EP1114915B1

EP1114915B1 - Tunnel lining

Info

Publication number: EP1114915B1
Application number: EP00100045A
Authority: EP
Inventors: Volker Hentschel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-04
Filing date: 2000-01-04
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-01-04
Also published as: DE50012815D1; EP1114915A1; ATE327413T1

Abstract

The cladding has tubbing rings connected in ring joints (10), which are assembled from individual tubbings (12,14) to form a link chain. The annular faces of the tubbings have grooves (16), which are arranged in the curved middle planes of the tubbings' walls and hold elastic intermediate elements (18) to support adjacent rubbings. The elastic intermediate elements are preferably also arranged in grooves in the longitudinal faces of the tubbings.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnelauskleidung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tunnel lining according to the preamble of claim 1.

Tunnel, die im Schildvortrieb aufgefahren werden, sind heute meist mit Stahlguß- oder Stahlbeton-Tübbingen ausgekleidet, wobei sich aus Kostengründen Stahlbeton als Standard durchgesetzt hat. Beim Tunnelbau werden die Tübbinge mit dem Fortschreiten der Tunnelvortriebsmaschine zu Tübbingringen zusammengesetzt, die an ihren Ringfugen aneinandergereiht die Tunnelröhre ergeben. Die Tübbingringe nehmen dabei fortwährend Vortriebskräfte der Tunnelvortriebsmaschine auf. Jeder Tübbingring besteht aus mehreren, etwa gleichbreiten Tübbingen, die in Betongelenke bildenden Längsfugen aneinanderliegen. Üblich ist eine Ringteilung mit gleicher Zentrierwinkelgröße je Tübbing, wobei jedoch ein benachbartes Tübbingpaar verkürzt ist und durch einen kleinen Schlußstein ergänzt wird, der die Komplettierung eines Tübbingringes vereinfacht.Tunnels that are driven by shield tunneling are today usually lined with cast steel or reinforced concrete segments, whereby reinforced concrete has become the norm for cost reasons. When tunneling the segments are assembled with the progression of the tunnel boring machine to tubbing rings, which lined up at their ring joints result in the tunnel tube. The tubbing rings continuously absorb propulsive forces of the tunnel boring machine. Each tubbing ring consists of several, approximately equal-width tubbing, which lie in concrete joints forming longitudinal joints. A ring division with the same centering angle per segment is usual, but an adjacent pair of segments is shortened and supplemented by a small capstone, which simplifies the completion of a tubbing ring.

Die Tunnelauskleidung aus Tübbingen stützt den Tunnelhohlraum im Boden, nimmt die Vortriebskräfte der Tunnelvortriebsmaschine auf und dichtet den Tunnelhohlraum gegen das Eindringen von Umgebungswasser ab.The tunnel lining from Tuebbingen supports the tunnel cavity in the ground, absorbs the propulsive forces of the tunnel boring machine and seals the tunnel cavity against the ingress of ambient water.

Die Funktion der Tunnelauskleidung wird sichergestellt, wenn die Tunnelauskleidung keine Brüche oder Risse aufweist, die zur Instabilität der Tunnelröhre und zum Eindringen von Umgebungswasser führen können.The function of the tunnel lining is ensured if the tunnel lining does not show any breaks or cracks, which can lead to instability of the tunnel tube and to penetration of ambient water.

Tübbinge aus dem Werkstoff Stahlbeton weisen hierbei spezifische Schwachpunkte auf, die in der Art der Anwendung, in den technischen Anforderungen an die Tübbinge und in den Materialeigenschaften begründet sind.Tubular segments made of reinforced concrete have specific weak points, which are due to the type of application, the technical requirements of the segments and the material properties.

Grundsätzlich ist Stahlbeton gut geeignet, um Druckkräfte zu übertragen. Bei den an einer Tunnelauskleidung aus Tübbingen auftretenden Druckkräften handelt es sich insbesondere um äußere Radialdruckkräfte, die beispielsweise durch den Wasserdruck und das Gewicht des Erdreichs und der oberflächigen Bebauung hervorgerufen werden, und um Axialdruckkräfte, die durch Vortriebskräfte in Längsrichtung durch die Tunnelvortriebsmaschine verursacht werden.Basically reinforced concrete is well suited to transfer pressure forces. The compressive forces occurring at a tunnel lining from Tübbingen are, in particular, external radial pressure forces, which are caused, for example, by the water pressure and the weight of the soil and the superficial development, and axial pressure forces, which are caused by propulsive forces in the longitudinal direction through the tunnel boring machine.

Wichtige Voraussetzung für die bruch- und rißbildungsfreie Übertragung der Druckkräfte ist, daß die dabei entstehenden Kontaktspannungen möglichst gleichmäßig im Tübbing verteilt sind.An important prerequisite for the fracture and crack formation free transmission of compressive forces is that the resulting contact voltages are distributed as evenly as possible in the tubbing.

Dadurch, daß die Tübbinge einzeln und nacheinander in Ringformation an den bestehenden Tunnel gebaut werden, kommt es allerdings trotz hoher Präzisionsanstrengungen bei der Montage bisweilen zu unverträglichen Ungenauigkeiten.The fact that the segments are built individually and successively in ring formation on the existing tunnel, however, it comes in spite of high precision efforts during assembly sometimes incompatible inaccuracies.

Diese Ungenauigkeiten führen dazu, daß die Kontaktflächen der Tübbinge nicht vollflächig aneinander liegen, wodurch keine homogene Kontaktspannung bei der Übertragung der einwirkenden Druckkräfte sichergestellt werden kann. Dadurch kann es zu Brüchen, Rissen oder zu sogenannten Abplatzungen an den Stahlbeton-Tübbingen kommen. Diese Schäden sind nicht nur von ästhetischer Bedeutung, sondern können die Festigkeit und die Dichtigkeit des gesamten Tunnels beeinträchtigen.These inaccuracies lead to the contact surfaces of the segments are not over the entire surface together, whereby no homogeneous contact stress during the transmission of the applied compressive forces can be ensured. This can lead to fractures, cracks or so-called chipping on the reinforced concrete segments. These damages are not only of aesthetic importance, but may affect the strength and tightness of the entire tunnel.

Unverträgliche Spannungskonzentrationen, die zu Brüchen, Rissen, Abplatzungen und Undichtigkeiten führen, entstehen aber nicht nur durch die Montage, sondern auch durch eine ungleichmäßige Verteilung der von außen auf die Tunnelauskleidung wirkenden Druckkräfte, wodurch Verformungen der Tübbingröhre hervorgerufen werden können.Incompatible concentrations of stress, which lead to fractures, cracks, flaking and leaks, are not only caused by the assembly, but also by an uneven Distribution of the pressure forces acting on the outside of the tunnel lining, which can cause deformations of the tubbing tube.

In standfesten Böden ist die Abstützung der Tübbingröhre bzw. der einzelnen Tübbingringe durch den Baugrund normalerweise ausreichend, so daß die Verformung der Tübbingringe ein verträgliches Maß nicht überschreitet. In weicheren Böden hingegen reicht die Abstützung der Tübbingröhre nicht aus und es kommt zu Verformungen, die zu unverträglichen Ungenauigkeiten und infolgedessen zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen führen können.In stable soils, the support of the tubbing tube or of the individual tubbing rings through the ground is usually sufficient, so that the deformation of the tubbing rings does not exceed a tolerable level. In softer soils, however, the support of the tubbing tube is insufficient and deformations occur which can lead to incompatible inaccuracies and, as a result, to fractures, cracks and flaking.

Als Maßnahme, die die mangelnde Abstützung kompensiert, dient eine Koppelung in den Ringfugen benachbarter Tübbingringe mit tangential versetzten Längsfugen, die dann gemeinsam als biegesteife Tübbingröhre wirken. Die Koppelung der senkrecht zur Tunnelachse orientierten Ringfugen dient dabei der Querkraftübertragung und als Montagehilfe.As a measure that compensates for the lack of support, a coupling in the ring joints of adjacent tubbing rings with tangentially offset longitudinal joints, which then act together as a rigid tubbing tube. The coupling of the oriented perpendicular to the tunnel axis ring joints serves the transverse force transmission and as an assembly aid.

Bekannt sind Ringfugenformen, die von Ring zu Ring mit Nut und Feder, Topf und Nocke oder separaten Steckbolzen in engen Grenzen beweglich gekoppelt sind. Diese verschiedenartigen Fugenkonstruktionen sollen die Formgenauigkeit, die Formstabilität und die Kraftübertragung verbessern.Are known Ringfugenformen that are coupled from ring to ring with tongue and groove, pot and cam or separate locking pin within narrow limits movable. These diverse Joint constructions are intended to improve the dimensional accuracy, the dimensional stability and the power transmission.

Die DE 44 43 046 A1 beschreibt beispielsweise eine Tübbinganordnung zum Auskleiden von Tunneln, bei der die Koppelkräfte über eine Nut-Feder-Paarung übertragen werden.DE 44 43 046 A1 describes, for example, a tubbing arrangement for lining tunnels, in which the coupling forces are transmitted via a tongue and groove pairing.

Die CM 574 023 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1.CM 574 023 discloses the features of the preamble of claim 1.

Alle Fugenkonstruktionen haben gemeinsam, daß die Koppelelemente ein konstruktives Spiel zueinander aufweisen. Zwei geometrisch korrekt zusammengebaute Ringe sind demgemäß trotz der formschlüssigen Konstruktion der Koppelelemente zunächst nur kraftschlüssig miteinander verbunden.All joint designs have in common that the coupling elements have a constructive play each other. Two geometrically correctly assembled rings are therefore initially connected only in a non-positive manner despite the form-fitting construction of the coupling elements.

Später nach dem Zusammenbau auftretende äußere Belastungen führen nach Überwindung der Reibungskraft zunächst zu lokalen Relativverschiebungen in den Fugen und beseitigen dann das Spiel der Koppelelemente, wodurch die zusätzlich erforderliche Querkraftübertragung erst möglich wird.Later occurring after assembly external loads lead after overcoming the frictional force initially to local relative displacements in the joints and then eliminate the game of coupling elements, whereby the additional required lateral force transmission is only possible.

Nachteilig an den bekannten Ausführungsformen der Tübbinge ist, daß aufgrund des konstruktiven Spiels der Koppelelemente und der darauf zurückzuführenden Relativverschiebungen in den Fugen die Formgenauigkeit der Tübbingröhre nur unzureichend sichergestellt werden kann.A disadvantage of the known embodiments of the segments is that due to the constructive play of the coupling elements and the attributable thereto relative displacements in the Joints the dimensional accuracy of the tubbing tube can be ensured only insufficient.

Ein konstruktives Spiel der Koppelelemente ist einerseits erforderlich, damit kein lokal konzentrierter Betonkontakt zwischen den Tübbingen entsteht, andererseits ist dadurch keine spontane Querkraftübertragung möglich.A constructive game of coupling elements is required on the one hand, so that no locally concentrated concrete contact between the tubbings arises, on the other hand, no spontaneous lateral force transmission is possible.

Somit ergibt sich eine Zwangslage. Bei den derzeit bekannten Tunnelauskleidungen aus Tübbingen bestehen Formungenauigkeiten, die zu ungleichmäßigen Kontaktspannungen bei der Übertragung der einwirkenden Druckkräfte und damit zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen an den Stahlbeton-Tübbingen führen. Es besteht außerdem die Gefahr, daß die stabile Kreisform der Tübbingringe verloren geht und Undichtigkeiten durch klaffende Längsfugen entstehen.This results in a predicament. In the currently known tunnel linings from Tuebbingen there are inaccuracies in shape, which lead to uneven contact stresses in the transmission of the applied compressive forces and thus to breaks, cracks and spalling of the reinforced concrete tubbings. There is also the risk that the stable circular shape of the tubbing rings is lost and leaks caused by gaping longitudinal joints.

Da bekannt ist, alle Tübbingfugen mit einem im Randbereich der Tübbinge verlaufenden Dichtrahmen gegenüber dem Eindringen von Umgebungswasser abzudichten, können aufgrund der Relativverschiebungen in den Fugen die Dichtungen undicht werden.Since it is known to seal all Tübbingfugen with a running in the edge region of the segments Tübbinge sealing against the ingress of ambient water, the seals can be leaking due to the relative displacement in the joints.

Die Formungenauigkeit der Tübbingröhre kann außerdem Setzungen im Boden verursachen.The inaccurate shape of the tubbing tube can also cause subsidence in the soil.

Zu unverträglichen Ungenauigkeiten der Tübbingröhre kommt es weiterhin durch tangentiale Verdrehungen in den Längsfugen.To incompatible inaccuracies of Tuübbingröhre it continues to be due to tangential twists in the longitudinal joints.

Da der im Schutze des Schildes einer Tunnelvortriebsmaschine montierte Tübbingring im Laufe der Vortriebsbewegung radial progressiv belastet wird, bildet sich über die Ringbreite eine exzentrische Belastung aus. Durch die exzentrischen Druckkräfte wird die Längsfugenverbindung mit einem Drehmoment um die Flächennormale belastet, das in der glatten Kontaktfläche benachbarter Tübbingringe kraftschlüssig übertragen werden muß.Since the tubbing ring mounted in the protection of the shield of a tunnel boring machine is subjected to progressive radial load during the propulsion movement, an eccentric load is formed across the ring width. Due to the eccentric pressure forces, the longitudinal joint connection is loaded with a torque about the surface normal, which must be transmitted non-positively in the smooth contact surface of adjacent tubbing rings.

Mangels montagemäßiger Vorspannung führt die Belastung nach Überwindung der Reibungskraft allerdings zu unerwünschten Relativverschiebungen der Tübbinge untereinander und damit zu Formungenauigkeiten der Tübbingröhre.However, in the absence of assembly bias, the load, after overcoming the frictional force, leads to undesired relative displacements of the segments with each other and thus to inaccuracies in the shape of the tubbing tube.

Die Formungenauigkeiten führen zu ungleichmäßigen Kontaktspannungen bei der Übertragung der Druckkräfte und damit zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen an den Stahlbeton-Tübbingen.The shape inaccuracies lead to uneven contact stresses in the transmission of compressive forces and thus to fractures, cracks and spalling of the reinforced concrete tubbing.

Es besteht wiederum die Gefahr, daß die stabile Kreisform der Tübbingringe verloren geht und klaffende Längsfugen entstehen.Again, there is a risk that the stable circular shape of the tubbing rings is lost and gaping longitudinal joints arise.

Zum Stand der Technik zählen auch Tübbinge, die an gewünschten Kontaktpunkten der Ringfuge mit plastisch verformbaren Distanzelementen beklebt sind. Diese sollen Absprengungen an den Beton-Tübbingen verhindern, indem direkter Betonkontakt vermieden wird.The prior art also includes segments that are glued to desired contact points of the ring joint with plastically deformable spacer elements. These are intended to prevent blasting of the concrete segments by avoiding direct concrete contact.

Diese Distanzelemente sind nicht Bestandteil der geometrischen Fugenkonstruktion. Bedingt durch relativ kleine Fügekräfte beim Zusammenbau des Ringes bewirkten die unkomprimierten Distanzplatten erhöhte zusätzliche Bewegungsfreiheiten.These spacer elements are not part of the geometric joint construction. Due to relatively small joining forces during assembly of the ring caused the uncompressed spacer plates increased additional freedom of movement.

Die dann nachträglich einwirkenden, großen Vortriebs- und Außendruckkräfte komprimieren die Distanzplatten, wodurch unkontrollierte und ungleichmäßige Relativverschiebungen zwischen den Tübbingen eintreten. Der Tübbingring nimmt bei dieser Belastung nicht zwangsläufig die planmäßig gewünschte Form an.The then subsequently acting, large propulsion and external pressure forces compress the spacer plates, whereby uncontrolled and uneven relative displacements between the segments occur. The tubbing ring does not necessarily take on the planned desired shape at this load.

Die Relativverschiebungen können wiederum an anderen Stellen zu unverträglichen Ungenauigkeiten und Spannungskonzentrationen führen, die zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen an den Stahlbeton-Tübbingen und infolgedessen zu Instabilitäten und Undichtigkeiten der Tunnelauskleidung beitragen.The relative displacements may in turn lead to incompatible inaccuracies and stress concentrations elsewhere, contributing to fractures, cracks, and spalling of the reinforced concrete segments and, as a result, instabilities and leaks in the tunnel lining.

Prinzipiell hat sich herausgestellt, daß die heute üblichen Distanzplatten ungeeignet sind, bei der Kraftübertragung zwischen den Tübbingen für definierte und vertretbare Kontaktpressungen zu sorgen und so die definierten Randbedingungen für das statische System zu schaffen, da das plastische Material den Betonkontakt nicht sicher verhindert und die Stoffeigenschaften der Distanzplatten derart streuen, daß ihre Verwendung in einer statischen Berechnung keine eindeutigen Ergebnisse liefert.In principle, it has been found that the spacer plates customary today are unsuitable to provide for the transmission of power between the segments for defined and reasonable contact pressures and thus to create the defined boundary conditions for the static system, since the plastic material does not reliably prevent concrete contact and the material properties the spacer plates scatter so that their use in a static calculation provides no clear results.

In der Längsfuge werden im übrigen keine Distanzplatten eingesetzt, da diese zu erhöhter Labilität der Ringform führen würden. Hier herrscht demnach direkter Betonkontakt, der beim Zusammenfügen der Tübbinge zu Absprengungen an den Beton-Tübbingen führen kann.In the longitudinal joint, no spacer plates are otherwise used because they would lead to increased lability of the ring shape. Here, therefore, there is direct concrete contact, which can lead to blisters on the concrete segments when joining the segments.

Auch die bekannten elastischen Dichtrahmen, die die Fugen gegenüber dem Eindringen von Umgebungswasser abdichten und in einer im Randbereich der Tübbinge verlaufenden, sich ergänzenden Nut eingelegt sind, können durch ihre Rückstellkräfte für die unverträglichen Ungenauigkeiten mitbestimmend sein.Also, the known elastic sealing frame, which seal the joints against the ingress of ambient water and are inserted in a running in the edge region of the tubule, complementary groove can be determined by their restoring forces for the incompatible inaccuracies.

Da erst beim Zusammenfügen der Tübbinge der Dichtrahmen infolge mechanischer Fügekräfte soweit komprimiert wird, daß dieser eine dichtende Wirkung zeigt, ist mit steigendem äußeren Radialdruck auch eine größere Kontaktpressung zwischen den Tübbingen erforderlich. Dadurch erhöhen sich aber auch gleichzeitig die elastischen Rückstellkräfte des komprimierten Dichtrahmens und versuchen, die Fuge auseinander zu drükken.Since only when assembling the segments of the sealing frame due to mechanical joining forces is compressed so far that this has a sealing effect, with increasing external radial pressure and a larger contact pressure between the segments is required. As a result, however, at the same time increase the elastic restoring forces of the compressed sealing frame and try to squeeze the gap apart.

Hierbei schafft die Anordnung der Dichtrahmen im Randbereich der Tübbinge asymmetrische Lasteinleitungsbedingungen während der Montage der Tübbinge und später für die Übertragung der Vortriebskräfte. Die daraus resultierende ungleichmäßige Verteilung der einwirkenden Druckkräfte führt zu nicht vollflächig aneinanderliegenden Kontaktflächen und damit zu Spannungskonzentrationen an der Oberfläche und im Tübbing, wodurch Brüche und Risse entstehen können, die den Dichtrahmen umlaufen.Here, the arrangement of the sealing frame in the edge region of the segments creates asymmetric load introduction conditions during the assembly of the segments and later for the transmission of the propulsive forces. The resulting uneven distribution of the applied compressive forces leads to non-contiguous contact surfaces and thus to stress concentrations at the surface and in the tubbing, whereby Cracks and cracks can occur that surround the sealing frame.

Zusätzlich können Relativbewegungen eintreten, die wiederum zu unverträglichen Ungenauigkeiten führen, die zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen an den Stahlbeton-Tübbingen und infolgedessen zu Instabilitäten und Undichtigkeiten der Tunnelauskleidung beitragen.In addition, relative movements can occur, which in turn lead to incompatible inaccuracies that contribute to fractures, cracks, and chipping on the reinforced concrete segments and, as a result, instabilities and leaks in the tunnel lining.

Insbesondere können die Rückstellkräfte der Ringfuge dann zur Dekompression der Dichtung führen, wenn die unterstützende axiale Haltekraft der Vortriebszylinder der Tunnelvortriebsmaschine nicht permanent wirksam ist. Dies ist im regelmäßigen Rhythmus beim Zusammenbau eines neuen Tübbingringes der Fall.In particular, the restoring forces of the annular joint can then lead to the decompression of the seal, if the supporting axial holding force of the jacking cylinder of the tunnel boring machine is not permanently effective. This is the case at regular intervals when assembling a new tubbing ring.

Bei den derzeit eingesetzten Tübbingen wird die Dichtigkeit der Fugen durch die gegenseitige Kontaktpressung und Verdrängung zweier spiegelsymmetrischer Dichtrahmen in ihre jeweilige Aufnahmenut erreicht.In the currently used segments the tightness of the joints is achieved by the mutual contact pressure and displacement of two mirror-symmetrical sealing frame in their respective receiving groove.

Ausgehend von der optimalen symmetrischen Kompression ist nur ein begrenzter Versatz zulässig, um die Dichtigkeit zu gewährleisten. Ein Nachteil besteht darin, daß der zulässige Versatz nur auf weniger als die halbe Breite des Dichtrahmens beschränkt ist.Based on the optimal symmetrical compression, only a limited offset is allowed to ensure tightness. A disadvantage is that the allowable offset is limited to less than half the width of the sealing frame.

Ein Versatz im Kontakt des Dichtrahmens hat zwangsläufig auch einen Versatz an den Tübbingoberflächen zur Folge. Die Schildschwanzdichtung kann sich dieser stufenartigen Kontur nicht anpassen, so daß die damit verbundene Undichtigkeit an der Schildschwanzdichtung während der gesamten Dauer eines Vortriebsschritts, nämlich einer Tübbingringbreite, existiert.An offset in the contact of the sealing frame inevitably has an offset to the tubbing surfaces result. The shield tail seal can not adapt to this step-like contour, so that the associated leakage on the shield tail seal during the entire duration of a propulsion step, namely a tubbing ring width exists.

Da die Ursache eines derartigen Versatzes in einer radialen Relativverschiebung zweier Tübbinge in ihrer Längsfuge liegt, sind damit auch Abweichungen von der Ringform verknüpft. Die ungenaue Ringform als Basis für den nächsten Ring führt leicht zur Eskalation der Ungenauigkeit von Ring zu Ring.Since the cause of such an offset is in a radial relative displacement of two segments in their longitudinal joint, thus deviations from the ring shape are linked. The inaccurate ring shape as the basis for the next ring easily escalates inaccuracy from ring to ring.

Eine Ausbildung der Fuge als planebene Kontaktfläche bietet zusätzlich keine Begrenzung gegen den ungewünschten Versatz.An embodiment of the joint as a flat contact surface additionally offers no limitation against the undesired offset.

Eine konstruktive Vergrößerung der Dichtrahmenbreite wird zum einen durch die Tübbingdicke und zum anderen durch die Koppelelemente der Ringfuge konstruktiv oder geometrisch stark eingeschränkt. Außerdem wirkt sich die Vergrößerung des zulässigen Versatzes kontraproduktiv auf die Dichtigkeit der Schildschwanzdichtung im Zusammenspiel mit der Längsfuge aus.A constructive enlargement of the sealing frame width is on the one hand by the Tübbingdicke and on the other by the coupling elements the ring joint structurally or geometrically severely limited. In addition, the increase in the allowable offset has a counterproductive effect on the tightness of the shield tail seal in interaction with the longitudinal joint.

Unverträgliche Brüche, Risse und Abplatzungen entstehen außerdem durch die Anordnung des Dichtrahmens im Tübbing.Incompatible fractures, cracks and spalling also occur due to the arrangement of the sealing frame in the tubbing.

Die Kompressionskraft des Dichtrahmens selbst kann für lokale Risse hinter der Dichtungsnut verantwortlich sein. Eine verstärkende Bewehrungsführung um die Dichtungsnut ist aber mangels ausreichender Betonüberdeckung der Bewehrung nicht möglich.The compressive force of the sealing frame itself may be responsible for local cracks behind the sealing groove. A reinforcing reinforcement guide around the sealing groove is not possible due to the lack of sufficient concrete coverage of the reinforcement.

Die von den Koppelelementen übertragenen Querkräfte können Spannungskonzentrationen und somit Bruchzonen auslösen, die den Dichtrahmen umlaufen.The transverse forces transmitted by the coupling elements can trigger stress concentrations and thus fracture zones which circulate around the sealing frame.

Die Form der Dichtungsnut erhöht außerdem die Kerbwirkung an der Kontaktfläche der Tübbinge.The shape of the sealing groove also increases the notch effect at the contact surface of the segments.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unverträgliche Ungenauigkeiten und Beschädigungen beim Tunnelausbau mit Tübbingen zu vermeiden, zumindest aber stark zu mindern, und das Eindringen von Umgebungswasser in den Tunnelhohlraum zu verhindern.The invention is based on the object, incompatible inaccuracies and damage during tunnel construction with tubbing to avoid, or at least greatly reduce, and to prevent the ingress of ambient water into the tunnel cavity.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the features of claim 1. Further developments and advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.

Das Anordnen der Nuten im Bereich der gekrümmten Mittelebene der Wandung eines Tübbings und die Aufnahme eines zur Abstützung benachbarter Tübbinge dienenden elastischen Zwischenelementes in den Nuten ermöglicht das Einleiten der Stützkräfte mittig in den Tübbing, so daß beim Zusammenfügen der Tübbingringe keine asymmetrischen Druckbelastungen an den Kontaktflächen der Tübbinge während der Montage und später bei der Übertragung der Vortriebskräfte auftreten.The arrangement of the grooves in the region of the curved center plane of the wall of a tubbings and the inclusion of an adjacent adjacent segments serving elastic intermediate element in the grooves allows the introduction of the supporting forces in the center of the tubbing, so that when assembling the tubbing rings no asymmetric pressure loads on the contact surfaces of Tübbinge occur during assembly and later in the transmission of propulsive forces.

Mit Mittelebene der Wandung ist eine gedachte Fläche oder Ebene gemeint, die sich konzentrisch mittig zwischen der äußeren und inneren Mantelfläche eines Tübbings erstreckt.By center plane of the wall is meant an imaginary surface or plane which extends concentrically in the middle between the outer and inner circumferential surface of a tubbings.

Die erfindungsgemäße Anordnung verhindert die aus den asymmetrischen Druckbelastungen an den Kontaktflächen der Tübbinge resultierenden Spannungskonzentrationen, die zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen führen können.The inventive arrangement prevents the asymmetric pressure loads on the contact surfaces of the segments resulting stress concentrations, which can lead to fractures, cracks and flaking.

Es entstehen weniger unverträgliche Ungenauigkeiten und Beschädigungen, die Stabilität der Tunnelröhre wird erhöht und die Gefahr des Eindringens von Umgebungswasser in den Tunnelhohlraum wird weiter reduziert.There are fewer incompatible inaccuracies and damages, the stability of the tunnel tube is increased and the risk of penetration of ambient water into the tunnel cavity is further reduced.

Ein Vorteil besteht darin, daß das elastische Zwischenelement auch als Distanzelement dient. Dadurch können an den Ringfugen nahezu die gesamten Normalkräfte, nämlich die Längskräfte, ohne direkten Betonkontakt, am gesamten Umfang verteilt, übertragen werden.An advantage is that the elastic intermediate element also serves as a spacer element. As a result, almost the entire normal forces, namely the longitudinal forces, without direct concrete contact, distributed over the entire circumference, can be transmitted to the annular joints.

Durch die Elastizität des Zwischenelementes wird erreicht, daß sich beim Zusammenfügen der Tübbinge das Zwischenelement teilweise in die Nuten verdrängen und komprimieren läßt, so daß die planmäßige Geometrie der Fugenverbindung sichergestellt ist. Die Elastizität des Zwischenelementes sorgt für ein sanftes Zusammenfügen der Tübbinge ab dem ersten Kontaktpunkt, ohne daß es zum direkten Betonkontakt zwischen benachbarten Tübbingen kommt.Due to the elasticity of the intermediate element it is achieved that when joining the segments the intermediate element can be partially displaced and compressed in the grooves, so that the planned geometry of the joint connection is ensured. The elasticity of the intermediate element ensures a smooth joining of the segments from the first contact point, without there being direct concrete contact between adjacent segments.

Vorteilhaft wirkt sich die erfindungsgemäße Anordnung der Nuten zur Aufnahme des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes auf die Bewehrungsführung aus. Erst durch die mittige Anordnung der Nuten ist es möglich, die Bewehrungsführung um die Nuten auszuführen. Dieses ist wichtig, da die Kompressionskraft des in den Nuten aufgenommenen elastischen Zwischenelementes zu lokalen Rissen hinter den Nuten führen kann. Bei im Randbereich des Tübbings angeordneten Nuten ist mangels ausreichender Betonüberdeckung die Bewehrung nicht möglich. Hier können sich lokale Risse hinter den Nuten durch Spannungskonzentrationen zu Bruchzonen ausbilden, die einen Bypass für das Eindringen von Umgebungswasser in den Tunnelhohlraum darstellen und insgesamt zur Instabilität der Tunnelröhre führen.Advantageously, the inventive arrangement of the grooves for receiving the serving for supporting elastic intermediate element affects the reinforcement guidance. Only through the central arrangement of the grooves, it is possible to perform the reinforcement guide around the grooves. This is important because the compressive force of the intermediate elastic member received in the grooves can lead to local cracks behind the grooves. When arranged in the edge region of the tubbing grooves reinforcement is not possible due to insufficient concrete coverage. Here, local cracks can form behind the grooves by stress concentrations to fracture zones, which provide a bypass for the penetration of ambient water into the tunnel cavity and overall lead to instability of the tunnel tube.

Die erfindungsgemäß angeordneten Nuten zur Aufnahme des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes haben dagegen den größtmöglichen Randabstand und lassen sich derart stabil bewehren, daß Brüche, Risse und Abplatzungen vermieden werden.By contrast, the grooves arranged according to the invention for receiving the elastic intermediate element serving for the support have the largest possible edge distance and can be reinforced so stably that fractures, cracks and flakes are avoided.

Ein anderer Vorteil besteht darin, daß das auf den Stirnflächen im Bereich der gekrümmten Mittelebene angeordnete elastische Zwischenelement keine Verdrehungen benachbarter Stirnflächen ohne Klaffung in der Berührungszone erlaubt. Bei größer werdenden Verdrehungen entsteht eine Abstützung der Stirnflächen in den Randbereichen, was zu einer Öffnung der Berührungszone führt. Aufgrund der mittigen Anordnung des elastischen Zwischenelementes ist die Öffnung bzw. Klaffung in der Berührungszone nur etwa die Hälfte der dem Drehpunkt gegenüberliegenden Randzone und unabhängig davon, ob der Drehpunkt innen oder außen liegt.Another advantage is that the arranged on the end faces in the region of the curved center plane elastic Intermediate element no twists of adjacent faces without gaping in the contact zone allowed. With increasing twisting creates a support of the end faces in the edge regions, resulting in an opening of the contact zone. Due to the central arrangement of the elastic intermediate element, the opening or gap in the contact zone is only about half of the edge zone opposite the pivot point and regardless of whether the pivot point is inside or outside.

Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung des elastischen Zwischenelementes besteht darin, daß der Beton im Bereich der Nuten nahezu lunkerfrei verdichtet ist.An additional advantage of the arrangement according to the invention of the elastic intermediate element is that the concrete in the region of the grooves is compressed virtually free of voids.

Das üblicherweise angewandte Arbeitsverfahren beim Verdichten des Betons führt zur Bildung von Lunkern, die sich an der vom Tunnelhohlraum abgewandten Innenseite der Tübbinge, und zwar im Randbereich, befinden.The commonly used working method when compacting the concrete leads to the formation of voids, which are located on the inside of the tubbings facing away from the tunnel cavity, in the edge region.

Lunker, die sich im Bereich der herkömmlichen Nuten befinden, sind in zweierlei Hinsicht nachteilig. Zum einen erschweren sie das Einlegen des elastischen Zwischenelementes in die Nuten, so daß vor dem Einlegen des elastischen Zwischenelementes immer erst ein zeit- und kostenintensiver Prozeßschritt nötig ist, bei dem die Nuten geglättet werden. Zum anderen ist ein weniger optimal verdichteter Beton anfälliger für Bruch- und Rißbildungen bzw. für Abplatzungen. Dieses wird durch die Kompressionskraft des elastischen Zwischenelementes begünstigt, die zu lokalen Rissen hinter den Nuten führen kann.Voids that are in the range of conventional grooves, are disadvantageous in two ways. First, they complicate the insertion of the elastic intermediate element in the grooves, so that before inserting the elastic intermediate element always first a time-consuming and cost-intensive process step is necessary, in which the grooves are smoothed. On the other hand, less optimally compacted concrete is more susceptible to cracking, cracking and flaking. This is favored by the compressive force of the intermediate elastic element, which can lead to local cracks behind the grooves.

Die im nahezu lunkerfrei verdichteten Beton angeordneten Nuten zur Aufnahme des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes besitzen diese Nachteile nicht, tragen somit zur Stabilität der Tunnelröhre bei und reduzieren die Gefahr des Eindringens von Umgebungswasser in den Tunnelhohlraum.The arranged in virtually voids free concrete concrete grooves for receiving the support for serving elastic intermediate element do not have these disadvantages, thus contributing to the stability of the tunnel tube and reduce the risk of penetration of ambient water in the tunnel cavity.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß das elastische Zwischenelement auch in Nuten auf den Längsflächen der Tübbinge angeordnet ist.A further development provides that the elastic intermediate element is also arranged in grooves on the longitudinal surfaces of the segments.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Nuten zur Aufnahme des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes ermöglicht somit auch bei den Längsfugen das mittige Einleiten der Stützkräfte in den Tübbing, so daß beim Zusammenfügen der Tübbinge keine asymmetrischen Druckbelastungen an den Kontaktflächen der Tübbinge während der Montage und der nachträglichen Lastübernahme auftreten.The inventive arrangement of the grooves for receiving the support for serving elastic intermediate element thus allows also in the longitudinal joints, the central introduction of the supporting forces in the tubbing, so that when joining the Tübbinge no asymmetric pressure loads on the contact surfaces of the segments occur during assembly and the subsequent load transfer.

Dadurch werden die aus den asymmetrischen Druckbelastungen an den Kontaktflächen der Tübbinge resultierenden Spannungskonzentrationen, die zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen führen können, vermieden.As a result, the stress concentrations resulting from the asymmetric pressure loads on the contact surfaces of the segments, which can lead to fractures, cracks and flaking, are avoided.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß das mittig auf der Längsseite eines Tübbings angeordnete Zwischenelement ein plastisch verformbares, komprimierbares Distanzelement darstellt, wodurch beim Zusammenfügen benachbarter Tübbinge ein direkter Betonkontakt vermieden und lokale Absprengungen an den Beton-Tübbingen verhindert werden. Bisher führten Distanzplatten in den Längsfugen immer zu erhöhter Labilität der Ringform und wurden daher nicht eingesetzt.It has been found to be advantageous that the middle arranged on the longitudinal side of a tubbing intermediate element is a plastically deformable, compressible spacer element, which avoided when joining adjacent segments a direct concrete contact and local blasting on concrete segments are prevented. So far spacer plates in the longitudinal joints always led to increased lability of the ring shape and were therefore not used.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das elastische Zwischenelement eine Dichtung darstellt.An advantageous embodiment provides that the elastic intermediate element is a seal.

Dadurch wird die bei der Abstützung benachbarter Tübbinge zwangsläufig auftretende Preßkraft ausgenutzt, um mittels des elastischen Zwischenelementes eine geschlossene Fläche zwischen den benachbarten Tübbingen zu bilden. Dabei hält diese Fläche auch hohen Außendrücken von Umgebungswasser stand.As a result, the pressure force inevitably occurring in the support of adjacent segments is exploited to the means of elastic intermediate element to form a closed surface between the adjacent segments. This surface also withstands high external pressures of ambient water.

Die mittige Anordnung dieser Dichtung gewährleistet, daß bei Brüchen, Rissen und Abplatzungen im äußeren oder inneren Mantelbereich der Tübbinge die Fugen weiterhin gegen Umgebungswasser abdichten. Es zeigte sich nämlich, daß die bei der Montage und späteren Druckbelastung auftretenden unverträglichen Ungenauigkeiten hauptsächlich zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen im Randbereich der Tübbinge führen.The central arrangement of this seal ensures that in case of cracks, cracks and flaking in the outer or inner shell region of the segments the joints continue to seal against ambient water. In fact, it has been shown that the incompatible inaccuracies which occur during assembly and subsequent pressure loading mainly lead to fractures, cracks and chips in the edge area of the segments.

Während das Umgebungswasser bei einem im Randbereich eines Tübbings verlaufenden Dichtrahmen die Möglichkeit hat, den Dichtrahmen zu umgehen und in den Tunnelhohlraum vorzudringen, ist dieses bei einem im Bereich der gekrümmten Mittelebene der Wandung eines Tübbings verlaufenden elastischen Zwischenelementes mit Dichtwirkung ausgeschlossen. Brüche, Risse und Abplatzungen können somit nicht als Bypass für Umgebungswasser wirken.While the ambient water at a running in the edge region of a tubing sealing frame has the ability to circumvent the sealing frame and penetrate into the tunnel cavity, this is excluded at a running in the region of the curved median plane of the wall of a tubbing elastic intermediate element with sealing effect. Breakage, cracks and spalling can not act as a bypass for ambient water.

Aus diesem Grund ist es möglich, auf im Randbereich der Tübbinge verlaufende Dichtrahmen zu verzichten.For this reason, it is possible to dispense with extending in the edge region of the tubing sealing frame.

Weiterhin ist vorgesehen, daß das elastische Zwischenelement einen inkompressiblen Volumenanteil pro Längeneinheit aufweist, der geringfügig größer ist als das Volumen der Nut, bezogen auf die gleiche Längeneinheit.It is further provided that the elastic intermediate element has an incompressible volume fraction per unit length, which is slightly larger than the volume of the groove, based on the same unit length.

Dadurch wird erreicht, daß sich die elastischen Zwischenelemente beim Zusammenfügen der Tübbinge zunächst in die Nuten verdrängen und verdichten lassen. Die Elastizität der Zwischenelemente sorgt für ein sanftes Zusammenfügen der Tübbinge ab dem ersten Kontaktpunkt, ohne daß es zum direkten Betonkontakt zwischen benachbarten Tübbingen kommt.This ensures that the elastic intermediate elements during assembly of the segments initially displace into the grooves and can be compressed. The elasticity of the intermediate elements ensures a smooth joining of the segments from the first contact point, without there being a direct concrete contact between adjacent segments.

Beim anschließenden stärkeren Zusammenfügen der Tübbinge zeigt das elastische Zwischenelement ein inkompressibles Verhalten bevor die Tübbinge Betonkontakt haben.During the subsequent stronger joining of the segments, the elastic intermediate element shows an incompressible behavior before the segments have concrete contact.

Dieser inkompressible Volumenanteil der elastischen Zwischenelemente ist geringfügig größer als das Volumen der Nuten, bezogen auf die gleichen Längeneinheiten, so daß die gegenüberliegenden Nuten eine nur noch geringfügig geöffnete Kammerung für die komprimierten, aber nicht weiter komprimierbaren elastischen Zwischenelemente bilden. Über die Kontaktpressung der gegenüberliegenden, nicht weiter komprimierbaren Zwischenelemente können Kräfte optimal übertragen und in die Tübbinge eingeleitet werden.This incompressible volume fraction of the elastic intermediate elements is slightly larger than the volume of the grooves, based on the same units of length, so that the opposite grooves form only a slightly open chamber for the compressed, but not further compressible elastic intermediate elements. About the contact pressure The opposite, not further compressible intermediate elements can be optimally transmitted forces and introduced into the tubbing.

Die elastischen Zwischenelemente besitzen ein definiertes Kraftverformungsverhalten, so daß beim Zusammenfügen der Tübbinge und der dabei auftretenden Kontaktpressungen die elastischen Zwischenelemente in die entsprechend ausgebildeten Nuten aufgenommen werden. Die elastischen Zwischenelemente verformen sich, werden komprimiert und füllen nach dem Zusammenfügen der Tübbinge den Raum zweier gegenüberliegenden Nuten vollständig aus.The elastic intermediate elements have a defined Kraftverformungsverhalten, so that the elastic intermediate elements are added to the correspondingly formed grooves when joining the segments and the contact pressures occurring. The elastic intermediate elements deform, are compressed and fill the space of two opposing grooves completely after the joining of the segments.

In dem Zustand der Inkompressibilität dichten die elastischen Zwischenelemente außerdem optimal gegen das Eindringen von Umgebungswasser in den Tunnelhohlraum ab.In the state of incompressibility, the elastic intermediate elements also optimally seal against penetration of ambient water into the tunnel cavity.

Das elastische Zwischenelement eignet sich, um bei der Kraftübertragung zwischen den Tübbingen für definierte Kontaktpressungen zu sorgen und so die definierten Randbedingungen für das statische System zu schaffen. Das Material verhindert den Betonkontakt sicher, und die Stoffeigenschaften sind derart reproduzierbar, daß die Verwendung des Zwischenelementes in einer statischen Berechnung eindeutige Ergebnisse liefert.The elastic intermediate element is suitable to provide for the transmission of force between the segments for defined contact pressures and thus to create the defined boundary conditions for the static system. The material prevents concrete contact safely, and the material properties are reproducible so that the use of the intermediate element provides clear results in a static calculation.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß das elastische Zwischenelement in Kombination mit einer umlaufenden selbstzentrierenden Nut-Feder-Fugenausbildung einsetzbar ist.A further embodiment provides that the elastic intermediate element can be used in combination with a circumferential self-centering tongue and groove joint formation.

Dadurch wird erreicht, daß die Tübbinge ohne Druck- und Spannungskonzentration nahezu spielfrei zusammengefügt werden können. Die großen Längskräfte werden dabei vom zentral angeordneten elastischen Zwischenelement übertragen, während die Nutflanken nur mit untergeordneten Zentrierkräften belastet werden.This ensures that the segments can be assembled without pressure and stress concentration almost free of play. The large longitudinal forces are transmitted from the centrally arranged elastic intermediate element, while the groove flanks are loaded only with subordinate centering.

Durch die Flankenzentrierung als selbst suchende Zentrierung ist die Spielfreiheit der Koppelelemente gegeben; dies verringert die lokalen Relativverschiebungen und unverträglichen Ungenauigkeiten in den Fugen, so daß bei der Montage und der nachträglichen Druckeinwirkung eine stabile Tübbingröhre entsteht.By flank centering as self-seeking centering the backlash of the coupling elements is given; this reduces the local relative displacements and incompatible inaccuracies in the joints, so that during assembly and subsequent pressure, a stable tubbing tube is formed.

Die spielfreie Nut-Feder-Verbindung in der Längsfuge verhindert Radialverschiebungen und Tangentialverdrehungen benachbarter Tübbinge.The backlash-free tongue and groove connection in the longitudinal joint prevents radial displacements and tangential rotations of adjacent segments.

Ein Versatz für die Schildschwanzabdichtung ist elimiert.An offset for the shield tail seal is eliminated.

Die Nut-Feder-Konstruktion bildet vorteilhaft eine Labyrinthkontur, hinter der die elastischen Zwischenelemente im Falle eines Brandes mechanisch gegen direkte Flamm- und Hitzewirkung geschützt sind.The tongue and groove construction advantageously forms a labyrinth contour, behind which the elastic intermediate elements are mechanically protected against direct flame and heat in the event of a fire.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß eine Zwischenlage auf den schrägen Flanken der Nut aufgebracht ist.A further embodiment provides that an intermediate layer is applied to the oblique flanks of the groove.

Da die Nut-Feder-Verbindung in der Längsfuge ein Gelenk um die Längsachse bildet, kann durch geeignete Wahl einer Zwischenlage auf den Flanken der Nut die Rotationssteifigkeit erhöht und eindeutig definiert werden.Since the tongue and groove connection in the longitudinal joint forms a joint about the longitudinal axis, the rotational stiffness can be increased and clearly defined by a suitable choice of an intermediate layer on the flanks of the groove.

Als vorteilhafte Ausgestaltung bietet sich als Material für die zusätzliche Zwischenlage ein Elastomer an.As an advantageous embodiment, an elastomer is suitable as material for the additional intermediate layer.

Der spielfreie Tübbingkontakt in Verbindung mit ausreichender Kontaktspannung macht die Verschraubung der Tübbingringe untereinander überflüssig. Es ist eine stufenlos gegeneinander verdrehte Ringposition und damit eine stufenlose Kurveneinstellung möglich.The play-free tubbing contact in conjunction with sufficient contact stress makes screwing the tubbing rings to one another superfluous. It is a continuously rotated against each other ring position and thus a continuous curve adjustment possible.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Nut zur Aufnahme des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes übergangslos in die Nut-Feder-Verbindung übergeht, so daß es keine zusätzlichen Kerben gibt.Furthermore, it is provided that the groove for receiving the support for serving elastic intermediate element seamlessly merges into the tongue and groove connection, so that there are no additional notches.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß das elastische Zwischenelement so ausgebildet ist, daß dieses beim Fertigen der Tübbinge in der ihm gegenüberliegenden Tübbingschalung ohne Haltehilfen einklemmbar und fixierbar ist.A further embodiment provides that the elastic intermediate element is designed so that it can be clamped and fixed during manufacture of the segments in the opposite Tübbingschalung without holding aids.

Da das elastische Zwischenelement gleichzeitig als Dichtung verwendet wird, fällt der Arbeits- und Materialaufwand für das Vorbereiten der Nut zur Aufnahme der Dichtung und des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes und für das Einkleben mit aggressiven Klebemitteln weg.Since the elastic intermediate element is used simultaneously as a seal, the labor and material costs for preparing the groove for receiving the seal and serving for supporting elastic intermediate element and for sticking with aggressive adhesives falls away.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht für das einklemmbare und fixierbare elastische Zwischenelement vor, daß das elastische Zwischenelement im Tübbing lösbar einbetoniert ist.An advantageous embodiment provides for the einklemmbare and fixable elastic intermediate element, that the elastic intermediate element is embedded in the tubing releasably embedded.

Das elastische Zwischenelement ist somit als entfernbares Kernteil im Tübbing einbetoniert und hinterläßt nach dem Entfernen eine Nut, in die nachträglich wieder ein elastisches Zwischenelement eingeklemmt werden kann.The elastic intermediate element is thus concreted in as a removable core part in the tubbing and leaves after removal a groove into which subsequently an elastic intermediate element can be clamped again.

Dadurch wird erreicht, daß der Arbeits- und Materialaufwand für das Ersetzen eines beschädigten elastischen Zwischenelementes und für das Einkleben mit aggressiven Klebemittel entfällt.This ensures that the labor and material costs for the replacement of a damaged elastic intermediate element and for bonding with aggressive adhesive deleted.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte, nach dem Stand der Technik bekannte Tübbingringe mit Nut-Feder-Verbindung und Dichtrahmen im Randbereich,
Fig. 2: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Tübbingringe mit planebenen Fugenflächen und erfindungsgemäßer Anordnung von Nut und Zwischenelement - im Endzustand,
Fig. 3: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Tübbingringe mit Koppelelement und erfindungsgemäßer Anordnung von Nut und Zwischenelement im Endzustand,
Fig. 4: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Tübbingringe mit planebenen Fugenflächen und erfindungsgemäßer Anordnung von Nut und Zwischenelement - beim ersten Montagekontakt,
Fig. 5: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Tübbingringe mit planebenen Fugenflächen und erfindungsgemäßer Anordnung von Nut und Zwischenelement - im Endzustand,
Fig. 6: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Tübbingringe mit umlaufender Nut-Feder-Konstruktion und erfindungsgemäßer Anordnung von Nut und Zwischenelement sowie Zwischenlage auf den schrägen Flanken - beim ersten Montagekontakt,
Fig. 7: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Tübbingringe mit umlaufender Nut-Feder-Konstruktion und erfindungsgemäßer Anordnung von Nut und Zwischenelement sowie Zwischenlage auf den schrägen Flanken - im Endzustand und
Fig. 8: einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Tübbingringe mit umlaufender Nut-Feder-Konstruktion und erfindungsgemäßer Anordnung von Nut und Zwischenelement - vor der Montage.

The invention will be explained with reference to an embodiment shown in the drawing. In this show:

Fig. 1: a longitudinal section through two adjacent, known in the prior art tubbing rings with tongue and groove connection and sealing frame in the edge region,
Fig. 2: a longitudinal section through two adjacent tubbing rings with plane joint surfaces and inventive arrangement of groove and intermediate element - in the final state,
Fig. 3: a longitudinal section through two adjacent tubbing rings with coupling element and inventive arrangement of groove and intermediate element in the final state,
Fig. 4: a longitudinal section through two adjacent tubbing rings with plane joint surfaces and inventive arrangement of groove and intermediate element - the first assembly contact
Fig. 5: a longitudinal section through two adjacent tubbing rings with plane joint surfaces and inventive arrangement of groove and intermediate element - in the final state,
Fig. 6: a longitudinal section through two adjacent tubbing rings with circumferential tongue and groove construction and inventive arrangement of groove and intermediate element and intermediate layer on the inclined flanks - at the first mounting contact,
Fig. 7: a longitudinal section through two adjacent tubbing rings with circumferential tongue and groove construction and inventive arrangement of groove and intermediate element and intermediate layer on the sloping edges - in the final state and
Fig. 8: a longitudinal section through two adjacent tubbing rings with circumferential tongue and groove construction and inventive arrangement of groove and intermediate element - before assembly.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte und nach dem Stand der Technik bekannte Tübbinge 12, 14, die in einer Ringfuge 10 über eine Nut-Feder-Verbindung miteinander gekoppelt sind. In der Zeichnung befinden sich die Außenseiten der Tübbinge 12, 14 oben und die Innenseiten der Tübbinge 12, 14 unten. Jeder Tübbing 12, 14 ist im Bereich der Außenseite mit einer Dichtungsnut 15 ausgerüstet, in die ein Dichtrahmen 17 eingelegt ist. Beim Zusammenfügen der Tübbinge 12, 14 wird die Feder des einen Tübbings 14 mit der Nut des anderen Tübbings 12 in Übereinstimmung gebracht, so daß sich die jeweiligen Dichtrahmen 17 überlappen.Fig. 1 shows in longitudinal section two adjacent and known in the prior art segments 12, 14, which are coupled together in a ring groove 10 via a tongue and groove connection. In the drawing, the outer sides of the segments 12, 14 are at the top and the inner sides of the segments 12, 14 below. Each tubbing 12, 14 is equipped in the region of the outside with a sealing groove 15, in which a sealing frame 17 is inserted. When joining the segments 12, 14 is the spring of one tubbings 14 is brought into conformity with the groove of the other tubbings 12 so that the respective sealing frames 17 overlap.

Die Dichtrahmen 17 haben die Aufgabe, die Ringfuge 10 wie auch die Längsfuge gegenüber dem Eindringen von Umgebungswasser in den Tunnelhohlraum abzudichten.The sealing frame 17 have the task of sealing the annular joint 10 as well as the longitudinal joint against the ingress of ambient water in the tunnel cavity.

Die Koppelung der radial zur Tunnelachse orientierten Ringfuge 10 durch eine Nut-Feder-Verbindung dient der Querkraftübertragung und als Montagehilfe.The coupling of the radially oriented to the tunnel axis ring groove 10 by a tongue and groove connection is used for lateral force transmission and as an assembly aid.

Nachteilig ist, daß die Koppelelemente ein konstruktives Spiel haben, wodurch es bei Belastung der Tübbinge 12, 14 zu Relativverschiebungen in der Fugen 10 kommen kann, die zu unverträglichen Formungenauigkeiten in der Tübbingröhre führen.The disadvantage is that the coupling elements have a constructive game, whereby it can come under load of the segments 12, 14 to relative displacements in the joints 10, which lead to incompatible inaccurate shape in the tubbing tube.

Diese Formungenauigkeiten können zu ungleichmäßigen Kontaktspannungen bei der Übertragung der einwirkenden Druckkräfte und damit zu Brüchen, Rissen 30 und Abplatzungen an den Stahlbeton-Tübbingen 12, 14 führen. Es besteht außerdem die Gefahr, daß die stabile Kreisform der Tübbingringe verloren geht.These shape inaccuracies can lead to uneven contact stresses in the transmission of the applied compressive forces and thus to fractures, cracks 30 and chipping on the reinforced concrete segments 12, 14. There is also the danger that the stable circular shape of the tubbing rings is lost.

Bei einer im Randbereich des Tübbings 12, 14 verlaufenden Dichtungsnut 15 ist mangels ausreichender Betonüberdeckung eine ausreichende Bewehrung 32 um die Dichtungsnut 15 nicht möglich. Hier können sich lokale Risse hinter der Dichtungsnut 15 durch Spannungskonzentrationen zu Bruchzonen ausbilden, die einen Bypass für das Eindringen von Umgebungswasser in den Tunnelhohlraum darstellen.In the case of a sealing groove 15 extending in the edge region of the tubbing 12, 14, a sufficient reinforcement 32 around the sealing groove 15 is not possible due to the lack of sufficient concrete cover. Here, local cracks may form behind the seal groove 15 by stress concentrations to rupture zones which provide a bypass for the penetration of ambient water into the tunnel cavity.

Außerdem führt der direkte Betonkontakt beim Zusammenfügen der Tübbinge 12, 14 und der nachträglichen Belastung häufig zu Absprengungen an den Beton-Tübbingen.In addition, the direct concrete contact during assembly of the segments 12, 14 and the subsequent load often leads to blows to the concrete tubbings.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte Tübbinge 12, 14 mit einer planebenen Fuge 10. Dabei sind erfindungsgemäß Nuten 16 zur Aufnahme des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes 18 im Bereich der gekrümmten Mittelebene der Wandung eines Tübbings 12, 14 angeordnet.Fig. 2 shows in longitudinal section two adjacent segments 12, 14 with a flat joint 10. In this case, grooves 16 for receiving the serving for supporting elastic intermediate element 18 in the region of the curved median plane of the wall of a tubbing 12, 14 are arranged.

Die Anordnung der Nuten 16 und des elastischen Zwischenelementes 18 verhindert beim Zusammenfügen der Tübbingringe 12, 14 asymmetrische Druckbelastungen an den Kontaktflächen der Tübbinge 12, 14 während der Montage und später bei der Übertragung der Vortriebskräfte. Dadurch werden Spannungskonzentration, die zu Brüchen, Rissen und Abplatzungen führen können, vermieden.The arrangement of the grooves 16 and the elastic intermediate member 18 prevents when assembling the tubbing rings 12, 14 asymmetric pressure loads on the contact surfaces of the segments 12, 14 during assembly and later in the transmission the propulsive forces. As a result, stress concentration, which can lead to fractures, cracks and flaking, avoided.

Außerdem stellt das elastische Zwischenelement 18 eine verbesserte Dichtung dar. Weil Brüche, Risse und Abplatzungen hauptsächlich im Randbereich der Tübbinge 12; 14 auftreten, besitzt das Umgebungswasser keine Möglichkeit mehr, das mittig verlaufende elastische Zwischenelement 18 zu umgehen.In addition, the elastic intermediate element 18 represents an improved seal. Because fractures, cracks and flaking occur mainly in the edge region of the segments 12; Occur 14, the ambient water has no possibility to bypass the central elastic intermediate element 18.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Nuten 16 ist es möglich, die Bewehrungsführung 32 um die Nuten 16 herum auszubilden. Dieses ist wichtig, da die Kompressionskraft des elastischen Zwischenelementes 18 selbst zu lokalen Rissen hinter den Nuten 16 führen kann.The inventive arrangement of the grooves 16, it is possible to form the reinforcement guide 32 around the grooves 16 around. This is important because the compressive force of the intermediate elastic member 18 itself can lead to localized cracks behind the grooves 16.

Das elastische Zwischenelement 18 stellt außerdem bei einer mittigen Anordnung ein durchgängiges komprimierbares Distanzelement dar, das den direkten Betonkontakt beim Zusammenfügen der Tübbinge 12, 14 verhindert.The elastic intermediate member 18 also represents in a central arrangement a continuous compressible spacer element, which prevents the direct concrete contact during assembly of the segments 12, 14.

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte Tübbinge 12, 14 mit Koppelelement und einem elastischen Zwischenelement 18, das im Bereich der gekrümmten Mittelebene der Wandung angeordnet ist.3 shows in longitudinal section two adjacent segments 12, 14 with coupling element and an elastic intermediate element 18, which is arranged in the region of the curved center plane of the wall.

Die in Fig. 1 dargestellten Brüche bzw. Risse 30 bilden bei den Tübbingen 12, 14 gemäß Fig. 3 keinen Bypass mehr, durch den das Umgebungswasser die Möglichkeit hätte, das elastische Zwischenelement 18 zu umgehen und in den Tunnelhohlraum vorzudringen.The fractures or cracks 30 shown in FIG. 1 no longer form a bypass in the segments 12, 14 according to FIG. 3, which would allow the surrounding water to bypass the elastic intermediate element 18 and penetrate into the tunnel cavity.

Fig. 4 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte Tübbinge 12, 14. Die Fuge 10 ist planeben ausgebildet. Die Fig. 4 zeigt eine Momentaufnahme während der Montage der Tübbingringe, und zwar den ersten Kontakt zweier benachbarter Tübbinge 12, 14 beim Zusammenfügen.Fig. 4 shows in longitudinal section two adjacent segments 12, 14. The joint 10 is formed plane. 4 shows a snapshot during the assembly of the tubbing rings, namely the first contact of two adjacent segments 12, 14 during assembly.

Die Nuten 16 sind so ausgebildet, daß beim fortschreitenden Zusammenfügen der Tübbinge 12, 14 sich die elastischen Zwischenelemente 18 in die Nuten 16 verdrängen und verdichten lassen, und zwar soweit, bis die elastischen Zwischenelemente 18 nicht weiter komprimierbar sind. Die beiden gegenüberliegenden Nuten bilden dann eine geringfügig geöffnete Kammerung 22. Durch die elastischen Zwischenelemente werden die benachbarten Tübbinge 12, 14 in Kontakt gebracht und stellen eine gleichmäßige Verteilung und Übertragung der dort reduziert einwirkenden Druckkräfte sicher, ohne daß es zu einem direkten Betonkontakt zwischen den Tübbingen 12, 14 kommt.The grooves 16 are formed so that in the progressive joining of the segments 12, 14, the elastic intermediate elements 18 displace into the grooves 16 and compress, and that until the elastic intermediate elements 18 are not further compressible. The two opposing grooves then form a slightly open chamber 22. By means of the elastic intermediate elements, the adjacent segments 12, 14 are brought into contact and set a uniform distribution and transmission of the compressive forces acting there reduced safely, without causing a direct concrete contact between the segments 12, 14.

Fig. 5 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte Tübbinge 12, 14 wie in Fig. 4. Allerdings zeigt Fig. 5 eine Momentaufnahme während der Montage, bei der die Tübbinge 12, 14 soweit zusammengefügt sind, daß sie sich im Endzustand befinden. Die elastischen Zwischenelemente 18 sind in diesem Zustand nicht weiter komprimierbar und fast vollständig von den beiden Dichtungsnuten 16 eingeschlossen, so daß die Tübbinge 12, 14 über die elastischen Zwischenelemente 18 vollflächig miteinander in Kontakt stehen und für eine optimale durch die Pfeile 34 dargestellte Kraftübertragung sorgen.Fig. 5 shows in longitudinal section two adjacent segments 12, 14 as in Fig. 4. However, Fig. 5 shows a snapshot during assembly, in which the segments 12, 14 are joined together so that they are in the final state. The elastic intermediate elements 18 are not further compressible in this state and almost completely enclosed by the two sealing grooves 16, so that the segments 12, 14 over the elastic intermediate elements 18 are in contact with each other over the entire surface and provide optimum power transmission shown by the arrows 34.

Fig. 6 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte Tübbinge 12, 14, bei denen die Nuten zur Aufnahme des zur Abstützung dienenden elastischen Zwischenelementes mit einer umlaufenden selbstzentrierenden Nut-Feder-Fugenausbildung kombiniert ist. Auf den schrägen Flanken 26 der Nut ist je eine elastische Zwischenlage 24 aufgebracht. Dargestellt ist eine Momentaufnahme während der Montage, bei der die Tübbinge 12, 14 soweit zusammengefügt sind, daß sie sich im ersten Kontakt befinden.Fig. 6 shows in longitudinal section two adjacent segments 12, 14, in which the grooves for receiving the serving for supporting elastic intermediate element is combined with a circumferential self-centering tongue and groove joint formation. On the oblique flanks 26 of the groove an elastic intermediate layer 24 is ever applied. Shown is a snapshot during assembly, in which the segments 12, 14 are joined together so far that they are in the first contact.

Fig. 7 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte Tübbinge 12, 14 wie in Fig. 6. Allerdings zeigt Fig. 7 eine Momentaufnahme während der Montage, bei der die Tübbinge 12, 14 soweit zusammengefügt sind, daß sie sich im Endzustand befinden. Außerdem ist eine potentielle Bewehrungsführung 32 innerhalb der Tübbinge 12, 14 angedeutet.Fig. 7 shows in longitudinal section two adjacent segments 12, 14 as in Fig. 6. However, Fig. 7 shows a snapshot during assembly, in which the segments 12, 14 are joined together so that they are in the final state. In addition, a potential reinforcement guide 32 within the segments 12, 14 is indicated.

Es ist dargestellt, daß es durch die mittige Anordnung der Nuten 16 überhaupt erst möglich ist, die Bewehrungsführung 32 um die Nuten 16 auszuführen. Dieses ist wichtig, da die Kompressionskraft des elastischen Zwischenelementes 18 selbst zu lokalen Rissen hinter den Nuten 16 führen kann.It is shown that the central arrangement of the grooves 16 makes it possible for the first time to carry out the reinforcement guide 32 around the grooves 16. This is important because the compressive force of the intermediate elastic member 18 itself can lead to localized cracks behind the grooves 16.

Fig. 8 zeigt im Längsschnitt zwei benachbarte Tübbinge 12, 14 mit umlaufender Nut-Feder-Konstruktion. Die Nuten 16 gehen dabei übergangslos in die Nut-Feder-Verbindung über. Das elastische Zwischenelement 18 ist einbetoniert und außerdem so ausgebildet, daß dieses in der Tübbingschalung 28 einklemmbar und fixierbar ist. Dargestellt ist eine Momentaufnahme vor der Montage der Tübbinge 12, 14.Fig. 8 shows in longitudinal section two adjacent segments 12, 14 with circumferential tongue and groove construction. The grooves 16 merge seamlessly into the tongue and groove connection. The elastic intermediate element 18 is concreted in and also designed so that this can be clamped and fixed in the tubbing formwork 28. Shown is a snapshot before mounting the segments 12, 14th

Die in den Figuren 2 bis 8 dargestellten Tübbinge sind bezüglich der konkreten Ausbildung der Koppelelemente, der Nuten 16, der elastischen Zwischenelemente 18 und der Bewehrungsführung 32 nicht auf die in den Figuren dargestellten Beispiele beschränkt. Vielmehr zeigen die Figuren nur prinzipielle Ausbildungen der Erfindung.The segments shown in FIGS. 2 to 8 are not limited to the examples shown in the figures with regard to the specific design of the coupling elements, the grooves 16, the elastic intermediate elements 18 and the reinforcement guide 32. Rather, the figures show only basic embodiments of the invention.

Claims

Tunnel lining consisting of a plurality of tubbing rings which bear against one another at ring joins (10) and may in each case be composed of individual tubbing elements (12; 14) which are then supported against one another at joins to form a link chain, wherein at least the annular faces of the tubbing rings have grooves (16) which are arranged in the region of the curved centre plane of the wall of a tubbing ring and receive an intermediate element (18) which serves to support adjacent tubbing rings, characterised in that the intermediate element (18) is elastic and has an incompressible volume per unit length, which is slightly greater than the volume of the groove (16) with respect to the same unit length.
Tunnel lining according to Claim 1, characterised in that the elastic intermediate element (18) is also arranged in grooves (16) on the longitudinal faces of the tubbing elements (12; 14).
Tunnel lining according to Claim 1 or 2, characterised in that the elastic intermediate element (18) is a seal.
Tunnel lining according to any of Claims 1 to 3, characterised in that the elastic intermediate element (18) can be used in combination with a peripheral self-centring groove/spring join structure.
Tunnel lining according to Claim 4, characterised in that an intermediate layer (24) is applied to the oblique flanks (26) of the groove/spring join structure.
Tunnel lining according to Claim 5, characterised in that the intermediate layer (24) is an elastomer.
Tunnel lining according to Claim 5 or 6, characterised in that the oblique flanks (26) of the groove or spring are designed such that a chamber is formed for the compressed intermediate layer (24).
Tunnel lining according to Claim 7, characterised in that the intermediate layer (24) in the slightly open chamber cannot be compressed any further.
Tunnel lining according to any of Claims 4 to 8, characterised in that the groove (16) for receiving the elastic intermediate element (18) which serves for support purposes merges without any transition into the groove/spring connection.
Tunnel lining according to any of Claims 1 to 9, characterised in that the elastic intermediate element (18) is designed such that, when the tubbing elements (12; 14) are produced, it can be clamped and fixed without any holding aids into the tubbing formwork (28) lying opposite it.
Tunnel lining according to Claim 10, characterised in that the elastic intermediate element (18) is releasably concreted into the tubbing element.