DE19807036C1 - Verfahren zur vollflächigen Abdichtung eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels sowie danach hergestellte Abdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vollflächigen Abdichtung eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels, bei dem zwischen das Schutzschild einer Vortriebsmaschine und durch diese verlegt werdende Tübbinge zumindest eine Kunststoffmatte dichtend eingebaut wird, die auf ihrer den Tübbingen zugewandten Seite im wesentlichen druckfeste, dreidimensionale Strukturelemente umfaßt, dann Verpreßmörtel in den durch das Schutzschild bei dessen Weiterbewegung hinterlassenen Spalt verpreßt wird, und schließlich der Hohlraum zwischen der Kunststoffmatte und den Tübbingen mit einem spritzfähigen Dichtmaterial als eigentliche Abdichtung verpreßt wird, sowie eines insbesondere danach hergestellte Dichtung, umfassend, vom durchörterten Gestein zur Tunnelseite, eine Schicht aus Verpreßmörtel, eine Schicht aus einer oder mehreren Kunststoffmatten, die im wesentlichen verpreßfeste Strukturelemente auf der der Schicht aus Verpreßmörtel gegenüberliegenden Seite aufweist bzw. aufweisen und zumindest einen thermoplastischen Kunststoff und zumindest einen stabilisierenden Zusatz umfaßt bzw. umfassen, eine Schicht aus dauerelastischem, wasserabsorbierendem und/oder latent quellfähigem Dichtmaterial und eine Schicht aus Tübbingen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung eines mit Tübbingen aus­ gekleideten Tunnels gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine danach hergestellte Abdichtung.

Es ist bekannt, Tunnel durch den Einbau von als Kreissegmente gefertigten Bauteilen, soge­ nannten Tübbingen, druckfest auszukleiden. Zu diesem Zweck werden innerhalb des dem eigentlichen Ausbruchgerät nachlaufenden Schutzschildes besagte Tübbinge eingebaut, wo­ nach der Hohlraum zwischen dem Gebirge und den Tübbingen, der durch Weiterbewegung des Schutzschildes zurückbleibt, verpreßt wird. Zur Abdichtung der auf diese Weise erstellten Tunnel wurden bislang vielerlei Abdichtungen erdacht, die ausschließlich auf die Abdichtung der Fugen zwischen Tübbingen zielten. In der Praxis haben sich diese Konstruktionen jedoch in aller Regel als unzuverlässig erwiesen, insbesondere aufgrund der Notwendigkeit eines häufigen Nachverpressens undichter Bereiche und vorallem dem Fehlen einer zuverlässigen Prüfungsmöglichkeit der Dichtung. Auch die Bauweise eines zweischaligen Tübbingen- Tunnels ist vorgeschlagen worden, wobei zwischen den beiden Tübbingen-Schalen eine Kunststoffabdichtungsbahn eingebaut werden soll, was jedoch mit erheblichen Kosten ver­ bunden ist. Zusammenfassend ist somit festzuhalten, daß Tunnel im Verkehrsbau oder für Ver- und Entsorgungsleitungen, die in wasserführenden Schichten gebaut werden und somit eine druckwasserhaltende Abdichtung benötigen, mit der heutigen Technik der einzeln abge­ dichteten Tübbingen nicht kostengünstig und verläßlich erstellt werden können.

Die Verpressung von wasserführenden Klüften oder von Leckstellen in konventionellen Tun­ neln durch Kunststoffgele ist seit Jahrzehnten bekannt und, beispielsweise, in "Empfehlungen Doppeldichtungen Tunnel-EDT", erschienen 1997 im Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin, beschrieben. Die Verwendung solcher Kunst­ stoffgele zur Abdichtung ist bislang an der nicht abschätzbaren Verbrauchsmenge und den damit verbundenen Kosten gescheitert.

Eine Einbringung herkömmlicher Dichtungsbahnen durch Befestigung am durchörterten Ge­ stein, wie im bergmännischen Tunnelbau üblich, ist beim Vortrieb mittels Vortriebsmaschi­ nen, wie sie beim Einbauen von Tübbingen verwendet werden, nicht möglich. Auch eine temporäre Befestigung einer Abdichtungsbahn am Schutzschild wäre wegen dessen ständiger Relativbewegung gegenüber den Tübbingen nur sehr kosten- und zeitaufwendig möglich. Vor allem das Verschweißen der einzelnen Dichtungsbahnen untereinander würde den Vortrieb und den Tübbingeinbau verhindern.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist, beispielsweise, aus der CH 686 198 A5 bekannt. Die AT 397 982 B sowie die DE 86 32 480 U1 offenbaren ähnliche Verfahren. Diese bekannten Ver­ fahren führen zu einer Abdichtung, die noch stets nicht zufriedenstellend ist.

Aus der DE-OS 24 12 386 ist ein Verfahren zum Abdichten von Bauwerken bekannt, bei dem eine Kunststoffolie mit Erhöhungen und/oder Vertiefungen zur Bildung eines zusammenhän­ genden Kanalsystems zwischen einer Wand und der Folie vorgesehen ist, wobei das Kanalsy­ stem ständig mit der Außenluft in Verbindung steht.

In dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 298 02 822 U1 mit dem gleichen Anmeldetag wie die ge­ genwärtige Anmeldung ist eine Kunststoffmatte mit dreidimensionaler Struktur offenbart, die insbesondere zur Ableitung von Gasen oder Sikerwässern und/oder als flächiger Abstands­ halter im Erd-, Deponie- oder Tunnelbau selbst bei hohen Belastungen durch Auflast und Wärmeeinwirkung einsetzbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzu­ entwickeln, daß es die Nachteile des Stands der Technik überwindet, so daß insbesondere in einem maschinell ausgefahrenen, mit Tübbingen einschalig auszukleidenden Tunnel der Ein­ bau einer druckwasserhaltenden Abdichtung mit definierter Schichtdicke ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Weiterentwicklung gemäß Anspruch 1 ge­ löst.

Die Unteransprüche 2 bis 3 beschreiben Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine vollflächige Abdichtung für einen mit Tübbin­ gen ausgekleideten Tunnel, wobei in den Fugen zwischen den Tübbingen Dichtungen vorge­ sehen sind, zwischen den Tübbingen und dem Gebirge eine Kunststoffschicht vorgesehen ist und der Hohlraum zwischen der Kunststoffschicht und dem Gebirge mit verpreßtem Mörtel verpreßt ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu liefern.

Diese Aufgabe wird durch eine Abdichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.

Die Unteransprüche 14 bis 19 beschreiben Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ab­ dichtung.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß die bislang im Stand der Technik allein den Tübbingen zugeordnete Trage- und Dichtungsfunktion durch Anord­ nung einer vollflächigen Dichtung außerhalb des durch die Tübbinge geformten Ringes so aufgeteilt wird, daß die Tübbinge die Tragefunktion und eine oder mehrere Kunststoffmatten sowie ein spritzfähiges Dichtmaterial die Dichtungsfunktion übernimmt beziehungsweise übernehmen. Durch die Verwendung von Kunststoffmatten, wie sie in der DE 29 80 2822 U1 beschrieben sind und die im wesentlichen druckfeste, dreidimensionale Strukturelemente auf ihrer den Tübbingen zugewandten Seite aufweisen, ist eine Verpressung mit definierter Schichtdicke möglich, während ein Schwinden des zum Verpressen des durch das Schutz­ schild der Vortriebsmaschine erzeugten Ringspalts verwendeten Preßmörtels mittels eines spritzfähigen Dichtmaterials ausgeglichen werden kann, das gleichzeitig eine durchgehende, gegen Erosion durch die Kunststoffmatte(n) geschützte Dichtungsschicht bildet.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines mit Tübbingen ausgekleidet werdenden Tunnels

Fig. 2a eine Detailansicht von Fig. 1 mit einer Vortriebsrichtung von links nach rechts und

Fig. 2b eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Kunststoff­ matten in einer der Fig. 2a ähnlichen Ansicht mit einer Vortriebsrichtung von rechts nach links.

Wie den Fig. 1 und 2a zu entnehmen ist, wird erfindungsgemäß zum Bereitstellen einer Dichtung zwischen dem Gebirge 1 und einem Tunnel 2 zwischen den stählernen Mantel des Schutzschildes 3 einer Vortriebsmaschine und den damit eingebauten Tübbirigen 10, 10', 10" eine Vielzahl von Kunststoffmatten 20, 20', 20" mit auf einer Seite ausgebildeten, dreidimen­ sionalen, druckfesten Strukturelementen, bspw. in Form von Hütchen 21, 21', 21", derart eingebaut, daß die Hütchen 21, 21', 21" zu den Tübbingen 10, 10', 10" zeigen. Die Kunst­ stoffmatten 20, 20', 20" besitzen dabei eine dem lichten Innendurchmesser des Schutzschil­ des 3 angepaßte Wölbung und werden im Schutze des der Vortriebsmaschine nachlaufenden Schutzschildes 3 zu einem den Tunnelumfang abdeckenden Ring montiert. Zu diesem Zweck weisen die einzelnen Kunststoffmatten 20, 20', 20" auf der den Hütchen 21, 21', 21" abge­ wandten Seite bspw. einen Vliesstoff 22, 22', 22" auf, der jeweils an zwei Kanten zum Bil­ den eines überstehenden Vliesstoffbereichs 23' etwa 15 Zentimeter übersteht und an den bei­ den anderen Kanten um etwa 10 Zentimeter zurück versetzt ist, um Raum für einen Klettver­ schluß 24" zu lassen, so daß beim Einbau benachbarter Kunststoffmatten 20', 20" eine Klettverbindung zwischen dem überstehenden Vliesstoffbereich 23' der einen Kunststoff­ matte 20' und dem Klettverschluß 24" der dazu benachbarten Kunststoffmatte 20" gebildet wird. Solch eine Klettverbindung ist im Detail für die achsenparallele Fuge zwischen den Kunststoffmatten 20', 20" mit einer Vortriebsrichtung von links nach rechts in Fig. 2a ge­ zeigt, wobei nicht gezeigte radiale Fugen zwischen Kunststoffmatten 20, 20', 20" ebenso über Klettverbindungen verschlossen werden können. Die durch den Vliesstoff 22, 22', 22" gebil­ dete Schicht verhindert dabei das Eindringen von Verpreßmörtel 40 aus der Ringspaltverpres­ sung in dem durch Fortbewegung des Schutzschildes 3 hinterlassenen Hohlraum zwischen dem Gebirge 1 und den Kunststoffmatten 20, 20', 20".

Als Alternative zu Klettverbindungen schlägt die Erfindung auch Rastverbindungen zwischen den Kunststoffmatten 20''', 20"", achsenparallel und/oder radial, vor, wie in Fig. 2b für eine Vortriebsrichtung von rechts nach links gezeigt ist. Zu diesem Zweck umfaßt die eine Kunststoffmatte 20''' ein Kunststoffprofil 25''' in ihrem Randbereich, während die dazu be­ nachbarte Kunststoffmatte 20"" einen Kunststoffvorsprung 26"" mit einem Gegenprofil umfaßt.

Beim Bau von Stollen mit geringem Durchmesser, bis etwa 2,5 Metern, ist es bevorzugt, ei­ nen an den lichten Innendurchmesser des Schutzschildes angepaßten Ring aus den Kunst­ stoffmatten außerhalb des Tunnels vorzufertigen, so daß keine achsenparallelen Fugen vorlie­ gen. Der aus Kunststoffmatten vorgefertigte Ring kann durch Spanngurte so verformt und gehalten werden, daß er platzsparend verformt zur Einbaustelle transportiert und im Schutz­ schild bspw. unter Zurückziehung von Hydraulikzylindern ohne Verlust der Vorspannung für die Vortriebsmaschine schrittweise eingebaut werden kann. Die Abdichtung der radialen Fu­ gen zwischen den einzelnen Ringen kann, wie bereits beschrieben, mittels Klettverbindungen oder Rastverbindungen geschehen.

Im Schutze des Schutzschildes 3 werden, wie bereits erwähnt, die Tübbinge 10, 10', 10", 10''' eingebaut und über nicht gezeigte Schrauben durch Schrauböffnungen 12, 12' miteinan­ der verschraubt. In den Fugen 11, 11' zwischen den Tübbingen 10, 10', 10" ist ferner jeweils zumindest ein der Druckverteilung dienender Vliesstreifen 14, 14' eingebaut, der im Gegen­ satz zum Stand der Technik nicht in Form von Weichfaserplatten ausgebildet ist, sondern aus schweren synthetischen Fasern, bevorzugt aus Polypropylen, besteht, in die zusätzlich zur Sicherung bei der Herstellung ein quellfähiger Zusatz eingefüllt wird, der erst bei Wasserzu­ tritt aus Leckagen oder bereits beim Einbau der Tübbinge 10, 10', 10", 10''', 10"" durch gezielte Wasserzugabe aktiviert wird.

Beim Vorfahren der Vortriebsmaschine verlassen somit, wie oben beschrieben, Kunststoff­ matten 20, 20', 20", 20''', 20"" und Tübbinge 10, 10', 10", 10''' das Schutzschild 3, und der durch das Schutzschild 3 entstandene Spalt wird mit aushärtendem Verpreßmörtel 40, vorzugsweise mit Zement als Bindemittel, verpreßt. Durch den Verpreßdruck werden dabei die Kunststoffmatten 20, 20', 20", 20''', 20"" mit ihren Hütchen 21, 21', 21", 21''', 21"" gegen die Tübbinge 10, 10', 10", 10''' gedrückt. Mit dem Abbinden des Verpreßmörtels 40 setzt jedoch der Prozeß des Schwindens ein, so daß der bergseitige Druck auf die Hütchen 21, 21', 21", 21''', 21"" abnimmt und selbst eine Abhebung der Hütchen 21, 21', 21", 21''', 21"" von den Tübbingen 10, 10', 10", 10''' auftritt. Nach ein bis zwei Tagen wird daher bevorzugt der Hohlraum 30 zwischen den Hütchen 21', 21", 21''', 21"" und den Tübbingen 10, 10''' mit einem dauerelastischen, wasserabsorbierenden und latent quellfähigen Dicht­ material 31, bevorzugt auf Acrylbasis, über Verpreßöffnungen 13, 13''' in den Tübbingen 10, 10''' gefüllt. Nach zwei bis drei Wochen kann eine Nachverpressung mittels des Dichtmateri­ als 31 stattfinden, um das weitere Schwinden des Verpreßmörtels 40 auszugleichen, so daß das Dichtmaterial 31 auch zwischen die Hütchen 21', 21", 21''', 21"" und die Tübbinge 10, 10''' eindringen kann und eine durchgehende Abdichtungsschicht entsteht, die durch die zum Gebirge 1, 1' hin angeordneten Kunststoffmatten 20', 20", 20''', 20"" gegen Erosion durch Grundwasser oder Sickerwasser geschützt ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offen­ barten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (19)

1. Verfahren zur Abdichtung eines mit Tübbingen ausgekleideten Tunnels, bei dem zwi­ schen das Schutzschild einer Vortriebsmaschine und durch diese verlegt werdende Tüb­ binge zumindest eine Abdichtungsschicht eingebaut und Verpreßmörtel in den durch das Schutzschild bei dessen Weiterbewegung hinterlassenen Spalt verpreßt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur vollflächigen Abdichtung als Abdichtungsschicht eine Kunststoffmatte, die auf ihrer den Tübbingen zugewandten Seite im wesentlichen druckfeste, dreidimensionale Struktu­ relemente, wie Hütchen, umfaßt, dichtend eingebaut wird, und der Hohlraum zwischen der Kunststoffmatte und den Tübbingen mit einem spritzfähigen Dichtmaterial verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffmatte eingebaut wird, die zumindest aus einem thermoplastischen Kunst­ stoff, vorzugsweise aus Recyclingmaterial, und zumindest einem stabilisierenden Zusatz, vorzugsweise aus Mineral- und/oder Glasfaserabfällen, ausgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffmatte eingebaut wird, deren Kunststoff aus zumindest einem Polyolefin, wie Polypropylen und/oder Polyethylen, und/oder flammengeschützten Abfällen, wie aus Gehäusen für Computer und dergleichen, recycelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmatte mit einer an den lichten Innendurchmesser des Schutzschildes ange­ paßten Wölbung ausgeformt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer oder mehreren Kunststoffmatten vor Verlegung ein Ring vorgefertigt wird, der vorzugsweise verformt zur Einbaustelle transportiert und dort in Kontakt mit dem Schutzschild gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Kunststoffmattenrandbereiche über Klettverbindungen oder Rastverbindun­ gen dicht miteinander verbunden werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffmatte eingebaut wird, die auf der den Strukturelementen gegenüberlie­ genden Seite der Kunststoffmatte mit einem Vliesstoff versehen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmatten über eine Klettverbindung verbunden werden, wobei die Klettver­ bindung durch einen über einen ersten Kunststoffmattenrandbereich überstehenden Vlies­ stoffbereich und einen auf einem zu dem ersten Kunststoffmattenrandbereich benachbar­ ten zweiten Kunststoffmattenrandbereich bereitgestellten Klettverschluß ausgeformt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmatten über eine Rastverbindung verbunden werden, wobei für die Rastverbindung ein auf einem ersten Kunststoffmattenrandbereich bereitgestelltes Kunst­ stoffprofil und ein über ein zu dem ersten Kunststoffmattenrandbereich benachbarten zweiten Kunststoffmattenrandbereich überstehendes Kunststoffgegenprofil ausgeformt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial, vorzugsweise in mehreren Schritten, zum Ausgleichen des beim Aus­ härten stattfindenden Schwindens des Verpreßmörtels zum Bilden einer durchgehenden Dichtungsschicht zwischen der Kunststoffmatte und den Tübbingen eingebracht wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dauerelastisches, wasserabsorbierendes und/oder latent quellfähiges Material, vorzugs­ weise auf Acrylbasis, als Dichtmaterial eingebaut wird.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verpreßmörtel mit Zement als Bindemittel eingesetzt wird.

13. Vollflächige Abdichtung für einen mit Tübbingen ausgekleideten Tunnel, wobei in den Fugen zwischen den Tübbingen Abdichtungen vorgesehen sind, zwischen den Tübbingen und dem Gebirge eine Kunststoffschicht vorgesehen ist und der Hohlraum zwischen der Kunststoffschicht und dem Gebirge mit Verpreßmörtel verpreßt ist, zur Durchführung ei­ nes Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht aus einer oder mehreren, abdichtenden Kunststoffmatten (20, 20', 20", 20''', 20"") besteht, daß die Kunststoffmatten (20, 20', 20", 20''', 20"") druckfeste Strukturelemente, wie Hütchen (21, 21', 21", 21''', 21""), auf ihrer den Tübbingen (10, 10', 10", 10''') zugewandten Seite aufweisen, und daß zwischen den Kunststoffmatten (20, 20', 20", 20''', 20"") und den Tübbingen (10, 10', 10", 10''') als weitere Abdichtung eine ver­ preßte Schicht aus dauerelastischem, wasserabsorbierenden und/oder latent quellfähigem Dichtmaterial (31) vorgesehen ist.

14. Abdichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff zumindest ein Polyolefin, wie Polypropylen und/oder Polyethylen, und/oder flammengeschützte Abfälle, wie aus Gehäusen für Computer und dergleichen, umfaßt.

15. Abdichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Strukturelementen (21, 21', 21") gegenüberliegenden Seite der Kunststoff­ matte(n) (20, 20', 20") ein Vliesstoff (22, 22', 22"), vorzugsweise mit jeweils zumindest einem überstehenden Vliesstoffbereich (23') zum Zusammenwirken mit einem Klettver­ schluß (24"), bereitgestellt auf einer benachbarten Kunststoffmatte (20") oder einem be­ nachbarten Kunststoffmattenrandbereich, aufgebracht ist bzw. sind.

16. Abdichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Kunststoffmatten (20''', 20"") oder Kunststoffmattenrandbereiche zum Ineinanderrasten ein Kunststoffprofil (25''') beziehungsweise ein Kunststoffgegenprofil (26''') umfassen.

17. Abdichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Fugen zwischen Tübbingen (10, 10', 10") jeweils zumindest ein Vliesstreifen (14, 14'), der vorzugsweise aus synthetischen Fasern, bevorzugt Polypropylen, besteht, ange­ ordnet ist.

18. Abdichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff der Vliesstreifen (14, 14') schwer ist, vorzugsweise mit einem Flächenge­ wicht von 800-1200 g/m².

19. Abdichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff der Vliesstreifen (14, 14') mit einem bei Wasserzutritt aufquellenden Zu­ satz befüllt ist.