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Die Erfindung betrifft einen Tunnelausbau aus zu wasserdichten Ringen zusammensetzbaren Tübbingsegmenten mit in Tunnellängsrichtung verlaufendem welligen Profil, wobei die benachbarten Ringe wasserdicht miteinander verbindbar sind.
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In Bergsenkungsgebieten ist es erforderlich, den möglichen Bewegungen des die Tunnelröhre umgebenden Gebirges Rechnung zu tragen und die Tunnelröhre derart auszubilden, daß sie sich den Bewegungen anpassen kann. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Tunnelröhre aus miteinander wasserdicht verbundenen Tübbingringen zu bilden, die ein in Tunnellängsrichtung trapez- oder wellenförmiges Profil besitzen. Diese Profilierung der zumeist aus mehreren Segmenten gebildeten Tübbingringe ergibt eine im elastischen und gegebenenfalls sogar eine im plastischen Bereich verformbare Tunnelröhre.
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Aufgrund des in Tunnellängsrichtung verlaufenden welligen Profils der Tübbingringe besteht die Gefahr, daß während der Montage des Tübbingausbaus unerwünschte Verformungen an den Tübbingringen auftreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, während der Montage des Tübbingausbaus die vorgeschriebene Form der wellenförmigen Tübbingringe so lange zu gewährleisten, bis die einzelnen Verbindungsstöße sowohl zwischen den einzelnen Tübbingsegmenten als auch zwischen den Tübbingringen kraft- und formschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen oder Verschrauben, hergestellt sind.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tübbingring auf seiner Innenfläche mit mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilten, längsverlaufenden Schablonenelementen versehen ist, die im Bauzustand mit den entsprechenden Schablonenelementen der benachbarten Tübbingringe verschraubbar sind, und daß an die Schablonenelemente des jeweils letzten Tübbingringes ein Schablonenring anschraubbar ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung ist sichergestellt, daß die wellenförmigen Tübbingringe während der Montage die vorgegebene Wellenform zuverlässig beibehalten, auch wenn die auf den Vortriebsschild zur Herstellung der Tunnelröhre auszuübenden Kräfte über die Tübbingringe aufgebracht werden.
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Zur Erzielung einer vorgegebenen Krümmung der Tunnelröhre können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwischen die Schablonenelemente benachbarter Tübbingringe Distanzstücke eingesetzt werden, die vorzugsweise als keilförmige Scheiben oder Platten ausgebildet sind. Auf diese Weise lassen sich planmäßig vorgegebene Krümmungsradien der Tunnelröhre mit geringem technischen Aufwand ausführen. Auch bei planmäßig vorgegebenen Krümmungsradien der Tunnelröhre wird über die Schablonenelemente und gegebenenfalls über die Distanzstücke die Kraftschlüssigkeit zwischen den einzelnen Tübbingringen gewährleistet, so daß die Vortriebskräfte des Schildes in Längsrichtung des Tunnels auch während des Bauzustandes zuverlässig übertragen werden können. Der an die Schablonenelemente des jeweils letzten Tübbingringes angeschraubte Schablonenring gewährleistet sowohl bei geradlinigem Tunnelverlauf als auch bei einer vorgegebenen Krümmung der Tunnelröhre die Kreisform des Tübbingringes und sorgt weiterhin dafür, daß die Vorpreßkräfte in den Tübbingausbau zuverlässig zentrisch eingeleitet werden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Tübbingausbaus zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, und zwar zeigt
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Fig. 1 eine schematische Stirnansicht des Tübbingausbaus,
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Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den Tübbingausbau gemäß Fig. 1 im Bereich des Schildschwanzes des Vortriebsschildes und
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Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Teil des Längsschnittes gemäß Fig. 2.
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Der anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellte Tübbingausbau besteht aus Tübbingringen 1, die beim Ausführungsbeispiel jeweils aus sechs Tübbingelementen 1 a zusammengesetzt sind. Die Verbindungsstöße 1 b der Tübbingelemente 1 a sind in Fig. 1 zu erkennen. Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß jeder Tübbingring 1 im Axialschnitt ein wellenförmiges Profil besitzt. Die am Umfang jedes Tübbingringes 1 vorhandenen Verbindungsstöße 1 c sind in Fig. 3 gekennzeichnet.
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Auf dem jeweils zuletzt eingebrachten Tübbingring 1 stützt sich ein Vortriebsschild ab, von dem in den Fig. 2 und 3 lediglich der hintere Teil mit mehreren Schildvortriebspressen 2 zu erkennen ist. Mit Hilfe dieses Vortriebsschildes wird der Tunnel in dem anstehenden Gebirge 3 aufgefahren. Hierbei ist es erforderlich, den bereits eingebauten Tübbingausbau gegenüber einem zylindrischen Mantel des Vortriebsschildes abzudichten, der als Schildschwanz 4 bezeichnet wird. Für diese Abdichtung werden Schlauchabdichtungen verwendet, die jeweils im Wellental jedes Tübbingringes 1 angeordnet sind. Beim Ausführungsbeispiel wird jede Schlauchabdichtung durch einen Schlauch 5 gebildet, der mit geeignetem Verpreßmaterial gefüllt ist. Diese Schläuche 5 bilden verlorene Abdichtelemente, die jedoch im fertigen Einbauzustand die Beweglichkeit des Tübbingausbaus bei Erdbewegungen nicht behindern.
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Der Durchmesser der Schläuche ist größer als der größte Abstand der Oberfläche des Tübbingringes 1 senkrecht zur Innenfläche des Schildschwanzes 4, d. h. größer als die Differenz zwischen dem Durchmesser des Tübbingringes 1 im Bereich des Wellentales und dem Innendurchmesser des Schildschwanzes 4. Hierdurch ergibt sich im Einbauzustand des Tübbingringes 1 eine ovale Querschnittsform des Schlauches 5, der somit großflächig sowohl an der Oberfläche des Tübbingringes 1 als auch an der Innenfläche des Schildschwanzes 4 anliegt. In den Fig. 2 und 3 ist ein geringer Zwischenraum zwischen Schlauch 5 und Tübbingring 1 einerseits sowie Schildschwanz 4 andererseits eingezeichnet, der tatsächlich jedoch nicht vorhanden ist und lediglich der besseren Erkennbarkeit der Einzelheiten dient. In Wirklichkeit liegt in diesem Bereich der Schlauch 5 fest am Tübbingring 1 bzw. Schildschwanz 4 an.
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Um die Formstabilität der aus den Tübbingelementen 1 a gebildeten Tübbingringe 1 in der Einbauphase zu gewährleisten, werden Schablonenelemente 6 verwendet, die in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung des Tübbingbau verlaufen. Die Schablonenelemente 6 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt an der Innenseite der Tübbingringe 1 angeordnet und an verschiedenen Stellen mit diesen verschweißt, wie die in Fig. 3 eingezeichneten Schweißstellen erkennen lassen. Die mit entsprechenden Flanschen versehenen Schablonenelemente 6 benachbarter Tübbingringe 1 werden miteinander durch Schrauben 7 verbunden. Um eine Kraftübertragung der Verbindung zwischen den Schablonenelementen 6 benachbarter Tübbingringe 1 in axialer Richtung zu erleichtern und gegebenenfalls vorgegebene Krümmungen der Tunnelröhre zu erzielen, indem benachbarte Tübbingringe 1 in Längsrichtung unter einem Winkel miteinander verbunden werden, sind Distanzstücke zwischen den Schablonenelementen 6 vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel sind keilförmige Scheiben 8 auf den Schrauben 7 angeordnet und keilförmige Platten 9 zwischen Druckflanschen der Schablonenelemente 6 vorgesehen, wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht.
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Um die Kräfte der Schildvortriebspressen 2 zuverlässig auf den bereits eingebrachten Tübbingausbau, insbesondere den zuletzt eingebrachten Tübbingring 1 übertragen zu können, ist beim Ausführungsbeispiel dieser Tübbingring 1 mit einem Schablonenring 10 versehen, der an die Schablonenelemente 6 des Tübbingrings 1 angeschraubt wird. Dieser Schablonenring 10 sichert somit zugleich die vorgeschriebene Kreisform des Tübbingrings 1 während des Einbaus. Zu seiner Befestigung können dieselben Schrauben 7 verwendet werden, mit denen der Tübbingring 1 später mit einem anschließenden Tübbingring 1 verbunden wird, bevor die beiden Tübbingringe 1 in Umfangsrichtung miteinander wasserdicht verschweißt werden.
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Auf der Innenfläche des Schildschwanzes 4 sind mehrere Auspreßkanäle 11, 12 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, sind bei dieser Ausführungsform insgesamt 36 Auspreßkanäle 11, 12 vorgesehen. Beispielsweise zwölf dieser Auspreßkanäle 11 münden am Ende des Schildschwanzes 4, wie in Fig. 3 zu erkennen ist, wogegen vierundzwanzig Auspreßkanäle 12 in einem Abstand vom Schildschwanzende münden, der etwa der Länge eines Tübbingringes 1 entspricht. Ein solcher Auspreßkanal 12 ist im Schnitt in Fig. 3 eingezeichnet. Die jeweils zusammengehörenden Auspreßkanäle 11 bzw. 12 sind an eine gemeinsame Ringleitung 11 a bzw. 12 a angeschlossen, welche wiederum über ein Steuerventil 11 b bzw. 12 b mit einer nicht dargestellten Verpreßmaterial-Zuleitung in Verbindung steht.
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Ausgehend von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Situation geschieht der Einbau eines weiteren Tübbingringes 1 wie folgt:
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Nach dem Einziehen einzelner Schildvortriebspressen 2 und dem Entfernen des Schablonenringes 10 wird ein erstes Tübbingelement 1 a vorzugsweise am tiefsten Punkt an den bereits erstellten Tübbingausbau angesetzt. Nunmehr werden die zuvor eingezogenen Schildvortriebspressen 2 ausgefahren, so daß ein Teil der auf den Vortriebsschild auszuübenden Kräfte über dieses neueingebaute Tübbingelement 1 a aufgebracht wird. Anschließend werden die im eingebauten Tübbingelement 1 a benachbarten Tübbingelemente 1 a angesetzt, nachdem zuvor die entsprechenden Schildvortriebspressen 2 eingezogen worden sind. Auf diese Weise wird der Tübbingring 1 zusammengesetzt, ohne daß die Abstützung des Vortriebsschildes über den Tübbingausbau unterbrochen wird. Die Tübbingelemente 1 a werden schließlich an den Verbindungsstößen 1 b und 1 c miteinander bzw. mit dem zuletzt eingebauten Tübbingring 1 wasserdicht verschweißt. Nachdem ihre Schablonenelemente 6 mit den Schablonenelementen 6 des zuvor eingebauten Tübbingringes 1 verbunden worden sind, ist der neu angebaute Tübbingring 1 in der Lage, die vollen Arbeitskräfte des Vortriebsschildes aufzunehmen.
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Vor einem erneuten Arbeitsbeginn des Vortriebsschildes wird in das Wellental des zuletzt eingebauten Tübbingringes 1 ein Schlauch 5 eingelegt und anschließend mit Verpreßmaterial gefüllt, vorzugsweise einem Bentonit-Sand-Zement-Gemisch. Durch diesen Schlauch 5, der sich aufgrund des eingepreßten Verpreßmaterials dichtend am Tübbingring 1 und am Schildschwanz 4 anlegt, erfolgt eine Abdichtung des zuletzt eingebauten Tübbingringes 1 im Bereich seines Wellentales mit der Innenfläche des Schildschwanzes. In Verbindung mit dem Schlauch 5 des zuvor eingebauten Tübbingringes 1 ergibt sich ein ringförmiger Zwischenraum Z, der die Verbindungsstöße benachbarter Tübbingringe 1 übergreift und im Inneren des Schildschwanzes 4 liegt. Dieser Zwischenraum Z wird nunmehr mit Verpreßmaterial gefüllt, vorzugsweise wiederum mit einem Bentonit-Sand-Zement-Gemisch, welches auf diese Weise den zwischen den Schläuchen 5 liegenden Teil der Tübbingringe 1 gegenüber dem Schildschwanz 4 abdichtet. Das Verfüllen des Zwischenraumes Z geschieht durch die Auspreßkanäle 12, die im Abstand vom Schildschwanzende münden und über die Ringleitung 12 a mit Verpreßmaterial aus einer nicht dargestellten Verpreßmaterial-Zuleitung versorgt werden. Die Menge und der Druck des Verpreßmaterials können über das Steuerventil 12 b eingestellt werden.
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Spätestens nach dem Verfüllen des Zwischenraums Z mit Verpreßmaterial werden die Schildvortriebspressen 2 ausgefahren, so daß sie sich über den Schablonenring 10 auf dem zuletzt eingebauten Tübbingring 1 abstützen. Durch Aufbringen der notwendigen Pressendrücke kann nunmehr der Vortriebsschild weitergefahren und zusätzlicher Raum für das Einbringen des nächsten Tübbingringes 1 aufgefahren werden. Entsprechend dem Vortrieb des Schildes wird auch der Schildschwanz 4 nach vorn bewegt. Hierbei entsteht ein Hohlraum H zwischen dem anstehenden Gebirge 3 und dem mit Verpreßmaterial gefüllten Zwischenraum Z. Dieser Hohlraum H wird vorzugsweise kontinuierlich über die Auspreßkanäle 11 mit Verpreßmaterial gefüllt, das über das Steuerventil 11 b und die Ringleitung 11 a den Auspreßkanälen 11 zugeführt wird.
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Wenn für die als verlorene Schlauchabdichtungen anzusehenden Schläuche 5 ein eine gewisse Porosität aufweisendes Material verwendet wird, beispielsweise ein hochfestes Kunstfasergewebe, können Feinstteile des Bentonit aus dem als Verpreßmaterial verwendeten Bentonit-Sand-Zement-Gemisch austreten. Diese Feinstteile des Bentonit bilden einerseits eine zusätzliche Abdichtung gegen eindringendes Wasser und andererseits eine Schmierschicht, so daß bei einer Bewegung des Schildschwanzes 4 relativ zu den Schläuchen 5 die Reibung zwischen diesen beiden Teilen verringert wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Schläuche 5 durch den nach vorn gezogenen Schildschwanz 4 weder beschädigt noch verformt oder gar mitgenommen werden.
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Obwohl die Schläuche 5 nach Fertigstellung des Tübbingausbau zwischen den Tübbingringen 1 und dem anstehenden Gebirge 3 verbleiben, stellen sie keine Behinderung in der Beweglichkeit des Tübbingausbau dar, die beispielsweise in Bergsenkungsgebieten gefordert wird. Der aus wellenförmigen Tübbingringen 1 bestehende Tübbingausbau ist somit in der Lage, den auftretenden Bewegungen des Gebirges zu folgen, sobald die Bauphase beendet ist und die Schablonenelemente 6 entfernt worden sind.