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WO2011069482A2 - Unterirdischer ausbau mit nachgiebiger kopplung - Google Patents

Unterirdischer ausbau mit nachgiebiger kopplung Download PDF

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Publication number
WO2011069482A2
WO2011069482A2 PCT/DE2010/001394 DE2010001394W WO2011069482A2 WO 2011069482 A2 WO2011069482 A2 WO 2011069482A2 DE 2010001394 W DE2010001394 W DE 2010001394W WO 2011069482 A2 WO2011069482 A2 WO 2011069482A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring sections
construction according
underground construction
ring
end faces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2010/001394
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011069482A3 (de
Inventor
Rudi Podjadtke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG filed Critical Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Publication of WO2011069482A2 publication Critical patent/WO2011069482A2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Publication of WO2011069482A3 publication Critical patent/WO2011069482A3/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
    • E21D11/083—Methods or devices for joining adjacent concrete segments

Definitions

  • the invention relates to an underground construction according to the features in the preamble of claim 1.
  • CONFIRMATION COPY dynamic loads and convergence behavior, for example due to subsidence of the surrounding soil and rock, high demands on the inner shell of tunnels and shafts to be created.
  • the supporting inner shell in the longitudinal direction one behind the other arranged tubular ring sections, which sometimes consist of individual segments, for example, individual tubbing.
  • the advantage lies in a process-safe and with high dimensional accuracy associated prefabrication of the required components, which can be introduced with a continuous propulsion speed.
  • the individual segments may be made of cast iron or concrete, for example, the cast-iron variant is also used as a lost formwork for a subsequent Ortbetonausposed.
  • the single-shell design tends to be preferred, which at the same time fulfills optical and static requirements while at the same time being impermeable to water.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide an underground construction as a tubular inner shell of a tunnel or shaft, the limited deformability allowed to nondestructively adapt to the respective requirements and movements of the surrounding soil and rock.
  • the invention provides an underground construction as a tubular inner shell of a tunnel or shaft, which has in its longitudinal direction successively arranged ring sections.
  • the individual ring sections are each aligned with their frontal ring surfaces in a ring groove to each other.
  • at least two adjacent ring sections are connected to one another in a spatially yielding manner by a coupling unit.
  • This provides a spatial compliance of the subterranean expansion, which can thus be adapted to the respective movements of the surrounding soil and rock non-destructive. Due to the gained freedom of movement between the individual ring sections these tension-free change their position to each other, with simultaneous correct positioning with each other. Due to the limited flexibility, a more economical dimensioning of the individual expansion elements is given, since the deformation loads occurring within the connections and the anchor points required for this purpose are significantly reduced.
  • the coupling unit is a detachable connection having at least one releasable connection means.
  • the connecting means is accessible from an inner side of the ring sections and thus from the interior of the underground construction.
  • the solubility of the compound creates a maximum of flexibility, which is characterized for example by a simple exchange and later renewal. This is also a subsequent installation in existing extensions conceivable.
  • a universal use between different sections is created, which may differ, for example, in their shape or the choice of materials. The flexible integration of existing extensions with new sections to be built is thus made possible.
  • the coupling unit essentially has a coupling element, which connects two counter bearings in a spatially yielding manner.
  • the anvils themselves have a fixed or releasable bond with one of the ring sections.
  • a further advantageous embodiment provides that the coupling element between the abutments to be connected is a ring component arranged parallel to the course of the inner side.
  • the individual counter bearings are formed here by anchor pins or clamping plates.
  • the coupling element can have different configurations and shapes, such as polygonal or oval, the circular shape is preferred according to the invention.
  • the particular advantage lies in the simple handling of the coupling element which connects directionally as a round ring component, the two opposing abutment by this is simply placed around the abutment around on the inside of the ring sections and fixed by means of the releasable connection means. Due to the geometrically unique shape is a very fast visual inspection is given, which clearly confirms the intended use of the coupling element.
  • the invention provides in a variant that the coupling element is a bolt.
  • the corresponding abutment are formed by laminations or formations in the individual ring sections, wherein the laminations are integrated respectively via releasable connection means or fixed.
  • these are already incorporated in the preparation of the ring sections or their individual segments, which significantly reduces the time required for the construction and coupling on site.
  • the abutment to be connected are each provided with a through opening, wherein the bolt is arranged through at least one clearance opening or a fitting opening. While the fitting opening of the abutment fixes the bolt in its radial position, the clearance opening of the abutment provides the necessary mobility within the connection, with a bolt end either directly or via a biased spring element around the clearance opening or the fitting opening of the abutment around in the longitudinal direction of the bolt supported.
  • the spring element first stabilizes the position of the bolt within the openings and provides in its longitudinal direction for the necessary resistance to the displacements occurring. Again, a later replacement or replacement of the coupling element itself is easily feasible and to implement the use generally with standard tools for standardized screw.
  • the use of ring sections to be connected allows for a variety of production methods and shapes, which are characterized in the result, for example, by prefabricated pipe sections made of steel, concrete or plastics.
  • the invention provides that at least one of the arranged ring sections is formed by segments lined up in the circumferential direction with the end faces, wherein the individual tubbings are formed from concrete.
  • different materials and combinations of materials are also conceivable here, which are suitable for underground use, as is the case, for example, with steel.
  • the prefabrication of finished ring sections encounters economic and feasibility limits, so that the segmented composition is preferable to self-contained rings.
  • the invention provides that at least one coupling unit is arranged in the region of the annular joint of two adjacent segments. This ensures that at least all adjacent structural components of the underground construction experience a coupling with each other. As a result, an undesirable unfolding of the annular joint is avoided within non-coupled portions, which also increases the stability of the overall construction.
  • an adjusting element between the end faces of the tubbings is arranged, whereby a bewirkter by the adjustment distance of the end faces of the tubbings is mutually variable.
  • the adjusting element outside the butt joint lying between the adjacent butt joints can be arranged for example in the tubbing or generally adjacent to the ring plane and is coupled via a suitable connection with the tubbing, the arrangement of the adjusting element according to the invention in the circumferential plane of the individual ring sections is preferred. This results in a compact closed system, within which the ring forces occurring static be passed through advantageous.
  • the integration of the adjusting element within the ring plane brings about the best possible utilization of the inner volume created by the segmental lining.
  • a preferred embodiment provides that a compressible yielding element is disposed in the butt joint between the end faces of the tubbing, whereby bewirked by the compliance element distance between the end faces of the tubbings to each other by the elastic or plastic compression of the Yield element is reducible.
  • the advantage lies in a passive circumferential adaptability of the ring sections to possible subsidence of the surrounding soil or mountains. These movements usually begin after the tunnel tube has been driven in and cause the rock formations surrounding the pipe to be compressed. This process can take place at different speeds and last up to several months.
  • the ring sections avoid the additional loads that occur while allowing a rearrangement of the forces in the surrounding soil and rock. In this way, the tubbings can be dimensioned much more economically, since they do not have to absorb the full, established by subsidence and other convergences mountain pressure.
  • the compliance element is a compressible part of the aforementioned adjustment element or is combined with it within the individual ring sections.
  • the combination within a component increases the degree of prefabrication and allows for a uniform production method.
  • the invention provides that in the ring joint a seal which extends in each case circumferentially over the ring surfaces is incorporated. Due to the closed shape in the form of an O-ring, the ring surfaces sealed against each other against possible penetration of surrounding water. In addition to possibly pending groundwater, this is to be provided in principle for all versions below the water surface. Even if the seal composed, for example, of individual sections can develop their sealing effect, advantageously a one-piece circular solid rubber seal is used for this purpose.
  • the pressing pressure within the annular joint by the coupling of the ring sections with each other is sufficient to achieve the necessary degree of tightness. About a circumferentially arranged within the annular surfaces of the annular groove and the respective movements of the ring sections with each other are securely taken by deformations and registration of the seal.
  • a further embodiment of the invention provides that the seal is formed from a solid material or a radially flexible hose which can be filled with different media.
  • a medium By introducing a medium into the interior of the hose, an elastic cross-sectional change of the hose seal is effected, which achieves its sealing effect even in the absence or low contact pressure within the annular joint, by itself generates the necessary contact pressure by volume increase.
  • a valve to be reached from the inside of the underground construction, which creates a connection to the interior of the seal as a spur line, can also be used to fill and press the seal in retrospect.
  • gaseous media it is also possible, for example, to introduce permanently elastic or hardening materials into the seal.
  • the hose seal for this purpose is equipped with a second spur line, via which a located within the seal and displaced during repressing medium can escape.
  • the underground construction according to the invention thus meets the highest requirements for a modern and flexible single-shell interior design.
  • a spatially flexible coupling of two adjacent ring sections with each other is a good accessibility and a hassle-free later replacement of the coupling unit or parts thereof given.
  • it is ensured by the spatially flexible coupling that the different "breathing" in the form of circumferential changes of the individual ring sections with each other is possible and can also run largely stress-free.
  • the adjacent ring sections can assume different diameters, without being prevented by a rigid composite with adjacent ring sections.
  • the individual segments are thus safely and accurately positioned with each other at the same time spatial freedom of movement.
  • each of the ring sections Due to the possibility of a circumference actively actively adaptable design of each of the ring sections results in practical use each individual value, which generates a simplified handling and a significantly increased scope for design. Overall, the installation is facilitated and sometimes accelerated because each coupling unit of the ring sections is easy to reach and the otherwise rigid shape of the inner shell can be easily and safely adjusted. Due to the combination with passive compliance elements and spatially flexible coupling units, the person skilled in the art now has an adaptable and high-performance modular system for the modern interior finishing of underground structures, in particular of tunnels and shafts.
  • Figure 2 shows the underground construction of Figure 1 in a front view
  • FIG. 15 shows two adjacent segments within one of the ring sections in FIG.
  • Figure 16 shows a compliance element in a variant of Figure 15 within a section with one of the tubbings with changed inner shapes
  • FIG. 17 shows a compliance element in a variant of FIG. 16 in the same representation in combination with one of the segments in the section;
  • Figure 18 is a compliance element as a variant of Figure 17 with changed side surfaces in the same representation and
  • FIG. 19 shows a seal within a perspective detail of FIG
  • FIG. 1 shows a detail of the individual components of the underground construction 1 in a lateral external view of a tunnel tube, which is composed of three recognizable and indicated next to it, longitudinally successively arranged ring sections 2.
  • Each of the ring sections 2 is composed in the circumferential direction of lined-up tubbings 4, wherein between some adjacent tubbings 4 in the circumferential direction in each case one adjusting element 5a, 5b or in each case one compliance element 6a, 6b, 6c, 6d is arranged.
  • FIG. 2 shows a perspective inside view of the three circular ring sections 2 located one behind the other.
  • the part of the ring sections 2 situated in front of the head has one of two visible faces circumferential annular surfaces 7, over which the ring sections 2 are aligned with each other.
  • a circumferential circular seal 8 can be seen, which extends within the annular joint 3 and the ring sections 2 seals with each other.
  • Between each two tubbings 4 is in the circumferential direction of each of the ring sections 2 each have a butt joint 9, within which the adjusting element 5a, 5b or the compliance element 6a, 6b, 6c, 6d is arranged.
  • the butt joint 9 extends in each case radially from an outer side A to an inner side B of the annular sections 2.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment which shows the connection of two adjacent ring sections 2.
  • the annular joint 3 in this case shows a large gap, and gives the view of one of the circumferential annular surfaces 7 and a therein circumferential groove 10 free, which forms a predominantly half circular area in cross section.
  • circumferential seal 8 is shown as a hose-like body.
  • a coupling unit 11a is shown in an exploded view, which consists essentially of two abutments to be connected. The abutments are arranged in each case in one of the tubbings 4 near the annular surfaces 7 in the region of the inner side B in the form of anchor pins 12.
  • a coupling element in the form of a ring member 13a is arranged, which lies in a form-fitting recess in the tubbing 4 and the opposing armature pin 12 encloses.
  • two further rod-shaped elements are arranged, which have exactly like the anchor pins 12 an external thread.
  • the coupling unit 11a to the anchor pin 12 each have a semicircular coupling plate 14, which via corresponding holes on the anchor pin 12 and the rod-shaped elements the coupling unit 11 a are placed on and on the Externally threaded screwed releasable connection means are mounted in the form of hex nuts.
  • FIG. 4 shows a plan view of a variant of the exemplary embodiment of FIG. 3 in the form of a coupling unit b, in which two abutments in the form of clamping plates 15 are formed.
  • the tubbing 4 here also have in the region of the coupling unit 11b semicircular recesses in which a ring member 13b is integrated over the annular joint 3 of time and experiences a clamping on the clamping plate 15.
  • the two clamping plates 15 are in each case coupled via a releasable connecting means with the tubbing 4.
  • FIG. 5 shows a further variant of a coupling unit 11c which, in analogy to FIGS. 3 and 4, connects two mutually opposite counter bearings in a spatially yielding manner.
  • the abutments are each formed by an extending in the plane of the annular surfaces 7 anchor plate 16a, each having a through hole as a game opening 17 and is fixedly connected to one of the tubbing 4.
  • a rod-shaped pin 18a is shown in an exploded view of the coupling unit 11c, which is guided through each individual game opening 17 of the armature plate 16a.
  • the bolt 18a itself in this case represents a releasable connecting means and has a significant excess length, wherein the diameter is at least 50% smaller than the diameter of the respective hole of the anchor plate 16a.
  • On both sides of the abutment spring elements 19a are pushed in the form of coil springs on the bolt 18a, so that the two bolt ends are resiliently supported by these about the game opening 17 through the respective anchor plate 16a.
  • FIG. 6 shows a coupling unit 11d which, in addition to two abutments to be connected, likewise has a bolt 18b and spring element 19a at both ends.
  • the bolt 18b is in this case made significantly longer, since the counter-bearings in each case by a Forming 20a are formed in the form of a through hole within a web of the tubbing 4 itself.
  • FIG. 7 shows a further variant of a coupling unit 11e.
  • one of the two abutments of the ring sections 2 to be connected is formed by an anchor plate 16b, while the opposite abutment has a bent anchor plate 16c.
  • the armature plate 16b Analogous to the anvil 16a, the armature plate 16b has a clearance opening 17, wherein its bearing takes place in a recess within one of the ring sections 2 in the region of the annular joint 3, in which the armature plate 16b is integrated into one of the tubbings 4 at a shallow angle to the inside B ,
  • the opposite armature plate 16c is also firmly connected to one of the adjacent ring sections 2 and has a trapezoidal bending shape as a folded sheet metal strip.
  • This bending mold is received in the opposite thrust bearing through the recess in combination with the flat-angle armature plate 16b parallel to the surface with a bearing clearance.
  • the bent armature plate 16c has an internal thread in the region of the play opening 17 of the armature plate 16b.
  • a bolt 18c, the anchor plate 16b and the bent armature plate 16c are connected to each other, the pin 18c is analogous to Figures 5 and 6 previously equipped with a spring element 19b, which at one end of the bolt 18c against the hexagon head and on the opposite side is supported around the game opening 17 of the armature plate 16b around.
  • FIG. 8 shows a variant of the coupling unit 11e shown in FIG.
  • a coupling unit 11 f which has a formation 20b and a bolt 18d and an anchor plate 16d.
  • the formation 20b is located in one of the tubbings 4 of the ring sections 2, which serves for the shape-adapted play reception of the anchor plate 16d bent analogously to the anchor plate 16c, which is fixedly connected to one of the opposite tubbings 4.
  • the counter bearing has a firmly integrated internal thread and a fitting opening 21 into which the bolt 18d is inserted.
  • the bent armature plate 16d has two for this purpose Through holes through which the bolt 18 d is guided before an external thread located at its end is connected to the internal thread of the thrust bearing.
  • FIG. 9 shows the adjusting element 5a arranged within the butt joint 9, which is arranged between two segments 4 opposite each other at a distance C with their end faces 22.
  • the adjusting element 5a has essentially two in the plane of the butt joint 9 mirror-inverted opposite side cheeks 23a and to the two outer annular surfaces 7 towards each a wedge-shaped expansion element 24a.
  • the expansion element 24a is opposite to the other expansion element 24a at right angles to the butt joint 9 in mirror image.
  • the section of the introduced into the annular surfaces 7 circumferential groove 10 can be seen.
  • the course of the groove 10 extends through the lying in the plane of the annular surfaces 7 parts of the adjusting element 5a and forms in the two side cheeks 23a each have a recess 25a.
  • Figure 10 illustrates this with pulled apart side cheeks 23a.
  • the side cheeks 23a each have a long drawn box profile, which completely covers the front sides 22 of the tubbing 4 in Figure 9 with its connection side 26a.
  • the connecting side 26a each includes a curved portion formed from a sheet, which forms a circular segment in cross section, wherein the apex of the circle segment in each case behind the end faces 22 in the tubbings 4 shown in FIG.
  • this is each formed with two inclined planes, whereby the two side cheeks 23a facing each other inclined surfaces 27a, whose common highest edge region in each case lies centrally of the side cheeks 23a and to the mutual annular surfaces 7 of the ring sections. 2 flattening linearly, causing the respective Cross-section of the side cheeks 23a is tapered toward the two recesses 25a located at the edge.
  • the wedge-shaped gaps between the side cheeks 23a, which open in each case to the end-face annular surfaces 7, are at least partially filled by the wedge-shaped spreading element 24a, whereby, as already shown in FIG. 9, they each face with their blunt wedge tip 28a.
  • One of the wedge tip 28a opposite side of the expansion element 24a is formed as an anchor plate 29a.
  • the two parallel to the inclined surfaces 27a extending sides of the wedge-shaped expansion element 24a each have pressure surfaces 30a, which are in full-surface contact with the inclined surfaces 27a of the side cheeks 23a.
  • the expansion element 24a is coupled via detachable connection means in each case with the side cheeks 23a of the adjustment element 5a.
  • these each have two arranged in their inclined surfaces 27a slots whose longitudinal direction extends between the two end faces annular surfaces 7 and in the course of the releasable connection means and thus the respective expansion element 24a slidably mounted are.
  • the expansion element 24a is connected to the opposing expansion element 24a by two tie rods 31a, the tie rods 31a being arranged parallel to one another and extending from anchor plate 29a to anchor plate 29a through the respective expansion element 24a and the respective anchor plate 29a.
  • the tie rods 31a are rotatably mounted within the expansion element 24a and have at one end a non-positively grasped hexagon head with conventional tools, wherein the opposite end of the tie rods 31a has an external thread, each in a fixedly connected to the anchor plate 29a element with corresponding internal thread in Intervention is.
  • each recess 25a each of which from a connecting side 26a of the side cheeks 23a the opposite connecting side 26a extends in the plane of the annular surfaces 7 and the cross-sectional shape of the circumferential groove 10 corresponds.
  • FIG 11 are from the inside B of the ring sections 2 to be reached maintenance openings 32a in the side cheeks 23a of the adjusting 5a to recognize.
  • the maintenance openings 32a within the side cheeks 23a are accessible only from the inside B of the ring sections 2, while the side cheeks 23a are closed to the outside A of the ring sections 2 over the entire surface.
  • FIG. 12 shows a variant of an adjusting element 5b, which is connected on one side to one of the tubbings 4 on the front side.
  • the adjusting element 5b has essentially two elongate wedge-shaped side cheeks 23b, which face each other in a mirror image parallel to one of the end faces 22.
  • One of the two side cheeks 23b stands here with its connection side 26b in full contact with one of the end faces 22 and covers them completely.
  • the opposite sides of the side cheeks 23 b are each formed as inclined planes which form between them a wedge-shaped gap which tapers from the outside A to the inside B out.
  • the oblique planes are in each case formed by inclined surfaces 27b, between which a wedge-shaped expansion element 24b is arranged.
  • This likewise extends over the entire width of one of the tubbings 4, the obliquely running side surfaces occupying only half the height between the outside A and the inside B and opening into a blunt wedge tip 28b.
  • One of the wedge tip 28b opposite side of the expansion element 24b is formed as a continuous anchor plate 29b.
  • the oblique side surfaces of the expansion element 24b are in this case designed as pressure surfaces 30b which are in contact with the oblique surfaces 27b of the adjustment element 5b on both sides.
  • the encircling groove 10 of the ring sections 2 also extends through the parts of the adjusting element 5b located in the plane of the annular surfaces 7 and forms between the two Side cheeks 23b each have a continuous recess 25b.
  • transverse straps 33 In plane of the inner side B, three symmetrically distributed transverse straps 33 are arranged, which extend in the circumferential direction of the ring sections 2 along their length and have elongated holes at their respective ends. The elongated holes are respectively behind the end faces 22, whereby the transverse straps 33 are coupled via detachable connection means 34 with one of the tubbings 4. While one of the transverse straps 33 extends in the middle of the ring sections 2, the other two are each close to the outer annular surfaces 7, without going beyond the width of the ring sections 2.
  • FIG. 13 illustrates further details of the adjusting element 5b through a modified perspective, with a section through one of the side cheeks 23b revealing the interior.
  • the side cheeks 23b and the expansion element 24b are in each case formed from hollow profiles which are stiffened by transverse walls 35 arranged transversely to the longitudinal direction.
  • the adjusting element 5b in this case has three mutually parallel tie rods 31 b, which extend in each case from the inside B centrally through the transverse straps 33 to the anchor plate 29b and thereby penetrate the spreader 24b on the wedge tip 28b and the anchor plate 29b.
  • the tie rods 31b have, at their end to be reached from the inside B, a hexagonal head which can be coupled with conventional tools, wherein the tie rods 31b themselves are rotatably mounted in the transverse straps 33 and the expansion element 24b.
  • the hexagon head of the tie rods 31b opposite end has an external thread, which is in engagement with the internal thread of fixedly connected to the anchor plate 29b elements.
  • the expansion element 24b is equipped with guide walls 36 extending beyond its pressure surfaces 30b, wherein the transverse walls 35 extend parallel to the annular surfaces 7 of the ring sections 2 and extend into the side walls 23b via corresponding slots 37 in the inclined surfaces 27b.
  • Disposed on the respective ends of the guide walls 36 located in the side cheeks 23b are detachable connecting means, which in turn are provided with guiding means.
  • slots 38 in the transverse walls 35 of the side cheeks 23b are in a sliding engagement.
  • FIG. 15 shows the detail of two segments 4 facing each other in the butt joint 9, the two end faces 22 of which are each connected to one half of a compliance element 6a.
  • the tubbings 4 in this case each form a common prefabricated element with one half of the compliance element 6a, wherein the respective half of the compliance element 6a is non-positively connected to a reinforcing braid made of steel of the reinforced concrete body of the tubbings 4 (not illustrated here).
  • the outer cross-sectional contour of the compliance element 6a parallel to the butt joint 9 in this case corresponds to the outer contours of the end faces 22, whereby the two end faces 22 are covered over the entire surface.
  • the two halves of the compliance element 6a are in this case each formed from a box profile, which in each case from the inside B to the outside A continuously extending hollow chambers 39 has.
  • the hollow chambers 39 are each formed by mutually parallel webs 40, each extending between two opposite and parallel to the end faces 22 extending longitudinal walls 41a of the respective box profile and two each extending in the plane of the annular surfaces 7 transverse walls 42a.
  • the webs 40 are here crossed at right angles to each other.
  • the transverse walls 42a each have a recess 43a, which fits into the peripheral groove 10 of the ring sections 2 in a form-fitting manner.
  • FIG. 16 shows a variant of the compliance element 6a already shown in FIG. 15, in which case only one of the tubbings 4 is shown in combination with one half of a compliance element 6b.
  • the compliance element 6b is in this case formed by two longitudinal walls 41b lying opposite each other, which are arranged parallel to one of the end sides 22.
  • the outer cross-sectional contour of one of the longitudinal walls 41b likewise covers one of the end faces 22 over its entire area.
  • the hollow chambers 39 located between the two longitudinal walls 41b are in this case formed from individual tubular bodies 44 which are each arranged in a row parallel to the longitudinal walls 41b and are in peripheral contact with each other.
  • the tubular body 44 in this case form two rows, which are separated from each other by a narrow metal strip as a gutter 45.
  • the course of the circumferential groove 10 along the annular surfaces 7 is in this case positively received by a recess 43b on the two sides of the compliance element 6b respectively in the plane of the annular surfaces 7.
  • FIG. 17 shows a variant of a compliance element 6c, which essentially has a one-part box profile.
  • the individual hollow chambers 39 are formed by webs 40 crossed at right angles to each other.
  • the two longitudinal walls parallel to the butt joint 9 are each formed of side walls 46, which are each a hollow profile and whose cross-sectional shape has a circular segment.
  • the circular arc of one of the side walls 46 is in this case adapted in shape in one of the end faces 22 and is non-positively connected to the reinforcement not shown here one of the tubbing 4.
  • the located in the plane of the annular surfaces 7 sides of the compliance element 6c have closed transverse walls 42b, in which in extension of the circumferential groove 10 each have a recess 43c is arranged. This extends beyond the transverse walls 42b out to the two outer circular arcs of the respective side wall 46th
  • FIG. 18 shows a further variant of a compliance element 6d which, in its arrangement of the hollow chambers 39, corresponds to the embodiment shown in FIG.
  • the two parallel to the end faces 22 extending side walls are not formed here by hollow side walls 46, but by in the inner region of the compliance element 6d to each other arched longitudinal walls 41c.
  • transverse walls 42c In the plane of the annular surfaces 7 located transverse walls 42c have analogous to Figure 17 recesses 43d, which cause a positive continuation of the circumferential groove 10.
  • FIG. 19 shows the circumferential seal 8 already shown in FIG. 2 in a detail detail.
  • the seal 8 in this case has a branch line 47 which is closed by a closure body 48.
  • the stub 47 is in this case designed as a rohi-shaped line which is connected to the seal formed as a hollow tube 8 such that a medium can pass through the opening of the stub 47 via this both in and out of the interior of the seal 8.
  • the stub 47 extends here from the seal 8 within the annular joint 3 to the inside B of the ring sections. 2
  • a shield tunneling device is generally used for the construction of an elongated underground tunnel section, which has an additional device for tubbing installation.
  • a rotating round cutting tool is advanced into the mountain material. This designated as a blade cutter has recesses over which the cut out material is removed by means of conveyor belts.
  • the freshly cut tunnel opening is lined directly with successively arranged ring sections 2.
  • This ring sections 2 represent a single-shell structure, which also meets the requirements of water impermeability in addition to the static requirements.
  • the ring sections 2 are each formed in the circumferential direction with their respective end faces 22 juxtaposed tubbing 4.
  • tubbings 4 are used. In the form of a modular system, these are each provided on the end faces 22 with an adjusting element 5a, 5b and / or a compliance element 6a, 6b, 6c, 6d.
  • the inherently rigid and unchangeable tubbings 4 made of reinforced concrete are thereby combined into an adaptable and adaptable system in the form of adjustable ring sections 2.
  • the ring sections 2 are made yielding by inserting the compliance element 6a, 6b, 6c, 6d in at least one butt joint 9 between the respective end faces 22 of the tubbings 4 that the ring sections 2 are enabled to escape the rock pressure due to the compression of the compliance element 6a, 6b, 6c, 6d and the associated circumferential change.
  • the compliance element 6a, 6b, 6c, 6d By reducing the diameter of the subterranean expansion 1, the forces occurring in the surrounding material are stored around.
  • the ring sections 2 are made adjustable by the adjustment element 5a, 5b inserted into the butt joint 9, so that the circumference and thus the diameter of the ring sections 2 are enlarged and enlarged the true bore diameter is adjusted.
  • the adjacent ring sections 2 are interconnected via a spatially compliant coupling unit 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, each between two adjacent tubbings 4 in the region of the annular joint 3 is arranged.
  • a spatially compliant coupling unit 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f each between two adjacent tubbings 4 in the region of the annular joint 3 is arranged.
  • the individual components are coupled and positioned securely and in the correct position.
  • a circumferential groove 10 is disposed in each case on the end-side annular surfaces 7 of the ring sections 2, in which a circular seal 8 is inserted.
  • the seal 8 is used in the form of a hose that can be filled with media whose cross-section is elastically changeable.
  • the Seal 8 can also be adapted to the requirements of an enlarged cross section by subsequent pressing.

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Abstract

Unterirdischer Ausbau als rohrförmige Innenschale eines Tunnels oder Schachtes, der in Längsrichtung hintereinander angeordnete Ringabschnitte (2) aufweist, die jeweils mit ihren stirnseitigen Ringflächen (7) in einer Ringfuge (3) zueinander ausgerichtet sind, wobei zwei benachbarte Ringabschnitte (2) durch eine Koppeleinheit (11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f) miteinander räumlich nachgiebig verbunden sind.

Description

Unterirdischer Ausbau mit nachgiebiger Kopplung
Die Erfindung betrifft einen unterirdischen Ausbau gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die technischen Grundlagen für die Errichtung moderner unterirdischer Bauten fußen vielfach auf den gesicherten Erkenntnissen des Bergbaus. Neben den durch Tunnelbauten aus der Praxis bekannten Gebirgsdurchdringungen in topografisch anspruchsvollen Gegenden erhöht sich insbesondere in dicht besiedelten Ballungsräumen die zukünftige Notwendigkeit der Auslagerung infrastruktureller Bauten unter die erschlossene Erdoberfläche. Eine hierbei mitunter durchführbare offene Bauweise geht allerdings vielfach mit starken Beeinträchtigungen der oberirdischen Nutzung während der Bauphase einher, so dass dem geschlossenen bergmännischen Vortrieb auch hier der Vorzug gegeben wird. Allen gemein ist die erforderliche Auskleidung des gewonnenen Hohlraums mit mindestens einem statisch tragfähigen Innenausbau. Neben der sicheren Lastabtragung aufliegender Erdschichten stellen insbesondere
BESTÄTIGUNGSKOPIE dynamische Beanspruchungen und Konvergenzverhalten beispielsweise durch Setzungen des umliegenden Erdreichs und Gesteins, hohe Anforderungen an die zu erstellende Innenschale von Tunneln und Schächten.
Bereits seit Mitte des 19. Jahrhunderts ist es vorbekannt, für die tragende Innenschale in Längsrichtung hintereinander angeordnete rohrförmige Ringabschnitte zu verwenden, die sich mitunter aus einzelnen Segmenten, beispielsweise einzelnen Tübbings, zusammensetzen. Der Vorteil liegt in einer prozesssicheren und mit hoher Maßhaltigkeit verbundenen Vorfertigung der erforderlichen Bauteile, die mit einer kontinuierlichen Vortriebsgeschwindigkeit eingebracht werden können. Die einzelnen Segmente können beispielsweise aus Gusseisen oder Beton gefertigt sein, wobei die gusseiserne Variante auch als verlorene Schalung für eine anschließende Ortbetonauskleidung Verwendung findet. Tendenziell wird die einschalige Bauweise bevorzugt, die gleichzeitig optische und statische Anforderungen bei gleichzeitiger Dichtheit gegen anstehendes Wasser erfüllt.
Heutzutage finden vielfach moderne Tübbings Verwendung, die als vorgefertigte Betonsegmente hinter geschlossenen Schildvortrieben als fertiger Unterstützungsausbau eingesetzt werden. Um eine in sich geschlossene und statisch tragfähige Tunnelröhre zu erhalten, werden die einzelnen Segmente innerhalb der gebohrten Röhre miteinander jeweils zu einzelnen umlaufenden Ringabschnitten verbunden. Um eine statische sowie wasserundurchlässige Gesamtwirkung zu erhalten, werden die in sich geschlossenen Ringabschnitte ebenfalls untereinander gekoppelt. Neben einer leichten und von der Innenseite aus gut zu erreichenden Verbindung ist insbesondere auch auf eine spätere Austauschbarkeit einzelner Koppeleinheiten zu achten.
Die DE 1 246 789 A offenbart hierzu eine Verbindungseinrichtung in sich steifer Tübbings aus Beton mittels Spannstäben, die von der Innenseite des Ausbaus aus durch in benachbarten Tübbings angeordnete Innenstegen hindurch geführt werden, um diese miteinander zu verbinden. Um die Wandungen der Tübbings nicht statisch unnötig zu verdicken, werden die Spannstäbe durch in den Innenstegen angeordnete Rohre bogenförmig geführt, so dass die jeweiligen mit einem Außengewinde ausgebildeten Enden der Spannstäbe schräg in den Inneraum des Ausbaus hineinragen und mittels aufschraubbarer Verbindungsmittel gegen die Stege gespannt sind. Bei guter Erreichbarkeit ist so auch ein nachträglicher Austausch oder ein späteres Nachspannen problemlos gegeben. Allerdings lässt diese Art der Verbindungsanordnung keine ausreichende Bewegungsmöglichkeit zwischen den einzelnen Ringabschnitten zu und ist somit als weitestgehend starr zu bezeichnen.
Die DE 34 42 501 A1 offenbart hierzu einen nachgiebigen Ausbau für Tunnel oder Strecken, der im Wesentlichen aus in Tübbingachse wellenförmig geformten und untereinander verbundenen Ringabschnitten aus Stahl ausgeht. Die Nachgiebigkeit resultiert hierbei aus elastischen und/oder plastischen Verformungen der hierbei mehr oder weniger harmonikaförmig gewellten Tübbingröhre in sich. Somit kann das System beispielsweise nicht auf moderne Tübbings aus Beton angewendet werden, da diese keinerlei relevante Verformbarkeit in Tunnellängsrichtung zulassen. Überdies führt das„Ziehen" der Wellenform zu einer Begradigung der Tunnelwand, wodurch das zuvor durch die einzelnen„Höhen" und„Täler" des Ausbaus geformte umliegende Erdreich und Gestein nachrutscht und damit weitere Umlagerungen nach sich zieht.
Um sich den jeweiligen Anforderung der vorherrschenden Bodenverhältnisse sowie dessen Bewegungen anpassen zu können, ist es generell notwendig, eine begrenzte Verformbarkeit des unterirdischen Ausbaus in Längsrichtung zu gewährleisten, der auch den Einsatz moderner Ausbauverfahren zulässt. Die hierzu bekannten Lösungen bewirken allerdings nahezu unbewegliche Verbindungen, die jeweils eine mit lösbaren Verbindungsmitteln oder auch festen Ankern ausgestattete Kopplung aufweisen oder aber den Einsatz von Stahltübbings mit vorgegebener Wellenform erfordern.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen unterirdischen Ausbau als rohrförmige Innenschale eines Tunnels oder Schachtes zu schaffen, der eine begrenzte Verformbarkeit gestattet, um sich den jeweiligen Anforderungen und Bewegungen des umliegenden Erdreichs und Gesteins zerstörungsfrei anzupassen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem unterirdischen Ausbau gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 13.
Die Erfindung schafft einen unterirdischen Ausbau als rohrförmige Innenschale eines Tunnels oder Schachtes, der in seiner Längsrichtung hintereinander angeordnete Ringabschnitte aufweist. Die einzelnen Ringabschnitte sind jeweils mit ihren stirnseitigen Ringflächen in einer Ringfuge zueinander ausgerichtet. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei benachbarte Ringabschnitte durch eine Koppeleinheit miteinander räumlich nachgiebig verbunden. Hierdurch ist eine räumliche Nachgiebigkeit des unterirdischen Ausbaus gegeben, der sich somit den jeweiligen Bewegungen des umliegenden Erdreichs und Gesteins zerstörungsfrei anpassen kann. Durch die gewonnene Bewegungsfreiheit zwischen den einzelnen Ringabschnitten können diese spannungsfrei ihre Lage zueinander verändern, bei gleichzeitiger lagerichtiger Positionierung untereinander. Durch die begrenzte Nachgiebigkeit ist eine wirtschaftlichere Dimensionierung der einzelnen Ausbauelemente gegeben, da sich die auftretenden Verformungsbelastungen innerhalb der Verbindungen und den hierfür erforderlichen Ankerpunkten deutlich reduzieren.
Im Rahmen der Erfindung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, dass die Koppeleinheit eine lösbare Verbindung ist, die mindestens ein lösbares Verbindungsmittel aufweist. Vorteilhafterweise ist das Verbindungsmittel von einer Innenseite der Ringabschnitte und somit aus dem Innenraum des unterirdischen Ausbaus aus zugänglich. Insbesondere die Lösbarkeit der Verbindung schafft ein Höchstmass an Flexibilität, die sich beispielsweise durch einen einfachen Austausch sowie die spätere Erneuerung auszeichnet. Hierdurch ist auch ein nachträglicher Einbau in bereits bestehende Ausbauten denkbar. Darüber hinaus wird ein universeller Einsatz zwischen unterschiedlichen Abschnitten geschaffen, die sich beispielsweise in ihrer Gestalt oder der Wahl der Materialien unterscheiden können. Auch die nachgiebige Integration bereits bestehender Ausbauten mit neu zu errichtenden Abschnitten wird somit ermöglicht.
Die Koppeleinheit weist im Wesentlichen ein Koppelelement auf, welches zwei Gegenlager räumlich nachgiebig miteinander verbindet. Die Gegenlager selbst weisen hierbei einen festen oder einen lösbaren Verbund mit einem der Ringabschnitte auf. Durch eine vereinheitlichte Anordnung von Gegenlagern in oder an den zu verbindenen Abschnitten wird somit eine problemlose und schnelle Kopplung untereinander erreicht. Die für eine Kopplung notwendigen Bauteile reduzieren sich hierbei auf ein Minimum, so dass der Grad der Vorfertigung erhöht wird und eine Anpassung vor Ort entfällt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Koppelelement zwischen den zu verbindenden Gegenlagern ein zum Verlauf der Innenseite parallel angeordnetes Ringbauteil ist. Die einzelnen Gegenlager werden hierbei durch Ankerzapfen oder Klemmbleche gebildet. Auch wenn das Koppelelement verschiedene Ausgestaltungen und Formen wie beispielsweise mehreckig oder oval haben kann, wird erfindungsgemäß der kreisrunden Form der Vorzug gegeben. Der besondere Vorteil liegt hierbei in der einfachen Handhabung des Koppelelements, welches als rundes Ringbauteil richtungsunabhängig die beiden sich gegenüberliegenden Gegenlager verbindet, indem dieses einfach um die Gegenlager herum auf die Innenseite der Ringabschnitte gelegt und mittels der lösbaren Verbindungsmittel fixiert wird. Durch die geometrisch eindeutige Form ist eine überaus schnelle Sichtkontrolle gegeben, die den bestimmungsgemäßen Einsatz des Koppelelements eindeutig bestätigt. Überdies lässt eine leicht zu erkennende Formänderung Rückschlüsse auf die Verschiebung der miteinander nachgiebig verbundenen Ringabschnitte zu. Auf diese Weise kann bereits zu Beginn ein bestimmtes Nachgiebigkeitsverhalten der Ringabschnitte untereinander eingestellt werden, indem beispielsweise ein Ringbauteil mit Übermass eingesetzt wird, so dass bis zu einem bestimmten Punkt eine gewollte Bewegung innerhalb der Ringfuge einsetzt. Auch ein nachträglicher Wechsel hin zu unterschiedlichen Eigenschaften bewirkt ein kontrolliertes Steuern der Verschiebungsprozesse untereinander. Neben der Verwendung unterschiedlicher Materialien und Festigkeiten für das Ringbauteil ist dieses vorzugsweise aus einem eher weichen Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus Baustahl St 37 beziehungsweise S235J.
Nebst dem Einsatz des Ringelements sieht die Erfindung in einer Variante vor, dass das Koppelelement ein Bolzen ist. Hierfür werden die entsprechenden Gegenlager durch Ankerbleche oder Ausformungen in den einzelnen Ringabschnitten gebildet, wobei die Ankerbleche jeweils über lösbare Verbindungsmittel oder fest integriert sind. Vorteilhafterweise werden diese bereits bei Herstellung der Ringabschnitte oder deren einzelnen Segmenten mit eingearbeitet, was die Errichtung und Kopplung vor Ort deutlich zeitverkürzt.
Auch wenn der Bolzen beispielsweise durch Verkröpfen als dauerhaft feste Verbindung eingesetzt werden kann, ist dieser in vorteilhafterweise auch zugleich das lösbare Verbindungsmittel der Koppeleinheit. Um die notwendige räumliche Nachgiebigkeit zu realisieren, sind die zu verbindenden Gegenlager jeweils mit einer durchgehenden Öffnung versehen, wobei der Bolzen durch mindestens eine Spielöffnung oder eine Passöffnung hindurch angeordnet ist. Während die Passöffnung des Gegenlagers den Bolzen in seiner radialen Lage fixiert, sorgt die Spielöffnung des Gegenlagers für die notwendige Beweglichkeit innerhalb der Verbindung, wobei sich ein Bolzenende entweder direkt oder über ein vorgespanntes Federelement um die Spielöffnung oder die Passöffnung der Gegenlager herum in Längsrichtung des Bolzens abstützt. Das Federelement stabilisiert zunächst die Lage des Bolzens innerhalb der Öffnungen und sorgt in dessen Längsrichtung für den notwendigen Widerstand zu den auftretenden Verschiebungen. Auch hierbei ist ein späterer Austausch oder Ersatz des Koppelelements selbst problemlos durchführbar und der Einsatz generell mit handelsüblichen Werkzeugen für genormte Schraubverbindungen zu realisieren. Der Einsatz von zu verbindenden Ringabschnitten lässt eine Vielzahl von Fertigungsmethoden und Formen zu, die sich im Ergebnis beispielsweise durch vorgefertigte Rohrabschnitte aus Stahl, Beton oder Kunststoffen auszeichnen. In diesem Zusammenhang sieht die Erfindung vor, dass mindestens einer der angeordneten Ringabschnitte durch in Umfangsrichtung mit den Stirnseiten aneinandergereihte Tübbings gebildet ist, wobei die einzelnen Tübbings aus Beton gebildet sind. Grundsätzlich sind aber auch hier verschiedene Werkstoffe und Werkstoffkombinationen denkbar, die einem untertägigen Einsatz gerecht werden, wie es beispielsweise bei Stahl der Fall ist. Speziell bei großen Durchmessern stößt die Vorfertigung fertiger Ringabschnitte an wirtschaftliche und Machbarkeitsgrenzen, so dass der segmentierten Zusammensetzung zu in sich geschlossenen Ringen der Vorzug zu geben ist.
Speziell bei der Zusammensetzung aus stirnseitig aneinandergereihten Segmenten sieht die Erfindung vor, dass mindestens eine Koppeleinheit im Bereich der Ringfuge zweier benachbarter Tübbings angeordnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass mindestens alle benachbarten tragenden Bauteile des unterirdischen Ausbaus eine Kopplung miteinander erfahren. Hierdurch wird ein unerwünschtes Aufklaffen der Ringfuge innerhalb nicht gekoppelter Teilbereiche vermieden, wobei sich auch die Standsicherheit des Ausbaus insgesamt erhöht.
Vor dem Hintergrund eines als Gesamtsystem zusammenwirkenden unterirdischen Ausbaus wird es als vorteilhaft angesehen, dass ein Verstellelement zwischen den Stirnseiten der Tübbings angeordnet ist, wodurch ein durch das Verstellelement bewirkter Abstand der Stirnseiten der Tübbings zueinander veränderbar ist. Auch wenn das Verstellelement außerhalb der zwischen den benachbarten Stoßfugen liegenden Stoßfuge beispielsweise in den Tübbings oder generell neben der Ringebene angeordnet sein kann und über eine geeignete Verbindung mit den Tübbings gekoppelt ist, wird die erfindungsgemäße Anordnung des Verstellelements in Umfangsebene der einzelnen Ringabschnitte bevorzugt. Hierdurch ergibt sich ein kompaktes geschlossenes System, innerhalb dem die auftretenden Ringkräfte statisch vorteilhaft durchgeleitet werden. Überdies bewirkt die Integration des Verstellelements innerhalb der Ringebene die bestmögliche Ausnutzung des durch den Tübbing-Ausbau geschaffenen Innenvolumens.
Vor dem Hintergrund eines möglichst variablen Einsatzes des unterirdischen Ausbaus sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, dass ein stauchbares Nachgiebigkeitselement in der Stoßfuge zwischen den Stirnseiten der Tübbings angeordnet ist, wodurch ein durch das Nachgiebigkeitselement bewirkter Abstand der Stirnseiten der Tübbings zueinander durch das elastische oder plastische Stauchen des Nachgiebigkeitselements verkleinerbar ist. Der Vorteil liegt in einer passiven umfangsseitigen Anpassungsmöglichkeit der Ringabschnitte an mögliche Setzungen des umliegenden Erdreichs oder Gebirges. Diese Bewegungen setzen zumeist nach dem Auffahren der Tunnelröhre ein und bewirken ein Zusammendrücken der das Rohr umschließenden Gesteinsformationen. Dieser Vorgang kann unterschiedlich schnell ablaufen und bis zu einige Monate andauern. Durch das Stauchen des Nachgiebigkeitselements entziehen sich die Ringabschnitte den dabei auftretenden Mehrbelastungen und lassen dabei eine Umlagerung der Kräfte im umliegenden Erdreich und Gestein zu. Auf diese Weise können die Tübbings deutlich wirtschaftlicher dimensioniert werden, da sie nicht den vollen, durch Setzungen und sonstige Konvergenzen begründeten Gebirgsdruck aufnehmen müssen.
Alternativ ist das Nachgiebigkeitselement ein stauchbarer Teil des zuvor erwähnten Verstellelements oder wird mit diesem innerhalb der einzelnen Ringabschnitte kombiniert. Durch die Kombination innerhalb eines Bauteils erhöht sich das Mass der Vorfertigung und lässt eine einheitliche Produktionsweise zu.
Um eine dichte Verbindung zwischen den zu verbindenden Ringabschnitten zu erhalten, sieht die Erfindung vor, dass in der Ringfuge eine sich jeweils über die Ringflächen umlaufend erstreckende Dichtung eingegliedert ist. Durch die geschlossene Gestalt in Form eines O-Rings werden die Ringflächen gegeneinander sicher gegen mögliches Eindringen von umgebendem Wasser gedichtet. Neben möglicherweise anstehendem Grundwasser ist dies grundsätzlich auch bei allen Ausführungen unterhalb der Wasseroberfläche vorzusehen. Auch wenn die Dichtung beispielsweise aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt ihre dichtende Wirkung entfalten kann, wird in vorteilhafter Weise hierfür eine einteilige kreisförmige Vollgummidichtung verwendet. Der Pressdruck innerhalb der Ringfuge durch die Kopplung der Ringabschnitte untereinander reicht aus, um den notwendigen Dichtheitsgrad zu erreichen. Über eine innerhalb der Ringflächen umlaufend angeordnete Ringnut werden auch die jeweiligen Bewegungen der Ringabschnitte untereinander sicher durch Verformungen und lagegenaue Fixierung der Dichtung aufgenommen.
Speziell unter extremen Bedingungen sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Dichtung aus einem Vollmaterial oder einem mit unterschiedlichen Medien befüllbaren radial flexiblen Schlauch gebildet ist. Durch das Einbringen eines Mediums in das Innere des Schlauchs wird eine elastische Querschnittsänderung der Schlauchdichtung bewirkt, die auch bei fehlendem oder nur geringem Anpressdruck innerhalb der Ringfuge ihre dichtende Wirkung erzielt, indem sie selbst den notwendigen Anpressdruck durch Volumenzuwachs erzeugt. Über ein von der Innenseite des unterirdischen Ausbaus aus zu erreichendes Ventil, welches als Stichleitung eine Verbindung zum Inneren der Dichtung schafft, kann auch im Nachhinein ein Befüllen sowie Verpressen der Dichtung erfolgen. Neben gasförmigen Medien können beispielsweise auch dauerelastische oder aushärtende Materialien in die Dichtung eingebracht werden. Vorteilhafterweise ist die Schlauch-Dichtung hierfür mit einer zweiten Stichleitung ausgestattet, über die ein innerhalb der Dichtung befindliches und beim Nachverpressen verdrängtes Medium austreten kann.
Der erfindungsgemäße unterirdische Ausbau wird somit höchsten Ansprüchen an einen modernen und in der Handhabung flexiblen einschaligen Innenausbau gerecht. Neben einer räumlich nachgiebigen Kopplung zweier benachbarter Ringabschnitte untereinander ist eine gute Erreichbarkeit und ein problemloser späterer Austausch der Koppeleinheit oder Teile davon gegeben. In Kombination mit einem Verstellelement oder einem Nachgiebigkeitselement oder einer Kombination aus beiden wird durch die räumlich nachgiebige Kopplung sichergestellt, dass das unterschiedliche "Atmen" in Form von Umfangsänderungen der einzelnen Ringabschnitte untereinander möglich ist und auch weitestgehend spannungsfrei verlaufen kann. Hierdurch können die benachbarten Ringabschnitte unterschiedliche Durchmesser einnehmen, ohne durch einen starren Verbund mit benachbarten Ringabschnitten daran gehindert zu werden. Insgesamt werden hierdurch die einzelnen Segmente sicher und exakt untereinander positioniert bei gleichzeitiger räumlicher Bewegungsfreiheit.
Durch die Möglichkeit einer sich den jeweiligen Gegebenheiten umfangsseitig aktiv anpassbaren Ausgestaltung jedes einzelnen der Ringabschnitte ergibt sich im praktischen Einsatz ein jeweils individueller Mehrwert, der eine vereinfachte Handhabung und einen deutlich erhöhten Gestaltungsspielraum generiert. Insgesamt wird der Einbau erleichtert und mitunter beschleunigt, da jede einzelne Koppeleinheit der Ringabschnitte leicht zu erreichen ist und die sonst starre Form der Innenschale problemlos und sicher angepasst werden kann. Durch die Kombination mit passiven Nachgiebigkeitselementen und räumlich nachgiebigen Koppeleinheiten steht dem Fachmann nunmehr ein vor Ort anpassungsfähiges und leistungsstarkes Baukastensystem für den modernen Innenausbau unterirdischer Ausbauten, insbesondere von Tunneln und Schächten, zur Verfügung.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäßen unterirdischen
Ausbau als Ausschnitt aus einer durchlaufenden Tunnelröhre;
Figur 2 den unterirdischen Ausbau aus Figur 1 in einer Frontansicht mit
Blick in Richtung der Längsachse in das Innere des Ausbaus; einen Ausschnitt zweier benachbarter Ringabschnitte in perspektivischer Darstellungsweise mit einer Koppeleinheit in einer Explosionsdarstellung; eine Koppeleinheit als Variante der Figur 3 in einer Aufsicht mit geänderter Befestigung; eine Koppeleinheit gemäß der Darstellung der Figur 3 in einer Variante mit stabförmigem Verbindungselement; eine Koppeleinheit gemäß der Darstellung der Figur 5 in einer Variante mit geänderten Koppelflächen; eine Koppeleinheit als Variante zu den Figuren 3 bis 6 gemäß der Darstellungen der Figuren 5 und 6 in einer geänderten Perspektive mit einer geänderten Verbindungsanordnung; eine Koppeleinheit gemäß der Darstellung der Figur 7 in einer Variante mit geänderten Koppelflächen; in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Verstellelement innerhalb des Ausschnitts zweier Ringabschnitte; das aus den Ringabschnitten extrahierte Verstellelement gemäß der Darstellung der Figur 9 in teilweiser Explosionsdarstellung; das Verstellelement gemäß der Darstellung der Figur 10 in einer geänderten Perspektive; ein Verstellelement in einer Variante der Figuren 9 bis 11 mit einem der Tübbings im Ausschnitt in perspektivischer Darstellungsweise; das Verstellelement gemäß der Darstellung der Figur 12 mit teilweise geschnittenen Bauteilen in geänderten Perspektive; Figur 14 das Verstellelement gemäß der Darstellungen der Figuren 12 und 13 in einer teilweisen Explosionsdarstellung mit teilweise geschnittenen Komponenten in einer geänderten Perspektive;
Figur 15 zwei benachbarte Tübbings innerhalb eines der Ringabschnitte im
Ausschnitt mit jeweils einer der Hälften eines stauchbaren Nachgiebigkeitselements;
Figur 16 ein Nachgiebigkeitselement in einer Variante der Figur 15 innerhalb eines Ausschnitts mit einem der Tübbings mit geänderten Innenformen;
Figur 17 ein Nachgiebigkeitselement in einer Variante der Figur 16 in gleicher Darstellungsweise in Kombination mit einem der Tübbings im Ausschnitt;
Figur 18 ein Nachgiebigkeitselement als Variante der Figur 17 mit geänderten Seitenflächen in gleicher Darstellungsweise und
Figur 19 eine Dichtung innerhalb eines perspektivischen Ausschnitts der
Stirnseite eines Tübbing-Rings.
Figur 1 zeigt als Ausschnitt die einzelnen Bauteile des unterirdischen Ausbaus 1 in einer seitlichen Außenansicht einer Tunnelröhre, der sich aus drei erkennbaren und daneben angedeuteten, in Längsrichtung hintereinander angeordneten Ringabschnitten 2 zusammensetzt. Zwischen den einzelnen Ringabschnitten 2 befindet sich jeweils eine umlaufende Ringfuge 3. Jeder der Ringabschnitte 2 setzt sich in Umfangsrichtung aus aneinander gereihten Tübbings 4 zusammen, wobei zwischen einigen benachbarten Tübbings 4 in Umfangsrichtung jeweils ein Verstellelement 5a, 5b oder jeweils ein Nachgiebigkeitselement 6a, 6b, 6c, 6d angeordnet ist.
Mit Blick in Tunnellängsrichtung stellt Figur 2 eine perspektivische Innenansicht der drei kreisrunden hintereinander liegenden Ringabschnitte 2 dar. Der vor Kopf gelegene Teil der Ringabschnitte 2 weist sichtbar eine von zwei stirnseitig umlaufenden Ringflächen 7 auf, über die die Ringabschnitte 2 zueinander ausgerichtet sind. Im Bereich der Ringflächen 7 ist eine umlaufende kreisrunde Dichtung 8 zu erkennen, die innerhalb der Ringfuge 3 verläuft und die Ringabschnitte 2 untereinander dichtet. Zwischen jeweils zwei Tübbings 4 befindet sich in Umfangsrichtung jedes einzelnen der Ringabschnitte 2 jeweils eine Stoßfuge 9, innerhalb der das Verstellelement 5a, 5b oder das Nachgiebigkeitselement 6a, 6b, 6c, 6d angeordnet ist. Die Stoßfuge 9 verläuft jeweils radial von einer Außenseite A zu einer Innenseite B der Ringabschnitte 2.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches die Verbindung zweier benachbarter Ringabschnitte 2 aufzeigt. Zur besseren Verdeutlichung zeigt die Ringfuge 3 hierbei einen großen Spalt, und gibt den Blick auf eine der umlaufenden Ringflächen 7 sowie eine darin befindliche umlaufende Nut 10 frei, die im Querschnitt eine überwiegend halbe Kreisfläche bildet. In Ebene der Nut 10 ist die darin befindliche umlaufende Dichtung 8 als schlauchartiger Körper dargestellt. Zur Verbindung der beiden Ringabschnitte 2 ist in einer Explosionsdarstellung eine Koppeleinheit 11a aufgezeigt, die im Wesentlichen aus zwei zu verbindenden Gegenlagern besteht. Die Gegenlager sind hierbei jeweils in einem der Tübbings 4 nahe der Ringflächen 7 im Bereich der Innenseite B in Form von Ankerzapfen 12 angeordnet. Diese sind fest mit den Tübbings 4 verbunden und stehen jeweils senkrecht auf der Innenseite B der beiden Ringabschnitte 2. Um die beiden Ankerzapfen 12 miteinander zu verbinden, ist ein Koppelelement in Form eines Ringbauteils 13a angeordnet, welches in einer formangepassten Vertiefung in den Tübbings 4 liegt und die sich gegenüberstehenden Ankerzapfen 12 umschließt. Neben den Ankerzapfen 12 sind jeweils zwei weitere stabförmige Elemente angeordnet, die genau wie die Ankerzapfen 12 ein Außengewinde aufweisen. Um das Ringbauteil 13a in seiner Lage parallel zur Innenseite B der jeweiligen Ringabschnitte 2 um die Ankerzapfen 12 herum zu fixieren, weist die Koppeleinheit 11a an den Ankerzapfen 12 jeweils eine halbkreisförmige Koppelplatte 14 auf, die über entsprechende Löcher auf die Ankerzapfen 12 sowie die stabförmigen Elemente der Koppeleinheit 11a aufgesetzt sind und über auf die Außengewinde aufgeschraubte lösbare Verbindungsmittel in Form von Sechskantmuttern befestigt sind.
Figur 4 stellt in einer Aufsicht eine Variante des Ausführungsbeispiels der Figur 3 in Form einer Koppeleinheit b dar, bei der zwei Gegenlager in Form von Klemmblechen 15 ausgebildet sind. Die Tübbings 4 weisen hierbei im Bereich der Koppeleinheit 11b ebenfalls halbkreisförmige Ausnehmungen auf, in denen ein Ringelement 13b über die Ringfuge 3 hinweg integriert ist und an den Klemmblechen 15 eine Klemmung erfährt. Die beiden Klemmbleche 15 sind hierbei jeweils über ein lösbares Verbindungsmittel mit den Tübbings 4 gekoppelt.
In Figur 5 ist eine weitere Variante einer Koppeleinheit 11c dargestellt, die analog der Figuren 3 und 4 zwei sich gegenüberliegende Gegenlager räumlich nachgiebig miteinander verbindet. Die Gegenlager werden hierbei jeweils durch ein in Ebene der Ringflächen 7 verlaufendes Ankerblech 16a gebildet, das jeweils ein durchgehendes Loch als Spielöffnung 17 aufweist und fest mit einem der Tübbings 4 verbunden ist. Um die beiden Gegenlager miteinander zu verbinden, ist in einer Explosionsdarstellung der Koppeleinheit 11c ein stabförmiger Bolzen 18a aufgezeigt, der durch jede einzelne Spielöffnung 17 des Ankerblechs 16a geführt wird. Der Bolzen 18a selbst stellt hierbei ein lösbares Verbindungsmittel dar und weist eine deutliche Überlänge auf, wobei der Durchmesser wenigstens 50 % kleiner ist als der Durchmesser des jeweiligen Lochs der Ankerbleche 16a. Beidseitig der Gegenlager sind Federelemente 19a in Form von Spiralfedern auf den Bolzen 18a geschoben, so dass sich die beiden Bolzenenden über diese jeweils federnd zu dem jeweiligen Ankerblech 16a um die Spielöffnung 17 hin abstützt.
In einer weiteren Variante stellt Figur 6 eine Koppeleinheit 11d dar, die neben zwei zu verbindenden Gegenlagern ebenfalls einen Bolzen 18b sowie an beiden Enden das Federelement 19a aufweisen. Der Bolzen 18b ist hierbei deutlich länger ausgeführt, da die Gegenlager hierbei jeweils durch eine Ausformung 20a in Form einer durchgehenden Bohrung innerhalb eines Stegs der Tübbings 4 selbst gebildet werden.
Eine weitere Variante einer Koppeleinheit 11e stellt die Figur 7 dar. Hierbei wird eines der beiden Gegenlager der zu verbindenden Ringabschnitte 2 durch ein Ankerblech 16b gebildet, während das gegenüberliegende Gegenlager ein gebogenes Ankerblech 16c aufweist. Analog dem Gegenlager 16a weist das Ankerblech 16b eine Spielöffnung 17 auf, wobei dessen Lagerung in einer Ausnehmung innerhalb eines der Ringabschnitte 2 im Bereich der Ringfuge 3 erfolgt, bei der das Ankerblech 16b in einem flachen Winkel zur Innenseite B in einen der Tübbings 4 integriert ist. Das gegenüberliegende Ankerblech 16c ist hierbei ebenfalls mit einem der benachbarten Ringabschnitte 2 fest verbunden und weist als gekanteter Blechstreifen eine trapezförmige Biegeform auf. Diese Biegeform wird im gegenüberliegenden Gegenlager durch die Ausnehmung in Kombination mit dem im flachen Winkel verlaufenden Ankerblech 16b flächenparallel mit einem Lagerspiel aufgenommen. Das gebogene Ankerblech 16c weist im Bereich der Spielöffnung 17 des Ankerblechs 16b ein Innengewinde auf. Über einen Bolzen 18c werden das Ankerblech 16b sowie das gebogene Ankerblech 16c miteinander verbunden, wobei der Bolzen 18c analog der Figuren 5 und 6 zuvor mit einem Federelement 19b ausgestattet ist, welches sich an einem Ende des Bolzens 18c gegen dessen Sechskantkopf und an der gegenüberliegen Seite um die Spielöffnung 17 des Ankerblechs 16b herum abstützt.
Figur 8 zeigt eine Variante der in Figur 7 dargestellten Koppeleinheit 11e auf. Hierbei wird eine Koppeleinheit 11 f dargestellt, die eine Ausformung 20b sowie einen Bolzen 18d und ein Ankerblech 16d aufweist. Die Ausformung 20b befindet sich hierbei in einem der Tübbings 4 der Ringabschnitte 2, die zur formangepassten Spielaufnahme des analog dem Ankerblech 16c gebogenen Ankerblechs 16d dient, welches fest mit einem der gegenüberliegenden Tübbings 4 verbunden ist. Neben der Ausformung 20b weist das Gegenlager ein fest integriertes Innengewinde sowie eine Passöffnung 21 auf, in die der Bolzen 18d eingesetzt wird. Das gebogene Ankerblech 16d weist hierfür zwei Durchgangsbohrungen auf, durch die der Bolzen 18d geführt wird, bevor ein an seinem Ende befindliches Außengewinde mit dem Innengewinde des Gegenlagers verbunden wird.
Figur 9 zeigt das innerhalb der Stoßfuge 9 angeordnete Verstellelement 5a, welches zwischen zwei sich in einem Abstand C mit ihren Stirnseiten 22 gegenüberliegende Tübbings 4 angeordnet ist. Das Verstellelement 5a weist im Wesentlichen zwei in Ebene der Stoßfuge 9 spiegelbildlich gegenüberliegende Seitenwangen 23a sowie zu den beiden äußeren Ringflächen 7 hin jeweils ein keilförmiges Spreizelement 24a auf. Das Spreizelement 24a steht dem anderen Spreizelement 24a rechtwinklig zur Stoßfuge 9 spiegelbildlich gegenüber. In Ebene der Ringflächen 7 ist der Ausschnitt der in die Ringflächen 7 eingebrachten umlaufenden Nut 10 erkennbar. Der Verlauf der Nut 10 erstreckt sich durch die in Ebene der Ringflächen 7 liegenden Teile des Verstellelements 5a und bildet in den beiden Seitenwangen 23a jeweils eine Aussparung 25a.
Zur besseren Darstellung der einzelnen Komponenten des Verstellelements 5a stellt Figur 10 dieses mit auseinander gezogenen Seitenwangen 23a dar. Die Seitenwangen 23a weisen jeweils ein langgezogenes Kastenprofil auf, welches mit seiner Verbindungsseite 26a die Stirnseiten 22 der Tübbings 4 in Figur 9 vollständig bedeckt. Darüber hinaus beinhaltet die Verbindungsseite 26a jeweils eine aus einem Blech geformte Wölbung, die im Querschnitt ein Kreissegment bildet, wobei der Scheitel des Kreissegments jeweils hinter die Stirnseiten 22 in die in Figur 9 hierzu formangepasst dargestellten Tübbings 4 hinein verläuft.
Auf einer der Verbindungsseite 26a gegenüberliegenden Seite des Kastenprofils ist dieses jeweils mit zwei schräg verlaufenden Ebenen ausgebildet, wodurch die beiden Seitenwangen 23a zueinander gerichtete Schrägflächen 27a aufweisen, deren gemeinsamer höchster Kantenbereich jeweils mittig der Seitenwangen 23a liegt und die zu den beiderseitigen Ringflächen 7 der Ringabschnitte 2 linear abflachen, wodurch der jeweilige Querschnitt der Seitenwangen 23a zu den beiden am Rand gelegenen Aussparungen 25a hin verjüngt wird.
Die sich jeweils zu den stirnseitigen Ringflächen 7 öffnenden keilförmigen Spalten zwischen den Seitenwangen 23a werden jeweils durch das keilförmige Spreizelement 24a zumindest teilweise ausgefüllt, wobei sich diese, wie bereits in Figur 9 dargestellt, jeweils mit ihrer stumpfen Keilspitze 28a gegenüberliegen.
Eine der Keilspitze 28a gegenüberliegende Seite des Spreizelements 24a ist als Ankerplatte 29a ausgebildet. Die beiden parallel zu den Schrägflächen 27a verlaufenden Seiten des keilförmigen Spreizelements 24a weisen jeweils Druckflächen 30a auf, die im vollflächigen Kontakt zu den Schrägflächen 27a der Seitenwangen 23a stehen. Das Spreizelement 24a ist über lösbare Verbindungsmittel jeweils mit den Seitenwangen 23a des Verstellelements 5a gekoppelt. Für eine lineare Verschieblichkeit des Spreizelements 24a zwischen den beiden Seitenwangen 23a weisen diese jeweils zwei in ihren Schrägflächen 27a angeordnete Langlöcher auf, deren Längsrichtung sich jeweils zwischen den beiden stirnseitigen Ringflächen 7 erstreckt und in dessen Verlauf die lösbaren Verbindungsmittel und damit das jeweilige Spreizelement 24a verschiebbar gelagert sind. Untereinander ist das Spreizelement 24a mit dem gegenüberliegenden Spreizelement 24a durch zwei Zuganker 31a verbunden, wobei die Zuganker 31a parallel zueinander angeordnet sind und jeweils von Ankerplatte 29a zu Ankerplatte 29a durch das jeweilige Spreizelement 24a sowie die jeweilige Ankerplatte 29a hindurch verlaufen. Die Zuganker 31a sind innerhalb des Spreizelements 24a drehbar gelagert und weisen an einem Ende einen mit üblichen Werkzeugen kraftschlüssig fassbaren Sechskantkopf auf, wobei das gegenüberliegende Ende der Zuganker 31a ein Außengewinde aufweist, welches jeweils in einem fest mit der Ankerplatte 29a verbundenen Element mit entsprechendem Innengewinde im Eingriff steht. An den jeweiligen Enden des Verstellelements 5a zu den Ringflächen 7 der Ringabschnitte 2 hin zeigen die Seitenwangen 23a nochmals gut sichtbar jeweils die Aussparung 25a, die sich jeweils von einer Verbindungsseite 26a der Seitenwangen 23a zu der gegenüberliegenden Verbindungsseite 26a in Ebene der Ringflächen 7 erstreckt und der Querschnittsform der umlaufenden Nut 10 entspricht.
In Figur 11 sind von der Innenseite B der Ringabschnitte 2 aus zu erreichende Wartungsöffnungen 32a in den Seitenwangen 23a des Verstellelements 5a zu erkennen. Über diese sind die lösbaren Verbindungsmittel zu erreichen, über die das Spreizelement 24a jeweils mit den Seitenwangen 23a verschieblich gekoppelt ist. Die Wartungsöffnungen 32a innerhalb der Seitenwangen 23a sind nur von der Innenseite B der Ringabschnitte 2 aus erreichbar, während die Seitenwangen 23a zu der Außenseite A der Ringabschnitte 2 hin vollflächig geschlossen sind.
Figur 12 zeigt eine Variante eines Verstellelements 5b, welches einseitig mit einem der Tübbings 4 stirnseitig verbunden ist. Das Verstellelement 5b weist im Wesentlichen zwei langgezogene keilförmige Seitenwangen 23b auf, die sich parallel zu einer der Stirnseiten 22 spiegelbildlich gegenüberstehen. Eine der beiden Seitenwangen 23b steht hierbei mit ihrer Verbindungsseite 26b im vollflächigen Kontakt zu einer der Stirnseiten 22 und deckt diese vollständig ab. Die sich gegenüberliegenden Seiten der Seitenwangen 23b sind jeweils als schräg verlaufende Ebenen ausgebildet, die zwischen sich einen keilförmigen Spalt bilden, der sich von der Außenseite A zur Innenseite B hin verjüngt. Die schrägen Ebenen werden hierbei jeweils durch Schrägflächen 27b gebildet, zwischen denen ein keilförmiges Spreizelement 24b angeordnet ist. Dieses erstreckt sich ebenfalls über die gesamte Breite eines der Tübbings 4, wobei die schräg verlaufenden Seitenflächen nur die halbe Höhe zwischen der Außenseite A und der Innenseite B einnehmen und in einer stumpfen Keilspitze 28b münden. Eine der Keilspitze 28b gegenüberliegende Seite des Spreizelements 24b ist als durchgehende Ankerplatte 29b ausgebildet. Die schrägen Seitenflächen des Spreizelements 24b sind hierbei als Druckflächen 30b ausgebildet, die zu beiden Seiten hin vollflächig mit den Schrägflächen 27b des Verstellelements 5b in Kontakt stehen. Die umlaufende Nut 10 der Ringabschnitte 2 erstreckt sich auch hierbei durch die in Ebene der Ringflächen 7 befindlichen Teile des Verstellelements 5b und bildet zwischen den beiden Seitenwangen 23b jeweils eine durchgehende Aussparung 25b. In Ebene der Innenseite B sind drei symmetrisch verteilte Querlaschen 33 angeordnet, die sich ihrer Länge nach in Umfangsrichtung der Ringabschnitte 2 erstrecken und an ihren jeweiligen Enden Langlöcher aufweisen. Die Langlöcher liegen jeweils hinter den Stirnseiten 22, wodurch die Querlaschen 33 über lösbare Verbindungsmittel 34 mit einem der Tübbings 4 gekoppelt sind. Während eine der Querlaschen 33 mittig der Ringabschnitte 2 verläuft, liegen die anderen beiden jeweils nah den äußeren Ringflächen 7, ohne über die Breite der Ringabschnitte 2 hinauszugehen.
Figur 13 stellt durch eine geänderte Perspektive weitere Details des Verstellelements 5b dar, wobei ein Schnitt durch eine der Seitenwangen 23b den Blick in das Innere frei gibt. Die Seitenwangen 23b sowie das Spreizelement 24b sind hierbei jeweils aus Hohlprofilen gebildet, die durch quer zur Längsrichtung angeordnete Querwände 35 ausgesteift sind. Das Verstellelement 5b weist hierbei drei parallel zueinander angeordnete Zuganker 31 b auf, die sich jeweils von der Innenseite B mittig durch die Querlaschen 33 zu der Ankerplatte 29b erstrecken und hierbei das Spreizelement 24b an der Keilspitze 28b und der Ankerplatte 29b durchdringen. Die Zuganker 31b weisen an ihrem von der Innenseite B aus zu erreichenden Ende einen mit üblichen Werkzeugen koppelbaren Sechskantkopf auf, wobei die Zuganker 31b selbst drehbar in den Querlaschen 33 und dem Spreizelement 24b gelagert sind.
In Figur 14 wird ersichtlich, dass das dem Sechskantkopf der Zuganker 31b gegenüberliegende Ende ein Außengewinde aufweist, welches mit dem Innengewinde von fest mit der Ankerplatte 29b verbundenen Elementen im Eingriff steht. Durch die teilweise Explosionsdarstellung ist erkennbar, dass das Spreizelement 24b mit über seine Druckflächen 30b hinausreichenden Führungswänden 36 ausgestattet ist, wobei die Querwände 35 parallel zu den Ringflächen 7 der Ringabschnitte 2 verlaufen und über entsprechende Schlitze 37 in den Schrägflächen 27b in die Seitenwangen 23b hineinreichen. An den jeweils in den Seitenwangen 23b befindlichen Enden der Führungswände 36 sind lösbare Verbindungsmittel angeordnet, die wiederum mit Führungs- schlitzen 38 in den Querwänden 35 der Seitenwangen 23b in einem verschieblichen Eingriff stehen.
Figur 15 stellt den Ausschnitt zweier sich in der Stoßfuge 9 gegenüberstehender Tübbings 4 dar, wobei deren beiden Stirnseiten 22 jeweils mit einer Hälfte eines Nachgiebigkeitselements 6a verbunden sind. Die Tübbings 4 bilden hierbei mit einer Hälfte des Nachgiebigkeitselements 6a jeweils ein gemeinsames Fertigelement, wobei die jeweilige Hälfte des Nachgiebigkeitselements 6a mit einem hier nicht näher dargestellten Bewehrungsgeflecht aus Stahl des Stahlbetonkörpers der Tübbings 4 kraftschlüssig verbunden ist. Die äußere Querschnittskontur des Nachgiebigkeitselements 6a parallel zur Stoßfuge 9 entspricht hierbei den äußeren Konturen der Stirnseiten 22, wodurch die beiden Stirnseiten 22 vollflächig abgedeckt sind. Die beiden Hälften des Nachgiebigkeitselements 6a werden hierbei jeweils aus einem Kastenprofil gebildet, welches jeweils von der Innenseite B zur Außenseite A durchgehend verlaufende Hohlkammern 39 aufweist. Die Hohlkammern 39 werden hierbei jeweils durch parallel zueinander verlaufende Stege 40 gebildet, die sich jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden und parallel zu den Stirnseiten 22 verlaufenden Längswänden 41a des jeweiligen Kastenprofils sowie zwei jeweils in Ebene der Ringflächen 7 verlaufenden Querwänden 42a erstrecken. Die Stege 40 sind hierbei untereinander rechtwinklig gekreuzt. Die Querwände 42a weisen hierbei jeweils eine Aussparung 43a auf, die sich formschlüssig in die umlaufende Nut 10 der Ringabschnitte 2 einpasst.
Figur 16 stellt eine Variante des bereits in Figur 15 dargestellten Nachgiebigkeitselements 6a dar, wobei hierbei nur einer der Tübbings 4 in Kombination mit einer Hälfte eines Nachgiebigkeitselements 6b gezeigt wird. Das Nachgiebigkeitselement 6b wird hierbei durch zwei sich gegenüberliegende Längswände 41b gebildet, die parallel zu einer der Stirnseiten 22 angeordnet sind. Die äußere Querschnittskontur einer der Längswände 41b deckt hierbei ebenfalls eine der Stirnseiten 22 vollflächig ab. Die zwischen den beiden Längswänden 41b befindlichen Hohlkammern 39 sind hierbei aus einzelnen Rohrkörpern 44 gebildet, die jeweils in einer Reihe parallel zu den Längswänden 41b angeordnet sind und in einem umfangsseitigen Kontakt zueinander stehen. Die Rohrkörper 44 bilden hierbei zwei Reihen, die untereinander durch einen schmalen Blechstreifen als Zwischensteg 45 getrennt sind. Der Verlauf der umlaufenden Nut 10 entlang der Ringflächen 7 wird hierbei formschlüssig durch eine Aussparung 43b an den beiden Seiten des Nachgiebigkeitselements 6b jeweils in Ebene der Ringflächen 7 aufgenommen.
Die Figur 17 stellt eine Variante eines Nachgiebigkeitselements 6c dar, welches im Wesentlichen ein einteiliges Kastenprofil aufweist. Analog Figur 15 werden auch hierbei die einzelnen Hohlkammern 39 durch rechtwinklig miteinander gekreuzte Stege 40 gebildet. Die beiden Längswände parallel zur Stoßfuge 9 werden jeweils aus Seitenwangen 46 gebildet, die jeweils ein Hohlprofil sind und deren Querschnittsform ein Kreissegment aufweist. Der Kreisbogen einer der Seitenwangen 46 liegt hierbei formangepasst in einer der Stirnseiten 22 und ist mit der hier nicht näher dargestellten Bewehrung eines der Tübbings 4 kraftschlüssig verbunden. Die in Ebene der Ringflächen 7 befindlichen Seiten des Nachgiebigkeitselements 6c weisen geschlossene Querwände 42b auf, in denen in Verlängerung der umlaufenden Nut 10 jeweils eine Aussparung 43c angeordnet ist. Diese erstreckt sich hierbei über die Querwände 42b hinaus bis zu den beiden äußeren Kreisbögen der jeweiligen Seitenwange 46.
Figur 18 stellt eine weitere Variante eines Nachgiebigkeitselements 6d dar, welches in seiner Anordnung der Hohlkammern 39 dem in Figur 17 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Die beiden parallel zu den Stirnseiten 22 verlaufenden Seitenwände werden hierbei nicht durch hohle Seitenwangen 46 gebildet, sondern durch in den inneren Bereich des Nachgiebigkeitselements 6d zueinander gewölbte Längswände 41c. In Ebene der Ringflächen 7 befindliche Querwände 42c weisen analog der Figur 17 Aussparungen 43d auf, die eine formschlüssige Weiterführung der umlaufenden Nut 10 bewirken. Figur 19 stellt die bereits in Figur 2 aufgezeigte umlaufende Dichtung 8 in einem Detailausschnitt dar. Die Dichtung 8 weist hierbei eine Stichleitung 47 auf, die durch einen Verschlusskörper 48 verschlossen wird. Die Stichleitung 47 ist hierbei als rohi-förmige Leitung ausgebildet, die mit der als hohler Schlauch ausgebildeten Dichtung 8 derart verbunden ist, dass ein Medium über die Öffnung der Stichleitung 47 über diese sowohl in als auch aus dem Inneren der Dichtung 8 gelangen kann. Die Stichleitung 47 erstreckt sich hierbei von der Dichtung 8 innerhalb der Ringfuge 3 bis zur Innenseite B der Ringabschnitte 2.
In der praktischen Anwendung wird zur Errichtung einer langgestreckten unterirdischen Tunnelstrecke in der Regel eine Schildvortriebseinrichtung eingesetzt, welche eine zusätzliche Vorrichtung zum Tübbing-Einbau aufweist. Hierbei wird ein rotierendes rundes Schneidwerkzeug in das Bergmaterial vorgeschoben. Dieser als Schild bezeichneter Fräser weist Aussparungen auf, über die das herausgeschnittene Material mittels Förderbändern abtransportiert wird.
Im so genannten Nachläufer hinter dem Schild wird die frisch geschnittene Tunnelöffnung direkt mit hintereinander angeordneten Ringabschnitten 2 ausgekleidet. Diese Ringabschnitte 2 stellen ein einschaliges Tragwerk dar, welches neben den statischen Ansprüchen auch den Anforderungen an die Wasserundurchlässigkeit genügt. Hierfür werden die Ringabschnitte 2 jeweils aus in Umfangsrichtung mit ihren jeweiligen Stirnseiten 22 aneinander gereihten Tübbings 4 gebildet.
Um sich den örtlichen Gegebenheiten und Anforderungen bestmöglich anzupassen, werden unterschiedlich vorkonfektionierte Tübbings 4 eingesetzt. In Form eines Baukastensystems werden diese jeweils an den Stirnseiten 22 mit einem Verstellelement 5a, 5b und/oder einem Nachgiebigkeitselement 6a, 6b, 6c, 6d ausgestattet. Die in sich steifen und unveränderbaren Tübbings 4 aus Stahlbeton sind hierdurch zu einem anpassbaren sowie anpassungsfähigen System in Form verstellbarer Ringabschnitte 2 kombiniert. In Bereichen, in denen mit dynamischen, hohen Drücken sowie großem Konvergenzverhalten gerechnet werden muss, werden die Ringabschnitte 2 durch den Einsatz des Nachgiebigkeitselements 6a, 6b, 6c, 6d in mindestens einer Stoßfuge 9 zwischen den jeweiligen Stirnseiten 22 der Tübbings 4 nachgiebig gestaltet, so dass die Ringabschnitte 2 in die Lage versetzt werden, sich dem Gebirgsdruck durch das Stauchen des Nachgiebigkeitselements 6a, 6b, 6c, 6d und der damit einhergehenden Umfangsänderung zu entziehen. Durch die Verkleinerung des Durchmessers des unterirdischen Ausbaus 1 lagern sich die im umgebenden Material auftretenden Kräfte um.
In Bereichen, in denen beim Auffahren der Tunnelröhre der Durchmesser der Tunnelbohrung größer geschnitten werden muss, werden die Ringabschnitte 2 durch das in die Stoßfuge 9 eingesetzte Verstellelement 5a, 5b verstellbar ausgestaltet, so dass der Umfang und damit der Durchmesser der Ringabschnitte 2 vergrößert und an den wahren Bohrdurchmesser angepasst wird.
Um die jeweiligen Umfangsänderungen sowie Verschiebungen der einzelnen Ringabschnitte 2 untereinander zu ermöglichen, werden die benachbarten Ringabschnitte 2 untereinander über eine räumlich nachgiebige Koppeleinheit 11a, 11b, 11c, 11 d, 11e, 11f verbunden, die jeweils zwischen zwei benachbarten Tübbings 4 im Bereich der Ringfuge 3 angeordnet ist. Trotz der nachgiebigen Verbindung werden die einzelnen Bauteile sicher und lagerichtig untereinander gekoppelt sowie positioniert.
Damit die einzelnen Ringabschnitte 2 auch in der Ringfuge 3 sicher gegeneinander gedichtet sind, ist jeweils an den stirnseitigen Ringflächen 7 der Ringabschnitte 2 eine umlaufende Nut 10 angeordnet, in die eine kreisförmige Dichtung 8 eingelegt wird. Über den Anpressdruck in der Ringfuge 3 werden die sich gegenüberliegenden Ringflächen 7 durch die Dichtung 8 sicher gegen anstehendes Wasser gedichtet. In extremen Situationen wird die Dichtung 8 in Form eines mit Medien befüllbaren Schlauchs verwendet, dessen Querschnitt elastisch veränderbar ist. Bei einer Vergrößerung der Ringfuge 3 kann so die Dichtung 8 auch durch nachträgliches Verpressen den Erfordernissen eines vergrößerten Querschnitts angepasst werden.
Bezugszeichen:
1 - Unterirdischer Ausbau
2- Ringabschnitte
3- Ringfuge
4- Tübbings
5a- Verstellelement in 9
5b- Verstellelement in 9
6a- Nachgiebigkeitselement in 9
6b- Nachgiebigkeitselement in 9
6c- Nachgiebigkeitselement in 9
6d- Nachgiebigkeitselement in 9
7- Ringflächen von 2
8- Dichtung in 3
9- Stoßfuge zwischen 4
10- Nut in 7
11a- Koppeleinheit in 3
11b - Koppeleinheit in 3
11c- Koppeleinheit in 3
11d - Koppeleinheit in 3
11e- Koppeleinheit in 3
11f - Koppeleinheit zwischen 2
12- Ankerzapfen von 11a
13a- Ringbauteil von 11a
13b- Ringbauteil von 11b
14- Koppelplatten von 11a
15- Klemmbleche von 11b
16a- Ankerblech von 11c
16b- Ankerblech von 11e
16c- Ankerblech von 11e
16d - Ankerblech von 1 f
17- Spielöffnung
18a- Bolzen von 11c b- Bolzen von 11d
c- Bolzen von 11e
d- Bolzen von 11f
a- Federelement von 11c und 11 db- Federelement von 11ea- Ausformung in 4
b- Ausformung in 4
1 - Passöffnung
2- Stirnseiten von 4
a- Seitenwangen von 5ab- Seitenwangen von 5ba- Spreizelement von 5ab- Spreizelement von 5ba- Aussparung von 5a
b- Aussparung von 5b
a- Verbindungsseite von 23ab- Verbindungsseite von 23ba- Schrägflächen von 23ab- Schrägflächen von 23ba- Keilspitze von 24a
b- Keilspitze von 24b
a- Ankerplatte von 24a
b- Ankerplatte von 24b
a- Druckflächen von 24ab- Druckflächen von 24ba- Zuganker von 5a
b- Zuganker von 5b
a- Wartungsöffnungen von 5ab- Wartungsöffnungen von 5b3- Querlaschen von 5b
4- Verbindungsmittel von 5b5- Querwände von 23b 6 - Führungswände von 24b7 - Schlitze von 23b
8 - Führungsschlitze von 35
9 - Hohlkammern von 6a, 6b, 6c, 6d0 - Stege von 6a, 6c, 6d
a - Längswände von 6a
b - Längswände von 6b
c - Längswände von 6d
a - Querwände von 6a
b - Querwände von 6c
c - Querwände von 6d
a - Aussparung von 6a
b - Aussparung von 6b
c - Aussparung von 6c
d - Aussparung von 6d
4 - Rohrkörper von 6b
5 - Zwischensteg von 6b
6 - Seitenwange von 6c
7 - Stichleitung von 8
8 - Verschlusskörper von 47
A - Außenseite von 2
B - Innenseite von 2
C - Abstand zwischen 22

Claims

Patentansprüche
1. Unterirdischer Ausbau als rohrförmige Innenschale eines Tunnels oder Schachtes, der in Längsrichtung hintereinander angeordnete Ringabschnitte (2) aufweist, die jeweils mit ihren stirnseitigen Ringflächen (7) in einer Ringfuge (3) zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Ringabschnitte (2) durch eine Koppeleinheit (11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f) miteinander räumlich nachgiebig verbunden sind.
2. Unterirdischer Ausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (11a, 11b, 11c, 11 d, 11 e, 11 f) eine lösbare Verbindung ist, die mindestens ein lösbares Verbindungsmittel aufweist, welches von einer Innenseite (B) der Ringabschnitte (2) aus zugänglich ist.
3. Unterirdischer Ausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f) ein Koppelelement aufweist, welches zwei Gegenlager miteinander verbindet, wobei die Gegenlager jeweils einen festen oder einen lösbaren Verbund mit einem der Ringabschnitte (2) aufweisen.
4. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement ein zum Verlauf der Innenseite (B) parallel angeordnetes Ringbauteil (13a, 13b) ist und die Gegenlager durch Ankerzapfen (12) oder Klemmbleche (15) gebildet werden.
5. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement ein Bolzen (18a, 18b, 18c, 18d) ist und die Gegenlager jeweils durch ein Ankerblech (16a, 16b, 16c, 16d) oder eine Ausformung (20a, 20b) in den Ringabschnitten (2) gebildet werden.
6. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (18a, 18b, 18c, 18d) ein lösbares Verbindungsmittel ist und durch mindestens eine Spielöffnung (17) oder eine Passöffnung (21) hindurch angeordnet ist, wobei sich ein Bolzenende entweder direkt oder über ein Federelement (19a, 19b) um die Spielöffnung (17) oder die Passöffnung (21) herum in Längsrichtung des Bolzens (18a, 18b, 18c, 18d) abstützt.
7. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Ringabschnitte (2) durch in Umfangsrichtung mit den Stirnseiten (22) aneinander gereihte Tübbings (4) gebildet ist.
8. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Koppeleinheit (11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11 f) im Bereich der Ringfuge (3) zweier benachbarter Tübbings (4) angeordnet ist.
9. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellelement (5a, 5b) zwischen den Stirnseiten (22) der Tübbings (4) angeordnet ist, wodurch ein durch das Verstellelement (5a, 5b) bewirkter Abstand (C) der Stirnseiten (22) zueinander veränderbar ist.
10. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nachgiebigkeitselement (6a, 6b, 6c, 6d) zwischen den Stirnseiten (22) der Tübbings (4) angeordnet ist, wodurch ein durch das Nachgiebigkeitselement (6a, 6b, 6c, 6d) bewirkter Abstand (C) der Stirnseiten (22) zueinander durch Stauchen des Nachgiebigkeitselements (6a, 6b, 6c, 6d) verkleinerbar ist.
11. Unterirdischer Ausbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachgiebigkeitselement (6a, 6b, 6c, 6d) ein stauchbarer Teil des Verstellelements (5a, 5b) ist.
12. Unterirdischer Ausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ringfuge (3) eine sich über die Ringfiächen (7) umlaufend erstreckende Dichtung (8) eingegliedert ist.
13. Unterirdischer Ausbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (8) aus einem Vollmaterial oder einem mit Medien befüllbaren Schlauch gebildet ist.
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