EP1426495A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Tunnels oder eines Troges - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Tunnels oder eines Troges Download PDF

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EP1426495A2
EP1426495A2 EP03090392A EP03090392A EP1426495A2 EP 1426495 A2 EP1426495 A2 EP 1426495A2 EP 03090392 A EP03090392 A EP 03090392A EP 03090392 A EP03090392 A EP 03090392A EP 1426495 A2 EP1426495 A2 EP 1426495A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
formwork
concrete
wall
tunnel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03090392A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1426495A3 (de
Inventor
Franz Dreier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tief- und Baugerate & Co KG GmbH
Original Assignee
Tief- und Baugerate & Co KG GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Tief- und Baugerate & Co KG GmbH filed Critical Tief- und Baugerate & Co KG GmbH
Publication of EP1426495A2 publication Critical patent/EP1426495A2/de
Publication of EP1426495A3 publication Critical patent/EP1426495A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/045—Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them
    • E02D29/05—Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them at least part of the cross-section being constructed in an open excavation or from the ground surface, e.g. assembled in a trench

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a tunnel or trough-shaped structure made of concrete, in particular for a traffic route, an open excavation pit for the structure with a securing on both sides and then opening the structure in sections a concrete brine is created and a fixture system for manufacturing of the building.
  • the first variant concerns tunnels, the lower edge of which is the bottom of the tunnel or trough above the groundwater table in the area close to the surface.
  • both sides of the route are used to create an open construction pit, mostly construction methods with a diaphragm wall or
  • Bored pile wall or sheet pile wall Soil excavation follows and installation of protective concrete and waterproofing. In detail:
  • the second variant concerns tunnels, the lower edge of which is the tunnel or trough is located below the groundwater.
  • the tunnel is in the caisson or swimming pool or Caisson construction manufactured.
  • the caisson design can be advantageous in soft soils below the water table, because otherwise required excavation pit construction and water drainage is not necessary or if it otherwise it could only be manufactured in an open construction pit.
  • This is often a rectangular reinforced concrete frame is used, which is usually a Received outer seal and made of waterproof concrete and one Outer skin seal is only constructed on the tunnel ceiling. Usually Floating pieces with lengths of up to 140 m manufactured in building docks.
  • AT-PS 330 677 describes a process for the production of tunnels in Diaphragm wall construction known what because of the subsequent excavation of the Excavation pit and sole production only if the groundwater is above Tunneling is applicable.
  • DE-AS 1 658 752 describes a method for creating elongated, underground structures, especially tunnels, known in an open excavation pit, in which by means of an essential continuously moving forward excavator Dismantled the face of the excavation pit and the areas adjacent to it the side of the excavation pit together with the excavator support cheeks moved forward are supported.
  • the problem underlying the invention is an improved one
  • the tunnel and trough-shaped ramps for both above and below structures located at the groundwater level can be erected.
  • the construction process can be supplemented or changed in individual phases within the scope of the invention.
  • a corresponding work platform can also be created to accommodate the loads of the production machine. This is recommended if the floor is not stable enough to carry this machine on the safety device.
  • the invention eliminates the need to lower or lower the groundwater the production of a sole temporarily secured against floating.
  • Another advantage is that the respective section, be it a tunnel element or a trough-shaped ramp section from a tunnel entrance, completely direct manufactured over its later place of use over the construction pit and after hardening can be lowered vertically into its position. Free handling with formwork tables, reinforcement and concreting over the Groundwater levels make work easier and reduce the cost of water Construction site.
  • the fuse is a sheet pile wall at a distance from the one to be lowered Section of the structure is formed and can be cured after curing Underwater concrete is pulled and reused. It can however, other stable pit protection systems are also used are like ramming piles with formwork walls in between, if these Systems are stable enough, the load for the manufacturing machinery take.
  • a formwork table for the sole and outer wall of the section is first used in the production machine; Reinforcements of the sole and the wall as well as receptacles for traction elements that protrude from the sole and are to be cast therein are positioned in the formwork; the inner wall formwork manufactured; and then the walls and base are concreted as a monolithic structure before the inner wall formwork begins to be removed after the concrete has set.
  • the traction means for example threaded rods
  • receptacles designed as nuts, for example and connected to a lifting device on the production machine in order to raise the sole and thus the already completed tunnel or trough section by a few cm so that the formwork table is next to the next can be moved with an appropriate pit safety device
  • section in question is a tunnel section with the following steps: Positioning a slab formwork; Install the ceiling reinforcement and connect it to the wall reinforcement if necessary; Concrete the ceiling and let it harden; Moving the slab formwork to the next section to be manufactured.
  • the solution according to the invention also comprises a device system as a production machine for producing a tunnel or trough-shaped structure made of concrete along a route, in particular for carrying out the method, namely a portal scaffold, suitable to span a building pit for the building, which can be slidably arranged on a double-sided building pit safety device, a sliding formwork table for at least the base and the walls and the ceiling of the building, a lifting device for the vertical movement of a section of the building the lifting device, attachable traction means and rollers for guiding the section in cooperation with the lifting device or moving parts of the system.
  • a device system as a production machine for producing a tunnel or trough-shaped structure made of concrete along a route, in particular for carrying out the method, namely a portal scaffold, suitable to span a building pit for the building, which can be slidably arranged on a double-sided building pit safety device, a sliding formwork table for at least the base and the walls and the ceiling of the building, a lifting device for the vertical
  • the lowering takes place as follows:
  • an anchor element with nut 17 was inserted into the sole with the reinforcement (not visible) and then poured in concrete.
  • Threaded rods 18 are screwed into the nut 17 as traction means, passed through bores in the ceiling 16 and struck in the lifting device 12.
  • the traction means now make it possible to first raise the tunnel section 13 so that the formwork table 19 can be moved and the way into the construction pit 6 is cleared.
  • the lifting device 12 now uses section 18 to lower the section 13 into the excavation pit and the bottom edge of the sole is held at a distance of approximately 10 cm above the bottom of the excavation pit.
  • leveling concrete 20 is pumped into the pit under the sole 13 '; at the same time, concrete is also introduced somewhat to the side of the base up to close to the sheet pile wall 2, which is at a distance of approximately 40 cm from the wall 15 of the tunnel section.
  • the rods 18 are loosened and pulled so that the tunnel section rests on the leveling concrete base.
  • the portal frame 10 can now be moved to the next construction phase.
  • the sheet pile wall 2 is pulled and rammed for another section of the route.
  • the slab formwork for the ceiling 16 of the tunnel 13, normally guided on the outside of the top chord 11 or the struts 21 of the portal frame 10, is also not shown; after section 13 had already been concreted, it was already moved to the next section.
  • the internal formwork, not shown, for the walls, sole and ceiling have also been removed.
  • Fig. 2 shows a detail of Fig. 1 in an enlarged view.
  • the formwork table can be moved horizontally on its own roller devices, not shown. Shown are also rollers 22 attached to the sheet pile wall for their stiffening in combination with the section 13, which also serve to guide the tunnel section 13 vertically when lowering.
  • Fig. 3 shows in longitudinal section on the left two already laid on leveling concrete 20 dormant tunnel sections13, while two further section 13 before Lower and a section 13, both finished on formwork tables 19 provided sole 14 and wall 15, but without a ceiling 16, are shown.
  • the sections are positively underneath by means of recesses 23 and 24 respectively Leave expansion joints 25, which will later be exactly like a cover joint 26 sealed with seals, hooked.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines tunnel - oder trogförmigen Bauwerks aus Beton, insbesondere für einen Verkehrsweg, wobei entlang einer Trasse eine offene Baugrube für das Bauwerk mit einer beidseitigen Sicherung angelegt und dann das Bauwerk abschnittsweise auf einer Betonsole erstellt wird sowie ein Vorrichtungssystem zum Herstellen des Bauwerks. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines tunnel ― oder trogförmigen Bauwerkes aus Beton, insbesondere für einen Verkehrsweg, wobei entlang einer Trasse eine offene Baugrube für das Bauwerk mit einer beidseitigen Sicherung angelegt und dann das Bauwerk abschnittsweise auf einer Betonsole erstellt wird sowie ein Vorrichtungssystem zum Herstellen des Bauwerkes.
Für die Herstellung von Tunneln und den dafür nötigen Grundbau war am 28.10.2002 um 8.10 Uhr vom Autor Univ.-Prof. Dr.-Ing. B. Walz im Internet unter http:/www.bauing.uniwuppertal.de/grundbwz/daten/download/skripte/tunnelbau/tunnelbauA.pdf bzw. http://www.bauing.uniwuppertal.de/grundbwz/daten/download/skripte/grundbau/grundbau2-vorlesung.pdf eine generelle Abhandlung ersichtlich. Im Folgenden werden die traditionellen Bauweisen zusammenfassend dargestellt, wobei die betroffenen Abschnitte des Bauwerks in Tunnelform, also im Querschnitt geschlossen oder Trogform, also ohne Deckel z. B. an der Tunnelzufahrt, bei einer Baustelle in der Regel gleichartig hergestellt werden.
Bei Tunneln und Trögen, die in offener Baugrube hergestellt werden ist heute die übliche Baufolge:
Die erste Variante betrifft Tunnel, deren Unterkante Sohle von Tunnel bzw. Trog sich über dem Grundwasserspiegel im der Oberfläche nahem Bereich befindet.
Generell wird entlang der Trasse zur Herstellung einer offenen Baugrube eine beidseitige Sicherung, meistens Bauweisen mit Schlitzwand bzw.
Bohrpfahlwand bzw. Spundwand, eingebracht. Es folgt der Bodenaushub und Einbau von Schutzbeton und Abdichtung. Im Einzelnen:
Alternative 1:
  • Betonieren der Sohle, in der Regel auf einem Schutzbeton über einer Dichtung;
  • Herstellung des restlichen Tunnelrahmens unter Verwendung eines Schalwagens. Es entsteht eine Arbeitsfuge an der Schnittlinie zwischen Wand und Sohle, die bei der Ausführung mit wasserundurchlässigem Beton mit Arbeitsfugenbändern zu sichern ist. Die unterste Steifenlage der Sicherung muss bereits nach der Herstellung der Sohle ausgebaut werden, was entsprechende Rückwirkungen auf die Statik des Baugrubenverbaus hat.
Alternative 2:
  • Betonieren des gesamten Tunnelrahmens inklusive der Sohle in einem Zuge. Diese Methode wird insbesondere bei der Herstellung des Tunnels mit wasserundurchlässigem Beton angewendet. Zunächst wird jeder zweite Tunnelblock von ca. 10 m bis 12 m Länge mit Hilfe eines außerhalb des zu betonierenden Blockes abgestützten Schalwagens hergestellt. Für die Zwischenblöcke stützt sich die Schalung auf die Sohlplatte der bereits fertig gestellten Nachbarblöcke ab. Das Kernstück der Schalung sind stählerne Brückenkonstruktionen mit einer Spannweite von 12 m bis 14 m, die die Schalung tragen. Diese Methode erfordert eine Baugrube, die im Bereich des Tunnelbauwerkes frei von Aussteifungen ist.
Die zweite Variante betrifft Tunnel, deren Unterkante Sohle Tunnel bzw. Trog sich unterhalb des Grundwassers befindet.
Alternativen 3 und 4
  • Es wird eine Baugrubensicherung wie bei Alternative 1 eingebracht. Das Grundwasser wird im Bereich der Baugrube abgesenkt. Das abgepumpte Grundwasser wird mit Sickerbrunnen versickert oder in Vorfluter eingeleitet. Der Boden wird ausgehoben.
  • Bau des Tunnels / Troges in trockener Baugrube wie bei Alternative 1 oder Alternative 2
Alternative 5 - Deckelbauweise
  • Die mit weitgehend wasserundurchlässigen Wänden umschlossene Baugrube erhält einen Deckel,
  • der Bodenaushub unterhalb des Grundwasserspiegels und die Herstellung des Tunnels erfolgt unter Druckluft.
Alternative 6 - Caissonbauweise
Der Tunnel wird in der Caisson- oder Schwimmkasten- oder Senkkastenbauweise hergestellt. Die Caissonbauweise kann vorteilhaft sein bei weichen Böden unterhalb des Grundwasserspiegels, da der sonst erforderliche Baugrubenverbau und die Wasserhaltung entfällt oder wenn er andernfalls nur in offener Baugrube herstellbar wäre. Dabei wird häufig ein rechteckiger Stahlbetonrahmen verwendet, der normalerweise eine Außendichtung erhält und aus wasserundurchlässigem Beton und einer Außenhautdichtung nur auf der Tunneldecke konstruiert ist. Meist werden Schwimmstücke mit Längen von bis zum 140 m in Baudocks hergestellt. Wie auch bei in offener Baugrube erstellten Tunneln sind in einem Abstand von ca. 25 m bis 30 m Fugen anzuordnen, die wegen der schwierigen Unterwassergründung des gesamten Schwimmstückes als Gelenke wirken, so dass sich das Schwimmstück wie eine Gliederkette auf die vorbereitete Gründungssohle auflegt, wobei vertikale Verschiebungssprünge durch die querkraftschlüssige Fugenausbildung nicht auftreten können.
Alternative 7 - Bau im Schutz einer weitgehend wasserundurchlässigen Baugrube
Aus ökonomischen bzw. ökologischen Gründen ist es vielfach nicht möglich, das Grundwasser wie bei den Alternativen 3 und 4 abzusenken. In diesem Fall wird die Baugrube mit weitgehend wasserundurchlässigen Wänden wie Schlitzwände, Bohrpfahlwände, Spundwände und einer weitgehend wasserundurchlässigen Sohle umschlossen.
  • Die Ausbildung einer weitgehend wasserundurchlässigen Baugrubensohle erfolgt wahlweise durch:
    • Erreichen einer natürlichen, wasserstauenden Bodenschicht, was selten angetroffen wird;
    • Errichtung einer Injektionssohle;
    • Unterwasserbetonsohle, deren Auftriebssicherheit nur durch ihr eigenes Gewicht erreicht wird oder deren Auftriebssicherheit durch Eigengewicht der Sohle und der Wände sowie durch die vertikale Erddruckkraft gewährleistet ist;
    • mit Zugkraft aufnehmenden Elementen gegen Auftrieb gesicherte Unterwasserbetonsohle;
    • eine Unterwasserbetonsohle, die gegen Auftrieb gesichert wird nur durch ihr Eigengewicht und gegebenenfalls dem Gewicht der Baugrubenwände und der Vertikalkomponente des Erddrucks;
    • eine Kombination beider letztgenannten oder ähnlichen Varianten.
    Aus dieser weitgehend wasserdichten Baugrube wird das vorhandene Wasser abgepumpt. Danach erfolgt eine Restwasserhaltung für Niederschlags- und Sickerwasser.
    Das eigentliche Bauwerk Sohle/Wand/Decke wird anschließend in diese Baugrube eingebaut. Der Tunnel / Trog wird in der Regel als für sich auftriebssicher hergestellt.
    Wird die Baugrubenwand als Bohrpfahlwand- oder als Schlitzwand oder in Form einer Spundwand ausgeführt, so kann die Baugrubenwand gleichzeitig als Bauwerkswand für den Tunnel oder für das unterirdische Bauwerk ausgebildet werden in "Berliner Bauweise" oder Tunnel / Trog wird bei der "Hamburger Bauweise" mit Abstand zur Schalung /Baugrubenwand errichtet.
Aus der AT-PS 330 677 ist ein Verfahren zur Herstellung von Tunneln in Schlitzwandbauweise bekannt, was wegen des nachträglichen Aushubs der Baugrube und Fertigung der Sohle nur bei über dem Grundwasser liegenden Tunneln anwendbar ist.
Aus der DE-AS 1 658 752 ist ein Verfahren zur Erstellung von langgestreckten, unterirdischen Bauwerken, insbesondere Tunneln, innerhalb einer offenen Baugrube bekannt, bei welchem mittels eines im wesentlichen kontinuierlich vorwärts bewegten Abbaugerätes die Baugrubenstirnseite abgebaut und die an diese angrenzenden Bereiche der seitlichen Baugrubenwandungen mittels zusammen mit dem Abbaugerät vorwärts bewegter Stützwangen abgestützt werden. Dabei wird eine Abstützung der seitlichen Baugrubenwandungen in bestimmten Bereichen hinter den genannten Stützwangen mittels eines Verbaus vorgenommen und schließlich die Baugrube nach Erstellen des Bauwerkes wieder verfüllt wird, wobei das Bauwerk in an sich bekannter Weise aus angelieferten Fertigteilen abschnittsweise im Schutze der Stützwangen errichtet wird und dass die Abstützung der seitlichen Baugrubenwandungen in den hinter den Stützwangen entsprechend dem Vortrieb des Abbaugerätes frei werdenden Bereich im Höhenabschnitt von der Baugrubensohle bis zum Scheitel des Bauwerkes durch sofortiges Verfüllen des Zwischenraumes zwischen den seitlichen Baugrubenwandungen und dem Bauwerk und nur im Höhenabschnitt vom Bauwerksscheitel bis zur Geländeoberfläche mittels Verbau erfolgt.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein verbessertes Bauverfahren sowie eine dafür verwendbare Maschine vorzuschlagen, mit der Tunnel und trogförmige Rampen dafür sowohl bei über als auch unter dem Grundwasserspiegel liegenden Bauwerken errichtbar sind.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Lösung bei dem gattungsgemäßen Verfahren umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte:
  • die Sicherung wird nur auf einer Teillänge der Trasse beidseits der Baugrube mit möglichst planparalleler Sicherungsoberkante erstellt,
  • die Baugrube wird bis auf ein Maß entsprechend der Unterkante einer Sauberkeitsschicht ausgehoben,
  • die Sicherung wird an der Sicherungsoberkante als Verschubbahn für eine Fertigungsmaschine für das Bauwerk hergerichtet,
  • die Fertigungsmaschine wird oberhalb der Baugrube für den zu fertigenden Abschnitt über die Verschubbahn eingefahren und positioniert,
  • mindestens ein Abschnitt des Bauwerkes wird in der Fertigungsmaschine hergestellt und mindestens teilweise ausgehärtet,
  • der Abschnitt wird mittels der Fertigungsmaschine in die Baugrube abgesenkt bis auf Sollhöhe,
  • in die Baugrube wird unter dem Abschnitt bis auf Sollhöhe Unterwasserbeton eingebracht und ausgehärtet.
Der Bauablauf kann im Rahmen der Erfindung in einzelnen Phasen ergänzt oder verändert werden.
Zum Beispiel kann anstelle der Herrichtung der Sicherungsoberkante als Verschubbahn auch eine entsprechende Arbeitsbühne zur Aufnahme der Lasten der Fertigungsmaschine erstellt werden. Dies empfiehlt sich, wenn der Boden nicht tragfähig genug ist, auf der Sicherung diese Maschine zu tragen.
Mit der Erfindung entfällt die Notwendigkeit der Grundwasserabsenkung oder der Herstellung einer temporär gegen Aufschwimmen gesicherten Sohle. Ein weiterer Vorteil ist, dass der jeweilige Abschnitt, sei es ein Tunnelelement oder ein trogförmiges Rampenteil von einer Tunnelzufahrt, komplett direkt über seinem späteren Verwendungsort über der Baugrube hergestellt und nach Aushärten in seine Position vertikal absenkbar ist. Das freie Hantieren mit Schaltischen, der Bewehrung und das Betonieren über dem Grundwasserspiegel erleichtern die Arbeit und Verringern die Kosten für die Baustelle.
Die Sicherung ist dabei als Spundwand mit Abstand zu dem abzusenkenden Abschnitt des Bauwerkes ausgebildet und kann nach Aushärten des Unterwasserbetons gezogen und wieder verwendet wird. Es können allerdings auch andere stabile Baugrubensicherungssysteme verwendet werden wie Rammpfähle mit dazwischen gefügten Schalwänden, wenn diese Systeme stabil genug sind, die Traglast für die Fertigungsmaschinerie aufzunehmen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin in der Fertigungsmaschine zunächst ein Schaltisch für die Sohle und äußere Wandung des Abschnittes eingesetzt; Bewehrungen der Sohle und der Wandung sowie aus der Sohle hervorragende und darin zu vergießende Aufnahmeelemente für Zugmittel werden in der Schalung positioniert;
die Innenwandschalung hergestellt; und sodann die Wandungen und Sohle als monolithischer Baukörper betoniert, bevor das Ausbauen der Innenwandschalung nach Abbinden des Betons beginnt. Letztlich werden dann die Zugmittel, beispielsweise Gewindestangen, in zum Beispiel als Muttern ausgebildete Aufnahmeelemente eingesetzt und mit einer Hebevorrichtung an der Fertigungsmaschine verbunden, um die Sohle und damit zugleich den bereits fertig gestellten Tunnel- oder Trogabschnitt anzuheben um wenige cm, damit der Schaltisch zur nächsten mit einer entsprechenden Baugrubensicherung versehenen Teillänge verschoben werden kann
Das Verfahren wird fortgesetzt, wenn der betreffende Abschnitt ein Tunnelabschnitt ist mit den weiteren Schritten:
Positionieren einer Deckenschalung; Deckenbewehrung einbauen und gegebenenfalls mit der Bewehrung der Wandung verbinden; Decke betonieren und aushärten lassen; Verschieben der Deckenschalung zum nächsten zu fertigenden Abschnitt.
Alternativ ist es möglich, die Sohle vorweg zu erstellen und Wandungen und Decke, monolithisch vergossen, zu erstellen.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst ebenfalls ein Vorrichtungssystem als Fertigungsmaschine zum Herstellen eines tunnel- oder trogförmigen Bauwerks aus Beton längs einer Trasse, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, nämlich
einen Portalgerüst, geeignet eine Baugrube für das Bauwerk zu überspannen, das auf einer beidseitigen Baugrubensicherung verschiebbar anzuordnen ist, je einen verschiebbaren Schaltisch für mindestens die Sohle und die Wandungen sowie die Decke des Bauwerks, eine Hebeeinrichtung für das vertikale Bewegen eines Abschnittes des Bauwerks mittels an der Hebevorrichtung anschlagbarer Zugmittel und Rollen zum Führen des Abschnitts in Kooperation mit der Hebeeinrichtung oder das Verschieben von Teilen des Systems.
Verschiedene Rollen-Einrichtungen dienen unterschiedlichen Zwecken:
Das Portalgerüst auf der Oberkante der Sicherung und den Schaltisch auf der oberen Steifenlage der Baugrubensicherung mittels Rollen horizontal verschiebbar zu halten, sobald diese beim nächsten Abschnitt gebraucht werden bzw. als Rollen zum Führen des Abschnitts in Kooperation mit der Hebeeinrichtung, an der Spundwand nach Entfernen der Steifenlage angeordnet und vertikal ausgerichtet, beim geführten Absenken des Abschnitts in seine genaue Endposition. Zugleich wird während des Absenkvorganges erreicht, dass der abzusenkende Abschnitt über die ihn beim Absenken führenden Rollen die beidseitigen Spundwände anstelle der demontierten Steifenlage in Position halten und so bis zur Fertigstellung die Baugrube seitlich stabil bleibt.
Der Zweck und die Vorteile der Erfindung werden noch deutlicher durch die folgende Beschreibung der Merkmale anhand einer Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Querschnittsansicht eines Tunnelabschnittes über der Baugrube nach dessen Fertigstellung in der Fertigungsmaschine und im abgesenkten Zustand;
Fig. 2
ein Detail des erfindungsgemäßen Vorrichtungssystems gemäß Fig. 1;
Fig. 3
einen Längsschnitt durch fertig gestellte und im Bau befindliche Tunnelabschnitte.
Im Folgenden bezeichnen identische Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Teile.
In den gewachsenen Boden 1 mit einem Grundwasserspiegel 5 nahe der Bodenoberfläche wurde gemäß Fig. 1 entlang einer Bahntrasse beidseits der Trasse eine Spundwand 2 mit Steifenlage 3 zur Sicherung einer Baugrube 6, die bis Unterkante Sauberkeitsschicht 7 ausgehoben dargestellt ist, eingerammt. Auf der planparallelen Oberkante der Spundwand 2 wurde eine Verschubbahn 8 angebracht, die als Unterlage für eine Rolleinrichtung 9 dient, auf der ein Portalgerüst 10 in die Zeichnungsebene hinein verschiebbar angeordnet. Das Portalgerüst 10 überspannt die Baugrube quer und verfügt auf seinem Obergurt 11 über eine Hebeeinrichtung 12.
Der Tunnelabschnitt 13, bestehend aus Sohle 14, Wandungen 15 und Decke 16, ist fertig betoniert und wartet auf das Absenken in die Baugrube 6 in die mit 13' angegebene Position. Das Absenken geschieht wie folgt: Beim Herstellen der Sohle 14 auf dem entlang der Trasse verschiebbaren Schaltisch 19, der auch eine nicht dargestellte Außenschalung für die Wandungen 15 aufweist, wurde zugleich mit der nicht sichtbaren Bewehrung ein Ankerelement mit Mutter 17 in die Sohle eingesetzt und anschließend im Beton vergossen. In die Mutter 17 werden Gewindestangen 18 als Zugmittel eingeschraubt, durch Bohrungen in der Decke 16 geführt und in der Hebeeinrichtung 12 angeschlagen. Die Zugmittel erlauben es nun, zunächst den Tunnelabschnitt 13 anzuheben, damit der Schaltisch 19 verschoben werden kann und der Weg in die Baugrube 6 frei wird. Die Hebeeinrichtung 12 senkt nun mittels Zugmittel 18 den Abschnitt 13 in Baugrube ab und die Sohlenunterkante wird mit etwa 10 cm Abstand über dem Boden der Baugrube gehalten. Nun wird Ausgleichsbeton 20 in Grube unter die Sohle 13' gepumpt; zugleich wird auch Beton etwas seitlich der Sohle eingebracht bis nahe an die Spundwand 2, die einen Abstand von etwa 40 cm zur Wandung 15 des Tunnelabschnitts hat. Nach Aushärten des Ausgleichsbetons 20 werden die Stangen 18 gelöst und gezogen, sodass der Tunnelabschnitt auf der Ausgleichsbetonsohle ruht. Nunmehr kann das Portalgerüst 10 zum nächsten Bauabschnitt verschoben werden. Die Spundwand 2 wird gezogen und für einen weiteren Trassenabschnitt neu gerammt.
Die Deckenschalung für die Decke 16 des Tunnels 13, normalerweise außen am Obergurt 11 oder den Streben 21 des Portalgerüstes 10 geführt, ist ebenfalls nicht dargestellt; sie wurde nach Fertigbetonieren des Abschnitts 13 bereits zum nächsten Abschnitt verschoben. Die nicht gezeigten Innenschalungen für Wandungen, Sohle und Decke wurden ebenfalls schon entfernt.
Fig. 2 zeigt ein Detail von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Hier ist die oben liegende Steifenlage 3, auf der Schaltisch - in üblicher fachmännischer Ausführung - abgestützt wird, zu erkennen. Der Schaltisch ist auf nicht gezeigten eigenen Rolleinrichtungen horizontal verschiebbar.
Dargestellt sind noch Rollen 22, angebracht an der Spundwand zu deren Versteifung in Kombinationswirkung mit dem Abschnitt 13, die zugleich der vertikalen Führung des Tunnelabschnittes 13 beim Absenken dienen.
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt links zwei bereits verlegte, auf Ausgleichsbeton 20 ruhende Tunnelabschnitte13, während zwei weitere Abschnitt 13 vor dem Absenken und dabei ein Abschnitt 13, beide auf Schaltischen 19 mit fertig gestellter Sohle 14 und Wandung 15, jedoch ohne Decke 16, dargestellt sind. Mittels Rücksprüngen 23 bzw. 24 werden die Abschnitte formschlüssig unter Belassung von Dehnungsfugen 25, die später genau wie eine Deckfuge 26 mit Dichtungen verschlossen werden, verhakt.
Der gesamte Bauablauf in der bevorzugten Variante der Erfindung für einen Abschnitt dauert etwa zwei Wochen für die folgenden Arbeiten:
  • Sicherung / Verbau herstellen einschließlich der Steifenlage;
  • Bodenaushub bis Unterkante Sauberkeitsschicht;
  • Aufbau des Schaltisches;
  • Schalung der Sohle und der Wandung von außen;
  • Einbau der Bewehrungen in Sohle und Wandungen;
  • Einsetzen der Anker für Zugmittel in die Sohlenbewehrung;
  • Herstellen der Innenschalung für Sohle und Wandungen;
  • Sohle und Wandungen als monolithischen Baukörper betonieren;
  • Portalgerüst über Abschnitt schieben;
  • Innenschalung ausbauen;
  • Deckenschalung positionieren;
  • Zugmittel in Anker einbringen und an Hebeeinrichtung anschlagen und betonierten Baukörper anheben;
  • Schaltisch zum nächsten Abschnitt verschieben;
  • Decke betonieren;
  • Nach Aushärten der Decke den Deckenschaltisch zum nächsten Abschnitt verschieben;
  • Absenken des Tunnelabschnittes bis über die Steifenlage;
  • Ausbau der Steifenlage und weiteres Absenken des Abschnittes auf Sollhöhe;
  • Einbau der vertikalen Roll-Einrichtungen an der Spundwand;
  • Dichtungen einbringen;
  • Einbringen von Unterwasserbeton als Ausgleichsbeton unter und seitlich des abgesenkten Abschnittes;
  • Nach Aushärten des Ausgleichsbetons werden die Zugmittel gelöst und entfernt;
  • Portalgerüst wird zum nächsten Abschnitt verschoben.

    • Claims (11)

    1. Verfahren zum Herstellen eines tunnel- oder trogförmigen Bauwerkes aus Beton, insbesondere für einen Verkehrsweg, wobei entlang einer Trasse eine offene Baugrube für das Bauwerk mit einer beidseitigen Sicherung angelegt und dann das Bauwerk abschnittsweise auf einer Betonsohle erstellt wird, gekennzeichnet durch mindestens die Schritte:
      die Sicherung wird nur auf einer Teillänge der Trasse beidseits der Baugrube mit möglichst planparalleler Sicherungsoberkante erstellt,
      die Baugrube wird bis auf ein Maß entsprechend der Unterkante einer Sauberkeitsschicht ausgehoben,
      die Sicherung wird an der Sicherungsoberkante als Verschubbahn für eine Fertigungsmaschine für das Bauwerk hergerichtet,
      die Fertigungsmaschine wird oberhalb der Baugrube für den zu fertigenden Abschnitt über die Verschubbahn eingefahren und positioniert,
      mindestens ein Abschnitt des Bauwerkes wird in der Fertigungsmaschine hergestellt und mindestens teilweise ausgehärtet,
      der Abschnitt wird mittels der Fertigungsmaschine in die Baugrube abgesenkt bis auf Sollhöhe,
      in die Baugrube wird unter dem Abschnitt bis auf Sollhöhe Unterwasserbeton eingebracht und ausgehärtet.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der planparallelen Sicherungsoberkante eine entsprechend neben der Sicherung errichtete Arbeitsbühne als Basis und Verschubbahn für die Fertigungsmaschine genutzt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung als Spundwand mit Abstand zu dem abzusenkenden Abschnitt des Bauwerkes ausgebildet und nach Aushärten des Unterwasserbetons gezogen und wieder verwendet wird.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spundwand quer zur Baugrube mit mindestens einer Steifenlage versehen wird.
    5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steifenlage vor dem Absenken des Abschnittes auf Sollhöhe ausgebaut und eine Rolleinrichtung als Führung des Abschnitts beim Absenken eingebaut wird.
    6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:
      in der Fertigungsmaschine wird zunächst ein Schaltisch für die Sohle und äußere Wandung des Abschnittes eingesetzt;
      Bewehrungen der Sohle und der Wandung sowie aus der Sohle hervorragende und darin zu vergießende Aufnahmeelemente für Zugmittel werden eingebracht;
      die Innenwandschalung wird hergestellt;
      Wandungen und Sohle werden als monolithischer Baukörper betoniert
      Ausbauen der Innenwandschalung nach Abbinden des Betons;
      Zugmittel in Aufnahmeelemente einsetzen und mit einer Hebevorrichtung an der Fertigungsmaschine verbinden sowie Sohle anheben;
      Verfahren des Schaltisches zur nächsten mit einer entsprechenden Baugrubensicherung versehenen Teillänge.
    7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen Tunnelabschnitt, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
      Positionieren einer Deckenschalung;
      Deckenbewehrung einbauen und gegebenenfalls mit der Bewehrung der Wandung verbinden;
      Decke betonieren und aushärten lassen;
      Verschieben der Deckenschalung zum nächsten zu fertigenden Abschnitt.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für einen Tunnelabschnitt, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
      in der Fertigungsmaschine wird zunächst ein Schaltisch für die Sohle des Abschnittes eingesetzt;
      Bewehrungen der Sohle sowie aus der Sohle hervorragende und darin zu vergießende Aufnahmeelemente für Zugmittel werden eingebracht;
      Sohle betonieren und teils aushärten lassen;
      Schalung und Bewehrung der Wandung und Decke einbringen und gegebenenfalls mit Sohlenbewehrung verbinden;
      Wandungen und Decke in monolithischer Bauweise betonieren, Beton teils aushärten lassen, Schalung entfernen und zum nächsten Abschnitt bringen.
    9. Vorrichtungssystem als Fertigungsmaschine zum Herstellen eines tunnel- oder trogförmigen Bauwerks aus Beton längs einer Trasse,
      zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
      mindestens ein Portalgerüst, geeignet eine Baugrube für das Bauwerk zu überspannen, das auf einer beidseitigen Baugrubensicherung oder Arbeitsbühne verschiebbar anzuordnen ist,
      mindestens je einen verschiebbaren Schaltisch für mindestens die Sohle und die Wandungen sowie die Decke des Bauwerks oder für Sohle und Wandung oder für Wandung und Decke,
      mindestens eine Hebeeinrichtung für das vertikale Bewegen eines Abschnittes des Bauwerks mittels an der Hebevorrichtung anschlagbarer Zugmittel,
      Roll-Einrichtungen zum Führen des Abschnitts in Kooperation mit der Hebeeinrichtung oder das Verschieben von Teilen des Systems.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltisch auf einer Steifenlage der Baugrubensicherung mittels Rollen horizontal verschiebbar angeordnet ist.
    11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen zum Führen des Abschnitts in Kooperation mit der Hebeeinrichtung an der Steifenlage angeordnet und vertikal ausgerichtet sind.
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