Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen
und/oder abdichtenden Verbindung zwischen in einer Fuge zusammenstoßenden vorgefertigten
Bauwerksteilen von Bauwerken aus Stahl, Stahloder Spannbeton, insbesondere zwischen
Tübbingen zur Herstellung von Tunneln, Stollen oder dergleichen.
Stand der Technik
[0002] Zur Auskleidung eines mittels einer Tunnelbohrmaschine aufgefahrenen Tunnels verwendet
man üblicherweise eine Vielzahl von in Ringfugen aneinanderstoßenden Tübbingringen,
die jeweils aus einzelnen, in Längsfugen aneinanderstoßenden Tübbingen zusammengesetzt
sind. Die Tübbinge können aus Stahl oder Stahlbeton bestehen; sie können auch im Sinne
von Spannbeton vorgespannt sein.
[0003] Die einzelnen Tübbinge stützen sich in den Ring- und Längsfugen gegeneinander ab;
in beiden Fugen müssen in der Regel Druckkräfte, in geringerem Umfang, nämlich in
Abhängigkeit von der konstruktiv ausgebildeten Steifigkeit, auch Biegemomente und
Querkräfte übertragen werden. Die Druckkräfte folgen in den Ringfugen vor allem aus
den beim Vortrieb entstehenden Vortriebskräften, in den Längsfugen aus der Belastung
aus dem Gebirgsdruck bzw. einer Hinterpressung und dem Grundwasser. Die Übertragung
von Querkräften in den Fugen ist nur in sehr weichen Böden statisch erforderlich,
zur Erhöhung der Steifigkeit der Tunnelauskleidung und einer damit verbundenen Reduzierung
von Verformungen aber konstruktiv erwünscht.
[0004] Die Übertragung von Querkräften in den Ringfugen erfolgt üblicherweise durch "Nut-Feder-",
"Topf-Nocke-" oder Dübelverbindungen. Als Dübel gelangen Hartholzdübel oder Kunststoffdübel,
gegebenenfalls mit Stahlkern, zur Anwendung; sie werden einseitig an den Tübbingen
angebracht und bei der Montage in Dübellöcher in den gegenüberliegenden Tübbingen
eingefädelt (DE 101 19 988 A1). Je nach Kopplungssystem ist eine linien- oder punktförmige
Querkraftübertragung zwischen benachbarten Tübbingringen möglich.
[0005] In den Längsfugen wird üblicherweise auf eine konstruktive Querkraftverbindung verzichtet;
hierfür wird die vorhandene Reibungskomponente als ausreichend angesehen.
[0006] Bei den üblichen einschaligen Tübbingauskleidungen müssen die Tübbinge darüber hinaus
auch die dauerhafte Wasserdichtigkeit der Tunnelröhre gewährleisten. Hierzu werden
in den Ringfugen üblicherweise in umlaufenden Nuten Profile aus elastischen Werkstoffen
wie Gummi, Kunststoff oder dergleichen als Zwischenelemente angeordnet, zum Beispiel
eingeklebt oder einbetoniert. Jeweils einander gegenüberliegende Profile können bei
dem Einbau der Tübbingringe auch als zusätzliche Sicherung mittels temporärer Verschraubung
vorgespannt werden.
[0007] Die Montage der Tübbingringe erfolgt regelmäßig im Schutz des Schildschwanzes der
Tunnelbohrmaschine. Hierbei wirken auf den Tübbingring keine äußeren Lasten, so dass
dieser im Idealfall exakt die theoretische Kreisform annimmt. Nach dem Zusammenbau
jeweils eines Tübbingringes gerät dieser im Zuge des weiteren Vortriebs aus dem Bereich
des Schildschwanzes heraus; der dadurch entstehende Ringspalt zum Gebirge hin wird
mit einem geeigneten Verpressmittel hinterpresst. Diese Ringspaltverpressung stellt
eine primäre Belastung des Tübbingrings dar, die im Endzustand noch durch Boden- und
Wasserdrücke überlagert wird.
[0008] Durch diese äußeren Belastungen kommt es zu Verformungen, überwiegend einer "Ovalisierung"
des geschlossenen Tübbingringes. Diese Verformungen haben zur Folge, dass der bereits
belastete vorletzte Tübbingring "n", der gerade den Schildschwanz verlassen hat, und
der gerade montierte Ring "n+1", der sich noch im Schutze des Schildschwanzes befindet,
nicht dieselbe Achslinie, sondern einen gegenseitigen Versatz aufweisen. Ein zusätzlicher
Versatz resultiert aus unvermeidlichen Herstelltoleranzen bei der Montage der Tübbingringe.
[0009] Diesem Versatz ("Offset") wird bei der üblichen konstruktiven Kopplung von Tübbingringen
meist dadurch Rechnung getragen, dass die Konstruktion ein ausreichendes "Spiel" (Schlupf)
aufweisen muss; andernfalls kommt es zu unzulässigen Zwängungen zwischen den Ringen
und hierdurch bedingten Schäden, beispielsweise Abplatzungen.
[0010] Richtet man sich, wie allgemein üblich, bei der Montage des Ringes "n+1" am vorhergehenden
Ring "n" aus, was "zwangsweise" durch eine Nut-Feder-Verbindung oder ähnliches geschehen
kann, so wird diesem Ring "n+1" schon im unbelasteten Zustand eine gewisse Ovalisierung
aufgezwungen. Wenn dieser Fehler auch bei der Schlusssteinmontage teilweise ausgeglichen
werden kann, resultieren weitere Abweichungen von der Solllage aus unvermeidlichen
Montagetoleranzen. Jedenfalls erfährt dieser von der Ideallinie in unbestimmter Form
abweichende Ring "n+1" beim Verlassen des Schildschwanzes und Aufbringen der äußeren
Lasten zusätzliche Verformungen, die zu einem insgesamt undefinierten Verformungs-
und Zwangsspannungszustand führen; insbesondere sind die in der Ringfuge wirkenden
Koppelkräfte undefiniert.
[0011] Diese Koppelkräfte werden in den Ringfugen üblicherweise über Reibung, oft in Verbindung
mit Nut-Feder- oder Topf-Nocke-Verbindungen übertragen. Dabei erfolgt bis zum Anliegen
der einander gegenüberliegenden Koppelflächen noch keine Kraftübertragung, allenfalls
durch Reibung; nach Anliegen erfolgt dagegen ein nahezu diskontinuierlicher Sprung
zu einer weitgehend starren Verbindung, zumindest für eine Vorzeichenrichtung der
Koppelkräfte.
[0012] Auch bei einer theoretisch möglichen Ausrichtung des Tübbingringes "n+1" an der Ideallinie,
d. h. unabhängig vom vorherigen Tübbingring "n", führt der planmäßige Versatz bei
der Ringmontage in Kombination mit unvermeidlichen Montagetoleranzen und vor allem
den auftretenden Verformungen bei Belastung zu einem undefinierten Zustand bezüglich
der Koppelkräfte in der Ringfuge. Jedenfalls ist es nicht möglich, die Geometrie der
Koppelelemente ("Nut-Feder"- oder "Topf-Nocke"-Verbindung) auf alle möglichen Verformungs-
und gegenseitigen Verdrehungszustände auszulegen und somit in der Ringfuge exakt definierte
Koppelkräfte zu erzeugen.
[0013] Bei Dübelverbindungen kann der infolge des Versatzes erforderliche Schlupf zwischen
benachbarten Tübbingen zwar durch Dübel-Langlöcher erzeugt werden (DE 101 19 988 A1).
Dennoch wirkt sich dieser systembedingt erforderliche Schlupf konstruktiv sehr nachteilig
aus, da es zu einer Kraftübertragung erst nach dem Anliegen der jeweils gegenüberliegenden
Krafteintragungsflächen kommt, das heißt erst nach dem Auftreten von dem Schlupf entsprechenden,
aber grundsätzlich unerwünschten Verformungen des Tübbingringes. Da diese Verformungen
zudem ungleichmäßig über den Ringumfang verteilt sind, ist das resultierende statische
System hochgradig unbestimmt, rechnerisch nicht erfassbar und mit unzulänglichen Steifigkeiten
ausgestattet.
[0014] Als Resultat dieser Problematik können verschiedene Schadensbilder auftreten, insbesondere:
- Undichtigkeiten durch unzulässigen Versatz der elastischen Profile,
- unzulässige Beanspruchungen der Nutflanken, die zu Abplatzungen und damit Undichtigkeiten
und reduzierten Steifigkeiten führen,
- ungenügende Ringsteifigkeit durch mangelnde Kopplung der Tübbinge in der Ringfuge,
die zu Ringverformungen und Setzungen führen kann.
Aufgabe der Erfindung
[0015] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit
zu schaffen, um die vorbeschriebenen, bei der Herstellung von Tübbingauskleidungen
auftretenden Probleme zu beherrschen.
Darstellung der Erfindung
[0016] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
[0017] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0018] Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Kopplung zwischen in einer Fuge
zusammenstoßenden Bauwerksteilen, insbesondere zwischen den Tübbingen einer Tunnel-
oder Stollenauskleidung grundsätzlich erst nach dem Zusammenbau der Bauwerksteile,
also der Tübbingringe, zweckmäßig erst nach etwa aufgetretenen Primärverformungen
infolge Lastaufbringung nach Verlassen des Schildschwanzes herzustellen und zwar dadurch,
dass in den Koppelflächen gebildete Hohlräume mit Materialien verfüllt werden, die
zum Einbringen flüssig bis zähflüssig sind und erst nach dem Verfüllen ein elastisches
oder elastoplastisches Verhalten annehmen.
[0019] Infolge seiner Fließeigenschaften passt sich ein solches Material beliebigen Formen
der Hohlräume an und füllt diese vollständig aus. Nach Erhärten bzw. Abkühlen in den
Betriebszustand bildet dieses Material ein Kraftübertragungs- und/oder Dichtelement
in der Bauwerksfuge.
[0020] Bei der Herstellung einer Tübbingfuge hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil,
dass die Montage des Tübbingringes "n+1" ohne Berücksichtigung etwa aufgetretener
Verformungen am Tübbingring "n" erfolgen kann, d. h. dass eine Ausrichtung der Tübbinge
in "absolut richtiger" Lage möglich ist. Eine Ermittlung der Verformungen des Tübbingrings
"n" zur Positionierung ist nicht erforderlich. Nach Verfestigung des in die Hohlräume
eingepressten Materials sind über dessen Eigenschaften exakt definierte und berechenbare
Koppelkräfte übertragbar.
[0021] Das erfindungsgemäße Verfahren hat damit den Vorteil, dass eine schlupffreie, verformungsarme,
exakt definierte und rechnerisch erfassbare Ringkopplung von Tübbingringen erzielt
werden kann.
[0022] Dabei handelt es sich um einen besonders verformungsarmen Tunnelausbau, der höchsten
Anforderungen an Steifigkeit und geringen zulässigen Setzungen bei anspruchsvollen
Verhältnisse zum Beispiel in stark besiedelten Gebieten und weichem Boden gerecht
wird.
[0023] Durch eine einfache Fugenausbildung wird auch die Konstruktion der Schalungen zur
Herstellung der Tübbinge vereinfacht; es ergeben sich nur geringe Anforderungen an
die Toleranzen bei Herstellung und Montage der Tübbinge.
[0024] Schließlich wird auch die Tübbingmontage vereinfacht. So ist ein exaktes Ausrichten
und Einpassen der Tübbinge an den vorhergehenden, bereits verformten Tübbingring nicht
mehr erforderlich; vielmehr kann der Einbau der einzelnen Tübbinge zu einem Ring völlig
unabhängig von dem vorhergehenden Tübbingring erfolgen. Da bei der erfindungsgemäßen
nachträglichen Verpressung keine Rückstellkräfte auftreten, kann die sonst oft übliche
Tübbingverschraubung entfallen. Diese Vorteile werden noch verstärkt, wenn die Kopplungselemente
in Form von Verpressdübeln auf Zugkräfte ausgelegt werden.
[0025] Zur Herstellung von Fugendichtungen ist das erfindungsgemäße Verfahren
- unabhängig voneinander und auch einzeln - sowohl für die Ringfugen als auch für die
Längsfugen eines Tübbingausbaus anwendbar. Nach der Montage eines vollständigen Tübbingrings
können auch die Längsfugen, diese allerdings zweckmäßig noch vor Verlassen des Schildschwanzes,
verfüllt werden. Hierdurch treten insbesondere bei der Montage der Schlusssteine keine
Relativverschiebungen der Dichtungen mehr auf. Durch Dichtschotte können die Fugenhohlräume
der Längs- und Ringfugen gegeneinander abgetrennt werden, so dass eine unabhängig
voneinander erfolgende Verfüllung (zum Beispiel Längsfugen noch im Schildschwanz,
Ringfugen bei oder unmittelbar nach Verlassen des Schildschwanzes) möglich ist.
[0026] Über die Aufbringung eines Druckes auf das verflüssigte Material bis zum Erhärten/Erkalten
kann auch eine Vorspannung aufgebracht werden. Hierdurch kann bei Bedarf auch eine
geringfügige Spreizung eines Tübbingrings erzeugt werden, beispielsweise um eine Kraftübertragung
in den Längsfugen über das Fugenmaterial und nicht wie sonst über Betonkontakt zu
erzielen.
[0027] Als Materialien für diesen Zweck sind grundsätzlich alle Materialien geeignet, die
die statischen Anforderungen erfüllen; dies können neben Zement- oder Kunstharzmörtel
alle anderen geeigneten Kunststoffe sein wie z. B. Thermoplaste, insbesondere TPV,
aber auch Duoplaste, insbesondere PV-Elastomere. Als besonders zweckmäßig haben sich
thermoplastische Elastomere (TPE) erwiesen, bei denen es sich um mehrphasige Polymere
(z. B. Polypropylenmatrix) mit Einbettung hochvernetzter synthetischer Elastomere
nach DIN 7724 handelt.
[0028] Thermoplastische Elastomere verhalten sich im Gebrauchstemperaturbereich entropieelastisch
(gummielastisch), entsprechen also den üblicherweise werkmäßig eingebauten Elastomeren,
gehen mit zunehmender Temperatur aber in einen flüssigen (thermoplastischen) Zustand
über. Diese Zustandsänderung ist reversibel. Die Fließtemperatur liegt beispielsweise
bei thermoplastischen PUR-Elastomeren in der Größenordnung von etwa 180° C.
Beschreibung der Zeichnung
[0029] Weitere Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
Es zeigt
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch eine Ringfuge eines Tübbingausbaus mit Dübelverbindung im
Einbauzustand,
- Fig. 2
- den entsprechenden Querschnitt im Endzustand,
- Fig. 3
- in entsprechender Weise einen Querschnitt durch eine Ringfuge mit Fugendichtung im
Einbauzustand und
- Fig. 4
- den entsprechenden Querschnitt im Endzustand,
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch eine Längsfuge eines Tübbingausbaus mit Fugendichtung,
- Fig. 6
- eine teilweise geschnittene Ansicht einer Längsfuge und schließlich
- Fig. 7
- eine Möglichkeit zur Ausgestaltung einer in einer Fugenfläche vorzusehenden Ausnehmung
zur Aufnahme von Zugkräften.
[0030] Anhand der Zeichnung wird die Erfindung in Anwendung auf eine Tunnelauskleidung aus
Stahlbetontübbingen erläutert. Wenn dies auch das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung
darstellt, so ist eine Ausweitung der Anwendung auch auf andere Baustoffe, wie z.
B. Stahl und andere Fugenkonstruktionen im Bauwesen mit Kraftübertragungsund Dichtigkeitsanforderungen
z. B. im Behälterbau, Silobau oder dergleichen selbstverständlich möglich.
[0031] In den Fig. 1 und 2 sind jeweils Ausschnitte aus Längsschnitten durch eine Tübbingauskleidung
eines Tunnels mit Querschnitt durch eine Ringfuge und Möglichkeit zur Kraftübertragung
in dieser in unterschiedlichen Bauphasen dargestellt, nämlich in Fig. 1 im Einbauzustand
und in Fig. 2 im Endzustand.
[0032] Die Tübbingauskleidung, die insgesamt mit 1 bezeichnet ist, besteht aus einzelnen
Tübbingen 2 und 3, die jeweils zu einem Ring zusammengesetzt sind. Die Tübbingringe,
die jeweils nach ihrem Einbauzustand als Ring "n" und "n+1" bezeichnet sind, stoßen
in einer Ringfuge 4 zusammen, in der die Kraftübertragung zwischen den benachbarten
Tübbingringen sicherzustellen ist.
[0033] Der Einbau der Tübbinge 2 und 3 und deren Montage zu Tübbingringen erfolgt in an
sich bekannter Weise im Schutze des Schildschwanzes 5 einer - nicht dargestellten
- Tunnelbohrmaschine, der sich in eine Schildschwanzdichtung 6 fortsetzt. Der Ringspalt
7 zwischen dem Schildschwanz 5 bzw. der Auskleidung 1 und dem Gebirge 8 ist mit einem
Verpressmaterial 9 verpresst.
[0034] In dem in Fig. 1 dargestellten Einbauzustand hat der Tübbingring n gerade den Schildschwanz
5 verlassen; auf ihn wirken bereits die äußeren Lasten, unter deren Wirkung er sich
verformt ("ovalisiert") hat. Der Tübbingring n+1 wurde gerade montiert; er hat noch
die "absolut richtige" Lage mit der Längsachse S
n+1. Dabei ist deutlich ein Versatz V zwischen der Achse S
n des Tübbingrings n und der Achse S
n+1 des Tübbingrings n+1 zu erkennen.
[0035] Die die Ringfuge 4 bildenden Stirnflächen der Tübbinge 2 und 3 weisen Ausnehmungen
10 und 11 auf, die jeweils in der Achse S
n bzw. S
n+1 liegen. Die Ausnehmungen 10 und 11 liegen so bezüglich der Ringfuge 4 einander gegenüber
und bilden einen Hohlraum. In die Ausnehmung 10 mündet ein Einpresskanal 12 und in
die Ausnehmung 11 ein Entlüftungskanal 13 oder umgekehrt. Die Stirnseiten der Tübbingringe
n bzw. n+1 berühren sich in der Ringfuge 4 unmittelbar; die Ringfuge 4 ist zur Erdseite
hin durch eine Fugendichtung 14 abgeschlossen; eine entsprechende Fugendichtung kann
zur Luftseite hin angebracht werden.
[0036] Während Fig. 1 den Einbauzustand der beiden die Ringfuge 4 bildenden Tübbingringe
n bzw. n+1 zeigt, in der der Fugenversatz V der Ringachsen S
n bzw. S
n+1 auftritt, zeigt Fig. 2 den Endzustand, in dem sich auch der Tübbingring n+1 durch
die inzwischen auf ihn wirkende äußere Belastung der ovalisierten Form des Tübbingrings
n angepasst hat. In diesem Zustand wird der aus den Ausnehmungen 10 und 11 gebildete
Hohlraum durch den Einpresskanal 12 in erfindungsgemäßer Weise verpresst; das Verpressmaterial
ist bei 15 angedeutet. Wenn in dieser Phase noch ein Restversatz "V" verblieben sein
sollte, ist das im Rahmen der Erfindung unschädlich.
[0037] Als Verpressmaterial 15 dient vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer (TPE),
das in einem - nicht dargestellten - Heizwerkzeug plastifiziert und mittels eines
entsprechenden Press-Pump-Werkzeugs, das ebenfalls nicht Gegenstand der Erfindung
ist, durch die Einpresskanäle 12 in die aus den Ausnehmungen 10 und 11 gebildeten
Hohlräume der Ringfugen 4 eingespritzt wird. Je nach Zusammensetzung des Materials
sind für die Plastifizierung Temperaturen bis etwa 200 °C erforderlich, die für als
Fertigbetonteile ausgebildete Tübbinge unschädlich sind. Nach Erkalten des Materials
stellt sich ein elastischer bzw. elastoplastischer Zustand ein, der die Übertragung
von Kräften in der Ringfuge 4 gewährleistet.
[0038] Die Verpressung der Hohlräume zur Erzeugung von Dübeln kann vor, während oder nach
dem weiteren Vortrieb der Tunnelbohrmaschine und dem damit verbundenen Vorschub des
Schildschwanzes erfolgen; sie sollte jedenfalls dann erfolgen, wenn die durch den
Bauzustand bedingten Verformungen der Tübbingringe eingetreten sind.
[0039] Die Durchleitung von Normalkräften durch die Ringfuge 4 kann in an sich bekannter
Weise durch Beton-Beton-Kontakt oder durch Einlegen von Fugenplättchen erfolgen. Werden
diese Fugenplättchen mit einer zentrischen Durchbrechung versehen, deren Durchmesser
demjenigen der Ausnehmungen 10, 12 entspricht und werden sie an der Stelle der Ausnehmungen
befestigt, dann gelingt so zugleich eine Abdichtung gegen ein Eindringen des Verpressmaterials
in den Fugenspalt.
[0040] In entsprechender Weise können auch Dübelverbindungen an den Längsfugen der Tübbingringe
hergestellt werden. Die in Ringrichtung wirkenden Normalkräfte werden üblicherweise
durch Betonkontakt der Stirnflächen übertragen.
[0041] Nach Erkalten in dem durch die Ausnehmungen 10, 11 gebildeten Hohlraum verhalten
sich die angegebenen Kunststoffe entsprechend ihrem Materialgesetz, in der Regel "stahlelastisch"
nach DIN 7724 in genau definierter Form und sind somit in der Lage, die ihnen zugewiesenen
Querkräfte in Abhängigkeit von den ermittelten Verformungen zu übertragen. In der
Kunststofftechnik stehen in ausreichendem Maße thermoplastische Materialien zur Verfügung,
um für jeden Einzelfall das optimale Material auswählen zu können. Das Material muss
eine ausreichende Schubfestigkeit bei gleichzeitiger Elastizität gegen Scherverformungen
aufweisen.
[0042] Es ist weiterhin möglich, in die Ausnehmungen 10 bzw. 11 vor oder während der Montage
Stahlstäbe oder ähnliches geringeren Durchmessers einzulegen, die nach dem Verpressen
eine "Bewehrung" und Verstärkung der Dübelverbindung bilden. Die fertiggestellte Dübelverbindung
weist dann eine ähnliche Wirkungsweise auf wie herkömmliche Kunststoffdübel mit Stahlkern
ohne den Nachteil des beschriebenen Schlupfes und der Nachgiebigkeit.
[0043] In entsprechender Weise ist es auch möglich, den Ausnehmungen eine besondere Form
zu geben, um gegebenenfalls auch Zugkräfte in der Ringfuge 4 aufnehmen zu können.
Ein Schnitt durch eine solche Ausnehmung 10a ist in Fig. 7 dargestellt. Die Ausnehmung
10a, in die wieder ein Einpresskanal 12a mündet, hat hier beispielsweise am Ende eine
Aufweitung 16 in Form eines Ankerkopfes; weiterhin ist eine Aufweitung 17 angedeutet,
die beispielsweise auch eine gewindeartige Profilierung darstellen kann. In diesem
Fall können einer erfindungsgemäßen Dübelverbindung durch außermittige Anordnung auch
Biegemomente zugewiesen werden oder es können durch eine derartige Dübelverbindung
die üblichen Verschraubungen zur Gewährleistung der Vorspannkräfte für Dichtprofile
entfallen.
[0044] Während die Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 am Beispiel einer Dübelverbindung zwischen
benachbarten, in einer Ringfuge zusammenstoßenden Tübbingringen erläutert wurde, zeigen
die Fig. 3 und 4 die Anwendung der Erfindung auf die Herstellung einer Ringfugendichtung.
Auch hier zeigen die Fig. 3 und 4 jeweils Ausschnitte aus Längsschnitten durch eine
Tübbingauskleidung mit Querschnitt durch eine Ringfuge in unterschiedlichen Bauphasen,
nämlich in Fig. 3 im Einbauzustand und in Fig. 4 im Endzustand.
[0045] In dem in Fig. 3 dargestellten Einbauzustand hat der Tübbingring n wieder gerade
den Schildschwanz 5 verlassen; auf ihn wirken bereits die äußeren Lasten, unter deren
Wirkung er sich ovalisiert hat. Der Tübbingring n+1 wurde gerade montiert; er hat
noch die "absolut richtige" Lage mit der Längsachse S
n+1. Der Versatz zwischen der Achse S
n des Tübbingrings n und der Achse S
n+1 des Tübbingrings n+1 ist wieder mit V bezeichnet.
[0046] Die die Ringfuge 4 bildenden Stirnflächen der Tübbinge 2a und 3a umfassen hier eine
Art Nut-Feder-Verbindung. In der Stirnfläche des - linken - Tübbings 3a befindet sich
eine Ausnehmung 20 in Form einer Ringnut, während die gegenüberliegende Stirnfläche
des - rechten - Tübbings 2a eine ringförmige Leiste 21 als Feder aufweist (Fig. 4).
Die Ringnut 20 hat eine größere Breite als die Ringleiste 21, so dass im fertig montierten
Zustand ein zweikammeriger Hohlraum verbleibt, in den ein von der Innenseite der Auskleidung
1a her zugänglicher Einpresskanal 22 mündet. Die Stirnseiten der Tübbingringe n bzw.
n+1 können sich in der Ringfuge 4 unmittelbar berühren oder zur Luft- bzw. Erdseite
hin durch Dichtungen 23 abgeschlossen sein. Ebenso kann an der Stirnfläche der Ringleiste
21 gegebenenfalls eine Gleitmöglichkeit 24 vorgesehen sein.
[0047] Während Fig. 3 den Einbauzustand zeigt, in der zwischen den Tübbingringen n bzw.
n+1 noch der Fugenversatz V der Ringachsen S
n bzw. S
n+1 auftritt, zeigt Fig. 4 den Endzustand, in dem sich auch der Tübbingring n+1 durch
die inzwischen auf ihn wirkende äußere Belastung der ovalisierten Form des Tübbingrings
n angepasst hat. In diesem Zustand wird die Ringfuge 4 einschließlich der Hohlräume
zwischen Ringnut 20 und Ringleiste 21 in erfindungsgemäßer Weise verpresst; das Verpressmaterial
ist bei 25 angedeutet.
[0048] Während die Fig. 3 und 4 sich auf die Dichtung der Ringfugen zwischen Tübbingringen
einer Tübbingauskleidung eines Tunnels beziehen, zeigen die Fig. 5 und 6 eine Möglichkeit
für die Dichtung der Längsfugen. So zeigt Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt
durch eine Tunnelauskleidung 1b, in der die zu einem Tübbingring zusammengesetzten
Tübbinge 2b, 2bb eine Längsfuge 30 bilden. Diese Längsfuge 30 kann grundsätzlich in
gleicher Weise ausgebildet sein wie die Ringfugen, d. h. in den Stirnflächen der einzelnen
Tübbinge können einander entsprechende Vertiefungen angeordnet sein, die nach dem
Zusammenfügen zweier benachbarter Tübbinge einen ein- oder mehrkammerigen Hohlraum
bilden. In Fig. 6, die in der linken Hälfte einen Schnitt durch die Längsfuge entlang
der Linie VI-VI in Fig. 5 mit Ansicht der Fugenfläche eines Tübbings und in der rechten
Hälfte einen Schnitt durch den Tübbing zeigt, sind Vertiefungen 31 in der Fugenfläche
des Tübbings 2bb angedeutet, die durch eine Längsrippe 32 voneinander getrennt sind.
Auch hier führt ein Einpresskanal 33 von der Luftseite der Tunnelauskleidung 1 her
in die Hohlräume zum Einpressen des erfindungsgemäßen Materials.
[0049] Die Längsfugen werden nach Montage eines vollständigen Tübbingrings, zweckmäßig noch
vor Verlassen des Schildschwanzes, in erfindungsgemäßer Weise verfüllt. Hierdurch
treten insbesondere bei der Montage des Schlusssteins keine Relativverschiebungen
der Dichtungen auf. Durch eine Abschottung 34 in Verbindung mit provisorischen Dichtungen
35 können die Fugenhohlräume der Längs- und Ringfugen 30 bzw. 4 gegeneinander abgegrenzt
werden, so dass die Hohlräume unabhängig voneinander verpresst werden können. Durch
Bildung von einzelnen Kammern kann eine Mehrfachdichtung erzeugt werden.
[0050] Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Einbringung der Dichtung von Ring- und
Längsfugen können alle wesentlichen Probleme des konventionellen Tübbingausbaus behoben
werden. Folglich wird eine deutlich verbesserte Qualität des Tübbingausbaus erzielt
und der Nachbesserungsaufwand deutlich verringert. Durch die vereinfachte Montage
der Tübbingringe ergeben sich auch Kosten- und Zeitvorteile im Tübbingausbau.
[0051] Durch weitgehend mittige Anordnung des Zwischenelements, das sowohl der Dichtung
als auch der Kraftübertragung dienen kann, ist eine günstigere Krafteinleitung in
den Tübbingbeton gegeben, so dass grundsätzlich auch eine Reduzierung der Tübbingdicke
gegenüber herkömmlichen Fugenkonstruktionen realisiert werden kann.
[0052] Wenn als Fugenverpressmaterial thermoplastische Elastomere verwendet werden, kann
infolge des reversiblen Verhaltens solcher Materialien eine undicht gewordene Fuge
durch Erwärmen, ausfließen lassen des Materials und erneutes Einspritzgießen, bei
Bedarf sogar mehrfach, erneuert werden. Auch nach Havariesituationen, zum Beispiel
Brandbelastung, ist eine Erneuerung des Fugenmaterials ohne weiteres möglich.
1. Verfahren zum Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen und/oder abdichtenden
Verbindung zwischen in einer Fuge zusammenstoßenden vorgefertigten Bauwerksteilen
von Bauwerken aus Stahl, Stahl- oder Spannbeton, insbesondere zwischen Tübbingen zur
Herstellung von Tunneln, Stollen oder dergleichen,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch Ausnehmungen in den die Fuge bildenden Flächen der Bauwerksteile gebildete
Hohlräume nach dem Zusammenfügen der Bauwerksteile durch Materialien ausgepresst werden,
die zum Zeitpunkt ihres Einbringens flüssig bis zähflüssig sind und die danach in
ein elastisches oder elastoplastisches Verhalten übergehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume durch einander gegenüberliegende Ausnehmungen in den die Fuge bildenden
Flächen der Bauwerksteile gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume erst nach etwa aufgetretenen Primärverformungen der Bauwerksteile ausgepresst
werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hohlräume bildenden Ausnehmungen so gestaltet werden und/oder das Verpressmaterial
so gewählt wird, dass außer parallel zur Fuge wirkenden Koppelkräften auch rechtwinklig
zur Fuge wirkende Zugkräfte und/oder Biegemomente übertragbar sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hohlräume bildenden Ausnehmungen so gestaltet werden und/oder das Verpressmaterial
so gewählt wird, dass zwischen den die Fuge bildenden Bauwerksteilen eine Abdichtung
des Fugenzwischenraumes erzielt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ausnehmungen vor dem Zusammenfügen der Bauwerksteile Bewehrungselemente eingelegt
werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume vor dem Einbringen des Verpressmaterials zu den Außenflächen der Bauwerksteile
hin zumindest vorläufig abgedichtet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Druckbeaufschlagung des Verpressmaterials beim Einbringen in die Hohlräume
eine Vorspannung auf die Bauwerksteile erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auspressen der Hohlräume Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Elastomere
(TPE) verwendet werden, die zum Einbringen durch Zufuhr von Wärme verflüssigt werden.
10. Einheit aus mindestens zwei in einer Fuge zusammenstoßenden, vorgefertigten Bauwerksteilen
aus Stahl, Stahl- oder Spannbeton, insbesondere Tübbinge zur Herstellung von Tunneln,
Stollen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der die Fuge (4, 30) bildenden Flächen der Bauwerksteile (2,
3) Ausnehmungen (10, 11, 31) vorgesehen sind, die nach dem Zusammenfügen jeweils einen
Hohlraum bilden, der durch Materialien ausgepresst werden kann, die zum Zeitpunkt
ihres Einbringens flüssig bis zähflüssig sind und die danach in ein elastisches oder
elastoplastisches Verhalten übergehen.
11. Einheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den die Fuge bildenden Flächen der Bauwerksteile (2, 3) einander entsprechende
Ausnehmungen (10, 11) vorgesehen sind.
12. Einheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Bauwerksteile Bewehrungselemente angeordnet sind, die über die jeweilige
Außenfläche vorstehen und in die entsprechende Ausnehmung des gegenüberliegenden Bauwerksteils
hineinragen.