-
t'TUbbing für Tunnel- und Schachtausbau" Beschreibung Die Erfindung
betrifft einen Tübbing für Tunnel- und Schachtausbau, der aus in Umfangsrichtung
gebogenen Segmenten besteht, die Verbindungsflansche für den Anschluß des nächsten
Segmentes des Tübbings besitzen und die mit den benachbarten Tübbingen verbunden
sind.
-
Es ist bekannt, derartige Tübbinge, die aus Gußeisen hergestellt werden,
möglichst biegesteif auszuführen, wozu allseitig Verbindungsflansche sowie zusätzliche
innere Versteifungsrippen beitragen. Sie sind im Regelfall nach dem Widerstandsprinzip
konstruiert und nur in Umfangsrichtung gewölbt.
-
Die bekannten Tübbinge haben den Nachteil, daß ihre elastische und
plastische Verformbarkeit sowie Sprödbruchsicherheit infolge der Konstruktion und
des Werkstoffverhaltens begrenzt ist.
-
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, zur Vermeidung dieser
Nachteile den Tübbing in Achsial- und Radialrichtung nachgiebig und elastisch zu
gestalten, ohne seine Tragfähigkeit zu vermindern, sodaß er sich den besonderen
Beanspruchungen in Bergsenkungsgebieten durch entsprechende elastische
und
plastische Verformung unter Ausbildung von örtlich vorgegebenen Fließgelenken anpassen
kann.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die Segmente der Tübbinge in Tunnellängsrichtung
konvex gewölbt sind und in Tunnellängsrichtung und Umfangsrichtung des Tübbinges
wenigstens ein Fließgelenk aufweisen. Die Fließgelenke können dabei durch mindestens
eine Ausnehmung in den Radial- und Verbindungsflanschen gebildet sein, wobei diese
Ausnehmungen an die Wandung des Segments anschließen und vorzugsweise im Scheitelpunkt
der Wölbung in Tunnellängsrichtung bzw. auf halber Bogenlänge des Segmentes in Umfangsrichtung
der Tübbinge angeordnet sind.
-
Zur Bildung eines Fließgelenks in radialer Richtung können die Segmente
eines Tübbings in Umfangsrichtung stärker gekrümmt sein als der mittleren Krümmung
des Tübbings entspricht, um das elastische und plastische Verformungsverhalten des
Tübbings bei Querkräften zu erhöhen.
-
Zur Erhöhung des Widerstandsmomentes des Tübbings insbesonders beim
Einbau können die Ausnehmungen der stirnseitigen Flansche der Segmente mit Laschen
überspannt werden, die an den die Ausnehmungen der Flansche begrenzenden Enden mit
Scherbolzen befestigt sind. Desgleichen kann die Befestigung der Laschen durch hochfeste
Schrauben erfolgen, wobei die Durchgangsbohrungen der Flansche an den Enden in Form
von in Umfangsrichtung der Tübbinge ovalen Schlitzbohrungen ausgeführt werden.
-
Anstelle einer Segmentform mit rechteckiger Grundfläche kann auch
eine Segmentform mit dreieckiger Grundfläche zur Ausführung kommen, wobei die Wandung
des Segmentes als sphärisch gekrümmte Wölbung ausgebildet ist.
-
Die Segmente der Tübbinge können u.a. aus Stahlguß oder verformten
Stahl bestehen. Stahl besitzt gegenüber dem bisher gebräuchlichen Gußeisen incl.
duktilem Gußeisen auf Grund seiner höheren Bruchdehnung ein besseres Verformungsverhalten
insbesonders im plastischen Bereich. Desgleichen weist Stahl infolge seiner gegenüber
Gußeisen bedeutend höheren Kerbschlagzähigkeit eine hohe Sprödbruchsicherheit auf.
-
Die Verbindungsflansche der Segmente können durch eine Schweißstoßverbindung
ersetzt werden.
-
Ferner besteht die Möglichkeit, einen solchen Tübbing durch Schweißen
auszubessern, im Falle einer plastischen Verformung zu richten oder durch Ausbrennen
des verformten Teilstückes und durch Einpassen und Einschweißen eines neuen Teilstückes
funktionsfähig zu halten.
-
Ebenso können Schweißverbindungen mit anderen Stahlbauteilen, z.B.
Notausstiegen, Luftschächten etc. ausgeführt werden.
-
Die Fugen der Flansche des Tübbings können nach dem Einbau wasserdicht
verschweißt werden.
-
Dadurch ergeben sich folgende Vorteile: Das in Tunnellängsrichtung
konvex gewölbte Profil der Tübbinge
erlaubt eine Längenänderung
in beiden Richtungen nach dem ortottropen Ausweich-Widerstand-Prinzip. Dehnungen
und Verkürzungen folgt die Tübbingauskleidung durch die Wellenform unter Vermeidung
von Zwängungskräften.
-
Durch die Auflösung der Verbindungsflansche der Segmente in Form von
einzelnen Verbindungslappen, die durch Ausnehmungen voneinander getrennt sind, wird
die Längenänderung in Tunnellängsrichtung nur geringfügig eingeschränkt.
-
Die im Scheitelpunkt der Wölbung in Tunnellängsrichtung vorgesehene
Ausnehmung im Verbindungsflansch eines Segmentes bildet allein oder in Zusammenwirken
mit der konvexen Wö1-bung des Segmentes ein Fließgelenk, welches insbesonders bei
Uberbeanspruchung infolge Bergbaueinwirkung eine Erhöhung der Normalkräfte durch
elastische und plastische Verformung dieses Bereiches abbaut.
-
Bei durch stetige oder unstetige Formänderungen auftretende Verkürzungen
oder Dehnungen in Tunnelquerrichtung werden durch die Ausnehmungen im Radialflansch
der Segemnte ebenfalls Fließgelenke ausgebildet, wobei das Verformungsvermögen in
diesen Bereichen durch die in Umfangsrichtung stärkere Krümmung der Segmente eines
Tübbings erhöht wird.
-
Die Überspannung der Ausnehmungen der Radialflansche durch Laschen
hat einmal den Vorteil, daß die Segmente bzw. TUbbinge während des Einbaus nicht
infolge ihres Eigengewichtes in diesen Bereichen bis zur erfolgten Einbettung einknicken
oder sich maßlich so verändern, daß der Einbau erschwert wird.
-
Dieses gilt auch für eine Überspannung der Ausnehmung im Scheitelpunkt
der Wölbung in Tunnellängsrichtung.
-
Zum anderen kann bei einer Beanspruchung des Tübbings durch Querkräfte
die Laschenverbindung durch Auswahl der Scherfestigkeit der Verbindungsbolzen so
ausgebildet werden, daß sich ab einer bestimmten Überbeanspruchung nach Abscheren
der Bolzen in den Bereichen der Ausnehmungen Fließgelenke ausbilden.
-
Die Befestigung der die Ausnehmungen des Radialflansches überspannender
Laschen kann zum anderen mittels hochfester Schrauben so ausgeführt werden, daß
ab einer bestimmten Überbeanspruchung durch Querkräfte die reibschlüssige Verbindung
nachgibt. Dabei wird die Verformung des Fließgelenkbereiches durch die in Umfangrichtung
des Tübbings oval ausgebildeten Schlitzlöcher im Radialflansch ermöglicht.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Verwendung
von Stahl das elastische und plastische Verformungsverhalten der Tübbinge in Tunnelquerrichtung
dadurch erhöht werden kann, daß die Segmente eines Tübbings nicht mit Verbindungsflanschen
sondern durch eine Schweißstoßverbindung miteinander verbunden werden0 Gußeisentübbinge
werden gegenüber Wasser mittels Kunststoff-und oder Bleidichtungen abgedichtet.
Diese werden bei Verformungen der Tübbingauskleidung undicht. Ein weiterer Vorteil
der Erfindung besteht darin, daß durch das Dichtschweißen
der Fugen
der Radial- und Verbindungsflansche der Tübbinge die Auskleidung des Tunnels auch
nach einer Verformung wasserdicht bleibt.
-
Um die Vortrie bskräfte beim Einbau der Tübbinge in einem mit Schildvortrieb
hergestellten Tunnel abzufangen, können entweder die mit den Verbindungsflanschen
der Segemente verschraubten Laschen oder in Tunnellängsrichtung zwischen den Radialflanschen
eingesetzte Montagespannschlösser Verwendung finden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung mit weiteren
Einzelheiten dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Tübbingsegment mit Radial- und Verbindungsflanschen
und einer in Umfangsrichtung des Tübbings konvex gewölbten Wand in perspektivischer
Seitenansicht, Fig. 2 eine Lasche zur Uberspannung der Ausnehmung im Verbindungsflansch
in perspektivischer Seitenansicht, Fig. 3 eine Lasche zur Überspannung der Ausnehmung
im Radialflansch in perspektivischer Seitenansicht, Fig. 4 zwei Tübbingsegmente
mit in Tunnellängs- und und Umfangsrichtung konvex gewölbten Wandungen in perspektivischer
Seitenansicht,
Fig. 5 ein Tübbingsegment mit dreieckiger Grundfläche
und einer nach außen sphärisch gekrümmten Wand in perspektivischer Seitenansicht.
-
1 bezeichnet ein Tübbingsegment, welches mit gleichen Segmenten mit
Hilfe der Verbindungskfansche 4 zu einem ringförmigen Tübbing und mittels der radialen
Flansche 3 zu einer Tunnelauskleidung zusammengeschraubt wird, 2 bezeichnet die
in Tunnellängsrichtung konvex gewölbte Wand des Segmentes 1, 3 bezeichnet den Radialflansch
des Segmentes 1 in Umfangsrichtung des Tübbings zur Verbindung mit dem benachbarten
Tübbing, 4 bezeichnet den Verbindungsflansch des Segmentes 1 zum anschließenden
Segment eines Tübbings zwecks Ausbildung eines ringförmigen Tübbings, 5 bezeichnet
die Ausnehmung des Radialflansches 3, wobei diese Ausnehmung an dieser Stelle ein
Fließgelenk in Tunnelquerrichtung ermöglicht, 6 bezeichnet die Ausnehmung des Verbindungsflansches
4, wobei diese Ausnehmung an dieser Stelle ein Fließgelenk in Tunnellängsrichtung
ermöglicht,
7 bezeichnet die Bohrungen des Radial- und Verbindungsflansches
sowie der Laschen nach den Fig. 2 und 3, 8 bezeichnet die in Tunnellängs- und Umfangsrichtung
konvex gewölbte Wand, die eine Erhöhung der Normalkräfte insbesonders bei Überbeanspruchung
infolge Bergbaueinwirkung durch Längenänderung in Form von elastischer und plastischer
Verformung abbaut, 9 bezeichnet eine Hälfte des zu Flanschlappen aufgelösten Verbindungsflansches
4, wobei durch die Ausnehmungen der Flanschlappen die Längenänderung der konvex
gewölbten Wandung des Segmentes 1 in Tunnellängsrichtung nur geringfiigig eingeschränkt
wird, 10 bezeichnet eine Hälfte des als Schweißverbindung ausgeführten Verbindungsstoßes
wobei die Längenänderung der konvex gewölbten Wandung des Segmentes 1 voll erhalten
bleibt, 11 bezeichnet die ovalen Schlitzbohrungen im Radialflansch 3, die eine Längenänderung
der in Umfangsrichtung konvex gewölbten Wand' 8 ab einer bestimmten uberbeanspruchung
durch Querkräfte nach Überschreiten der Vorspannung der hochfesten Schrauben ermöglichen.