DE4102121A1 - Verfahren zum stahlbeton-tunnelausbau und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stahlbeton-Tunnelausbau mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Der hier verwendete Begriff "Tunnelausbau" soll die Erstel­ lung von Tunnelröhren für sämtliche möglichen Anwendungs­ zwecke umfassen, beispielsweise den U-Bahn-Bau, den Bau von Großkanälen, den Bau von Verkehrstunneln etc., bei denen die Tunnelröhren eine wasserdichte Stahlbetonröhre aufweisen müssen. Dabei betrifft das Verfahren den Tunnelausbau mit wasserdichten Dehnungsfugen bei Schildvortrieben mit nicht abgesenkten Grundwasserhorizonten. Hierbei wird ein mit einem Vorlaufschild und einem Nachlaufschild versehener Schild durch das Erdreich getrieben, das Erdreich im Schild abgebaut und nachfolgend eine wasserdichte endgültige Beton­ röhre hergestellt.

Zur Erstellung von derartigen Tunnelröhren hat man bisher zweischalig gearbeitet. So erfolgte bei einer Baumethode nach dem Vortrieb ein Ausbau mit Tübbingen (wahlweise aus Stahl oder Beton). Das Herstellen der eigentlichen Beton­ röhre in einer wasserdichten Fugenausbildung erfolgte erst nach Abschluß der kompletten Vortriebsarbeiten. Erst diese zusätzliche Betonröhre sichert die erforderliche Wasser­ dichtigkeit.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird anstelle des Einbaus von Tübbingen eine extrudierte Außenschale konti­ nuierlich hergestellt, wonach die wasserdichte Betonröhre gefertigt wird.

Allen diesen bekannten Verfahren haftet der Nachteil an, daß sie zweischalig arbeiten, d. h. es wird zuerst eine erste Außenschale erstellt, die die entsprechenden statischen Auf­ gaben erfüllt, wonach eine zweite Innenschale als wasser­ dichte Betonröhre gefertigt wird. Erst diese innere Beton­ röhre sichert die Wasserdichtigkeit des Systems und bietet das entsprechende geforderte optische Erscheinungsbild.

Es versteht sich, daß für bestimmte Tunnelarten, beispiels­ weise Verkehrstunnel, bei denen es nicht unbedingt auf abso­ lute Wasserdichtigkeit und ein ansprechendes Erscheinungs­ bild ankommt, auch eine einschalige Bauweise, beispielsweise durch den Einsatz von Tübbingen, üblich ist. Derartige Ver­ fahren sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.

Die vorstehend geschilderten zweischaligen Bauweisen sind naturgemäß besonders aufwendig, da entsprechende Vorkehrun­ gen für einen doppelten Ausbau getroffen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaf­ fen, mit dem die wasserdichte endgültige Betonröhre mit besonders geringem Aufwand erstellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Der Kerngedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die zweischalige Bauweise des Standes der Technik zu verlassen und eine einschalige Bauweise zu wählen, mit der die endgültige wasserdichte Stahlbetonröhre unmittelbar er­ stellt wird. Die einzelnen Schritte, mit der eine derartige einschalige Bauweise realisiert werden kann, sind im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführt. Wesentlich ist dabei, daß ein zweischaliger Nachlaufschild, dessen Innen­ schale in den Vorlaufschild hineinbewegbar ist, verwendet wird. Ein Abschnitt der endgültigen Betonröhre wird hierbei innerhalb des Nachlaufschildes unter Verwendung der Innen­ schale desselben als Außenschalung für die Betonröhre beto­ niert. Nach dem Aushärtenlassen des Betonröhrenabschnittes wird die Innenschale des Nachlaufschildes in den Vorlauf­ schild vorbewegt. Es wird dann eine Dichtung zwischen den vorderen Endbereich der Betonröhre und der Außenschale des Nachlaufschildes eingebracht, woraufhin der Schild unter gleichzeitigem Verpressen des Hohlraumes zwischen Betonröhre und Erdreich mit Beton, bis das Ende des Nachlaufschildes eine Position kurz hinter der Dichtung erreicht hat, vorge­ trieben wird. Die Innenschale wird dann aus dem Vorlauf­ schild in den Nachlaufschild zurückgefahren, und es wird ein weiterer Abschnitt der endgültigen Betonröhre innerhalb des Nachlaufschildes wiederum unter Verwendung der Innenschale desselben als Außenschalung für die Betonröhre betoniert.

Die zweischalige Ausbildung des Nachlaufschildes bewirkt, daß der Schild einwandfrei vorgetrieben werden kann, ohne daß hierbei die durch die aushärtende Betonröhre entstehen­ den großen Anpreßdrücke überwunden werden müssen. Diese Drücke werden vielmehr in einem vom eigentlichen Vortrieb des Schildes getrennten Verfahrensschritt überwunden, näm­ lich dem vom Vortrieb des Schildes separaten Vorbewegen der Innenschale des Nachlaufschildes in den Vorlaufschild hinein. Nach dem Vorbewegen der Innenschale entsteht zwischen Außenschale und Betonröhre ein Hohlraum, so daß die Außenschale ohne weiteres vorgetrieben werden kann. Sie gleitet dabei auf der zwischen den vorderen Endbereich der Betonröhre und der Außenschale des Nachlaufschildes einge­ brachten Dichtung. Diese Dichtung sichert zusammen mit der Außenschale des Nachlaufschildes und der fertigen Betonröhre die erforderliche Wasserdichtigkeit zum anstehenden Wasser­ überdruck (außen).

Der verwendete Vorlaufschild ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht kritisch. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vielmehr für alle üblichen Schildsysteme und Fördertechniken anwendbar. Auch die Art der Verbindung zwischen Vorlauf­ schild und Nachlaufschild (durchgehend, teleskopartig oder Gelenk) ist unkritisch, wenn nur eine Einschiebbarkeit der Innenschale des Nachlaufschildes in den Vorlaufschild ge­ währleistet ist.

Es versteht sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die endgültige Betonröhre mit wasserdichten Dehn- und Ar­ beitsfugen, die in geeigneter Weise abgedichtet werden, ver­ sehen wird. Diese für den Fachmann geläufigen Schritte sind im Patentanspruch 1 nicht gesondert aufgeführt.

In Weiterbildung der Erfindung wird das Verpressen des Hohlraumes zwischen Betonröhre und Erdreich mit Beton in zwei Stufen durchgeführt, wobei zuerst der durch das Vor­ ziehen der Innenschale gebildete Hohlraum und danach der durch das Vortreiben der Außenschale gebildete Hohlraum verpreßt wird. Die entstehenden Hohlräume werden bei jedem Vortriebsbeginn unmittelbar und kontinuierlich kraft­ schlüssig verpreßt. Zweckmäßigerweise wird in der ersten Stufe der Hohlraum aus der Außenschale heraus in Radial­ richtung verpreßt. Dies geschieht über in der Außenschale in Radialrichtung angeordnete Düsen. Die Verpressung in der zweiten Stufe wird vorteilhafterweise von der Außenschale in Axialrichtung durchgeführt.

Bei der Alternative des einstufigen Verpressens, bei der der gesamte durch die Innenschale und Außenschale gebildete Hohlraum erst nach dem Vortreiben der Außenschale verpreßt wird, wird ebenfalls zweckmäßigerweise in Axialrichtung aus der sich vorwärts bewegenden Außenschale heraus verpreßt.

Um das Vorbewegen der Innenschale aufgrund der bereits er­ wähnten hohen Betonanpreßdrücke zu erleichtern, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß als Innenschale des Nachlaufschildes eine Vielzahl von sich über die Länge des Nachlaufschildes erstreckenden Segmenten verwendet wird, die nacheinander in den Vorlaufschild vorbewegt werden. Durch diese Auflösung der Innenschale in einzelne Segmente werden die einer Vorbewegung entgegenwirkenden Reibungswiderstände herabgesetzt. Die Segmente sind einzeln steuerbar und werden vor dem eigentlichen Vortriebsbeginn in den Vorlaufschild vorgefahren. Im übrigen versteht es sich, daß die Segmente dicht aneinanderliegen, so daß sie als Außenschalung für die herzustellende endgültige Betonröhre geeignet sind.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß eine mindestens an einer Stelle zur Außenschale hin unterbrochene Innenschale verwen­ det wird. Vorzugsweise besitzt die Innenschale drei Unter­ brechungen, nämlich zwei im Kämpferbereich und eine im Sohlenbereich. Diese Unterbrechungen können einfach dadurch verwirklicht werden, daß an diesen Stellen entsprechende Segmente weggelassen werden. Diese Maßnahmen werden getrof­ fen, um eine sichere Bettung der endgültigen Betonröhre zu erreichen, die an diesen Stellen unmittelbar gegen die Außenschale des Nachlaufschildes betoniert wird.

Die endgültige Betonröhre wird zweckmäßigerweise mit einem schnell aushärtenden Beton betoniert, so daß mit dieser Bau­ weise ein sehr rascher Vortrieb erreicht werden kann. Der jeweilige neu betonierte Betonröhrenabschnitt sollte vor­ zugsweise nach 12 h soweit ausgehärtet sein, daß mit einem neuen Verfahrenszyklus begonnen werden kann, d. h. die Innen­ schale des Nachlaufschildes in den Vorlaufschild vorbewegt werden kann. Hierdurch gelingt es, im Tagesrhythmus zu ar­ beiten, nämlich tagsüber den Schild vorzutreiben und zu betonieren und über Nacht den neuerstellten Röhrenabschnitt aushärten zu lassen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich gegenüber den herkömmlichen Verfahren eine Reihe von Fortschritten erzie­ len. Es läßt sich ein garantierter Baufortschritt von bei­ spielsweise 5,0 m/Tag erreichen, da der Umfang an hydrau­ lischen und technischen Einrichtungen infolge der fehlenden Zweischaligkeit (des fehlenden Tübbingausbaues) wesentlich dezimiert ist und eine Störanfälligkeit der Maschine nur noch im Abbau an der Ortsbrust bestehen bleibt. Die Her­ stellkosten der Schildvortriebsmaschine werden reduziert. Die aufwendige Tübbing-Herstellung sowie deren Montage (in engen Toleranzbereichen) kann entfallen. Es ergeben sich wesentlich geringere Personalkosten infolge reduzierter Mannschaftsstärke und somit reduzierte Gesamtherstellkosten. Die fertige Tunnelröhre kann früher übergeben werden, da die Übergabe identisch mit der Beendigung des Vortriebes ist. Die Querschnittsfläche der Schildgröße läßt sich infolge fehlender Tübbingringe reduzieren (um 10-25%). Schließlich kann frühzeitig mit Kabelinstallationen etc. begonnen werden, da der Endausbau des Tunnels unmittelbar mit dem Vortrieb erfolgt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Schildvortriebsmaschine zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit einem Vorlaufschild mit entsprechenden Abbau- und Förderein­ richtungen und einem damit verbundenen Nachlaufschild. Die Maschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlaufschild zweischalig ausgebildet und mit seiner Innen­ schale in den Vorlaufschild hineinbewegbar ist. Mit einer derart ausgebildeten Maschine läßt sich das vorstehend be­ schriebene Verfahren realisieren. Zweischaligkeit bedeutet vorzugsweise, daß beide Schalen aneinanderliegen und die Innenschale an der Außenschale gleitend in den Vorlauf­ schild bewegt werden kann.

Zur Überwindung der hohen Reibungskräfte bedingt durch die hohen Betonanpreßdrücke ist die Innenschale des Nachlauf­ schildes vorzugsweise in eine Vielzahl von sich über die Länge des Nachlaufschildes erstreckenden Segmenten aufge­ teilt. Diese Segmente lassen sich nacheinander in den Vor­ laufschild bewegen. Vorzugsweise ist die Innenschale an mindestens einer Stelle zur Außenschale hin unterbrochen, was bei der in Segmente aufgeteilten Ausführungsform durch Weglassen von entsprechenden Segmenten realisiert werden kann. Hierdurch wird eine sicherere Bettung der Betonröhre erreicht.

Bei herkömmlich ausgebildeten Schildvortriebsmaschinen ist der Nachlaufschild mit Düsen versehen, über die der durch das Vortreiben des Schildes entstehende Hohlraum mit Beton verpreßt werden kann. Diese Düsen sind dabei in Axial­ richtung nach hinten angeordnet. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Außenschale des Nachlauf­ schildes radial einwärts gerichtete Düsen zum Verpressen des durch das Vorbewegen der Innenschale entstehenden Hohlraumes mit Beton aufweist. Hiermit kann in einer ersten Stufe der durch das Vorbewegen der Innenschale entstehende Hohlraum verpreßt werden. In einer zweiten Stufe wird dann der durch den eigentlichen Schildvortrieb (Vorbewegen der Außenschale) entstehende Hohlraum mit in herkömmlicher Weise ausgebilde­ ten Düsen verpreßt.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 11 gelöst.

Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nicht wie bei der vorstehend beschriebenen Variante mit einer wiederverwendbaren Schalung, sondern mit einer verlorenen Schalung gearbeitet. Diese ver­ lorene Schalung bildet die Innenschale im Nachlaufschild, die als Außenschalung für das Betonieren der endgültigen Betonröhre dient. Dabei wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß zuerst die Innenschale im Nachlaufschild vorgesehen wird, wonach ein Abschnitt der endgültigen Betonröhre innerhalb des Nachlaufschildes unter Verwendung der Innen­ schale als verlorene Außenschalung für die Betonröhre betoniert wird. Nach dem Aushärtenlassen das Betonröhrenabschnittes wird der Schild unter Zurücklassen der Innenschale und gleichzeitigem Verpressen des Hohlraumes zwischen Betonröhre und Erdreich vorgetrieben, bis das Ende des Nachlaufschildes eine Position kurz hinter dem vorderen Ende des Betonröhrenabschnittes erreicht hat. Dann wird eine neue Innenschale im Nachlaufschild vorgesehen und ein weiterer Abschnitt der endgültigen Betonröhre betoniert.

Es versteht sich, daß bei diesem Verfahren geeignete Abdichtungsmaß­ nahmen getroffen werden, um zwischen Innenschale und Nachlaufschild das Eindringen von Wasser zu verhindern.

Bei einer speziellen Ausführungsform dieses Verfahrens wird die Innen­ schale im radialen Abstand zum Nachlaufschild vorgesehen, und der Raum zwischen Innenschale und Nachlaufschild wird vor dem Betonieren unter Druck gesetzt. Auf diese Weise läßt sich eine relativ dünne Innenschale verwenden, und es werden Deformationen derselben vermieden. Nach dem Betonieren und vor dem Vortreiben des Schildes wird der aufgebrachte Druck entspannt. Auf diese Weise läßt sich der Schild ohne Behinderung vortreiben. Der Raum zwischen Innenschale und Nachlaufschild wird vor­ zugsweise mit Wasser, Druckluft oder einem geeigneten Gelee verfüllt. Diese Substanzen werden nach dem Betonieren und vor dem Vortreiben des Schildes wieder abgelassen.

Bei dieser speziellen Variante kann als Innenschale beispielsweise ein Rohr aus Hart-PVC dienen, das an sich für den entsprechenden Betonier­ vorgang zu instabil ist, jedoch durch die Verfüllung des Hohlraumes entsprechend stabilisiert wird.

Zum Verfüllen das Hohlraumes zwischen Innenschale und eigentlichem Nach­ laufschild muß dieser am vorderen und hinteren Ende entsprechend abge­ dichtet sein. Hierzu werden erfindungsgemäß entsprechende Dichtungen vorgesehen. Für die hintere Dichtung sieht die Erfindung vor, daß der Nachlaufschild der Schildvortriebsmaschine in seinem Endbereich eine mit der Außenseite der Innenschale in Kontakt bringbare Schlepp- bzw. Schwanzdichtung aufweist. Diese Dichtung wird somit beim Vortreiben des Schildes mit vorbewegt, so daß sie für jeden neuen Betoniervorgang als Abschlußdichtung zur Verfügung steht. Sie ermöglicht ferner das Ver­ pressen des dahinter befindlichen Raumes mit Beton. Am vorderen Ende der Innenschale wird vorzugsweise eine wiederverwendbare Dichtung vorge­ sehen, die nach dem Ablassen des Druckmediums entfernt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Ver­ bindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung der verschiedenen Arbeits­ takte des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 einen Teilvertikalschnitt durch den Nachlaufschild der Schildvortriebsmaschine während des Arbeitstaktes Betonieren;

Fig. 3 zwei Fig. 2 entsprechende Ansichten, die den rückwärtigen Teil der Nachlaufschildes beim Vorbewegen der Innenschale und beim Vortreiben der Außenschale zeigen;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Nachlaufschild nach dem Betonieren der Röhre;

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch die Schildvortriebs­ maschine vor der Betonierphase; und

Fig. 6 ein Detail einer weiteren Ausführungsform einer Schildvor­ triebsmaschine.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in fünf Arbeitstakten a - e schematisch dargestellt. Fig. 1a zeigt die Phase, in der ein Abschnitt 6 der endgültigen Betonröhre innerhalb des Nachlaufschildes 3 einer Schildvortriebsmaschine 1 betoniert worden ist. Dieser Abschnitt 6 schließt sich an einen bereits vorher betonierten Röh­ renabschnitt 7 an. Zwischen den beiden Abschnitten ist eine Fuge 8 vorge­ sehen, die über geeignete Fugenbänder wasserdicht gemacht worden ist.

Die hier nur schematisch dargestellte Schildvortriebsmaschine 1 besteht aus einem Vorlaufschild 2, der die entsprechenden Einrichtungen zum Abbau und zur Förderung des Erdreiches aufweist, und einem damit verbundenen Nachlaufschild 3, innerhalb dem der jeweilige Betoniervorgang statt­ findet. Der Nachlaufschild 3 ist zweischalig ausgebildet und besteht aus einer mit dem Vorlaufschild 2 fluchtenden Außen­ schale 4 sowie einer gleitend an der Außenschale gelagerten Innenschale 5, die gestrichelt dargestellt ist. Beim Beto­ niervorgang bildet die Innenschale 5 die Außenschalung für einen Abschnitt 6 der endgültigen wasserdichten Betonröhre.

Nach dem Aushärtenlassen des Betonröhrenabschnittes 6 wird in einem zweiten Arbeitstakt, der bei 1b dargestellt ist, die Innenschale 5 des Nachlaufschildes 3, die aus einer Vielzahl von einzelnen Segmenten besteht, wie in den folgen­ den Figuren dargestellt ist, nach vorne in den Vorlaufschild 2 hineinbewegt. Dies geschieht durch hydraulisches Vortrei­ ben der einzelnen Segmente. Wenn alle Segmente der Innen­ schale 5 in den Vorlaufschild 2 hineinbewegt worden sind, wird eine bei 9 gezeigte Dichtungsmanschette von vorne zwischen die Außenschale 4 und den Betonröhrenabschnitt 6 gelegt. Nach Anbringen der Dichtung wird der durch das Ent­ fernen der Innenschale 5 zwischen Betonröhrenabschnitt 6 und Außenschale 4 gebildete Hohlraum aus in der Außenschale 4 angeordneten Düsen mit Beton verpreßt. Danach erfolgt der eigentliche Schildvortrieb, wobei die Außenschale 4 des Nachlaufschildes 3 vorbewegt und in die in Figur ld darge­ stellte Lage gelangt. In dieser Endlage befindet sich das Ende der Außenschale 4 noch hinter der eingelegten Dichtungsmanschette 9, so daß ein wasserdichter Abschluß gesichert ist. Gleichzeitig mit dem Vorbewegen der Außen­ schale 4 wird der durch das Vorbewegen gebildete Hohlraum über in der Außenschale angeordnete Düsen mit Beton ver­ preßt.

Schließlich wird die im Vorlaufschild 2 befindliche Innen­ schale 5 in den Nachlaufschild zurückbewegt, so daß sie die in Fig. 1e dargestellte Stellung einnimmt. In dieser Stel­ lung kann ein neuer Abschnitt der Tunnelröhre erstellt wer­ den, indem eine geeignete Stahlbetonbewehrung hergestellt, die Tunnelschalung vorgefahren und schließlich betoniert wird. Nach dem Aushärten des neuen Betonröhrenabschnittes werden wieder die in den Fig. 1b bis 1e dargestellten Arbeitsschritte in dieser Reihenfolge durchgeführt.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge des Vorlaufschildes 2 etwa 5 m. Im Vorlaufschild wird der anstehende Boden gelöst, gefördert und separiert. Der Vorlaufschild kann in üblicher Weise ausgebildet sein.

Der Nachlaufschild 3 ist mit dem Vorlaufschild verbunden, weist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Länge von etwa 6,50 m auf und bildet die eigentliche Ar­ beitskammer. In Verbindung mit dem bereits betonierten Tun­ nelröhrenabschnitt 6 und der Dichtung 9, bei der es sich beispielsweise um eine aufblasbare Manschette handeln kann, bildet er die Dichtung zum anstehenden äußeren Wasserdruck. Der Nachlaufschild ist konzipiert für eine fertige Tunnel­ abschnittslänge von ca. 5 m. Um eine Weiterfahrt des Vor­ triebsschildes nach dem Betonieren zu ermöglichen, ist er zur Überwindung der großen Betonanpreßdrücke zweischalig konzipiert.

Den genauen Aufbau der Zweischaligkeit des Nachlaufschildes 3 zeigt Fig. 2, bei der es sich um einen Teilvertikal­ schnitt durch das rückwärtige Ende der Schildvortriebsma­ schine handelt. Fig. 2 zeigt den Betonierzustand, in dem ein neuer Abschnitt 6 der Tunnelröhre innerhalb des Nach­ laufschildes 3 betoniert wird. Hierbei dient die Innen­ schale 5 des Nachlaufschildes als Außenschalung für den zu betonierenden Betonröhrenabschnitt 6. Fig. 2 zeigt ferner die am vorherigen Betonröhrenabschnitt 6 angeordnete Dichtungsmanschette 9, die in einer Ringnut des Betonröhren­ abschnittes angeordnet ist und mit der Außenschale 4 des Nachlaufschildes in Kontakt steht, so daß sie einen wasser­ dichten Abschluß bildet. Der Hohlraum hinter der Dichtung ist mit Beton verpreßt worden, wie bei 10 gezeigt. Zwischen den beiden Abschnitten 6 ist ein geeignetes Fugenband 11 eingelegt.

Fig. 3a zeigt in ähnlicher Weise wie Fig. 2 den Arbeits­ schritt, bei dem die Innenschale 5 des Nachlaufschildes nach vorne in den Vorlaufschild hineinbewegt wird. Die Figur zeigt exakt den Zustand, in dem der neue Betonröhrenab­ schnitt 6 bereits erstellt und die Innenschale 5 bereits in ihre Endstellung vorbewegt worden ist. Hiernach ist die neue Dichtungsmanschette 9 eingelegt worden. Der durch das Vorbe­ wegen der Innenschale 5 entstandene und zwischen den beiden Dichtungsmanschetten 9 gebildete Hohlraum wird jetzt über in der Außenschale 4 radial nach innen gerichtete Düsen 12 mit Beton verpreßt. Fig. 3b zeigt den Zustand, in dem dieser Hohlraum vollständig verpreßt worden ist. Danach beginnt der eigentliche Schildvortrieb, wodurch die Außenschale 4 des Nachlaufschildes vorbewegt wird. Dabei wird kontinuierlich der dadurch gebildete Hohlraum über axial nach hinten ge­ richtete Düsen 13 der Außenschale mit Beton verpreßt. Der Beton füllt hierbei den noch verbleibenden Hohlraum auf dem bereits verpreßten Raum 14 aus.

Fig. 4 zeigt den genauen zweischaligen Aufbau des Nachlauf­ schildes. Wie man Fig. 4 entnehmen kann, besitzt der Nach­ laufschild eine geschlossene kreiszylindermantelförmige Außenschale 4 sowie eine daran stoßende Innenschale 5, die sich aus einer Vielzahl von über die Länge des Nachlauf­ schildes erstreckenden Segmenten 15 zusammensetzt. Bei der hier dargestellten Ausführungsform fehlen im Kämpferbereich 16 jeweils ein Segment und im Sohlenbereich 16 jeweils zwei Segmente. An diesen Stellen ist somit die Innenschale 5 unterbrochen, so daß beim Betonieren hier die Außenschale 4 als Schalung dient. Die in Fig. 4 dargestellte Betonröhre 6 besitzt daher an den Abschnitten 16 nach außen vorstehende Bereiche. Die entsprechende Dichtung 9 ist an diesen Be­ reichen unterbrochen. Hierbei ist daher im Sohlen- und im seitlichen Kämpferbereich auf eine Zweischaligkeit des Nach­ laufschildes verzichtet worden, um eine sichere Bettung der Betonröhre zu erreichen.

Die Segmente 15 besitzen eine Breite von 0,5-1,0 m und werden auf hydraulischem Wege einzeln gesteuert vor dem eigentlichen Vortriebsbeginn in das Vorlaufschild vorge­ fahren.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch die Schildvortriebs­ maschine in einem Zustand, in dem mit der Erstellung eines weiteren Betonröhrenabschnittes begonnen werden kann. Hier­ bei befinden sich beide Schalen des zweischalig ausgebilde­ ten Nachlaufschildes 3 hinter dem Vorlaufschild 2. Die dahinter angeordneten, bereits fertiggestellten Betonröhren­ abschnitte 6 besitzen etwa eine Länge von 4-6 m.

Abschließend seien die einzelnen Arbeitstakte bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zusammengefaßt aufgeführt:

• 1. Vorziehen der Segmente 15 der Innenschale 5 des Nachlauf­ schildes 4;
• 2. Vortriebsarbeiten 1 = 5 m + 0,40 m für Stirnschalung;
• 3. Bewehren des Tunnelabschnittes 1 = 5 m;
• 4. Einlegen der wasserdicht verschweißten Dehnungsfugenbän­ der 11;
• 5. Einbau einer "Schwanzdichtung" als Abschluß im Nachläu­ ferbereich;
• 6. Vorfahren der Tunnelschalung;
• 7. Betonieren; und
• 8. Erhärten des Betons.

Der eigentliche Betoniervorgang sollte bei einem anzustre­ benden Tagesrhythmus spätestens ca. 18 Uhr abgeschlossen sein, da der eingebrachte Beton (hochwertige Spezialrezep­ tur) bereits nach 12 h einem Bn 250 entsprechen sollte. Bedingt durch das notwendige Taktverfahren einschließlich der Erhärtungsphase des Betons ist ein maximal möglicher Tagesfortschritt ja nach Länge des Nachlaufschildes zwischen 4 m und 6 m möglich.

Fig. 6 zeigt ein Detail einer Schildvortriebsmaschine, die zur Durch­ führung einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens einge­ setzt wird. Die Figur zeigt eine Phase des Verfahrens während des Betonierens. Man erkennt das Ende eines Nachlaufschildes 20, innerhalb dem mit radialem Abstand eine Innenschale 21 angeordnet ist. Es handelt sich hierbei um ein Rohr aus Hart-PVC, das als verlorene Außenschalung für die endgültige Betonröhre dient. Von dieser Betonröhre ist bereits ein Abschnitt 25 betoniert worden, während ein weiterer Abschnitt 25 betoniert wird. Zwischen beiden Abschnitten befindet sich eine Fuge, in die ein geeignetes Fugenband 26 eingelegt ist.

Der Raum 22 zwischen Innenschale 21 und Nachlaufschild 20 ist mit Wasser gefüllt, um einen entsprechenden Gegendruck auf die Innenschale aufzu­ bringen. Am hinteren Ende des Nachlaufschildes 20 befindet sich eine Schlepp- bzw. Schwanzdichtung 23, die einen sich in Radialrichtung und einen sich Axialrichtung erstreckenden Abschnitt aufweist, wobei letzterer dichtend an der Außenseite der Innenschale anliegt. Der hinter der Dichtung befindliche Hohlraum ist mit Beton verpreßt worden, wie bei 24 gezeigt.

Wenn ein weiterer Abschnitt 25 betoniert worden ist, wird der Schild und damit die Dichtung 23 vorbewegt. Gleichzeitig wird der dahinter befind­ liche Raum mit Beton verpreßt. Nach dem Vorbewegen in die Endstellung wird eine neue Innenschale montiert, und es kann erneut betoniert werden.

Claims (14)

1. Verfahren zum Stahlbeton-Tunnelausbau mit wasserdichten Dehnungsfugen bei Schildvortrieben mit nicht abgesenkten Grundwasserhorizonten, bei dem ein mit einem Vorlaufschild und einem Nachlaufschild versehener Schild durch das Erd­ reich getrieben, das Erdreich im Schild abgebaut und nach­ folgend eine wasserdichte endgültige Betonröhre hergestellt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Verwenden eines zweischaligen Nachlaufschildes (3), dessen Innenschale (5) in den Vorlaufschild (2) hineinbeweg­ bar ist;
• b) Betonieren eines Abschnittes (6) der endgültigen Beton­ röhre innerhalb des Nachlaufschildes (3) unter Verwendung der Innenschale (5) desselben als Außenschalung für die Be­ tonröhre;
• c) Aushärtenlassen des Betonröhrenabschnittes;
• d) Vorbewegen der Innenschale (5) des Nachlaufschildes (3) in den Vorlaufschild (2);
• e) Einbringen einer Dichtung (9) zwischen den vorderen Endbereich der Betonröhre und der Außenschale (4) des Nach­ laufschildes (3);
• f) Vortreiben des Schildes unter gleichzeitigem Verpressen des Hohlraumes zwischen Betonröhre und Erdreich, bis das Ende des Nachlaufschildes (3) eine Position kurz hinter der Dichtung (9) erreicht hat;
• g) Zurückfahren der Innenschale (5) aus dem Vorlaufschild (2) in den Nachlaufschild (3); und
• h) Betonieren eines weiteren Abschnittes (6) der endgülti­ gen Betonröhre innerhalb des Nachlaufschildes (3) unter Ver­ wendung der Innenschale (5) desselben als Außenschalung für die Betonröhre.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpressen des Hohlraumes zwischen Betonröhre und Erd­ reich in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei zuerst der durch das Vorbewegen der Innenschale (5) gebildete Hohlraum (14) und danach der durch das Vortreiben der Außenschale (4) gebildete Hohlraum verpreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe der Hohlraum (14) aus der Außenschale (4) heraus in Radialrichtung verpreßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Innenschale (5) des Nach­ laufschildes (3) eine Vielzahl von sich über die Länge des Nachlaufschildes erstreckenden Segmenten (15) verwendet wird, die nacheinander in den Vorlaufschild (2) vorbewegt werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens an einer Stelle zur Außenschale (4) hin unterbrochene Innenschale (5) ver­ wendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Betonröhre mit einem schnell aushärtenden Beton betoniert wird.

7. Schildvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Vorlauf­ schild mit entsprechenden Abbau- und Fördereinrichtungen und einem damit verbundenen Nachlaufschild, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Nachlaufschild (3) zweischalig ausgebildet und mit seiner Innenschale (5) in den Vorlaufschild (2) hineinbewegbar ist.

8. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Innenschale (5) des Nachlaufschildes (3) in eine Vielzahl von sich über die Länge des Nachlauf­ schildes erstreckenden Segmenten (15) aufgeteilt ist, die nacheinander in den Vorlaufschild (2) bewegbar sind.

9. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 7 oder 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Innenschale (5) an mindestens einer Stelle zur Außenschale (4) hin unterbrochen ist.

10. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (4) des Nach­ laufschildes (3) radial einwärts gerichtete Düsen (12) zum Verpressen des durch das Vorbewegen der Innenschale (5) ent­ stehenden Hohlraumes aufweist.

11. Verfahren zum Stahlbeton-Tunnelausbau mit wasserdichten Dehnungs­ fugen bei Schildvortrieben mit nicht abgesenkten Grundwasserhorizonten, bei dem ein mit einem Vorlaufschild und einem Nachlaufschild versehener Schild durch das Erdreich getrieben, das Erdreich im Schild abgebaut und nachfolgend eine wasserdichte endgültige Betonröhre hergestellt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Vorsehen einer Innenschale (21) im Nachlaufschild (20);
• b) Betonieren eines Abschnittes (25) der endgültigen Betonröhre inner­ halb des Nachlaufschildes (20) unter Verwendung der Innenschale (21) als verlorener Außenschalung für die Betonröhre;
• c) Vortreiben des Schildes unter Zurücklassen der Innenschale und gleichzeitigem Verpressen des Hohlraumes zwischen Betonröhre und Erd­ reich, bis das Ende des Nachlaufschildes (20) eine Position kurz hinter dem vorderen Ende des Betonröhrenabschnittes (25) erreicht hat; und
• d) Vorsehen einer neuen Innenschale im Nachlaufschild und Betonieren eines weiteren Abschnittes der endgültigen Betonröhre.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen­ schale (21) im radialen Abstand zum Nachlaufschild (20) vorgesehen und der Raum (22) zwischen Innenschale (21) und Nachlaufschild (20) vor dem Betonieren unter Druck gesetzt wird, der nach dem Betonieren und vor dem Vortreiben des Schildes entspannt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (22) zwischen Innenschale (21) und Nachlaufschild (20) mit Wasser verfüllt wird.

14. Schildvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 13 mit einem Vorlaufschild mit entsprechenden Abbau- und Fördereinrichtungen und einem damit verbundenen Nachlauf­ schild, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlaufschild (20) in seinem Endbereich eine mit der Außenseite der fertigen Betonröhre (25) in Kontakt bringbare Schlepp- bzw. Schwanzdichtung (23) aufweist.