Verfahren zum Aufweiten eines Tunnels und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufweiten eines Tunnels von einem Altlichtraum auf einen Neulichtraum gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.

[0003] In jüngerer Zeit müssen ältere Tunnel insbesondere in Gestalt von bereits im vorletzten Jahrhundert gebaute Eisenbahntunnel von einem Altlichtraum auf einen Neulichtraum mit einem gegenüber dem Altlichtraum größeren Querschnitt aufgeweitet werden, um neueren Anforderungen und Vorschriften zu genügen. Dabei wird üblicherweise der aufzuweitende Tunnel für die Dauer der Aufweitungsarbeiten für den Regelverkehr gesperrt, um die Aufweitungsarbeiten so schnell wie möglich durchführen zu können. Diese Vorgehensweise ist jedoch insbesondere dann nachteilig, wenn für die Dauer der Aufweitungsarbeiten keine oder nur eine zeitaufwendig zu nutzende Umgehung des Tunnels vorhanden ist.

[0004] Die Eisenbahnen Europas betreiben in großen Teilen bis zum heutigen Tag Eisenbahnstrecken, deren Trassierungsgrundzüge aus der Gründerzeit des Schienenverkehres im 19. Jahrhundert stammen. Die Bahnstrecken sind in die Natur und die Siedlungsstruktur so eingebunden, dass die großen Ingenieurbauwerke wie Brücken und Tunnel in den meisten Fällen nur in der bestehenden Trassierung erneuert werden können. Aus der Gründerzeit des Schienenverkehres stammen 380 von 600 der bis heute im Schienennetz der Deutschen Bahn betriebenen Tunnel. Die Eisenbahntunnel werden durch Regelbegutachtungen von Tunnelfachleuten in festgelegten Zyklen untersucht und durch geeignete Maßnahmen in einem betriebssicheren Zustand gehalten.

[0005] Die frühen Tunnel sind nach den jeweiligen Bauvorschriften der Länderbahnzeit erstellt worden. Diese waren sehr unterschiedlich. Beim Tunnelbau galt die Prämisse, den Hohlraum nur so groß wie nötig zu bauen, um bei den damals geringen Geschwindigkeiten einen sicheren Betrieb zu ermöglichen. Tunnel wurden in aller Regel nur in den Regionen trassiert, wo die Geologie eine größere freie Standzeit des Gebirges zuließ. Die Tunnelbautechnik mit Holzverbau als Hauptsicherungselement ließ bei weitem nicht die heutigen Trassierungen oberflächennah in verwittertem Gebirge zu. Ein geschlossenes Sohlgewölbe war in der Gründerzeit des Eisenbahnbetriebs wegen der meist standfesten Geologie nicht erforderlich und somit auch nicht üblich.

[0006] Zusammenfassende Querschnittsgrunddaten für zweigleisige Tunnel waren ein Gleisabstand von 3,5 m und die Einhaltung der heutigen Grenzlinie des sogenannten EBO-Profils für nicht elektrifizierte Strecken, die sich aus dem doch weitestgehend einheitlichen Querschnittsmaß der Fahrzeuge ergab. Für die Sicherheit des Betriebspersonales waren Nischen in der Tunnelwand in unterschiedlichen Abständen von ca. 25 m vorgesehen.

[0007] Im Ergebnis ergibt dies einen bis heute genutzten, lichten Tunnelquerschnitt, der oberhalb einer Höhe von 2,0 m bis 2,2 m über Schienenoberkante einen halbrunden Querschnitt von ungefähr 8 m Durchmesser benötigt. Unterhalb dieser Linie fällt das Tunnelmauerwerk lotrecht nach unten oder leicht nach innen bis zum Ulmenfuß ein. Dies ergibt 40 bis 45 m² Fläche über Schienenoberkante als Querschnitt. Heutige Bauvorschriften verlangen für Neubauten bis zu einer Streckengeschwindigkeit von 230 km/h einen Gleisabstand von 4,0 m und bei einer Tunnellänge von mehr als 500 m je Tunnelseite einen Fluchtweg von mindestens 1,2 m Breite.

[0008] In Tunneln unter 500 m sind diese Fluchtwege nicht vorzusehen. Nach den Vorgaben der gesetzlichen Unfallversicherung sind Gefahrenbereiche und Sicherheitsräume ab Gleisachse einzuhalten. Der Gefahrenbereich beträgt je nach Streckengeschwindigkeit 2,0 m bis 3,0 m. Für die üblichen Strecken im zweigleisigen, nichtelektrifizierten Betrieb mit 120 km/h beträgt dieser Wert 2,3 m. Neben dem Gefahrenbereich befindet sich der Sicherheitsraum von mindestens 0,5 m, der von Betriebspersonal im Ausnahmefall genutzt werden kann. Im Ergebnis ist somit eine Mindestbreite in Höhe der Schienenoberkante von zweifachem Sicherheitsraum plus zweifachem Gefahrenbereich plus Gleisabstand erforderlich. Dies sind 2 x (2,3 m + 0,5 m) + 4,0 m = 9,6 m.

[0009] Bisher werden bestehende Tunnel mit relativ geringem baulichen Aufwand saniert und erneuert. Die Streckenverfügbarkeit ist bei Tunnelerneuerungen der Hauptparameter, so dass die bauliche Ausführung um die betrieblichen Belange herum geplant wird. In der Praxis bedeutet dies, dass für die Bauarbeiten nur die streckenspezifischen, natürlichen Zugsperrpausen in der Nachtzeit von ca. 22 Uhr bis ca. 5 Uhr zur Verfügung stehen. Diese verlängern sich möglicherweise am Wochenende um einige Stunden. Nur bei großen baulichen Veränderungen in einem Tunnel wird in unumgänglichen Fällen eine längere Streckensperrung geplant, um Tunnelbaumaßnahmen mit massiven Eingriffen in das Traggewölbe vorzunehmen.

[0010] Die wechselweise Durchführung von Eisenbahnbetrieb tagsüber und Tunnelbau nachts führt dazu, dass bei dem allmorgendlichen Arbeitsende durch bautechnische Maßnahmen ein betriebssicherer Zustand herzustellen ist. Alle Arbeitsschritte sind zusätzlich mit einer Zeitreserve zu planen, damit das Ende jeder Sperrpause pünktlich eingehalten werden kann. Effektive Leistung im Sinne der Tunnelaufgabe sind somit für maximal fünf bis sechs Stunden möglich. Diese Zeiteinschränkung führt dazu, dass in kleinen Abschnitten gearbeitet werden muss und somit nur das bestehende Profil durch Abschrämen von Mauerwerk und Einbringen von Spritzbeton wiederhergestellt werden kann. Eine Profilaufweitung auf moderne Querschnitte ist mit so einem Verfahren fast unmöglich. Die kurze Arbeitszeit pro Arbeitstag führt zu sehr hohen Kosten. Diese resultieren hauptsächlich aus den langen Vorhaltekosten der Baugeräte und den hohen Personalkosten durch einen großen Anteil unproduktiver Stunden. Für den Eisenbahnbetrieb der Deutschen Bahn bedeutet diese Projektabwicklung sehr lange Bauzeiten mit entsprechend langen Betriebseinschränkungen durch die Baumaßnahme.

[0011] Ein derartiges Verfahren ist aus JP 2003 064979 A bekannt. Bei diesem Verfahren wird zum Aufweiten eines Tunnels von einem Altlichtraum auf einen Neulichtraum seitlich neben dem Alttunnel ein Bereich des Neutunnels erstellt. Dabei wird zum Stützen der gesamten Alttunnelwand eine selbständig tragfähige Auskleidung errichtet. Der neu erstellte Neutunnelbereich wird anschließend unter Verlegen eines Behelfsverkehrsweges mit einer Trennwand gegen den noch abschließend zu erweiternden Alttunnel gesichert. Danach wird unter Beseitigen der Auskleidung der Bereich um den Alttunnel abschließend erweitert, um zusammen mit dem zuvor erstellten Bereich des Neutunnels einen abschließenden Neulichtraum zu bilden.

[0012] Bei der EP 0 334 262 A1 wird beim Erweitern eines Alttunnels ein Behelfsverkehrsweg mit einer verschiebbaren Einhausung in einem Arbeitsbereich geschützt. In dem Arbeitsbereich wird die Alttunnelwand abgebaut und der Tunnel auf den Neulichtraum erweitert.

[0013] JP 2003 269074 A offenbart das Erweitern eines Tunnels von einem Altlichtraum auf einen Neulichtraum unter Einsatz einer Einhausung zum Schutz der in dem Altlichtraum liegenden Verkehrswege.

[0014] WO 2008/034415 A1 offenbart entsprechend JP 2003 269074 A das Erweitern eines Tunnels von einem Altlichtraum auf einen Neulichtraum unter Schützen von Verkehrswegen in einem Arbeitsbereich durch eine verschiebbare Einhausung, die Abbauwerkzeuge trägt. Bekannt sind weiterhin Schildvortriebverfahren und -Vorrichtungen, wobei nahezu jeder Tunnelquerschnitt hergestellt werden kann (DE 31 28 278 A1, DE 689 07 339 T2). Alle diese Einrichtungen weisen die verschiedensten rückwärtsgerichteten Vorrichtungen zum Abtransport des Abraumes auf.

[0015] In DE 39 42 013 C2 wird eine Tunnelvortriebsmaschine zum Erweitern eines Stollens beschrieben, wobei diese zwei mittels einer Vorschubvorrichtung relativ zueinander verschiebbare Teile, eine zum Angriff in dem zu erweiternden Stollen bestimmte Verspanneinrichtung, einen drehbar gelagerten, antreibbaren Erweiterungs-Bohrkopf und einer wenigstens eine aus- und einschiebbaren Stütze aufweisenden Abstützvorrichtung für das Innenteil aufweist und der Bohrkopf auf dem Außenteil und die Verspannvorrichtung unmittelbar am Innenteil angeordnet und die Abstützvorrichtung sowie die Verspannvorrichtung mit dem Innenteil verbunden sind (DE 39 42 013 C2).

[0016] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufweiten eines Tunnels von einem Altlichtraum auf einen Neulichtraum sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens der eingangs genannten Arten anzugeben, die sich durch eine hohe Betriebssicherheit und eine verhältnismäßig hohe Arbeitsgeschwindigkeit auszeichnet.

[0017] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

[0018] Diese Aufgabe wird weiterhin bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 7 gelöst.

[0019] Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer mittigen Anordnung des oder jedes Behelfsverkehrsweges und einem sukzessiven Versetzen der Einhausung ein Abstützen der Alttunnelwand in einem in Vortriebsrichtung vor dem Abbauabschnitt liegenden Vorlaufabschnitt durchgeführt wird, lässt sich mit einer während des gesamten Aufweitvorganges gleichbleibenden Anordnung des oder jedes Behelfsverkehrsweges durch lediglich temporäres Abstützen der Alttunnelwand nur in dem Vorlaufabschnitt ein sehr betriebssicherer und dennoch zügiger Aufweitvorgang erzielen.

[0020] Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0021] Grundvoraussetzung für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall des Einsatzes im Schienenverkehr ist der Eingriff in den Eisenbahnbetrieb durch bauliche Veränderung. Der Bahnbetrieb im Tunnelabschnitt einschließlich der Tunnelvorfelder wird auf einen eingleisigen Betrieb reduziert, was mit rechtzeitiger Vorplanung und Einarbeitung in den Fahrplan zu keinen großen Einschränkungen für den Fahrgastverkehr führt. In dem zweigleisigen Tunnel wird durch Ausbau des ersten und durch Verlegung des zweiten Gleises in die Tunnelmitte der nötige Arbeitsraum geschaffen. Aus bahnbetrieblicher Sicht ist die wesentliche Neuentwicklung dann der Einsatz von stationären Einhausungen im Bereich der Tunnelportale und einer verschiebbaren Einhausung im Bereich des Tunnels selbst.

[0022] Die verschiebbare Einhausung ermöglicht es, an jeder Stelle im Tunnel den Bahnbetrieb wirksam vor den Arbeiten des Tunnelbaus zu schützen und somit den 24-Stunden-Betrieb der Tunnelbaustelle zu gewährleisten. Sie ist so zu konstruieren, dass von ihr aus alle wesentlichen Arbeiten des Tunnelbaus möglich sind. Dazu gehören die Abbrucharbeiten des bestehenden Mauerwerkes, die Ausräumarbeiten der Hinterpackung und der Ausbruch des Gebirges durch Baggern, Meißeln oder Sprengen. Die Einhausung ist gleichzeitig Arbeitsgerät für Bewehrungs- und Spritzbetonarbeiten, in dem die erforderlichen Geräte auf radial- und längsverschieblichen Führungen montiert werden und somit die Erreichbarkeit jedes Arbeitspunktes sicherstellen. Vor der Einhausung sichert der alte Mauerwerkstragring den Tunnel. Hinter der Einhausung dient die neue Spritzbetonschale mit Ankern der Sicherung des Gebirges bis zum Einbau der dauerhaften Innenschale aus Schalbeton.

[0023] Unabhängig von der Einhrausung sind vorlaufend vorbereitende Arbeiten zur Durchführung der Tunnelaufweitung möglich. Dadurch kann die Anzahl der Arbeitsgeräte, die auf der Einhausung zu montieren sind, reduziert werden. Diese Entkopplung bringt mehr Flexibilität in den Bauablauf und behindert nicht den Einsatz der verfahrbaren Einhausung.

[0024] Aus bahnbetrieblicher Sicht muss die Einhausung so konstruiert sein, dass sie den für den Zugverkehr erforderlichen Lichtraum zuverlässig freihält. Diese muss auch bei außergewöhnlichen Lasten wie Nachbrüchen oder bei unsachgemäßer Gerätebedienung, die trotz aller Sorgfalt passieren können, sichergestellt sein. Dazu ist es erforderlich, dass Einhausung und Oberbau für das in der Mitte liegende Gleis eine Einheit bilden. Im Falle einer Verschiebung der Einhausung verschiebt sich das Betriebsgleis mit, so dass der erforderliche Lichtraum stets zur Verfügung steht.

[0025] Der Vorteil dieses ganzen Verfahrens ist es, dass nur noch bei wenigen Arbeiten Geräte in den freigehaltenen Lichtraum hineinragen oder das Betriebsgleis für schienengebundene Arbeiten benötigt wird. Diese wenigen Arbeiten können zuverlässig in den natürlichen Sperrpausen des Bahnbetriebes ausgeführt werden.

[0026] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind auch andere Querschnittsgrößen nach dem gleichen Prinzip herstellbar.

[0027] Der Arbeitsablauf stellt sich wie folgt dar.

[0028] Der Gleiskörper wird in die Tunnelmitte verlegt und durch die Streifenfundamente mit Rückverankerung zu einem Fangedamm verspannt. Der aufgeweitete Bereich hinter der Einhausung wird mit einem massiven Anprallschutz zum Schutz des Bahnbetriebes versehen.

[0029] Die Schutzeinhausung wird vor dem Tunnelportal montiert und mit dem Vortriebsstand weiter verfahren. Der Vortriebsbereich wird in der Mitte der mindestens 15 m langen Einhausung liegen, so dass der Schutz des Bahnbetriebs durch eine mindestens 6 m lange Plattform in jede Richtung und seitliche Verschalung der Einhausung sichergestellt ist.

[0030] Die Systemankerung wird mit Kopfplatten durchgeführt und die Tunnelschale durch Sägeschnitte in definierte Abschlagslängen von 1,0 m oder 2,0 m getrennt. In dem neben und über der Einhausung verbleibenden Arbeitsraum kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit konventionellen Geräten der Ausbruch und die Sicherung des Hohlraumes mit bewehrtem Spritzbeton vorgenommen werden.

[0031] Nach Abschluss der Vortriebsarbeiten wird eine 35 cm dicke Tunnelinnenschale aus wasserundurchlässigem Beton mit Hilfe eines Schalwagens auf örtlich vorbereitete Fundamentbalken betoniert, die gemeinsam mit dem integrierten Kabelkanal später als Gehweg dienen.

[0032] Alternativ kann der Ausbau mit Stahlbetonfertigteilen (Tübbingen) oder mittels Spritzbetonauskleidung oder mittels Kombinationen dieser Verfahren im Bereich der Einhausung vorgenommen werden.

[0033] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines neuen, modernen Tunnelquerschnittes mit beispielweise 52 m² Querschnittsfläche über Schienenoberkante. Der Innenradius kann beispielsweise von 4,0 m im Istzustand auf einen planmäßigen Radius von 4,97 m vergrößert werden. Mit diesem Bauwerk stehen etliche m² zusätzlicher Querschnittsfläche zur Verfügung. Alle aktuellen Bauvorgaben für Tunnelprofile können berücksichtigt werden und die Tunnel stehen für alle Neuentwicklungen einschränkungsfrei zur Verfügung. Das Lichtraumprofil GC bietet zusammen mit der die Einhaltung der Vorgaben von Gefahrenbereich und Sicherheitsraum sogar die Option zur Streckenelektrifizierung.

[0034] Weitere Vorteile der Erfindung sind:

• die Tunnelerweiterung kann im 24-Stunden-Betrieb durchgeführt werden,
• es treten nur geringe Einschränkungen des Bahnbetriebes ein des Verfahren ist sehr effektiv zu betreiben,
• eine Anpassung des Tunnelquerschnittes an das aktuelle Regelwerk ist problemlos durchführbar,
• der erweiterte Tunnelquerschnitt ist bzgl. der Querschnittsgestaltung und der Dauerhaftigkeit mit einem Neubau vergleichbar,
• die herzustellenden Tunnelquerschnitte sind an die örtlichen Gegebenheiten wegen Streckenradius, Tunnellänge, Streckengeschwindigkeit etc. anpassbar,
• durch das erfindungsgemäße Verfahren sind ebenso Tunnel, die wegen hoher Zugbelastungen auch in den Nachtzeiten nie zur Erneuerung geplant wurden, in bestehender Trasse erneuerbar.

[0035] Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung eines zweckmäßigen Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1

in einer anschaulichen Seitenansicht die wesentlichen Elemente eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem einen Vorlaufabschnitt, einen Abbauabschnitt, einen Nachstabilisierungsabschnitt sowie einen Bewehrungs- und Auskleidungsabschnitt aufweisenden Arbeitsbereich,

Fig. 2

eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 mit Blick in Längsrichtung des Tunnels im Bereich des Vorlaufabschnittes,

Fig. 3

eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 mit Blick in Längsrichtung des Tunnels im Bereich des Abbauabschnittes,

Fig. 4

eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 mit Blick in Längsrichtung des Tunnels im Bereich des Nachstabilisierungsabschnittes,

Fig.5

eine Transporteinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transport von Tübbingelementen und Bewehrungskörben in dem Bewehrungs- und Auskleidungsabschnitt,

Fig. 6

die Transporteinheit gemäß Fig. 5 beim Anordnen von Ulmentübbingelementen und

Fig. 7

die Transporteinheit gemäß Fig. 5 nach dem Setzen eines Firsttübbingelementes.

[0036] Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, das mit diesem Ausführungsbeispiel zum Aufweiten eines Eisenbahntunnels 1 als Tunnel mit zwei Regelgleisen als Regelverkehrwege in einer Vortriebsrichtung 2 ein noch aus dem 19. Jahrhundert stammender Altlichtraum 3 auf einen gemäß neuesten Vorschriften auszugestaltenden Neulichtraum 4 mit einem gegenüber dem Altlichtraum 3 größeren Lichtraumprofil aufzuweiten ist.

[0037] Bei dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde nach Abbau der beiden Regelgleise in der Mitte des Tunnels 1 ein einziges Behelfsgleis als Behelfsverkehrsweg erstellt, so dass auf beiden Seiten des Behelfsgleises jeweils ein Arbeitsraum verbleibt. Das Behelfsgleis ist so eingerichtet, dass weiterhin ein eingeschränkter Behelfsverkehr in dem Tunnel 1 möglich ist.

[0038] Aus Fig. 1 lässt sich entnehmen, dass in einem durch einen Pfeil gekennzeichneten Vortriebsrichtung 2 vorderen Teil der Altlichtraum 3 mit dem ursprünglich engen Querschnitt des Tunnels 1 vorhanden ist, der in den in Vortriebsrichtung 2 rückseitigen Neulichtraum 4 mit einem vergrößerten Querschnitt aufzuweiten ist. Erfindungsgemäß ist in einem Arbeitsbereich 5 eine Einhausung 6 angeordnet, die das Behelfsgleis in dem Arbeitsbereich 5 vollständig umgibt. Der Arbeitsbereich 5 ist an der in Vortriebsrichtung 2 vorderen Seite der Einhausung 6 mit einer vorderseitigen Staubwand 7 abgedichtet.

[0039] In Vortriebsrichtung 2 rückseitig der vorderseitigen Staubwand 7 sind in einem Vorlaufabschnitt 8 des Arbeitsbereichs 5 Stabilisatorpresseneinheiten 9 einer vorderseitigen Stabilisatorplattenpositionieranordnung an der Einhausung 6 angebracht, mit denen vorderseitige Stabilisatorplatten, wie hier dargestellt, eine vorderseitige Firststabilisatorplatte 10, gegen die in der Regel aus Bruchsteinmauerwerk sowie einer Hinterfüllung bestehenden Alttunnelwand 11 andrückbar ist. Der Vorlaufabschnitt 8 ist an seiner der vorderseitigen Staubwand 7 abgewandten Seite von einer Schutzwand 12 abgeschlossen.

[0040] In Vortriebsrichtung 2 rückseitig des Vorlaufabschnittes 8 beginnt ein Abbauabschnitt 13, in dem eine Anzahl von Abbauwerkzeugen 14 einer Abbauanordnung die Alttunnelwand 11 sowie an die Alttunnelwand 11 anstehende Geologie in einem Abbauraum 15 abbauen und den Altlichtraum 3 aufweiten. In dem Abbauraum 15 beidseitig der Einhausung 6 herabgefallener Abraum 16 ist mit beidseitig der Einhausung 6 angeordneten Sohlräumern 17 als Abbaumaterialabtransporteinheiten in Gestalt von Förderbändern entgegen der Vortriebsrichtung 2 aus dem Abbauabschnitt 13 abförderbar. Dabei ist an jedem Sohlräumer 17 eine in Vortriebsrichtung 2 vorne liegende Schneide 18 angeordnet, um in den seitlichen bodenseitigen Randbereichen des Abbauraumes 15 Fundamentgräben 19 auszuformen.

[0041] In Vortriebsrichtung 2 rückseitig des dem Abbauabschnittes 13 weist der Arbeitsbereich 5 einen Nachstabilisierungsabschnitt 21 auf, in dem mit einer rückseitigen Stabilisatorplattenpositionieranordnung rückseitige Stabilisatorplatten, hier sichtbar seitliche rückseitige Stabilisatorplatten 22 sowie vorzugsweise auch vorgesehene rückseitige Firststabilisatorplatten 23, zum Stabilisieren gegen die aufgeweitete Tunnelwand im Bereich einer Schildhaube 24 andrückbar sind. In Vortriebsrichtung 2 rückseitig des Abbauabschnittes 13 ist eine rückseitige Staubwand 20 vorhanden, die den Abbauraum 15 zu dem Nachstabilisierungsabschnitt 21 abdichtet.

[0042] In Vortriebsrichtung 2 rückseitig des Nachstabilisierungsabschnittes 21 schließt sich ein den Arbeitsbereich 5 abschließender Bewehrungs- und Auskleidabschnitt 25 an, in dem zum einen Bewehrungskörbe 26 in den Fundamentgraben 19 einlegbar und als Stahlbetonfertigteile Ulmentübbingelemente 27, die seitlich angeordnet werden, sowie Firsttübbingelemente 28, die deckseitig angeordnet werden, zum Auskleiden des Tunnels 1 zum Erstellen des Neulichtraumes 4 positioniert werden.

[0043] Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, Spritzbeton und/oder eine Schalung zum Auskleiden mit Ortsbeton vorzusehen.

[0044] In dem Bewehrungs- und Auskleidabschnitt 25 sind sich in Vortriebsrichtung 2 rückseitig an bereits gesetzten Ulmentübbingelementen 27 und Firsttübbingelementen 28 abstützende Vortriebspressen 29 als Bestandteile einer Vortriebsanordnung angeordnet, um einen Vorschub der in Fig. 1 dargestellten Anordnung in Vortriebsrichtung 2 zu erzeugen.

[0045] Fig. 2 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 im Bereich des Vorlaufabschnittes 8 mit Blick in Längsrichtung des Tunnels 1 entgegen der Vortriebsrichtung 2. Aus Fig. 2 lässt sich entnehmen, dass sich in dem Tunnel 1 in der Mitte das aus zwei Fahrschienen 30, 31 gebildete Behelfsgleis 32 befindet, wobei durch den Abbau von ursprünglich in dem Tunnel 1 vorhandenen zwei Regelgleisen beidseitig des Behelfsgleises 32 jeweils ein Arbeitsraum 33, 34 vorhanden ist. Beidseitig der Fahrschienen 30, 31 sind Arbeitsschienen 35, 36 angeordnet, auf denen die Einhausung 6 rollend gelagert ist.

[0046] Schließlich lässt sich Fig. 2 sehr anschaulich entnehmen, wie sich die bereits in Fig. 1 dargestellte vorderseitige Firststabilisatorplatte 10 als vorderseitige Stabilisatorplatte sowie beidseitig der vorderseitigen Firststabilisatorplatte 10 angeordnete vorderseitige Seitenstabilisatorplatten 37 an die Alttunnelwand 11 durch die Wirkung der Stabilisatorpresseneinheiten 9 anlegen, um die Alttunnelwand 11 insbesondere im unmittelbar an den Abbauabschnitt 13 angrenzenden Teil des Vorlaufabschnittes 8 zu stabilisieren, damit ein unkontrollierter großflächiger, durch die Abbauwerkzeuge 14 hervorgerufener Einbruch der Alttunnelwand 11 in dem Vorlaufabschnitt 8 nach Möglichkeit vermieden.

[0047] Aus Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, dass an die Alttunnelwand 11 anstehende Geologie 38 angrenzt, die aufgrund der zur Zeit der Tunneltrassierung verfügbaren Techniken in der Regel selbsttragend ist.

[0048] Fig. 3 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 im Bereich des Abbauabschnittes 13 mit Blick entgegen der Vortriebsrichtung 2. Aus Fig. 3 lässt sich entnehmen, dass an der Einhausung 6 eine kreissegmentartig ausgebildete Halterführung 39 angebracht ist, an der Werkzeughalter 40, 41 verschiebbar gelagert sind. An jedem Werkzeughalter 40, 41 ist ein Abbauwerkzeug 14 angebracht, mit dem, wie aus Fig. 3 ersichtlich, neben der Alttunnelwand 11 auch unmittelbar die an die Alttunnelwand 11 angrenzende Geologie 38 abbaubar ist. Für eine stabile Lagerung der Halterführung 39 ruht die Einhausung 6 im Bereich des Abbauabschnittes 13 auf die Arbeitsschienen 35, 36 überdeckenden Sockelstücken 42, 43, die sich auf dem Arbeitsschienenfundamenten 44, 45 abstützen, die beidseitig eines das Behelfgleis 32 tragenden Gleisfundament 46 angeordnet und besonders tragfähig ausgeführt sind.

[0049] Fig. 4 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 im Bereich des Nachstabilisierungsabschnittes 21. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass in dem Nachstabilisierungsabschnitt 21 die sich an der Einhausung 6 seitliche rückseitige Stabilisatorplatten 22 und rückseitige Firststabilisatorplatten 23 abstützen. Die rückseitigen seitlichen Stabilisatorplatten 22 und rückseitigen Firststabilisatorplatten 23 legen sich innenseitig an der Schildhaube 24 an, um diese gegen die anstehende Geologie 38 abzustützen.

[0050] Fig. 5 zeigt eine Transporteinheit 47 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die an einem von der Einhausung 6 abkoppelbaren und auf den Arbeitsschienen 35, 36 verschiebbar gelagerten Einhausungsmobilabschnitt 6' als Teil der Einhausung 6 angebracht ist. Der Einhausungsmobilabschnitt 6' ist beispielsweise wie hier dargestellt mit einer auf dem Behelfsgleis 32 fahrenden Arbeitslokomotive 48 oder selbstfahrend in dem Tunnel 1 von einem in Vortriebsrichtung 2 rückseitigen Tunnelende zu dem Bewehrungs- und Auskleidabschnitt 25 und zurück verfahrbar, wobei zweckmäßigerweise dieses Verfahren während einer kurzen Betriebspause des Behelfsverkehrs erfolgt und im Selbstfahrmodus sogar parallel zu dem Behelfsverkehr ohne Streckensperrung erfolgen kann.

[0051] Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Ulmentübbingelemente 27 und das Firsttübbingelement 28, die in Vortriebsrichtung 2 rückseitig des Nachstabilisierungsabschnittes 21 zu verbauen sind, an E-rektorplatten 49 angesaugt sind, die über mit dem Einhausungsmobilabschnitt 6' verbundene Schiebezylinder 50 verschiebbar sind. Weiterhin sind an der Transporteinheit 47 die Bewehrungskörbe 26 gehalten, die in dem Bewehrungs- und Auskleidabschnitt 25 zum Ausbilden von in der Darstellung gemäß Fig. 5 bereits als erstellt gezeigten Ulmenfundamenten 51 in den Fundamentgraben 19 eingelegt werden.

[0052] Fig. 6 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 5 im Bereich des Bewehrungs- und Auskleidabschnittes 25 mit seitlich nach außen bewegten Ulmentübbingelementen 27, die nunmehr von den Vortriebspressen 29 gegen die bereits verbauten benachbarten Ulmentübbingelemente 27 gepresst werden. Während des Verbauens der Ulmentübbingelemente 27 befindet sich das Firsttübbingelement 28 noch in einer abgesenkten Position.

[0053] Fig. 7 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 6 mit dem Firsttübbingelement 28 in Endposition, in der es an den Ulmentübbingelementen 27 aufliegt und ebenfalls von Vortriebspressen 29 gegen das bereits verbaute benachbarte Firsttübbingelement 28 gepresst ist. In dieser Anordnung werden die Ulmentübbingelemente 27 und das Firsttübbingelement 28 abschließend miteinander befestigt und abgedichtet, so dass sich die in Zusammenhang mit Fig. 5 ersichtliche abschließende Ausformung des Neulichtraumes 4 des Tunnels 1 ergibt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Aufweiten eines Tunnels (1), insbesondere eines Eisenbahntunnels, der eine Anzahl von Regelverkehrswegen wie Gleise umschließt, die vor dem Aufweiten die Nutzbreite des Tunnels (1) beanspruchen, von einem Altlichtraum (3) auf einen Neulichtraum (4) mit den Schritten:

- Erstellen einer Anzahl von Behelfsverkehrswegen (32), wobei die Anzahl der Behelfsverkehrswege (32) kleiner als die Anzahl der Regelverkehrswege ist,

- Anordnen einer Einhausung (6), die den oder jeden Behelfsverkehrsweg (32) in einem Arbeitsbereich (5) vollständig umgibt,

- Abbau einer Alttunnelwand (11) und angrenzender Geologie (38) im Bereich der Einhausung (6) in einem Abbauabschnitt (13) beginnend von einem Tunnelende in einer Vortriebsrichtung (2),

- Fertigstellen des Tunnels (1) nach dem Abbauabschnitt (13) mit dem Neulichtraum (4),
dadurch gekennzeichnet, dass

- der oder jeder Behelfsverkehrsweg (32) in der Mitte des Tunnels (1) erstellt wird, so dass auf beiden Seiten des Behelfsverkehrsweges (32) oder der außenseitigen Behelfsverkehrswege jeweils ein Arbeitsraum (33, 34) verbleibt, und gekennzeichnet durch die Schritte

- vor dem Schritt des Anordnens der Einhausung (6) Abstützen der Alttunnelwand (11) in einem in Vortriebsrichtung (2) vor dem Abbauabschnitt (13) liegenden Vorlaufabschnitt (8) mit an der Alttunnelwand (11) andrückbaren Stabilisatorplatten (10, 37, 38) und/oder durch Spritzbeton und

- Durchführen der Schritte des Abstützens der Alttunnelwand (11), des Anordnens der Einhausung (6), des Abbaus und des Fertigstellens in der Vortriebsrichtung (2), bis der gesamte Tunnel (1) auf den Neulichtraum (4) aufgeweitet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor und nach dem Aufweiten zwei Regelverkehrswege sowie während des Aufweitens ein Behelfsverkehrsweg (32) vorhanden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Regelverkehrsweg und der oder jeder Behelfsverkehrsweg (32) als Gleise ausgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Fertigstellens des Tunnels (1) das Aufbringen von Spritzbeton und/oder den Einbau von Stahlbetonfertigteilen (27, 28) und/oder das Anbringen einer Schalung zum Auskleiden mit Ortsbeton aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des gegebenenfalls Anordnens der Einhausung (6), falls die Einhausung (6) nur den Arbeitsbereich (5) umgibt, des Abbaus und des Fertigstellens in der Vortriebsrichtung in Richtung einer einzigen Vortriebsrichtung (2) durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Einhausung (6), die den oder jeden Behelfsverkehrsweg (32) umgibt, mit einer in Vortriebsrichtung (2) vor einer Schildhaube (24) liegenden Abbauanordnung (14), die in einem in dem Arbeitsbereich (5) liegenden Abbauabschnitt (13) angeordnet und zum Aufweiten des Tunnels (1) ausgehend von dem Altlichtraum (3) eingerichtet ist, mit einer Vortriebsanordnung (29) zum Bewegen der Abbauanordnung (14) in die Vortriebsrichtung (2) und mit einer in Vortriebsrichtung (2) im hinteren Teil der Schildhaube (24) angeordneten Abstützeinheit, mit der ein aufgeweiteter Neulichtraum (4) des Tunnels (1) abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Vortriebsrichtung (2) vor der Abbauanordnung (14) eine vorderseitige Stabilisatorplattenpositionieranordnung, mit der eine Anzahl von vorderseitigen Stabilisatorplatten (10, 37, 38) gegen die Alttunnelwand (11) andrückbar ist, und/oder eine Spritzbetonappliziereinheit zum Aufbringen von Spritzbeton vorhanden ist beziehungsweise sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Vortriebsrichtung (2) hinter der Abbauanordnung (14) liegende rückseitige Stabilisatorplattenpositionieranordnung vorhanden ist, mit der eine Anzahl von rückseitigen Stabilisatorplatten (22, 23) gegen die aufgeweitete Tunnelwand andrückbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinheit eine Tübbingpositioniereinheit, mit der der Neulichtraum (4) mit Tübbingen (27, 28) auskleidbar ist, und/oder eine Spritzbetonappliziereinheit zum Aufbringen von Spritzbeton und/oder eine Schalanordnung zum Auskleiden mit Ortsbeton aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der Einhausung (6) Abbaumaterialabtransporteinheiten (17) vorhanden sind, mit denen Abraum (16) entgegen der Vortriebsrichtung (2) aus dem Arbeitsbereich (5) abtransportierbar sind.

Claims

1. Method of enlarging a tunnel (1), and in particular a railway tunnel, which encloses a number of normal routes for traffic such as railway tracks which, before the enlargement, occupy the useful width of the tunnel (1), the enlargement taking place from an old clearance (3) to a new clearance (4), the method having the following steps;

- production of a number of temporary routes for traffic (32), the number of temporary routes for traffic (32) being smaller than the number of normal routes for traffic,

- positioning of an enclosure (6) which completely surrounds the or each temporary route for traffic (32) in a working area (5),

- demolition of an old tunnel wall (11) and the adjoining geology (38) in the region of the enclosure (6) in a demolition section (13), starting from one end of the tunnel and working in a direction of driving (2),

- completion of the tunnel (1), to the rear of the demolition section (13), at the new clearance (4), characterised in that

- the or each temporary route for traffic (32) is produced in the centre of the tunnel (1), so that a working space (33, 34) is left on each of the two sides of the temporary route for traffic (32) or on each of the two sides of the temporary routes for traffic situated on the outside, and characterised by the following steps

- before the step of positioning the enclosure (6), supporting of the old tunnel wall (11) in a preliminary section (8) which is situated ahead of the demolition section (13) in the direction of driving (2), using stabilising plates (10, 37, 38) which can be pressed against the old tunnel wall (11) and/or by means of shotcrete and

- performing the steps of supporting the old tunnel wall (11), positioning the enclosure (6), doing the demolition and completing the tunnel, in the direction of driving (2), until the entire tunnel (1) has been enlarged to the new clearance (4).

2. Method according to claim 1, characterised in that there are two normal routes for traffic before and after the enlargement and one temporary route for traffic (32) during the enlargement.

3. Method according to claim 1 or claim 2, characterised in that each normal route for traffic and the or each temporary route for traffic (32) takes the form of a railway track.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterised in that the step of completing the tunnel (1) comprises the application of shotcrete and/or the installation of prefabricated parts (27, 28) of reinforced concrete and/or the placing of formwork for the purpose of lining with in-situ concrete.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterised in that the steps of the possible positioning of the enclosure (6) if the enclosure (6) only surrounds the working area (5), of doing the demolition and of completing the tunnel, in the direction of driving, are carried out in the direction of a single direction of driving (2).

6. Apparatus for carrying out a method according to one of claims 1 to 5, having an enclosure (6) which surrounds the or each temporary route for traffic (32), having a demolition arrangement (14) which is situated ahead of a shield hood (24) in the direction of driving (2), which is arranged in a demolition section (13) situated in the working area (5) and which is set up to enlarge the tunnel (1) starting from the old clearance (3), having a driving arrangement (29) for moving the demolition arrangement (14) in the direction of driving (2), and having a supporting unit which is arranged in the part of the shield hood (24) which is at the rear in the direction of driving (2) and by which an enlarged area of the tunnel (1) of a new clearance (4) can be supported, characterised in that, ahead of the demolition arrangement (14) in the direction of driving (2) there are or is an arrangement for positioning front stabilising plates by which a number of front stabilising plates (10, 37, 38) can be pressed against the old tunnel wall (11), and/or a shotcrete applying unit for applying shotcrete.

7. Apparatus according to claim 6, characterised in that there is an arrangement for positioning rear stabilising plates which is situated to the rear of the demolition arrangement (14) in the direction of driving (2) and by which a number of rear stabilising plates (22, 23) can be pressed against the enlarged tunnel wall.

8. Apparatus according to claim 6 or according to claim 7, characterised in that the supporting unit has a tubbing positioning unit by which the area of the new clearance (4) can be lining with tubbing (27, 28), and/or a shotcrete applying unit for applying shotcrete, and/or a formwork arrangement for lining with in-situ concrete.

9. Apparatus according to one of claims 6 to 8, characterised in that there are, on both sides of the enclosure (6), units (17) for transporting away demolished material by which spoil (16) can be transported out of the working area (5) in the opposite direction to the direction of driving (2).

Revendications

1. Méthode d'élargissement d'un tunnel (1), en particulier d'un tunnel ferroviaire, comprenant un nombre de voies de communication régulières comme des rails, qui avant l'élargissement occupent la largeur utile du tunnel (1), à partir d'un ancien gabarit (3) vers un nouveau gabarit (4) comprenant les étapes:

- produire un nombre de voies de communication auxiliaires (32), où le nombre des voies de communication auxiliaires (32) est inférieur au nombre des voies de communication régulières,

- disposer une coque (6) englobant complètement chaque voie de communication auxiliaire ou la voie de communication auxiliaire (32) dans une zone de travail (5),

- démonter une ancienne paroi de tunnel (11) et la géologie (38) environnante dans la zone de la coque (6) dans une section de démontage (13) commençant par une extrémité du tunnel dans une direction d'avancement (2),

- achever le tunnel (1) après la section de démontage (13) avec le nouveau gabarit (4),
caractérisée en ce que

- chaque voie de communication auxiliaire ou la voie de communication auxiliaire (32) est réalisée au milieu du tunnel (1), de sorte que des deux côtés de la voie de communication auxiliaire (32) ou des voies de communication auxiliaires externes subsiste chaque fois une zone de travail (33, 34), et caractérisée par les étapes:

- avant la phase de disposition de la coque (6), étayer l'ancienne paroi de tunnel (11) dans une section d'en-tête (8) située dans la direction d'avancement (2) avant la section de démontage (13) avec des plaques de stabilisation (10, 37, 38) pressées contre l'ancienne paroi de tunnel (11) et/ou avec du béton projeté et

- effectuer les étapes d'étaiement de l'ancienne paroi de tunnel (11), de disposition de la coque (6), de démontage et d'achèvement dans la direction d'avancement (2), jusqu'à ce que le tunnel entier (1) soit élargi au nouveau gabarit (4).

2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'avant et après l'élargissement, deux voies de communication régulières sont présentes, et pendant l'élargissement une voie de communication auxiliaire (32) est présente.

3. Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque voie de communication régulière et chaque voie de communication auxiliaire ou la voie de communication auxiliaire (32) se présentent sous la forme de rails.

4. Méthode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'étape d'achèvement du tunnel (1) comporte l'application de béton projeté et/ou l'installation d'éléments préfabriqués en béton armé (27, 28) et/ou l'application d'un coffrage pour revêtir avec du béton coulé sur place.

5. Méthode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les étapes de disposition éventuelle de la coque (6), au cas où ladite coque (6) englobe seulement la zone de travail (5), de démontage et d'achèvement dans la direction d'avancement, soient effectuées vers une seule direction d'avancement (2).

6. Dispositif pour effectuer une méthode selon l'une des revendications 1 à 5 avec une coque (6) entourant chaque voie de communication auxiliaire ou la voie de communication auxiliaire (32), avec un système de démontage (14) situé dans la direction d'avancement (2) devant un bouclier (24), disposé dans une section de démontage (13) située dans la zone de travail (5), pour l'élargissement du tunnel (1), en partant de l'ancien gabarit (3), avec un système d'avancement (29) pour le déplacement du système de démontage (14) dans la direction d'avancement (2) et avec une unité de support disposée dans la partie postérieure du bouclier (24) dans la direction d'avancement (2), avec laquelle un nouveau gabarit élargi (4) du tunnel (1) peut être étayé, caractérisé en ce que dans la direction d'avancement (2) avant le système de démontage (14) se trouve un système de positionnement de plaques de stabilisation avant, avec lequel un nombre de plaques de stabilisation avant (10, 37, 38) sont pressées contre l'ancienne paroi de tunnel (11), et/ou du béton est projeté par une unité d'application de béton.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un système de positionnement de plaque de stabilisation arrière, situé derrière le système de démontage (14) dans la direction d'avancement (2) est présent, avec lequel un nombre de plaques de stabilisation arrière (22, 23) sont pressées contre la paroi élargie du tunnel.

8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'unité de support présente une unité de positionnement d'éléments de cuvelage, avec laquelle le nouveau gabarit (4) peut être revêtu d'éléments de cuvelage (27, 28), et/ou une unité d'application de béton pour projeter du béton et/ou un système de coffrage pour revêtir avec du béton coulé sur place.

9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que des deux côtés de la coque (6) des unités d'enlèvement de matériau de démontage (17) sont présentes, avec lesquelles des déblais (16) sont enlevés de la zone de travail (5) vers une direction opposée à la direction d'avancement (2).

Zeichnung