WO2017008913A1 - Schutzelement zum verbinden mit einem betonelement eines tunnelausbaus mit drainage - Google Patents

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WO2017008913A1
WO2017008913A1 PCT/EP2016/001245 EP2016001245W WO2017008913A1 WO 2017008913 A1 WO2017008913 A1 WO 2017008913A1 EP 2016001245 W EP2016001245 W EP 2016001245W WO 2017008913 A1 WO2017008913 A1 WO 2017008913A1
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protective
concrete
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drainage
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PCT/EP2016/001245
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Jörg Riechers
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Herrenknecht Ag
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    • 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
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements
    • E04B2002/0256—Special features of building elements
    • E04B2002/0265—Building elements for making arcuate walls
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    • 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
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    • 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 protective element for connecting to a concrete element of a tunnel construction having a protective portion having a first concrete element facing side, on which at least one connecting element for establishing a holding connection of the protective portion is provided with the concrete element, wherein the protective portion of at least a plastic.
  • Such concrete elements or protective elements are known inter alia from WO 2005/024183 A1 and from WO 201 1/085734 A1.
  • An alternative embodiment is known from JP 2004132002.
  • Such concrete elements are referred to in the jargon as "tubbing" and z. B. used in mechanical tunneling by shield tunneling.
  • tunnel boring machines comprising a drill head, behind which a cylindrical shield is arranged with a shield shell and a tail shield.
  • the shield has a smaller outer diameter than the drill head so that there is no direct contact between tunnel wall and shield.
  • the concrete elements are positioned on the edge of the sign in the tail shield. They are pressed against the advancing direction of the adjacent last-applied concrete elements and connected to them.
  • Several concrete elements together form a ring over the entire circumference of the tunnel.
  • the gap between ring and tunnel wall is filled with mortar, if necessary, z. B. to prevent subsidence.
  • WO 2005/0241863 A1 discloses in the center of
  • CONFIRMATION COPY Concrete element an injection hole, which is designed as a connecting the outer surface of the concrete element with the inner surface of the concrete element hole. After the single concrete element is positioned and connected to its adjacent concrete elements, mortar is injected between the concrete element and the tunnel wall via the injection hole. This prevents subsidence in the soil surrounding the concrete elements.
  • the concrete element can be offset and positioned by means of the injection hole by engaging a suitable tool.
  • This type of tunneling is also used, among other things, for the construction of sewers, in particular of larger manifolds. In this case, as with other possible uses also, increased demands on the tightness of the cladding of the tunnel.
  • the inside of the tubbings is sealed with a covering, so that no waste water and no rising from the sewage gases can pass through the tunnel walls in the concrete and damage it (corrosion).
  • the protective layer of protective elements protects the concrete of the concrete element from the action of aggressive (for example corrosive) gases or liquids. Together with seals, the protective elements of the concrete elements of the lining thus seal the tunnel from the inside.
  • the concrete element is prefabricated with the protective element produced, whereby a sealing of the lining as a separate step in tunneling, for example, the welding of the joints between the protective elements / protective layers of adjacent concrete elements deleted.
  • this protective layer consists of glass fiber plastic or polyethylene (PE), according to WO 201 1/085734 A1 from polydicyclopentadiene (pDCPD), or according to JP2004132002 from a synthetic resin and in particular from polyethylene (PE), polypropylene (PP ), PVC, polyester or vinyl ester and is firmly anchored by means of mechanical anchoring in the concrete, so that an inseparable connection of the protective layer with the concrete is formed.
  • the protective layer is designed so that only the inside of the tubbing element is covered (JP2004132002) or a side surface of the concrete element is partially also included (WO 2005/024183 A1, WO 201 1/085734 A1).
  • a seal which projects beyond the protective layer is subsequently provided on the side surface.
  • the seal is made of an elastic material, so that when assembling the individual tubbing for tunneling the joints between the adjacent concrete elements are closed by the seal.
  • the closing of the joints can be effected by welding the individual protective layers provided on the inside of the concrete elements.
  • the concrete element itself is produced according to WO 2005/024183 A1 by means of a formwork.
  • a protective layer is placed on the formwork floor.
  • the formwork if provided, also provided on the side walls of the formwork protective layer elements.
  • the formwork if provided, has a recess into which the seal is inserted. Subsequently, in conjunction with reinforcement, the concrete is introduced into the formwork. After hardening of the concrete, the tubbing is used as a tunnel extension.
  • WO 2005/024183 A1 proposes that the protective element is produced from an injection-moldable plastic and that an integral connection between the seal and the protective element is provided by the gasket being connected to the protective element during encapsulation.
  • the entire ring may not be covered with a protective layer, but in the sole region, the protective layer is cut out in the area that does not fall dry.
  • the upcoming water can then flow out to the sole on the side facing the concrete elements and then enter the tunnel and drain it. This is possible if this area does not fall dry, so that no corrosion of the concrete occurs.
  • Such a structure is not possible if the wastewater itself can not be diluted or if the wastewater itself is already so aggressive that the concrete is affected.
  • the object of the invention is to provide a protective element, with the corrosion of the concrete by gases and liquids can be safely avoided and at the same time a detachment of the protective element is avoided by the concrete.
  • the object according to the invention is achieved in that the protective section has at least one drainage element through which a liquid can pass from the first side of the protective section to the opposite side of the protective section facing away from the concrete element.
  • a further teaching of the invention provides that the drainage element has a closure element and preferably a receptacle for a closure element for closing the drainage element with respect to the opposite side of the protection section, preferably for closing the opening. This makes it possible in a simple manner to ensure adequate corrosion protection and at the same time to avoid detachment of the protective elements.
  • a further teaching of the invention provides that the closure element is arranged biased in the opening, wherein preferably for providing the bias of a spring element or an elastic element is provided. Preloading can ensure that drainage only takes place when certain limit pressures are reached, beyond which a critical value is given with regard to anchoring the protective element in the concrete.
  • a further teaching of the invention provides that the drainage element corresponding to the opening has a hollow body, preferably in the form of a sleeve.
  • the hollow body is an erectile dowel. The provision of a hollow body ensures that adequate removal of the groundwater in the area of the protective element is ensured.
  • a further teaching of the invention provides that at least one hollow body opening is provided in a wall of the hollow body through which the liquid can pass from the first side into the sleeve.
  • a closure body is provided in and / or in front of the at least one hollow body opening, which is preferably designed such that the hollow body opening can be released after exceeding a limiting pressure. This may also be a membrane.
  • the protective section has at least one bottom section or at least one bottom section and at least one wall section. In this way it is possible to achieve a particularly high sealing effect of the protective element in connection with the concrete element.
  • the protective element has at least one seal, which is integrally connected to the protective portion, wherein the compound is gas-tight and liquid-tight.
  • the at least one drainage element is provided on at least one bottom section and / or at least one wall section.
  • a further teaching of the invention provides that the integral connection of the seal with the protective portion by injection molding with the at least one Plastic is made. This makes it possible to limit the injection molding substantially to the direct connection of the bottom portion with the seal.
  • the integral connection of the seal and the connecting elements with the protective portion of a liquid-tight and gas-tight connection is made in a particularly simple manner.
  • injection molding can be ensured that the protective elements are produced with consistently high quality, so that with respect to the finished concrete element, the protective effect of the protective element is particularly high and consistently high quality, regardless of the manufacturing process of the concrete element.
  • the protective element is formed so that, relative to the seal, provided on at least three sides enclosure of the sealing material with the injection molding material is provided.
  • the base section has at least one region in the form of a second of at least one plastic, that the second section substantially consists of a foil, a plate or a web, which is preferably connected to connecting elements, and / or that the second section is formed from a further plastic.
  • This makes it possible to connect at least one prepared section of the protective element with the injection-moldable plastic so that a sufficient tightness of the protective element can be achieved.
  • this makes it possible to reduce the production costs of the protective element in a simple manner, since it becomes possible on the one hand to reduce the injection quantity and thereby simplify the manufacture and the injection mold.
  • Injection molding here means all processes which can be subsumed under injection molding, ie processes in which directly one or more thermoplastics / thermosetting plastics / elastomers, for example as polymers or monomers, are introduced into a mold alone, individually, successively or simultaneously (for example US Pat Overmolding / overmolding or multi-component injection molding), or in which monomers are processed, which are only in the injection mold to polymers (for example, reaction overmolding).
  • the connecting element is an anchor structure, a honeycomb structure, a web, a pin and / or a surface element with openings.
  • the connecting element is a projection, which preferably consists of the same plastic as the bottom section and / or wall section.
  • the protective portion is integrally connected to the at least one connecting element, wherein preferably the one-piece connection is made by injection molding of the plastic.
  • surface elements such as honeycomb structures or surface sections with through openings, allow a particularly good anchoring of the protective element with the concrete element over the entire surface of the protective element.
  • pins or the like which may extend further into the concrete of the concrete element, an increased punctual Garkrafterhöhung can be achieved.
  • a further teaching of the invention provides in this context that, moreover, a ceiling element is provided, so that a hollow body is produced, in which then subsequently the concrete and possibly already during injection molding reinforcement is introduced. This is particularly advantageous if the concrete element must be protected on its outer sides against aggressive waters in the mountains.
  • a further teaching of the invention provides that the plastic is a polydicyclopentadiene (pDCPD), preferably in a high-temperature-resistant form, or a resin, reinforcing elements, such as glass fibers, being optionally added to the plastic resin.
  • pDCPD polydicyclopentadiene
  • the plastic of the surface element is a thermoplastic, preferably PE.
  • PE thermoplastic
  • Components of these, such as plates, sheets or films can be locally produced directly locally, so that Significant transport and possibly also storage costs of finished products deleted.
  • the teaching of the invention provides that a protective element as described above is used. This is then a concrete element for creating a tunnel construction with a convex outer surface and an opposite inner surface), wherein a protective element is connected to the inner surface via at least one connecting element, characterized in that the protective element is a protective element as described above.
  • Fig. 1 is a spatial representation of an inventive
  • FIG. 2 shows a sectional view of the protective element according to FIG. 1, FIG.
  • FIG. 4 shows a detail in a sectional view of an inventive
  • Fig. 5 is a detail in sectional view of an inventive
  • Protective element 'of a third embodiment of a drainage element 6b is a side view of components of the drainage element to Fig. 6a, Fig. 6c is a plan view to Fig. 6b,
  • 6d is a partially sectioned side view of the drainage element to FIG.
  • FIG. 6e a partially cutaway side view of the drainage element to FIG.
  • Fig. 7a is a detail in sectional view of an inventive
  • FIG. 7b is an enlarged sectional view of Fig. 7a
  • Fig. 8 is a detail in sectional view of an inventive
  • a concrete element 10 according to the invention is a segment section (tubbing) of a tunnel construction.
  • the segment section has a convex upper side 11 and an underside 12 arranged opposite thereto (hidden in FIG. 1 by a protective element 20).
  • the protective element 20 is arranged on the inner side 12 of the concrete element.
  • the protective element 20 has a bottom section 21 and wall sections 22, 23. At these wall portions 22, 23, a receiving portion 29 is provided, in which a seal 30 is arranged.
  • the connection between seal 30 and protective element 20 takes place, for example, by injection molding.
  • the concrete element can also have only one protective element 20 with a bottom section 21 (not shown).
  • a seal 30 can, must but not intended. If no seal is provided, the joints between the individual protective elements 20 of the concrete elements 10 are welded together.
  • the protective element 20 has, as shown in Fig. 2, a bottom portion 21, on the outer sides wall portions 22, 23 are arranged substantially at right angles, but also in any other arrangement.
  • the inside of the bottom section 21 has pin elements 17.
  • webs can also be arranged parallel to an outer wall and webs to the outer wall arranged at right angles thereto. The webs may for example be provided with openings through which concrete 16 can pass and thus produces a particularly well-retaining compound after curing.
  • the seal 30 is arranged.
  • the seal 30 is made of an elastic plastic.
  • the seal 30 has a sealing surface 31 which strikes either a different concrete surface or another sealing surface 31 of a seal 30 when assembling the individual concrete elements.
  • the seal has 30 chambers 32.
  • the elastic plastic of the seal 30 is deformed and the chambers 32 are compressed.
  • the sealing surface 31 holding projections 33 are arranged, which engage in the plastic of the side wall 22, 23 of the protective element 20.
  • a protective element 20, as shown in FIG. 2 can be produced, for example, by injection molding. Alternative embodiments are shown in FIGS. 3a to 3d.
  • 3a to 3d show alternative embodiments of the protective element 20 with regard to the fact that the protective element 20 or the bottom section and / or the wall section at least partially defines a second section 28 of prefabricated semi-finished products such as webs with projections arranged thereon are made.
  • 3a to 3d show various exemplary types of connection of the second portion 28 with a first portion 25, which was produced for example by injection molding. This connection can occur in an abrupt manner (FIGS. 3 a, 3 d and 3 c) or the second section 28 is encompassed by the first section 25 on one side (not shown) or on both sides (FIG. 3d).
  • the planar element forming the second section 28 is not only provided as part of the bottom section 21 but also as wall section 22, 23.
  • the jerky connection as shown in Fig. 3a, 3d and 3c, has surprisingly proved to be sufficient in particular in the connection of PE as a sheet-like element and pDCPD as injection-plastic of the first portion 25.
  • PE as a sheet-like element
  • pDCPD as injection-plastic of the first portion 25.
  • FIGS. 2 to 3d schematically shows a drainage element 40, which is shown in the form of an opening 41 in the protective element 20 in the bottom section 21.
  • the drainage element 40 has a hollow body 42 which corresponds to the opening 41 at its lower end 43.
  • Embodiments of the drainage element are shown in FIGS. 4 to 6e.
  • Fig. 4 shows the opening 41 in the protective element 20.
  • a hollow body 42 is arranged, which is attached to the bottom portion 21 via a weld 43 'fixed (in one piece).
  • the hollow body 42 has an inner space 44 which is defined by the wall 45 and a cover element 46.
  • the hollow body 42 may be an erectile dowel via which handling of the concrete element takes place during installation in the tunnel.
  • the wall 45 has a recess 47 which is arranged on the inner wall 48. In this recess hollow body bores 50 are provided, via which the groundwater from the inside A of the protective element 20 into the interior 44 passes the hollow body 42. From here it then passes through the opening 41 to the outer side B of the protective element 20.
  • closure elements 49 are provided in the hollow body bores 50 . This may be, for example, elements that are movably provided in the bore 50 and but due to the friction between the closure member 49 and bore 50 oppose the groundwater resistance and only after reaching a limit pressure by the groundwater from the bore 50 into the interior 44 are moved. Alternatively, the closure member 49 integrally connected to the bore 50 a, in which case the connection breaks when the limit pressure is exceeded.
  • FIG. 5 shows the opening 41 in the protective element 20.
  • a hollow body 42 is arranged. This can again be an erectile dowry.
  • a connection element 51 is provided with an internally threaded portion 52.
  • the connection of the connecting element 51 with the protective element 20 or also of the hollow body 42 with the protective element 20 can take place at a drainage element 40, for example by welding, gluing.
  • the hollow body 42 has on its outer wall 53 a male threaded portion 54 corresponding to the female threaded portion 52. The hollow body 42 is then screwed with its male threaded portion 54 in the female threaded portion 52 of the connecting element 51.
  • a recess 55 is provided, which is designed here, for example, circumferential. Another embodiment would be that the recess 55 is provided only in sections on the inner wall 48.
  • the depression 55 serves to hold at least one portion 56 of the closure element 49.
  • the closure element 49 is embodied as a ceiling-shaped with a cavity 57 here. It has a bottom portion 58 and a wall 59. An embodiment as a solid body is also possible, for example. About the portion 56, the closure member 49 in the interior 44 of the hollow body 42 in the recess 55 arranged that the opening 41 is closed. The closure element 49 is clamped over the portion 56 in the recess 55.
  • FIGS. 6a to 6e show a further embodiment of a drainage element 40.
  • the opening 41 in the protective element 20 is arranged.
  • a hollow body 42 is arranged. This can again be an erectile dowry.
  • a recess 55 is provided, which is designed here, for example, circumferential.
  • a recess 47 is provided with the hollow body bores 50.
  • a closure member 60 is shown in the recess 47, for example in the form of an O-ring, which closes the holes 50. The closing may be useful, for example, during the connection of the protective element 20 with the concrete 16 in the manufacture of the concrete element 10, so that no concrete enters the drainage element 40.
  • FIGS. 6b and 6c show an embodiment of the closure element 50.
  • the closure element 60 has a closure section 61 which is connected to an abutment element 62.
  • the abutment member 62 has a rod portion 63 which is movably and slidably provided with the shutter portion 61.
  • a blind hole 64 is provided in the closure portion, in which engages the rod portion.
  • a respective bearing surface 65 is provided, and between which a spring element 66 is arranged biased, wherein it is arranged here around the rod portion 6.
  • Fig. 6c shows a plan view the abutment member 62 having a peripheral outer portion 67 are provided on the connecting portions 68 for the rod portion 63. Between the outer portion 67, the connecting portions 68 and the rod portion 63 openings 69 are provided through which the groundwater can pass.
  • FIG. 6 d shows how the closure element 50 is arranged in the drainage element 40.
  • the abutment element 62 is arranged in the recess 70.
  • the closure portion 61 is disposed over portions 56 in the recess 55.
  • the spring element 66 pulls the closure section 61 and the abutment element 62 towards each other and thus biases the closure element 61.
  • the O-ring 60 is removed from the hollow body 42 from the recess 47 and the hollow body bores 42 are free.
  • Fig. 6e the triggered or open state of the drainage element 40 is shown.
  • the closure element 61 was released from the recess 55 and moved against the spring force of the spring element from the hollow body 42 and through the opening 41 therethrough.
  • the opening 41 is released and the groundwater can flow from the inside A to the outside B.
  • the closure element 61 is held by the spring element 66 and does not fall into the tunnel.
  • the closure element 61 can then be pushed back into the drainage element 40 until the section 56 of the closure element 61 again engages in the depression 55, so that the drainage element 40 again opens from an open position a closed state can be transferred.
  • FIG. 7a and 7b Another embodiment of the invention is shown in Figs. 7a and 7b.
  • the opening 41 is provided, on which a drainage element 40 is provided.
  • a hollow body 42 is arranged, in which there is a connection element 51 with an internally threaded portion 52. Die Connection of the connecting element 51 with the protective element 20 can take place in such a drainage element 40, for example by welding, gluing. It is also possible to provide the hollow body 42 in one piece and integrally with the protective element by producing the hollow body 42 directly together with the protective element, for example by injection molding.
  • a further hollow body 42 ' for example, again an erectile dowel or a screw plug, is introduced into the internally threaded portion 52 of the connecting element 51, with an externally threaded portion 54, which is attached to its outer wall 53 and corresponds to the internal threaded portion 52.
  • the at least one opening 50 is provided here in the connection element 51.
  • a sealing element 71 for example in the form of a rubber element, provided that the at least one opening 50 closes.
  • the sealing element 71 may be arranged on the hollow body 42 ', for example by gluing or the like, or as shown in Fig. 7, is provided on the connection element 51.
  • it can also be connected to the connection element 51 by gluing or the like, or it has a connection element 72, which can enter into a holding connection with the connection element 51.
  • the sealing element is shown with a right-angled protruding connecting element 72 that protrudes in the mounted state in a recess 73 in the connection element 51 and thereby arranges the sealing element 71 on the connection element 51.
  • connection element 51 and hollow body 42 ' are a distance 74, which can be used channel-like for drainage.
  • the distance is closed in the region of the at least one opening 50 with the sealing element 71.
  • another sealing element 75 is provided, here for example in the form of an O-ring, with a permanent sealing of the distance 74 between the connecting element 51 and hollow body 42 'is achieved to prevent uncontrolled leakage of gases or liquids here.
  • the pending liquid passes through the at least one opening 50 against the sealing element 71. This is by its aterialeigenschaft quasi biased. If the pressure is greater than the abutment force / spring force of the sealing element 71, then the sealing element 71 deforms and releases from the inner wall 48 (FIG. 7b), so that a gap D is formed, which opens into the channel-like spacing 74. The liquid may then exit in the closing direction C through the gap D and the distance 74 into the interior.
  • the sealing element 71 expands again and rests against the inner wall 48, so that the gap D closes again and the sealing element is gas-tight and liquid-tight again.
  • FIG. 8 A further embodiment according to the invention is shown in FIG. 8.
  • the opening 41 is provided, on which a drainage element 40 is provided.
  • a hollow body 42 is arranged, which may be a sleeve or a connecting element 51.
  • the hollow body 42 has in the wall 45 in the inner space 44 at least one opening 50 for the passage of the pending liquid and a recess 76.
  • an elastic sealing element 71 is provided in the interior 44 and in particular in the recess 76.
  • the sealing element 71 is further designed so that it covers the at least one opening 50 and thus closes.
  • a closure element 49 is provided holding. This has here by way of example projections 77 which engage in the recess and thus hold the closure element in the hollow body 42.
  • the drainage is done as previously described.
  • the pending liquid passes through the at least one opening 50 against the sealing element 71st This is virtually biased by its material property. If the pressure is greater than the abutment force / spring force of the sealing element 71, then the sealing element 71 deforms and releases from the inner wall 48 (FIG. 7b), so that a gap D is formed, which opens into the channel-like spacing 74.
  • the liquid may then exit in the closing direction C through the gap D and the distance 74 into the interior. Decreases the pressure of the liquid present, the sealing element 71 expands again and is located again at the inner wall 48, so that the gap D closes again and the sealing element is closed again gas and liquid-tight.
  • closure element is pressed down toward the interior in the direction of arrow E. This results in an additional sealing effect within the recess in the horizontal sections 78 of the recess 76. If the liquid continues to rise in the concrete element 10 and the pressure increases beyond a measure , so that the pending liquid can not be discharged through the opening 50. Thus, the closure member 49 can be pressed from the sealing element 71 and the recess 76 and then from the hollow body 42 in the direction of arrow E in the interior to allow a stronger liquid leakage and to prevent damage to the protective element 20.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzelement zum Verbinden mit einem Betonelement eines Tunnelausbaus, das einen Schutzabschnitt aufweist, der eine erste dem Betonelement (10) zugewandte Seite aufweist, an der wenigstens ein Verbindungselement (17) zum Herstellen einer haltenden Verbindung des Schutzabschnitts mit dem Betonelement (10) vorgesehen ist, wobei der Schutzabschnitt aus wenigstens einem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzabschnitt (20) wenigstens ein Drainageelement (40) aufweist, durch das eine Flüssigkeit von der ersten Seite des Schutzabschnitts (20) hin zur gegenüberliegenden dem Betonelement (10) abgewandten Seite des Schutzabschnitts (20) hindurchtreten kann.

Description

Schutzelement zum Verbinden mit einem Betonelement eines Tunnelausbaus mit Drainage
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Schutzelement zum Verbinden mit einem Betonelement eines Tunnelausbaus, das einen Schutzabschnitt aufweist, der eine erste dem Betonelement zugewandte Seite aufweist, an der wenigstens ein Verbindungselement zum Herstellen einer haltenden Verbindung des Schutzabschnitts mit dem Betonelement vorgesehen ist, wobei der Schutzabschnitt aus wenigstens einem Kunststoff besteht.
Derartige Betonelemente bzw. Schutzelemente sind unter anderem aus WO 2005/024183 A1 und aus WO 201 1/085734 A1 bekannt. Eine alternative Ausführungsform ist aus der JP 2004132002 bekannt.
Solche Betonelemente werden in der Fachsprache auch als "Tübbings" bezeichnet und werden z. B. 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 weist einen kleineren äußeren Durchmesser als der Bohrkopf auf, so dass kein direkter Kontakt zwischen Tunnelwand und Schild besteht. Wenn die Tunnelbohrmaschine ein bestimmtes Stück vorangetrieben 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 gesamten Umfang des Tunnels. Der Spalt zwischen Ring und Tunnelwand wird ggf. mit Mörtel gefüllt, z. B. um Setzungen vorzubeugen. Hierfür offenbart WO 2005/0241863 A1 im Zentrum des
BESTÄTIGUNGSKOPIE Betonelements ein Injektionsloch, welches als ein die äußere Oberfläche des Betonelements mit der inneren Oberfläche des Betonelements verbindendes Loch ausgestaltet ist. Nachdem das einzelne Betonelement positioniert und mit seinen benachbarten Betonelementen verbunden ist, wird über das Injektionsloch Mörtel zwischen Betonelement und Tunnelwand injiziert. Damit wird Setzungen im Boden, der die Betonelemente umgibt, vorgebeugt. Zusätzlich kann das Betonelement mittels des Injektionslochs durch Eingreifen eines geeigneten Werkzeugs versetzt und positioniert werden. Dieser Art von Tunnelbau wird u. a. 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 Innenseite der Tübbings wird mit einer Verkleidung abgedichtet, so dass kein Abwasser und keine aus dem Abwasser aufsteigenden Gase über die Tunnelwände in den Beton gelangen können und diesen beschädigen können (Korrosion).
Bei einem mit Betonelementen gemäß WO 2005/0241863 A1 oder WO 2001 1/085734 A1 verkleideten Tunnel schützt die Schutzschicht aus Schutzelementen den Beton des Betonelements vor der Einwirkung von aggressiven (z.B. korrosiven) Gasen oder Flüssigkeiten. Zusammen mit Dichtungen dichten die Schutzelemente der Betonelemente der Verkleidung den Tunnel somit von innen her ab. Das Betonelement wird vorgefertigt mit dem Schutzelement hergestellt, wodurch ein Abdichten der Verkleidung als separater Arbeitsschritt im Tunnelbau, beispielsweise das Verschweißen der Fugen zwischen den Schutzelementen/Schutzschichten benachbarter Betonelemente entfällt.
Aus WO 2005/024183 A1 , aus WO 201 1/085734 A1 und ebenfalls aus JP2004132002 ist bekannt, dass die für den Tunnelausbau verwendeten Tübbings vorproduziert werden, und dass bereits bei der Produktion der Tübbings eine Verkleidung auf der Innenseite der Tübbings angeordnet wird, durch die im zusammengesetzten Zustand der einzelnen Tübbings zu Ringen eine Abdichtung der Tunnelwand gegen Wasser, Abwässer und Gase erfolgt. Dabei ist auf dem Betonelement eine Schutzschicht vorgesehen, welche eine einer konvexen äußeren Oberfläche gegenüberliegende innere Oberfläche des Tübbings abdeckt. Diese Schutzschicht besteht gemäß WO 2005/024183 A1 aus Glasfaserkunststoff oder Polyethylen (PE), gemäß WO 201 1/085734 A1 aus Polydicyclopentadiene (pDCPD), bzw. gemäß JP2004132002 aus einem synthetischen Harz und hierbei insbesondere aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), PVC, Polyester oder Vinylester und wird mittels mechanischer Verankerung fest im Beton verankert, so dass eine untrennbare Verbindung der Schutzschicht mit dem Beton entsteht. Die Schutzschicht ist dabei so ausgelegt, dass nur die Innenseite des Tübbingelements abgedeckt wird (JP2004132002) oder auch eine Seitenfläche des Betonelements teilweise ebenfalls mit eingeschlossen wird (WO 2005/024183 A1 , WO 201 1/085734 A1 ).
Gemäß WO 2005/024183 A1 und WO 201 1/085734 A1 wird anschließend an der Seitenfläche eine Dichtung, die über der Schutzschicht hinaussteht, vorgesehen. Die Dichtung ist aus einem elastischen Material hergestellt, so dass bei Zusammensetzen der einzelnen Tübbings zum Tunnelausbau die Fugen zwischen den benachbarten Betonelementen durch die Dichtung verschlossen werden. Alternativ kann das Verschließen der Fugen durch ein Verschweißen der einzelnen auf der Innenseite der Betonelemente vorgesehenen Schutzschichten erfolgen.
Das Betonelement selbst wird Gemäß WO 2005/024183 A1 mittels einer Schalung hergestellt. In die Schalung wird eine Schutzschicht auf den Schalungsboden aufgelegt. Des Weiteren werden, sofern vorgesehen, an die Seitenwände der Schalung ebenfalls Schutzschichtelemente gestellt. Des Weiteren weist die Schalung, sofern vorgesehen, eine Aussparung auf, in die die Dichtung eingesetzt wird. Anschließend wird in Verbindung mit Bewehrung der Beton in die Schalung eingebracht. Nach Aushärten des Betons wird der Tübbing als Tunnelausbau eingesetzt.
In der Praxis hat sich ergeben, dass im Übergang zwischen Schutzschicht und Dichtung gemäß WO 2005/024183 A1 immer dann Undichtigkeiten auftreten können, wenn die hinreichende Sorgfalt bei der Herstellung des Betonelements beim Einsetzen der Dichtung in die Schalung nicht aufgewendet wurde und/oder beim Anordnen der Dichtung in Bezug auf die Schutzschicht. Hiergegen schlägt WO 201 1/085734 A1 vor, dass das Schutzelement aus einem spritzgussfähigen Kunststoff hergestellt wird und dass eine einstückige Verbindung zwischen Dichtung und Schutzelement bereitgestellt wird, indem die Dichtung beim Herstellen des Schutzelements durch Umspritzen mit diesem verbunden wird.
Steht beispielsweise im Bereich des Tunnels Grundwasser an, besteht die Gefahr, dass dieses unter Druck steht oder sich ein entsprechender Druck gemäß der Teufe des Tunnels ergibt. Liegen Risse im Beton vor bzw. dringt das Grundwasser durch den Beton hindurch, steht dieses an der Innenseite der Schutzschicht/der Schutzelemente an, so dass diese/dieses druckbeaufschlagt ist und entsprechend dimensioniert werden muss, um einem Versagen der Schutzschicht entgegenzuwirken. Dieses trat insbesondere bei Tunneln mit Tübbings gemäß WO 2005/024183 A1 auf, bei dem sich die Verankerungen aus dem Beton lösten. Hier gegen sah WO 201 1/085734 A1 eine andere Dimensionierung der Anker vor. Dieses ist sicher, führt ggf. zu einem erhöhten Aufwand bei der Herstellung der Schutzelemente bzw. der fertigen Betonelemente. Werden die Schutzelemente miteinander verschweißt, was meistens händisch geschieht, muss auf eine entsprechende Güte der Schweißnähte geachtet werden.
Bei einer zweischaligen Bauweise, bei der auf die Tübbings eine Innenschale vor Ort aufgebracht wird, wird ggf. nicht der gesamte Ring mit eine Schutzschicht verkleidet, sondern im Sohlenbereich wird die Schutzschicht in dem Bereich ausgespart, der nicht trocken fällt. Das anstehende Wasser kann dann an der den Betonelementen zugewandten Seite zur Sohle hin abfließen und dort dann in den Tunnel eintreten und über diesen abfließen. Dieses ist möglich, wenn dieser Bereich nicht trocken fällt, so dass keine Korrosion des Betons entsteht. Ein solcher Aufbau ist nicht möglich, wenn die Abwässer für sich genommen nicht verdünnt werden dürfen oder wenn die Abwässer für sich genommen bereits so aggressiv sind, dass der Beton beeinträchtigt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schutzelement bereitzustellen, mit dem Korrosion des Betons durch Gase und Flüssigkeiten sicher vermieden werden kann und gleichzeitig ein Ablösen des Schutzelements vom Beton vermieden wird.
Hinsichtlich des Schutzschichtelements wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schutzabschnitt wenigstens ein Drainageelement aufweist, durch das eine Flüssigkeit von der ersten Seite des Schutzabschnitts hin zur gegenüberliegenden dem Betonelement abgewandten Seite des Schutzabschnitts hindurchtreten kann.
Überraschender Weise hat sich bei einer Suche der Verbesserung des zuvor dargelegten Schutzelements ergeben, dass es möglich ist, statt die Verankerung des Schutzelements gegenüber dem Betonelement zu verstärken, stattdessen gezielt das anstehende Grundwasser abzuführen und dadurch das druckbedingte Ablösen zu verhindern und gleichzeitig die Dichtigkeit der Schutzschicht im Hinblick auf eine mögliche Korrosion des Betons zu gewährleisten. Bisher wurde davon ausgegangen, dass es nicht möglich sein wird, dass Grundwasser, das den Beton von außen bis zum Schutzelement durchdringt, gezielt abgeführt werden kann. Es bilden sich allerdings zwischen Schutzelement und Beton Bereiche in flächigen Abschnitten, die nicht fest mit dem Beton verbunden sind, durch die das Grundwasser fließen kann, insbesondere hin zu wenigstens einem vorgesehenen Drainageelement. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Drainageelement wenigstens eine Öffnung im Schutzelement aufweist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Drainageelement ein Verschlusselement und bevorzugt eine Aufnahme für ein Verschlusselement zum Verschließen des Drainageelements gegenüber der gegenüberliegenden Seite des Schutzabschnitts, bevorzugt zum Verschließen der Öffnung, aufweist. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich eine hinreichende Korrosionssicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig ein Ablösen der Schutzelemente zu vermeiden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Verschlusselement vorgespannt in der Öffnung angeordnet ist, wobei bevorzugt zur Bereitstellung der Vorspannung ein Federelement oder eine elastische Element vorgesehen ist. Durch ein Vorspannen kann sichergestellt werden, dass die Drainage nur erfolgt, wenn bestimmte Grenzdrücke erreicht werden, ab denen ein kritischer Wert im Hinblick auf die Verankerung des Schutzelements im Beton gegeben ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Drainageelement korrespondierend zur Öffnung einen Hohlkörper, bevorzugt in Form einer Hülse, aufweist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, es sich bei dem Hohlkörper um einen Erektordübel handelt. Durch das Vorsehen eines Hohlkörpers wird sichergestellt, dass ein hinreichendes Abfördern des Grundwassers im Bereich des Schutzelements gewährleistet ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass in einer Wandung des Hohlkörpers wenigstens eine Hohlkörperöffnung vorgesehen ist, durch die die Flüssigkeit von der ersten Seite in die Hülse hindurchtreten kann. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass in und/oder vor der wenigstens einen Hohlkörperöffnung ein Verschlusskörper vorgesehen ist, der bevorzugt so ausgelegt ist, dass die Hohlköperöffnung nach Überschreiten eines Grenzdrucks freigebbar ist. Hierbei kann es sich auch um eine Membran handeln. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Schutzabschnitt wenigstens einen Bodenabschnitt aufweist oder wenigstens einen Bodenabschnitt und wenigstens einen Wandabschnitt aufweist. Auf diese Weise wird es möglich, eine besonders hohe Abdichtungswirkung des Schutzelements in Verbindung mit dem Betonelement zu erreichen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Schutzelement wenigstens eine Dichtung aufweist, die einstückig mit dem Schutzabschnitt verbunden ist, wobei die Verbindung gasdicht und flüssigkeitsdicht ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Drainageelement am wenigstens einen Bodenabschnitt und/oder am wenigstens einen Wandabschnitt vorgesehen ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die einstückige Verbindung der Dichtung mit dem Schutzabschnitt durch Spritzgießen mit dem wenigstens einen Kunststoff hergestellt ist. Hierdurch wird es möglich das Spritzgießen im Wesentlichen auf das direkte Verbinden des Bodenabschnitts mit der Dichtung zu beschränken. Durch das einstückige Verbinden der Dichtung und der Verbindungselemente mit dem Schutzabschnitt wird auf besonders einfache Weise eine flüssigkeitsdichte und gasdichte Verbindung hergestellt. Durch das Spritzgießen kann gewährleistet werden, dass die Schutzelemente mit gleichbleibend hoher Qualität hergestellt werden, so dass in Bezug auf das fertige Betonelement die Schutzwirkung des Schutzelements besonders hoch und von gleichbleibend hoher Qualität, unabhängig vom Herstellungsprozess des Betonelements, ist. Das Schutzelement ist dabei so ausgeformt, dass, bezogen auf die Dichtung, eine zumindest auf drei Seiten vorgesehene Umschließung des Dichtungsmaterials mit dem Spritzgussmaterial vorgesehen ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Bodenabschnitt wenigstens einen Bereich in Form eines zweite aus wenigstens einem Kunststoff aufweist, dass der zweite Abschnitt im Wesentlichen aus einer Folie, einer Platte oder einer Bahn besteht, die bevorzugt mit Verbindungselementen verbunden ist, und/oder dass der zweiten Abschnitt aus einem weiteren Kunststoff gebildet ist. Hierdurch ist es möglich, wenigstens einen vorbereiteten Abschnitt des Schutzelementes mit dem spritzgussfähigen Kunststoff so zu verbinden, dass eine hinreichende Dichtigkeit des Schutzelements erreicht werden kann. Gleichzeitig lassen sich dadurch auf einfache Weise die Herstellungskosten des Schutzelements senken, da es zum einen möglich wird, die Spritzgussmenge zu reduzieren und dadurch die Herstellung und die Spritzgussform zu vereinfachen.
Unter Spritzgießen werden hier sämtliche Verfahren verstanden die sich unter das Spritzgießen subsummieren lassen, also Verfahren, bei denen direkt ein oder mehrere Thermoplaste/Duroplaste/Elastomere beispielsweise als Polymere oder auch Monomere in eine Form alleine, einzeln, nacheinander oder gleichzeitig eingebracht werden, (beispielweise Overmolding/Überspritzen oder Mehrkomponentenspritzgießen), oder bei denen Monomere verarbeitet werden, die erst in der Spritzgussform zu Polymeren werden (beispielsweise reaction overmolding). Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Verbindungselement um eine Ankerstruktur, eine Wabenstruktur, einen Steg, einen Stift und/oder ein Flächenelement mit Öffnungen handelt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Verbindungselement um Vorsprünge handelt, die bevorzugt aus dem gleichen Kunststoff bestehen wie der Bodenabschnitt und/oder Wandabschnitt. Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Schutzabschnitt einstückig mit dem wenigstens einen Verbindungselement verbunden ist, wobei bevorzugt die einstückige Verbindung durch Spritzgießen des Kunststoffs hergestellt ist. Insbesondere Flächenelemente, wie Wabenstrukturen oder Flächenabschnitte mit durchgehenden Öffnungen, erlauben eine besonders gute Verankerung des Schutzelements mit dem Betonelement über die gesamte Fläche des Schutzelements hinweg. Das zusätzliche Vorsehen von Stiften oder dgl., die ggf. weiter in den Beton des Betonelements hineinreichen, kann eine erhöhte punktuelle Haltekrafterhöhung erreicht werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass des Weiteren auch ein Deckenelement vorgesehen ist, so dass ein Hohlkörper erzeugt wird, in den dann anschließend der Beton und ggf. bereits beim Spritzgießen Bewehrung eingebracht wird. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Betonelement auch auf seinen Außenseiten gegen aggressive Wässer im Gebirge geschützt werden muss.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Kunststoff um ein Polydicyclopentadiene (pDCPD), bevorzugt in einer hochtemperaturfesten Form, oder ein Harz handelt, wobei dem Kunststoffharz ggf. Verstärkungselemente, wie beispielsweise Glasfasern, zugesetzt werden. Mit diesem Kunststoff lässt sich eine hohe Produktgeschwindigkeit aufgrund der schnellen Verarbeitungseigenschaften erreichen. Gleichzeitig ist eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit im Einsatz gegeben. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Kunststoff des Flächenelements um einen Thermoplast, bevorzugt PE, handelt. Hierbei handelt es sich um besonders kostengünstige Kunststoffe. Bauteile aus diesen, wie beispielsweise Platten, Bahnen oder Folien lassen sich dezentral vor Ort direkt herstellen, so dass erheblicher Transportaufwand und ggf. auch Lageraufwand der fertigen Produkte entfällt.
Hinsichtlich des Betonelements zum Erstellen eines Tunnelausbaus sieht die Lehre der Erfindung vor, dass ein vorbeschriebenes Schutzelement verwendet wird. Hierbei handelt es sich dann um ein Betonelement zum Erstellen eines Tunnelausbaus mit einer konvexen äußeren Oberfläche und einer gegenüberliegenden inneren Oberfläche), wobei ein Schutzelement über wenigstens ein Verbindungselement mit der inneren Oberfläche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement ein vorbeschriebenes Schutzelement ist.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen
Betonelements mit erfindungsgemäßen Schutzelement, Fig. 2 eine Schnittansicht zum Schutzelement gemäß Fig. 1 ,
Fig.3a - 3d Prinzipskizzen in Schnittansichten alternativer Ausführungsformen zu Fig. 2, Fig. 4 einen Ausschnitt in Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Schutzelements einer ersten Ausführungsform eines Drainageelements,
Fig. 5 einen Ausschnitt in Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Schutzelements einer zweiten Ausführungsform eines Drainageelements,
Fig.6a einen Ausschnitt in Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Schutzelements ' einer dritten Ausführungsform eines Drainageelements, Fig. 6b eine Seitenansicht von Bestandteilen des Drainageelements zu Fig. 6a, Fig. 6c eine Draufsicht zu Fig. 6b,
Fig. 6d eine teilgeschnittene Seitenansicht des Drainageelements zu Fig.
6a im montierten Zustand, Fig. 6e eine teilgeschnittene Seitenansicht des Drainageelements zu Fig.
6a im ausgelösten Zustand,
Fig. 7a einen Ausschnitt in Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Schutzelements einer vierten Ausführungsform eines Drainageelements,
Fig. 7b eine vergrößerte Schnittansicht zu Fig. 7a, und
Fig. 8 einen Ausschnitt in Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Schutzelements einer fünften Ausführungsform eines
Drainageelements
Bei einem erfindungsgemäßen Betonelement 10 (Fig. 1 ) handelt es sich um einen Segmentabschnitt (Tübbing) eines Tunnelausbaus. Der Segmentabschnitt weist eine konvexe Oberseite 1 1 auf und eine dazu gegenüberliegend angeordnete Unterseite 12 (in Fig. 1 verdeckt durch ein Schutzelement 20). An der Innenseite 12 des Betonelements ist das Schutzelement 20 angeordnet. Das Schutzelement 20 weist in dieser Ausführungsform einen Bodenabschnitt 21 und Wandabschnitte 22, 23 auf. An diesen Wandabschnitten 22, 23 ist ein Aufnahmebereich 29 vorgesehen, in dem eine Dichtung 30 angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Dichtung 30 und Schutzelement 20 erfolgt beispielsweise durch Spritzgießen.
Alternativ kann das Betonelement auch nur ein Schutzelement 20 mit einem Bodenabschnitt 21 aufweisen (nicht dargestellt). Eine Dichtung 30 kann, muss aber nicht vorgesehen sein. Ist keine Dichtung vorgesehen, werden die Fugen zwischen den einzelnen Schutzelementen 20 der Betonelemente 10 miteinander verschweißt. Das Schutzelement 20 weist, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Bodenabschnitt 21 auf, an dessen Außenseiten Wandabschnitte 22, 23 im Wesentlichen rechtwinklig, allerdings auch in beliebiger anderer Anordnung, angeordnet sind. Zur Herstellung einer haltenden Verbindung zwischen dem Schutzelement 20 und dem Betonelement 10 weist die Innenseite des Bodenabschnitts 21 Stiftelemente 17 auf. Alternativ und nicht dargestellt können auch Stege parallel zur einen Außenwand und Stege zur rechtwinklig dazu angeordneten Außenwand angeordnet sein. Die Stege können beispielsweise mit Öffnungen versehen sein, durch die Beton 16 hindurchtreten kann und damit nach Aushärtung eine besonders gut haltende Verbindung erzeugt.
In einem Aufnahmebereich 29 ist die Dichtung 30 angeordnet. Die Dichtung 30 besteht aus einem elastischen Kunststoff. Die Dichtung 30 weist eine Dichtfläche 31 auf, die beim Zusammensetzen der einzelnen Betonelemente entweder auf eine andere Betonfläche oder eine andere Dichtfläche 31 einer Dichtung 30 trifft. Im Inneren weist die Dichtung 30 Kammern 32 auf. Beim Zusammensetzen der Betonelemente 10 wird der elastische Kunststoff der Dichtung 30 verformt und die Kammern 32 werden zusammengedrückt. Gegenüberliegend zur Dichtfläche 31 sind Haltevorsprünge 33 angeordnet, die in den Kunststoff der Seitenwand 22, 23 des Schutzelements 20 eingreifen. Diese und die naheliegenden Seitenwände der Dichtung 30 verbinden sich beim Spritzgießen mit dem Kunststoff des Schutzelements bzw. werden von diesem gasdicht umschlossen.
Ein Schutzelement 20, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, kann beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt werden. Alternative Ausführungsformen sind in Fig. 3a bis 3d dargestellt.
Fig. 3a bis Fig. 3d zeigen alternative Ausführungsformen des Schutzelements 20 im Hinblick darauf, dass das Schutzelement 20 bzw. der Bodenabschnitt und/oder der Wandabschnitt wenigstens teilweise eine zweiten Abschnitt 28 aus vorgefertigten Halbzeugen wie Bahnen mit daran angeordneten Vorsprüngen hergestellt sind. Fig. 3a bis 3d zeigen dabei verschiedene beispielhafte Arten der Verbindung des zweiten Abschnitts 28 mit einem ersten Abschnitt 25, der beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt wurde. Diese Verbindung kann stoßartig erfolgen (Fig. 3a, 3d und 3c) oder der zweite Abschnitte 28 wird von ersten Abschnitt 25 einseitig (nicht dargestellt) oder beidseitig (Fig. 3d) umgriffen. In Fig. 3b ist das den zweiten Abschnitt 28 bildende flächige Element nicht nur als Bestandteil des Bodenabschnitts 21 , sondern auch als Wandabschnitt 22, 23 vorgesehen. Das stoßartige Verbinden, wie in Fig. 3a, 3d und 3c dargestellt, hat sich überraschender weise als hinreichend insbesondere bei der Verbindung von PE als flächigem Element und pDCPD als Spritzguss fähigem Kunststoff des ersten Abschnitts 25 erwiesen. Es ist je nach Anforderung an das Schutzelement auch möglich, mehrere flächige Abschnitte ggf. aus unterschiedlichen Materialien vorzusehen, die dann über mehrere erste Abschnitt 25 miteinander über den oder mehrere unterschiedliche spritzgussfähige/n Kunstsoff/e verbunden werden. Dieses gilt sowohl für Bodenabschnitt 21 , Wandabschnitt 22, 23 als auch Deckenabschnitte.
Fig. 1 weist schematisch ein Drainageelement 40 auf, das in Form einer Öffnung 41 im Schutzelement 20 im Bodenabschnitt 21 dargestellt ist. Wie in Fig. 2 bis 3d schematisch dargestellt ist, weist das Drainageelement 40 einen Hohlkörper 42 auf, der an seinem unteren Ende 43 mit der Öffnung 41 korrespondiert.
Ausführungsformen des Drainageelements sind in den Fig. 4 bis Fig. 6e dargestellt.
Fig. 4 zeigt dabei die Öffnung 41 im Schutzelement 20. An dem Schutzelement 20 ist ein Hohlkörper 42 angeordnet, der an den Bodenabschnitt 21 über eine Schweißnaht 43' fest (einstückig) angebracht ist. Der Hohlkörper 42 weist einen Innenraum 44 auf, der durch die Wandung 45 und ein Deckelelement 46 definiert wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Hohlkörper 42 um einen Erektordübel handeln, über den ein Handling des Betonelements beim Einbau vor Ort im Tunnel erfolgt. Die Wandung 45 weist eine Vertiefung 47 auf, die auf der Innenwandung 48 angeordnet ist. In dieser Vertiefung sind Hohlkörperbohrungen 50 vorgesehen, über die das Grundwasser von der Innenseite A des Schutzelements 20 in den Innenraum 44 dem Hohlkörper 42 gelangt. Von hier gelangt es dann durch die Öffnung 41 zur Außenseite B des Schutzelements 20. In den Hohlkörperbohrungen 50 sind Verschlusselemente 49 vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Elemente handeln, die beweglich in der Bohrung 50 vorgesehen sind und die aber aufgrund der Reibung zwischen Verschlusselement 49 und Bohrung 50 dem Grundwasser einen Widerstand entgegensetzen und erst nach Erreichen eines Grenzdruck durch das Grundwasser aus der Bohrung 50 in den Innenraum 44 bewegt werden. Alternativ kann das Verschlusselement 49 einstückig mit der Bohrung 50 verbunden ein, wobei dann die Verbindung beim Überschreiten des Grenzdrucks aufbricht.
Fig.5 zeigt die Öffnung 41 im Schutzelement 20. Korrespondierend an dem Schutzelement 20 ist ein Hohlkörper 42 angeordnet. Hierbei kann es sich wiederum um einen Erektordübel handeln. Am Schutzelement 20 ist ein Anschlusselement 51 mit einem Innengewindeabschnitt 52 vorgesehen. Die Verbindung des Anschlusselements 51 mit dem Schutzelement 20 oder auch des Hohlkörpers 42 mit dem Schutzelement 20 kann bei einem Drainageelement 40 beispielsweise über Schweißen, Kleben erfolgen. Es ist auch möglich, den Hohlköper 42 einstückig und integral mit dem Schutzelement vorzusehen, indem der Hohlköper 42 direkt mit dem Schutzelement zusammen hergestellt wird, beispielsweise durch Spritzgießen. In Fig. 5 weist der Hohlkörper 42 an seine Außenwandung 53 einen zum Innengewindeabschnitt 52 korrespondierenden Außengewindeabschnitt 54 auf. Der Hohlkörper 42 wird dann mit seinem Außengewindeabschnitt 54 in den Innengewindeabschnitt 52 des Anschlusselements 51 eingeschraubt.
An der Innenwandung 48 ist eine Vertiefung 55 vorgesehen, die hier beispielsweise umlaufend ausgeführt ist. Eine weitere Ausführungsmöglichkeit wäre, dass die Vertiefung 55 nur abschnittsweise an der Innenwandung 48 vorgesehen ist. Die Vertiefung 55 dient zur haltenden Aufnahme wenigstens eines Abschnitts 56 des Verschlusselements 49. Das Verschlusselement 49 ist hier deckeiförmig mit einem Hohlraum 57 ausgeführt. Es weist einen Bodenabschnitt 58 und eine Wandung 59 auf. Eine Ausführung als Vollkörper ist beispielsweise ebenfalls möglich. Über den Abschnitt 56 ist das Verschlusselement 49 im Innenraum 44 des Hohlkörpers 42 so in der Vertiefung 55 angeordnet, dass die Öffnung 41 verschlossen ist. Das Verschlusselement 49 wird über den Abschnitt 56 in der Vertiefung 55 eingeklemmt. Alternativ kann das Verschlusselement auch über ein Gewinde in die Öffnung 41 oder in den Hohlkörper 42 oder in die Öffnungen 50 eingeschraubt sein. Das Grundwasser drückt nach Überschreiten eine Grenzdrucks das Verschlusselement 49 aus dem Hohlkörper 42 bzw. aus der Öffnung 41 , so dass das Grundwasser zum Innenraum gelangen kann. Der Verschlusselement 49 löst sich vom Drainageelement 40 und gelangt dabei in den Tunnel. Fig. 6a bis 6e zeigen eine weitere Ausführungsform eines Drainageelements 40. Hierbei ist wiederum die Öffnung 41 im Schutzelement 20 angeordnet. Korrespondierend an dem Schutzelement ist ein Hohlkörper 42 angeordnet. Hierbei kann es sich wiederum um einen Erektordübel handeln. An der Innenwandung 48 ist eine Vertiefung 55 vorgesehen, die hier beispielsweise umlaufend ausgeführt ist. Weiterhin ist eine Vertiefung 47 mit den Hohlkörperbohrungen 50 vorgesehen. In Fig. 6a ist in der Vertiefung 47 ein Verschlusselement 60 beispielsweise in Form eines O-Rings gezeigt, der die Bohrungen 50 verschließt. Das Verschließen kann beispielsweise während des Verbindens des Schutzelements 20 mit dem Beton 16 beim Herstellen des Betonelements 10 sinnvoll sein, damit kein Beton in das Drainageelement 40 gelangt.
Fig. 6b und Fig. 6c zeigen eine Ausführungsform des Verschlusselements 50. Das Verschlusselement 60 weist einen Verschlussabschnitt 61 auf, der mit einem Widerlagerelement 62 verbunden ist. Hier weist das Widerlagerelement 62 einen Stababschnitt 63 auf, der beweglich und verschiebbar mit dem Verschlussabschnitt 61 vorgesehen ist. Hier ist im Verschlussabschnitt ein Sackloch 64 vorgesehen, in das der Stababschnitt eingreift. Am Sackloch oder auch am Verschlussabschnitt 61 auf der einen Seite und am Widerlagerelement 62 ist eine jeweils Auflagerfläche 65 vorgesehen, an und zwischen denen ein Federelement 66 vorgespannt angeordnet ist, wobei es hier um den Stababschnitt 6 angeordnet ist. Es ist hier vorteilhaft, wenn das Federelement 66 den Verschlussabschnitt 61 und das Widerlagerelement 62 zueinander ziehen, so dass das auf den Verschlussabschnitt 61 wirkende Grundwasser diesen von dem Widerlagerelement 62 weg bewegen muss. Fig. 6c zeigt eine Draufsicht auf das Widerlagerelement 62, das einen umlaufenden Außenabschnitt 67 aufweist, an dem Verbindungsabschnitte 68 für den Stababschnitt 63 vorgesehen sind. Zwischen dem Außenabschnitt 67, den Verbindungsabschnitten 68 und dem Stababschnitt 63 sind Öffnungen 69 vorgesehen, durch die das Grundwasser hindurchtreten kann.
Weiterhin ist eine Vertiefung 70 zur Aufnahme des Widerlagerelements 62 in der Innenwandung 48 umlaufend vorgesehen. In Fig. 6d ist gezeigt, wie das Verschlusselement 50 im Drainageelement 40 angeordnet ist. Dabei ist das Widerlagerelement 62 in der Vertiefung 70 angeordnet. Weiterhin ist der Verschlussabschnitt 61 über Abschnitte 56 in der Vertiefung 55 angeordnet. Gleichzeitig zieht das Federelement 66 den Verschlussabschnitt 61 und das Widerlagerelement 62 zueinander und spannt damit das Verschlusselement 61 vor. Der O-Ring 60 ist aus dem Hohlkörper 42 aus der Vertiefung 47 entfernt und die Hohlkörperbohrungen 42 sind frei.
In Fig. 6e ist der ausgelöste bzw. offene Zustand des Drainägeelements 40 gezeigt. Durch das Grundwasser wurde das Verschlusselement 61 aus der Vertiefung 55 gelöst und gegen die Federkraft des Federelements aus dem Hohlkörper 42 und durch die Öffnung 41 hindurch bewegt. Die Öffnung 41 ist freigegeben und das Grundwasser kann von der Innenseite A zur Außenseite B fließen. Das Verschlusselement 61 wird aber durch das Federelement 66 gehalten und fällt nicht in den Tunnel. Bei einer Begehung des Tunnels kann dann, nachdem der Grundwasserdruck zurück gegangen ist, das Verschlusselement 61 wieder in das Drainageelement 40 hineingedrückt werden, bis der Abschnitt 56 des Verschlusselements 61 wieder in die Vertiefung 55 eingreift, so dass das Drainageelement 40 wieder von einem offenen in einen geschlossenen Zustand überführt werden kann.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in den Fig. 7a und 7b dargestellt. Im Schutzelement 20 ist wiederum die Öffnung 41 vorgesehen, an der ein Drainageelement 40 vorgesehen ist. Korrespondierend an dem Schutzelement 20 ist ein Hohlkörper 42 angeordnet, bei dem es sich hier ein Anschlusselement 51 handelt mit einem Innengewindeabschnitt 52. Die Verbindung des Anschlusselements 51 mit dem Schutzelement 20 kann bei einem solchen Drainageelement 40 beispielsweise über Schweißen, Kleben erfolgen. Es ist auch möglich, den Hohlköper 42 einstückig und integral mit dem Schutzelement vorzusehen, indem der Hohlköper 42 direkt mit dem Schutzelement zusammen hergestellt wird, beispielsweise durch Spritzgießen.
In Fig. 7a wird in das Innengewindeabschnitts 52 des Anschlusselements 51 ein weiterer Hohlkörper 42' beispielsweise wiederum ein Erektordübel oder eine Verschlussschraube, mit einem an seiner Außenwandung 53 angebrachten zum Innengewindeabschnitt 52 korrespondierenden Außengewindeabschnitt 54 eingebracht. I
Die wenigstens eine Öffnung 50 ist hier im Anschlusselement 51 vorgesehen. Weiterhin ist ein Dichtelement 71 , beispielsweise in Form eines Gummielements, vorgesehen, dass die wenigstens eine Öffnung 50 verschließt. Das Dichtelement 71 kann dabei auf dem Hohlkörper 42' angeordnet sein, beispielsweise durch Kleben oder dergleichen, oder wie in Fig. 7 gezeigt, ist am Anschlusselement 51 vorgesehen. Hier kann es auch durch Kleben oder dergleichen mit dem Anschlusselement 51 verbunden sein, oder es weist ein Anschlusselement 72 auf, das eine haltende Verbindung mit dem Anschlusselement 51 eingehen kann. In Fig. 7a ist das Dichtelement mit einem rechtwinklig hervorspringenden Anschlusselement 72 gezeigt, dass im montierten Zustand in eine Vertiefung 73 im Anschlusselement 51 hineinragt und dadurch das Dichtelement 71 am Anschlusselement 51 anordnet.
Zwischen Anschlusselement 51 und Hohlkörper 42' befindet sich ein Abstand 74, der kanalartig zur Entwässerung genutzt werden kann. Der Abstand ist im Bereich der wenigstens einen Öffnung 50 mit dem Dichtelement 71 verschlossen. Oberhalb ist ein weiteres Dichtelement 75 vorgesehen, hier beispielsweise in Form eines O-Rings, mit dem eine dauerhafte Abdichtung des Abstands 74 zwischen Anschlusselement 51 und Hohlkörper 42' erreicht wird, um einen unkontrollierten Austritt von Gasen oder Flüssigkeiten hier zu verhindern.
Die anstehende Flüssigkeit gelangt durch die wenigstens eine Öffnung 50 gegen das Dichtelement 71. Dieses ist durch seine aterialeigenschaft quasi vorgespannt. Wird der Druck größer als die Widerlagerkraft/Federkraft des Dichtelements 71 , dann verformt sich das Dichtelement 71 und löst sich von der Innenwand 48 (Fig. 7b), so dass sich ein Spalt D bildet, der in den kanalartigen Abstand 74 mündet. Die Flüssigkeit kann dann in Abschlussrichtung C durch den Spalt D und den Abstand 74 in den Innenraum abließen.
Verringert sich der Druck der anstehenden Flüssigkeit dehnt sich das Dichtelement 71 wieder aus und liegt wieder an der Innenwand 48 an, so dass sich der Spalt D wieder schließt und das Dichtelement wieder gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in den Fig. 8 dargestellt. Im Schutzelement 20 ist wiederum die Öffnung 41 vorgesehen, an der ein Drainageelement 40 vorgesehen ist. Korrespondierend an dem Schutzelement 20 ist ein Hohlkörper 42 angeordnet, bei dem es sich um eine Hülse oder ein Anschlusselement 51 handeln kann. Der Hohlkörper 42 weist in der Wandung 45 im Innenraum 44 wenigstens eine Öffnung 50 zum Durchtreten der anstehenden Flüssigkeit und eine Vertiefung 76 auf. Im Innenraum 44 und insbesondere in der Vertiefung 76 ist ein elastisches Dichtelement 71 vorgesehen. Das Dichtelement 71 ist des Weiteren so ausgeführt, dass es die wenigstens eine Öffnung 50 abdeckt und damit verschließt.
In das Dichtelement 71 bevorzugt in Verbindung mit der Vertiefung, ist haltend ein Verschlusselement 49 vorgesehen. Dieses weist hier beispielhaft Vorsprünge 77 auf, die in die Vertiefung eingreifen und damit das Verschlusselement im Hohlkörper 42 halten. Die Entwässerung erfolgt wie zuvor beschrieben. Die anstehende Flüssigkeit gelangt durch die wenigstens eine Öffnung 50 gegen das Dichtelement 71 . Dieses ist durch seine Materialeigenschaft quasi vorgespannt. Wird der Druck größer als die Widerlagerkraft/Federkraft des Dichtelements 71 , dann verformt sich das Dichtelement 71 und löst sich von der Innenwand 48 (Fig. 7b), so dass sich ein Spalt D bildet, der in den kanalartigen Abstand 74 mündet. Die Flüssigkeit kann dann in Abschlussrichtung C durch den Spalt D und den Abstand 74 in den Innenraum abließen. Verringert sich der Druck der anstehenden Flüssigkeit dehnt sich das Dichtelement 71 wieder aus und liegt wieder an der Innenwand 48 an, so dass sich der Spalt D wieder schließt und das Dichtelement wieder gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
Zusätzlich wird das Verschlusselement nach unten zum Innenraum hin gedrückt in Pfeilrichtung E. Dadurch erfolgt eine Zusätzliche Dichtwirkung innerhalb der Vertiefung im Bereich der horizontalen Abschnitte 78 der Vertiefung 76. Steigt die Flüssigkeit im Betonelement 10 weiter an und erhöht sich der Druck weiter über ein Maß hinaus, so dass die anstehende Flüssigkeit nicht über die Öffnung 50 abgeführt werden kann. So kann das Verschlusselement 49 aus dem Dichtelement 71 und der Vertiefung 76 und dann aus dem Hohlköper 42 in Pfeilrichtung E in den Innenraum gedrückt werden, um einen stärkeren Flüssigkeitsaustritt zu ermöglichen und eine Beschädigung des Schutzelements 20 zu verhindern.
Bezugszeichenliste
55 Vertiefung
10 Betonelement 56 Abschnitt
1 1 Oberseite 57 Hohlraum
12 Unterseite 58 Bodenabschnitt
59 Wandlung
16 Beton 60 Verschlusselement
17 Stiftelement 61 Verschlussabschnitt
62 Widerlager
20 Schutzelement 63 Stababschnitt
21 Bodenabschnitt 64 Sackloch
22 Wandabschnitt 65 Auflagerfläche
23 Wandabschnitt 66 Federelement
67 Außenabschnitt
25 Abschnitt 68 Verbindungsabschnitt
28 Abschnitt 69 Öffnung
29 Aufnahmebereich 70 Vertiefung
30 Dichtung 71 Dichtelement
31 Dichtfläche 72 Anschlusselement
32 Kammer 73 Vertiefung
74 Abstand
40 Drainageelement 75 Dichtelement
41 Öffnung 76 Vertiefung
42 Hohlkörper 77 Vorsprung
42' Hohlkörper 78 horizontaler Abschnitt
43 unteres Ende
43' Schweißnaht A Innenseite
44 Innenraum B Außenseite
45 Wandung C Abflussrichtung
46 Deckelelement D Spalt
47 Vertiefung E Pfeilrichtung
48 Innenwand
49 Verschlusselement
50 Hohlkörperbohrung
51 Anschlusselemente
52 Innengewindeabschnitt
53 Außenwanderung
54 Außengewindeabschnitt

Claims

Patentansprüche
1 . Schutzelement zum Verbinden mit einem Betonelement eines Tunnelausbaus, das einen Schutzabschnitt aufweist, der eine erste dem Betonelement (10) zugewandte Seite aufweist, an der wenigstens ein Verbindungselement (17) zum Herstellen einer haltenden Verbindung des Schutzabschnitts mit dem Betonelement (10) vorgesehen ist, wobei der Schutzabschnitt aus wenigstens einem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzabschnitt (20) wenigstens ein Drainageelement (40) aufweist, durch das eine Flüssigkeit von der ersten Seite des Schutzabschnitts (20) hin zur gegenüberliegenden dem Betonelement (10) abgewandten Seite des Schutzabschnitts (20) hindurchtreten kann.
2. Schutzelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Drainageelement (40) wenigstens eine Öffnung (41 ) im Schutzelement (20) aufweist.
3. Schutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drainageelement (40) ein Verschlusselement (49) zum Verschließen des Drainageelements (40) gegenüber der gegenüberliegenden Seite des Schutzabschnitts aufweist.
4. Schutzelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verschlusselement (49, 60) zum Verschließen der Öffnung (41 ) ausgeführt ist.
5. Schutzelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
Drainageelement (40) eine Aufnahme (47, 55, 70, 76) für das Verschlusselement (49, 60) aufweist.
6. Schutzelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (49, 60) vorgespannt in der Öffnung (41 ) angeordnet ist.
7. Schutzelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Bereitstellung der Vorspannung ein Federelement (63) oder ein elastisches Element (71 ) vorgesehen ist.
8. Schutzelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drainageelement (40) korrespondierend zur Öffnung (41 ) einen Hohlkörper (42, 51 ) aufweist.
9. Schutzelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem einen Hohlkörper (42, 51 ) um eine Hülse handelt.
10. Schutzelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlkörper um einen Erektordübel handelt.
1 1 . Schutzelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wandung (45) des Hohlkörpers (42, 51 ) wenigstens eine Hohlkörperöffnung (50) vorgesehen ist, durch die die Flüssigkeit von der ersten Seite in den Hohlkörper (42, 51 ) hindurchtreten kann.
12. Schutzelement nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in oder vor der wenigstens einen Hohlkörperöffnung (50) ein Verschlusskörper (49, 71 ) vorgesehen ist.
13. Schutzelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verschlusskörper (49, 71 ) so ausgelegt ist, dass die Hohlköperöffnung (50) nach Überschreiten eines Grenzdrucks freigebbar ist.
14. Schutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzabschnitt wenigstens einen Bodenabschnitt (21 ) aufweist oder wenigstens einen Bodenabschnitt (21 ) und wenigstens einen Wandabschnitt (22, 23) aufweist.
15. Schutzelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Drainageelement (40) am wenigstens einen Bodenabschnitt (21 ) und/oder am wenigstens einen Wandabschnitt (22, 23) vorgesehen ist.
16. Schutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (20) wenigstens eine Dichtung (30) aufweist, die einstückig mit dem Schutzabschnitt (20) verbunden ist, wobei die Verbindung gasdicht und flüssigkeitsdicht ist.
17 Betonelement zum Erstellen eines Tunnelausbaus mit einer konvexen äußeren Oberfläche (12) und einer gegenüberliegenden inneren Oberfläche (12), wobei ein Schutzelement (20) über wenigstens ein Verbindungselement (17) mit der inneren Oberfläche (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (20) ein Schutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ist.
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