DE2819647A1

DE2819647A1 - Aktives tunnelbausystem mit ortbetonauskleidung und vortriebsschild dazu

Info

Publication number: DE2819647A1
Application number: DE19782819647
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Edeling
Original assignee: Individual
Current assignee: Edeling Helmut Dipl-Ing 4630 Bochum De
Priority date: 1978-05-05
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1979-11-08

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich aut die Herstellung eines Verbundtragwerkes mit Ortbetonauskleidung zur Tunnelbauten und auf einen steuerbaren Vortriebsschild als vörubergehende Hilfsabstützung zur Herstellung- des Verbundtragwerkes.
Stand der Technik 1. Zur Konstruktion eines Verbundtragwerkes ist bekannt, - daß bei nahezu allen in geschlossener Bauweise hergestellten Tunnelbauten dem Gebirge selbst die eigentlich tragende Funktion zukommt, - daß die Tragwerke die- Eigentragfähigkeit des Gebirges ermöglichen, unterstützen und: günstig beeinflussen sollen, - daß der Ausbau durch die Verbesserung der mechanischen Eigen schaft des Gebirges in Verbindung mit inneran Auskleidungen gebildet wird, -daß die Trageigenschaften des Gebirges u.a. durch aktive Veränderung des Sekundärspannungszustandes verbessert werden können, -daß die aktive Veränderung des Sekundärspannungszustandes durch Vorsparmung uez. durch Armer oder durch Vorspanneinpressung hinter der Auskleidung erfolgen kann, - daß die Wirkung von Auskleidungen im wesentlichen durch ihre Steifigkeit und den Grad des Verbundes zwischen Auskleidung und Gebirge bestimmt wird, - daß starre Auskleidungen als nachteilig, nachgiebige Auskleidungen als Regelausführung angesehen werden, - daß nur bei einer nachgiebigen Auskleidung die Verformungen hinreichend. groß sind., um den Ansatz von Rückstellkräften aus der Bettung gegen das Gebirge zu rechtfertigen,, - daß die Tunnela:uskleidungen aus Schalbeton wegen ausfühmungstechni,sc}ler Gründe meist eine größere Dicke als Spritzbetonauskleidungen und. dadurch die. Nachteile einer starren Auskleidung haben, daß sie nur schwer unmittelbar nach dem Vortrieb einzubauen sind und; den Bauvorgang behindern, Der im Hinblick auf die Erfindung oben beschriebene Stand der Technik ist in der D.ruckschrif-t' ."Vorläufige Baufachliche Grundsätze für Untertage-Bauvorhaben der Bundeswehr?1. Fassung März 1973 enthalten. Er ist dort auf Tragkonstruktionen im Fels bezogen, gilt aber auch prinzipiell für Tunnelbauten in Lockerböden. Der Stand der Technik für Tunnelbauten in Lockerböden ist in der Druckschrift "Empfehlungen zur Berechnung von schildvorgetriebnenen Tunneln" Fassung 1973 des Arbeitskreises. Tunnelbau in der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau e.V. Essen enthalten.
2:... Zur Tunnelauskleidung mit Ortbeton hinter einem Schild als vorübergehende Hilfsabstützung sind bekannt: 2.1 Die Druckschrift As 1 206 938 des Deutschen Patentamtes: Steuerbarer Vortriebsschild. zum Auffahren von Tunneln, Strecken od. dgl. und Verfahren zum Herstellen einer Ortbetonauskleidung mit einem solchen Vortriebsschild.
Dort wird eine wesentliche Verbesserung der ansonsten angewen deten Verfahren und Einrichtungen beschrieben, im Schutze eines Schildes die Ortbetonauskleidung hinter eine nach.
führte Innenschalung zu bringen, Ansonsten sind nur Verfahren und Einrichtungen bekannt, welche die Steuerfähigkeit des Vortriebsschildes erheblich beeinträchtigen. In der Druckschrift wird dagegen vorgeschl&-gen, innerhalb des Schildmantels als Außenschalung für die Ortbetonauskleidung einen zusätzlichen Schalungsmantel anzuordnen, der mittels eines Abstandsringes zwingend einen aus, reichenden Abstand vom Schildmantel einhält, um die Steuerbewegungen des Schildes ohne Zwängungen gegenüber der Ortbetonauskleidung ausführen zu können. Zur Schildsteuerung sind zusätzliche Steuerpressen angeordnet, die sich auf der Innenschalung abstützen.
2.2 Die Druckschrift OS 2 216 423 des Deutschen Patentamtes.: Verfahren und Einrichtung zur Abstützung des Erdreiches beim Bau von Stollen, Tunneln, Schächten u. dgl.
Dort wird vorgeschlagen, das Erdreich des-Ringraumes hinter dem Vortriebsschild mittels einer ringförmigen Tasche vorläufig abzustützen, die mit Druckgas oder Druckflüssigkeit gefüllt ist und darauf Beton von der Vorderseite des Ringraumes daß die Berechnung von Tunnelbauten in geschlossener Bauweise durch Zuweisung der auf die:- Tunnelöffnung wirksamen vertikalen und horizontalen Belastung aut ein um das Tunnelprofil gelegtes Verbundtragwerk aus dem Gebirge und: dem Ausbau erfolgen kann, daß zur Berechnung für ein um das Tunnelprofil gelegtes Verbundtragwerk als Kenngrößen außer seiner Geometrie die Lasten, der Verformungsmodul und die Festigkeit des Verbundtragwerkes sawie die Bettungazahlen und das Trennflächengefüge des.,Gebirges bekannt sein müssen, daß zur Bestimmung der Kenngrößen z.T. umfangreiche und: aufwendige Untersuchungen erforderlich sind, wobei meßtechnische Möglichkeiten gewisse Grenzen setzen, - daß Umfang und Kosten der Erkundungsmaßnahmen die Bauaufgabe von Tunnelbauten von Bedeutung sind, - daß gebirgsmechanische Kennwerte durch Messungen in situ zu bestimmen sind, - daß der Sekundärspaunungszust&nd durch Beformationsmessungen in Meßstollen feststellbar ist, --daß Druckkissenversuche zur Ermittlung elastischer Gebirges.
konstanten zweckmäßig sind, wenn ihre Belastungsfläche im Vergleich zu den Trennflachenabständen hinreichend groß sind, wogegen Iaborversuche an Gesteinspartien über den Einfluß des Trennflächengefüges nichts aussagen, daß die Gebirgsfestigkeit nach der labormäßig gewonnenen Materialfestigkeit abgeschätzt werden kann, daß Betonauskleidungen mit nachgewiesenen Tragfunktionen mit einer Mindestdicke auszuführen und zur Aufnahme von Biege zug- und Zugspannungen aus äußerer Belastung zu bewehren sind, - daß beim Nachweis der Gebirgsbeanspruchung die maximalen Druck- und Zugspannungen im Sekundärspannungszustand und die zu erwartenden Verformungswege des Gebirges zu erfassen sind, - daß zum Spannungsnachweis für die Betonauskleidung der zu erwartende Beanspruchungsfall berücksichtigt werden muß.
zwischen Tasche und Erdreich einzuspritzen bis der Ringraum mit Beton gefüllt ist. Als Innenschalung der Ortbetonauskleidung dient für den Erischbeton ein speziell konstruiertes Rohrstück, das mit dem Vortriebsschild: verbunden ist. Die: Vorschubpressen des Schildes stützen sich auf einer nachgeführten Innenschalung abF Sobald: der Frischbeton fest geworden ist, wird der Schild: vorgepreßt. Dabei zieht der Schild die entleerten Taschen nach, die auf der mit dem Schild verbundenen rohrförmigen Innenschalung liegen. Der hinter dem Schild frei werdende Ringraum wird wieder durch die sich mit Druckgas oder Druckflüssigkeit füllenden Taschen abgestützt.
Btidt unter 2-.. beschriebenen Tunnelaunkleidungen mit Schalbeton sind: wie: alLe seither bekannten Schalbetonauskleidungen nach dem unter 1. beschriebenen Stand der Technik starre Auskleidungen mit allen dem entsprechenden Nachteilen. Trotzdem können sie: bei Lockerböden einen Verbund zwischen dem Beton ans dem Untergrund herstellen. Sie können vielleicht auch den Untergrund wie: folgt vergüten und verformen: Unter 2.1 verdichtet ein Druckring mittels: der Vorschubpressen den Frischbeton und preßt ihn in den Hohlraum" sobald der Außenschalungsring gezogen ist. Es ist aber nicht zu vermeiden, daß sich der Boden hinter dem Schildschwanz beim Schildvorschub zunächst auflockert. Das Gebirge muß eine entsprechende Stehzeit haben. Die planmäßig Vergütung des Lockerbodens ist nicht beabsichtigt und. auch nicht möglich.
Unter 2.2 wird das Erdreich hinter dem Schildschwanz einwandfrei abgestützt und könnte auch radial vorgespannt werden.
Sobald der Frisehbeton eingespritzt ist, könnte er mit Hilft der ringförmigen Tasche gegen das Erdreich gepreßt werden.
Doch würde bei einer solchen Maßnahme die Tasche zwischen dem Beton und dem Rohrstück festgeklemmt werden. Um das Rohrstück, das mit dem Vortriebsschild verbunden ist, vorschieben zu können, wird deshalb zwischen Tasche und Rohrstück zusätzlich eine aufblasbare Wand: angeordnet oder eine Gummiwand angeordnet, die mit aufblasbaren Schläuchen abgestützt ist. Diese aufblasbaren Zwischenelemente müssen entspannt sein, wenn das Rohrstück vorgeschoben wird.. Damit entfällt aber der Stützdruck für den zuletzt eingespritzten Beton. Die nachgeführte Innenschale wird auf den bereits erhärteten Keton abgesetzt und müßte erneut vorgespaImt werden, um eine etwa gewollte Vorspannung zu erzielen. Wegen der Reibungskräfte zwischen Beton und Schalung ist das aber nicht möglich und auch nicht gewollt. Die unter 2.2 beschriebene Einrichtung dient demnach nur zur Abstützung des Erdreiches, nicht aber zu seiner Vorspannung.
Weiterhin haben die unter 2. beschriebenen Verfahren noch folgende Nachteile: Die unter 2.1 beschriebene Schalbetonauskleidung setzt voraus, daß der hinter ei.nen neu versetzten Schalungsring gepumpte Frischbeton so lange in einem weichplastischen Zustand verbleibt bis der Schild um die Ringbreite der Innenschalung vorgepreßt und die zusätzliche Außenschalung nachgezogen wurde. Wenn der Frischbeton in dieser Arbeitsphase fest wird, entstehen große Schwierigkeiten.
Die,unter 2.2 beschriebene Schalbetonauskleidung ist darauf angewiesen, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Schildes auf die Erhärtungszeit des Betons abgestimmt wird. Der mit dem Vortriebsschild verbundene Schalungsring gleitet an dem fest werdenden Frischbeton vorbei. Es-ist schwer vorstellbar, wie dieser Ring eine Krümmung des Tunnels herstellen kann. Vielmehr ist anzunehmen, daß er auch die Steuerfähigkeit des Schildes beeinträchtigt. Besonders problematisch erscheint die Einbringungsart des Fri.schbetons von der Vorderseite des Ringraumes aus. Der Beton muß zwischen der unter Druck stehenden Tasche und dem Erdreich bis zur Anschlußstelle der Betonauskleid.ung durchgespritzt werden.
1. Aufgabe und Lösung Es-ist die Aufgabe gestellt, Tunnelräume mit Pumpbeton solcher maßen auszukleiden, - daß die im Endzustand starre Auskleidung zuvor im Untergrund radiale Rückstellkräfte erzeugt, die am Tunnelumfang derart verteilt sind, daß die Standsicherheit des Betontragwerkes von Druckspannungen bestimmt ist und.
-daß die Belastung des BetontraDmerkes in seiner Konstruktion während der Herstellung nachweisbar ist.
Die Lösung der Erfindung besteht in dem aktiven Tunnelbausystem mit einer Pumpbetonauskleidung als Bestandteil eines Verbundtragwerkes wie in den Patentansprüchen 1. bis 5. festgelegt und in den Fig. 1 bis Fig.5 schematisah beschrieben.
Die Erfindung geht über den unter 1. beschriebenen Stand der Technik wie folgt hinaus: - Die: aktive Veränderung des Sekundärspannungszustandes durch Vorspannung erfolgt weder durch Anker noch durch Vorspanneinpressung hinter der Auskleidung, sondern durch die Auskleidung selbst im weichplastischen Einbauzustand.
- Die:- Tunnelauskleidung aus Schalbeton hat trotz ihrer größeren Dicke: im Vergleich mit Spritzbetonauskleidungen nicht die Nachteil: einer starren Auskleidung, sondern bewirkt durch die: erfindungsgemäße Herst-eLlung-- wie bei einer nachgiebigen Auskleidung hinreichend große: Verformungen, um den Ansatz von RückstelLçräften aus der Bettung gegen das Gebirge zu rechtfertigen.
- Das erfindungsgemäße VerbundtraDJerk aus Schalbeton und Gebirge ist nicht bloß ein Berechnungsmodell, sondern ein Konstruktion, wobei das gesamte Baumaterial aus Beton und Untergrund in einen gewollten Spannungs- und: Verformungszustand-transformiert wird. Dabei ergibt sich die Belastung des Betontragwerkes nicht als eine Rechenannehme, sondern als das Ergebnis der erfindungsgemäßen Herstellung irn Einbauzustand.
- Die Kenngrößen, die zur Berechnung des Verbundtragwerkes bekannt sein müssen, machen zu ihrer Bestimmung keinesfalls mehr umfangreiche und aufwendige Untersuchungen erforderlich.
Sie können zum Teil in einfacher Weise bei der Herstellung des: Verbundtragwerkes bestimmt werden, - Die Schalbetonauskleidung mit nachgewiesener Tragfunktion muß nicht mehr zur Aufnahme von Biegezug- und Zugspannungen aus äußerer Belastung bewehrt sein, weil die erfindungsgemäße Konstruktion ringsum gleichmäßige, radiale Rückstellkräfte im Untergrund: erzeugt, so daß die Standsicherheit des.
erhärteten Betontragwerkes von Druckspannungen bestimmt ist.
Die: Erfindung führt damit künstlich einen gleichartigen, prinzipiell jedoch günstigeren Zustand herbei, wie bei einer nachgiebigen Aus,klei.dung mit Spritzbeton beobachtet, wo die Einwirkung der Geuirgslasten den Ausbau so lange verformt, bis der Ausbauwiderstand ringsum gleichartig verteilt ist, so daß die Standsicherheit des erhärteten Betontragwerkes von Druckspannungen bestimmt ist.
2. Aufgabe und Lösung Es ist weiterhin die Aufgabe gestellt, einen steuerbaren Vortriebsschild so auszubilden, - daß die erfindungsgemäße Konstruktion des Verbundtragwerkes auch in Lockerböden mit einer Stehzeit ausgeführt werden kann, die,kürzer ist als die Einbauzeit der Betonauskleidung, daß die Schalbetonauskleidung ummittelbar nach dem Vortrieb leicht einbaubar ist, ohne den Bauvorgang zu behindern.
Die Lösung der Erfindung ist der Schild mit Druckkissen in Schubladen, die außenseitig und rückseitig offen innerhalb des Schildmantels angeordnet sind und mittels zweiseitig wirksamer Pressen ausgefahren und eingezogen werden wie in den Patentansprüchen 6. bis 7. festgelegt und in den Bigo 6 bis Zeigt 11 beispielhaft und schematisch beschrieben.
Die Erfindung geht über den unter 2. beschriebenen Stand der Technik wie folgt hinaus: - Gegenüber dem unter 2.1 beschriebenen Schild und Verfahren kann ein Pumpbeton verwendet werden, der rasch abbindet und erhärtet. Dieser Vorteil gestattet einen unbehinderten Schildvortrieb bei kleinen Betonierabschnitten.
Der Schildvorschub ist nur noch davon abhängig, wie schnell der Pumpbeton eingebaut wird. Der erfindungsgemäße Schild schafft somit gleic:hartige, prinzipiell jedoch vorteilhaftero Bedingungen des Bauablaufes wie bei einem herkömmlichen Schildvortrieb mit Tübbingauskleidung.
Die Steuerbarkeit des Schildes wird nicht durchein:relativ starres Element wie den zusätzlichen äußeren Schalungsmantel mit einem Abstandsring hergestellt, sondern durch ringsum angeordnete Druckkissen, deren Volumen in großen Toleranzgrenzen verändart werden kann. Zusätzliche Steuerpressen sind nicht erforderlich.
- Gegeniiber den unter 2.2 beschriebenen Verfahren und Einrichtungen muß der. Beton nicht von der Vorderseite des Ringraumes zwischen der unter Druck stehenden Tasche und dem Erdreich eingespritzt werden. Der Beton kann in herkömmlicher Form von unten nach oben steigend hinter die Schalung in den Ringraum gepumpt werden. Trotzdem bleibt die ringförmige Abstützung erhalten, weil die Schubladen nacheinander einziehbar sind und der Beton ständig unterdruck gehalten wird.
Die Druckkissen erfüllen ihre Abstützungsfunktion des Untergrundes: aus einer unbehinderten Lage im Schutze des Schildmantels heraus. Sie bleiben beim Vorschub des Schildes in einer Ruhelage, wobei sie zusätzlich zur Steuerung des Schildes frei verfügbar sind und gleichzeitig den Druck auf den Frischbeton aufrecht erhalten.Auch bilden sie kein Hindernis für den Betoniervorgang.
Der erfindungsgemäß mit dem Schild verbundene Druckring (21i') bleibt beim Schildvorschub in Ruhelage.. Wenn er nachgezogen wird, gleitet er unter den Schubladen hinweg und kommt nicht mit den Druckkissen in Kontakt. Es ist demnach keine zusätzliche aufblasbare Wand oder eine Gummiwand mit aufblasbaren Schläuchen erforderlich, um die Druckkissen beim Schildvortrieb zu schonen wie unter 2.2 beschrieben.
Der Beton wird erfindungsgemäß sofort hinter. die nachgeführte Schalung gepumpt, ständig unter Druck gehalten und bis zum Ausschalen nicht mehr gestört.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der nachgeführten Schalung kann die Schalbetonauskleidung der etwa vorhandenen planmäßigen oder aus Gründen der Bautoleranz bedingten räumlichen Krümmung der Tunnellängsachse polygonal angepaßt werden, ohne die Schildfahrt im geringsten zu behindern.
Die nachgeführte Schalung kann erfindungsgemäß auch eine gewollte Form haben, wodurch die Kraft der Vorschubpresaen gleichmäßig auf die erhärtete Betonauskleidung übertragen wird.
Demgegenüber muß die unter 2.2 beschriebene Schalung eben sein.
Weil sie- außerdem nachträglich auf den erhärteten Beton gesetzt wird, kann sie die Pressenkräfte des Vortriebsschildes keinesfalls gleichmäßig auf die Betonauskleidung übertragen.
In den Fig .1 bis Fig.11 wird die erfindungsgemäße Herstellung eines Verbundtragwerkes für Tunnelbauten mit Schalbetonauskleidung beispielhaft und schematisch dargestellt und nachfolgend erläutert. Es zeigen Fig.1 Querschnitt durch den Schalungsring (1) mit Druckkissen (2) und Frischbeton (6) für einen kreisförmigen T-unnel Fig.2 Horizontaler Teilschnitt a-a in Längsrichtung des gleichen Tunnels Fig.3 Längsschnitt durch ein Paar konisch zugeschnittener Schalungsringe (1a) Si,g.4 'Bängsschnitt durch einen gewellten Schalungsring (1b) Fig.5 Querschnitt durch einen Schalungsring (lc) mit Sohlbereich aus Stahlbetonfertigteil (1d) Fig.6 Längsschnitt durch einen Schild während des Betoniervorganges Fig.7 Querschnitte a-a und b-b durch den gleichen Schild Fig.8 Teillängsschnitte durch einen Schild: mit Stütz- und bis Druckring (21') in 4 verschiedenen Phasen Fig.11 Fig.1 und Fig.2 Der Frischbeton (6) ist in weichplastischer Konsistenz von der Betonpumpe (15) über den Einfüllstutzen hinter die Schalung (1) gepumpt worden, Hinter dem Stirnabschluß (7) der Schalung befinden sich im Ulmenbereich des 'Punnels- 2Druckkiss;en (2), die,mit einem Druckaggregat verbunden sind, von dem aus si pneumatisch oder hydraulisch unter Druck gesetzt werden. Aus den Frischbeton (6) wirken die Betonpumpe (15) und die Druckkissen (2) gemeinsam ein. Hierdurch wird. der weichplastische Beton gegen die Gobirgsleibung (8) gepreßt, die er verformt und dabei die radialen Druckspannungen (9) im Gebirgstragring (10) erzeugt Nachdem der Ringraum mit Frischbeton gefüllt ist, wächst - der Druck in der Betonpumpe an. Die Rückschlagventile (4) zwischen Druckkissen und. Druckaggregat schließen sich. In den Uberdruckventilen (4a) wird der Regeldruck überschritten, der notwendig ist, um die radialen Druckspannungen (9) zu erzeugen.
Der Druckregler (13) schaltet über den Schalter (14) die Betonpumpe ab,, hält aber im Druckaggregat (5) den Regeldruck so lange aufrecht bis der Beton erhärtet ist.
Ea entsteht das Verbundtragwerk, bestehend aus dem Betontragring (6a) und dem Gebirgstragring (10),> auf das die vertikalen Gebirgslasten (11) und die horizontalen Gebirgslasten (12) einwirken.
Sobald der Beton fest geworden ist, werden der Stirnabschluß (7) und die Druckkissen (2) ausgebaut Ein neuer Schalungsring und: der Stirnabschluß mit Druckkissen werden wieder eingebaut.
Ein weiterer Ring der Betonauskleidung kann betoniert werden.
Wo der Betontragring (6a) fest genug geworden ist, um die Betondruckspannungen sicher auf zunehmen, wird der am weitesten zurück liegende Schalungsring ausgebaut und erneut verwendet.
Das- dargestellte und erläuterte Beispiel zeigt nur eine von verschiedenen Möglichkeiten zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Verbundtragwerkes für Tunnelbauten.
Ergänzend wird die Erfindung an einem Rechenbeispiel erläutert.
Ausbruchdurchmesser 6 m Dicke der Betonauskleidung G. cm Gebirgawichte 2 kN/m3 Dicke des: Gebirgstragringex 1 m Seitendruekziffer 0,5 Überlagerungshöhe 7 m Der SsStendr.uck in halber Tunneleöhe bewirkt im Vorbundtragwerk eine radiale Sekundärspannung von (7 + 6/2) 2 . 0,5 = 10 MN/m² Die Vorspannung (9) muß zumindest gleich groß sein0 In der Betonauskleidung beträgt die Ringdruckspannung 10 * 6/2 : 0,10 = 300 MN/mt.. Im Beton ist eine Festigkeit von 600 MN/m2 nach.8 Stunden problemlos zu erreichen so daß bereits nach Ablauf einer Halbtagesschicht wieder ausgeschalt werden kann.
Im Gebirgatragring (10) beträgt die größte mittlere Ringdruckspannung 10 + (7 . 2 - 10) . 6/2 = 32 MN/m². Diese Belastung kann bei einer radialen Vorspaimung (9) von 10 MN/m2 auch von Böden geringer Festigkeit bruchsicher mit kleinen Verformungen aufgenommen werden.
Fig.3 Die konisch ( e größer et ) zugeschnittenen Schalungsringe (la) sind mit entgegengesetzter Konizität ( gegenseitige Verdrehung 18Qa ) angeordnet : e + e' = e' + e . Hierdurch bilden beide Ringe gemeinsam einen Doppelring mit parallelen Endflächen.
nie Schalungsfläche aus: derartigen Doppelringen bildet einen Z=linder. Wenn beide Ringe eines Doppelringes aus ihrer Aus gangslage gegeneinander um ihre Längsachse verdreht werden, bildet sich ein konischer Doppelring aus:, dessen Konizität bei einer gegensinnigen Verdrehung der Einzelringe von je 900 bis auf einen Größtwert von ( 2e größer 2e@ ) anwächst. Durch die Anordnung derartiger konischer Doppelringe abwechselnd mit parallelen Doppelringen kann die Schalung unter Verwendung von mindestens 2 Doppelringen jeder räumlichen Krümmung der Tunnellängsachse polygonal angepaßt werden. Dabei sind konische Doppelringe jenach Krümmungsrichtung um ihre Längsachse. verdreht anzuordnen.
Fig.4 lie Schalungsfläche des Ringes (1b) ist in Längsrichtung gewellt.
Sie kann wie in der Figur dargestellt, gefaltet oder, wia nicht dargestellt, gekrümmt sein.
Fig .5.
l.er Sohlbereich des Schalungsringes (1c) besteht aus einem Stahlbetonfertigteil (1d) als verlorener Schalung. Hierdurch entsteht eine Fahrbahnfläche für Transportfahrzeuge, noch bevor der Beton der AuCkleidung erhärtet ist..
Fig.6 und.. Fig.7 In Fig.7 sind.die Schnitte jeweils bis zur senkrechten Symmetrieachse dargestellt.
Der Frischbeton (6) wird von der Betonpumpe (15) hinter die Schalung (1') in den Ringraum hinter dem Schildende gepumpt.
Der Ringraum wurde von ringsum dicht an dicht angeordneten Druckkissan (17) gebildet, die sich in Schubladen (18) hinter dem Schildende befinden. Der steuerbare Schild ist in Ruhelage.
Mit den beidseitig wirksamen Pressen (19) werden dia Schuladen (18), in der Sohle beginnend, während des Betoniervorganges nacheinander gezogen bis sie sich unter dem Schildmantel (16) befinden. Dabei stützen sich die Schubladen rückseitig aus der Schalung (1'), vorderseitig auf einem Stützring (21) ab.
Die Druckkissen werden von einem Druckaggregat (5) pneumatisch oder hydraulisch unter Druck gehalten.
Von der Druckregulierung sind nur die Rückschlagventile (4) dargestellt. Die eigentliche Druckregelung erfolgt wie in Fig.2 dargestellt und,erläutert.
In den Fig.6 und Fig.7 sind die unteren 3 Schubladen bereits eingezogen, die oberen 5 Schubladen noch ausgefahren.
Wenn der Betoniervorgang beendet ist, wird der Schild mit Hilfe der Pressen (19) vorgeschoben. Dabei stützen sich die Pressen auf den Schubladen (18) ab. Die Schubladen haben direkt mit ihren rückseitigen Stirnflächen oder indirekt über die Druckkissen ihr Widerlager auf der Stirnfläche des Betons Während des Schildvorschubes dienen die Druckkissen zur Schild-Steuerung indem sie am Umfang des Schildes mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden.
Nach Abschluß des Schuldvorschubes um 1 Pressenhub wird in den Zwischenraum zwischen Stützring (21) und letztem Schalungsring ein neuer Schalungsring eingebaut. Ein weiterer Abschnitt der Auskleidung kann betoniert werden Fig.8 bis Fig.11 Hier sind 4. aufeinander folgende Phasen für eine alternative Ausbildung das erfindungsgemäßen Schildes dargestellt.
Der Stützring (21") ist nicht wie in Fig.6 undFig.7 fest mit dem Schild ver bunden. Die,zweiseitig wirksamen Pressen (20) stützen sich darauf beim Schildvorschub in Fig.9 ab., Das Widerlager des Stütz- und Druckringes (21') bildet die Stahlschalung (1'), die ihre Kräfte auf die Schalfläche der Betonauskleidung ableitet.
Die Funktion der äußeren Pressen (19) besteht darin, die Schubladen auszufahren und einzuziehen und die Stirnfläche des Betons unter Druck zu halten. Sie können zusätzlich für den Schildvorschub eingesetzt werden.
Zeigt zeigt eine Phase mit dem Schild in Ruhelage während des Betoniervorgange&.. Die geschnittene Schublade (18) ist bereits.
eingezogen, der Frischbeton (6) eingepumpt.
Die Phase in Fig.9. stellt den abgeschlossenen Schildvorschub dar. an dem die Vorscirabpressen (20) und möglicherweise auch die äußeren Pressen (19) beteiligt waren. Die Schubladen (18) und der Stütz- uni Druckring (21') waren in ihrer Ruhelage geblieben.
Die Schilisteuerung erfolgte zusätzlich durch eine am Umfang das Schildes unterschiedlich hohe Beaufschlagung der Druckkissen.
in der Phase von Fig.10 haben die zweiseitig wirksamen Vorschubpressen (20) den Stütz- und Druckring (21') wieder nachgezogen~ Fig.11 zeigt schließlich die Phase, in der ein neuer Schalungsring in den freien Raum unter den Schubladen eingesetzt wurde.
Danach kann ein neuer Ring betoniert werden.
Die Druckregelung zur Herstellung des Verbundtragwerkes ist nicht dargestellt. Sie erfolgt wie in den Fig.1 und Fig.2 bereits erläutert.
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Claims

Aktives Tunne.lbausystem mit Ortbetonauskleidung und Vortriebsschild dazu Patentansprüche 1. Herstellung eines Verbundtragw.erkes für Tunnelbauten, bestehend. aus einer Ortbetqnauskleidung und aus dem den Tunnel umgebenden Untergrund (10) durch aktive Veränderung des Sekundärspannungszustandes zur Vergütung und Verormung des Untergrundes mittels Vorspannung (9) und zur Erzeugung von radialen Rückstellkräften im Untergrund. die am Tunnelumfang derart verteilt sind, daß die Standsicherheit des erhärteten Betontragwerkes (6a) von Druckspannungen bestimmt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Verbundtragwerk beim Einbringen des weichplastischen Frischbetons (6) mit einer Pumpe (15) hinter eine Stahlschalung (1) mit der Maßnahme hergestellt wird, darin bestehend, d&Pj sowohl der Untergrund (10) als auch der Brischbeton (6) durch die gemeinsame Einwirkung der Betonpumpe. (15) und von zwischen der Stahlschalung (1) und der Tunnelleibung (8) angeordneten Drucklkissen (2) in Verbindung mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druckaggregab (5) unter Druck gesetzt und verformt werden und zwar mit einer Druckhöhe und Druckdauer, die eine Vorspannung (9) von gleicher Größe erzeugt, wie die aus der vertikalen Belastung des Untergrundes (11) im Verbundtragwerk wirkende radiale Sekundärspannung in der Firste des Tunnels, mindestens aber so groß wie die aus der horizontalen Belastung des Untergrundes (12) im Verbundtragwerk wirkende radiale Sekundärspannung in halber Tunnelhohe 2 Einrichtung zur Herstellung eines Verbundtragwerkes nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß zwischen den Druckkissen (2) und dem Druckaggregat (5) Rückschlagventile (4) und an den Druckkissen gesondert regelbare Uberdruckvent-ile.(4a) und an der Betonpumpe. (15) ein fernsteuerbarer Ein- und Ausschalter (14) angeordnet sind und daß ein Regel- und Steueraggregat (13) mit dem Druckaggregat (5), den Uberdruckventilen (4a) und dem Schalter (14) verbunden ist, mit dessen Hilfe die Druck regelung derarterfolgt, daß bei tiberschreitung des Regeldruckes zur radialen Vorspannung (9) im Überdruckventil (4a) die Betonpumpe abgeschaltet wird und der Regeldruck im Druckaggregat (5) so lange aufrecht erhalten bleibt, bis der Beton erhärtet ist.

3,. Einrichtung zur Herstellung eines Verbundtragwerkes nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n et, daß die Stahlschalung (1a) aus konisch zugeschnittenen Ringen besteht, die durch ihre Verdrehung um die Tunnellängsachse in die etwa vorhandene, planmäBige oder aus Gründen der Bautoleranz bedingte, räumliche Krümmung des Tunnels polygonal eingepaßt werden kann, wobei die Ring, abwechselnd paarweise mit entgegengesetzter Konizität angeordnet sind..

4. Einrichtung zur Herstellung eines Verbundtragwerkes nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t c.aß die Stahlschalung (1b) in Längsrichtung des Trnrnels eine gewellte Form hat.

5 Einrichtung zur Herstellung eines Verbundtragwerkes nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stahlschalung (1c) im Sohlbereich durch eine verlorene Schalung (1d) bestehend aus Stahlbetonfertigteilen ersetzt wird0.

6,* Steuerbarer Vortriebsschild als vorübergehende Hilfsabstützung zur Herstellung eines Verbundtragwerkes nach Anspruch 1 auch in Lockerboden mit einer Stehzeit; die kürzer ist als die Einbauzeit des Pumpbetons, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des Schildmantels (16) ringsum unF dicht nebeneinander liegende Druckkissen (1?) in Schubladen (18) angeordnet sind1 d-ie nach der Innenseite des Schildmantelat und der Rückseite des Schildes hin offen sind und mittels zweiseitig wirksamer Pressen (19) ausgefahren und eingezogen werden und daß die Druckkissen (17) sowohl: die Gebirgsleibung (8) in dem freien Raum zwischen Schildende und Betonauskleidung als auch die Stirnseite der Betonauskleidung abstützen und durch ihre Einwirkung auf den Untergrund (10.) und den Frischbeton (6) in Verbindung mit der Betonpumpe (15) bei der Herstellung des Verbundtragwerken mitwirken.

7.+ Einrichtung nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n -z e i. c h n e t ,, daß unter den Schubladen (18) ein Stütz- und Druckring (211:)) angeordnet und mit den zweiseitig wirksamen Pressen (20.) des Vortriebsschildes,verbunden ist, der die Schubladen (18) beim Vorschub des Vortriebsschildes und beim Einziehen der Schubladen abstützt und zur Übertragung der Vorschubkräfte des Schildes auf die nachgezogene Schalung (1') dient.