trockentechnologie, z.B. in der über Tiefbrunnen trocken gehaltenen Baugrube, angelegt in einer Tiefe, welche Bauobjekt, Baugrubensicherungen und den Kanalrinnenverbau im Flutungsfall vollständig überspült, ermöglicht die landseitige Vorfertigung der gesamten Baulänge der Tunnelröhre, auch in sektionalen Abschnitten, mit einem höchstmöglichen Maß an Ausbauleistung von Ausrüstungen für den künftigen Tunnelbetrieb, z.B. Fahrbahnen, Schienenwege, Geländer, Leitungen.
Die Tunnelröhre kann in beliebigen Querschnitten, auch als Mehretagen-Bauwerk ausgeführt werden.
Die Phase der Naßtechnologie beinhaltet das Öffnen der Baugrube mit dem mengengesteuerten Fluten der vorgefertigten, ausgebauten, als Hohlraum abgedichteten Tunnelröhren und deren zusätzlich montierten Flutungstanks zum Zwecke des Emschwimmens und Abtauchens in eine baugrundvorbereitete, verbaugesicherte Kanalrinne oder auf wassergegründete Fundamente.
Das Prinzip ist auch für die Querung in stehenden Gewässern anwendbar.
Durch definierte Tankflutungen zur Justierung von Lage und Neigung, kann das nunmehr schwimm- und tauchfahige Bauobjekt, z.B. unterhalb des statisch tragwirksamen, den Verbau der Kanalrinne als Flächenriegel stützend und diese vor überfließende Materialeinschwemmungen schützend, in jede gewünschte Position eingeschwommen und z.B. auf die vorbereitete Unterwasseφlanie oder anderweitig angelegte Bettung abgesenkt und bei einer erforderlich werdenden Lagekorrektur wieder angehoben werden.
Baukonstruktive, -technische und -technologische Maßnahmen der Wasserhaltung mit dauerhaft lagestabiler Unterbindung des Auftriebes, z.B. durch statisch wirksame Behandlung des umgebenden Baugrundes undoder verkeilend wirkender Verbaumaßnahmen in der ausgehobenen
Figure imgf000005_0001
ermöglichen die Trockenlegung der Baugrube der Tunnelröhre oder deren Sektionen.
Die Art des stehenden oder fließenden Gewässers ermöglicht die Tunnelenden baukonstruktiv so auszubilden, daß die Anlandung der eirtschwimmenden Tunnelröhre auf trockenem Uferbereich erfolgen kann. 2. Patentrecherche
2.1 Geprüfte Schriftenbereiche
Es wurde manuell in den Volltexten in den Notationen der IPC in Haupt- und Nebenklassen recherchiert:
. DE deutsche Gebrauchsmuster ab 1983 bis 28.6.2001
. DD ab 1977
. EP ab 1978 bis 12.9.2001
. WO-Anmeldungen ab 1978 bis 7.9.2001
. US-Anmeldungen ab 1978 bis 31.7.2001 in den Abstracts
. JP-Anmeldungen ab 1976 bis 31.7.2001
E 02 D Gründungen; Ausschachtungen; Böschungen oder Dämme;
Untergrund- und Unterwasserbauwerke
- E02D 29/00
Selbständige Untergrund- und Unterwasserbauwerke, Stützmauern
- E02D 29/063
Tunnels, eingebracht ins offene Wasser oder erstellt in offenem Wasser
- E02D 29/067
Schwimmtunnels, ins Wasser eingebrachte brückenähnliche Tunnels, z.B. durch Pfeiler oder dgl. oberhalb der Gewässersohle gestützt
- E02D 07
Tunnels oder Schalung dafür, vorgefertigte oder kontinuierlich als Ganzes hergestellt und dann an die Einbaustelle auf der Gewässersohle verbracht z.B. in einen vorher ausgehobenen Graben
E21D Schächte, Tunnels; Stollen oder Strecken
- E21D 9/06, 11/10 WO 79/00159
DEVICE AND PROCESS FOR DRTVTNG GALLERIES WITH A SHIELD
- E21D 9/08 WO 81/00876 CONVEYOR MOUNTED EXCAV ATOR
- E21D 10/00
Tunnels, Stollen oder Strecken, hergestellt in offener Bauweise oder mit anderen Verfahren, die eine Störung der Bodenoberfläche entlang der gesamten Trassenführung einschließen; Tunnels, versankt oder im offenen Wassererrichtet; Verfahren für deren Herstellung - E21D 10/08
Tunnels, versenkt oder im offenen Wasser errichtet
- E21D 10/10
E schwimmbare Tunnels; brückenartig aufgebaute Unterwassertunnels, d.h. Tunnels, die durch Pfähle oder dgl. über den Gewässerboden abgestützt sind
- E21D 10/12
Tunnels oder Schalungen DFÜR; Als Ganzes vorgefertigt oder kontinuierlich hergestellt und zum Standort auf dem Gewässerboden verbracht, z.B. in einen vorbereiteten Graben
- E21D 10/14
Tunnels oder Schalungen dafür, zusammengesetzt aus einzelnen auf dem Gewässerboden verbrachten Teilstücke, z.B. in einen vorbereiteten Graben
- E21D 10/16
Tunnels, zumindest teilweise unterhalb des Gewässerbodens errichtet und gekennzeichnet durch Herstellungsverfahren, die eine Störung des Gewässerbodens entlang der gesamten Trassenführung einschließen, z.B. Verfahren mit Vortrieb in offene Baugrube oder Senkkastverfahren
- E21D 10/00 EP 0 552064 AI Unterwassertunnel und -Verankerungsvorrichtungen
- E21D 10/00 0 202 310
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Meeresboden und einem darunter liegenden Tunnel
- E21D 10/02 EP 0 585 959
Verfahren zur Verwirklichen einer eingegrabenen Leitung
- E21D 10/04 EP 0337 680 A2 Tunnelbau
- E21D 10/04 0 242 497 Tunnelbauverfahren
- E21D 10/04 0 206 371
Schneidkopf für den Vortrieb vorgefertigter Betonrohre zur Herstellung von Stollen oder Tunneln
- E21D 10/04 0 197 021 Verfahren zum Bauen eines Tunnels
- E21D 10/04 0 102 340 Tunnelbau mit Betonelementen
Figure imgf000007_0001
Verfahren zur Herstellung unterirdischer Bauwerke mittels Türstock-Deckelbauweise
- E21D 10/12 0278 078 AI
Fertigungseinrichtung zum Herstellen eines langgestreckten Bauwerkes, wie
Unterwassertunnel
- E21D 10/14 0 218 702
Herstellen von Unterwasserfahrbahnen
Bei den US-Patenten wurde außerdem zusätzlich zu den IPC-Notationen in folgenden Notationen der US-Klassifikation recherchiert:
Class 405 Hydraulic an
- 405-132 Underground
- 405-134 sectional
- 405-135 seal or Joint
- 405-136 subaqueous
- 405-137 below bed
2.2 Ergebnis der Recherche
In keiner der im folgenden genannten Schriften ist im vollen Umfang eine Lösung dargestellt, wie sie gesucht wird. Der gesuchten Lösung am nächsten kommen die nachstehend aufgeführten Patentschriften:
- E21D 010-12 DE 333 86 52 vom 2.5.1985
Verfahren zum Herstellen eines Unterwassertunnels ( Philipp Holzmann AG, 6000 Frankfurt, DE )
- E29D 029-06 DE 273 14 78 vom 19.1.1978
Verfahren zur Herstellung einer Röhre, z.B. eines Tunnels ( Hollandsche Beton Groep N.V., Rijswijk, NL )
- E02D - 25/00 EP 102 99 86 vom 23.8.2000
Verfahren zum Hertsellen eines Tunnels ( Hageweld Holding, B V )
- E21D 10/08 JP 0605 80 89 vom 1.3.1994
Construction of underwater structure ( Slώnizu Coφ., JP )
- E21D 10/14 JP 0131 00 94 vom 14.12.1989
Sir_king method ( Taisei Corp., JP )
- E21D 10/14 WO 860 61 33 (EP 218 702) vom 23.10.1986
Improvements relating to construction of submerged roadways and other structures ( Tomlinson, M-J und A-D; Chapmann, M-L; Ballard, f -J )
3. Beschreibung der Erfindung
Das Verfahren zur Errichtung on Tunnelbauwerken unter zu querende, stehende und fließende Gewässer ist dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelröhre
- nutzerbaugerecht in sektional achsenlinearen oder achsen-nichtlinearen Baulängen nebeneinander oder in voller Länge als hohler Bauköφer in Stahlschalung beliebigen, auch mehretagigen, statisch tragwirksamen Querschnitten hergestellt werden kann und anschließend mit einem hohen Ausrüstungsanteil an j_nnenaιιsstattung in Verbundbauweise mit Beton, landtrocken in durch Wasserhaltung, z.B. Tiefbrunnen, trocken gehaltener Baugrube mit einer Sohltiefe, welche den höchsten Punkt des Bauobjektes durch das Niveau des Flußgrundes überspülen kann oder der höchste Punkt des Bauobjektes den auch statisch tragwirksamen, flächenhaft ausführbaren Riegelverband der Verbauwände in der Kanalrinne oder der Baugrube unterschwimmen können, oder der tiefsten Wasserlinie über Ventile als flutungsgesteuerter, hermetisch geschlossener Bauköφer weitestgehend fertiggestellt, gemeinsam in der Baugrube geflutet und bei Sektionsfertigung einzeln in die ausgehobene, verbaugesicherte und gegen überströmende Einschweήimungen gesicherte Kanalrinne eingeschwommen, dort wasserdicht in Reihe miteinander verbunden und nach Erreichen ihrer Baύlänge in tauchdefinierten Lagen abgesenkt, geneigt oder bei Erfordernis korrigierend wieder angehoben werden können;
- mit ihrem äußeren, in Vorfertigung erstellten Stahlmantel, im weiteren nutzergerecht mit Beton komposit ausgebaut,
. funktional, technologisch, topographisch und statisch-tragwirksam, beliebige Gestaltungsformen zu entwickeln, z.B. als mehretagiger Röhrenverbund, Sratzlinienapproximation für achsenlineare oder kurvenläufige Iinienführung,
. dauerbeständig die Korrosionsbeständigkeit und Dichtheit des Bauwerkes gewährleistet,
. bei Unterwasserbedingungen dichtungswirksame und schadausbessernde Maßnahmen technisch-technologisch zuverlässig und sicher durchgeführt werden können, . mögliche baustofftechnologische Störgrößen, z.B. Schwindrissigkeit des Betons, zuverlässig unterbunden werden,
. eine Betonkorrosion, z.B. durch aggressive Wasser unterbunden wird und zusätzlich konstruktionssichernde Betonüberdeckungen nicht erforderlich sind,
. die Betonbewehrung konstruktiv m imiert und z.B. eine zusätzliche Betonbewehrung für auftretende Zugspannungen entfallen kann,
... eine materialsparende, baustoffich-konstruktive Grenzwertdimensionierung des gesamten Bauköφers erfolgen kann, bei eintretenden Baugrundverwerfungen die Bauwerkssetzungen Zugspannungen primär nicht von der Betonauskleidung aufgenommen werden müssen,
. der einzubauende Beton nicht mit technisch-technologischen Additiva, z.B. gegen Korrosion, versehen werden muß,
. ohne Schalungsmaterial für den Betonanteil des Bauköφers, diesen auch als gestaltsfesten, mehretagigen achsen-linearen oder achsen-nichtlinearen Tunnel in fertigungsoptimalen Arbeitsgängen auszuführen,
. ohne in der Baugrube ein Planum mit erhöhten, Ebenheitsanforderungen zu benötigen;
- zur Gewährleistung ihrer exakten Schwimm- und Tauchfähigkeit als geschlossener Bauköφer an ihren Stirnseiten mit luftdichtenden, demontierbaren Schottwänden versehen sind, zusätzlich mit mengensteuerbaren flex-aufblasbaren oder stationär-festen Flutungsausrüstungen und Lüftungsarmaturen oder auch als offener, voll gefluteter Bauköφer ohne stirnseitige Schottwände ausgeführt, nur mit separat angebrachten, mengensteuerbaren Flutungs- und Lüftungsarmaturen ausgerüstet sind;
.- als so vorgefertigter Bauköφer schwimm-, flutungs-, sink-, steig-, längsneigungs- und quemeigungs-tauchfähig ist;
- bei landtrocken, sektionaler Bauweise im schwimmfahigen Zustand zu vergrößerten, in achsenlinearen oder kurvenläufigen Einheiten zusammengefügt werden kann;
- in deren Hohlraum zusätzliche Flutungstanks eingebaut sind, welche es durch reversibel unterschiedliche oder gleichzeitige Fiutungssteuerung ermöglichen, den schwimmenden Bauköφer über seine gesamte Baulänge auch selektiv, in definierte Tauchtiefen und Tauchlagen abzusenken, diese beizubehalten oder feinjustiert korrigierend wieder aufsteigend oder längs- und/oder quemeigend zu verändern;
- in der landtrockenen Baugrube, z.B. aus dem zu querendem Gewässer selektiv oder vollständig geflutet oder z.B. für Prüfungszwecke wieder trocken gelegt werden kann und das aus den Tiefbrunnen gepumpte Grundwasser auch nach Fertigstellung und Nutzung des Tunnelbauwerkes als Brauch- oder Trinkwasser genutzt werden kann; - im selektiv oder vollständig gefluteten Zustand den erforderlichen Auftrieb erhält, um im getauchten oder eingetauchten und schwimmfähigen Zustand räumliche Lageveränderungen zu erfahren;
- mit ihren zusätzlichen, bautechnisch und -technologisch zugeordneten Flutungstanks das sichere Eimchwimmen in definiert, tiefen- und längs- und/oder neigungskorrigierbaren Schwimm- und Tauchlagen an den Zielort und auch das schwimmende Unterqueren fließender Gewässer ermöglicht;
- in definierter Tauchtiefe so eingeschwommen werden kann, daß die Verbauwände obenseitig zusätzlich mit wandstabilisierenden, flächenhaften Stützriegelverbänden ausgeführt werden können, welche den Einschwimmvorgang der getauchten Tunnelröhre nicht behindern und so ausgebildet sein können, daß über sie laufende Querströmungen, z.B. von Flüssen, weitestgehend verwirbelungsfrei die Tunnelröhren- Kanalrinne überfließen und so deren mögliche versetzende Ablagerungen aus mitströmenden Materialtransport verhindern;
- nach einschwimmenden Verbringen in die Ziellage auf dem vorbereiteten Baugrund durch mengenrelevante Flutungsmaßnahmen abgesenkt und bei möglichen Fehllagen wieder angehoben und korrigiert werden kann;
- durch geeignete Gestaltung der Baugrube oder Verankerung auf eingelassenen oder freistehenden Pfahlbetten in Verbindung mit baukonstruktiven und baustofflichen Maßnahmen, z.B. statisch tragwirksame Verkeilung von Verbau oder Tunnelröhre, Verwendung von eingeschwemmten, hydratisiert-verfestigten, auflastwirksamen Verfüllmateriaüen so lagestabilisiert ist und dauerbeständig bleibt, daß bei deren Wasserleeruήg der Röhre und Objektnützung keine auftriebsverursachenden Schadeinwirkungen auf den abgesenkten Bauköφer entstehen können;
- durch verbaurückwärtige, statisch tragwirksame Bodenverfestigungen und - Stabilisierungen, mengendefiniert wirksamen, zusätzlichen Auflastmassen gegen Auftrieb gesichert ist;
- durch solche Verbauelemente aufMebsverhindernd gesichert ist, daß selbige durch Formgebung und Materialauswahl mit den diese umgebenden, verfestigten und stabilisierten Verfüll- und Bodenmassen, eine baukonstruktiv gesicherte, verbau- beidseitig homogene, gesamtheitlich auflastwirksam sichere Einbaulage des Bauköφers gewährleisten;
- in eine Kanalrinne eingeschwommen werden kann, welche durch die statisch wirksame, selbsttragende Verbaukonstruktion, auch mit ihren seitüch anliegenden Bodenmassen und Überströmungen, z.B. bei vorhandenem Verkehr auf dem Gewässer, diesen nicht behindert und gegebenenfalls saugbaggernd als überquerende Brückenschalung beräumt wurde;
- durch die Verbauelemente, mit dem oberseitig vorhandenen, flächigen, statisch wirksamen Riegelverband, z.B. bei schiffartgenutzten Gewässern so verbracht werden können, daß deren Verbau gesamtheitlich eine Gewässemutzung auch während deren Montage nicht beeinträchtigt und als solche unterhalb des Gewässergrundes als Bodendruck lagestabüe Freilegung der eingeschalten Bodenmassen, z.B. im Saugaushubverfahren, auch bei überströmendem Wasser ermöglicht;
- nach deren lagerechten Absetzen auf den vorbereiteten Baugrund, die geflutete Kanalbaugrube im Bereich der Baukö er-Mundöiϊ ungen waßser-zulaufsperrend und. auftriebsunterbindend verfallt und abgedichtet wird und so die Voraussetzung für die Trockenlegung von Baugrube und Tunnelröhre schafft;
- an ihren Tunneknündern so gestaltet .«t H»ft vorrangig bei stehenden oder schwach fließenden Gewässern beim Anlanden am Zieiort landtrockener Baugrund vorhanden ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausfüfirungsbeispieies näher erläutert.
Die Darstellungen zeigen auf den Blättern l - 3 bis 3 - 3 im einzelnen auf
BH ttl - 3:
Abb. 1 : Bau- und Montagegrube
(1)
Baugrube mit einer Sohltiefe, welche das Einschwimmen des höchsten Bauteiles der vorgefertigten Tunnelröhre in einen vorhandenen Kanalrinnenverbau ermöglicht.
(2)
BausteUeneinrichtung, Baugrube, hier als achsenlinear dargestellte Kanakinne und
Tiefbrunnensystem mit Ringleitung zur Wasserversorgung für Dritte.
(3)
Statisch selbstragende Stafctaianteköhre als verlorene Schalung für den Betoneinbau, hier ausgeführt als Mehrröhrensystem in zwei Etagen.
(4)
Betoneinbau mit Nutzerausrüstungen, z.B. für Fußgänger, Rollbänder, Straßenbahnen, sonstige Schienen- und Straßenfahrzeuge sowie Notdurchgängen zwischen den einzelnen Verkehrsröhren.
(6)
Separat gesteuerte, längs der Tunnelröhre verteilte, als starr oder flexibel ausgeführte Flutungstanks mit mengendefinierter Flutung und Entleerung zur Nivellierung und Korrektur der Tunnelröhrenlage.
(7)
Keilförmiger R-ihmenverbau in der Kanalrinne mit konstruktiv gewährleisteter, mengendefinierter Verbundwirkung der Seitenwände mit den außenseitig anliegenden und innenseitϊg verfüllten und als solche nachvetfestigten Bodenmassen. (8)
Flächige Riegelausbildung zur Unterbindung von Eήischwemmungen in strömenden oder befahrenen Gewässern.
Abb.2: Einschwimmen einer Tunnelsektion in den Kanalverbau
(5)
Ventilbestückte Schottwand für mengendefinierte Flutung und Entleerung der
Tunnelröhre.
(6)
Separat gesteuerte, längs der Tunnelröhre verteilte, als starr oder flexibel ausgeführte Hutungstanks mit mengendefinierter Flutung und Entleerung zur Nivellierung und Korrektur der Tunnelröhrenlage.
(8)
Flächige Riegelausbildung zur Unterbindung von Euischwe mungen in strömenden oder befahrenen Gewässern.
(9)
Ei chwimmen eines gemäß (4) vorgefertigten Tunnelsegmentes aus der gefluteten
Baugrube in die verbaugesicherte Kanalrinne.
Blatt 2 -3:
Einschwimmen der Tunnelsektionen aus der gefluteten Baugrube in den gewässerquerenden Kanalverbau
Abb.3: Einschwimmen der ersten Tunnelsektion in die verbaute Kanalrinne aus der gefluteten Baugrube.
(1)
Baugrube mit einer Sohltiefe, welche das Einschwimmen des höchsten Bauteiles der vorgefertigten Tunnelröhre in einen vorhandenen Kanalrinnenverbau ermöglicht.
(2)
Baustelleneinrichtung, Baugrube, hier als achsenlinear dargestellte Kanalrinne und
Tiefbrunnensystem mit Ringleitung zur Wasserversorgung für Dritte.
(6)
Separat gesteuerte, längs der Tunnelröhre verteilte, als starr oder flexibel ausgeführte Flutun tanks mit mengendefinierter Flutung und Entleerung zur Nivellierung und Korrektur der Tunnelröhrenlage.
(7)
Keilförmiger Rahmenverbau in der Kanalrinne mit ko t ktiv gewährleisteter, mengendefimerter Verbundwirkung der Seitenwände mit den außenseitig anliegenden und innenseitig verfullten und als solche nachverfestigten Bodenmassen.
Flächige Riegelausbildung zur Unterbindung von Einschwem ungen in strömenden oder befahrenen Gewässern.
(9)
Einschwimmen eines gemäß (4) vorgefertigten Tunnelsegmentes aus der gefluteten
Baugrube in die verbaugesicherte Kanalrinne.
Abb.4: Wie Abb.3 mit Einschwimmen der ersten Tunnelsektion im gewässerquerenden Bereich der verbauten Kanalrinne.
(8)
Flächige Riegelausbildung zur Unterbindung von Einschwemmungen in strömenden oder befahrenen Gewässern.
(9)
Einschwimmen eines gemäß (4) vorgefertigten Tunnelsegmentes aus der gefluteten
Baugrube in die verbaugesicherte Kanalrinne.
Abb. 5: Einschwimmen der gekoppelten Tunnelsektionen in die geplante
Endposition.
Blatt 3 - 3:
Montage und Einschwimmen der Tunnelsektionen in den Kanalverbau
Abb.6: Landseitige Baugrube, u.a. mit Baustelleneinrichtung, Tiefbrunnen und einer vorgefertigten Tunnelsektion.
(2)
BaTOteUeneinrichtung, Baugrube, hier als achsenlinear dargestellte Kanalrinne und
Tief brunnensystem mit Ringleitung zur Wasserversorgung für Dritte.
Abb.7: Wie Abb. 6 mit zwei montierten Tunnelsektionen.
Abb.8: Wie Abb.7 und in dem zu querendem Gewässer angelegter, verbauter
Kanalrinne.
Abb.9: Wie Abb.8 mit Einschwimmen der ersten Tunnelsektion in die
Kanalrinnen nach Flut ung.
(9)
Einschwimmen eines gemäß (4) vorgefertigten Tunnelsegmentes aus der gefluteten
Baufirübe in die verbaugesicherte Kanalrinne. Abb.10: Wie Abb.9 mit Querschub der zweiten Tunnelsektion in die
Trassenachse des Unterwassertunnels.
Abb.U: Wie Abb.10 mit Verbindung der beiden Tunnelsektionen zur geplanten
Tunnellänge.
(10)
Baugrube mit achsenlinearer Kanalrinne und Reihung eines weiteren vorgefertigten Tunnelsegmentes aus der Baugrube sowie Herstellung stoßdichter Verbindungen zwischen den Bausegmenten.
Abb.12: Wie Abb.ll mit Einschub des endgültigen Tunnels in die verbaute
Kanalrinne.
Abb. 13: Tunnel in Einbaulage mit verfestigter HmteriKüung
Querschnitt der abgesetzten, nutzergeplanten Tunnelröhre mit demontierten, flächigem Riegelverband des
Figure imgf000015_0001
sowie den auf ebsunterbindenden, nachverfestigten, innen- und außenseitg anliegenden Bodenmassen.
(11)
Hydratisiert verfestigte Kanahinnenverfüllung.
(12)
Hydratisiert verfestigte, verbau-außenseitig anliegende Bodenmassen.
(13)
In der verbaugesicherten Kanalrinne abgesetzte Tunnelröhre mit demontierten Rahmenriegeln und Regelprofilen sowie Installationskanälen für Lüftung und Eleldroinstallation. (7), (8), (9) als gegen den Auftrieb wirksame Gesamtmasse.

Claims

4. Patentansprüche
1.
Landtrockene, sektionale oder ganzheitüch lange Fertigung von Tunneköhren als selbsttragende Stahlsektionen bekebiger, auch mehretagiger Querschnitte für lineare oder nichüineare Trassierungen in einer Baugrube mit einer Sohltiefe, welche es ermögkcht, daß sich das höchste Teil des Bauobjektes stets unterhalb des Gewässergrundebene oder Bauteilen einer vorhandenen Verbaukonstruktion in einer Kanalrinne befindet und durch die umhegend angelegte Tiefbrunnen trocken gehalten wird, dessen abgepumptes Wasser, z.B. als Süßwaser einer ökologischen Drittnutzung zugeführt werden kann.
2.
Die stählerne Tunneköhre als verlorene Schalung für den innerseits einzubauenden Beton dient und hierzu als statisch tragendes Verbundelement sowie äußere, korrosionsträge, stets reparable Dichtungsschale w kt und den Beton vor äußeren, wasseraggressiven Einflüssen dauerbeständig schützt und mit den erforderlichen Ausrüstungen für die geplante Nutzung mit Ausrüstungen maximal fertiggestellt, durch stirnseitige ventilbesetzte Schottwände von der offenen Röhre zum Hohlköφer verschlossen wird.
3.
Die Baugrube mit den vorgefertigten Stahl-Beton-Tunnekohrsegmenten kann geflutet werden und die so geschlossenen Hohlköφer sind schwirnmfahige Objekte, welche über die schottwandigen Ventile durch mengendefinierte Flutung tiefenfixiert, auch unter die Verbaukonstruktion in der bauvorbereiteten Kanalrinne abtauchen können
4.
Zusätzkch über die Baulänge der Tunneköhre verteilte, starre oder flexible Flutungstanks gestatten es, Feinjustierungen zum Absenken auf den Baugrund oder ein lagekorrigierendes, auch lokales Wiederanheben des tauchschwimmenden Bauobjektes vorzunehmen und erlauben gleichennaßen ein geneigtes Emschwimmen der Tunneköhre bzw. deren Neigungsverlegung.
5.
Sofern Gewässerquerungen eine Kanalrinne erfordert, ist deren Verbau im Querschnitt ein selbsttragender, durch seitlich anhegende Bodenmassen fixierter, nach oben keilförmig verjüngender, dreigkedriger Rahmen, dessen auch als temporäres Montagehilfsmittel einsetzbarer Riegel, durch seine flächenhafte Ausbildung bei Querung flach über der Flußsohle strömender Gewässer Einschwemmungen maximal unterbindet, ein ungewolltes Versanden der ausgehobenen Kanalrinne verhindert und dessen Tiefenlage unterhalb der Flußsohle keine zwangläufige Unterbrechung eines vorhandenen Verkehrs auf dem Wasser während der TunnekOhrenmontage voraussetzt und als selbsttragendes Montagesystem eine durch mögkche äußere Einflüsse ungestörte Aufnahme der in der Verbaukonstruktion eingefaßten Bodenmassen ermögkcht.
6.
Der keilförmige Rahmenverbau der Kanalrinne bildet mit den durch Hydratation injizierten Bindemitteln nachverfestigten, seitkch ankegenden Bodenmassen, einschkeßkch der eingeschwemmten VerfüUungen in der Kanalrinne und den Eigenmassen der Tunneköhre eine Gesamtmasse, welche gravimetrisch deren Auftrieb nach dem Auspumpen verhindert.
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