DE1658729B1

DE1658729B1 - Tunnel lining made of steel rings whose hollow profile is reinforced by a concrete core

Info

Publication number: DE1658729B1
Application number: DE19671658729
Authority: DE
Inventors: Kurt Froebrich; Wilfried Dr-Ing Krabbe; Heinz Link; Jens-Detlev Dipl-Ing Wolter
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1967-06-10
Filing date: 1967-06-10
Publication date: 1971-07-01
Also published as: BE716313A; NL6808067A; LU56240A1; FR1574957A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Tunnel- .. fangsrichtung verlaufenden Schlitzen versehen sein,The invention relates to a tunnel .. be provided in the catching direction extending slots,

auskleidung in Form einteiliger oder aus Tübbings ' die gegebenenfalls mit einem plastischen WerkstoffLining in the form of one-piece or from segments' which, if necessary, with a plastic material

zusammengesetzter Stahlringe, deren Hohlprofil, ins- ausgefüllt sind. '·,.Composite steel rings, the hollow profile of which is filled in. '· ,.

besondere Rinnenprofil, zwischen den zum Tunnel- Weiterhin erscheint es besonders zweckmäßig, innern weisenden Stegen ein Betonkern aussteift. 5 wenn die Anzahl der durch Raumfugen oder Schlitzespecial channel profile, between the tunnel to the tunnel, it also seems particularly useful, a concrete core stiffened inside facing webs. 5 if the number of through space joints or slots

Bei Tunnelauskleidungen ist eine möglichst große getrennten Betonabschnitte gleich oder ein Vielelastische Verformbarkeit des Auskleidungsmantels, faches der über den Tunnelumfang verteilten Schildd. h. der Tunnelringe, wichtig, damit die Ringe unter vortriebspressen ist.In the case of tunnel linings, the largest possible separated concrete section is the same or a multi-elastic one Deformability of the lining jacket, times the shield distributed over the circumference of the tunnel. H. the tunnel rings, important so that the ring is under jacking.

der äußeren Belastung relativ schnell die günstig Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in wirkenden Bettungskräfte des Gebirges wecken. Dies io der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigtthe external load relatively quickly the favorable Some embodiments of the invention are in awaken the active bedding forces of the mountains. This illustrates io the drawing, namely shows

gilt vornehmlich für schildgetriebene Tunnel. ... Fig. 1 einen aus mehreren Tübbings zusammen-applies primarily to shield-driven tunnels. ... Fig. 1 a combination of several segments

Ublicherweise werden vorgefertigte Tunnelringe gesetzten Stahlring,Usually prefabricated tunnel rings are set steel ring,

aus Beton, Stahl oder Gußeisen verwendet. Beton- F Tg. 2 einen Tübbing in größerem Maßstab,made of concrete, steel or cast iron used. Concrete F Tg. 2 a segment on a larger scale,

ringe sind weniger elastisch verformbar "als Ringe F i g. 3 zwei Tübbings einer anderen Ausführungsaus Stahl oder Gußeisen. 15 art, rings are less elastically deformable "than rings Fig. 3 two segments of a different design made of steel or cast iron. 15 art,

Um dem Tunnelring eine größere Verformbarkeit F i g. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie III-IIITo give the tunnel ring greater deformability F i g. 4 shows a cross section along the line III-III

zu verleihen, kann man ihn aus einzelnen Tübbings in der F i g. 2 undto lend, it can be obtained from individual segments in FIG. 2 and

zusammensetzen und die Tübbingstoßstellen als Ge- Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Querlenke ausbilden. Es wird dann die Anlage des Ge- schnitt durch einen nachträglich mit einer zusätzbirges an den sogenannten Ulmen im wesentlichen ao liehen Betonschicht versehenen Tübbing,
durch die Ringgelenke erreicht. Gelenke im Tunnel- Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der ring haben jedoch den Nachteil, daß sie die Ab- Stahlring aus vier Tübbings, und zwar einem Sohl- ^ dichtung der Tunnelauskleidung gegen Grundwasser tübbing 1, zwei Ulmentübbings 2 und einem First- ^ außerordentlich erschweren. Deshalb blieb der Ein- tübbing 3. Die Tübbings stützen sich, gegebenenfalls satz solcher Gelenkringe bisher auf Bodenverhältnisse 25 nur kraftschlüssig, gegeneinander ab.
beschränkt, die keine hohen Anforderungen an Die Stahltübbings haben ein Rinnenprofil (F i g. 4). die Wasserdichtigkeit des Tunnelauskleidungsmantels An einem den Rinnenboden bildenden Blech 4 sind stellen. Seitenstege 5 angeschweißt, die einen Flansch 6assemble and form the tubbing joints as Ge Fig. 5 one of FIG. 4 corresponding transverse links. The cut is then made through a segment that is subsequently provided with an additional layer of concrete on the so-called elms,
reached through the ring joints. Joints in the tunnel- In the illustrated embodiment, the ring has the disadvantage that they make the steel ring from four tubbings, namely a sole- ^ seal of the tunnel lining against groundwater tübbing 1, two elm segments 2 and a ridge ^ extremely difficult. Therefore the segment 3 remained. The segments, if necessary, a set of such joint rings so far on ground conditions 25 only support one another in a force-locking manner.
The steel segments have a channel profile (Fig. 4). the watertightness of the tunnel lining jacket on a sheet metal 4 forming the channel bottom. Side bars 5 welded on, which have a flange 6

Andererseits müssen die Tunnelringe beim Auf- tragen. In der Mitte der Rinnen zwischen den beiden fahren des Tunnels im Schildvortrieb neben der 30 Seitenstegen 5 ist ein Steg 7 mit T-Profil vorgesehen. Gebirgs- und Wasserdrucklast auch die in Tunnel- Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist im Stahlprofil ein längsrichtung wirkenden Schildvortriebskräfte auf- Betonkern 8 angeordnet, der durch Raumfugen 9 in nehmen. Deshalb bedürfen die Stahlringe besonderer mehrere Betonabschnitte unterteilt ist. Die Raum-Aussteifungen, und zwar um so mehr, als die ver- fugen 9 sind mit einem plastischen Werkstoff auswendeten Stahlprofile in der Regel dünnwandig sind. 35 gefüllt. Im übrigen ergibt sich auch in Längsrichtung Sofern die Ringe mit Blechen oder Profilen ausge- des Tunnels wegen des Steges 7 eine Unterteilung steift werden, sind sie sehr kostspielig und stellen des Betonkerns. Diese Unterteilung entfällt selbstdeshalb die Wirtschaftlichkeit eines Stahltunnelringes verständlich bei Tübbings ohne Mittelsteg 7.
in Frage. Die Anzahl der auf den Ringumfang verteiltenOn the other hand, the tunnel rings have to be applied. In the middle of the gutters between the two driving the tunnel in shield driving next to the 30 side webs 5, a web 7 with a T-profile is provided. Mountain and water pressure load also in tunnel As from F i g. 2 can be seen, a longitudinally acting shield driving forces on concrete core 8 is arranged in the steel profile, which take 9 in by space joints. That is why the steel rings require special several concrete sections to be subdivided. The space stiffeners, all the more so since the joints 9 are made of a plastic material and are generally thin-walled steel profiles. 35 filled. Otherwise, this also results in the longitudinal direction. If the rings are stiffened with metal sheets or profiles from the tunnel because of the web 7, they are very expensive and constitute the concrete core. This subdivision does not even apply to the cost-effectiveness of a steel tunnel ring, which is understandable for segments without a central web 7.
in question. The number of distributed on the circumference of the ring

Man hat sich daher bis jetzt damit geholfen, das 40 Betonabschnitte richtet sich beim schildgetriebenen Rinnenprofil der Stahlringe mit einem Betonkern Tunnel zweckmäßig nach der Anzahl der gleichfalls auszusteifen und auf diese Weise die sich aus dem über den Ringumfang verteilten Schildvortriebs-Schildvortrieb ergebenden Druckkräfte über den pressen. Die Zahl der einzelnen Betonabschnitte ist Beton abzuführen. Die bekannten Stahlringe mit zweckmäßig gleich oder ein Vielfaches der Zahl der Λ einem Betonkern sind jedoch unzulänglich, weil der 45 Vortriebspressen. Dadurch wird eine eindeutige Ver- ™ Beton die elastische Verformbarkeit des gesamten teilung der Vortriebskräfte auf alle Betonabschnitte Ringes beträchtlich herabsetzt. erreicht.So far, it has been helpful to stiffen the 40 concrete sections in the shield-driven channel profile of the steel rings with a concrete core tunnel according to the number of them and in this way to press the pressure forces resulting from the shield tunneling distributed over the circumference of the ring . The number of individual concrete sections is to be discharged. The known steel rings with expediently equal to or a multiple of the number of Λ a concrete core are inadequate because of the 45 jacking jacks. As a result, a clear distribution of the concrete, the elastic deformability of the entire distribution of the driving forces on all concrete sections of the ring is considerably reduced. achieved.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe be- In Abwandlung der Ausführung nach F i g. 2 steht darin, diesen unerwünschten Einfluß des Betons genügt es rein festigkeitsmäßig, die Betonkerne in auf die Stahlringe zu vermeiden, damit die elastische 50 vorgegebenen Abständen mit Schlitzen 9' auszurüsten Verformbarkeit des Stahls möglichst ungeschmälert (F i g. 3), die sich in Ringachsrichtung erstrecken zur Geltung kommt und man nicht gezwungen ist, und die jeweils auf der druckbeanspruchten Ringauf die kostspielige Aussteifung der Stahlprofile mit seite D vorgesehen sind. Die Schlitze sind verBlechen od. dgl. zurückzugreifen. schieden tief. Die Schlitztiefe richtet sich jeweilsThe object on which the invention is based is a modification of the embodiment according to FIG. 2 says that this undesirable influence of the concrete is sufficient purely in terms of strength to avoid the concrete cores in the steel rings so that the elastic 50 predetermined distances are equipped with slots 9 'deformability of the steel as undiminished as possible (Fig. 3), which can be found in Ring axis direction extends to advantage and one is not forced, and each on the pressure-loaded ring on the expensive stiffening of the steel profiles with side D are provided. The slots are to be covered with sheet metal or the like. parted deeply. The depth of the slot depends on each case

Diese Aufgabe wird bei einer Tunnelauskleidung 55 nach der Spannungsverteilung über die Höhe des der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß da- Ringquerschnitts. Bei einem derart geschlitzten durch gelöst, daß der Betonkern derart ausgebildet Betonkern wird der nicht geschlitzte und auf Zug ist, daß er in Umfangsrichtung keine Beanspruchung beanspruchte Teil Z des Betonkerns diesen Beaufnimmt und nur in Tunnellängsrichtung wirkende anspruchungen nicht gewachsen sein, also reißen. Druckkräfte von Steg zu Steg überträgt. 60 Ein solcher Riß im Beton leistet der beabsichtigtenIn the case of a tunnel lining 55, this task is carried out according to the stress distribution over the height of the of the type specified at the outset according to the invention there- for ring cross-section. With such a slotted one solved by that the concrete core formed in such a way the concrete core is not slotted and on train is that in the circumferential direction it does not take on any stressed part Z of the concrete core and loads acting only in the longitudinal direction of the tunnel cannot cope with, i.e. cracks. Transferring compressive forces from web to web. 60 The intended one makes such a crack in the concrete

Dies läßt sich in der Weise verwirklichen, daß der Verformbarkeit des Stahls Vorschub, beeinträchtigtThis can be achieved in such a way that the deformability of the steel adversely affects feed

Betonkern in Umfangsrichtung in mehrere Abschnitte sie also keineswegs nachteilig,Concrete core in the circumferential direction in several sections so they are by no means disadvantageous,

unterteilt ist, zwischen denen jeweils eine gegebenen- Im übrigen gilt für die Anzahl der Schlitze 9' imis divided, between each of which a given- In addition, the number of slots 9 'im

falls mit plastischem Werkstoff ausgefüllte Raumfuge Falle der F i g. 3 dasselbe wie für die Anzahl derif the space joint is filled with plastic material, the case of FIG. 3 the same as for the number of

vorgesehen ist. 65 Raumfugen 9 gemäß der F i g. 2.is provided. 65 space joints 9 according to FIG. 2.

Statt dessen kann der Betonkern aber auch in Sowohl bei der Ausführung nach F i g. 2 als auchInstead, however, the concrete core can also be used in both the embodiment according to FIG. 2 as well

jenen Bereichen, in denen in Umfangsrichtung mit bei jener nach F i g. 3 sind alle dem Betonkern 8those areas in which in the circumferential direction with that according to FIG. 3 are all the concrete core 8

Druckspannung zu rechnen ist, mit quer zur Um- zugekehrten Flächen des Stahlprofils mit einerCompressive stress is to be expected, with transversely to the opposite surfaces of the steel profile with a

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

reibungsmindernden Schicht 10 versehen, die eine Haftung zwischen Stahl und Beton verhindert.Friction-reducing layer 10 provided, which prevents adhesion between steel and concrete.

Soll auf der Innenseite der Ringe nach ihrem Einbau eine zusätzliche Betonschicht 11 (Fig. 5), beispielsweise zum Schutz gegen vagabundierende Ströme und/oder gegen Korrosion, aufgebracht werden, dann wird eine solche Schicht mit dem Betonkern 8 sowie mit den Ringflanschen 6 und dem Flansch des Steges 7 verbunden. In den Betonkern 8 sind Anker 12 eingelassen, deren hakenförmiger Kopf in die Betonschicht 11 eingebettet ist. Die Anker 13 sind an den Flanschen 6 und am Flansch des Steges 7 angeschweißt.If an additional concrete layer 11 (Fig. 5), for example to protect against stray currents and / or against corrosion, is to be applied to the inside of the rings after their installation, then such a layer with the concrete core 8 and with the ring flanges 6 and the Flange of the web 7 connected. Anchors 12, the hook-shaped head of which is embedded in the concrete layer 11, are embedded in the concrete core 8. The anchors 13 are welded to the flanges 6 and to the flange of the web 7.

Dabei bleibt zu bedenken, daß die zusätzliche Betonschicht 11 an sich geeignet ist, die Verformbarkeit des Stahlprofils zu mindern. Dem kann dadurch begegnet werden, daß die Schicht 11 erst nach Abklingen der Verformungen des Ringes auf diesen aufgetragen wird. Andernfalls läßt sich im Ergebnis dasselbe dadurch erreichen, daß die schon vor ao dem Abklingen der Ringverformungen aufgetragene Betonschicht 11 nach dem Vorbild der Betonkerne (F i g. 2, 3) mit axialen Schlitzen versehen wird, die gegebenenfalls bis zum Stahlprofil reichen und die gleichfalls mit einem plastischen Werkstoff ausgefüllt werden können.It should be borne in mind that the additional concrete layer 11 is suitable per se, the deformability of the steel profile. This can be countered by the fact that the layer 11 only after subsiding the deformations of the ring is applied to it. Otherwise, the result the same can be achieved in that the already applied before the ring deformations subsided Concrete layer 11 is provided with axial slots based on the model of the concrete cores (F i g. 2, 3), which possibly extend to the steel profile and also filled with a plastic material can be.

Claims

Patent claims:

1. Tunnel lining in the form of one-piece steel rings or steel rings composed of segments, their hollow profile, in particular channel profile, between the webs facing the inside of the tunnel stiffening a concrete core, characterized in that that the concrete core (8) is designed such that it does not absorb any stress in the circumferential direction and only in the longitudinal direction of the tunnel acting compressive forces from web to web (5) transfers.

2. Tunnel lining according to claim 1, characterized in that the concrete core (8) in The circumferential direction is divided into several sections, between each of which one optionally Space joint (9) filled with plastic material is provided (FIG. 2).

3. Tunnel lining according to claim 1, characterized in that the concrete core (8) in those areas in which compressive stress is to be expected in the circumferential direction, with transverse to Slits (9 ') extending in the circumferential direction are provided, optionally with a plastic Material are filled (Fig. 3).

4. Tunnel lining according to claim 2 or 3 for installation in a with shield tunneling Jacking presses produced tunnel, characterized in that the number of space joints (9) or slots (9 ') separate concrete sections (8) equal to or a multiple of that above shield jacking jacks distributed around the circumference of the tunnel.

5. Tunnel lining according to one of claims 1 to 4, characterized by a friction-reducing layer (10), for. B. lubricant layer, between the concrete core and the steel profile (4, 5, 6, 7).

6. tunnel lining according to claim 5, characterized in that the friction-reducing Layer (10) consists of an anti-corrosion agent.

For this purpose 2 sheets of drawings