DE3404839A1 - Schildvortriebsverfahren zur herstellung einer ortbetonroehre und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

10.02.1984 78 914 G-die

Alfred Kunz GmbH § Co., 8000 München 60

Schildvortriebsverfahren zur Herstellung einer Ortbetonröhre und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Schildvortriebsverfahren zur Herstellung einer Ortbetonröhre, bei dem abschnittweise im Takt des Vorschubs der Stirnschalung, auf die die Vorschubpressen für den Vortriebsschild abgestützt sind, in den Ringraum hinter dem Vortriebsschild, der von außen von einem Schildschwanz bzw. dem anstehenden Boden und innen von Schalungsringen begrenzt wird, die Bewehrung und die Komponenten des Betons eingebracht werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

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Auf Seite 37 der Veröffentlichung "Saubere Gewässer erfordern Milliarden" von Rolf Bielecki ist ein Schildvortrieb unter Druck luft mit Ortbetonröhre aus Colcrete-Beton beschrieben worden, bei dem der Vortriebsschild mit einem Schildschwanz versehen ist und bei dem ein zwischen dem äußeren dünnen Stahlblechmantel des Schildschwanzes und einer inneren Stahltübbingschalung eingebrachtes Grobkorngerüst nachträglich mit Zement vermörtelt wird. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgen wegen des porösen Grobkorngerüsts sämtliche Arbeitsvorgänge, auch die Herstellung des Betons, unter Druckluft. Bei diesem bekannten Verfahren bereitet insbesondere wegen der zuvor eingebrachten Bewehrung das Einfüllen des Grobkorngerüsts Schwierigkeiten. Dieses muß überwiegend manuell zwischen den Schildschwanz und die Innenschalung eingebracht und durch zusätzliche Maßnahmen verdichtet werden, bevor der Ringraum durch die Stirnschalung geschlossen und das Grobkorngerüst durch die auf diese abgestützten Vorschubpressen endgültig verdichtet wird. Wegen des großen Anteils an manueller Arbeit bleibt das bekannte Verfahren auf lichte Durchmesser bis etwa 2,50 m beschränkt und es lassen sich nur mittlere Rohbaulei stungen von 3 m/Tag im Mehrschichtenbetrieb erreichen.

Aus der Veröffentlichung der Firma HOCHTIEF "Extrudierter Ortbetonausbau mit Zusatz von Stahlfasern hinter einem Betonitschild" ist ein Schildvortriebsverfahren bekannt, bei dem der Vortriebsschild mit einem mit Meißeln besetzten offenen Schneidrad versehen ist, das an der Ortsbrust den Boden abbaut. Dabei übernimmt eine Betonitsuspension, die im Abbauraum des Vortriebsschildes durch ein Druckluftpolster unter konstantem Druck gehalten wird, die ständige Stützung der Ortsbrust. Der Vortriebsschild ist mit einem Nachlaufschild versehen, hinter dem gleichzeitig mit dem Abbau des Bodens und dem Vorschub des Vortriebsschildes der Ortbetonausbau kontinuierlich eingebracht wird. Da dieses Verfahren das Einbringen einer Bewehrung nicht ermöglicht, wird ein mit Stahlfasern gemischter Beton durch eine gleitende Stirnschalung

in den kreisförmigen Ringraum gepumpt, den außen der anstehende Boden, innen eine stählerne Umsetzschalung und als vorderer Abschluß die bewegliche Stirnschalung begrenzt. Bei nicht standfestem Boden stützt der unter Überdruck in den Ringraum gepumpte Beton bereits im flüssigen Zustand den Boden ab. Dabei gleicht die in die Schalung extrudierte Betonmenge den Volumenzuwachs aus, der durch das Vorziehen der Stirnschalung entsteht. Der Betondruck wird durch ein Regelsystem mittels Druckmeßdosen gesteuert. Zum Vorschub des Vortriebsschildes mit Nachlaufschild sind Vorschubspressen vorgesehen, die sich einerseits auf dem Vorschubschild und andererseits über einen Druckring auf der Innenverschalung abstützen. Die Stirnschalung wird über Stirnschalungszylinder vorgezogen, die einerseits mit der Stirnschalung und andererseits mit dem Vortriebsschild verbunden sind. Dieses bekannte Verfahren gestattet es nicht, eine Bewehrung einzubringen. Die statt der Bewehrung dem Beton zugemischten Stahlfasern sind als echte Bewehrung nicht zugelassen und haben lediglich den Charakter eines zusätzlichen Zuschlags. Die Stahlfasern können größere Spannungen nicht aufnehmen, was den nach dem bekannten Verfahren hergestellten Beton besonders deshalb schwächt, weil dieser ohne Fugen, also nicht abschnittweise, hergestellt ist. Wegen der langen Abbindungszeit muß eine verlängerte Innenschalung vorgesehen werden, die auch deshalb erforderlich ist, weil sie den Druck der auf dieser abgestützten Vorschubpressen aufnehmen muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, nach dem sich in wirtschaftlicher Weise aus Abschnitten bestehende und mit Bewehrungen versehene Ortbetonröhren herstellen lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Raum, der zum Boden hin vollständig durch den Schildschwanz eines Schalungsschildes getrennt ist, zunächst die Bewehrung

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eingebracht und der Raum dann durch die angebrachte Innenschalung zu dem Ringraum geschlossen wird, daß anschließend in den Ringraum der fertige Beton gepumpt und dieser dann durch die Stirnschalung geschlossen wird und daß anschließend der frisch betonierte Abschnitt durch von den Vorschubpressen des Vortriebsschildes ausgeübten Druck so stark entwässert wird, daß der noch nicht ausgehärtete Beton eine Festigkeit erhält, die es gestattet, die Stirnschalung zum Betonieren des nächsten Abschnitts abzunehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ohne Druckluft durchführen, da die Ortbetonröhre bereits im Bereich des Vortriebsschildes dem äußeren Wasserdruck standzuhalten vermag. Durch den durch die Vorschubpressen auf die Stirnschalung ausgeübten Druck wird der zuletzt betonierte Abschnitt entwässert, so daß der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Beton wegen des niedrigen Wasser-Zement-Faktors eine große Festigkeit bereits auch vor seinem Aushärten aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren muß also nicht das Aushärten des Betons abgewartet werden, bevor die Stirnschalung vorgezogen und mit dem Betonieren des nächsten Abschnitts begonnen wird.

Das Einbringen des Betons in die verschalten Abschnitte läßt sich in einfacher Weise durchführen, weil der Beton gepumpt werden kann.

Das erfindungsgeraäße Schildvortriebsverfahren eignet sich besonders für Gründe, in denen nicht mit Druckluft gearbeitet werden kann, beispielsweise für stark durchlässige Kiese mit geringer Uberdeckung und geringem Wasserdruck. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in Böden oberhalb des Wasserspiegels durchgeführt werden.

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Nach dem Vorziehen des Schalungsschildes kann in den Ringraum zwischen der Betonröhre und den umgebenden Boden eine Suspension oder eine andere geeignete aushärtende Stützmasse eingespritzt werden, die ein Nachfallen des Erdreichs verhindert.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Vortriebsschild, dessen hydraulischen Vorschubpressen sich zumindest teilweise auf der Stirnschalung des Ringraumes abstützen, der zum Boden hin durch einen Schildschwanz und nach innen hin durch Schalungsringe begrenzt ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Schildschwanz durch den den zu, betonierenden Abschnitt vollständig überdeckenden Schwanz eines Schalungsschildes gebildet ist, daß der Schalungsschild und der Vorschubschild teleskopartig teilweise ineinandergeschoben sind, daß die Vorschubpressen mit ihrer einen Seite auf dem Vortriebsschild und mit ihrer anderen Seite auf der Stirnschalung abstützbar und mit dem Schalungsschild verbindbar sind und daß eine Hilfspresse vorgesehen ist, deren eines Ende auf dem Vortriebsschild und deren anderes Ende auf der Stirnschalung abstützbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, den in den letzten eingeschalten Abschnitt eingepumpten frischen Beton durch den durch die Vorschubpressen auf die Stirnschalung ausgeübten Druck zu entwässern. Da der Vortriebsschild und der Schalungsschild über einen Teil ihrer Längen teleskopartig ineinandergeschoben sind, läßt sich der Vortriebsschild durch die Vortriebspressen entsprechend dem Bodenaushub relativ zu dem Schalungsschild vorschieben. Am Ende des Hubes der Vorschubspressen, also wenn deren Kolbenstangen ausgefahren sind, wird die Stirnschalung durch die Hilfspresse gegen den Vortriebsschild abgestützt, so daß durch Verbinden der Vorschubspressen mit dem Schalungsschild und Einfahren der Vorschubspressen der Schalungsschild relativ zu dem ortsfest stehenden Vortriebsschild unter teleskopartigem Zusammenschieben beider Schilder vorgezogen werden kann. Bei diesem Vorzug des Schalungsschildes

stützt die Hilfspresse' die Stirnschalung gegen das Vortriebsschild ab, so daß der zuletzt betonierte und noch nicht ausgehärtete Abschnitt nicht zerstört werden kann und gleichsam durch die Stirnschalung von dem vorgezogenen Schalungsschild abgestriffen wird. Nach dem Vorziehen des Schalungsschildes kann sodann die Hilfspresse eingefahren werden, so daß sie die Stirnschalung vorzieht. Anschließend kann die Bewehrung und die Innenschalung eingebaut und der nächste Abschnitt betoniert werden.

Die Vorschubpressen und die Hilfspressen arbeiten also in der Weise zueinander, daß die Vorschubpressen unter Ausübung von Druck auf die Stirnschalung den Vortriebsschild vorschieben und nach Beendigung ihres Hubes durch Einfahren der Kolbenstange den Schalungsschild nachziehen, wobei die Zylinder oder die Kolbenstangen der Vorschubpressen mit dem Schalungsschild verbunden werden müssen. Während des Vorziehens des Schalungsschildes stützen die Hilfspressen die Stirnschalung und schützen somit den zuletzt betonierten Abschnitt gegen Beschädigungen.

Um eine gute Entwässerung des zuletzt betonierten Abschnitts unter der Druckeinwirkung zu gewährleisten, kann die Innenschalung mit Entwässerungsöffnungen versehen sein, die mit Filtern hinterlegt sind.

Nach einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß mit ihren hinteren Enden auf Verankerungen in einem ausgehärteten betonierten Abschnitt abgestützte Stempel vorgesehen sind, auf deren vorderen, die Stirnschalung durchsetzenden Enden die Vorschubpressen zumindest teilweise abgestützt sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Vorschubpressen ganz oder teilweise über die Stempel auf ausgehärtete betonierte Abschnitte abzustützen, was zweckmäßig sein kann, wenn zu befürchten ist, daß der auf die Stirnschalung ausgeübte Druck zu groß wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen die

Figuren 1 bis 5 eine Ausführungsform der Vorrichtung

mit einem auf Stempeln abstützbaren Vortriebsschild in unterschiedlichen Stellungen des Vortriebsschildes und des Schalungsschildes relativ zueinander.

In der Zeichnung sind jeweils nur Querschnitte durch die unteren ringförmigen Teile des Vortriebsschildes, des Schalungsschildes und der betonierten Abschnitte dargestellt.

In Fig. 1 ist der Zustand dargestellt, in dem sich der Schalungsschild 2 in seiner relativ zu dem Vortriebsschild 1 vorgezogenen Stellung befindet. In dieser Stellung haben auch die Hilfspressen 3 die Stirnschalung 4 in ihre vordere Stellung vorgezogen, so daß mit der Herstellung eines neuen betonierten Abschnitts begonnen werden kann, der an den letzten Abschnitt 6 anschließt. In den aus Fig. 1 ersichtlichen Abschnitt 5 wird die Bewehrung eingebaut. Anschließend wird der Abschnitt 5 durch nicht dargestellte Innenschalungsringe eingeschalt, die an die Innenschalungsringe des zuletzt betonierten Abschnitts 6 angeschlossen werden. Nachdem die Schalung und Bewehrung des Abschnitts 5 fertiggestellt ist, wird in diesen hinter die Stirnschalung 4 der Beton durch nicht dargestellte Leitungen und Düsen eingepumpt. Nachdem der eingeschalte Abschnitt 5 mit Beton gefüllt ist, wird durch die Vorschubpressen 7 der Vortriebsschild 1 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise vorgeschoben. Die Kolbenstangen 8 der Vorschubspressen sind über Anschlußstücke 9 an dem Vortriebsschild 1 angelenkt. Die Zylinder der Vorschubspressen werden in

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der dargestellten Weise mit Stempeln 10 verbolzt, die die betonierten Abschnitte 6 in einer Röhre durchsetzen und sich auf Verankerungen 11 abstützen, die in einen betonierten und ausgehärteten Abschnitt eingebracht werden. Die Vorschubpressen können sich dabei teilweise auch auf die Stirnschalung 4 abstützen, um den zuletzt betonierten Abschnitt zu entwässern.

Während des teleskopartigen Vorschiebens des Vorschubschildes 1 relativ zu dem Schalungsschild 2 wird die Verbindung der Hilfspresse 3 mit dem Vortriebsschild 1 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise gelöst.

Nach dem Betonieren des Abschnitts 5 und dessen Entwässern werden in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise die Verbindungen der Zylinder der Vorschubpressen 7 mit den Stempeln 10 gelöst. Die Zylinder der Vorschubpressen 7 werden mit dem Schalungsschild verbunden, so daß der Schalungsschild 2 durch Einfahren der Kolbenstangen der Vorschubpressen 7 in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise vorgezogen wird. Vor Beginn des Vorziehens des Schalungsschildes 2 wird die Kolbenstange der Hilfspresse 3 in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise ausgefahren, so daß die Hilfspressen

3 die Stirnschalung 4 gegen den Vortriebsschild 1 abstützen und sicherstellen, daß der Schalungsschild 2 über die Stirnschalung

4 beschädigungsfrei von dem zuletzt betonierten Abschnitt 5 abgestriffen wird. Nach dem aus Fig. 4 ersichtlichen Vorzug des Schalungsschildes 2 werden die Kolbenstangen der Hilfspressen 3 eingefahren, so daß diese die Stirnschalung 4 nachziehen und mit dem Vorbereiten und Betonieren eines neuen Abschnitts begonnen werden kann. Hierzu wird auch der Stempel 10 um einen Abschnitt vorgezogen und durch die Verankerung 11 in einem vorderen Abschnitt verankert.

Um das Nachziehen des Schalungsschildes zu erleichtern, ist dieser leicht konisch ausgebildet. Weiterhin ist der Schalungs-

schild 2 doppelwandig ausgebildet, so daß durch den Ringraum 11 in den Ringraum 12 zwischen den betonierten Abschnitten und dem umgebenden Erdreich eine aushärtende Suspension eingepumpt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Sonderfall der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei einer bevorzugten Vorrichtung ist vorgesehen, daß sich die Vorschubspressen 7 nicht über Stempel 10 auf ausgehärtete betonierte Abschnitte abstützen, sondern nur auf der Stirnschalung 4.

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Claims (7)

10.02.1984 78 914 G-die Alfred Kunz GmbH § Co., 8000 München 60 Schildvortriebsverfahren zur Herstellung einer Ortbetonröhre und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Patentansprüche:

1. Schildvortriebsverfahren zur Herstellung einer Ortbetonröhre, bei dem abschnittweise im Takt des Vorschubs der Stirnschalung, auf die die Vorschubpressen für den Vortriebsschild abgestützt sind, in den Ringraum hinter dem Vortriebsschild, der von außen von einem Schildschwanz bzw. dem anstehenden Boden und innen von Schalungsringen begrenzt wird, die Bewehrung und die Komponenten des Betons eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Raum, der zum Boden hin vollständig durch den Schildschwanz

eines Schalungsschildes getrennt ist, zunächst die Bewehrung eingebracht und der Raum dann durch die eingebaute Innenschalung zu dem Ringraum geschlossen wird, daß anschließend in den Ringraum der fertige Beton gepumpt und dieser durch die Stirnschalung geschlossen wird und daß anschließend der frisch betonierte Abschnitt durch von den Vorschubpressen des Vortriebsschildes ausgeübten Druck so stark entwässert wird, daß der noch nicht ausgehärtete Beton eine Festigkeit erhält, die es gestattet, die Stirnschalung zum Betonieren des nächsten Abschnitts abzunehmen.

2. Schildvortriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringraum zwischen den betonierten Abschnitten und dem umgebenden Erdreich hinter dem vorgezogenen Schalungsschild eine aushärtende Suspension als Stützmasse eingespritzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Vortriebsschild, dessen hydraulischen Vorschubpressen sich zumindest teilweise auf der Stirnschalung des Ringraums abstützen, der zum Boden durch einen Schildschwanz und nach innen hin durch Schalungsringe begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schildschwanz durch den den zu betonierenden Abschnitt vollständig überdeckenden Schwanz eines Schalungsschildes gebildet ist, daß der Schalungsschild und der Vortriebsschild teleskopartig teilweise ineinandergeschoben sind, daß die Vorschubpressen mit ihren einen Seiten auf dem Vortriebsschild und mit ihren anderen Seiten auf der Stirnschalung abstützbar und mit dem Schalungsschild verbindbar sind und daß Hilfspressen vorgesehen sind, deren einen Enden auf dem Vortriebsschild und deren

anderen Enden auf der Stirnschalung abstützbar bzw. mit diesen verbindbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihren hinteren Enden auf Verankerungen in einem ausgehärteten betonierten Abschnitt abgestützte Stempel vorgesehen sind, auf deren vorderen, die Stirnschalung durchsetzenden Enden die Vorschubpressen zumindest teilweise abgestützt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschalungsringe mit Entwässerungsöffnungen versehen sind, die mit Filtern hinterlegt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Außenschalung bildende Bereich des Schalungsschildes leicht konisch ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der hintere Bereich des Schalungsschildes doppelwandig ausgebildet und mit einem Anschluß zum Einpressen einer Suspension versehen ist.