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WO2009141306A1 - Betonsanierung von tübbingen - Google Patents

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WO2009141306A1
WO2009141306A1 PCT/EP2009/056000 EP2009056000W WO2009141306A1 WO 2009141306 A1 WO2009141306 A1 WO 2009141306A1 EP 2009056000 W EP2009056000 W EP 2009056000W WO 2009141306 A1 WO2009141306 A1 WO 2009141306A1
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layer
tunnel
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tubbing
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Walter NEUMÜLLER
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Definitions

  • the invention relates to a coating for a tunnel inner surface, preferably the inner surface of Tuebbingen, according to the preamble of claim 1.
  • Tunneling involves either blasting or special tunnel boring machines.
  • segments are often used. These are prefabricated concrete parts, which are used as expansion elements for the inner shell of a tunnel. Due to the various loads acting on the inner shell of the tunnel, such as loads from rock pressure, water pressure, swelling pressures, or the dead weight, 20-40 cm thick segments are needed. In the course of the tunneling process, these segments are assembled by means of suitable machines to form a first, outer tunnel inner shell. The handling of the heavy segments is done by means of recesses in the tubbings, so-called Erektorkonen, intervene in the appropriate spines of special machines.
  • the segments are screwed together, which is done by means of further recesses in the tubbing, the so-called screw pockets, in which the screws are received obliquely.
  • These recesses can certainly reach a diameter of up to 20cm.
  • a coating is attached to the inner surface of the tubbing, such as a plastic sealing sheet (KDB) of a flexible plastic material, to form a water-impermeable layer.
  • KDB plastic sealing sheet
  • the extensibility of the coating is particularly important, therefore, so that future movements and deformations of the tunnel inner shell does not lead to cracking of the coating, as well as Compensation of irregular surface profiles, for example due to elevations or depressions in the tubbing surface.
  • the attachment of this water-impermeable layer to the tubbing takes place increasingly by gluing. Although it would be conceivable, a mechanical attachment, but due to the high cost in practice is rarely used.
  • a concrete shell is provided, for example for fire protection reasons, which closes the tunnel inner shell to the interior of the tunnel.
  • This fire protection shell made of concrete is usually performed slightly reinforced. This raises in practice now the problem that the coating is pressed into the recesses of the tubbing surface, such as in the Erektorkonen and the screw pockets, by the pressure exerted on the coating, which sometimes damage the coating, and thus an impairment of the tightness after pulls.
  • the recesses could be filled, mortared or doubled, but such a measure is very laborious, since a tunnel inner surface from Tübbingen usually has several thousand of such recesses.
  • Claim 1 refers to coating for a tunnel inner surface, preferably the inner surface of tubbing, in which according to the invention it is provided that it comprises at least two layers with different tensile strength and elasticity.
  • the coating can thus be optimized for two different requirements.
  • the layer (s) with higher extensibility, but lower tensile strength due to the layer (s) with higher extensibility, but lower tensile strength, the previously desired properties
  • the at least one layer with less extensibility but higher tensile strength prevents the coating from bulging into the recesses of the tunnel inner surface, such as the erectile zones and the tubing pockets of the segments.
  • the choice of tensile strength or elasticity of the layer with lower elasticity will be matched to the particular requirement case.
  • the coating comprises two layers, wherein a first layer consists of an elastic plastic with higher stretchability than the second layer, and the second layer of a material with higher tensile strength than the first layer.
  • the second layer may be a tear-resistant fabric, for example.
  • the second layer may be a polyester, polyethylene, carbon or fiberglass mesh.
  • the first layer may be connected to the second layer at least in sections, preferably laminated or adhesively bonded.
  • the invention also relates to a tunnel inner shell with a coating according to the invention.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. It show here the
  • FIG. 1 is a schematic view through a tunnel profile with a multi-layered tunnel inner shell comprising a first shell of Tubbingen, a water-impermeable coating, and a reinforced or unreinforced concrete shell,
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of the coating according to the invention with a tubbing
  • Fig. 3 is a schematic representation of a tubbing.
  • Fig. 1 shows a schematic view through a tunnel profile, such as obtained by blasting, or through special drills, which mill a tunnel tube through the rock.
  • the tunnel tube is subsequently either provided with a shotcrete layer or lined with tubbing 4.
  • These are prefabricated concrete parts, which are lifted by special machines to the tunnel tube and bolted together.
  • Erektorkonen 6 are provided to engage in the mandrels of the work machines to allow handling the heavy segments 4, and on the other hand trapezoidal screw pockets 5, which serve to receive the connecting screws (see also Fig. 3).
  • the tubing 4 screwed together form a first shell 1, on which subsequently a water-impermeable coating 2 is attached, usually via a bond.
  • the coating 2 is a flexible plastic material such as PVC, a flexible polyolefin, a soft-set polyethylene, for example VLDPE (Very Low Density Polyethylene), or polypropylene.
  • a concrete shell 3 which is mostly provided for fire safety reasons.
  • the fire protection concrete shell is usually with a slight reinforcement with a Weight of about 1.0-2.0 kg / m 2 provided. But there are also strong reinforced and unreinforced concrete shells possible.
  • the coating 2 Due to the pressure exerted on the coating 2, without the measures according to the invention, the coating 2 is pressed into the recesses of the tubbing surface, for example into the erectile zones 6 and the screw pockets 5, which sometimes causes damage to the coating 2 and thus an impairment of the tightness , Therefore, it is provided according to the invention that the coating 2 comprises at least two layers 2a, 2b with different tensile strength and elasticity.
  • the coating 2 comprises at least two layers 2a, 2b with different tensile strength and elasticity.
  • the choice of tensile strength and extensibility of the second layer 2b with lower stretchability will, as already mentioned, be matched to the particular requirement case. If, for example, comparatively large recesses are to be spanned without any appreciable bulging of the coating 2 occurring, then very low tensile strengths with high tensile strength are required for the second layer 2b. However, if it is only about spanning the butt joints between adjacent segments 4, a comparatively higher elasticity with a lower tensile strength can be selected, comparable, for example, with differently thick steel cables for receiving different loads.
  • the first layer 2a may be made of an elastic plastic, for example, and the second layer 2b of a tear-resistant fabric.
  • the second layer 2b may be a polyester, polyethylene, carbon or fiberglass mesh.
  • the first layer 2a may be connected to the second layer 2b at least partially connected, preferably laminated or glued be.
  • the coating 2 With the aid of the coating 2 according to the invention, it is thus possible to prevent damage to the coating 2 and impairment of the watertightness due to the surface irregularities in the tunnel inner surface, preferably the inner surface of segments 4.
  • the measures according to the invention represent a comparatively cost-effective solution, and in particular makes it possible to dispense with the time-consuming and expensive refurbishment and stoppage of the various depressions and openings such as joints, cones, pockets, flakes, holes of suspensions, hose connections, etc.

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Abstract

Beschichtung (2) für eine Tunnelinnenfläche, vorzugsweise der Innenfläche von Tübbingen, bei der erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass sie zumindest zwei Schichten mit unterschiedlicher Zugfestigkeit und Dehnfähigkeit umfasst.

Description

Betonsanierung von Tübbingen
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für eine Tunnelinnenfläche, vorzugsweise der Innenfläche von Tübbingen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im Tunnelbau wird entweder mit Sprengvortrieb gearbeitet, oder mit speziellen Tunnelvortriebsmaschinen. Im maschinellen Tunnelbau mit Tunnelvortriebsmaschinen kommen dabei häufig so genannte Tübbinge zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Betonfertigteile, die als Ausbauelemente für die Innenschale eines Tunnels verwendet werden. Aufgrund der verschiedenen Belastungen, die auf die Tunnelinnenschale wirken, wie etwa Belastungen aus Gesteinsdruck, Wasserdruck, Quelldrücken, oder dem Eigengewicht, werden 20-40 cm dicke Tübbinge benötigt. Diese Tübbinge werden im Zuge des Tunnelvortriebs mithilfe geeigneter Maschinen zu einer ersten, äußeren Tunnelinnenschale zusammengesetzt. Das Hantieren mit den schweren Tübbingen erfolgt dabei mithilfe von Ausnehmungen in den Tübbingen, so genannte Erektorkonen, in die entsprechende Dorne von speziellen Arbeitsmaschinen eingreifen. Die Tübbinge werden miteinander verschraubt, was mithilfe von weiteren Ausnehmungen in den Tübbingen, den so genannten Schraubentaschen, erfolgt, in denen die Schrauben schräg liegend aufgenommen werden. Diese Ausnehmungen können dabei durchaus Durchmesser von bis zu 20cm erreichen. Des Weiteren ergeben sich jeweils zwischen nebeneinander liegenden Tübbingen Stoßfugen, die ebenfalls
Oberflächenunregelmäßigkeiten darstellen .
An der Innenfläche der Tübbinge wird in weiterer Folge eine Beschichtung befestigt, etwa eine Kunststoffdichtungsbahn (KDB) aus einem flexiblen Kunststoffmaterial, um eine wasserundurchlässige Schicht zu bilden. Die Dehnfähigkeit der Beschichtung ist insbesondere auch deshalb wichtig, damit zukünftige Bewegungen und Verformungen der Tunnelinnenschale nicht zu einem Reißen der Beschichtung führen, sowie zum Ausgleich von unregelmäßigen Oberflächenprofilen, etwa aufgrund von Erhöhungen oder Vertiefungen der Tübbingoberfläche. Die Befestigung dieser wasserundurchlässigen Schicht an den Tübbingen erfolgt dabei zunehmend durch Verkleben. Es wäre zwar auch eine mechanische Befestigung denkbar, die aber aufgrund des hohen Aufwands in der Praxis selten Einsatz findet.
Schließlich ist, etwa aus Brandschutzgründen, eine Betonschale vorgesehen, die die Tunnelinnenschale zum Tunnelinneren abschließt. Diese Brandschutzschale aus Beton wird zumeist leicht bewehrt ausgeführt. Hierbei stellt sich in der Praxis nun das Problem, dass durch den auf die Beschichtung ausgeübten Druck die Beschichtung in die Ausnehmungen der Tübbingoberfläche, etwa in die Erektorkonen und die Schraubentaschen, gepresst wird, was mitunter Beschädigungen der Beschichtung, und somit eine Beeinträchtigung der Dichtheit nach sich zieht. Die Ausnehmungen könnten zwar verspachtelt, vermörtelt oder verstoppelt werden, eine solche Maßnahme ist aber sehr arbeitsaufwändig, da eine Tunnelinnenfläche aus Tübbingen in der Regel mehrere Tausend solcher Ausnehmungen aufweist.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, durch geeignete Maßnahmen dieses Problem zu vermeiden, insbesondere Beschädigungen der Beschichtung und Beeinträchtigungen der Wasserdichtheit durch die Oberflächenunregelmäßigkeiten in der Tunnelinnenfläche, vorzugsweise der Innenfläche von Tübbingen, zu verhindern.
Dieses Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich dabei auf Beschichtung für eine Tunnelinnenfläche, vorzugsweise der Innenfläche von Tübbingen, bei der erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass sie zumindest zwei Schichten mit unterschiedlicher Zugfestigkeit und Dehnfähigkeit umfasst. Die Beschichtung ist somit auf zwei unterschiedliche Anforderungen optimierbar. Einerseits sind durch die Schicht (en) mit höherer Dehnfähigkeit, aber geringerer Zugfestigkeit die bislang gewünschten Eigenschaften gegeben, andererseits verhindert die zumindest eine Schicht mit geringerer Dehnfähigkeit, aber höherer Zugfestigkeit ein Ausbeulen der Beschichtung in die Ausnehmungen der Tunnelinnenfläche, etwa der Erektorkonen und der Schraubentaschen der Tübbinge. Die Wahl von Zugfestigkeit bzw. Dehnfähigkeit der Schicht mit geringerer Dehnfähigkeit wird auf den jeweiligen Anforderungsfall abgestimmt sein. Sind etwa vergleichsweise große Ausnehmungen zu überspannen, ohne dass eine nennenswerte Ausbeulung der Beschichtung auftreten soll, so sind höhere Zugfestigkeiten bzw. sehr geringe Dehnfähigkeiten erforderlich. Gilt es jedoch etwa nur, die Stoßfugen zwischen nebeneinander liegenden Tübbingen zu überspannen, kann eine vergleichsweise geringere Zugfestigkeit bzw. höhere Dehnfähigkeit gewählt werden. Die entsprechende Wahl von Zugfestigkeit und Dehnfähigkeit wird dabei vom Fachmann bei Kenntnis der zu beschichtenden Oberfläche, insbesondere der auftretenden Oberflächenunregelmäßigkeiten, jedenfalls leicht zu treffen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtung zwei Schichten, wobei eine erste Schicht aus einem elastischen Kunststoff mit höherer Dehnfähigkeit als die zweite Schicht besteht, und die zweite Schicht aus einem Material mit höherer Zugfestigkeit als die erste Schicht. Bei der zweiten Schicht kann es sich etwa um ein reißfestes Gewebe handeln. Insbesondere kann es sich bei der zweiten Schicht um ein Polyester-, Polyethylen-, Kohle- oder Glasfasergittergewebe handeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann des Weiteren die erste Schicht mit der zweiten Schicht zumindest abschnittsweise verbunden, vorzugsweise auflaminiert oder aufgeklebt, sein.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf eine Tunnelinnenschale mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die
Fig. 1 eine schematische Ansicht durch ein Tunnelprofil mit einer mehrschichtigen Tunnelinnenschale umfassend eine erste Schale aus Tübbingen, eine wasserundurchlässige Beschichtung, sowie eine bewehrte oder unbewehrte Betonschale,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtung mit einem Tübbing, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Tübbings.
Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht durch ein Tunnelprofil zeigt, wie es etwa durch einen Sprengvortrieb gewonnen wurde, oder durch spezielle Bohrmaschinen, die eine Tunnelröhre durch das Gestein fräsen. Die Tunnelröhre wird in weiterer Folge entweder mit einer Spritzbetonschicht versehen, oder mit Tübbingen 4 ausgekleidet. Es handelt sich dabei um Betonfertigteile, die durch spezielle Arbeitsmaschinen an die Tunnelröhre gehoben und miteinander verschraubt werden. Hierfür sind einerseits Erektorkonen 6 vorgesehen, in die Dorne der Arbeitsmaschinen eingreifen, um ein Hantieren mit den schweren Tübbingen 4 zu ermöglichen, und andererseits trapezförmige Schraubentaschen 5, die zur Aufnahme der Verbindungsschrauben dienen (siehe auch Fig. 3) . Die miteinander verschraubten Tübbinge 4 bilden eine erste Schale 1, auf die in weiterer Folge eine wasserundurchlässige Beschichtung 2 befestigt wird, zumeist über eine Verklebung. Bei der Beschichtung 2 handelt es sich um ein flexibles Kunststoffmaterial, etwa aus PVC, einem flexiblen Polyolefin, einem weich eingestellten Polyethylen, z.B. VLDPE (Very Low Density Polyethylene) , oder Polypropylen. An die Beschichtung 2 schließt eine Betonschale 3 an, die zumeist aus Brandschutzgründen vorgesehen ist. Die Brandschutz-Betonschale wird dabei im Regelfall mit einer leichten Bewehrung mit einem Gewicht von etwa 1.0-2.0 kg/m2 versehen. Es sind aber auch stark bewehrte und unbewehrte Betonschalen möglich.
Durch den auf die Beschichtung 2 ausgeübten Druck wird ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Beschichtung 2 in die Ausnehmungen der Tübbingoberfläche, etwa in die Erektorkonen 6 und die Schraubentaschen 5, gepresst, was mitunter Beschädigungen der Beschichtung 2, und somit eine Beeinträchtigung der Dichtheit nach sich zieht. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Beschichtung 2 zumindest zwei Schichten 2a, 2b mit unterschiedlicher Zugfestigkeit und Dehnfähigkeit umfasst. Durch eine erste Schicht 2a mit höherer Dehnfähigkeit sind die bislang gewünschten Eigenschaften gegeben, und die zweite Schicht 2b mit höherer Zugfestigkeit und geringerer Dehnfähigkeit verhindert ein Ausbeulen der Beschichtung 2 in die Ausnehmungen der Tunnelinnenfläche, etwa der Erektorkonen 6 und der Schraubentaschen 5 der Tübbinge 4. Die Wahl von Zugfestigkeit und Dehnfähigkeit der zweiten Schicht 2b mit geringerer Dehnfähigkeit wird, wie bereits erwähnt wurde, auf den jeweiligen Anforderungsfall abgestimmt sein. Sind etwa vergleichsweise große Ausnehmungen zu überspannen, ohne dass eine nennenswerte Ausbeulung der Beschichtung 2 auftreten soll, so sind für die zweite Schicht 2b sehr geringe Dehnfähigkeiten mit hoher Zugfestigkeit erforderlich. Gilt es jedoch etwa nur, die Stoßfugen zwischen nebeneinander liegenden Tübbinge 4 zu überspannen, kann eine vergleichsweise höhere Dehnfähigkeit mit geringerer Zugfestigkeit gewählt werden, vergleichbar etwa mit unterschiedlich dicken Stahlseilen für die Aufnahme unterschiedlicher Lasten.
Die erste Schicht 2a kann etwa aus einem elastischen Kunststoff bestehen, und die zweite Schicht 2b aus einem reißfesten Gewebe. Insbesondere kann es sich bei der zweiten Schicht 2b um ein Polyester-, Polyethylen-, Kohle- oder Glasfasergittergewebe handeln. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann des Weiteren die erste Schicht 2a mit der zweiten Schicht 2b zumindest abschnittsweise verbunden, vorzugsweise auflaminiert oder aufgeklebt, sein.
Dabei kann einerseits im Zuge der Montage der erfindungsgemäßen Beschichtung 2 in einem ersten Verfahrensschritt die Befestigung der zweiten Schicht 2b mit der höheren Zugfestigkeit an den Tübbingen 4 der ersten Schale 1 erfolgen, und in einem zweiten Verfahrensschritt die Befestigung der ersten Schicht 2a mit der höheren Dehnfähigkeit an der zweiten Schicht 2b. Andererseits kann aber auch in einem Verfahrensschritt die Befestigung der Beschichtung 2 mit den, bereits in einem voran gegangenen Verfahrensschritt zumindest abschnittsweise miteinander verbundenen ersten Schicht 2a und zweiten Schicht 2b an den Tübbingen 4 erfolgen. Diese Vorgangsweise empfiehlt sich, wenn bereits eine vorgefertigte Beschichtung 2 mit den beiden Schichten 2a, 2b für die Beschichtung von Tunnelinnenwänden zur Verfügung steht.
Mithilfe der erfindungsgemäßen Beschichtung 2 können somit Beschädigungen der Beschichtung 2 und Beeinträchtigungen der Wasserdichtheit durch die Oberflächenunregelmäßigkeiten in der Tunnelinnenfläche, vorzugsweise der Innenfläche von Tübbingen 4, verhindert werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen dabei eine vergleichsweise kostengünstige Lösung dar, und ermöglicht insbesondere, dass auf die zeitraubende und teure Betonsanierung und Verstoppelung der diversen Vertiefungen und Öffnungen wie Fugen, Konen, Taschen, Abplatzungen, Löcher von Aufhängungen, Abschlauchungen, etc. verzichtet werden kann.

Claims

Patentansprüche :
1. Beschichtung (2) für eine Tunnelinnenfläche, vorzugsweise der Innenfläche von Tübbingen, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest zwei Schichten mit unterschiedlicher Zugfestigkeit und Dehnfähigkeit umfasst .
2. Beschichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Schichten umfasst, wobei eine erste Schicht (2a) aus einem elastischen Kunststoff mit höherer Dehnfähigkeit als die zweite Schicht (2b) besteht, und die zweite Schicht (2b) aus einem Material mit höherer Zugfestigkeit als die erste Schicht (2a) .
3. Beschichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zweiten Schicht (2b) um ein reißfestes Gewebe handelt.
4. Beschichtung (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zweiten Schicht (2b) um ein Polyester-, Polyethylen-, Kohle- oder Glasfasergittergewebe handelt.
5. Beschichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2a) mit der zweiten Schicht (2b) zumindest abschnittsweise verbunden, vorzugsweise auflaminiert oder aufgeklebt, ist.
6. Tunnelinnenschale mit einer Beschichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
PCT/EP2009/056000 2008-05-19 2009-05-18 Betonsanierung von tübbingen Ceased WO2009141306A1 (de)

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