WO2005024183A1 - Betonelement zum verkleiden eines tunnels - Google Patents

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WO2005024183A1
WO2005024183A1 PCT/CH2004/000544 CH2004000544W WO2005024183A1 WO 2005024183 A1 WO2005024183 A1 WO 2005024183A1 CH 2004000544 W CH2004000544 W CH 2004000544W WO 2005024183 A1 WO2005024183 A1 WO 2005024183A1
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concrete
concrete element
tunnel
cladding
element according
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PCT/CH2004/000544
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English (en)
French (fr)
Inventor
Aldo Ceresola
Original Assignee
Aldo Ceresola
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Aldo Ceresola filed Critical Aldo Ceresola
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/0607—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating

Definitions

  • the invention relates to a concrete element for cladding a tunnel according to the preamble of independent claim 1.
  • Such concrete elements are also referred to in technical terms as "tubbing" and are used, for example, in machine tools.
  • Tunnel construction using shield driving For example, tunnel boring machines are used which comprise a drilling head, behind which a cylindrical shield with a shield jacket and a shield tail is arranged. The shield has a smaller outer diameter than the drill head so that there is no direct contact between the tunnel wall and the shield. When the tunnel boring machine is driven a certain distance, the concrete elements are positioned in the shield tail at the edge of the shield.
  • This type of tunnel construction is also used, among other things, for the construction of sewage pipes, in particular for larger collecting pipes.
  • the lining is sealed on the inside in such a way that no waste water can get into the floor via the tunnel walls that no gases rising from the wastewater can damage the cladding (corrosion).
  • a film that extends over a somewhat smaller circumference than the inner circumference of the cladding rings is positioned with an aid (support carriage) during tunnel construction, and in-situ concrete is poured in between the cladding and the film.
  • the object of the following invention is therefore to propose a concrete element for cladding a tunnel, the use of which allows a tunnel to be completely sealed off with less effort in a shorter time.
  • the object is achieved by a concrete element for cladding a tunnel, as is characterized by the features of the independent patent claim.
  • Advantageous embodiments of the concrete element according to the invention result from the features of the dependent claims.
  • the prefabricated concrete element according to the invention comprises a protective layer which is firmly connected to the concrete and which has a convex outer surface covering opposite inner surface.
  • This protective layer can be, for example, a plate made of glass-fiber reinforced plastic, in particular made of glass fiber plastic, or the layer can consist, for example, of polyethylene.
  • the fact that the concrete element according to the invention can be prefabricated with the protective layer considerably reduces the outlay for producing a cladding in tunnel construction.
  • the protective layer can be firmly anchored in the concrete by means of mechanical anchoring, for example with the aid of mechanical anchoring elements.
  • Firmly anchoring the protective layer in the concrete represents a secure, inseparable connection of the protective layer with the concrete.
  • the concrete can be made directly in the casting shell during the production of the concrete element
  • the concrete element can have side surfaces connecting the inner surface with the outer surface, namely on the one hand longitudinal surfaces over which several concrete elements can be joined to form a ring, and on the other hand end faces over which several concrete elements can be joined in the axial direction.
  • the concrete element can be one have arranged on the side surfaces, firmly anchored in the concrete, which is tightly connected to the protective layer.
  • Concrete elements with such seals which are preferably made of a corrosion-resistant elastic material, for example EPDM (ethylene-propylene terpolymer), can seal the joints between adjacent concrete elements after installation in a tunnel. Post-grouting of the cladding after installation of the concrete elements can thus be omitted, which further reduces the cladding effort in tunnel construction.
  • the concrete element can have a connecting hole provided with a dowel on the end faces.
  • the dowel can for example be made of plastic, e.g. made of polypropylene.
  • a connecting bolt can be introduced into this connecting hole, so that the
  • Concrete elements when installed in a tunnel can easily be firmly connected to their concrete elements adjacent in the direction of the tunnel axis.
  • the concrete element can have a recess on the longitudinal surfaces which, together with a corresponding recess of an adjacent concrete element, forms a guide hole.
  • the recess can be formed continuously along the entire longitudinal surfaces or only at both ends of the longitudinal surfaces.
  • the outer surface of the concrete element and - in one Area from the outer surface to the seal - the side surfaces can also be coated.
  • Such a coating for example made of epoxy resin, can protect the concrete element and thus also the tunnel cladding from outside water.
  • the concrete element can comprise a continuous hole connecting the inner surface with the outer surface for injecting mortar into a gap between the concrete element and the tunnel wall.
  • the gap between the concrete element and the tunnel wall is usually filled with mortar after the concrete element has been positioned and connected to its neighboring concrete elements, for example to prevent subsidence in the floor that surrounds the cladding. Injecting mortar for this purpose can be done with the inventive
  • the inner surface can be configured as a sole with a sole groove embedded therein.
  • Such concrete elements can be used particularly well in sewers.
  • the reduced flow cross-section in the base channel ensures sufficient towing force even with a small amount of waste water, so that deposits on the inner surface of the concrete element can be reduced or avoided entirely.
  • FIG. 3 shows a cross section through the end connection area of two concrete elements from FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a cross section through the longitudinal connection of two concrete elements from FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a cross section through the end connection area of the concrete element from FIG. 1,
  • FIG. 6 shows the cross section from FIG. 5 with a bolt as a connecting means
  • FIG. 7 shows the cross section from FIG. 6 with a guide sleeve on the bolt
  • FIG. 8 shows the cross section from FIG. 7 together with a cross section through the adjacent longitudinal connection area of a second concrete element according to the invention
  • FIG. 9 shows a cross section through the two concrete elements from FIG. 8, in a completely connected state
  • 10 shows a cross section through the edge region of an exemplary embodiment of a formwork for producing the concrete element according to the invention
  • FIG. 11 shows the cross section from FIG. 10 with a plate made of glass fiber reinforced plastic positioned in the formwork
  • FIG. 12 shows the cross section from FIG. 11 with a seal positioned in the formwork
  • FIG. 13 shows the cross section from FIG. 12 with poured concrete
  • FIG. 14 shows the cross section from FIG. 13 without formwork (concrete element with anchored plate and seal).
  • the concrete element 1 shows a cross section through an exemplary embodiment of a concrete element 1 according to the invention parallel to an end face 12 (see FIG. 2) of the concrete element 1.
  • the concrete element 1 comprises a convex cylindrical outer surface 17, a correspondingly smaller concave cylindrical inner surface 18 and side surfaces which have annular end faces 12 (see FIG. 2) and rectangular longitudinal surfaces 13.
  • the concrete element 1 further comprises a seal 10, which is arranged along the side surfaces around the concrete element 1 (in FIG. 1 it is shown on the longitudinal surfaces 13). Furthermore, it has semicylindrical cutouts 15 arranged along the longitudinal surfaces 13, which do not run continuously over the full length of the longitudinal surfaces 13 are formed, but only at the two ends of the longitudinal surfaces 13.
  • an injection hole 16 is arranged, which is designed as a hole connecting the outer surface 17 with the inner surface 18.
  • the concrete element 1 also has a protective layer 11, which comprises a protective shell 111 and anchors 110.
  • the protective shell 11 is preferably made of glass fiber reinforced plastic and covers the inner surface 18 and the side surfaces from the inner surface 18 to the seal 10. It is firmly anchored in the concrete via the anchors 110 and tightly connected to the seal 10.
  • Injected concrete element 1 and tunnel wall This prevents settlement in the floor that surrounds the cladding.
  • the concrete element 1 can be moved and positioned by means of the injection hole 16 (by engaging a suitable tool).
  • the protective layer 11 protects the concrete of the concrete element 1 from the action of aggressive (eg corrosive) gases or liquids. Together with the seals 10, the protective layers 11 of the concrete elements 1 of the cladding thus seal the tunnel from the inside.
  • the concrete element 1 is prefabricated with the Protective layer 11 is produced, which eliminates the need to seal the cladding as a separate working step in tunnel construction, in particular the elaborate introduction of a film and grouting with in-situ concrete, as well as the subsequent post-grouting.
  • Fig. 2 shows a cross section parallel to a longitudinal surface 13 (see Fig. 1) through the concrete element.
  • the concrete element 1 comprises a connecting hole 14 on each of its two end faces 12. This is lined with a dowel 140, which is made of polypropylene, for example.
  • the connection hole 14 and the dowel 140 are conically formed in their outer area to enlarge outwards.
  • 3 shows a cross section through the end connection area of two connected concrete elements 1.
  • the two adjacent connecting holes 14 of the concrete elements 1 are arranged so that they together form a continuous closed cavity.
  • a bolt 3 is arranged as a connecting means, which is made of steel, for example.
  • the two concrete elements 1 are connected to one another by the bolt 3, which is firmly inserted in the dowel 140.
  • the seals 10 of the two concrete elements 1 abut each other and are pressed together so that they completely seal the gap (joint) between the two concrete elements 1.
  • FIG. 4 shows a cross section through the longitudinal connection of two concrete elements 1.
  • the cutouts 15 of the adjacent concrete elements 1 abut one another in such a way that they form a guide hole 4 together.
  • the concrete elements 1 are arranged on the tunnel wall so that several concrete elements 1 together form a closed ring.
  • Guide rods 2 are inserted into the guide holes 14. With the help of these guide rods 2, the concrete elements 1 of the next ring can be precisely positioned in a simple manner.
  • 5-9 show how the first concrete element 1 is firmly connected on its end face 12 to its neighboring (belonging to the next ring) second concrete element 1.
  • a bolt 3 is driven halfway into the connecting hole 14 provided with a dowel 140, so that the bolt 3 is firmly connected to the concrete element 1.
  • the insertion of the bolt 3 for driving in is simplified by the shape of the connecting hole 14 and the plug 140 tapering in the entrance area.
  • a guide sleeve 30 is pulled over the bolt 3 until it is half in the entrance area of the
  • Connection hole 14 is located.
  • the guide sleeve 30 is symmetrical in both directions, complementary to the input region of the connecting hole 14, conical. When attaching the second concrete element 1, half of it penetrates from the connection hole 14 of the first concrete element 1 protruding bolts 3 into the dowel 140 in the connection hole 14 of the second concrete element 1 until the two concrete elements 1 abut each other.
  • the guide sleeve 30 helps with the precise final positioning of the second concrete element 1.
  • the seals 10, which protrude beyond the end faces 12 in the case of unconnected concrete elements 1, are pressed together and seal the joint between the two concrete elements 1.
  • the formwork 5 comprises a formwork floor 51 and formwork walls 50 standing at right angles thereto.
  • the formwork walls 50 have a recess 501 for receiving the seal 10.
  • the cutout 501, the protective layer 11 is arranged in the form of the protective shell 111 (plate) made of glass fiber reinforced plastic.
  • the protective shell 111 rests on the formwork base 51 on or on the shell side 50.
  • the anchors 110 protrude from the protective shell 111 into the interior of the formwork 5.
  • the seal 10 is arranged in the seal recess 501 such that the seal feet protrude into the interior of the formwork 5.
  • the formwork 5 is poured with concrete 6 and thus the anchors 110 and partially the seal 10 (sealing feet) are poured. After the concrete 6 has hardened, the formwork 5 is removed and the prefabricated concrete element 1 is created.
  • the inner surface 18 of the concrete element 1 can also have contours other than one corresponding to the outer surface 17.
  • it can comprise a sole with a sole channel.
  • Such troughs are used, for example, in sewers in order to achieve a sufficient towing force of the water even with little water, so that no or only slight deposits can remain in the sewer.

Abstract

Ein Betonelement (1) zum Verkleiden eines Tunnels umfasst eine konvexe äussere Oberfläche (17) und eine gegenüberliegende innere Oberfläche (18). Das Betonelement (1) umfasst weiter vorgefertigt eine mit dem Beton fest verbundene Schutzschicht (11), welche die innere Oberfläche (18) des Betonelements (1) abdeckt.

Description

Betonelement zum Verkleiden eines Tunnels
Die Erfindung betrifft ein Betonelement zum Verkleiden eines Tunnels ge äss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Solche Betonelemente werden in der Fachsprache auch als "Tübbing" bezeichnet und werden zum Beispiel eingesetzt beim maschinellen. Tunnelbau mittels Schildvortrieb. Dabei werden beispielsweise Tunnelbohrmaschinen eingesetzt, die einen Bohrkopf umfassen, hinter dem ein zylindrischer Schild mit einem Schildmantel und einem Schildschwanz angeordnet ist. Der Schild ist von einem kleineren äusseren Durchmesser als der Bohrkopf, sodass kein direkter Kontakt zwischen Tunnelwand und Schild besteht. Wenn die Tunnelbohrmaschine ein bestimmtes Stück vorgetrieben ist, werden im Schildschwanz die Betonelemente am Schildrand positioniert.
Sie werden entgegen der Vortriebsrichtung an die benachbarten zuletzt angebrachten Betonelemente gepresst und mit diesen verbunden. Mehrere Betonelemente zusammen bilden einen Ring über den ganzen Umfang des Tunnels. Der Spalt zwischen Ring und Tunnelwand wird mit Mörtel gefüllt, z.B. um Setzungen vorzubeugen.
Diese Art des Tunnelbaus wird unter anderem auch für den Bau von Abwasserleitungen eingesetzt, insbesondere von grösseren Sammelleitungen. Dabei werden, wie bei anderen möglichen Einsatzzwecken auch, erhöhte Anforderungen an die Dichtigkeit der Verkleidung des Tunnels gestellt. Die Verkleidung wird auf .der Innenseite so abgedichtet, dass kein Abwasser über die Tunnelwände in den Boden gelangen kann und dass keine aus dem Abwasser aufsteigende Gase die Verkleidung beschädigen können (Korrosion) . Zur Abdichtung wird beispielsweise während des Tunnelbaus eine sich über einen etwas kleineren Umfang als der innere Umfang der Verkleidungsringe erstreckende Folie mit einem Hilfsmittel (Stützwagen) positioniert, und zwischen Verkleidung und Folie wird Ortbeton eingegossen. Nach dem Aushärten des Ortbetons wird das Hilfsmittel (Stützwagen) wieder entfernt, die Folie ist über den ausgehärteten Ortbeton mit dem Betonelement verbunden. Ein solches Anbringen der Abdichtung erfordert üblicherweise ein Nachverfugen, um eine möglichst vollständige Dichtheit entlang des ganzen Tunnels zu erreichen. Eine dichte Verkleidung des Tunnels auf diese Art und Weise herzustellen ist somit sehr zeitintensiv und aufwändig.
Aufgabe der nachfolgenden Erfindung ist es daher, ein Betonelement zum Verkleiden eines Tunnels vorzuschlagen, bei dessen Verwendung ein Tunnel mit geringerem Aufwand in kürzerer Zeit vollständig abgedichtet ausgeschalt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Betonelement zum Verkleiden eines Tunnels gelöst, wie es durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs charakterisiert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Betonelements ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
Insbesondere umfasst das erfindungsgemässe Betonelement vorgefertigt eine mit dem Beton fest verbundene Schutzschicht, welche eine einer konvexen äusseren Oberfläche gegenüberliegende innere Oberfläche abdeckt. Diese Schutzschicht kann beispielsweise eine aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellte Platte sein, insbesondere aus Glasfaserkunststoff hergestellt, oder die Schicht kann z.B. aus Poylethylen bestehen. Diese dichtet das Betonelement bzw. die aus solchen Betonelementen gebildete Verkleidung ab und schützt beispielsweise im Falle eines Abwasserkanals die Verkleidung vor aggressiven Gasen, die aus dem im Kanal geführten Abwasser aufsteigen können. Dadurch, dass das erfindungs- gemässe Betonelement mit der Schutzschicht vorgefertigt hergestellt werden kann, wird der Aufwand zur Herstellung einer Verkleidung beim Tunnelbau erheblich reduziert.
Die Schutzschicht kann mittels mechanischer Verankerung fest im Beton verankert sein, beispielsweise mit Hilfe mechanischer Verankerungselemente. Eine feste Verankerung der Schutzschicht im Beton stellt eine sichere, untrennbare Verbindung der Schutzschicht mit dem Beton dar. Bei einer beispielsweise mit einer mechanischen Verankerung versehenen Schutzschicht kann der Beton bei der Herstellung des Betonelements direkt in die als Gussschale dienende
Schutzschicht eingegossen werden, wobei die Verankerung im Beton zu liegen kommt und nach dem Aushärten im Beton verankert sind. Dadurch ist eine einfache Herstellung des erfindungsgemässen Betonelements möglich. Das Betonelement kann die innere Oberfläche mit der äusseren Oberfläche verbindende Seitenflächen aufweisen, und zwar einerseits Längsflächen, über die mehrere Betonelemente zu einem Ring zusammenfügbar sind, und andererseits Stirnflächen, über die mehrere Betonelemente in axialer Richtung zusammenfügbar sind. Das Betonelement kann eine an den Seitenflächen angeordnete, im Beton fest verankerte Dichtung aufweisen, die dicht mit der Schutzschicht in Verbindung steht. Betonelemente mit solchen Dichtungen, welche vorzugsweise aus einem korrosionsresistenten elastischen Material hergestellt sind, z.B. aus EPDM (Ethylen-Propylen-Terpolymer) , können die Fugen zwischen benachbarten Betonelementen nach dem Einbau in einen Tunnel dicht abschliessen. Ein Nachverfugen der Verkleidung nach der Montage der Betonelemente kann somit entfallen, was den Verkleidungsaufwand beim Tunnelbau weiter reduziert.
Das Betonelement kann an den Stirnflächen ein mit einem Dübel versehenes Verbindungsloch aufweisen. Der Dübel kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein, z.B. aus Polypropylen. In dieses Verbindungsloch kann beispielsweise ein Verbindungsbolzen eingebracht werden, sodass die
Betonelemente beim Einbau in einen Tunnel einfach mit ihren in Richtung der Tunnelachse benachbarten Betonelementen fest verbunden werden können.
Das Betonelement kann an den Längsflächen eine Aussparung aufweisen, die zusammen mit einer entsprechenden Aussparung eines benachbarten Betonelements ein Führungsloch bildet. Die Aussparung kann durchgehend entlang der ganzen Längsflächen ausgebildet sein oder jeweils nur an beiden Enden der Längsflächen. In das Führungsloch kann beim Einbau der Betonelemente in den Tunnel Stab eingebracht werden, der aus dem Führungsloch herausragt. Mit Hilfe dieses Stabs können nachfolgende Betonelemente einfach positioniert und dann mit bereits eingebauten Betonelementen verbunden werden.
Die äussere Oberfläche des Betonelements und - in einem Bereich von der äusseren Oberfläche her bis zur Dichtung - auch die Seitenflächen können beschichtet sein. Eine solche Beschichtung, beispielsweise aus Epoxidharz, kann das Betonelement und somit auch die Tunnelverkleidung vor Wasser von aussen schützen.
Das Betonelement kann ein durchgehendes, die innere Oberfläche mit der äusseren Oberfläche verbindendes Loch umfassen zum Injizieren von Mörtel in einen Spalt zwischen Betonelement und Tunnelwand. Beim Einbau des Betonelements in den Tunnel wird üblicherweise nach dem Positionieren des Betonelements und dem Verbinden mit seinen benachbarten Betonelementen der Spalt zwischen Betonelement und Tunnelwand mit Mörtel ausgefüllt, um beispielsweise Setzungen im Boden vorzubeugen, der die Verkleidung umgibt. Das Injizieren von Mörtel zu diesem Zweck kann beim erfindungsgemässen
Betonelement einfach durch das die innere Oberfläche mit der äusseren Oberfläche verbindende Loch erfolgen.
Beim Betonelement kann die innere Oberfläche als Sohle mit einer darin eingelassenen Sohlenrinne ausgestaltet sein. Solche Betonelemente können besonders gut in Abwasserkanälen eingesetzt werden. Durch den reduzierten Fliessquerschnitt in der Sohlenrinne ist selbst bei einer geringen Abwassermenge eine ausreichende Schleppkraft gewährleistet, sodass Ablagerungen auf der inneren Oberfläche des Betonelements verringert werden oder ganz vermieden werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Hilfe der schematischen Zeichnung. Es zeigen :
Fig. 1 einen Querschnitt parallel zur Stirnfläche durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsge ässen Betonelements,
Fig. 2 einen Querschnitt parallel zur Längsfläche durch das Betonelement aus Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den stirnseitigen Verbindungsbereich zweier Betonelemente aus Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die längsseitige Verbindung zweier Betonelemente aus Fig. 1,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den stirnseitigen Verbindungsbereich des Betonelements aus Fig. 1,
Fig. 6 den Querschnitt aus Fig. 5 mit einem Bolzen als Verbindungsmittel,
Fig. 7 den Querschnitt aus Fig. 6 mit einer Führungshülse auf dem Bolzen,
Fig. 8 den Querschnitt aus Fig. 7 zusammen mit einem Querschnitt durch den benachbarten längsseitigen Verbindungsbereich eines zweiten erfindungsgemässen Betonelements,
Fig. 9 einen Querschnitt durch die zwei Betonelemente aus Fig. 8, in vollständig miteinander verbundenem Zustand, Fig. 10 einen Querschnitt durch den Randbereich eines Ausführungsbeispiels einer Schalung zur Herstellung des erfindungsgemässen Betonelements,
Fig. 11 den Querschnitt aus Fig. 10 mit einer in der Schalung positionierten Platte aus glasfaserverstärktem Kunststoff,
Fig. 12 den Querschnitt aus Fig. 11 mit einer in der Schalung positionierten Dichtung,
Fig. 13 den Querschnitt aus Fig. 12 mit eingegossenem Beton,
und
Fig. 14 den Querschnitt aus Fig. 13 ohne Schalung (Betonelement mit verankerter Platte und Dichtung) .
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Betonelements 1 parallel zu einer Stirnfläche 12 (s. Fig. 2) des Betonelements 1 gezeigt. Das Betonelement 1 umfasst eine konvexe zylinderstückförmige äussere Oberfläche 17, eine entsprechend kleinere konkave zylinderstückförmige innere Oberfläche 18 sowie Seitenflächen, welche ringstückförmige Stirnflächen 12 (s. Fig. 2) und rechteckige Längsflächen 13 aufweisen. Das Betonelement 1 umfasst ferner eine Dichtung 10, welche entlang der Seitenflächen rund um das Betonelement 1 angeordnet ist (in Fig. 1 ist sie an den Längsflächen 13 gezeigt) . Weiterhin weist es halbzylinderförmige, entlang den Längsflächen 13 angeordnete Aussparungen 15 auf, welche nicht durchgehend über die volle Länge der Längsflächen 13 ausgebildet sind, sondern jeweils nur an den beiden Enden der Längsflächen 13. Im Zentrum des Betonelements 1 ist ein Injektionsloch 16 angeordnet, welches als ein die äussere Oberfläche 17 mit der inneren Oberfläche 18 verbindendes Loch ausgestaltet ist. Das Betonelement 1 weist des weiteren eine Schutzschicht 11 auf, welche eine Schutzschale 111 und Verankerungen 110 umfasst. Die Schutzschale 11 ist vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt und deckt die innere Oberfläche 18 ab sowie die Seitenflächen von der inneren Oberfläche 18 her bis zur Dichtung 10. Sie ist über die Verankerungen 110 fest im Beton verankert und dicht mit der Dichtung 10 verbunden.
Beim Einbau des Betonelements 1 als Verkleidung eines Tunnels bilden mehrere, an den Längsflächen 13 aneinander grenzende Betonelemente 1 zusammen einen Ring über den ganzen Umfang des Tunnels. Entlang des Tunnels werden mehrere solche Ringe aneinander angeordnet und bilden so die Verkleidung des Tunnels. Dabei wird, nachdem das einzelne Betonelement positioniert und mit seinen benachbarten Betonelementen verbunden ist, über das Injektionsloch 16 Mörtel zwischen
Betonelement 1 und Tunnelwand injiziert. Damit wird Setzungen im Boden, der die Verkleidung umgibt, vorgebeugt. Zusätzlich kann das Betonelement 1 mittels des Injektionslochs 16 (durch Eingreifen eines geeigneten Werkzeugs) versetzt und positioniert werden. Bei einem mit Betonelementen 1 verkleideten Tunnel schützt die Schutzschicht 11 den Beton des Betonelements 1 vor der Einwirkung von aggressiven (z.B. korrosiven) Gasen oder Flüssigkeiten. Zusammen mit den Dichtungen 10 dichten die Schutzschichten 11 der Betonelemente 1 der Verkleidung den Tunnel somit von innen her ab. Das Betonelement 1 wird vorgefertigt mit der Schutzschicht 11 hergestellt, wodurch ein Abdichten der Verkleidung als separater Arbeitsschritt im Tunnelbau entfällt, insbesondere das eingangs erläuterte aufwändige Einbringen einer Folie und Vergiessen mit Ortbeton sowie das anschliessende Nachverfugen.
Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung. Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erwähnt, so wird auf de- ren Erläuterung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt parallel zu einer Längsfläche 13 (siehe Fig. 1) durch das Betonelement. Das Betonelement 1 umfasst an seinen beiden Stirnflächen 12 jeweils ein Verbindungsloch 14. Dieses ist mit einem Dübel 140 ausgekleidet, der z.B. aus Polypropylen hergestellt ist. Das Verbindungsloch 14 und der Dübel 140 sind in ihrem äusseren Bereich konisch sich nach aussen vergrössernd ausgebildet. In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den stirnseitigen Verbindungsbereich zweier verbundener Betonelemente 1 gezeigt. Die beiden benachbarten Verbindungslöcher 14 der Betonelemente 1 sind so angeordnet, dass sie zusammen einen durchgehenden abgeschlossenen Hohlraum bilden. In diesem Hohlraum ist ein Bolzen 3 als Verbindungsmittel angeordnet, welcher beispielsweise aus Stahl hergestellt ist. Durch den Bolzen 3, der fest in dem Dübel 140 steckt, sind die beiden Betonelemente 1 miteinander verbunden. Die Dichtungen 10 der beiden Betonelemente 1 stossen aneinander und sind zusammengepresst, sodass sie den Spalt (Fuge) zwischen den beiden Betonelementen 1 vollständig abdichten. Beim Verkleiden eines Tunnels mit den erfindungsgemässen Betonelementen 1 ist somit kein Abdichten der Fugen zwischen den Betonelementen 1 notwendig.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die längsseitige Verbindung zweier Betonelemente 1. Die Aussparungen 15 der benachbarten Betonelemente 1 stossen so aneinander, dass sie zusammen ein Führungsloch 4 bilden. Zur Verkleidung eines Tunnels werden die Betonelemente 1 an der Tunnelwand so angeordnet, dass mehrere Betonelemente 1 zusammen einen geschlossenen Ring bilden. In die Führungslöcher 14 werden Führungsstäbe 2 eingeführt. Mit Hilfe dieser Führungsstäbe 2 sind die Betonelemente 1 des nächstfolgenden Rings auf einfache Weise exakt positionierbar.
Fig. 5-9 zeigen, wie das erste Betonelement 1 an seiner Stirnseite 12 fest mit seinem benachbarten (zum nächsten Ring gehörenden) zweiten Betonelement 1 verbunden wird. In das mit einem Dübel 140 versehene Verbindungsloch 14 wird ein Bolzen 3 bis zur Hälfte eingetrieben, sodass der Bolzen 3 fest mit dem Betonelement 1 verbunden ist. Das Einführen des Bolzens 3 zum Eintreiben wird durch die im Eingangsbereich verjüngende Form des Verbindungslochs 14 und des Dübels 140 vereinfacht. Eine Führungshülse 30 wird soweit über den Bolzen 3 gezogen, bis sie sich zur Hälfte im Eingangsbereich des
Verbindungslochs 14 befindet. Die Führungshülse 30 ist in beide Richtungen symmetrisch ausgebildet, komplementär zum Eingangsbereich des Verbindungslochs 14, konisch ausgebildet. Beim Anbringen des zweiten Betonelements 1 dringt der aus dem Verbindungsloch 14 des ersten Betonelements 1 zur Hälfte herausragende Bolzen 3 in den Dübel 140 im Verbindungsloch 14 des zweiten Betonelements 1 ein, bis die beiden Betonelemente 1 aneinander anliegen. Die Führungshülse 30 hilft dabei beim genauen Endpositionieren des zweiten Betonelements 1. Die Dichtungen 10, welche bei unverbundenen Betonelementen 1 die Stirnflächen 12 überragen, werden dabei zusammengepresst und dichten zusammen die Fuge zwischen den beiden Betonelementen 1 ab.
In den Fig. 10-14 wird gezeigt, wie das erfindungsgemässe Betonelements 1 mit Hilfe einer Schalung 5 hergestellt werden kann. Die Schalung 5 umfasst einen Schalungsboden 51 und rechtwinklig dazu stehende Schalungswände 50. Die Schalungswände 50 weisen eine Aussparung 501 auf zur Aufnahme der Dichtung 10. Am Schalungsboden 51 und vom Schalungsboden 51 bis zur
Aussparung 501 wird die Schutzschicht 11 angeordnet in Form der Schutzschale 111 (Platte) aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Dabei liegt die Schutzschale 111 auf dem Schalungsboden 51 auf bzw. an der Schalenseite 50 an. Die Verankerungen 110 stehen von der Schutzschale 111 ins Innere der Schalung 5 ab. In der Dichtungsaussparung 501 wird die Dichtung 10 so angeordnet, dass die Dichtungsfüsse ins Innere der Schalung 5 ragen. Danach wird die Schalung 5 mit Beton 6 ausgegossen und damit die Verankerungen 110 und teilweise die Dichtung 10 (Dichtungsfüsse) eingegossen. Nach dem Aushärten des Betons 6 wird die Schalung 5 entfernt und das vorgefertigte Betonelement 1 ist erstellt.
Zu den vorbeschriebenen erfindungsgemässen Vorrichtungen sind weitere konstruktive Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich erwähnt sei noch: Die innere Oberfläche 18 des Betonelements 1 kann auch andere Konturen als eine der äusseren Oberfläche 17 entsprechende aufweisen. Beispielsweise kann sie eine Sohle mit einer Sohlenrinne umfassen. Solche Sohlenrinnen werden beispielsweise in Abwasserkanälen eingesetzt, um eine ausreichende Schleppkraft des Wassers auch bei geringem Wasseraufkommen zu erreichen, sodass keine oder nur geringe Ablagerungen im Abwasserkanal zurückbleiben können.

Claims

Patentansprüche
1. Betonelement (1) zum Verkleiden eines Tunnels, mit einer konvexen äusseren Oberfläche (17) und einer gegenüberliegenden inneren Oberfläche (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Betonelement (1) vorgefertigt eine mit dem Beton fest verbundene Schutzschicht (11) umfasst, welche die inneren Oberfläche (18) des Betonelements (1) abdeckt.
2. Betonelement nach Anspruch 1, bei welchem die Schutzschicht (11) fest im Beton verankert ist.
3. Betonelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die innere Oberfläche (18) mit der äusseren Oberfläche (17) verbindende Seitenflächen (12,13) aufweist, und zwar Längsflächen (13), über die mehrere Betonelemente (1) zu einem Ring zusammenfügbar sind, und Stirnflächen (12), über die mehrere Betonelemente (1) in axialer Richtung zusammenfügbar sind, und welches Betonelement (1) eine an den Seitenflächen (12,13) angeordnete, im Beton fest verankerte Dichtung (10) aufweist, die dicht mit der Schutzschicht (11) in Verbindung steht.
4. Betonelement nach Anspruch 3, welches an den Stirnflächen (12) ein mit einem Dübel (140) versehenes Verbindungsloch (14) aufweist.
5. Betonelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, welches an den Längsflächen (13) eine Aussparung (15) aufweist, die zusammen mit einer entsprechenden Aussparung (15) eines benachbarten Betonelements (1) ein Führungsloch (4) bildet.
6. Betonelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem die äussere Oberfläche (17) und - in einem Bereich von der äusseren Oberfläche (17) her bis zur Dichtung (10) - auch die Seitenflächen (12,13) beschichtet sind.
7. Betonelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches ein durchgehendes, die innere Oberfläche (18) mit der äusseren Oberfläche (17) verbindendes Loch (16) zum Einspritzen von Mörtel in einen Spalt zwischen Betonelement (1) und Tunnelwand umfasst.
8. Betonelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die innere Oberfläche (18) als Sohle mit einer darin eingelassenen Sohlenrinne ausgestaltet ist.
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