EP0097113A2

EP0097113A2 - Verfahren zum Herstellen eines Tunnels in druckhaftem Gebirge mittels Schildvortrieb

Info

Publication number: EP0097113A2
Application number: EP83710034A
Authority: EP
Inventors: Lothar Dr.-Ing. Anheuser; Rolf Dipl.-Ing. Knodel; Claus Dipl.-Ing. Becker; Hans Dipl.-Ing. Lingenfelser; Horst Dipl.-Ing. Dr. Meissner
Original assignee: Wayss and Freytag AG
Current assignee: Wayss and Freytag AG
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1983-06-11
Publication date: 1983-12-28
Also published as: EP0097113A3; DE3222556C1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Tunnels in druckhaftem Gebirge mit Schildvortriebsmaschine und vorgefertigtem, im Schild montierten Tübbigausbau sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Bei diesem Verfahren werden die Selbststabilisierungskräfte des Gebirges zur Entlastung der Tunnelkonstruktion aktiviert, indem der Tunnelausbruch mit einem gegenüber dem Umfang der Stützkonstruktionen (Vortriebsschild und Ausbau) geringen, festgelegten, planmässigen Überschnitt im Hängendbereich hergestellt wird, der etwa der bei Ausbildung des inneren Stützgerüstes zu erwartenden Verformung des Gebirges entspricht. Durch hydraulisch aus dem starren Schild (7) ausfahrbare Vorrichtungen (6) und entsprechende Vorrichtungen in der Auskleidung (Sandtöpfe in ausgewählten Tübbinglängsfugen) wird das Gebirge nur nachgiebig gestützt, so dass die Stützung sich den Verformungen des Gebirges, die zur Ausbildung des inneren Traggerüstes nötig sind, anpassen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Tunnels in druckhaftem Gebirge mit Schildvortriebsmaschine und vorgefertigtem, im Schild montierten Tübbingausl:.au sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Tunnel im druckhafcem Gebirge können besonders wirtschaftlich hergestellt werden, wenn man die Stabilisierungskräfte des Gebirges nutzt. Das Gebirge bildet, wenn es sich nach der Durchörterung entsprechend verformen kann, ein inneres Stützgerüst aus, das den Tunnelausbau entlastet. Das Tunnelbauverfahren muß die zur Ausbildung des Stützgerüsts nötigen Verformungen jedoch zulassen. Die Verformungen zum Aufbau des Stützgerüsts im Gebirge treten in der Regel zum wesentlichen Teil (etwa zu 90 %) unmittelbar nach dem Ausbruch ein und sind während der Bauzeit des Ausbaus nahezu vollständig abgeklungen. Es wird also eine äußerst sparsame Bemessung des Ausbaus möglich, wenn es gelingt, den Stabilisierungsprozeß zum Abschluß zu bringen, bevor der Gebirgsdruck auf die Auskleidung übertragen wird, Bekannt als ein Tunnelbauverfahren, das die vorgenannten Eigenschaften druckhafter Gebirge nutzt, ist die Neue Österreichische Tunnelbauweise (NÖT). Diese ist jedoch kein vollmechanisches Dauverfahren. Die Vortriebsleistungen sind abhängig von den je nach Felsklasse einzubringenden u.U. sehr umfangreichen Sicherungsmaßnahmen wie Felsankern, Ausbaubögen, Spitzbeton usw.
Da die Aktivierung des inneren Stützgerüsts des Gebirges vom Ablauf der entsprechenden Verformungen im gestörten Gebirge abhängt, konnte bisher das Schildvortriebsverfahren, bei dem der Vortriebsschild wie auch der nachfolgende Ausbau mit Tübbings den Ausbruch nahezu ohne jede Verformungsmöglichkeit des Gebirges stützt, die mittragenden Eigenschaften des Gebirges nicht nutzen. Im Schildvortriebsverfahren vorgetriebene Tunnel mußten für den vollen Gebirgsdruck sowohl im Schild wie auch im späteren Ausbau ausgelegt werden und waren daher unwirtschaftlich. Die Verformungsneigung des Gebirges andererseits führte schon dazu. daß Schilde in druckhaftem Gebirge eingeklemmt wurden und aufgegeben werden mußten. Schließlich war es bisher unmöglich, exakte Aussagen über die wirkliche Größe des auftretenden Gebirgsdrucks zu machen.
Aufgabe der Erfindung war, ein Tunnelbauverfahren unter Verwendung eines Vortriebsschilds und einer Auskleidung mit Tübbings zu entwickeln, das im Bereich des Schildes wie auch der Auskleidung die Entspannung des Gebirgsdruckes zuläßt, die Gefährdung des Steckenbleibens im nachdrückenden Gebirge vermeidet und die Größe des Gebirgsdruckes meßbar macht.
Die Aufgabe wird gelöst durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebene Verfahren und die in den Ansprüchen 2 bis 5 beschriebenen Vorrichtungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es in seinem geologisch sinnvollen Anwendungsbereich des druckhaften Gebirges, auch bei Anwendung eines starren Vortriebsschilds und eines im Endzustand starren Ausbaus dem Gebirge in einer zeitlich begrenzten Umlagerungsphase sich zu verformen und das gewünschte innere Stützgerüst aufzubauen. Damit wird der Schildvortrieb auch in druckhaftem Gebirge wirtschaftlich.
Die Verwendung hydraulisch ausfahrbarer, kufenförmiger, stützender Vorrichtungen beim Schild macht den Verformungsweg des Gebirges kontrollierbar, verbunden mit einer genauen Messung des dem jeweiligen Verformungszustand zugeordneten Stützdrucks, d.h. des Gebirgsdrucks. Durch die Eigenschaft des erfindungsgemäßen Ausbaus, nachträglich entspannbar zu sein, kann die Lastaufnahme des Ausbaus auch bei einem von den rechnerischen Annahmen abweichenden Verhalten des Gebirges korrigiert werden.
Das erfindungsgemäße Schildvortriebsverfahren wird in Ausführungsbeispielen durch die Fig. 1 bis 3 dargestellt.
Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Vortriebsschild,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die ausfahrbare kufenförmige Stützvorrichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Tübbingausbau.

Ein druckhaftes Gebirge 1 wird von einer Schildvortriebsmaschine 2 durchörtert. Mit Abbauwerkzeugen 3, 4 wird das Gebirge abgebaut. Dabei wird im Hängendbereich 5 ein planmäßiger Überschnitt ausgebrochen Der Ausbruch wird in diesem Bereich durch kufenförmige Vorrichtungen 6 nachgiebig gestützt. Die Vorrichtungen 6 sind aus der Fläche des Schildmantels 7 mit hydraulischen Pressen 8 ausfahrbar, deren Druck über Anzeigen 9 in der Druckleitung 10 gemessen und gesteuert wird.
Im Schutze des Schildes 2 wird der Tunnelausbau 11 mit den Tübbings 11/1 - 7 hergestellt.
Im Beispiel der Figur 3 sind zwei Fugen 12 entsprechend Anspruch 4 mit vergrößertem Zwischenraum ausgebildet. Zwischen den benachbarten Tübbings 11/1 und 11/2 bzw. 11/1 und 11/6 ist ein Sandtopf 13 eingebaut. Der Zwischenraum der Fuge 12 für den Sandtopf ist gebirgsseitig durch Dichtbleche 14 gegen die Sandverblasung des Hohlraums 15 zwischen Tübbingrücken und Gebirge gedichtet.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Tunnels in druckhaftem Gebirge mit Schildvortriebsmaschine und vorgefertigtem, im Schild montierten Tübbingausbau, dadurch gekennzeichnet ,

daß es die Selbststabilisierungskräfte des Gebirges zur Entlastung der Tunnelkonstruktion aktiviert, indem der Tunnelausbruch mit einem gegenüber dem Umfang der Stützkonstruktionen (Vortriebsschild und Ausbau) geringen, festgelegten, planmäßigen Überschnitt im Hängendbereich hergestellt wird, der etwa der bei Ausbildung des inneren Stützgerüsts zu erwartenden Verformung des Gebirges entspricht, und

• daß sowohl der Schild als auch die Auskleidung Vorrichtungen aufweisen, die das Gebirge über den Hohlraum zwischen Ausbruch und Stützkonstruktion hinweg nachgiebig stützen, d.h. Verformungen des Gebirges unter vorgegebener begrenzter Kraftaufnahme des Ausbaus und bis zu einem vorgegebenen begrenzten Verschiebungsweg zulassen.

2. Schildvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es kufenförmige, parallel zur Schildlängsachse sich erstreckende, das Gebirge stützende Vorrichtungen (6) aufweist₉ die radial aus dem Schildmantel (7) ausfahrbar sind.

3. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• daß die kufenförmigen stützenden Vorrichtungen hydraulisch ausfahrbar sind,

. daß Meßgeräte (9) angeordnet sind, mit denen über den hydraulischen Druck in den hydraulischen Pressen (8) der Gebirgsdruck in jedem Stadium der Verformung meßbar ist, und

• daß durch Vorwahl eines bestimmten hydraulischen Drucks der Gebirgsdruck auf den Schild auf einen bestimmten planmäßigen Wert begrenzbar ist.

4. Tübbingauskleidung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Tübbingring mindestens in einer Längsfuge (12) zwischen den Stirnflächen zweier Tübbings Vorrichtungen angeordnet sind, mit denen der Abstand zwischen den beiden anliegenden Tübbings und damit der äußere Ausbauumfang, der auf den Ausbau lastende Gebirgsdruck und die im Ausbau tangential wirkende Ringdruckkraft planmäßig und kontrolliert verringerbar sind.

5. Tübbingauskleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Längsfugen angeordneten Vorrichtungen Sandtöpfe (13) sind.