Tübbingausbau, Verwendung dieses Tübbingausbaues und Verfahren zu dessen Herstellung

Abstract

 Der Tübbingausbau dient der Untertag-, Strecken-und Schachtsicherung. Er umfaßt Tübbingringe, die aus mehreren gewölbten Tübbingsegmenten (1) zusammengesetzt sind. Die Tübbingringe bestehen aus Gurtstäben (2) und inneren Versteifungselementen (3). Sie sind gegen einen Sohltübbing (9) aus Beton abgestützt und weisen Mittel (12) zur Verspannung gegen das Gebirge hin auf. Die Tübbingringe haben eine Doppelfunktion, da sie einerseits die Gebirgssicherung übernehmen und anderseits nach dem Einbringen des Ortsbetons als Armierung dienen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Tübbingausbau mit aus mehreren gewölbten Tübbingsegmenten zusammengesetzten Tübbingringen für die Untertag Strecken- und Schachtsicherung, insbesondere für.Tunnels.

[0002] Beim herkömmlichen Tübbingausbau zur Sicherung bergmännisch erstellter unterirdischer Hohlräume, wie Schächte und Tunnels, werden Walzstahl-oder Gusseisensegmente verwendet, die miteinander verschraubt sind. Zum besseren Anschluss an das Gebirge und zur Erhöhung der Wasserdichtheit, wird die so erhaltene Auskleidung mit Beton hinterfüllt. Diese Gusseisen-oder Stahlsegmente sind voluminös, sehr gewichtig und entsprechend teuer. Sie weisen eine geringe Verbundwirkung mit dem Beton auf, und das Anbringen der Auskleidung ist arbeitsintensiv.

[0003] Bei trockenen Hohlräumen ist es auch bekannt, gelenkig miteinander verbundene Betontübbinge gegen das Gebirge zu verspannen. Bei dieser Tübbingkonstruktion ist die Wasserdichtheit aber nicht gewährleistet und muss durch zusätzliche Vorkehrungen sichergestellt werden.

[0004] Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden und einen Tübbingausbau zu schaffen unter Verwendung leichter Tübbingringe hoher Festigkeit. Die Tübbingringe sollen in der Lage sein, einerseits die Gebirgssicherung zu übernehmen und anderseits beim Einbringen des Betons die Funktion der Armierung zu übernehmen.

[0005] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe so gelöst, dass die aus Gurtstäben und inneren Versteifungselementen bestehenden Tübbingringe gegen einen Sohltübbing aus Beton abgestützt sind, dass Mittel zur Verspannung der Tübbingringe gegen das Gebirge vorgesehen sind, und dass die Tübbingringe die Armierung einer Ortsbetonauskleidung sind.

[0006] Bei genügender Standfestigkeit des Gebirges können die Tübbingringe z. B. beim Tunnelausbau direkt hinter der Ortsbrust eingebracht werden. Bei Lockergestein wird der Tunnelvortrieb in Schildbauweise vorgenommen und die Tunnelauskleidung erfolgt im Schutze des hinteren Teils des Schildmantels. Dabei umfasst der Schildschwanz mit seinem hinteren Ende noch den zuletzt eingebauten Tübbingring, sodass das Gebirge niemals freigelegt wird.

[0007] Der Schildschwanz wird dünn ausgebildet und durch die Tübbingringe gegen den Gebirgsdruck unterstützt. Der Tübbingring kann somit als Stützring des Schildes betrachtet werden, sodass dieser beim Schild selber entfällt. Sobald der Schildschwanz vorgezogen wird, wird der hinter dem Mantelblech entstehende Hohlraum mit Injektionsgut verpresst.

[0008] Durch das Anpressen der Tübbingringe an das Gebirge werden die Bettungskräfte geweckt. Dadurch werden Biegemomente im Tübbingring weitgehend abgebaut und in Normalkräfte umgewandelt. Nach dem Einbringen des Betons haben die Tübbingringe die Funktion der Betonarmierung. Durch den erfindungsgemässen Tübbingausbau wird ein rationelles Arbeiten gewährleistet, da die Tübbingringe auch ohne den Beton bereits selber den Gebirgsdruck aufnehmen, sodass keine Wartezeiten auftreten bis zum Abbinden des Ortbetons.

[0009] Nachstehend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Tunnel mit eingebauten Tübbingringen,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II gemäss Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III gemäss Fig. 1,

Fig. 4 die Anschlussstelle eines Tübbingringes am Sohltübbing,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V gemäss Fig. 4,

Fig. 6 die Verbindungsstelle zweier Tübbingsegmente,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII gemäss Fig. 6 und

Fig. 8 schematisch den Tunnelausbau mit Schildvortrieb.

[0010] Der in der Fig. 1 dargestellte Tübbingring besteht aus drei bogenförmigen Tübbingsegmenten 1, die miteinander verbunden sind und eine Gitterkonstruktion bilden. Durch die Unterteilung in Segmente werden der Transport und die Handhabung beim Einbau erleichtert. Die Segmente werden an Ort und Stelle mit den Enden gegeneinander gestossen und verschraubt.

[0011] Jedes Tübbingsegment 1 weist vier Gurtstäbe 2 auf, die im Querschnitt ein Rechteck bilden und mittels innerer Versteifungselemente 3 räumlich zueinander fixiert sind. Die Versteifungselemente 3 bestehen aus einer Anzahl geknickter und gebogener Streben 4, die in der Mitte 5 des Versteifungselementes 3 miteinander verschweisst sind. Auch die Berührungsstellen der Streben 4 mit den Gurtstäben 2 werden durch eine Schweissun^g fixiert.

[0012] Beim Zusammenbau der einzelnen Tübbingsegmente 1 werden die sich berührenden Enden benachbarter Gurtstäbe 2 mittels Klemmbriden 7 aneinander fixiert. Sodann werden die Segmente 1 durch die Gewindebolzen 8 gegeneinander verspannt. Die Gewindebolzen 8 sind in den mittleren Abschnitten 5 benachbarter Versteifungselemente 3 verankert. Die Gurtstäbe 2 können so die im Tübbingring auftretenden Zug- und Druckkräfte frei übertragen. Die Verbindungsstellen der Tübbingsegmente sind so ausgebildet, dass das Gefüge des einzubringenden Ortsbetons nicht gestört bzw. geschnitten wird, und dass keine Spritzschatten an diesen Stellen entstehen.

[0013] Der Boden der Auskleidung wird durch einen Sohltübbing 9 gebildet, der ein Betonfertigteil sein kann oder der mittels einer Gleitschalung in Ortsbeton hergestellt sein kann. Er dient als Fahrweg und Arbeitsfläche sowie als Widerlager zum Aufnehmen der Spreizkräfte der Tübbingringe.

[0014] Die Armierungseisen 10 des Sohltübbings 9 ragen seitlich aus dem Betongefüge hervor und werden mittels der Klemmbriden 11 an den Gurtstäben 2 der Tübbingringenden.befestigt. Die Enden der Tübbingringe sind mit sich im mittleren Abschnitt 5 der Versteifung 3 abstützenden Druckschrauben 14 versehen, deren freie Enden in seitliche Aussparungen 13 im Sohltübbing 9 hinein ragen. Mittels der Druckschrauben 14 kann der Tübbingring gegen das Gebirge gepresst werden, wobei die Drucklast durch die Bolzen der Druckschrauben 14 aufgenommen wird.

[0015] Zweckmässigerweise wird der Tübbingring zum Gebirge hin durch ein korrosionsfestes, z. B. galvanisiertes Blech 15 abgedeckt, wobei das Blech 15 durch eine Baustahlmatte 16 unterstützt sein kann. Die Baustahlmatte 16 dient der besseren Lastverteilung des Gebirgsdruckes und wirkt gleichzeitig als Abstandshalter zum Blech 15 für den einzubringenden Beton. In der Fig. 2 ist hinter dem Blech 15 das Messer 17 des Schildschwanzes angedeutet.

[0016] Die inneren Versteifungen erlauben eine sehr hohe Belastung der Tübbingringe auf Biegung, Knickung und Torsion. Trotzdem sind sie sehr leicht und griffig und gut zu handhaben. Der Verbund mit dem Betongefüge ist einwandfrei und es können keine Schwachstellen infolge Spritzschatten entstehen.

[0017] In einigen Ländern bestehen Vorschriften, dass die Bewehrung des Tunnelbogens gegen das Gebirge hin eine Mindestüberdeckung (z. B. 3 cm) besitzen muss, damit die Korrosionssicherheit gewährleistet ist. Neben der bereits erwähnten Möglichkeit der Abdeckung mittels eines rostgeschützten Bleches 15 bietet sich ein Schildvortriebsverfahren an, welches die verlangte Ueberdeckung garantiert und die Verwendung von Tübbingsegmenten mit Spritzbeton vorsieht.

[0018] Der Tunnelschild 18 besteht in bekannter Weise aus der Schneide 19, dem Schildmantel 20 und dem Schildschwanz 17. Der Schildvortrieb erfolgt in nicht näher dargestellter Weise hydraulisch in einzelnen Arbeitsetappen, wobei bei jeder Etappe der Schild um die Länge des Schildmantels vorgestossen wird. Bei festem Gebirge kann der Materialabbau an der Tunnelbrust 23 vor dem Schild erfolgen, währendem bei rolligem Gebirge der Schild vorgetrieben wird, damit der Abbau in seinem Schutz durchgeführt werden kann. Nach dem Vortrieb werden die Tübbingsegmente 1 im Bereich des Schildmantels 20 (Feld 22) eingebracht und mit Beton ausgespritzt. Dieser Spritzbctonmantel 24 ist dann der durch die Tübbingsegmente 1 armierte, tragende Tunnelausbau.

[0019] Anschliessend wird der Hohlraum 25, der beim Vortrieb des Schildes zwischen dem Spritzbetonmantel 24 des Feldes 21 und dem Schildschwanz 17 entstanden ist, mit einer Betonmasse hinterpresst. Dazu sind im Mantel 24 Oeffnungen ausgespart.

[0020] Durch die Hinterpressmasse wird die vorgeschriebene Ueberdeckung, die der Dicke des Schildmantels 20 abzüglich der Dicke des Schildschwanzes 17 entspricht, garantiert.

[0021] Durch zweckmässige Materialwahl und evtl. mit besonderen Zusätzen kann die Wasserdichtheit der Tunnelauskleidung erhöht werden.

Ansprüche

1. Tübbingausbau mit aus mehreren gewölbten Tübbingsegmenten zusammengesetzten Tübbingringen für die Untertag Strekken- und Schachtsicherung, insbesondere für Tunnels, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Gurtstäben (2) und inneren Versteifungselementen (3):bestehenden Tübbingringe gegen einen Sohltübbing (9) aus Beton abgestützt sind, dass Mittel (12) zur Verspannung der Tübbingringe gegen das Gebirge vorgesehen sind, und dass die Tübbingringe die Armierung einer Ortsbetonauskleidung (24) sind.

2. Tübbingausbau nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Sohltübbing (9) benachbarten Enden der Tübbingringe Druckschrauben (14) aufweisen, die gegen den Sohltübbing (9) gepresst sind.

3. Tübbingausbau nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sohltübbing (9) armiert ist, und dass vorstehende Armierungsstäbe (10) mittels Klemmbriden (11) an den Gurtstäben (2) der Tübbingringe fixiert sind.

4. Tübbingausbau nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Tübbingsegmente (1) mit ihren Enden gegeneinander gestossen und mittels Gewindebolzen (8) aneinander gepresst sind, und dass ihre Gurtstäbe (2) durch Klemmbriden (7) miteinander verbunden sind.

5. Tübbingausbau nach den Patentansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschrauben (14)bzw. die Gewindebolzen (8) in den Mittenabschnitten (5) der Versteifungselemente (3) verankert sind.

6. Tübbingausbau nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingringe zum Gebirge hin durch ein korrosionsfestes Blech (15) abgedeckt sind.

7. Tübbingausbau nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Tübbingringen und dem Blech (15) eine letzteres unterstützende Baustahlmatte (16) angeordnet ist.

8. Tübbingausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der tragenden Ortsbetonauskleidung (24) und dem Gebirge (26) eine zusätzliche, die Armierung vor Rost schützende Ueberdeckung (27) angeordnet ist.

9. Verwendung des Tübbingausbaues gemäss Patentanspruch 1 beim Tunnelvortrieb in Schildbauweise, wobei der dünn ausgebildete Schildschwanz durch die Tübbingringe gegen den Gebirgsdruck unterstützt ist.

10. Verfahren zur Herstellung des Tübbingausbaues gemäss Patentanspruch 1 unter Verwendung eines aus Schneide, Schildmantel und Schildschwanz bestehenden Tunnelschildes, dadurch gekennzeichnet, dass nach jeder Schildvortriebsetappe die Tübbingsegmente im Bereich des Schildmantels eingebracht und anschliessend die Ortsbetonauskleidung in diesem Abschnitt durch Spritzen erstellt wird, und dass in den zwischen dem Schildschwanz und der Auskleidung der vorangehenden Ausbauetappe vorhandenen Hohlraum eine Hinterfüllung eingepresst wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Hinterfüllung der Dicke des Schildmantels abzüglich des Schildschwanzes entspricht.

Zeichnung