DE1922118A1

DE1922118A1 - Verfahren zum Ausbauen von Tunneln und Stollen,sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1922118A1
Application number: DE19691922118
Authority: DE
Inventors: Bernold Jean P
Original assignee: BERNOLD JEAN P; PFEIFFER HANS WALTER
Current assignee: BERNOLD JEAN P; PFEIFFER HANS WALTER
Priority date: 1968-01-08
Filing date: 1969-01-02
Publication date: 1970-10-08
Also published as: FR2000075A1; DE1900097B2; DE1900097A1; GB1252962A; DE1922122A1

Description

Verfahren zum Ausbauen von Tunneln und Stollen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Ausbauen von Tunneln und Stollen mit Hilfe von eine verlorene Schalung bildenden tafelförmigen Bauelementen,, die mit Beton hinterfüllt und gegebenerfeOls an der dem Tunnel zugekehrten Seite mit einer Abdichtmasse bedeckt werden.

Im Betonbau ist es bekannt_s verlorene Schalungen zu verwenden, die im wesentlichen aus einem Gerüst aus mehr oder weniger schweren Tragelementen und dazwischen befestigten Stäben, Drahtgeflechten oder durchgehenden Tafeln bestehen«.

Man hat auch bereits tafelförmige Bauelemente vorgeschlagen, die nach Art von langgestreckten Rechtecken ausgebildet sind und parallel zu den langen Rechteckseiten reihenartig angeordnete Aufbiegungen aufweisen und die sich zu verlorenen Scha lungen zusammenfügen lassen.

Beim Ausbauen von Tunneln und Stollen ergeben sich jedoch da- ^ durch vom normalen Betonbau abweichende Verhältnisse, als der Gebirgsdruck, der in seiner Auswirkung in weitem Umfang von der Beschaffenheit des umgebenden Gesteins abhängig ist, berücksichtigt v/erden muß.

Bei einem bekannten Verfahren zum Ausbau von unterirdischen Hohlräumen, insbesondere von Tunneln, sollen die Wandungen des Hohlraumes zunächst durch einen einem Gebirgsdruck nachgebenden schwachen Betonausbau, der die Form eines Hilfsgewölbes hat, abgestützt werden.

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Mach Abflauen des Gebirgsdruckes wird der entgültige Ausbau durch Anbringen einer druckfesten Auskleidung an der Innenfläche des zuerst aufgebrachten nachgiebigen Ausbaues vorgenommen*, Hierbei wird eine Beformierung des nachgiebigen Ausbaues in Kauf genommen, die, wenn sie ein "bestimmtes Maß überschreitet, es 'unmöglich macht, den endgültigen Tunnel mit dem gewünschten lichten Querschnitt herzustellen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu G-ruzide, daß der Idealfall eines !Tunnelvortriebs darin besteht_s daß mit dem Ausbruch des Tunnelprofils gleichzeitig das Betongewölbe eingebracht wird ο In jedem Gebirge, ausgenommen in Sehwimmsand,
wo der Wasserdruck ausschlaggebend ist, kann ein unterirdischer Hohlraum eine bestimmte Zeit offen bleiben, ohne daß eine Abstützung notwendig ist, d.h. ohne daß fühlbarer Gebirgsdruck auftritt und einen eingebrachten Ausbau beansprucht. «" Die Entspannungszonen um den Hohlraum bilden sich allmählich und schreiten mit der Zeit immer weiter ins Berginnere fort, da der Druck zur Entwicklung einige Zeit benötigt, weil die plastischen Verformungen des Gebirges der Segel erst einige Zeit nach der erfolgten Entspannung durch den Ausbau ent stehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Terfahren vorzuschlagen, mit welchem es gelingt, in dieser relativ kurzen Zeitspanne vor Auftreten des Gebirgsdrueks einen Betonausbau von der erforderlichen Dicke herzustellen, um auf diese Weise einen
wesentlich schnelleren und wirtschaftlicheren Tunnelvortrieb zu ermöglichen. ..

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß Mpiitagsbogen van I-Profil, die mit ihrem Außenumriß etwa dem lichten Querschnitt des ausgebauten Tunnels oder Stollens entsprechen, nach dem Schießen und Laden des Haufwerks bis unmittelbar an den Vortriebsstoß heran eingebaut werden,

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wobei der zu betonierende Hohlraum vorn durch' eine Stirnschalung abgeschlossen wird, und daß, anschließend an den "bereits betonierten Tunnelabschnitt -und von der Sohle zum Tunnelscheitel fortschreitend, die tafelförmigen. Bauelemente auf die Montagebogen aufgelegt und mit Beton, der vorzugsweise vibriert wird, bis zum Tunnelscheite! hinterfüllt werden. Auf diese Weise gelingt es, einen Ausbau herzustellen, der sofort beim Auftreten des Gebirgsdrueks eine aureichende Festigkeit aufweist, so daß der Tortrieb außerordentlich zügig erfolgen kann. Dabei haben die Erfahrungen gezeigt, daß sich der G-ebirgsdruck tatsächlich erst dann auswirkt, wenn der frisch eingebrachte Betonausbau-hergestellt ist und die erforderliche Tragfähigkeit angenommen hat. Die minimale Standzeit, mit der in jedem Gebirge gerechnet werden kann und innerhalb deren der Ausbau eingebracht werden muß, wird beim Einbringen des 'Ausbaus mühelos unterschritten.

Es sind zwar in den letzten Jahren Versuche unternommen worden, den bis dahin üblichen Stahlausbau, insbesondere bei Straßenbauten, durch Ringausbau zu ersetzen. Diese Bauweise mit Stahleinbaubogen oder Gitterträgern, Drahtgeflechten und Spritzbeton hat sich zwar in der Praxis bewährt, ist aber wirtschaflieh nicht vertretbar.

Demgegenüber gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren, einen an das Gebirge angepaßten Betonbau, der satt vibriert am Ausbruchprofil anliegt und eine weitere Zertrümmerung des Gebirges durch fremde Einflüsse, im besonderen Luft und Wasser, verhindert, herzustellen. Der sofort nach dem Einbau tragfähige Ausbau verteilt dem Druck des weniger tragfähigen Gesteins auf tragfähigere Gesteinsschichten und sichert dadurch die Gefahrenszone unmittelbar hinter dem Vortrieb.

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Dabei -verhindern die gleichzeitig als Schalung und Armierung dienenden tafelförmigen Bauelemente, die von den Montage-• bogen abgestützt werden, ein Abreißen des Betonmantels bei den beim Sprengen auftretenden Erschütterungen, so daß ein Nachteil, der der Spritzbetonsicherung anhaftet, behoben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet somit die Erstellung einer Beton-Tragkonstruktion in einem einzigen Arbeitsgang im Bauwerk selbst, wobei die auftretenden Gebirgsdrücke von einem homogenen Gebilde 3?els-Beton-Sehalung und Armierung von den Montagbogen aufgenommen werden, ohne die Vortriebsarbeiten zu beeinträchtigen. Darüber hinaus können die als Schalung und Armierung dienenden tafelförmigen Bauelemente so gestaltet werden, daß sich ein fester Verband zwischen dem Beton und einer an der dem Tunnel zugekehrten Fläche aufgespritzten Abdichtungsmasse ergibt.

Um einen durchgehenden, sicheren Verband der nacheinander herzustellenden Betonierungsabschnitte zu erreichen, wird der Beton nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung so eingebracht, daß die in Vortriebsrichtung vorn liegenden Enden der tafelförmigen Bauelemente unbedeckt bleiben und daß die jeweils neu eingebauten Bauelemente an ihren hinten liegenden Enden mit den über die fertige Betonierung überstehenden vorderen Enden der zuvor eingebauten Bauelemente verbunden werden. .

Ein besonders einfacher Abschluß des zu betonierenden Hohlraums zur Vortriebsfront ergibt sich dann, wenn das vorderste tafelförmige Bauelement mit einer freien Überlappung an dem bereits eingebauten vorhergehenden Bauelemente befestigt und der frei überlappende Teil gegen die den Ausbruch begrenzende Tunnelwand gelegt wird.

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Wenn der Tunnel in druckhaftem Gestein aufgefahren und eine Sicherung der Tunnelstöße und des Tunnelhangenden "bis unmittelbar an die Ortsbrust des Vortriebs erforderlich ist, können die tafelförmigen Bauelemente auf die tunnelseitigen Plansche der I-Montagebogen aufgelegt und zwischen die außen, liegenden Flansche und das den Tunnelausbruch umgebende Gestein eine flächige, vorübergehende und vorbewegbare Abstützung für das Gestein eingebaut werden.

Der zu betonierende Hohlraum zwischen Schalung-Armierung und Ausbruch wird zweckmäßig dadurch nach vorn abgeschlossen, daß man eine Stirnschalung an dem den zu betonierenden Hohlraum vorn begrenzenden Montagebogen anbringt, dessen Außenumriß im wesentlichen dem Ausbruchprofil entspricht.

Die Stirnschalung kann aus einem an einer Stirnseite des I-Bogens angeordneten kastenförmigen Torsprung bestehen, der im Querschnitt, ausgehend von dem außenliegenden Bogenflanseh,, nach außen dachförmig vorspringt und in einem das Einlegen eines Bauelementes gestattenden Abstand von dem innenliegenden Bogenflansch an den Steg des I-Bogens anschließt.

Zweckmäßig ist an dem mit der Stirnschalung versehenen Montagebogen ein Stutzen- zum Einpressen von Beton in den oberen Teil des zu betonierenden Hohlraums angeordnet. Bei Anwendung einer flächigen, vorübergehenden und vorbewegbaren Abstützung beim Vortrieb in druckhaftem Gestein werden zweckmäßig langgestreckte plattenförmige Lanzen von der zwei- bis dreifachen Länge des Bogenabstandes verwendet, die an ihren Längsseiten mit ineinandergreifenden !Führungen versehen sind und eine Abwinklung benachbarter Lanzen um eine'Längsachse sowie eine begrenzte Abweichung von der Längsrichtung zulassen.

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Eine günstige und zweckmäßige Ausbildung der sich gegenseitig führenden Lanzen ergibt sich dann, wenn jeweils an einer Längskante der Lanze ein von der Kante .durch einen LängsscHLitz zugänglicher, an beiden Enden offener lührungskanal und as der anderen Längskante ein mit Spiel in den benachbarten ElOrrnngskanal eingreifendes, im Querschnitt T-förmiges Gleitstück angeordnet ist. An den dem Tunnel zugewandten Seitenflacken der Lanzen können zahnartig Rippen vorgesehen sein, mit denen eine Vorrichtung zum Vorbewegen der Lanze lösbar in Eingriff zu bringen ist. Damit die Lanzen, die sich mit einem Teil iinrer Länge stets im Beton befinden, sich nicht mit diesem verbinden,-φ bestehen sie vorteilhaft aus Stahl und sind an den Außenflächen geschliffen. Die Lanzen sind ferner mit einer Spitze ausgestattet, die auf der dem Tunnel zugekehrten Seite konisch verläuft.

Die Vorrichtung zum Vorbewegen der Lanzen kann aus einem Druckmittelzylinder bestehen, der an der ausfahrenden Kolbenstange eine Kralle zum Eingriff in die zahnartigen Rippen an den Lanzen aufweist und dessen Zylinder an der Seitenfläche eines Montagebogen abstützbar ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen im Vortrieb befindlichen Tunnel,

Ji¹Ig. 2 eine teilweise im Schnitt und teilweise

in der Stirnansicht erscheinende Darstellung eines Tunnelausbaus,

1'¹Ig. 3 einen Schnitt durch i'ig. 2 auf. der Linie IH-III

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Pig. 4 einen der Pig. 3 entsprechenden Schnitt durch eine einen Betonierungsabschnitt abschließende Stirnschalung,

Pig.' 5 die Anordnung nach Pig. 4 bei Hinterfüllung der Schalung mit Kies,

S¹Ig. 6 eine weitere Höglichkeit, eine Stirn™ schalung herzustellen,

Pig. 7. eine Teilseitenansicht eines beim Tunnelausbau zu verwendenden Montagebog ens, μ

Pig. 8 einen Längsschnitt durch einen im Ausbau begriffenen !Dunnel, bei dem lanzen zur Abstützung des druclchaften Gesteins ver- wendet werden,

Pig. 9 eine teilweise geschnittene und teilweise in der Stirnansicht erscheinende Darstellung eines Tunnelausbaus nach Pig. 8,

Pig.1o einen Schnitt durch Pig. 9 auf der Linie X-X in verkleinertem Maßstab,

Pig.11- eine der Pig. 1o entsprechende Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels für eine Stirnschalung bei Verwendung von lanzen,

Pig.12 einen Schnitt durch nebeneinander liegende Torschublanzen,

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• Pig. 13 eine Yorschublanze in Draufsicht und Fig. 14 eine Yorschublanze in Seitenansicht.

In Ifig. 1 ist der in der Auffahrung begriffene iDunnel oder Stollen mit 1 bezeichnet. Das vordere Ende des Vortriebs, die sogenannte Ortbrust, von der mit dem nächsten Bohr- und Schießvorgang ein weiterer Abschlag hereingewonnen werden wird, ist bei 2 angegeben. Bis in die unmittelbare Ifähe der Ortbrust 2 sind Montagebogen 3 in geeigneten Abständen voneinander im iDunnel aufgestellt. Die Montagebogen 3 entsprechen in ihrem Außenumriß im wesentlichen dem lichten Querschnitt des fertigen Tunnels. Der vordere Moaitagebogen 4, der ein etwa dem Ausbruch des Tunnels entsprechendes Außenprofil aufweist, ist mit einer später näher erläuterten Stirnschalung 14 versehen.

Sobald die Montagebogen 3, 4 profilgerecht gesetzt worden sind, werden tafelförmige Bauelemente 5 an den Außenseiten der Bogen aufgelegt. Die Bauelemente 5 bilden eine verlorene Schalung, die gleichzeitig als Armierung des fertigen Betonausbaus wirkt. Die tafelförmigen Bauelemente 5 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit nach beiden Seiten, ausgehend von der Mittelebene des Elements, gerichteten Ausbiegungen versehen und können sowohl an ihren Längs- wie auh Schmalseiten zur Überlappung miteinander gebracht und aneinander befestigt werden. Die jeweils, bezogen auf die Yortriebsrichtung, hinten liegenden Enden der Bauelemente 5 werden an den vorn liegenden Enden der Bauelemente der bereits fertigen Betonierung 7 im Bereich 11 verbunden, so daß sich ein fester Yerband zwischen den nacheinander hergestellten Ausbauabschnitten ergibt. Eerner wird an der Stirnseite der fertigen Betonierung 7 ein etwa schwalbensehwanzartiger Rucksprung 14a hergestellt, der ebenfalls den Zweck hat, einen sicheren Yerband zum nachfolgenden neuen Betonierungsabschnitt herzustellen.

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Wenn die tafelförmigen Bauelemente in der "bescliriebenen Weise eingebaut wex'den, ergibt sich zwischen linien und dem den Tunnelausbrueh "begrenzenden Gestein ein Hohlraum 10, der, dem von unten nach oben fortschreitenden Einbau der Elemente 5 folgend, mit Beton ausgefüllt wird. Der Beton wird dabei durch Vibrieren verdichtet. Zum Ausfüllen des im Scheites des Tunnels befindlichen, zuletzt verbleibenden Hohlraums wird Beton durch einen Stutzen 24, der durch die Stirnschalung 14 hindurchgeht, eingepresst. Zu diesem Zweck wird ein von einer geeignten Betonpumpe kommender Schlauch am Stutzen 24 befestigt.

Wie sich aus dem Yors'tehenden ergibt, bildet der bis un- ^

mittelbar an die Vortriebsbrust eingebrachte Ausbau, auch bei noch nicht erhärtetem Beton, eine zuverlässige und widerstandsfähige Abstützung des Tunnels, die bereits eingebaut ist, bevor sich der Gebirgsdruck auswirkt. Der Einbau beeinträchtigt die Bohrarbeiten an der Vortriebsbrust 2 nicht. Die aus Montagbogen, Bauelementen und BetonMnterfüllung bestehende Anordnung ist so widerstandsfähig, daß sie auch Sprengerschütterungen standhält.

In iig. 1 ist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Ausbau schematisch vereinfacht wiedergegeben. Bei normal gebrächem Gestein wird im praktischen Betrieb etwa λ folgendermäßen vorgegangen:

Nach Beendigung der Spreng- und Ladearbeiten werden zwei Montagebogen profilgerecht gestekkt und mit Distanzeisen (in der Zeichnung nicht dargestellt) versehen. Auf diese Bogen werden die tafelförmigen Bauelemente beidseitig von unten nach oben Stück für Stück zu einem Ring montiert und zugleich mit Beton■ "hinterfüllt, der durch Vibrieren verdichtet wird. Die Stirnschalung 14 gewährleistet eine saubere Verarbeitung des Betons.

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Beim Auffahren der ersten Meter eines Tunnels kann dem Beton ein Schnellbinder "beigegeben werden, damit sofort wieder mit den Spreng- und Bohrarbeiten fortgefahren werden kann. Sobald im Berginneren eine genügende Sicherheitszone erstellt ist, kann der Schnellbinderzusatz weggelassen werden. Die weiteren Montagebogen werden, je nach Gebirgsdruck, in Abständen von 1-2 Metern gesetzt. Größere Abstände zwischen den Bogen sind aus wirtschaftlichen Gründen nicht zu empfehlen, da sonst tafelförmige Bauelemente erheblicher Stärke verwendet werden müßten.

Bei der Auffahrung eines Tunnels in normalem Gestein kann beispielsweise mit 21 Morfcagebogen gearbeitet werden. Ss ergibt sich dann ein ständig abgestützter Tunnelabschiiitt von 2o Metern, in welchem der Ausbau allen Erschütterungen beim Sprengen standhält, bis der BetonmcUitel abgebunden hat. Nachdem ein Tunnelabschnitt dieser Art hergestellt ist, werden die Montagebogen stets hinten aus- und vorn wieder eingebaut.

Wenn das Gestein es zuläßt, kann der Ausbau bis zu 1o — 12 m hinter der l'unnelbrust zurückbleiben und durch eine zweite Arbeitsgruppe eingebracht werden. Die Montagebogen müssen jedoch bis unmittelbar hinter den Vortrieb eingebaut und so verkeilt werden, daß eine seitliche Verschiebung durch die Sprengwirkung unmöglich ist. Die Montagebogen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel I-Profil haben, sind so bemessen, daß sie ohne Verformung die auftretenden Beanspruchungen aufnehmen und immer wieder verwendet werden können. Sobald die Montagebogen im hinteren Bereich des Ausbaus entfernt sind, sollte die dem Tunnel zugekehrte fläche der tafelförmigen Bauelemente mit einer Abdichtmasse bedeckt werden. Die Abdichtmasse wird in üblicher Weise im Spritzverfahren aufgebracht. ."..;...-

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Wird der £unnei'in sehr gebrächem Gestein aufgefahren, empfiehlt es sich., den Betonausbau mit Hilfe von zwei Montagewagen sowie der dazu erforderlichen Verbindungsteile durchzuführen. Das Profil der Boge^n wird nach der Stärke der durch den Gebirgsdruck bestimmten Be ton- Ir agkonst rufet ionen gewählt.

lach Beendigung der Spreng- und Ladearbeit werden die beiden Montagebogen· profilgerecht gesetzt und verankert. Die Montage erfolgt wie weiter oben erläutert. Auch der Einbau der tafelförmigen Bauelemente und das Einbringen des Betons finden in der gleichen Weise, wie beschrieben, statt. Der Abstand zwischen den Bogen kann 0,6 - 2,0 m betragen.

Ein Schnellbinderzusatz für den Beton ist dann vorzusehen, wenn sich die abschnittweise Betonierung in kürzeren Zeitabstänäen als 10 Stunden wiederholt. lach dem zweiten Abschlag, d.h. nach Beendigung der Spreng— und Ladearbeiten, wird der hintere Bogen entfernt und vor dem anderen Bogen wieder eingebaut. Die tafelförmigen Bauelemente werden mit den bereits einbetonierten verbunden, nachdem sie auf den Außenflansch des vorgebauten Bogens gelegt worden sind. Sodann wird erneut Beton eingefüllt. Das Aufbringen der Abdichtmasse sollte in einigem Abstand vom Tortrieb erfolgen; es ist jedoch auch möglich, diese Arbeit unmittelbar nach dem Einbringen des Millbetons durchzuführen.

Solltmes die Gebirgsdructverhältnisse erlauben, können 6-8 Montagebogen verwendet und der. Arbeitsvorgang im wesentlichen nach der weiter oben beschriebenen Art durchgeführt werden.

Als Vox'sichtsmaßnahme und zur allgemeinen Sicherung kann gegebenenfalls eine Spritzbetonschicht vor dem Aufstellen der Montagebogen auf die gesamte oder nur einen besonders gefährdeten. Teil der Ausbruchsfläche aufgebracht werden.

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In besonderen Fällen können vor dem Setzen der Montagebogen auch Gebirgsanker zur Sicherung eingebaut werden.

Der erfindungsgemäße Ausbau ist im rechten Teil der Fig. 2 vor und im linken Teil der gleichen Figur nach dem Betonieren im Schnitt dargestellt. Wie sich hieraus ergibt, liegen die tafelförmigen Bauelemente 5· vor dem Betonieren auf dem äußeren Flansch 3a des Montagebogens 3. Die reihenförmig angeordneten Ausbiegungen 8 verlaufen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel quer zur Tunnelachse.

Der zwischen dem Gestein und den Bauelementen 5 befindliche Hohlraum 10 wird mit Beton 7 ausgefüllt. Dabei dringt der Beton in die Räume hinter den zum Tunnel hin gerichteten Ausbiegungen ein. Wenn auf der tunnelseitigen Fläche eine abdichtende Schicht 9, vorzugsweise durch Aufspritzen, angebracht worden ist, verbindet sich die Abdichtungsmasse dadurch mit dem Beton, daß sie von der Tunnelseite aus in die Räume hinter den zum Gestein gerichteten Ausbiegungen eindringt .

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch Fig. 2 auf der Linie III-III. Hierbei ist der Anschluss des neu vorgebauten Bauelements an das beim vorhergehenden Arbeitsvorgang einbetonierte Element dargestellt. Die Betonierung bzw. der Tunnelvortrieb schreitet, bezogen auf Fig. 3, von rechts nach links fort. Die Bauelemente werden mit den aneinandergrenzenden Rändern im Bereich 11 übereinander gelegt, so daß die aus der Mittelebene der Elemente nach beiden Seiten gerichteten Ausbiegungen ineinander greifen. Dabei bleibt eine Öffnung frei, in die ein die benachbarten Elemente zusammenhaltender Verbindungsstab eingeschoben wird. Das jeweils vorn liegende Ende des zuletzt einbetonierten Bauelements muß, um die Verbindung herstellen zu können, über das Ende des Betons vorstehen.

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Damit der Beton beim Betonieren nicht aus dem zwischen den Bauelementen 5 und dem Gestein befindlichen Hohlraum nach vorn herausfließen kann, muß am vorderen Ende eines Betonierabschnitts ein Abschluß hergestellt werden. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist aus Fig. 4 ersichtlich. An das zuletzt einzubetonierende Bauelement wird ein weiteres Element 5 in der weiter oben erläuterten Weise angeschlossen, jedoch wird die Überlappung des vorderen über das hintere Element so groß gewählt, daß das vordere Element mit dem überlappenden Teil 5a bis an das den Tunnelausbruch begrenzende Gestein herangebogen werden kann. Damit der dann hinter dem vorhergehenden Bauelement eingebrachte Beton den durch den Teil 5a gebildeten Abschluß nicht %

herausdrückt, kann ein Haltedraht 5b zwischen dem Abschnitt 5a des vorderen Bauelements und dem gegen die Yortriebsrichtung daran angrenzenden Bauelements befestigt werden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Bauelemente 5 anstatt mit Beton mit Rollkies 13, Split, Filter- oder Zellbeton hinterfüllt werden. Diese Art des Ausbaus wird an den Stellen des Tunnels gewählt, an denen eine Entwässerung erforderlich ist. Der Einbau der Bauelemente vollzieht sich in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben. An der Tunnelseite wird eine ausreichend dicke wasserdichte Schicht 9> z.B. aus Spritzbeton, aufgebracht. ä Alle 5 - 8 m wird eine Dilationsfuge vorgesehen, die zweckmäßig mit einem aufklappbaren Fugenband abgedichtet ist. Das aus dem Gestein zuströmende Wasser fließt durch die im Kies und dgl. enthaltenen Hohlräume zur Tunnelsohle, wo entsprechende Durchtrittsöffnungen angebracht sind, die ein Aufstauen und eine dadurch verursachte Druckbildung verhindern. Wenn das Wasser hinter den Bauelementen verdrängt werden soll, besteht die Möglichkeit, Zement in die Hinterfüllung 13 einzupressen.

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Eine andere Möglichkeit, den zu "betonierenden Hohlraum am vorderen Ende abzuschließen, ist in !ig. 6 dargestellt. Bs handelt sich hierbei um einen Montagebogen, der eine Stirnschalung bildet. D^e Stirnschalung besteht aus einem kastenförmigen Vorsprung, der an der dem zu betonierenden Hohlraum zugekehrten Seite befestigt ist und sich über die gesamte Länge des Bogens erstreckt.

besteht

Der die Stirnschalung bildende Kasten/aus einem vom Außenflansch 3a des Bogens ausgehenden keilförmig vorspringenden Teil 14» der durch einen zum Innenflansch 3b des Montagebogens parallelen Steg 15 abgeschlossen ist. Der Steg 15 hat einen zum Einlegen eines Bauelements 5 ausreichenden Abstand vom Flansch 3b. Es bildet sich hierdurch ein Hohlraum 16, der das vordere Ende des zuletzt eingebauten Bauelements aufnimmt. Dieses Ende bleibt beim Betonieren, wie Eig. 6 zeigt, frei. Durch den keilfförmig vorspringenden Teil 14 der Stirnschalung ergibt sich in der Stirnfläche des fertigen Betonierungsabschnitts ein entsprechender Rücksprung, in den der Beton des nächsten Betonierungsabschnitts eindringt, so daß eine etwa schwalbenschwanzartige Verbindung zwischen dem zuerst und dem danach eingebrachten Beton entsteht. Sobald der Beton ausreichend verfestigt ist, werden, dem Tunnelvortrieb entsprechend, im fertigen Tunnelabschnitt abgebaute Bogen vorgebaut, wobei der den neuen Betonierungsabschnitt vorn begrenzende Bogen wiederum eine Stirnschalung aufweist und mit seinem Außenflansch 3a dicht am Tunnelausbruch steht.

In Fig. 7 ist eine Verbindung zwischen zwei einen Montagebogen bildenden Bogenteilen dargestellt. An den innen liegenden Flanschen 3b der Bogenteile sind Gelenklappen 18a und 18b befestigt.

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Durch die sich deckenden Öffnungen in den Gelenklappen 18a und 18t> ist ein das Gelenk bildender Bolzen 17 hindurchgesteckt und auf geeignete Weise in seiner Lage gesichert. An den aneinandergrenzenden Stirnflächen der Montagebogenteile sind zwischen dem Außenflansch 3a und dem Innenflansch 3b jeweils Querflansche 19a und 19b befestigt. Diese Querflansche weisen Öffnungen auf, durch die ein Kopfbolzen 20 hindurchgeht. Im Bolzenschaft befindet sich eine Queröffnung, die zur Aufnahme eines Keils 21- dient. Durch Einführen des Bolzens 2o und Einschlagen des Keils 21 ergibt sich eine starre Verbindung zwischen den Bogenteilen.

V/enn der Tunnel in druckhaftem Gestein aufgefahren wird und die Tunnelwände bis zur Vortriebsbrust gesichert sein müssen, kann in der an Hand der Eig. 8-14 erläuterten V/eise vorgegangen werden. Wie Pig. 8 zeigt, sind die vordersten Monta^oogen-3 als Pührungsbogen für die Tunnelwände sichernde, hydraulisch vorzuschiebende Lanzen 22 eingebaut. Das bedeutet, daß die Außenflansche 3a sich in einem solchem Abstand von dem den Ausbruch umgebenden Gestein befinden, daß die Lanzen 22 dicht am Gestein anliegen. Die Steghöhe der Führungsbogen entspricht der Dicke des herzustellenden Betonausbaus.

Nachdem die Bogen profilgerecht eingebaut und verankert sind, werden die Lanzen 22 angebracht. Die Lanzen bilden, wie später noch erläutert wird, einen den Tunnel umhüllenden Mantel. Zum Vorschieben dient ein Druckmittelzylinder 23, der mit seiner ausfahrbaren Kolbenstange 24 an der vorzuschiebenden Lanze angreift und sich mit dem gegenüberliegenden Ende des Zylinders an einem Pührungsbogen abstützt. Die Pumpe und der Vorratsbehälter für die Druckflüssigkeit zur Speisung des Zylinders 23 ist bei 25 angedeutet.

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Pig. 9 zeigt eine etwa der Fig. 2 entsprechende Darstel- . lung. Wie sich Meraus ergibt, werden die tafelförmigen Bauelemente 5 auf die Innenflansche 3b aufgelegt, während die Lanzen 22 an den Außenflanschen 3a abgestützt sind. Der zwischen Flanschen und Bauelementen befindliche Hohlraum wird in der zuvor erläuterten Weise mit Beton 7 ausgefüllt. Dadurch liegen die Lanzen mit ihren hinten liegenden Enden im Beton.

Die Anordnung nach den Fig. 8 und 9 ist in Fig. 10 nochmals in einem Schnitt auf der Linie X - X durch Fig. 9 gezeigt. Der'zu betonierende Hohlraum wird hierbei durch der Bogenform angepaßte Klötze oder Bretter 30 verschlossen, die zwischen den Lanzen 22 und den Bauelementen 5 angeordnet sind.

Wenn ein der Fig. entsprechender Bogen mit Stirnschalung verwendet wird, ergibt sich die aus Fig. 11 ersichtliche Anordnung. Die Lanzen liegen wiederum an den Außenflanschen 3a der Bogen 3 an, während das vom Beton zunächst freizuhaltende vordere Ende des Bauelements 5 in den Hohlraum 16 der Stirnschalung 14, 15 eingreift. Beim Vorbewegen der Lanzen ergibt sich zwischen Beton 7 und Gestein ein Hohlraum 7a, in den Beton eingepresst wird.

Die Lanzen 22 sind, wie Fig. 12 zeigt, plattenförmig« Hohlkörper, die eine dem zwei- bis dreifachen Abstand zwischen den Bogen 3 entsprechende Lä&ge haben. Jeweils an einer Schmalseite befindet sich eine von außen durch einen Längsschlitz 26 zugängliche, an beiden Enden offene Führung 27, in die ein im Querschnitt etwa T-förmiges, an der benachbarten Lanze befestigtes Gleitstück 28 eingreift. Die Führungen 27 und die Schlitze 26 sind gegenüber den Gleitstücken so groß bemessen, daß sich die Lanzen 22 dem Tunnelprofil (siehe Fig. 9) anpassen können. Gleichzeitig ist eine gewisse seitliche Beweglichkeit gewährleistet.

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Wie sich aus I¹Xg, 13 ergibt, sind die Lanzen 22 an der dem Tunnel zugekehrten Seite mit zahnartigen Rippen 29 versehen, an denen gemäß Fig. 11 der hydraulische Zylinder 23 angesetzt wird, der am Ende seiner ausfahrbaren- Kolbenstange 24 mit entsprechenden Krallen 31 versehen ist. Als Widerlager für den Zylinder 23 dient einer der Bogen 3, vorzugsweise der mit der Stirnschalung versehene, den zuletzt betonierten Abschnitt vorn begrenzende Bogen. Der Zylinder 23, der gemäß Pig. 8 mit einer Druckmittelpumpe verbunden ist, wird jeweils an der Lanze 22 angesetzt, die vorgeschoben werden soll. Dadurch, daß die Lanzen einzeln vorgeschoben werden, erübrigt sich eine kostspielige hydraulische Installation. Damit keine Verbindung der Lanzen mit dem Beton erfolgt, sind die Lanzen außen glatt geschliffen. Jede Lanze 22 ist mit einer Spitze 3o ausgestattet, die zur Tunnelseite konkav ist.

Die Betonierung des jeweiligen Ausbauabschnitts kann erfolgen, wenn die Lanzenspitze um etwa 1 m vorgeschoben worden ist. Die tafelförmigen Bauelemente werden auf den inneren Flansch 3b der der Bogen aufgelegt und von der Sohle in Richtung zur JPirst montiert. Dabei wird der Beton zwischen die Bauelemente und die Lanzen eingebracht und durch Rütteln verdichtet. Die Stirnschalung gewährleistet dabei eine saubere Verarbeitung des Betons.

Um Beton in den am höchsten gelegenen Teil des hinter den Bauelementen gebildeten Hohlraums einpressen zu können, ist zweckmäßig an dem mit der Stirnschalung versehenen Bogen ein Stutzen angeordnet, an den der den Beton unter Druck zuführende Schlauch angeschlossen werden kann.

Die Sicherung des vor dem fertigen Ausbau liegenden Tunnelteils durch die Lanzen ist außerordentlich anpassungsfähig und kann mit wenigen Hilfskräften durchgeführt werden.

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Claims

ehe

Γ1. \ Verfahren zum Ausbauen von Tunhein und Stollen mit Hilfe ' von eine verlorene Schalung bildenden tafelförmigen Bauelementen, die mit Beton hinterfüllt und gegebenenfalls an der dem Tunnel zugekehrten Seite mit einer Abdichtuhgsmasse bedeckt werden, dadur chgekennz eichn e t, daß Montagebogen (3) von I-Profil, die mit ihrem Außenumriß etwa dem lichten Querschnitt des ausgebauten Tunnels (1) oder Stollens entsprechen, nach dem Schießen und laden des Haufwerks bis unmittelbar an den Vortriebsstoß (2) heran eingebaut werden, wobei der zu betonierende Hohlraum (10) vorn durch eine Stirnschalung abgeschlossen wird, und daß, anschließend an den bereits betonierten Tunnelabschnitt (7) und von der Sohle zum Tunnelscheitel fortschreitend, die tafelförmigen Bauelemente (5) auf die Montagebogen (3) aufgelegt und mit Beton, (der vorzugsweise vibriert wird), bis zum Tunnelscheitel hinterfüllt werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der" Beton so eingebracht wird, daß die in Vortriebsrichtung vorn liegenden Enden (11) der tafelförmigen Bauelemente (5) unbedeckt bleiben und daß die jeweils neu eingebauten Bauelemente (5) an Ihren hinten liegenden Enden mit den über die fertige Betonierung überstehenden vorderen Enden der zuvor eingebauten Bauelemente verbunden werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e η η-z e.i c hn e t, daß das vorderste tafelförmige Bauelement (5) mit einer freien Überlappung (5a) an dem bereits eingebauten vorhergehenden Bauelement (5) befestigt und der frei überlappende Teil (5a) zum Abschluß des zu betonierenden Hohlraums gegen die den Ausbruch begrenzende Tunnelwand gelegt wird. 009841/0989

Verfahren-nach Patentanspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die tafelförmigen Bauelemente (5) auf die tunnelseitigen Plansche (3b) der I-Montagebogen (3) aufgelegt und daß zwischen die außen liegenden Plansche (3a) und das den Tunnelausbruch umgebende Gestein eine flächige, vorübergehende und vorbewegbare Abstützung (22) für das Gestein eingebaut wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (14) an dem den zu betonierenden Hohlraum (10) vorn begrenzenden Montagebogen (3) angebracht ist, dessen Außenumriß im wesentlichen dem Ausbruchprofil entspricht, wobei die Stirnschalung aus einem an einer Stirnseite eines I—Bogens (3) angeordneter kastenförmigen ■ Vorsprung (14) besteht, der im Querschnitt, ausgehend von dem außenliegenden Bogenflansch (3a), nach außen dachförmig vorspringt und in einem das Einlegen eines Bauelements (5) gestattenden Abstand (16) von dem-innenliegenden Bogenflansch (3b) an den Steg des I-Bogens (3) anschließt.

Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit der Stirnschalung (14) versehene Montagebogen (3) ein Stutzen (24) zum Einpressen von Beton in den oberen Teil des zu betonierenden Hohlraums (10) angeordnet ist.

Vorrichtung nach Patentanspruch 5+6, dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Abstützungen fiir das Gestein langgestreckte plattenförmige Lanzen (22) von der zwei- bis dreifachen Länge des Bogenabstandes bilden und an ihren Längsseiten mit ineinandergreifenden Führungen (26, 27, 28,) versehen sind, die eine Abwinklung benachbarter Lanzen (22) um eine Längsachse sowie eine begrenzte Abweichung von der Längsrichtung zulassen.

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8. Vorrichtung nach Patentanspruch 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an einer Längskante der Lanze (22) ein von der Kante durch einen Längsschlitz

(26) zugänglicher, an "beiden Enden offener Führungskanal

(27) und an der anderen Längskante ein mit Spiel in den benachbarten i'ührungskanal (27) eingreifendes, im Querschnitt T-förmiges Gleitstück (28) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem iüunnel zugekehrten Seitenfläche der Lanze (22) zahnartige"Rippen (29) vorgesehen sind, mit denen eine Vorrichtung (23, 24) zum Vorbewegen der Lanze Ij22) lösbar in Eingriff bringbar ist.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (22) aus Stahl besteht und an den Außenflächen glatt geschliffen ist.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch 5-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (22) mit einer Spitze (30) ausgestattet ist, die auf der dem Tunnel zugekehrten Seite konisch verläuft.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch 5- 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Vorbewegen der Lanze (22) aus einem Druckmittelzylinder (23) besteht, der an der ausfahrbaren Kolbenstange (24) eine Kralle (31) zum Eingriff in die zahnartigen Rippen (29) an der Lanze (22) aufweist und dessen Zylinder (23) an der Seitenfläche eines Montagebogens (3) abstützbar ist..

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