Verfahren zum Erstellen eines Tunnelbauwerks unter einer bestehenden Gleisanlage

Abstract

 Es wird ein Verfahren zum Erstellen eines Tunnelbauwerks unter einer bestehenden Gleisanlage (1) vorgeschlagen, mit dem auch größere Abschnitte einer Gleisanlage durch Verschieben eines vorgefertigten Verschubkörpers untertunnelt werden können, um den Zugverkehr über die Gleisanlage während der Baumaßnahme möglichst wenig zu beeinträchtigen.
Erfindungsgemäß werden dazu im Kreuzungsbereich zwischen Tunnelbauwerk und Gleisanlage (1) mindestens zwei Vertikalträger (16, 17) zum Abstützen mindestens eines horizontal ausgerichteten Auflagerjochs (14, 15) installiert, wobei das Auflagerjoch (14, 15) als Auflage für mindestens eine Hilfsbrückenkonstruktion (6 bis 9) zum Abfangen des Gleises (2, 3) dient. Danach wird der Boden im Kreuzungsbereich ausgebaut. Anschließend wird der Verschubkörper (4) in den Kreuzungsbereich verschoben, wobei das Gleis (2, 3) über die Hilfsbrückenkonstruktionen (6 bis 9) und das Auflagerjoch (14, 15) sukzessive von dem Vertikalträger (16, 17) auf den Verschubkörper (4) umgelagert wird. Parallel zum Verschieben des Verschubkörpers (4) werden die entlasteten Vertikalträger (16, 17) rückgebaut.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Tunnelbauwerks unter einer bestehenden Gleisanlage, wobei das Tunnelbauwerk mindestens einen vorgefertigten Verschubkörper umfaßt, der unter die mindestens ein Gleis umfassende Gleisanlage verschoben wird.

[0002] Aus der Praxis sind verschiedene Möglichkeiten zum Erstellen eines Tunnelbauwerks unter einer Gleisanlage bekannt. Grundsätzlich zu unterscheiden ist hier zwischen Verfahren, bei denen das Tunnelbauwerk in seiner Solllage unter der Gleisanlage gefertigt wird, und Verfahren, bei denen das Tunnelbauwerk aus einem oder mehreren vorgefertigten Verschubkörpern gebildet wird, der bzw. die unter die Gleisanlage verbracht werden. Dieser Verschub erfolgt in der Regel im Rahmen einer Durchpressungs- oder Verschiebungsmaßnahme. Die vorliegende Erfindung betrifft die letztgenannte Verfahrensvariante.

[0003] Bei einer aus der Praxis bekannten Verfahrensführung dieser Art wird der vorgefertigte Verschubkörper in einer Baugrube in unmittelbarer Nähe der Gleisanlage positioniert, und zwar so, daß sowohl seine Höhenlage als auch seine Orientierung im wesentlichen der Sollage des Tunnelbauwerks unter der Gleisanlage entsprechen. Zur endgültigen Positionierung unter der Gleisanlage muß der Verschubkörper dann lediglich noch lateral verschoben werden. Dazu wird die Baugrube unter der Gleisanlage hergestellt. Da der Zugverkehr über die Gleisanlage in der Regel während der gesamten Baumaßnahme aufrecht erhalten werden soll, wird die Gleisanlage vor Herstellung der Baugrube entsprechend abgestützt und gesichert. Zum Abstützen der Gleisanlage werden in der Praxis sogenannte Hilfsbrückenkonstruktionen verwendet, die pro Gleis vier Längsträger und etliche Querträger umfassen. Die Längsträger sind zu beiden Seiten jeder Schiene parallel zu den Schienen angeordnet, während die Querträger die beiden jeweils einer Schiene zugeordneten Längsträger leiterartig verbinden und die Schiene dabei unterfangen. Diese Hilfsbrückenkonstruktionen ruhen bei dem aus der Praxis bekannten Verfahren auf dem sich an die Baugrube anschließenden Baugrund bzw. dem Baugrubenverbau.

[0004] Das voranstehend beschriebene bekannte Verfahren konnte bislang nur angewendet werden, wenn der zu untertunnelnde Gleisabschnitt nicht zu lang war, so daß mit den Hilfsbrückenkonstruktionen lediglich relativ geringe Distanzen überbrückt werden mußten, da beide Enden der maximal ca. 24m langen Hilfsbrückenkonstruktionen außerhalb der Baugrube angeordnet werden mußten. Bei längeren zu untertunnelnden Gleisabschnitten mußte auf andere Verfahren zum Erstellen eines Tunnelbauwerks zurückgegriffen werden, was allerdings in der Regel mit einer erheblich größeren bzw. längerfristigen Beeinträchtigung des Bahnbetriebes über der Gleisanlage verbunden war.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Erstellen eines Tunnelbauwerks unter einer bestehenden Gleisanlage derartig auszugestalten und weiterzubilden, daß auch größere Abschnitte einer Gleisanlage durch Verschieben eines vorgefertigten Verschubkörpers untertunnelt werden können, um den Zugverkehr über die Gleisanlage während der Baumaßnahme möglichst wenig zu beeinträchtigen.

[0006] Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach werden im Kreuzungsbereich zwischen Tunnelbauwerk und Gleisanlage mindestens zwei Vertikalträger zum Abstützen mindestens eines horizontal ausgerichteten Auflagerjochs installiert, wobei das Auflagerjoch als Auflage für mindestens eine Hilfsbrückenkonstruktion zum Abfangen des Gleises dient. Nach Installation der Vertikalträger, des Auflagerjochs und der Hilfsbrückenkonstruktionen wird der Boden im Kreuzungsbereich ausgebaut. Danach wird der Verschubkörper in den Kreuzungsbereich verschoben, wobei das Gleis über die Hilfsbrückenkonstruktionen und das Auflagerjoch sukzessive von dem Vertikalträger auf den Verschubkörper umgelagert wird. Erfindungsgemäß werden die entlasteten Vertikalträger parallel zum Verschieben des Verschubkörpers rückgebaut.

[0007] Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die Hilfsbrückenkonstruktionen nicht zwangsläufig außerhalb der Baugrube abgestützt werden müssen, sondern daß sich dafür auch Auflagerjoche in Verbindung mit Vertikalträgem eignen, die im Bereich der Gleisanlage, also innerhalb der Baugrube angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist ferner erkannt worden, daß derartig angeordnete Vertikalträger den Vortrieb des Verschubkörpers nicht zwangsläufig behindern müssen. Dazu wird vorgeschlagen, die Vertikalträger sukzessive, parallel zum Vortrieb des Verschubkörpers rückzubauen. Erfindungsgemäß ist schließlich noch erkannt worden, daß ein Rückbau der Vertikalträger nur dann möglich ist, wenn die Vertikalträger vorher entlastet worden sind, also das mit Hilfsbrückenkonstruktionen abgesicherte Gleis über das Auflagerjoch sukzessive von den Vertikalträgern auf den Verschubkörper umgelagert worden ist. Bei der Anordnung der Vertikalträger im Baugrubenbereich ist deshalb darauf zu achten ist, daß der Verschubkörper beim Vortrieb zunächst die Endbereiche der Auflagerjoche unterfahren kann, bevor er auf die Vertikalträger trifft.

[0008] Die Anordnung von Vertikalträgern in Verbindung mit Auflagerjochen im Bereich der Baugrube ermöglicht die Aneinanderreihung von mehreren Hilfsbrückenkonstruktionen zu sogenannten Hilfsbrückenzügen, die auch größere Abschnitte einer Gleisanlage überbrücken können. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich also auch größere Abschnitte einer Gleisanlage durch Verschieben eines vorgefertigten Verschubkörpers untertunneln, was insbesondere im Hinblick auf eine möglichst kurzzeitige Beeinträchtigung des Zugverkehrs über die Gleisanlage von Vorteil ist.

[0009] Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können alle möglichen Arten von Gründungspfählen als Vertikalträger eingesetzt werden, wobei allerdings gewährleistet sein muß, daß diese Gründungspfähle sich auch mit einem vertretbaren Aufwand zurückbauen lassen. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Stahlpfählen als Vertikalträger erwiesen, da sie sich einfach, beispielsweise durch Rammen, in den Boden eintreiben lassen. Hierfür können dieselben Maschinen eingesetzt werden, wie beim Erstellen des Baugrubenverbaus. Stahlpfähle als Vertikalträger erweisen sich außerdem auch in Verbindung mit als Auflagerjoche verwendeten Stahlträgem als vorteilhaft, da sie sich einfach mit diesen verschweißen lassen und so eine stabile Abstützung für die Hilfsbrückenkonstruktionen bilden.

[0010] In einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf der Außenseite der Decke des Verschubkörpers stegartige Verschubnocken angeordnet, die im wesentlichen parallel zur Gleisachse und senkrecht zu dem Auflagerjoch bzw. den Auflagerjochen orientiert sind. Diese Verschubnocken ermöglichen in Verbindung mit sogenannten Verschubschlitten einen vergleichsweise reibungsarmen Vortrieb des Verschubkörpers unter der mit Hilfsbrückenkonstruktionen gesicherten Gleisanlage. Dazu wird beim Verschieben des Verschubkörpers jeweils ein Verschubschlitten zwischen einer Verschubnocke und dem mit dieser in Kontakt tretenden Auflagerjoch angeordnet, wobei der Verschubschlitten so mit der Verschubnocke einerseits und dem Auflagerjoch andererseits zusammenwirkt, daß der Verschubkörper zwangsfrei unter dem Auflagerjoch hindurch gleitet. Dieses Gleiten kann in vorteilhafter Weise noch durch Anordnen eines Gleitmittels zwischen dem Verschubschlitten und der Verschubnocke sowie zwischen dem Verschubschlitten und dem Auflagerjoch verbessert werden. Auf diese Weise läßt sich die Reibung zwischen dem Verschubkörper und der Gleisanlage in akzeptablen Grenzen halten.

[0011] Der Einsatz von Verschubschlitten in Verbindung mit den Verschubnocken auf der Decke des Verschubkörpers ermöglicht außerdem auch eine einfache Korrektur der Höhenlage des Verschubkörpers während des Vortriebs. Je nach dem, ob der Verschubkörper von seiner vorbestimmten Höhenlage nach oben oder nach unten abweicht, können Distanzstücke zwischen dem Auflagerjoch und dem Verschubschlitten oder zwischen der Verschubnocke und dem Verschubschlitten angeordnet werden.

[0012] Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1

eine Draufsicht auf eine Gleisanlage, unter der ein Tunnelbauwerk erstellt werden soll,

Fig. 2

die in Fig. 1 dargestellte Situation in einer Schnittdarstellung entlang der Achse 1-1 und

Fig. 3

die in Fig. 1 dargestellte Situation in einer Schnittdarstellung entlang der Achse 2-2.

[0013] Die in den Figuren dargestellte Gleisanlage 1 umfaßt zwei parallel verlaufende Gleise 2 und 3. Unter dieser Gleisanlage 1 soll ein Tunnelbauwerk erstellt werden, das die Gleisanlage 1 ungefähr in einem Winkel von 45° kreuzt. Das Tunnelbauwerk wird hier im wesentlichen durch einen vorgefertigten Verschubkörper 4 gebildet. Dieser ist in einer Baugrube 5, die sich bis unter die Gleisanlage 1 erstreckt, in unmittelbarer Nähe der Gleisanlage 1 so positioniert worden, daß er bereits seine Sollhöhe und Sollorientierung einnimmt. Diese Situation ist in Fig. 1 dargestellt.

[0014] Der Verschubkörper 4 muß nun nur noch lateral unter die Gleisanlage 1 geschoben werden, um seine Solllage einzunehmen, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist.

[0015] Vor dem Herstellen der Baugrube 5 sind die Gleise 2 und 3 mit sogenannten Hilfsbrückenkonstruktionen 6 bis 9 gesichert worden, so daß der Bahnbetrieb über die Gleise 2 und 3 auch nach dem Ausbau des Bodens unter der Gleisanlage 1 und vor Positionierung des Verschubkörpers 4 in seiner Sollage fortgesetzt werden kann.

[0016] Jede Hilfsbrückenkonstruktion 6 bis 9 für ein Gleis 2, 3 umfaßt vier Träger 10, die parallel und zu beiden Seiten jeder Schiene 11 angeordnet sind. Jeweils zwei einer Schiene 11 zugeordneten Träger 10 sind über Querträger 12, die die Schiene 11 unterfangen miteinander verbunden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jedes Gleis 2, 3 ein Hilfsbrückenzug, bestehend aus zwei aneinander anschließenden Hilfsbrückenkonstruktionen 6 und 7 bzw. 8 und 9, vorgesehen. Jeweils ein Ende jeder dieser beiden Hilfsbrückenkonstruktionen 6 und 7 bzw. 8 und 9 liegt auf dem Randbereich 13 der Baugrube 5 auf. Das jeweils andere Ende der Hilfsbrückenkonstruktionen 6 und 7 bzw. 8 und 9 ist auf einem Auflagerjoch 14 bzw. 15 gelagert. Die beiden Auflagerjoche 14 und 15 sind horizontal und senkrecht zur Gleisachse orientiert und werden jeweils über drei Vertikalträger 16 bzw. 17 abgestützt. Um ein Verschieben der beiden Hilfsbrückenzüge beim Cortrieb des Verschubkörpers 4 zu vermeiden, sind diese seitlich von den beiden Gleisen 2 und 3 jeweils noch mit einer Horizontalaussteifung 18 versehen.

[0017] Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Situation während des Vortriebs des Verschubkörpers 4. Der Verschubkörper 4 ist hier bereits in den Kreuzungsbereich unter der Gleisanlage 1 vorgeschoben worden. Dabei hat er zunächst das eine Ende des Auflagerjochs 15 unterfahren, bevor er auf den ersten der drei dieses Auflagerjoch 15 unterstützenden Vertikalträger 17 getroffen ist. Da die Hilfsbrückenkonstruktionen 8 und 9 auf diese Weise sukzessive über das Auflagerjoch 15 auf den Verschubkörper 4 umgelagert worden sind, konnten die dadurch entlasteten Vertikalträger 17 parallel zum Vortrieb des Verschubkörpers 4 rückgebaut werden.

[0018] Fig. 3 verdeutlicht die Anordnung von Vertikalträger 17, Auflagerjoch 15 und Hilfsbrückenkonstruktionen 7 und 8. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel lagern die beiden aneinanderstoßenden Enden der Hilfsbrückenkonstruktionen 7 und 8 eines Hilfsbrückenzuges auf einem gemeinsamen Auflagerjoch 15, der hier in Form eines Doppel-T-Trägers ausgebildet ist. Der untere Quersteg 20 des Auflagerjochs 15 ist erheblich breiter ausgebildet als der obere Quersteg 21 des Auflagerjochs 15. Der untere Quersteg 20 ruht auf dem Vertikalträger 17, der hier in Form eines Stahl-Gründungspfahls ausgebildet ist. Rechts und links von dem Mittelsteg 22 des Auflagerjochs 15 auf dem unteren Quersteg 20 sind Elastomerlager 23 angeordnet, auf denen jeweils die Endträger 24 und 25 einer Hilfsbrückenkonstruktion 7 und 8 ruhen. Der untere Quersteg 20 des Auflagerjochs 15 ist mit dem oberen Ende des Vertikalträgers 17 verschweißt.

[0019] Insbesondere Fig. 1 verdeutlicht, daß auf der Decke des Verschubkörpers 4 stegartige Verschubnocken 26 angeordnet sind, und zwar im wesentlichen parallel zur Gleisachse und senkrecht zu den Auflagerjochen 16 und 17. Sobald eine Verschubnocke 26 beim Vertrieb des Verschubkörpers 4 in Richtung seiner Sollage auf ein Auflagerjoch 16 bzw. 17 auftrifft, wird zwischen dieser Verschubnocke 26 und dem Auflagerjoch 16 bzw. 17 ein hier nicht näher dargestellter Verschubschlitten angeordnet. Diese Verschubschlitten sind so ausgebildet, daß sie einerseits mit dem Auflagerjoch 16 bzw. 17 und andererseits mit der Verschubnocke 26 zusammenwirken, dabei jedoch ein Gegeneinandergleiten ermöglichen. Auf diese Weise kann der Verschubkörper 4 unter den Auflagerjochn 16 und 17 und somit unter der gesamten Gleisanlage 1 durchgleiten. Diese Gleitbewegung wird zusätzlich noch durch Anordnen eines Gleitmittels zwischen den Verschubschlitten und den Auflagerjochen 16 und 17 und zwischen den Verschubschlitten und den Verschubnocken 26 verbessert.

[0020] In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Verschubschlitten zusätzlich auch zur Korrektur der Höhenlage des Verschubkörpers 4 verwendet. Beim Vertrieb des Verschubkörpers 4 kann es nämlich durchaus zu einem Abdriften nach oben oder nach unten kommen. Durch gezieltes Anordnen von Distanzstücken zwischen den Auflagerjochen 16 und 17 und den Verschubschlitten kann ein Abdriften nach oben ausgeglichen werden, so wie ein Abdriften nach unten durch Anordnen von Distanzstücken zwischen den Verschubschlitten und den Verschubnocken 26 ausgeglichen werden kann. Hierdurch läßt sich die hähengerechte Gleislage während des Vortriebs des Verschubkörpers 4 sicherstellen.

Bezugszeichen

[0021] 

1

Gleisanlage

2

Gleis

3

Gleis

4

Verschubkörper

5

Baugrube

6

Hilfsbrückenkonstruktion (Gleis 2)

7

Hilfsbrückenkonstruktion (Gleis 2)

8

Hilfsbrückenkonstruktion (Gleis 3)

9

Hilfsbrückenkonstruktion (Gleis 3)

10

Längsträger

11

Schiene

12

Querträger

13

Randbereich (Baugrube)

14

Auflagerjoch (Gleis 2)

15

Auflagerjoch (Gleis 3)

16

Vertikalträger (Gleis 2)

17

Vertikalträger (Gleis 3)

18

Horizontalaussteifung

19

20

unterer Quersteg (Auflagerjoch)

21

oberer Quersteg (Auflagerjoch)

22

Mittelsteg (Auflagerjoch)

23

Elastomerlager

24

Endträger (Hilfsbrückenkonstruktionen 8)

25

Endträger (Hilfsbrückenkonstruktionen 9)

26

Verschubnocken

27

28

29

Ansprüche

1. Verfahren zum Erstellen eines Tunnelbauwerks unter einer bestehenden Gleisanlage (1), wobei das Tunnelbauwerk mindestens einen vorgefertigten Verschubkörper (4) umfaßt, der unter die mindestens ein Gleis (2, 3) umfassende Gleisanlage (1) verschoben wird,
dadurch gekennzeichnet,

- daß im Kreuzungsbereich zwischen Tunnelbauwerk und Gleisanlage (1) mindestens zwei Vertikalträger (16, 17) zum Abstützen mindestens eines horizontal ausgerichteten Auflagerjochs (14, 15) installiert werden, wobei das Auflagerjoch (14, 15) als Auflage für mindestens eine Hilfsbrückenkonstruktion (6 bis 9) zum Abfangen des Gleises (2, 3) dient,

- daß nach Installation der Vertikalträger (16, 17), des Auflagerjochs (14, 15) und der Hilfsbrückenkonstruktionen (6 bis 9) der Boden im Kreuzungsbereich ausgebaut wird;

- daß der Verschubkörper (4) in den Kreuzungsbereich verschoben wird, wobei das Gleis (2, 3) über die Hilfsbrückenkonstruktionen (6 bis 9) und das Auflagerjoch (14, 15) sukzessive von dem Vertikalträger (16, 17) auf den Verschubkörper (4) umgelagert wird; und

- daß die entlasteten Vertikalträger (16, 17) parallel zum Verschieben des Verschubkörpers (4) rückgebaut werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalträger (16, 17) in Form eines Gründungspfahls realisiert werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalträger (16, 17) jeweils durch einen Stahlpfahl gebildet werden, daß ein Stahlträger als Auflagerjoch (14, 15) verwendet wird und daß der Stahlträger mit den Stahlpfählen verschweißt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf der der Gleisanlage (1) zugewandten Außenseite des Verschubkörpers (4) mindestens eine stegartige Verschubnocke (26) angeordnet ist und die Verschubnocke (26) im Wesentlichen parallel zur Gleisachse und senkrecht zu dem Auflagerjoch (14, 15) orientiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Verschieben des Verschubkörpers (4) jeweils ein Verschubschlitten zwischen dem Auflagerjoch (14, 15) und der mit diesem in Kontakt tretenden Verschubnocke (26) angeordnet wird, wobei der Verschubschlitten so mit dem Auflagerjoch (14, 15) einerseits und der Verschubnocke (26) andererseits zusammenwirkt, daß der Verschubkörper (4) zwangsfrei unter dem Auflagerjoch (14, 15) durchgleitet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verschubschlitten und dem Auflagerjoch (14, 15) und zwischen dem Verschubschlitten und der Verschubnocke (26) ein Gleitmittel angeordnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenlage des Verschubkörpers (4) während dem Verschieben durch gezielte Anordnung von Distanzstücken zwischen Auflagerjoch (14, 15) und Verschubschlitten bzw. Verschubschlitten und Verschubnocke (26) gezielt beeinflußt wird.

Zeichnung