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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellung eines
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Unterwassertunnels aus Stahlbeton Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Herstellen eines Unterwassertunnels aus Stahlbeton, bei dem die Tunnelröhre,
die an ihrem vorderen Ende verschlossen wird, durch Anbetonieren jeweils eines Abschnitte
in einer Schalung an den zuvor fertiggestellten hergestellt und längs der Tunnelgradiente
auf einer in der Gewässer sohle vorbereiteten Bahn mittels Vorschubpressen im Takt
der Herstellung eines Abschnitts jeweils um dessen Länge vorgeschoben wird, sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft die besondere
Anwendung des aus der DT-FS 1 237 603 bekannten Taktschiebeverfahrens für Unterwassertunnel.
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Bei einem aus der DT-AS 2 135 867 bekannten Verfahren zum Herstellen
von Unterwassertunneln mit im vertikalen Längsschnitt nach unten gekrümmter Gradiente
unter Anwendung des bekannten Taktschiebeverfahrens wird die Tunnelröhre an Land
oberhalb des Wasserspiegels auf einer in der Verlängerung
der kreisbogen-förmig
gekrümmten Tunnelgradiente liegenden Matrize hergestellt und im Takt der Herstellung
entlang einer ebenfalls der Tunnelgradiente folgenden Gleitbahn zu Wasser gelassen,
die eine solche Länge aufweist, daß die Tunnelröhre am Ende der Gleitbahn so weit
in das Wasser eintausct, das ihr Gewicht dort durch den Auftrieb aufgehoben wird.
Durch diese Art der Einleitung sollen beim Stapellauf des Tunnels Biege-Beanspruchungen
beim Eintauchen in das Wasser weitgehend vermeiden werden. Da nach diese bekannten
Verfahren die Tunnelröhre im Wasser berührungsfrei schwebend voran geschoben wird,
müssen besondere Maßnahmen vorgesehen werden, um das vordere freie Tunnelende zu
führen und gegen Antrieb zu sichern. Diese Maßnahmen sind aber derart schwierig
und aufwendig, das sich dieses bekannte Verfahren in der Praxis kann ausführen lassen
wird.
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Bei einem aus der DT-AS 1 247 369 bekannten Verfahren der eingangs
beschriebenen Art wird die Tunnelröhre abschnittweise in einem gegen das Gewässer
abgedichteten, trockenen Ausgangsbauwerk hergestellt und in einer in der Gewässerschle
vorbereiteten Rinne bis zu einem Empfangsbauwerk vorgeschoben.
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Um zu verhindern, das das völlige Erhärten des jeweils zuletzt betonierten
Tunnelabschnitts abgewartet werden, muß, werden nach diesem bekannten Verfahren
zum Vorschieben der Tunnelröhre Vorschubpressen verwendet, die zur Einwirkung auf
den vorketzten Tunnelabschnitt gebracht werden. Es ist jedoch aufwendig und umständlich,
die Vorschubpressen an den jeweils vorletzten Tunnelabschnitt angreifen zu lassen,
da zu diesem Zweck jeweils besondere Widerlager an der Tunnelröhre angebracht werden
müssen, an denen die Vorschubpressen angreifen können. Weiterhim müssen bei dem
bekannten Verfahren aufwendige Stütz- und Trageinrichtungen vorgesehen werden, um
den zuletzt betonierten und noch nicht völlig erhärtetem Tunnelabschnitt
gegen
ein Absenken beim Vor schieben zu sichern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum
Herstellren eines Unterwassertunnels aus Stahlbeton Taktschiebsverfahren zu schaffen,
das eine einfache Linleitung der Vorschubkräfte in die Tunnelröhre gestattet, ohne
dass ein Senken des zuletzt betonierten Tunnelabschnitts zu befürchton ist.
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Erfindungsgemäß wtrd diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der zuletzt betonierte Tunnelabschnitt nach
seiner Erhärtung mit der Schalungsbodenplatte, die auf Gleitführungen abgestützt
wird, durch kin diese eingeleitete Schubkräfte vorgeschoben und anschließend die
Bodenplatte zur Herstellung des folgenden Abschnitts in ihre den Boden der Schalung
bildende Lage zurückgezogen wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich
die Vorsachubkräfte in die vorzuschiebende Tunnelröhre nicht zur einfach und schonend
einleiten, ohne daß diese mit besonderen Absätzen oder Widerlagern zum Angriff der
Vorschubpressen versegen werden müßte, sondern der zuletzt anbetonierte Tunnelabschnitt
wird auch während des Vorschiebens der Tunnelröhre in der Ebene des vorhergehenden
Tunnelabschnitts durch die Schalungsbodenplatte geführt, so daß mit Sicherheit das
Senken des zuletzt anbetonierten Tunnelabschnitts verhindert wird.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren übernimmt die Schalungsbodenplatte
zusätzlich die Funktion eines die Tunnelröhre vorschiebenden und den letzten anbetonierten
Abschnitt der Tunnelröhre tragenden Schlittens.
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Es ist bekannt, die Bodenschalung von im Taktschiebeverfahren hergestellten
Bauwerken zum Zwecke des Vorschiebens des betonierten Teile von dem zuletzt betonierten
Abschnitt freizuheben. Da der zuletzt betonierte Abschnitt sodann
ein
frei auskragendes Ende bildet, besteht die Gefahr, daß sich durch Absenken Risse
bilden, die gerade wegen der hohen Korrosionsgefahr bei Unterwasser-Bauwerken vermieden
werden müssen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf ein Freiheben oder
Absenken der Schalungsbodenplatte beim Vorschieben der Tunnelröhre versichtet, so
das sich sehr viel schwerere und größere Querschnitte herstellen lassen, ohne daß
die gefürchtetem Senkungsrisse auftreten können.
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Um eine gute und möglichst zentrale Einleitung der Vorschubkräfte
durch die Schalungsbodenplatte in den vorzuschiebenden Tunnelabschnitt zu gewährleisten,
weist diese zweckmässigerweise an ihrem hinteren Ende einen Absatz auf, mit dem
sie den zuletzt anbetonierten Anschnitt übergreift.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Tunnelröhre oberhalb
des Gewässerspiegels oder auch in einer offenen Baugrube, die zumindest teilweise
unter dem Gewässerspiegel liegt, abschnittweise hergestellt werden. Wird die Tunnelröhre
zumindest teilweise unterhalb des Gewässerspiegels hergestellt, wird die taktweise
durch eine die Baugrube gegen das Gewässer abdichtende Dichtungswand vorgeschoben.
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Um die Reibungskräfte zu vermindern, die sich beim Zurücksiehen der
Schalungsbodenplatte unter dem zuletzt betonierten Abschnitt ergeben, wird zweckmäßigerweise
ein Trennmittel zwischen die Schalungsbodenplatte und den anbetonierten Tunnelabschnitt
gegeben.
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Die Tunnelröhre kann auf in der Gewässerchle in Abstand voreinander
angeordneten Führungs- und Auflagekörpern vorgeschoben werden. Zweckmäßigerweise
werden zwei Tunnelröhren von gegenüberliegenden Seiten des Gewässers aufeinander
zu vorgeschoben, wobei beidseits und in Abstand von der späteren
Verbindungsstelle
Auflager und Führungskörper vorgesehen werden, die eine genau. Ausrichtung in horizontaler
und vertikaler Richtung der beiden zu vereinigenden Tunnelhäften gestatten.
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Im anderer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können in
einer in der Gewässersohle ausgehobenen Rinne im Abstand voneinander Führungs- und
Tragkörper angeordnet werden, deren obere Auflagerflächen unter der Ebene des Rinnenbodens
liegen, wobei die obere Schicht des vorbereiteten Rinnenbodens bis zur Ebene der
Auflagerflächen durch die vorgeschobene Tunnelröhre Verdrängt wird. Die Tunnelröhre
wird also auf der späteren Bettungsschicht entlang vorgeschoben, wobei die Führungs-
und Tragkörper Fixpunkte bilden. Die Belastung des Bodens durch den eingeschobenen
Tunnel entspricht etwa der natürlichen Belastung durch des Wasserdruck und die abgetragenen
und verdrängten Bodenschichten, da die Auflast des Tunnelsdurch den Auftrieb vermindert
ist und der Boden durch die abgetragenen und freigeschobenen Schichten entlastet
wird.
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Detr Auflagedruck der Tunnelröhre auf die Bettungsschicht kann durch
Fluten oder Lanzen der in der Tunnelröhre befindlichen Kammern gesteuert werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich die Tunnelröhre dadurch
durch Kurven vorschieben, das die äußeren an der Schalungsbodenplatte angreifenden
Vorschubpressen größere Wegezurücklegen al die inneren.
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Üblicherweise ist die Gradiente der eingeschobenen Tunnelröhre kreisbogenförmig.
Nicht in allen Fällen ist aber die Kreisbogenform, die zusätzlich auch schwieriger
in der herstellung ist, erwänscht. In Ausgestaltung der Erfindung kann daher die
Tunnelröhre längs einer geraden Gradiente vorgeschoben
werden,
wobei der Profilausgleich zur Kreisbogenform oder beliebigen anderen Kurvenform
im Verbindungsbereich der bilden eingeschobenen Tunnelhälften durch entsprechende
Profilierung der Tunnelquerschnitte ausgelichen wird. Der Ausgleich kann im Tunnelinnern
durch Eingabe von Füllbeton erfolgten, wobei allerdings die Profil-Abmessungen verändert
werden müssen, um den lichten Soll-Querschnitt einhalten zu können. Das Schieben
der Tunnelröhre längs einer Geraden ist einfacher als ltngs kreisbogen Gradienten.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch eine den Boden eines einseitig offenen Schalungskastens
bildende Platte, die einen hinteren, den Betonierten Teil übergreifenden Absatz
aufweist und die snit mehreren purllel zu ihrer Längsmittellinie verlaufenden Durchgangsbohrungen
versehen ist, in denen relativ zur Platte längsbewegliche Zuganker angeordnet sind,
und durch an der hinteren Stirnseite der Platte an ihren Zylindern befestigte Hohlkolben-Vorschubpressen,
an deren Kolbenstangen Einrichtungen zum Angriff anauf den Zuganker im Abstand eines
Kolbenhubes befestigten Kupplungsstücken angeordnet sind. Die Zuganker sind an ihren
Enden in Fundamenten befestigt, so daß sie die von den Verschubpressen beim Vorschieben
und Zurücksiehen der Schalungsbodenplatte ausgeübten Kräfte aufnehmen können.
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Die obere, eine Gleitebene bildende Fläche der Schalungsbodenplatte
ist glatt ausgebildet. Die Bodenplatte selbst kann aus Stahl, Beton oder jedem anderen
geeigneten Werkstoff bestehen.
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Da die Bodenplatte zusätzlich einen Vorschubschlitten bildet, der
nach jedem Vorschub der Tunnelröhre um eine Taktlängs wieder zurückgefahren wird,
weist er zweckmäßigerweise auf seiner Unterseite Gleitbeläge auf, mit denen er sich
auf den Gleitführungen abstützt. Die Gleitbeläge können aus Teflon oder
anderen
reibvermindernden Belägen bestehen. Die Bodenplatte ist zweckmäßigerweise auf Stahlschienen
abgestützt, die ihrer'-seits über Hubpressen von Fundamenten getragen werden. Die
Hubpressen dienen dabei zum Ausgleich von Setzungen und Höhendifferenzen.
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Erfolgt das Vorschieben der Tunnelröhre aus einer Baugrube unterhalb
des Wasserspiegels, so ergibt sich aus der Differenz der Wasserdruck-Dreiecke eine
Differenzkraft, die bestrebt ist, den Tunnel zurückzuschieben. Diese Differenzkraft
wird zwar durch die Auflager-Reibung der Tunnelröhre vermindert, die aber nicht
so groß ist, das auf eine Verankerung in der eingeschobenen Tunnelröhre versichtet
werden könnte. In weiterer einen Ausgestaltung der Erfindung ist daher eine überhydraulikzylinder
verschwenkbare klappe vorgesehen, die sich einerseits gegen ein festes Widerlager
in Fundament und andererseits in Ausnehmungen der Schengleitplatte, die den Boden
der Tunnelröhre bildet, abstützt. Die Klappen bilden die die Rückschubkräfte aufnehmenden
Verankerungen. Die Ausnehmungen sind jeweils im Abstand einer Taktlänge in der Bodenplatte
des Tunnels angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch den
in Taktschiebeverfahren hergestellten Unterwassertunnel, Figur 2 einen Querschnitt
durch die Tunnelröhre, Figur 3 eine Draufsicht auf die offene Baugrube zur Anbetonierung
der Tunnelabschnitte, Figur 4 eine Ansicht der die Baugrube gegen das Gewässer abdichtenden
Dichtungswand.
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Figur 5 eine Draufsicht auf die Dichtungswand nach Figur 4, Figur
6 einen Längsschnitt durch die Baugrube, Figur 7 eine Draufsicht auf die Baugrube,
teilweise im Schnitt, Figur 8 einen Querschnitt durch die Baugrube nach den Figuren
6 und 7, Figur 9 einen Querschnitt durch den in der Schalung befindlichen Tunnelabschnitt,
Figur 10 einen teilweisen Längsschnitt durch den in seiner Schalung befindlichen
Tunnelabschnitt nach Figur 9 und Figur 11 eine Draufsicht auf die Schalungsbodenplatte
mit diese durchsetzende Zugankern.
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Der in Figur 1 im Längsschnitt dargestellte Tunnel 1 durchsetzt das
Gewässer 8. Der Tunnel 1 besteht aus den Tunnelröhren 2 und 3, die ausgehend von
den am linken und rechten Üfer des Gewässers vorgesehenen Taktschiebeeinrichtungen,
taktweise bis zu ihrer Vereinigungsstelle 6 vorgeschoben werden sind. Die Tunnelröhren
2 und 3 sind längs den geradlinien Gradienten 4 und 5 vorgeschoben werden, die in
der Vereinigungsebene 6 winklig aufeinander stoßen. Um die gewünschte Kurvenform
des Tunnels zu erhalten, sind die Tunnelprofile auf ihrer Bodenseite mit Füllbeton
7 versehen worden.
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Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Tunnelröhre, die aus
drei Fahrröhren besteht.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, befinden sich bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel die Taktschiebeeinrichtungen unter dem Wasserspiegel des Gewässer.
Die Taktschiebeeinrichtungen sind daher in einer nach oben offenen Baugrube 9 abgeordnet,
die aus Figur 3 ersichtlich ist. Die Baugrube 9 ist gegen das Gewässer durch eine
Dichtungswand 10 abgedichtet, die mit Gleitdichtungen 11 versehen ist, die gegen
die äußeren Wandungen des ausgeschobenen Tunnelprofile anliegen.
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Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, ist die Dichtungswand 10 im Untergrund
durch eine Spundwand 12 fortgesetzt.
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In Figur s ist ein Längsschnitt durch die einen Taktschiebekeller
bildende offene Baugrube dargestellt. In diesen Taktschiebekeller wird in einer
Schalung, von der in Figur 9 der rechte Teil der Schalungsbodenplatte 13 und die
rechte seitliche Schalungswand 12 dargestellt sind, der jeweils letzte Tunnelabschnitt
32 hergestellt. Die seitlichen Schalungswände 15 sind auf ortsfesten Fundamenten
verschieblich und schwenkbar gelagert. Die Schalungsbodenplatte 13 weist auf ihrer
Unterseite Längsnuten 14 auf, in denen sie auf Längsträgern 15 längsverschieblich
geführt ist. Zur Reibungsverminderung sind die Längsnuten 14 mit einem reibungsvermindernden
belag, beispielsweise aus Teflon, gepolstert. Die Gleitschienen bildenden Träger
15 sind über Hubpressen 16 auf Fundamenten 17 abgestützt.
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Die Schalungsbodenplatte 13 ist parallel zu ihrer Längsmittellinie
mit Durchgangsäffnungen 16 versehen, die von den aus den Figuren 10 und 11 ersichtlichen
Zugankern 19 durchsetzt sind.
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Die Zuganker 19 sind am vorderen und hinteren Ende des Taktschiebekellerds
in Fundamenten 20 verankert.
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Am hinteren Ende der Schalungsbodenplatte 13 sind die Zylinder von
Hohlkolbenpressen befestigt, deren Zylinder und Kolbenstange die Zuganker 19 durchsetzen.
An den Zuganker sind im Abstand eines Hubes der Hohlkolbenpressen Kupplungsstücke
23 befestigt, an denen jeweils an den Kolbenstangen der Hohlkolbenpressen befestigte
Einrichtungen angreifen. Zum Vorschieben der Schalungsbodenplatte 13 greifen die
Kolbenstangen jeweils an den Kupplungsstücken 23 an und schieben die Schalungsbodenplatte
um eine Hublänge vor.
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Die Schalungsbodenplatte 13 ist an ihren hinteren Ende mit einem den
zuletzt betonierten Tunnelabschnitt übergreifenden Absatz 24 versehen, über den
die Hauptschubkräfte in die vorzuschiebende Tunnelröhre eingeleitet werden.
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Wie insbesondere aus Figur 6 ersichtlich ist, wird der zuletzt betonierte
Tunnelabschnitt 14 nach seiner Fertigstellung und ausreichender Erhärtung mit der
Schalungsbodenplatte 13 um eine Taktlänge 1, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
20 m beträgt, vorgeschoben. Am Ende der Vorschubbahn ist ein Verschiebelager 23
angeordnet, das viederum über Hubpressen 26 auf ein Fundament abgestützt ist. Dieses
Verschiebelager übernimmt die Führung des vorgeschobenen Tunnelabschnitts, nachdem
es die längsverschiebliche Schalungsbodenplatte 13 verlassen hat. Unmittelbar vor
der Dichtungswand 10 ist ein weiteres Verschiebelager 26 angeordnet.
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Ist die Bodenschalungsplatte 13 bis dicht vor das Verschiebelager
25 vorgeschoben werden, werden die Hohlkolbenpressen umgeschaltet und siehen die
Schalungsbodenplatte 13 in ihre aus den Figuren 10 und 11 ersichtliche Schalungsposition
zurück.
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Aus Figur 7 sind die Fundamente für die Gleitführungen, Verschiebungslager
und Wiederlager ersichtlich, die auf Pfeiler 27 gegründet sind.
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Aus Figur 10 ist eine aus- und einschwenkbare Klappe 28 zur Verankerung
der vorgeschobenen Tunnelröhre ersichtlich, die sich einerseits in einer Aussparung
29 der Bodenplatte der Tunnelröhre und andererseits gegen das Widerlager 30 abstützt.
Zum Aus- und Einschwemken der Klappe 28 ist ein Hubzylinder 31 vorgesehen.