DE3905388A1

DE3905388A1 - Method of constructing subterranean plane load-bearing structures

Info

Publication number: DE3905388A1
Application number: DE19893905388
Authority: DE
Inventors: Gerd Prof Dr Ing Gudehus; Wolfgang Dr Ing Orth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-08-23

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlraumbauwerken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing hollow structures according to the preamble of claim 1.

Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sind aus dem Grund bautaschenbuch 3. Auflage 1982, Teil 2, Verlag Wilhelm Ernst u. Sohn, Seite 199 ff. bekannt. Die Anwendung zur Herstellung von Tunneln oder Stollen ist u. a. aus dem Zeitschriftenartikel "Baugrundvereisung zur Herstellung von Tunnelbauwerken", Verfasser H. Pause und W. Hollstegge, Zeitschrift Bauinge nieur 54 (1979), Seite 369 bis 376 bekannt. Für die Herstellung von Tunnel bauwerken ist es z. B. in der Zeitschrift Tunnels und Tunneling Dezember 1985 Seite 47 bis 50, in dem Artikel "German and Swiss Experiences with Ground Freezing" von B. Braun beschrieben. Die Herstellung der Betonauskleidung er folgt bei diesen Beispielen in gleicher Weise wie bei den bekannten Tunnel bauverfahren mit Ortbetonauskleidung. Die Schalung für die Auskleidung wird von einer Konstruktion innerhalb des Tunnels meist einem mitgeführten Schalwagen, getragen und gestützt. Wegen der großen auftretenden Kräfte so wie der erforderlichen hohen Maßgenauigkeit auch unter Belastung sind diese Stützkonstruktionen schwer und haben einen großen Raumbedarf, woraus er hebliche Behinderungen des Tunnelbaubetriebs erwachsen. Außerdem sind der artige Systeme nur bei Beibehaltung des Schalungsprofils über längere Strec ken wirtschaftlich, weil jede Profiländerung erhebliche Umbauarbeiten an der Stützkonstruktion erfordert.Methods according to the preamble of claim 1 are for the reason Building pocket book 3rd edition 1982, part 2, publisher Wilhelm Ernst u. Son, side 199 ff. The application for the production of tunnels or tunnels is u. a. from the magazine article "Building ground icing for the production of Tunnel structures ", authors H. Pause and W. Hollstegge, Bauinge magazine nieur 54 (1979), pages 369 to 376. For the production of tunnels buildings it is z. B. in the journal Tunnels and Tunneling December 1985 Pages 47 to 50, in the article "German and Swiss Experiences with Ground Freezing "by B. Braun. The manufacture of the concrete lining follows in these examples in the same way as in the known tunnels construction method with in-situ concrete lining. The formwork for the lining is of a construction within the tunnel, usually one carried along Formwork carriage, worn and supported. Because of the large forces that occur like the required high dimensional accuracy even under load Support structures are heavy and have a large space requirement, from which he considerable disabilities of the tunnel construction business. In addition, the like systems only if the formwork profile is maintained over a long period ken economically, because every change of profile requires considerable renovation work on the Support structure required.

Alternativ wird von SCHREYER und HEFFELS im Tunnelbau-Taschenbuch 1989 (Hrsg.: Deutsche Gesellschaft für Erd- und Grundbau) auf S. 253 ff eine Tun nelauskleidung mit verlorener Stahlblechschalung beschrieben. Auch diese Schalung wird jedoch allein von einer Stützkonstruktion aus Stahlbögen ge tragen und fixiert und unterscheidet sich deshalb in Ausführung und stati schem System vom erfindungsgemäßen Verfahren.Alternatively, SCHREYER and HEFFELS in the tunneling paperback 1989 (Ed .: German Society for Earthworks and Foundation Engineering) on page 253 ff described with lost steel sheet formwork. This too Formwork, however, is ge only by a support structure made of steel arches wear and fixes and therefore differs in design and status system of the inventive method.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schalung für den Ortbetonaus bau in einem Hohlraumbauwerk in durch Bodenvereisung verfestigtem oder von Natur aus standfestem Untergrund auf einfache und kostensparende Art her zustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestal tungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention has for its object the formwork for the in-situ concrete construction in a cavity structure in solidified or by Nature from stable ground in a simple and cost-saving way deliver. This object is achieved by the characterizing Part of claim 1 specified features solved. Further design cations result from the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die maßgenaue Fixierung der Schalung für die Ortbetonauskleidung durch Abstützung am umgebenden Erdreich und erspart so eine aufwendige Stützkonstruktion. Erforderlichenfalls kann die so fixierte Schalung durch einen von innen aufgelegten Druckring radial gestützt werden.The method according to the invention allows the formwork to be fixed precisely for the in-situ concrete lining by support on the surrounding soil and saves a complex support structure. If necessary, the so fixed formwork supported radially from the inside by a pressure ring will.

Die Schalhaut selbst besteht aus einzelnen Tafeln, die jeweils nur ein Feld im Raster der Stehbolzen überdecken und schuppenartig überlappend aneinander gefügt werden. Sie können als einfache, mit Löchern für die Stehbolzen verse hene Blechtafeln ausgeführt werden. Sie erhalten in der Regel eine ausreichende Steifigkeit durch die natürliche Krümmung entlang dem Gewölbe, sie können aber auch durch befestigte Profile oder eine Eigenprofilierung (z. B. Wellung oder Riffelung) versteift werden. Zum Ausgleich von Lageungenauigkeiten der Stehbolzen werden die Löcher in den Schalttafeln mit einem größeren Durch messer als demjenigen der Stehbolzen hergestellt und mit einzelnen Abdeck scheiben verschlossen. Durch Änderung der Rastermaße der Stehbolzen ist auch eine Anpassung an Querschnittsveränderungen problemlos möglich.The formlining itself consists of individual panels, each of which is only one field in the Cover the grid of the stud bolts and overlap each other like a scale be added. You can verse as simple, with holes for the studs hene metal sheets are executed. You usually get a sufficient one Rigidity due to the natural curvature along the vault, you can but also through fixed profiles or self-profiling (e.g. corrugation or corrugation) are stiffened. To compensate for inaccuracies in position The holes in the control panels become larger with bolts knife than that of the studs and with individual cover discs closed. By changing the grid dimensions of the stud bolts is also an adaptation to changes in cross-section is possible without any problems.

Die Auflösung der Schalung in einzelne und deshalb leichte Einzelteile ermög licht eine einfache und schnelle Handhabung; außerdem wird der Profilquer schnitt nur in geringem Umfang in Anspruch genommen und steht somit dem Baubetrieb größtenteils weiter zur Verfügung. Durch die Fixierung der Schalungskonstruktion am umgebenden Erdreich oder Fels ergibt sich eine hohe Lagegenauigkeit. Die Möglichkeit des schnellen Umsetzens der Schalung von einem Abschnitt auf die nächsten gestattet ein Anbetonieren solange der Be ton des vorherigen Abschnitts noch jung ist, was der Abdichtwirkung des Be tonausbaus zugute komment.The formwork can be broken down into individual and therefore lightweight individual parts easy and quick handling; also the profile cross used only to a small extent and is therefore up to the task Construction operations continue to be largely available. By fixing the Formwork construction on the surrounding earth or rock results in a high Positional accuracy. The possibility of quickly moving the formwork from one section to the next permits concreting for as long as the loading ton of the previous section is still young, which affects the sealing effect of the Be sound expansion in favor of comments.

Die Steckbolzen können insbesondere in zähen Materialien wie gefrorenem oder bindigem Boden ohne Störung des umgebenden Materials leicht eingesetzt wer den und weisen deshalb eine vergleichsweise große Tragfähigkeit auf.The socket pins can be used especially in tough materials such as frozen or cohesive soil easily used without disturbing the surrounding material and therefore have a comparatively large load capacity.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens anhand der Zeichnung zur Erläuterung weitere Merkmale beschrieben. Es zeigt Fig. 1 den Schnitt durch einen Teil des Tunnelgewölbes, der im Bauzustand durch den Ausbruchsrand 9 begrenzt ist. Der Tunnel wird in dieser Bauphase durch die Frostschale 8 gestützt, die mittels der Gefrierrohre 7 vor dem Aushub erzeugt wurde.In the following, a preferred embodiment of the method is described with the aid of the drawing to explain further features. It shows Fig. 1 is a section through a part of the tunnel vault which is limited in the stage of construction by the outbreak edge 9. In this construction phase, the tunnel is supported by the frost shell 8 , which was generated by means of the freeze pipes 7 before the excavation.

In die Frostschale sind anschließend Stehbolzen 1 eingebohrt worden, die in den Tunnelhohlraum ragen.Stud bolts 1 , which protrude into the tunnel cavity, were then drilled into the frost bowl.

Fig. 2 zeigt im Detail, wie auf den Stehbolzen fixiert durch die Abstandshal terscheibe 2 die Schaltafeln 3 aufgelegt und durch eine Dichtungsscheibe 4 und die Haltemutter 6 festgehalten werden. Unter der Haltemutter 6 befindet sich noch die Längsrippe 5, die hier als U-Profil ausgebildet ist. Fig. 2 shows in detail how fixed on the stud bolt by the spacer disc 2, the formwork panels 3 placed and held by a sealing washer 4 and the retaining nut 6 . Under the retaining nut 6 is the longitudinal rib 5 , which is designed here as a U-profile.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt in Längsrichtung durch die Längsrippe 5 und die Stehbolzen 1, wobei hier die Längsrippe 5 bis zu einem Stehbolzen des vorhe rigen Betonierabschnitts 10 reicht und so die Schalungskonstruktion weiter aussteift. Man erkennt an der Längsrippe 5 die Abwinkelung 11, welche die Stirnschalung des nun zu betonierenden Abschnitts trägt. Dargestellt sind in diesem Bild wieder die Gefrierrohre 7 und der Frostkörper 8. Fig. 3 shows a section in the longitudinal direction through the longitudinal rib 5 and the studs 1 , wherein the longitudinal rib 5 extends to a stud of the previous concreting section 10 and thus further stiffening the formwork construction. One can see on the longitudinal rib 5 the bend 11 , which carries the front formwork of the section now to be concreted. The freezing tubes 7 and the frost body 8 are again shown in this image.

In Abwandlung der dargestellten Ausführungsform kann auf die Stehbolzen 1 ein gelochter Gewölbedruckring von innen aufgesteckt werden, der durch Vor spannung über Ringdruck die Stehbolzen in das Gebirge preßt und den Flüs sigkeitsdruck des frischen Betons ganz oder teilweise kompensiert.In a modification of the illustrated embodiment, a perforated vaulted pressure ring can be plugged onto the stud bolts 1 from the inside, which presses the stud bolts into the mountains by tension before ring pressure and completely or partially compensates for the liquid pressure of the fresh concrete.

Die Stehbolzen können bei einer Tunnelbauweise mit Ankerung, z. B. im Fels, auch direkt auf den Ankerköpfen befestigt oder als dazwischengesetzte Nägel ausgeführt werden. Die weitere Schalungskonstruktion ergibt sich dann wie im Beispiel beschrieben.The stud bolts can be used in a tunnel construction with anchoring, e.g. B. in the rock, also attached directly to the anchor heads or as nails in between be carried out. The further formwork construction then results as in Example described.

Nach Aushärtung der Betonschale können die Stehbolzen, sofern sie hohl aus geführt sind, zur Hinterpressung des Betongewölbes verwendet werden, was einerseits zur Abdichtung und andererseits bei einem Gefrierbauwerk zur Kompensation von Tausetzungen vorteilhaft sein kann. Erforderlichenfalls sind die Stehbolzen gegen von außen drückenden Wasser zu verschließen.After the concrete shell has hardened, the stud bolts can, provided they are hollow are used to backpress the concrete vault what on the one hand for sealing and on the other hand for a freezer building Compensation for misalignments can be advantageous. If necessary to lock the stud bolts against water pressing from the outside.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gleichfalls Anwendung finden zur Aus kleidung von vertikalen Schächten, schrägen Rampen oder Kavernen sowie Baugruben.The method according to the invention can also be used for off clothing of vertical shafts, sloping ramps or caverns as well Construction pits.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von unterirdischen Hohlraumbauwerken für Ver kehrs-, Ver- oder Entsorgungssysteme in Böden geringer Festigkeit und/oder unter Wasser, bei denen im Bauzustand das umgebende Erdreich durch Gefrie ren verfestigt wird und anschließend eine Auskleidung aus Stahlbeton oder dergleichen hergestellt wird und der Frostkörper auftaut, dadurch gekenn zeichnet, daß in gefrorenem Boden nach dem Aushub des Erdreichs in einem Raster Stehbolzen eingebracht werden und an diesen die Schalung für den Ortbeton befestigt wird.1. A process for the production of underground cavities for traffic, supply or disposal systems in soils of low strength and / or under water, in which the surrounding soil is solidified by freezing and then a lining made of reinforced concrete or the like is produced and the frost body thaws, characterized in that studs are inserted in frozen soil after excavation of the soil in a grid and to which the formwork for the in-situ concrete is fastened.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Rampen, Strecken und Knotenpunkten die Wände aus gefrorenem Boden und an schließend aus Ortbeton in Firste und Sohle eine dem Erdruhe- und Wasser druck angepaßte Stützlinienform erhalten.2. The method according to claim 1, characterized in that in ramps, Stretch and intersect the walls from frozen ground and on closing from in-situ concrete in the roof and sole to the earth's calm and water Preserved support line shape received.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frostkörper innen mittels Hochdruck-Wasserstrahl maßgenau ausgeschnitten wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the frost body cut to the inside with a high-pressure water jet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Frostschale nach dem Erdaushub rohrförmige Stehbolzen geringer Wärmeleitfähigkeit mittels Schablone und Hochdruckwasserstrahl eingebaut und erforderlichenfalls mit flüssigem Stickstoff festgefroren werden.4. The method according to claim 1, characterized in that in the frost bowl after excavation, tubular stud bolts with low thermal conductivity Template and high pressure water jet installed and if necessary with freeze liquid nitrogen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die in An spruch 4 genannten Stehbolzen Schaltafeln profilgetreu befestigt und mittels Längsrippen und Spannringen nach innen abgestützt werden.5. The method according to claim 1, characterized in that to the in An Proof 4 mentioned stud bolts formwork panels attached and by means of Longitudinal ribs and tension rings are supported inwards.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 5 genannten Längsrippen abgewinkelt sind und so die Stirnschalung am Ende eines jeden Betonierabschnitts abstützen.6. The method according to claim 1, characterized in that in claim 5 mentioned longitudinal ribs are angled and so the front formwork at the end of each concreting section.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochungen in den Schaltafeln ein Übermaß besitzen, um Lageungenauigkeiten der Stehbolzen auszugleichen und diese Lochungen durch aufgelegte Scheiben verschlossen werden.7. The method according to claim 1, characterized in that the perforations in the formwork panels have an oversize to prevent inaccurate positioning of the studs to compensate and these perforations closed by placed discs will.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kämpferzonen der Gewölbe vor dem Betonieren Druckkissen erhalten, in die unter Ausnut zung der rohrförmigen Stehbolzen Zementsuspension beim Auftauen des Frost körpers so eingepreßt wird, daß die Betonulmen sich nicht nach außen verschieben.8. The method according to claim 1, characterized in that the fighter zones the vault before concreting receive pressure pads in the under groove the tubular stud bolts cement suspension when thawing the frost is pressed in so that the concrete elms do not move outwards move.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gewölbe eintretende Leitungen von Abwassersystemen u. ä. ohne zusätzliche Baugruben durch Gefrieren ringsrum und Anbetonieren an das Hohlraumbauwerk eingeführt und dort verlegt werden.9. The method according to claim 1, characterized in that in the vault entering pipes from sewage systems and. Ä. without additional building pits by freezing all around and pouring concrete onto the cavity structure and be laid there.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Erwei terung des gesamten Bauwerks Anschlußgewölbe durch Heranführen des Frost körpers und anschließendes Anbetonieren mit örtlichen Verdickungen am Übergang hergestellt werden.10. The method according to claim 1, characterized in that in the event of an expansion The entire structure of the connecting vault was built by bringing the frost in body and subsequent concreting with local thickening on Transition to be made.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der um den Hohlraum vorhandene natürliche Boden oder Fels ausreichend fest ist, um vorübergehend die Standsicherheit zu gewährleisten und die in Anspruch 4 genannten Stehbolzen für den Zeitraum des Betonierens zu tragen.11. The method according to claim 1, characterized in that the order Cavity existing natural soil or rock is sufficiently firm to temporarily to ensure the stability and in claim 4 to bear the mentioned stud bolts for the period of concreting.