NL1008849C2

NL1008849C2 - Boortunnelbekledingselement.

Info

Publication number: NL1008849C2
Application number: NL1008849A
Authority: NL
Inventors: Ronaldus Wilhelmus Ma Heijmans; Jozef Antonius Gerardus Jansen; Adrianus Alphonsu Reijgersberg
Original assignee: Arcadis Bouw Infra B V
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-12
Also published as: CA2261253A1; EP0949403A1; HK1022505A1; CN1093212C; US6368020B1; CN1232919A

Description

Boortunnelbekledingselement

De uitvinding betreft een boortunnelbekledingselement uit beton met een ringsegmentvorm en met een inwendige wapening, waarbij een aantal elementen samenvoegbaar is tot een ring, en een aantal ringen samenvoegbaar is tot de boor-5 tunnelbekleding, en waarbij, ter koppeling van aangrenzende ringen ter plaatse van een daartussen gelegen ringvoeg, elk element aan één, aan de ringvoeg grenzende, langszijde is voorzien van ten minste één uitstekende nok en aan de tegenovergelegen langszijde is voorzien van een corresponderende 10 uitsparing ter opname van de nok van een aangrenzend element.

Met behulp van dergelijke bekende, geprefabriceerde, boortunnelbekledingselementen worden boortunnels aan de binnenzijde bekleed. De uit een aantal samengevoegde elementen bestaande ringen strekken zich in de omtreksrichting van de 15 boortunnel uit, terwijl deze ringen in de langsrichting van de boortunnel op elkaar aansluiten. Tussen aangrenzende ringen bevindt zich een zogenaamde ringvoeg.

- Wanneer een tunnel wordt geboord in een relatief slappe bodem, zoals bijvoorbeeld in Nederland meestal het 20 geval is, is het noodzakelijk om de afzonderlijke boortunnelbekledingselementen met elkaar te verbinden, zodat de vervorming van de boortunnelbekleding, en derhalve de tunnel, beperkt blijft. Bij een dergelijke onderlinge verbinding worden echter krachten in de boortunnelbekledingselementen opgewekt 25 die tot ongewenste beschadigingen kunnen leiden. Zo kan onder andere worden geconstateerd, dat onder invloed van de op te nemen belastingen uitgaande van de uitsparing scheurvorming kan optreden, waardoor de sterkte van de verbinding nadelig wordt beïnvloed. Het opheffen (saneren) van optredende bescha-30 digingen brengt hoge kosten met zich mee.

Het is een doelstelling van de onderhavige uitvinding om een boortunnelbekledingselement van het in het voorgaande genoemde type zodanig te verbeteren, dat de sterkte van het element ter plaatse van de verbinding tussen aangrenzende 35 elementen aanzienlijk kan worden verhoogd.

1008849 2

Teneinde deze doelstelling te bereiken, bezit het boortunnelbekledingselement volgens de uitvinding het kenmerk, dat de hoogte van de nok respektievelijk de diepte van de uitsparing ten opzichte van de betreffende langszijde tussen 30 5 en 60 mm bedraagt, en dat de nok respektievelijk uitsparing ter plaatse van de overgang tussen zijn top respektievelijk bodem en zijn zijwanden afgeronde hoeken bezit met een afron-dingsstraal tussen 5 en 50 mm.

Door het boortunnelbekledingselement op deze wijze 10 uit te voeren blijkt, dat de sterkte van de verbinding tussen aangrenzende elementen wel drie tot vijf maal zo hoog kan zijn als bij conventionele bekende boortunnelbekledingselementen, waarbij de hoogte van de nok respektievelijk de diepte van de uitsparing bijvoorbeeld 19 mm bedraagt en waarbij van een 15 significante afrondingsstraal ter plaatse van de overgang tussen de top van de nok respektievelijk de bodem van de uitsparing en de zijwand daarvan geen sprake is. Door het ontwerp volgens de uitvinding kunnen hogere belastingen worden opgenomen, zonder dat ongewenste beschadigingen aan de boor-20 tunnelbekledingselementen worden geconstateerd.

Het ontwerp van het boortunnelbekledingselement kan overeenkomstig een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm verder worden geoptimaliseerd, wanneer de openingshoek van de zijwanden van de nok respektievelijk de uitsparing tussen 30° 25 tot 45° bedraagt.

Met openingshoek van de zijwanden wordt de hoek tussen de zijwanden en de normaal op de betreffende langszijde bedoeld. Deze maatregel leidt in combinatie met de eerdergenoemde maatregelen ten aanzien van de hoogte respektievelijk 30 diepte en afrondingsstraal tot een boortunnelbekledingselement met uitstekende kwaliteiten.

De boortunnelbekledingselementen, waarop de onderhavige uitvinding betrekking heeft, zijn meestal van het type, waarbij de nok de vorm bezit van een afgeknotte piramide met 35 in hoofdzaak rechthoekige basisvlak. In een dergelijk geval geniet het dan de voorkeur, dat de verhouding tussen de lengte en de breedte van het basisvlak ten hoogste 1,3 bedraagt. Door 1008849 3 het beperken van deze verhouding wordt in feite bereikt, dat de lengte van de nok ter plaatse van zijn basisvlak zo klein mogelijk wordt gehouden, hetgeen dan uiteraard ook geldt voor de uitsparing. Hierdoor is rondom de uitsparing voldoende 5 ruimte aanwezig voor de toepassing van een ophangwapening, waardoor de sterkte van het boortunnelbekledingselement, met name aan de van de uitsparing voorziene zijde, verder kan worden verhoogd.

In dit kader geniet het verder de voorkeur, dat de 10 inwendige wapening zich in de richting van de van de uitsparing voorziene langszijde van het element ten minste tot aan het vlak door de bodem van de uitsparing uitstrekt. Ook deze maatregel draagt bij aan het verhogen van de sterkte van het boortunnelbekledingssegment aan de van de uitsparing voorziene 15 langszijde.

Binnen de in het voorgaande genoemde bereiken voor de hoogte van de nok respektievelijk de diepte van de uitsparing, de afrondingsstraal en de openingshoek van de zijwanden zijn specifieke waarden in het bijzonder gunstig gebleken. Zo 20 geniet in het bijzonder een hoogte van de nok respektievelijk diepte van de uitsparing van 40 mm de voorkeur. De afrondings-straal bedraagt in een gunstige uitvoeringsvorm 15 mm, en voor de openingshoek kan met gunstig effekt een waarde van 35° worden gekozen.

25 Opgemerkt wordt, dat de meeste in het voorgaande genoemde maatregelen volgens de uitvinding een onderlinge samenhang vertonen. In combinatie leiden ze tot een optimaal resultaat, alhoewel ze ook afzonderlijk reeds een verbetering van het boortunnelbekledingselement ten opzichte van een 30 bekend bestaand element verschaffen.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvorm van het boortunnelbekledingselement volgens de uitvinding is weergegeven .

35 Fig. 1 toont een gedeeltelijke langsdoorsnede door een boortunnel, die is bekleed met boortunnelbekledingselemen-ten volgens de uitvinding,· 1 008849 4 fig. 2 toont een doorsnede volgens II-II in fig. 1, en fig. 3 toont een aanzicht volgens III in fig. 2.

De in fig. l weergegeven langsdoorsnede door een 5 boortunnel toont boortunnelbekledingselementen 1 die zijn samengevoegd tot in de lengterichting van de boortunnel aan elkaar grenzende ringen. Tussen twee aangrenzende ringen strekt zich telkens een ringvoeg 2 uit. Ter koppeling van aangrenzende ringen ter plaatse van de daartussen gelegen 10 ringvoeg 2 bezitten de boortunnelbekledingselementen 1 onderling samenwerkende nokken en uitsparingen in hun betreffende langszijden, zoals aan de hand van fig. 2 nader zal worden toegelicht.

Tijdens het boren van de tunnel worden de opeenvol-15 gende ringen uit de boortunnelbekledingselementen 1 achtereenvolgens opgebouwd, zodat het direct achter de boorinstallatie gelegen gedeelte van de tunnel voortschrijdend bekleed wordt.

In fig. 2 is, op grotere schaal, de in fig. l aangeduide doorsnede II-II weergegeven. Zichtbaar zijn gedeel-20 tes van twee aangrenzende boortunnelbekledingselementen 3 en 4. Deze elementen 3 en 4 behoren tot twe'e aangrenzende ringen uit elementen, die door de langsvoeg 2 van elkaar gescheiden zijn. In beginsel bezitten de beide elementen 3 en 4 een gelijke constructie, en is in fig. 2 van het ene element 3 de 25 ene langszijde, en van het andere element 4 de tegenovergelegen langszijde zichtbaar. De elementen 3, 4 zijn, zoals voor dergelijke elementen gebruikelijk is, voorzien van een inwendige wapening 5 die aan het materiaal van de elementen, beton, de vereiste sterkte verschaft.

30 Elk element 3, 4 bezit aan één langszijde ten minste één uitstekende nok 6 (in fig 2 zichtbaar met betrekking tot element 4), terwijl aan de tegenovergelegen langszijde (zichtbaar met betrekking tot element 3) een corresponderende uitsparing 7 is gevormd. Wanneer twee aangrenzende 35 elementen 3 en 4 met behulp van een koppelingsbout 8 op op zichzelf bekende wijze worden gekoppeld, valt de nok 6 ruim passend in de uitsparing 7.

1008849 5

Tevens is een afdichtingsprofiel 9 weergegeven dat de langsvoeg 2 afdicht.

De hoogte van de nok 6 ten opzichte van de betreffende langszijde 10 van het element bedraagt tussen 30 en 60 5 mm. Op overeenkomstige wijze bedraagt de diepte van de uitsparing 7 ten opzichte van de betreffende langszijde 11 van het element eveneens tussen 30 en 60 mm. Tevens geldt, dat de nok 6 ter plaatse van de overgang tussen zijn top en zijn zijwand (in fig. 2 is deze overgang aangeduid met het verwijzingscij-10 fer 12) afgeronde hoeken bezit met een afrondingsstraal tussen 5 en 50 mm. Uiteraard geldt op corresponderende wijze, dat de overgang tussen de bodem van de uitsparing 7 en de zijwanden daarvan eveneens afgeronde hoeken bezit met een afrondingsstraal tussen 5 en 50 mm.

15 Door de combinatie van de beide in het voorgaande genoemde maatregelen ten aanzien van hoogte van de nok 6 respektievelijk diepte van de uitsparing 7 en de afrondingsstraal van de genoemde hoeken, wordt de sterkte van de verbinding tussen aangrenzende elementen 3 en 4 aanzienlijk verbe-20 terd. Met name kan het optreden van beschadigingen in het koppelingsbereik worden vermeden. Dergelijke beschadingen'doen zich bij bekende elementen vaak voor in de vorm van scheuren, die beginnen ter plaatse van de overgang tussen de bodem en de zijwanden van de uitsparing 7. Doordat thans echter de nok 6 25 en de uitsparing 7 de genoemde hoogte respektievelijk diepte bezitten, is het mogelijk, dat de wapening 5 zich aan de van de uitsparing 7 voorziene zijde van een element uitstrekt tot bij voorkeur ten minste aan het vlak door de bodem van de uitsparing 7. Het is zelfs mogelijk, dat de wapening zich 30 uitstrekt tot in de zogenaamde tand 13 van het element (in fig. 2 zichtbaar met betrekking tot element 3). Scheurvorming uitgaande van de genoemde overgang tussen de bodem en de zijwanden van de uitsparing 7 wordt dan door de wapening 5 op effektieve wijze gestopt.

35 In de praktijk is gebleken, dat een hoogte van de nok 6 respektievelijk diepte van de uitsparing 7 van 40 mm, en 1 008849 6 een afrondingsstraal van de genoemde hoeken van 15 mm uitermate goede resultaten opleveren.

De sterkte van de koppeling tussen aangrenzende elementen 3 en 4 kan tevens worden beïnvloed door een geschik-5 te keuze van de zogenaamde openingshoek van de zijwanden van de nok 6 respektievelijk de uitsparing 7. Deze openingshoek is de hoek tussen een zijwand en de normaal op de betreffende langszijde, en is in fig. 2 aangeduid door hoek a. Gebleken is, dat een keuze van deze hoek tussen 30° en 45°, en in het 10 bijzonder 35°, goede resultaten oplevert.

Bij boortunnelbekledingselementen van het onderhavige type bezit de nok 6 meestal de vorm van een afgeknotte piramide met in hoofdzaak rechthoekig basisvlak. Door er thans voor te zorgen, dat de verhouding tussen de lengte 1 en de 15 breedte b (zie fig. 3) van het basisvlak ten hoogste 1,3 bedraagt, kan de lengte van de nok worden beperkt, zodat daaromheen een zogenaamde ophangwapening mogelijk is, die de sterkte van de nok verhoogt.

Volledigheidshalve wordt opgemerkt, dat in fig. 3 20 de lengte 1 en breedte b van de uitsparing 7 is weergegeven; aangezien de uitsparing 7 èn de nok 6 echter een corresponderende vorm bezitten, kan fig. 3 ook ter illustratie van de betreffende afmetingen van een nok 6 worden gebruikt.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voor-25 gaande beschreven uitvoeringsvormen die binnen het door de conclusies bepaalde kader van de uitvinding op velerlei wijze kunnen worden gevarieerd.

1 008849

Claims

1. Boortunnelbekledingselement uit beton met een ringsegmentvorm en met een inwendige wapening, waarbij een aantal elementen samenvoegbaar is tot een ring, en een aantal ringen samenvoegbaar is tot de boortunnelbekleding, en waar- 5 bij, ter koppeling van aangrenzende ringen ter plaatse van een daartussen gelegen ringvoeg, elk element aan één aan de ring-voeg grenzende, langszijde is voorzien van ten minste één uitstekende nok en aan de tegenovergelegen langszijde is voorzien van een corresponderende uitsparing ter opname van de 10 nok van een aangrenzend element, met het kenmerk, dat de hoogte van de nok respektievelijk de diepte van de uitsparing ten opzichte van de betreffende langszijde tussen 30 en 60 mm bedraagt, en dat de nok respektievelijk uitsparing ter plaatse van de overgang tussen zijn top respektievelijk bodem en zijn 15 zijwanden afgeronde hoeken bezit met een afrondingsstraal tussen 5 en 50 mm.

2. Boortunnelbekledingselement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de openingshoek van de zijwanden van de nok respektievelijk de uitsparing tussen 30-'45° bedraagt.

3. Boortunnelbekledingselement volgens conclusie 1 of 2, waarbij de nok de vorm bezit van een afgeknotte piramide met in hoofdzaak rechthoekig basisvlak, met het kenmerk, dat de verhouding tussen de lengte en de breedte van het basisvlak ten hoogste 1,3 bedraagt.

4. Boortunnelbekledingssegment volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inwendige wapening zich in de richting van de van de uitsparing voorziene langszijde van het element ten minste tot aan het vlak door de bodem van de uitsparing uitstrekt.

5. Boortunnelbekledingselement volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoogte van de nok respektievelijk diepte van de uitsparing 40 mm bedraagt.

6. Boortunnelbekledingssegment volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afrondings-35 straal 15 mm bedraagt. 1008840 1 008849