DE3621019A1 - Verfahren zur herstellung eines tunnelbauwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines Tun­ nelbauwerks, bei dem ausgehend von einer Startbaugrube ein Tun­ nel, vorzugsweise in aufeinanderfolgenden Abschnitten erstellt wird.

Nach einem bekannten Verfahren dieser Art wird ein Tunnel da­ durch hergestellt, daß in einer Startbaugrube ein Tunnelab­ schnitt betoniert und anschließend, ggf. auf einer zuvor er­ stellten Vorschubbahn, im Bereich der Sohle der Startbaugrube, deren Tiefe dem Niveau der Tunnelsohle entspricht, vorgeschoben wird, wobei der Ausbruch und der Aushub des Bodens an der Orts­ brust durch ein Vortriebsschild erfolgt, das sich an der Vor­ triebsseite des ersten Tunnelabschnitts befindet. Die einzelnen Tunnelabschnitte werden aufeinanderfolgend erstellt und durch Vorschubpressen vorgedrückt.

Diese bekannte Tunnelbauweise läßt sich wirtschaftlich durchfüh­ ren, ist aber problematisch, wenn das Tunnelbauwerk im Grundwas­ serbereich erstellt werden muß. Erfolgt nach diesem bekannten Verfahren ein Tunnelvortrieb im Grundwasserbereich, muß das Vor­ triebsschild abgeschottet werden und es muß unter Druckluft ge­ arbeitet werden, wenn nicht andere Maßnahmen zur Verhinderung des Wassereinbruchs, beispielsweise eine Grundwasserabsenkung, getroffen werden. Bei nach diesem bekannten Verfahren herge­ stellten Tunnelbauwerken läßt sich grundsätzlich nicht verhin­ dern, daß Setzungen in dem Boden über dem Tunnelbauwerk auftre­ ten. Derartige Setzungen müssen aber unbedingt verhindert wer­ den, wenn sich setzungsgefährdete Bauwerke in der Nähe des Tun­ nelbauwerks befinden.

Wird mit Grundwasserabsenkung gearbeitet, lassen sich Setzungen ebenfalls nicht vermeiden, so daß es häufig eine Forderung ist, Tunnelbauwerke ohne Grundwasserabsenkung zu erstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Tunnelbauwerken vorzuschlagen, nach dem sich diese im ungestör­ ten Grundwasserbereich ohne Eingriff in den Grundwasserhaushalt derart herstellen lassen, daß keine Setzungen oberhalb des Tun­ nelbauwerks zu befürchten sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gat­ tungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß ausgehend von der Startbau­ grube auf einem dem Tunnelprofil entsprechenden ringförmigen Pro­ fil angesetzte, parallel oder divergierend zur Tunnelachse ver­ laufende, dicht nebeneinanderliegende oder einander überlappende oder durchdringende, den Boden verfestigende Säulen vorgetrieben werden, daß die durch die Säulen gebildete Röhre an ihrer in Vor­ triebsrichtung liegenden Stirnseite abgedichtet und anschließend der innerhalb der Röhre befindliche Boden ausgehoben und ausge­ brochen wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die kettenartig ne­ beneinanderliegenden und den geschlossenen Mantel einer Röhre bildenden Säulen im ungestörten Grundwasserbereich vorgetrieben, wobei die Röhre an ihrer in Vortriebsrichtung der Säulen liegen­ den Seite abgedichtet wird, so daß eine röhrenförmige Kammer ge­ bildet wird, die vollständig oder weitgehend gegenüber dem umge­ benden Boden abgedichtet ist. Anschließend läßt sich von der Startbaugrube her der Boden aus dieser röhrenförmigen Kammer aus­ heben oder ausbrechen, ohne daß dabei der umgebende Boden oder das Grundwasser gestört werden. Durch das erfindungsgemäße Verfah­ ren bleibt der die erstellte Röhre umgebende Bodenbereich völlig ungestört, so daß Setzungen nicht zu befürchten sind.

Die den Mantel der Röhre bildenden Säulen können ausgehend von entsprechenden in einer Seitenwandung der Startbaugrube ange­ brachten Bohrungen ausgeführt werden.

Die den Boden verfestigenden Säulen können durch Injektion oder Hochdruckinjektion von den bodenverfestigenden Stoffen, beispiel­ weise Beton, erstellt werden. Diese Injektionsverfahren, die mit vorgetriebenen und anschließend unter Austritt des injizierten Materials zurückgezogenen Lanzen ausgeführt werden, sind bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden. Diese bekann­ ten Verfahren werden jedoch in üblicher Weie zur Erstellung von Schächten verwendet.

Die den Boden verfestigenden Säulen können auch durch Vereisung erstellt werden. Hierzu werden in bekannter Weise Bohrungen aus­ geführt, in denen die das Kältemittel führenden Rohre verlaufen.

Die den Boden verfestigenden Säulen können auch durch gebohrte und verrohrte Säulen aus Beton mit oder ohne Bewehrung erstellt werden.

Der Aushub oder Ausbruch des Bodens aus den röhren- oder hülsen­ förmigen Kammern kann mit oder ohne Druckluft erfolgen, je nach­ dem ob die Röhre genügend dicht ist und Grundwassereintritt zu befürchten ist.

Entsprechend dem Aushub oder Ausbruch können die Röhre von innen her stützende Sicherungselemente eingebaut werden.

Weiterhin kann nach dem Aushub oder Ausbruch auf die Innenwan­ dung der Röhre eine Innenschale aus Beton oder Spritzbeton aufge­ bracht werden.

Auf Sicherungselemente und/oder Innenschalen kann verzichtet wer­ den, wenn die horizontalen, den Röhrenmantel bildenden Säulen eine ausreichende Festigkeit haben, um selbst ein Stützgewölbe zu bilden.

Die die Röhre an der Ortsbrust abschottende Dichtungswand kann von der Startbaugrube her durch eine Injektion verfestigender Stoffe, beispielsweise Beton, gebildet werden, wobei dann die Injektionsrichtung der Lanzen entsprechend auszurichten ist. Die Dichtungswand kann auch durch Vereisung erstellt werden.

Eine eine Ortsbrustabschottung bildende Dichtungsplatte kann auch von der Oberfläche des Geländes aus durch niedergebrachte, den Boden verfestigende Säulen oder Wände und durch Vereisung erstellt werden.

Die Röhre kann einen kreisförmigen, hufeisenförmigen, recht­ eckigen oder auch beliebigen anderen Querschnitt aufweisen.

Längere Tunnel werden durch einzelne röhrenförmige Abschnitte erstellt, wobei die die Ortsbrust abschottende Dichtungswand jedes Abschnitts den Ausgang für den Säulenvortrieb des folgen­ den Abschnitts bildet. Ausgehend von der die Ortsbrust abschot­ tenden Dichtungswand des letzten Abschnitts erfolgt die Erstel­ lung der folgenden Röhre in gleicher Weise wie der erste von der Startbaugrube ausgehende Abschnitt.

Um einen im wesentlichen gleichen Tunnelquerschnitt aufrechter­ halten zu können, werden die einzelnen Abschnitte mit sich leicht trichterförmig erweiternden rohrförmigen Abschnitten er­ stellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei röhrenförmige Tun­ nelabschnitte in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine röhrenförmige Tunnel­ kammer nach Fig. 1.

Zunächst wird eine gegen den umgebenden Grundwasserbereich abge­ dichtete Startbaugrube 1 in üblicher Weise erstellt. Die Sohle 2 dieser Startbaugrube befindet sich in dem Bereich der späteren Tunnelsohle. Die Seitenwand 3 der Startbaugrube wird aufeinan­ derfolgend mit in etwa auf dem Tunnelprofil liegenden Bohrungen versehen, durch die hindurch die einzelnen den Boden verfesti­ genden Säulen 4 ausgeführt werden. Diese Säulen werden durch vor­ geschobene Lanzen, aus deren Spitzen beim Zurückziehen verflüssi­ gendes Material, beispielsweise Beton, vorzugsweise unter Druck, injiziert wird, erstellt. Die Säulen können auch durch Vereisung oder durch gebohrte und verrohrte Säulen mit oder ohne Bewehrung hergestellt werden.

Die den Boden verfestigenden Säulen 4 können beispielsweise ei­ ne Länge von 10 bis 50 m aufweisen und bilden durch ihre ketten­ artige Aneinanderreihung den Mantel einer geschlossenen Röhre. Diese Röhre ist an ihrer Stirnseite durch eine eine Ortsbrust­ abschottung bildende Platte 5 geschlossen. Diese Platte 5 kann zu Beginn der Injektionen durch radiale Hochdurckinjektion aus den Lanzen oder aber auch durch nebeneinanderliegende, den Boden verfestigende Säulen erstellt werden, die von der Oberfläche des darüberliegenden Geländes her niedergebracht werden. Ist der erste Abschnitt I erstellt, wird aus der durch die den Boden verfestigenden Säulen gebildeten röhrenförmigen Kammer der Boden von der Startbaugrube 1 her ausgehoben oder ausgebrochen. Zu diesem Zwecke wird die entsprechende Wandung der Startbaugrube ausgebrochen. Der Aushub erfolgt günstigstenfalls ohne Druck­ luft. Sollte jedoch Grundwasser eintreten, kann ein Ausbruch unter Druckluft erforderlich sein.

Der Ausbruch erfolgt mit oder ohne Einbau von Sicherungselemen­ ten (beispielsweise nach NÖT). Zur Fertigstellung des Tunnels kann zusätzlich eine Innenschale eingebaut werden.

Der Einbau von Sicherungselementen kann unterbleiben, wenn die den Boden verfestigenden Säulen eine derartige Festigkeit be­ sitzen oder erreichen, daß sie selbst ein Stützgewölbe bilden.

Ist die erste röhrenförmige Kammer I ausgehoben, erfolgt ausge­ hend von der die Ortsbrustabschottung bildenden Stirnwand 5 der Bau des zweiten Abschnitts II. Dieser vollzieht sich entspre­ chend der Erstellung des ersten Abschnitts, wobei dann durch die Stirnwandung 5 der Einbau der den Boden verfestigenden Säulen in entsprechender Weise erfolgt wie durch die Seitenwandung 3 der Startbaugrube.

Soll ein Tunnel mit gekrümmter Achse hergestellt werden, werden die folgenden Abschnitte an die vorhergehenden unter einem ent­ sprechenden Winkel angesetzt.

Nach dem beschriebenen Verfahren lassen sich Tunnel mit größtmög­ licher Sicherung gegen Setzungen im ungestörten Grundwasserbe­ reich erstellen.

Der Grundwasserspiegel 6 befindet sich relativ dicht unter der Oberfläche 7 des Geländes und in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise oberhalb des Deckengewölbes des Tunnelbauwerks.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von Tunnel­ bauwerken läßt sich auch anwenden, wenn der Grundwasserspiegel unterhalb des Deckengewölbes des Tunnelbauwerks liegt.

Claims (11)

1. Verfahren zu Herstellung eines Tunnelbauwerks, bei dem ausgehend von einer Startbaugrube ein Tunnel, vorzugsweise in aufeinanderfolgenden Abschnitten erstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von der Startbaugrube auf einem dem Tunnelprofil ent­ sprechenden ringförmigen Profil angesetzte, parallel oder divergierend zur Tunnelachse verlaufende, dicht nebenein­ anderliegende oder einander überlappende oder durchdrin­ gende den Boden verfestigende Säulen vorgetrieben werden, daß der durch die kettenartig nebeneinanderliegenden Säu­ len gebildete Röhrenmantel an seiner in Vortriebsrichtung liegenden Stirnseite abgedichtet und anschließend der innerhalb der Röhre befindliche Boden ausgehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Boden verfestigenden Säulen durch Injektion oder Hochdruckinjektion von den Boden verfestigenden Stof­ fen, beispielsweise Beton, erstellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Boden verfestigenden Säulen durch Vereisung erstellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Boden verfestigenden Säulen durch gebohrte und verrohrte Säulen aus Beton mit oder ohne Bewehrung er­ stellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbruch oder Aushub unter Druckluft erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem Aushub oder Ausbruch die Röhre von innen her stützende Sicherungselemente eingebaut werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aushub oder Ausbruch auf die Innenwandung der Röhre eine Innenschale aus Beton oder Spritzbeton aufge­ bracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ortsbrustabschottung bildende Dichtungsplatte an der Stirnseite der durch die Säulen gebildeten Röhre durch Injektion verfestigender Stoffe oder durch Vereisung erstellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ortsbrustabschottung bildende Dichtungsplat­ te durch von der Oberfläche des Geländes aus niedergebrach­ te, den Boden verfestigende Säulen, Wände oder Vereisung erstellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre einen kreisförmigen, hufeisenförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel in einzelnen Abschnitten (I, II) erstellt und die die Ortsbrust abschottende Dichtungswand jedes Abschnitts den Ausgang für den Säulenvortrieb des folgen­ den Abschnitts bi1det.