DE3433014A1

DE3433014A1 - Verfahren und montagehilfe zum voruebergehenden verbinden von ausbausegmenten und ausbauringen

Info

Publication number: DE3433014A1
Application number: DE19843433014
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. Philipp; Wilhelm 8000 München Schütz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1986-03-20

Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vorübergehenden Verbinden von Ausbausegmenten und Ausbauringen für den Tunnel- und Stollenbau. Die Erfindung hat auch eine Montagehilfe für aus vorgefertigten Tübbingen herzustellende Tunnel-bzw. Stollenauskleidungen zum Gegenstand.
Vorgefertigte Segmente aus Beton, Stahlbeton-, Gußeisen-oder Stahlelementen bzw. Kombinationen aus diesen Baustoffen werden meistens über ihre Längs- und Ringfugen miteinander durch Bolzen (Schrauben oder Anker) verbunden.
Hierdurch soll verschiedenen spezifisch tunnelbautechnischen Erfordernissen entsprochen werden wie: a) Beibehaltung der geometrischen Form der Ringe über die Zeit, in der diese noch ungestützt, d.h. ohne umlaufende Bettung sind.
b) Zentrierung des zuletzt eingebauten Ringes auf den vorletzten und dieses auf den vorvorletzten usw., bis die Ringbettung mit dem umgebenden Gebirge voll wirksam wird.
c) Vermeidung von Fugenklaffungen zwischen den Segmenten, um schädliches Eindringen von Verpreßstoffen, Bodenpartikeln und sonstigen Fremdkörpern in die Fugen auszuschließen.
d) Komprimierung von Kontaktdichtungselementen zur Herstellung der Wasserdichtigkeit in den Segmentfugen, so lange, bis deren Zusammenpressung durch die äusseren Lasten sowie Reibung zwischen Segmentaußenlaibung und Gebirge abgelöst wird.
e) Statische Funktion zur Realisierung eines biegesteifen Ringes.
f) Statische Funktion zur klaffungsfreien Abtragung von Zugkräften im Falle von Innendruckbelastung im Tunnel oder Stollen.
g) Statische Funktion zur Ubernahme von Zugkräften in Tunnel- bzw. Stollenlangsrichtung im Fall von unterschiedlichen Setzungen der Röhre.
Die unter a) bis g) aufgeführten Erfordernisse werden in bekannter Technik durch Verschraubungen, Einzel- und Koppelanker, Klebe- und Spreizdübel außerhalb der Tunnelinnenlaibung gelöst.
Die Erfordernisse gemaß a) mit d) sind nur über eine relativ kurze Zeit von Bedeutung, da diese danach durch die Ringspaltverfüllung die äußere Belastung und den Haftverbund zwischen Tübbingring und Gebirge (Boden) ohne irgendwelchen konstruktiven Aufwand übernommen werden.
Das Erfordernis gemäß e) besteht besonders bei den Tübbingbaustoffen Gußeisen und Stahl, ist jedoch sehr häufig durch semisteife Tragsysteme ersetzbar.
Der Lastfall "Innendruck" gemäß f) in z.B. einem Wasserstollen kann nur dann Fugenklaffungen nach sich ziehen, wenn die Ringdruckkraft infolge Eigengewicht, Gebirgslasten und Außenwasserdruck voll abgebaut wird und Zugkraft entsteht.
Die "Biegebalkenfunktion" gemäß g) im Fall ungleichmässiger Setzungen der Tunnelröhre im Gebirge ist ebenfalls von geringer Bedeutung, wenn es darum geht, diese durch die Ringlängsverschraubung beeinflußen zu wollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art überraschend dadurch gelöst, daß mit einer auf der Tunnel innenseite anbringbaren Verspannung gearbeitet wird.
Vorzugsweise wird eine wiedergewinnbare Verspanneinrichtung verwendet.
Die obengenannte Aufgabe wird andererseits bei einer Montagehilfe der eingangs genannten Art gelöst durch eine an der Tübbinglaibung oder an dieser versenkt angeordnete Spanneinrichtung zum Verspannen zweier benachbarter Tübbinge.
Die wiedergewinnbare wandernde Ringverspannung ist also dem Tunnelinneren zugewandt.
Die Kraft der Spannvorrichtung wird über Flanken oder Nischen des Bauwerks in die Beton- bzw. Stahlbetonsegmente eingeleitet oder über die Flansche der Gußeisen-oder Stahltübbings in diese selbst übertragen.
Lage, Anzahl und Spannkraft dieser wiedergewinnbaren wandernden Spannvorrichtungen entsprechen in der Regel denjenigen der herkömmlichen Verbolzungen.
Vorzugsweise werden als Krafteinleitungsstelle für die Kopplungsglieder die für den Transport und Einbau vorgesehenen Montagegrifftaschen der Segmente verwendet.
Als Spannvorrichtungen ist - dem Stand der Technik entsprechend - die Anwendung verschiedener Konstruktionsglieder möglich, wie: - Spannschloß mit Kopplungslaschen - Exzenterspanner mit Kopplungslaschen - Zahnstangen-Winde mit Kopplungslaschen - hydraulische Spannvorrichtung mit z.B. Ringkolbenpresse mit Kopplungslaschen.
Die durch die Maßnahme nach der Erfindung erbrachten Vorteile sind vielfältiger Art.
- Zuerst ist hier die Vereinfachung der Schalungsformen in den Fällen von Beton- bzw. Stahlbetontübbings zu nennen, in denen keine besonderen Aussparungen für die Schrauben/Anker/Dübel und Spannischen vorgesehen werden müssen.
In Fällen von Gußeisentübbings gilt Entsprechendes für die Formen der Gießbetten. Bei Stahltübbings kann das aufwendige Bohren für die Bolzenlöcher entfallen.
- Da Aussparungen für Bolzenkanäle und Nischen immer eine Materialschwächung der Segmente darstellen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht mehr benötigt werden, sind bei der Bemessung der Segmente Einsparungen in der Wandstärke bzw. Bauhöhe bzw. Bewehrung möglich, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Tunnel- bzw. Stollenauskleidung bedeutsam günstig beeinflußt wird.
- Aussparungen für Bolzen und Spann-Nischen sind aber in den Fällen von Uberbeanspruchung der Segmente, z.B.
beim Vorschub eines Schildes, der Ringspal'cverfüllungu. durc eine örtlich auftretende Über last aus dem Gebirge Schwächestellen, durch die Risse hindurchlaufen.
Das Schließen von Rissen zur Wiederherstellung der Tragwirkung und der Wasserdichtigkeit ist aber an solchen Stellen mangels Zugänglichkeit immer sehr erschwert und bedingt hohen Kosten- und Zeitaufwand, Begleiterscheinungen, die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens außer Diskussion stehen.
- Schließlich stehen den hohen Aufwendungen für die bleibenden Verbindungsmittel bei den herkömmlichen Bauweisen selbst nurmehr einmalige Kosten für die über wenige Ringe erforderlichen, wiedergewinnbaren, wandernden Spannvorrichtungen gegenüber. Die Einsparungen sind, insbesondere bei langen Tunnels oder Stollen, sehr nennenswert.
Die an sich bekannte Maßnahme (DE-OS 2 913 668) einer Elementzentrierung mittels Laschen und Schrauben ist für die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe nicht relevant, da es hier lediglich um eine die Dezentrierung verhindernde rein statische Maßnahme praktisch ohne Aufbringung einer die Elemente unter Kraft verspannenden Einrichtung geht.
Neben den oben bereits erwähnten Vorteilen ist die Einsparung von Korrosionsschutzmaßnamen für die Verbolzungen des Standes der Technik zu nennen, die ebenfalls sehr aufwendige Maßnahmen darstellten. Auf diese kann man nun im wesentlichen verzichten. Die Korrosionsschutzmaßnahme für die Verbolzungen der Spannanker, Schlößer und Verschraubungen war bei Wasserstollen besonders gravierend.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in Fig. 1 einen Schnitt durch benachbarte Tübbinge mit Spannvorrichtung; Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt mit einer anderen Spannvorrichtung; Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1; und Fig. 4 eine Draufsicht zu Fig. 2; Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ausführungsform mit einer weiteren Spannvorrichtung; Fig. 6 einen Radialschnitt mit einer Zusatzeinrichtung; Fig. 7 einen Radialschnitt mit einer Spannvorrichtung der vorgenannten Art; und Fig. 8 einen weiteren Schnitt durch eine weitere Kombination von Spannvorrichtungen.
Nach den beispielsweisen Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich um innen liegende Ringfugenverspannung, die dadurch erfolgt, daß ein Spannschloß, ein Zahnstangen-Winde oder eine hydraulische Hohlkolbenspannvorrichtung bei vollem Druck der Schildpressen angezogen wird.
Zwei benachbarte Tübbinge 10 und 10' nach den Figuren 1 und 3, die die Gestalt eines schlanken Rechtecks oder eines schlanken Trapezes haben können, sind zu je einem Ring zusammengefaßt. Die Figuren lassen das Verspannen zweier benachbarter Tübbinge erkennen, wobei es sich beim Tübbingring 10 um den zuletzt montierten Tübbingring handelt, wie die Position des Schildschwanzes S bei der eine ähnliche Konstruktion zeigenden Figur 2 erkennen läßt. Die Tübbingringe sitzen stirnseitig satt aufeinander bzw. ineinander, wie durch die Zentrierzapfenund -taschen 12 oder die Nut und Federausbildung angedeutet ist.
Etwa in der Mitte der Ringe sind in den Tübbingsegmenten wahlweise schwalbenschwanzförmige oder muldenartige Nischen vorgesehen. In diese Nischen greifen Klemmbacken 18 etwa halbschwalbenschwanzförmiger Ausbildung einer Zahnstangen-Winde 20, wobei bei Betätigen der Kurbel 22 die Tübbinge 10 und 10' gegeneinander gezogen werden.
Rechts in Fig. 1 ist eiresolche Zahnstangen- Winde 20 gestrichelt darum angedeutet, weil sie nach Vorschieben des Schildes gelöst wird,sofern die Verfüllung des Ringspaltes 2t stattgefunden hat und tragfähig ist. Die Ausbildu ist auch in der Draufsicht der Fig. 3 gut erkennbar, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 für die gleichen Elemente benutzt-wurden. Die schräge Mantellinie 14 deutet an, daß die Tübbinge die Gestalt eines schlanken Trapezes haben.
Die Konstruktion der Figuren 2 und 4 ist eine Variante.
Bei diesem Anwendungsfall sind Anker 30 fest eingegossen.
Diese Anker verfügen über angestauchte Köpfe 32. Mit den kleineren Köpfen ragen sie in Montagegrifftaschen 34 bzw. in muldenartige Ausbildungen 34. Um die Möglichkeiten der verspannung auszuloten, sind einige der Montagegrifftaschen 34 um 90° gedreht dargestellt. Eine Klaue 36 ist unter Verspannung über diesen kleineren Kopf gesetzt und jede Klaue ist mit je einem Kopplungsglied 38 in an sich bekannter Weise verbunden. Schäkelartige Gelenkausbildungen 40 stellen die Verbindung zwischen Klaue und Kopplungsglied 38 her. Zwischen den Kopplungsgliedern 38 sind an sich bekannte Spannschraubenanker 42 vorgesehen, die über Spannschlösser angezogen werden. Die Verbindung von Klaue 36 mit Kopplungsglied 42 und die Verbindung von Spannanker mit demselben erfolgt ebenfalls über Schäkelgelenke 44 (bzw. 40). Auch hier können jeweils nach einem Schildvorschub die Ringfugenverspannungen zwischen dem einen Tübbingring mit wirksamer Bettung und dem vorhergehenden entfernt und wiedergewonnen werden. Als Anhaltswert für die zu verwendenden Anker oder Verankerungen 30 sei eine Länge von 14 cm und ein Durchmesser von 25 mm genannt.
Nach der Ausführungsform der Fig. 5 erfolgt das Verspannen mittels eines Kolbenzylinders 50, an dem Klemmbacken 52 schwalbenschwanzförmiger Ausbildung vorgesehen sind, die in die Schwalbenschwanzausnehmungen 54 eingeführt und dann gespreizt werden. Die Kolbenzylinderanordnung 50 ist über den Anschluß 56 an eine nicht gezeigte Pumpe angeschlossen.
Fig. 6 verdeutlicht eine Zusatzeinrichtung: besonders im Bereich des Schildschwanzes verformt sich nämlich der nicht eingebettete Tübbingring infolge der Eigengewichtswirkung unerwünscht in der Weise, daß der vertikale Durchmesser sich verkleinert während der horizontale sich vergrößert.
Dieser Erscheinung kann durch die dargestellte Zusatzeinrichtung wirkungsvoll begegnet werden. Mit der im Spannglied gelagerten Spindel 60 können in einfacher Weise die Ränder der Längsfuge 62 zentriert und diese auf Sollform angehoben werden. Die Öffnung der Längsfuge zum Tunnel inneren hin kann hierdurch rückgängig gemacht werden. Die Hubspindel 60 beaufschlagt den Tübbingring dabei über die Spindelplatte 64. Die Befestigung an den Tübbingen 10 erfolgt z.B. in der mit Bezug auf Fig. 2 und 4 erwähnten Weise, wobei die Kraftübertragung über die Lenkerarme 66 vor sich geht.
Fig. 7 verdeutlicht eine Anordnung mit Spanneinrichtung entsprechend Fig. 2/4, nur daß hier die Verspannung im Tübbingring erfolgt und die Spanneinrichtungen an den Spannankern 30 sehnenartig angreifen.
Fig. 8 schließlich verdeutlicht die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten, wobei im linken Teil beispielsweise eine Verspannung wie bei Fig. 2, im rechten wie bei Fig. 1 verwirktlicht ist, d.h. bei dieser Ausführungsform geht es vor allen Dingen um die in der Innenwandung versenkte Anbringung der Spannvorrichtung, wobei der Klauenkopf auf der linken Seite über den Spannanker 30, die Klemmbacken 18 auf der rechten Seite in die schwalbenschwanznutartige Ausnehmung 54 greift. Das Spannen selbst erfolgt in der schon geschilderten Weise.

Claims

Verfahren und Montagehilfe zum vorübergehenden Verbinden von Ausbausegmenten und Ausbauringen Patentansprüche: 1. Verfahren zum vorübergehenden Verbinden von Ausbausegmenten und Ausbauringen für den Tunnel- und Stollenbau, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mit einer auf der Tunnelinnenseite anbringbaren Verspannung gearbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß eine wiedergewinnbare Verspanneinrichtung verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine wandernde Ringverspannung verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spannvorrichtungen an der Tunnelinnenwand angebracht werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft der Spannvorrichtungen über Flanken von Nischen oder Ausnehmungen in die Ausbausegmente eingeleitet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft der Spannvorrichtungen über die Flansche der Gußeisen-oder Stahltübbings in diese selbst übertragen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als Rrafteinleitungsstelle für die Kopplungsglieder die für Transport und Einbau vorgesehenen Montagegrifftaschen der Segmente verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch g e k e n n-z e i c h n e t , daß Spannvorrichtungen Verwendung finden wie Spannschlösser mit Kopplungslaschen; Exzenterspanner mit Kopplungslaschen; Zahnstangen-winde mit Kopplungslaschen; hydraulische Spannvorrichtung, insbesondere Ringkolbenpresse mit Kopplungslaschen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mit einer Kraft im Bereich der Dichtung verspannt wird, die einen Wasserdurchtritt aufgrund von Wasserinnendruck bzw. Wasseraußendruck verhindert.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß mit einem Druck äquivalent zu dem einer Verbolzung verspannt wird.
1. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mit einem Druck verspannt wird, der dem statischen und dynamischen Druck im Bereich der Dichtung entspricht.
12, Montagehilfe für aus vorgefertigten Tübbingen herzustellende Tunnel- bzw. Stollenauskleidungen, g e k e n nz e i c h n e t durch eine an der Tübbinglaibung oder an dieser versenkt angeordnet angreifende Spanneinrichtung zum Verspannen zweier benachbarter Tübbinge (10; 10').
13. Montagehilfe nach Anspruch 10, g e k e n n z e i c h -n e t durch an bzw. in der Tübbinginnenwand angreifende Spanneinrichtungen zum Verspannen zweier benachbarter Tübbinge in Umfangsrichtung.
14. Montagehilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch in Richtung der Dicke der Segmente eingegossene Anker (28), an deren in Ausnehmungen (16; 18) der Segmente (10; 10') ragendem Kopf Klauen (30) angreifen, an denen wiederum die eigentliche Spannvorrichtung bzw. deren Kopplungslasche befestigbar ist.
15. Montagehilfe nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Kopf des Ankers (18) in eine Montagegrifftasche (16; 18) hineinragt, innerhalb deren er von der Klaue (30) beaufschlaqt ist.
16. Montagehilfe nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die eingegossenen Anker aus der Oberfläche de 5etme-nte nach innen herausragen.
17. Montagehilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für im Firstbereich verlåurende Längsfugen, geixennzeichnet durch eine Zusateinrichtung (Fig. rO) zur Zentrierung der Ringform.
18. Montagehilfe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung aus einer Hubspindel mit Spindelplatte besteht.
19. Verwendung an sich bekannter Spannvorrichtungen an der Tübbingeninnenwandung für das zeitweise Verspannen benachbarter Tübbing(segmente) und/oder Tubbingringe.