WO2020007631A1 - Tunnelausbau zusammengesetzt aus wenigstens zwei betonelementen - Google Patents

Tunnelausbau zusammengesetzt aus wenigstens zwei betonelementen Download PDF

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WO2020007631A1
WO2020007631A1 PCT/EP2019/066630 EP2019066630W WO2020007631A1 WO 2020007631 A1 WO2020007631 A1 WO 2020007631A1 EP 2019066630 W EP2019066630 W EP 2019066630W WO 2020007631 A1 WO2020007631 A1 WO 2020007631A1
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protective
tunnel
seal
joint
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Jörg Riechers
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Herrenknecht AG
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Herrenknecht AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
    • E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members

Definitions

  • the invention relates to a tunnel construction composed of at least two concrete elements, each with at least one protective element connected to the concrete element, the protective element having a protective section which has a first side facing the concrete element, on which at least one connecting element for producing a holding connection of the protective section to the Concrete element is provided, wherein the protective section consists of at least one plastic, the protective element having at least one protective element seal which is connected to the protective section, the connection to the protective section being gas-tight and liquid-tight, with a joint between the at least two concrete elements arranged for tunnel expansion is present, the joint being sealed gas-tight and liquid-tight to the interior of the tunnel by at least one protective element seal with a sealing action (first sealing action), and wherein drainage of the door is planned in the tunnel interior.
  • tunnel construction with concrete elements with protective elements are known, inter alia, from WO 2005/024183 A1, WO 201 1/085734 A1, WO 2015/139807 A2 and from WO 2017/008913 A1.
  • An alternative embodiment is known from JP 2004132002.
  • the concrete elements used here are also referred to in technical terms as "tubbings" and are used e.g. B. used as part of tunnel expansion in mechanical tunnel construction using shield driving.
  • tunnel expansion is used, for example, in connection with tunnel boring machines which comprise a drilling head, behind which a cylindrical shield with a shield jacket and a shield tail is arranged.
  • the shield has a smaller outer diameter than the drill head so that there is no direct contact between the tunnel wall and the shield.
  • the concrete elements are positioned in the shield tail at the edge of the shield. They are pressed against the direction of advance against the adjacent concrete elements last attached and, if necessary, connected to them. Several concrete elements together form a tunnel extension in the form of a ring over the entire circumference of the tunnel. The tunnel will then be built step by step.
  • the gap between a ring and the tunnel wall may be filled with mortar, e.g. B. to prevent subsidence.
  • mortar e.g. B. to prevent subsidence.
  • WO 2005/0241863 A1 discloses an injection hole in the center of the concrete element, which is designed as a hole connecting the outer surface of the concrete element with the inner surface of the concrete element. After the individual concrete element is positioned and connected to its neighboring concrete elements, mortar is injected between the concrete element and the tunnel wall via the injection hole. This prevents subsidence in the floor that surrounds the concrete elements.
  • the concrete element can be moved and positioned using the injection hole by engaging a suitable tool.
  • This type of tunnel expansion is also used, among other things, for the construction of sewage pipes, especially of larger collecting pipes.
  • the inside of the tubbing is sealed with a cladding so that no gases rising from the sewage or even the sewage itself can get into the concrete via the tunnel walls and damage it (corrosion).
  • the protective layer made of protective elements protects the concrete of the concrete elements from the action of aggressive (eg corrosive) gases or Liquids.
  • the protective elements of the concrete elements of the cladding seal the tunnel lining or its concrete elements from the inside.
  • the concrete element is prefabricated with the protective element, which eliminates the need to seal the cladding as a separate working step in tunnel construction, for example welding the joints between the protective elements / protective layers of adjacent concrete elements.
  • a protective layer is provided on the concrete element, which covers an inner surface of the segment opposite a convex outer surface.
  • this protective layer consists of glass fiber plastic or polyethylene (PE), according to WO 2011/085734 A1 from polydicyclopentadienes (pDCPD), according to WO 2015/139807 A2 from a mixture of PE and pDCPD, or according to JP2004132002 from a synthetic one Resin and in particular made of polyethylene (PE), polypropylene (PP), PVC, polyester or vinyl ester and is firmly anchored in the concrete by means of mechanical anchoring, so that an inseparable connection of the protective layer with the concrete is created.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVC polypropylene
  • polyester or vinyl ester polyester or vinyl ester
  • the protective layer is designed in such a way that only the inside of the segment element is covered (JP2004132002) or also side surfaces of the concrete element are also partially included (WO 2005/024183 A1, WO 2011/085734 A1, WO 2015/139807 A2).
  • JP2004132002 JP2004132002
  • side surfaces of the concrete element are also partially included (WO 2005/024183 A1, WO 2011/085734 A1, WO 2015/139807 A2).
  • a seal is then provided on the side surface, which protrudes beyond the protective layer.
  • the seal is made of an elastic material, so that when the individual segments for tunneling are put together, the joints between the adjacent concrete elements are closed by the seal.
  • Such a protective element seal with the function described above is also provided for the protective elements according to the invention.
  • the joints can be closed by welding the individual protective layers provided on the inside of the concrete elements.
  • the concrete element itself is manufactured according to WO 2005/024183 A1 by means of a formwork.
  • a protective layer is placed on the formwork floor in the formwork.
  • protective layer elements are also placed on the side walls of the formwork.
  • the formwork if provided, has a recess into which the seal is inserted.
  • the concrete is then placed in the formwork in connection with reinforcement. After the concrete has hardened, the tubbing is used as a tunnel extension.
  • WO 2005/024183 A1 proposes that the protective element be made from an injection-moldable plastic and that a one-piece gas-tight connection between the seal and the protective element is provided by the seal being connected to the protective element when it is being produced by extrusion coating.
  • part of the PDCPD of the protective element is replaced by at least one flat PE element. This is also provided for the concrete elements according to the invention and their protective elements.
  • the entire ring may not be covered with a protective layer, but rather the protective layer or the welding of the protective layer in the area is left out in the area that does not fall dry.
  • the water present can then flow down to the base on the side of the protective elements facing the concrete elements, and then enter the tunnel and drain there. This is possible if this area does not fall dry so that the concrete does not corrode due to gases.
  • Such a structure is not possible if the wastewater alone cannot be diluted, or if the wastewater itself is already so aggressive that the concrete is adversely affected.
  • WO 2017/008913 A1 provides an alternative solution for pressurized water.
  • the protective section has at least one drainage element, for example an opening in the protective element or also a sleeve / an erector dowel with openings, possibly with a closure element, through which a liquid from the first side of the protective section can pass through to the opposite side of the protective section facing away from the concrete element.
  • the existing groundwater is instead drained off through the protective element, thereby preventing pressure-related detachment.
  • the gas tightness of the protective element must be guaranteed despite the drainage element.
  • the solution according to the invention provides that at least one concrete element has at least one concrete element seal arranged separately from the protective element with a sealing effect (second sealing effect) which seals the joint in a gas-tight and liquid-tight manner with respect to the rock, that the drainage through the joint between the at least two concrete elements takes place, and that the protective element seal has a lower sealing effect than the concrete element seal (first sealing effect ⁇ second sealing effect).
  • Another teaching of the invention provides that there is a water permeability from the concrete element into the joint between the protective element seal and the concrete element seal.
  • a further teaching of the invention provides that the concrete element seal is provided on the protective element at a distance from the protective element seal. This enables safe drainage from the concrete element in a simple manner.
  • Another teaching of the invention provides that the concrete element seal is arranged in a recess in the concrete element. This will turn on enables a simple arrangement of the concrete element seal on the concrete element.
  • the protective section has at least one bottom section or at least one bottom section and at least one wall section. In this way, an adequate protective element is provided in a simple manner.
  • the connecting element is an anchor structure, a honeycomb structure, a web, a pin and / or a surface element with openings.
  • the connecting element is a projection, which preferably consists of the same plastic as the bottom section and / or wall section.
  • the protective section is connected in one piece to the at least one connecting element, the one-piece connection preferably being produced by injection molding the plastic.
  • surface elements such as honeycomb structures or surface sections with through openings, allow the protective element to be anchored particularly well to the concrete element over the entire surface of the protective element.
  • the additional provision of pins or the like, which possibly extend further into the concrete of the concrete element, can result in an increased selective increase in holding force.
  • the gas-tight and liquid-tight connection between the protective section and the protective element seal is injection molded.
  • the protective element seal with the protective section is produced by injection molding with at least one plastic. This makes it possible to essentially limit injection molding to the direct connection of the base section to the protective element seal.
  • a liquid-tight and gas-tight connection is produced in a particularly simple manner. Injection molding can ensure that the protective elements are manufactured with consistently high quality, so that with regard to the finished concrete element, the protective effect of the protective element is particularly high and of consistently high quality, regardless of the manufacturing process of the concrete element.
  • the protective element is shaped in such a way that, based on the seal, the sealing material is enclosed on at least three sides with the injection molding material.
  • Injection molding is understood here to mean all processes that can be subsumed under injection molding, i.e. processes in which one or more thermoplastics / thermosets / elastomers are introduced directly, individually, in succession or simultaneously, for example as polymers or monomers (for example Overmolding / overmolding or multi-component injection molding), or in which monomers are processed that only become polymers in the injection mold (for example reaction overmolding).
  • the plastic is a polydicyclopentadiene (pDCPD), preferably highly temperature-resistant, a resin, into which glass fibers are preferably introduced, or a thermoplastic, preferably PE.
  • pDCPD polydicyclopentadiene
  • PE thermoplastic
  • a further teaching of the invention provides that the at least two concrete elements are gas-tight with respect to the interior of the tunnel by the provision of the one protective element in each case. In this way, a high corrosion resistance of the tunnel construction is easily achieved.
  • the tunnel extension is constructed in two parts, with an inner concrete element on which the protective element is arranged and an outer concrete element on which the concrete element seal is arranged. It is advantageous that a joint, preferably concentric, is provided between the concrete elements, through which a joint for liquid flow can take place. Another teaching of the invention provides ensure that the joint is filled with a liquid-permeable filling material. It has been shown that a simple drainage option is provided in a particularly simple manner if a two-part tunnel expansion is necessary, while at the same time a high corrosion resistance is achieved in a simple manner.
  • the base and / or wall section essentially consists of a film, a plate or a sheet, which is preferably connected to connecting elements, and / or is formed from a further plastic, for example PE , These are particularly inexpensive plastics. Components made of these, such as sheets, sheets or foils, can be manufactured locally on site, so that considerable transport and storage costs for the finished products are eliminated.
  • a further teaching of the invention provides that additional drainage elements can be provided in the flat sections of the protective elements. This is advantageous if the drainage according to the invention should not be considered sufficient when dimensioning the tunnel construction.
  • a further teaching of the invention provides in this connection that a ceiling element is also provided, so that a hollow body is produced, into which the concrete and, if necessary, reinforcement is then already introduced during injection molding. This is particularly advantageous if the concrete element must also be protected on its outer sides against aggressive water in the mountains.
  • Another teaching of the invention provides that the sealing effect of the material of the protective element seal and / or the concrete element seal remains unchanged in contact with liquids. It has been shown that sealing materials which swell or shrink when in contact with liquid do not seal sufficiently securely, particularly against gas or liquids escaping from the inside of the tunnel, which lead to concrete corrosion or against the surrounding area Liquids present in the mountains if drainage according to the invention is to take place at the same time.
  • the protective element is provided on the side of the concrete element facing the interior of the tunnel. This makes it easy to prevent both the entry of liquids in the surrounding mountains into the tunnel and the exit of gases or liquids inside the tunnel into the concrete element and at the same time to enable drainage according to the invention.
  • the protective element seal is arranged in the joint between the end of the joint facing the interior and the concrete element seal. This makes drainage through the seal possible in a particularly simple manner.
  • the invention accordingly provides a method for dewatering the tunnel construction described above, wherein a liquid that is present in the mountains surrounding the tunnel construction passes through the concrete element when damaged and reaches the protective element, through the joint between the concrete elements and through the in the Joint located protective element seals is discharged into the tunnel interior.
  • a liquid that is present in the mountains surrounding the tunnel construction passes through the concrete element when damaged and reaches the protective element, through the joint between the concrete elements and through the in the Joint located protective element seals is discharged into the tunnel interior.
  • the joint is sealed against the ingress of liquid from the mountains by the concrete element seals located in the joint. At the same time, the seal against uncontrolled liquid entry from the mountains into the interior of the tunnel is avoided in a simple manner in combination.
  • Show: 1 is a sectional view of a first embodiment of a tunnel construction according to the invention with concrete elements with a protective element
  • FIGS. 3a-3d schematic diagrams in sectional views of alternative embodiments of the protective element
  • a lining ring made of concrete elements 10 (segments) (FIG. 1) is provided.
  • the concrete element has a convex upper side 11 and an underside 12 arranged opposite it (in FIG. 1 covered by a protective element 20).
  • the protective element 20 is arranged on the underside 12 of the concrete element 10.
  • the concrete element 10 has, for example, recesses 14 on its wall sections 13 that are not covered with the protective element 20.
  • Concrete element seals 50 are arranged in the depressions 14. These have a sealing surface 51 which, when the individual concrete elements 10 are assembled, either meets another wall section 13 or another sealing surface 51 of a concrete element seal 50. Inside, the concrete element seal 50 has, for example, chambers 52.
  • the elastic plastic of the concrete element seal 50 is deformed and the chambers 52 are pressed together.
  • the sealing surface 51 there can optionally be arranged holding projections (not shown) which engage in the concrete 16 after it has been poured.
  • the protective element 20 has a base section 21 and wall sections 22, 23. On these wall sections 22, 23, a receiving area 29 is provided, in which a protective element seal 30 is arranged.
  • the connection between seal 30 and protective element 20 is made, for example, by injection molding.
  • a distance 15 is provided between the protective element seal 30 and the concrete element seal 50, which is not covered by the protective element 20.
  • the concrete element 10 can also have only one protective element 20 with a base section 21 (not shown) on which the
  • Protective element seal 30 is arranged gas and liquid-tight, for example by injection molding.
  • the protective element 20 has a bottom section 21, on the latter
  • outside wall sections 22, 23 are arranged essentially at right angles, but also in any other arrangement.
  • the inside of the base section 21 has holding elements 17, for example pins.
  • webs can also be arranged parallel to an outer wall and webs to the outer wall arranged at right angles thereto.
  • the webs can, for example, be provided with openings through which concrete 16 can pass and thus to
  • Curing creates a particularly good connection.
  • the bottom section 21 has a second flat section 28, which can consist, for example, of a PE film.
  • This second section can extend over the entire bottom section 21 or only parts thereof. It is preferably connected to the remaining protective element 20, in particular the first section 25, which can form part or all of the wall section 22, 23, by means of injection molding.
  • the protective element seal 30 consists of an elastic plastic.
  • the seal 30 has a sealing surface 31 which, when the individual concrete elements are put together, either meets another concrete surface or another sealing surface 31 of a protective element seal 30.
  • the protective element seal has 30 chambers 32 inside. When assembling the concrete elements 10, the elastic plastic of the protective element seal 30 deformed and the chambers 32 are compressed. Opposite the sealing surface 31 there are holding projections 33 which engage in the plastic of the wall sections 22, 23 of the protective element 20. This and the nearby side walls of the protective element seal 30 connect during injection molding with the plastic of the protective element or are enclosed in a gas-tight manner.
  • the protective element seal 30 has, according to the invention, a sealing effect that is smaller than the sealing effect of the concrete element seal 50 but is sufficiently large that no gases or liquids can pass through the protective element seal 30 from the tunnel interior 100 and can, for example, get into the joint and then there with the Concrete 16 can come into contact.
  • a protective element 20, as shown in FIG. 1, can be produced, for example, by injection molding. Alternative embodiments are shown in FIGS. 1 and 3a to 3d.
  • 3a to 3d show alternative embodiments of the protective element 20 with regard to the fact that the protective element 20 or the base section and / or the wall section are at least partially a flat section 28 made of prefabricated semi-finished products such as sheets with projections arranged thereon.
  • 3a to 3d show various exemplary types of connection of the second section 28 to a first section 25, which was produced, for example, by the injection molding process.
  • This connection can be abrupt (Fig. 3a, 3d and 3c) or the second section 28 is encompassed by the first section 25 on one side (not shown) or on both sides (Fig. 3d).
  • the flat element forming the second section 28 is provided not only as a component of the bottom section 21, but also as a wall section 22, 23.
  • the abrupt connection as shown in FIGS.
  • 3a, 3d and 3c has surprisingly proven to be sufficient, in particular when connecting PE as a flat element and pDCPD as an injection-moldable plastic of the first section 25.
  • pDCPD as an injection-moldable plastic of the first section 25.
  • the tunnel lining 300 is formed by assembling the concrete elements 10 into a ring on the mountain 200 and arranging a plurality of rings for an extension. There are joints 40 between the concrete elements 10 due to the assembly. These joints are closed by the concrete element seals 50 on the mountain side in such a way that their sealing effect is greater than the groundwater pressure, so that no groundwater or other liquids present can enter the joints 40 behind the concrete element seal 50.
  • groundwater or groundwater under pressure in the mountains 200 depending on the depth of the tunnel in the ground acts in the direction of arrow A on the tunnel lining 300 according to the invention.
  • the concrete element seal 50 is designed in such a way that its sealing effect prevents the groundwater from penetrating into the joint 40 behind the concrete element seal 50. If there are cracks in the concrete 16 in the event of damage or the groundwater penetrates through the concrete 16 in the event of damage, this may be present on the underside 12 of the concrete element 10 on the inside of the protective element 20.
  • the sealing effect of the protective element seal is smaller than the existing groundwater pressure / liquid pressure, the water / which occurs Liquid through the protective element seal 30 in the direction of arrow C and enters the tunnel interior 100.
  • a tunnel lining 300 In a first embodiment of a tunnel lining 300 according to the invention, two concentrically constructed lining rings made of concrete elements 10a, 10b (tubbings) (FIG. 2) are provided.
  • the first removal ring is composed of the concrete elements 10a. These have a recess 14 on their wall sections 13a, in which a concrete element seal 50 is arranged. There are joints 40a between the concrete elements 10a.
  • the second removal ring is then built, either after completion of the erection of the first removal ring or only with a time delay, from concrete elements 10b, which have 12 protective elements 20 with a protective element seal 30 on their underside, as previously described. There are gaps 40b between the concrete elements 10b.
  • a concentric joint 41 is provided between the concrete elements 10a and 10b and is filled with a filler material 42, preferably water-permeable.
  • the drainage is also carried out as previously described. There is only a further possibility of flow for the groundwater / the liquid in the direction of arrow D in the joint 41 through the filler material 42 to joint 40b.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tunnelausbau zusammengesetzt aus wenigstens zwei Betonelementen (10) mit jeweils wenigstens einem mit dem Betonelement verbundenen Schutzelement (20),wobei das Schutzelement (20) einen Schutzabschnitt aufweist, der eine erste dem Betonelement (10) zugewandte Seiteaufweist, an der wenigstens ein Verbindungselement (17) zum Herstellen einer haltenden Verbindung des Schutzabschnitts mit dem Betonelement (10) vorgesehen ist, wobei der Schutzabschnitt aus wenigstens einem Kunststoff besteht, wobei das Schutzelement(20) wenigstens eine Schutzelementdichtung (30) aufweist, die mit dem Schutzabschnitt (20) verbunden ist, wobei die Verbindung mit dem Schutzabschnitt (20) gasdicht und flüssigkeitsdicht ist, wobei zwischen den wenigstens zwei zum Tunnelausbau (300) angeordneten Betonelementen (10) eine Fuge (40) vorhanden ist, wobei die Fuge (40) durch wenigstens eine Schutzelementdichtung (30) mit einer Dichtwirkung (erste Dichtwirkung) gasdicht und flüssigkeitsdicht zum Tunnelinneren (100) abgedichtet ist, und wobei eine Entwässerung (C) des Tunnelausbaus (300) in das Tunnelinnere (100) hinein vorgesehen ist.

Description

TUNNELAUSBAU ZUSAMMENGESETZT AUS WENIGSTENS ZWEI BETONELEMENTEN
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Tunnelausbau zusammengesetzt aus wenigstens zwei Betonelementen mit jeweils wenigstens einem mit dem Betonelement verbundenen Schutzelement, wobei das Schutzelement einen Schutzabschnitt aufweist, der eine erste dem Betonelement zugewandte Seite aufweist, an der wenigstens ein Verbindungselement zum Herstellen einer haltenden Verbindung des Schutzabschnitts mit dem Betonelement vorgesehen ist, wobei der Schutzabschnitt aus wenigstens einem Kunststoff besteht, wobei das Schutzelement wenigstens eine Schutzelementdichtung aufweist, die mit dem Schutzabschnitt verbunden ist, wobei die Verbindung mit dem Schutzabschnitt gasdicht und flüssigkeitsdicht ist, wobei zwischen den wenigstens zwei zum Tunnelausbau angeordneten Betonelementen eine Fuge vorhanden ist, wobei die Fuge durch wenigstens eine Schutzelementdichtung mit einer Dichtwirkung (erste Dichtwirkung) gasdicht und flüssigkeitsdicht zum Tunnelinneren abgedichtet ist, und wobei eine Entwässerung des Tunnelausbaus in das Tunnelinnere hinein vorgesehen ist.
Derartiger Tunnelausbau mit Betonelementen mit Schutzelementen sind unter anderem aus WO 2005/024183 A1 , WO 201 1/085734 A1 , WO 2015/139807 A2 und aus WO 2017/008913 A1 bekannt. Eine alternative Ausführungsform ist aus der JP 2004132002 bekannt. Die hierbei verwendeten Betonelemente werden in der Fachsprache auch als "Tübbings" bezeichnet und werden z. B. als Bestandteil von Tunnelausbau beim maschinellen Tunnelbau mittels Schildvortrieb eingesetzt. Solcher Tunnelausbau wird beispielsweise in Verbindung mit Tunnelbohrmaschinen eingesetzt, die einen Bohrkopf umfassen, hinter dem ein zylindrischer Schild mit einem Schildmantel und einem Schildschwanz angeordnet ist. Der Schild weist einen kleineren äußeren Durchmesser als der Bohrkopf auf, so dass kein direkter Kontakt zwischen Tunnelwand und Schild besteht. Wenn die Tunnelbohrmaschine ein bestimmtes Stück vorangetrieben ist, werden im Schildschwanz die Betonelemente am Schildrand positioniert. Sie werden entgegen der Vortriebsrichtung an die benachbarten zuletzt angebrachten Betonelemente gepresst und ggf. mit diesen verbunden. Mehrere Betonelemente zusammen bilden einen Tunnelausbau in Form eines Rings über den gesamten Umfang des Tunnels. Sukzessive wird dann der Tunnelausbau Ring an Ring gebildet.
Der Spalt zwischen einem Ring und Tunnelwand wird ggf. mit Mörtel gefüllt, z. B. um Setzungen vorzubeugen. Hierfür offenbart beispielsweise WO 2005/0241863 A1 im Zentrum des Betonelements ein Injektionsloch, welches als ein die äußere Oberfläche des Betonelements mit der inneren Oberfläche des Betonelements verbindendes Loch ausgestaltet ist. Nachdem das einzelne Betonelement positioniert und mit seinen benachbarten Betonelementen verbunden ist, wird über das Injektionsloch Mörtel zwischen Betonelement und Tunnelwand injiziert. Damit wird Setzungen im Boden, der die Betonelemente umgibt, vorgebeugt. Zusätzlich kann das Betonelement mittels des Injektionslochs durch Eingreifen eines geeigneten Werkzeugs versetzt und positioniert werden.
Dieser Art von Tunnelausbau wird u. a. auch für den Bau von Abwasserleitungen eingesetzt, insbesondere von größeren Sammelleitungen. Dabei werden, wie bei anderen möglichen Einsatzzwecken auch, erhöhte Anforderungen an die Dichtigkeit der Verkleidung des Tunnels gestellt. Die Innenseite der Tübbings wird mit einer Verkleidung abgedichtet, so dass keine aus dem Abwasser aufsteigenden Gase oder ggf. sogar die Abwässer selber über die Tunnelwände in den Beton gelangen können und diesen beschädigen können (Korrosion). Bei einem mit Betonelementen gemäß WO 2005/024183 A1 , WO 2011/085734 A1 , WO 2015/139807 A2 oder WO 2017/008913 A1 verkleideten Tunneln schützt die Schutzschicht aus Schutzelementen den Beton der Betonelemente vor der Einwirkung von aggressiven (z.B. korrosiven) Gasen oder Flüssigkeiten. Zusammen mit Dichtungen dichten die Schutzelemente der Betonelemente der Verkleidung den Tunnelausbau bzw. dessen Betonelemente somit von innen her ab. Das Betonelement wird vorgefertigt mit dem Schutzelement hergestellt, wodurch ein Abdichten der Verkleidung als separater Arbeitsschritt im Tunnelbau, beispielsweise das Verschweißen der Fugen zwischen den Schutzelementen/Schutzschichten benachbarter Betonelemente, entfällt.
Aus WO 2005/024183 A1 , WO 2011/085734 A1 , WO 2015/139807 A2, WO 2017/008913 A1 und ebenfalls aus JP2004132002 ist bekannt, dass die für den Tunnelausbau verwendeten Tübbings vorproduziert werden, und dass bereits bei der Produktion der Tübbings eine Verkleidung auf der Innenseite der Tübbings angeordnet wird, durch die im zusammengesetzten Zustand der einzelnen Tübbings zu Ringen eine Abdichtung der Tunnelwand gegen Wasser, Abwässer und Gase erfolgt.
Dabei ist auf dem Betonelement eine Schutzschicht vorgesehen, welche eine einer konvexen äußeren Oberfläche gegenüberliegende innere Oberfläche des Tübbings abdeckt. Diese Schutzschicht besteht gemäß WO 2005/024183 A1 aus Glasfaserkunststoff oder Polyethylen (PE), gemäß WO 2011/085734 A1 aus Polydicyclopentadiene (pDCPD), gemäß WO 2015/139807 A2 aus einer Mischung aus PE und pDCPD, bzw. gemäß JP2004132002 aus einem synthetischen Harz und hierbei insbesondere aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), PVC, Polyester oder Vinylester und wird mittels mechanischer Verankerung fest im Beton verankert, so dass eine untrennbare Verbindung der Schutzschicht mit dem Beton entsteht. Die Schutzschicht ist dabei so ausgelegt, dass nur die Innenseite des Tübbingelementes abgedeckt wird (JP2004132002) oder auch Seitenflächen des Betonelements teilweise ebenfalls miteingeschlossen werden (WO 2005/024183 A1 , WO 2011/085734 A1 , WO 2015/139807 A2). Eine Materialwahl aus den zuvor genannten Möglichkeiten ist auch für die erfindungsgemäßen Schutzelemente gegeben.
Gemäß WO 2005/024183 A1 , WO 2011/085734 A1 , WO 2015/139807 A2 und WO 2017/008913 A1 wird anschließend an der Seitenfläche eine Dichtung, die über der Schutzschicht hinaussteht, vorgesehen. Die Dichtung ist aus einem elastischen Material hergestellt, so dass bei Zusammensetzen der einzelnen Tübbings zum Tunnelausbau die Fugen zwischen den benachbarten Betonelementen durch die Dichtung verschlossen werden. Eine derartige Schutzelementdichtung mit der zuvor beschriebenen Funktion ist auch für die erfindungsgemäßen Schutzelemente vorgesehen. Alternativ kann das Verschließen der Fugen durch ein Verschweißen der einzelnen auf der Innenseite der Betonelemente vorgesehenen Schutzschichten erfolgen.
Das Betonelement selbst wird gemäß WO 2005/024183 A1 mittels einer Schalung hergestellt. In die Schalung wird eine Schutzschicht auf den Schalungsboden aufgelegt. Des Weiteren werden, sofern vorgesehen, an die Seitenwände der Schalung ebenfalls Schutzschichtelemente gestellt. Des Weiteren weist die Schalung, sofern vorgesehen, eine Aussparung auf, in die die Dichtung eingesetzt wird. Anschließend wird in Verbindung mit Bewehrung der Beton in die Schalung eingebracht. Nach Aushärten des Betons wird der Tübbing als Tunnelausbau eingesetzt.
In der Praxis hat sich ergeben, dass im Übergang zwischen Schutzschicht und Dichtung gemäß WO 2005/024183 A1 immer dann Undichtigkeiten auftreten können, wenn die hinreichende Sorgfalt bei der Herstellung des Betonelements beim Einsetzen der Dichtung in die Schalung nicht aufgewendet wurde und/oder beim Anordnen der Dichtung in Bezug auf die Schutzschicht. Hiergegen schlägt WO 2011/085734 A1 vor, dass das Schutzelement aus einem spritzgussfähigen Kunststoff hergestellt wird und dass eine einstückige gasdichte Verbindung zwischen Dichtung und Schutzelement bereitgestellt wird, indem die Dichtung beim Herstellen des Schutzelements durch Umspritzen mit diesem verbunden wird. In WO 2015/139807 A2 wird ein Teil des PDCPD des Schutzelements durch wenigstens ein flächiges PE-Element ersetzt. Dieses ist auch für die erfindungsgemäßen Betonelemente bzw. deren Schutzelemente vorgesehen. Steht beispielsweise im Bereich des Tunnels Grundwasser an, besteht die Gefahr, dass dieses unter Druck steht oder sich ein entsprechender Druck gemäß der Teufe des Tunnels ergibt. Liegen Risse im Beton vor bzw. dringt das Grundwasser durch den Beton hindurch, steht dieses an der Innenseite der Schutzschicht/der Schutzelemente an, so dass diese/dieses druckbeaufschlagt ist und entsprechend dimensioniert werden muss, um einem Versagen der Schutzschicht entgegenzuwirken. Dieses trat insbesondere bei Tunneln mit Tübbings gemäß WO 2005/024183 A1 auf, bei dem sich die Verankerungen des Schutzelements aus dem Beton lösten. Hier gegen sah WO 2011/085734 A1 eine andere Dimensionierung der Anker vor. Dieses ist sicher, führt aber ggf. zu einem erhöhten Aufwand bei der Herstellung der Schutzelemente bzw. der fertigen Betonelemente. Werden die Schutzelemente miteinander verschweißt, was meistens händisch geschieht, muss auf eine entsprechende Güte der Schweißnähte geachtet werden. Auch hier kann es aber zu Ablösungen kommen.
Bei einer zweischaligen Bauweise, bei der auf die Tübbings eine Innenschale vor Ort aufgebracht wird, oder auch bei verschweißten Schutzelementen wird ggf. nicht der gesamte Ring mit einer Schutzschicht verkleidet, sondern im Sohlenbereich wird die Schutzschicht bzw. das Verschweißen der Schutzschicht in dem Bereich ausgespart, der nicht trockenfällt. Das anstehende Wasser kann dann an der den Betonelementen zugewandten Seite der Schutzelemente zur Sohle hinabfließen und dort dann in den Tunnel eintreten und über diesen abfließen. Dieses ist möglich, wenn dieser Bereich nicht trockenfällt, so dass keine Korrosion des Betons durch Gase entsteht. Ein solcher Aufbau ist nicht möglich, wenn die Abwässer für sich genommen nicht verdünnt werden dürfen, oder wenn die Abwässer für sich genommen bereits so aggressiv sind, dass der Beton beeinträchtigt wird.
Eine alternative Lösung bei Druckwasser sieht WO 2017/008913 A1 vor. Dabei weist der Schutzabschnitt wenigstens ein Drainageelement, beispielsweise eine Öffnung im Schutzelement oder auch eine Hülse/ein Erektordübel mit Öffnungen, ggf. mit Verschlusselement, auf, durch das eine Flüssigkeit von der ersten Seite des Schutzabschnitts hin zur gegenüberliegenden dem Betonelement abgewandten Seite des Schutzabschnitts hindurchtreten kann. Statt die Verankerung des Schutzelements gegenüber dem Betonelement zu verstärken wird stattdessen gezielt das anstehende Grundwasser durch das Schutzelement abgeführt und dadurch das druckbedingte Ablösen verhindert. Hierbei muss allerdings die Gasdichtigkeit des Schutzelements trotz des Drainageelements gewährleistet sein.
Erfindungsgemäß wird eine alternative Möglichkeit des Entwässerns der Betonelemente vorgeschlagen. Dabei sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, dass wenigstens ein Betonelement wenigstens eine separat vom Schutzelement angeordnete Betonelementdichtung mit einer Dichtwirkung (zweite Dichtwirkung) aufweist, die die Fuge gas- und flüssigkeitsdicht gegenüber dem Gebirge abdichtet, dass die Entwässerung durch die Fuge zwischen den wenigstens zwei Betonelementen erfolgt, und dass die Schutzelementdichtung eine geringere Dichtwirkung als die Betonelementdichtung (erste Dichtwirkung < zweite Dichtwirkung) aufweist.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass hierdurch eine hinreichende Entwässerungsmöglichkeit als Schutz gegen das Abreißen von Schutzelementen von den Betonelementen bereitgestellt werden kann. Gleichzeitig ist es hierdurch möglich, einen hinreichenden Korrosionsschutz bereitzustellen, falls Öffnungen in den Schutzelementen nicht möglich sind.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Schutzelementdichtung und der Betonelementdichtung eine Wasserdurchlässigkeit aus dem Betonelement in die Fuge hinein besteht. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Betonelementdichtung beabstandet von der Schutzelementdichtung am Schutzelement vorgesehen ist. Hierdurch wird auf einfache Weise eine sichere Entwässerung aus den Betonelement heraus ermöglicht.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Betonelementdichtung in einer Vertiefung in dem Betonelement angeordnet ist. Hierdurch wird auf einfache Weise eine sichere Anordnung der Betonelementdichtung am Betonelement ermöglicht.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Schutzabschnitt wenigstens einen Bodenabschnitt aufweist oder wenigstens einen Bodenabschnitt und wenigstens einen Wandabschnitt aufweist. Hierdurch wird auf einfache Weise ein hinreichendes Schutzelement bereitgestellt.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Verbindungselement um eine Ankerstruktur, eine Wabenstruktur, einen Steg, einen Stift und/oder ein Flächenelement mit Öffnungen handelt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Verbindungselement um Vorsprünge handelt, die bevorzugt aus dem gleichen Kunststoff bestehen wie der Bodenabschnitt und/oder Wandabschnitt. Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Schutzabschnitt einstückig mit dem wenigstens einen Verbindungselement verbunden ist, wobei bevorzugt die einstückige Verbindung durch Spritzgießen des Kunststoffs hergestellt ist. Insbesondere Flächenelemente, wie Wabenstrukturen oder Flächenabschnitte mit durchgehenden Öffnungen, erlauben eine besonders gute Verankerung des Schutzelements mit dem Betonelement über die gesamte Fläche des Schutzelements hinweg. Das zusätzliche Vorsehen von Stiften oder dgl., die ggf. weiter in den Beton des Betonelements hineinreichen, kann eine erhöhte punktuelle Haltekrafterhöhung erreicht werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das die gasdichte und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Schutzabschnitt und der Schutzelementdichtung spritzgegossen ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Schutzelementdichtung mit dem Schutzabschnitt durch Spritzgießen mit wenigstens einem Kunststoff hergestellt ist. Hierdurch wird es möglich das Spritzgießen im Wesentlichen auf das direkte Verbinden des Bodenabschnitts mit der Schutzelementdichtung zu beschränken. Durch das Verbinden der Dichtung und der Verbindungselemente mit dem Schutzabschnitt wird auf besonders einfache Weise eine flüssigkeitsdichte und gasdichte Verbindung hergestellt. Durch das Spritzgießen kann gewährleistet werden, dass die Schutzelemente mit gleichbleibend hoher Qualität hergestellt werden, so dass in Bezug auf das fertige Betonelement die Schutzwirkung des Schutzelements besonders hoch und von gleichbleibend hoher Qualität, unabhängig vom Herstellungsprozess des Betonelements, ist. Das Schutzelement ist dabei so ausgeformt, dass, bezogen auf die Dichtung, eine zumindest auf drei Seiten vorgesehene Umschließung des Dichtungsmaterials mit dem Spritzgussmaterial vorgesehen ist.
Unter Spritzgießen werden hier sämtliche Verfahren verstanden die sich unter das Spritzgießen subsummieren lassen, also Verfahren, bei denen direkt ein oder mehrere Thermoplaste/Duroplaste/Elastomere beispielsweise als Polymere oder auch Monomere in eine Form alleine, einzeln, nacheinander oder gleichzeitig eingebracht werden, (beispielweise Overmolding/Überspritzen oder Mehrkomponentenspritzgießen), oder bei denen Monomere verarbeitet werden, die erst in der Spritzgussform zu Polymeren werden (beispielsweise reaction overmolding).
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Kunststoff um ein Polydicyclopentadiene (pDCPD), bevorzugt hoch temperaturfest, ein Harz, in das bevorzugt Glasfasern eingebracht werden, oder um ein Thermoplast, bevorzugt PE, handelt. Mit diesem Kunststoff lässt sich eine hohe Produktgeschwindigkeit aufgrund der schnellen Verarbeitungseigenschaften erreichen. Gleichzeitig ist eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit im Einsatz gegeben.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens zwei Betonelemente durch das Vorsehen des jeweils einen Schutzelements gasdicht gegenüber dem Tunnelinneren sind. Hierdurch wird auf einfache Weise eine hohe Korrosionsfestigkeit des Tunnelausbaus erreicht.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Tunnelausbau zweiteilig aufgebaut ist, mit einem inneren Betonelement, an dem das Schutzelement angeordnet ist, und einem äußeren Betonelement, an dem die Betonelementdichtung angeordnet ist. Dabei ist vorteilhaft, dass zwischen den Betonelementen eine Fuge, bevorzugt konzentrisch, vorgesehen ist, durch die ein für Flüssigkeitsfluss erfolgen kann. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht dabei vor, dass die Fuge mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Füllmaterial gefüllt ist. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch auf besonders einfache Weise, sollte ein zweiteiliger Tunnelausbau notwendig sein, eine einfache Entwässerungsmöglichkeit bereitgestellt wird, wobei gleichzeitig auf einfache Weise eine hohe Korrosionsbeständigkeit erreicht wird.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass beispielsweise der Boden- und/der Wandabschnitt im Wesentlichen aus einer Folie, einer Platte oder einer Bahn besteht, die bevorzugt mit Verbindungselementen verbunden ist, und/oder aus einem weiteren Kunststoff, beispielsweise PE, gebildet ist. Hierbei handelt es sich um besonders kostengünstige Kunststoffe. Bauteile aus diesen, wie beispielsweise Platten, Bahnen oder Folien lassen sich dezentral vor Ort direkt hersteilen, so dass erheblicher Transportaufwand und ggf. auch Lageraufwand der fertigen Produkte entfallen.
Zusätzlich sieht eine weitere Lehre der Erfindung vor, dass zusätzliche Entwässerungselemente in den flächigen Abschnitten der Schutzelemente vorgesehen sein können. Dieses ist vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Entwässerung bei der Dimensionierung des Tunnelausbaus für nicht ausreichend erachtet werden sollte.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass des Weiteren auch ein Deckenelement vorgesehen ist, so dass ein Hohlkörper erzeugt wird, in den dann anschließend der Beton und ggf. bereits beim Spritzgießen Bewehrung eingebracht wird. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Betonelement auch auf seinen Außenseiten gegen aggressive Wässer im Gebirge geschützt werden muss.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Dichtwirkung des Materials der Schutzelementdichtung und/oder der Betonelementdichtung im Kontakt mit Flüssigkeiten unverändert bleibt. Es hat sich gezeigt, dass Dichtungsmaterialien, die bei Flüssigkeitskontakt quellen oder schrumpfen, nicht hinreichend sicher Abdichten insbesondere gegen aus dem Tunnelinneren austretende Gas oder Flüssigkeiten, die zu Betonkorrosion führen, bzw. gegen aus dem umgebenden Gebirge anstehenden Flüssigkeiten, wenn gleichzeitig eine Entwässerung erfindungsgemäß erfolgen soll.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Schutzelement an der dem Innenraum des Tunnels zugewandten Seite des Betonelements vorgesehen ist. Hierdurch wird es einfach möglich sowohl den Eintritt von in dem umgebenden Gebirge anstehenden Flüssigkeiten in den Tunnel hinein als auch das Austreten von im Tunnelinneren befindlichen Gasen oder Flüssigkeiten in das Betonelement hinein zu verhindern und gleichzeitig eine Entwässerung erfindungsgemäß zu ermöglichen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Schutzelementdichtung in der Fuge zwischen dem dem Innenraumzugewandten Ende der Fuge und der Betonelementdichtung angeordnet ist. Hierdurch wird das Entwässern durch die Dichtung hindurch auf besonders einfach Weise möglich.
Weiterhin sieht die Erfindung entsprechend ein Verfahren zum Entwässern von zuvor beschriebenem Tunnelausbau, wobei eine Flüssigkeit, die in dem den Tunnelausbau umgebenden Gebirge ansteht, durch das Betonelement bei Beschädigung desselben hindurchtritt und zum Schutzelement gelangt, durch die Fuge zwischen den Betonelementen und durch die in der Fuge befindlichen Schutzelementdichtungen in das Tunnelinnere abgeführt wird. Hierdurch ist auf besonders einfache Weise eine Entwässerung des Tunnelausbaus möglich, ohne dass die Abdichtung des Ausbaus durch das Schutzelement gegen Gas/Flüssigkeitseintritt aus dem Tunnelinneren aufgehoben wird.
Vorteilhaft ist dabei, dass die Fuge gegen Flüssigkeitseintritt aus dem Gebirge durch die in der Fuge befindlichen Betonelementdichtungen abgedichtet wird. Hierbei wird gleichzeitig die Abdichtung gegen unkontrollierten Flüssigkeitseintritt aus dem Gebirge in das innere des Tunnels hinein auf einfache Weise in Kombination vermieden.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen: Fig. 1 eine geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tunnelausbaus mit Betonelementen mit Schutzelement,
Fig. 2 eine geschnittene Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tunnelausbaus mit Betonelementen mit Schutzelement, und Fig.3a - 3d Prinzipskizzen in Schnittansichten alternativer Ausführungsformen des Schutzelements,
Bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tunnelausbaus 300 wird ein Ausbauring aus Betonelementen 10 (Tübbings) (Fig. 1 ) vorgesehen. Das Betonelement weist eine konvexe Oberseite 1 1 auf und eine dazu gegenüberliegend angeordnete Unterseite 12 (in Fig. 1 verdeckt durch ein Schutzelement 20). An der Unterseite 12 des Betonelements 10 ist das Schutzelement 20 angeordnet. Das Betonelement 10 weist an seinen beispielsweise nicht mit dem Schutzelement 20 abgedeckten Wandabschnitten 13 Vertiefungen 14 auf. In den Vertiefungen 14 sind Betonelementdichtungen 50 angeordnet. Diese weisen eine Dichtfläche 51 auf, die beim Zusammensetzen der einzelnen Betonelemente 10 entweder auf einen anderen Wandabschnitt 13 oder eine andere Dichtfläche 51 einer Betonelementdichtung 50 trifft. Im Inneren weist die Betonelementdichtung 50 beispielsweise Kammern 52 auf. Beim Zusammensetzen der Betonelemente 10 wird der elastische Kunststoff der Betonelementdichtung 50 verformt und die Kammern 52 werden zusammengedrückt. Gegenüberliegend zur Dichtfläche 51 können optional Haltevorsprünge (nicht dargestellt) angeordnet sein, die in den Beton 16 nach dessen Gießen eingreifen.
Das Schutzelement 20 weist in dieser Ausführungsform einen Bodenabschnitt 21 und Wandabschnitte 22, 23 auf. An diesen Wandabschnitten 22, 23 ist ein Aufnahmebereich 29 vorgesehen, in dem eine Schutzelementdichtung 30 angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Dichtung 30 und Schutzelement 20 erfolgt beispielsweise durch Spritzgießen.
Zwischen Schutzelementdichtung 30 und Betonelement Dichtung 50 ist ein Abstand 15 vorgesehen, der nicht vom Schutzelement 20 abgedeckt ist.
Alternativ kann das Betonelement 10 auch nur ein Schutzelement 20 mit einem Bodenabschnitt 21 aufweisen (nicht dargestellt), an dem die
Schutzelementdichtung 30 gas- und flüssigkeitsdicht angeordnet ist, beispielsweise durch Spritzgießen.
Das Schutzelement 20 weist einen Bodenabschnitt 21 auf, an dessen
Außenseiten Wandabschnitte 22, 23 im Wesentlichen rechtwinklig, allerdings auch in beliebiger anderer Anordnung, angeordnet sind. Zur Herstellung einer haltenden Verbindung zwischen dem Schutzelement 20 und dem Betonelement 10 weist die Innenseite des Bodenabschnitts 21 Halteelemente 17, beispielsweise Stifte, auf. Alternativ und nicht dargestellt können auch Stege parallel zur einen Außenwand und Stege zur rechtwinklig dazu angeordneten Außenwand angeordnet sein. Die Stege können beispielsweise mit Öffnungen versehen sein, durch die Beton 16 hindurchtreten kann und damit nach
Aushärtung eine besonders gut haltende Verbindung erzeugt.
Der Bodenabschnitt 21 weist einen zweiten flächigen Abschnitt 28 auf, der beispielsweise aus einer PE-Folie bestehen kann. Dieser zweite Abschnitt kann sich über den gesamten Bodenabschnitt 21 oder nur Teile davon erstrecken. Er ist bevorzugt mit dem restlichen Schutzelement 20, insbesondere dem ersten Abschnitt 25, der einen Teil des oder den gesamten Wandabschnitt 22, 23 ausbilden kann, mittels Spritzgießen verbunden.
Die Schutzelementdichtung 30 besteht aus einem elastischen Kunststoff. Die Dichtung 30 weist eine Dichtfläche 31 auf, die beim Zusammensetzen der einzelnen Betonelemente entweder auf eine andere Betonfläche oder eine andere Dichtfläche 31 einer Schutzelementdichtung 30 trifft. Im Inneren weist die Schutzelementdichtung 30 Kammern 32 auf. Beim Zusammensetzen der Betonelemente 10 wird der elastische Kunststoff der Schutzelementdichtung 30 verformt und die Kammern 32 werden zusammengedrückt. Gegenüberliegend zur Dichtfläche 31 sind Haltevorsprünge 33 angeordnet, die in den Kunststoff der Wandabschnitte 22, 23 des Schutzelements 20 eingreifen. Diese und die naheliegenden Seitenwände der Schutzelementdichtung 30 verbinden sich beim Spritzgießen mit dem Kunststoff des Schutzelements bzw. werden von diesem gasdicht umschlossen. Die Schutzelementdichtung 30 weist erfindungsgemäß eine Dichtwirkung auf, die kleiner ist als die Dichtwirkung der Betonelementdichtung 50 aber hinreichend groß ist, dass aus dem Tunnelinneren 100 keine Gase oder Flüssigkeiten durch die Schutzelementdichtung 30 hindurchtreten kann und beispielsweise in die Fuge gelangen kann und dort dann mit dem Beton 16 in Berührung kommen kann.
Ein Schutzelement 20, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, kann beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt werden. Alternative Ausführungsformen sind in Fig. 1 und 3a bis 3d dargestellt.
Fig. 3a bis Fig. 3d zeigen alternative Ausführungsformen des Schutzelements 20 im Hinblick darauf, dass das Schutzelement 20 bzw. der Bodenabschnitt und/oder der Wandabschnitt wenigstens teilweise einen flächigen Abschnitt 28 aus vorgefertigten Halbzeugen wie Bahnen mit daran angeordneten Vorsprüngen hergestellt sind. Fig. 3a bis 3d zeigen dabei verschiedene beispielhafte Arten der Verbindung des zweiten Abschnitts 28 mit einem ersten Abschnitt 25, der beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt wurde. Diese Verbindung kann stoßartig erfolgen (Fig. 3a, 3d und 3c) oder der zweite Abschnitte 28 wird von ersten Abschnitt 25 einseitig (nicht dargestellt) oder beidseitig (Fig. 3d) umgriffen. In Fig. 3b ist das den zweiten Abschnitt 28 bildende flächige Element nicht nur als Bestandteil des Bodenabschnitts 21 , sondern auch als Wandabschnitt 22, 23 vorgesehen. Das stoßartige Verbinden, wie in Fig. 3a, 3d und 3c dargestellt, hat sich überraschender weise als hinreichend insbesondere bei der Verbindung von PE als flächigem Element und pDCPD als spritzgussfähigem Kunststoff des ersten Abschnitts 25 erwiesen. Es ist je nach Anforderung an das Schutzelement auch möglich, mehrere flächige Abschnitte ggf. aus unterschiedlichen Materialien vorzusehen, die dann über mehrere erste Abschnitt 25 miteinander über den oder mehrere unterschiedliche spritzgussfähige/n Kunstsoff/e verbunden werden. Dieses gilt sowohl für Bodenabschnitt 21 , Wandabschnitt 22, 23 als auch Deckenabschnitte.
Nicht dargestellt ist die Möglichkeit an den ersten und oder zweiten Abschnitten 25, 28 weitere Entwässerungsöffnungen vorzusehen und in diesen
Drainageelementen vorzusehen.
Der erfindungsgemäße Tunnelausbau 300 wird durch Zusammensetzen der Betonelemente 10 zu einem Ring am Gebirge 200 und einem Anordnen mehrerer Ringe zu einem Ausbau gebildet. Zwischen den Betonelementen 10 sind Fugen 40 durch das Zusammensetzen vorhanden. Diese Fugen werden durch die Betonelementdichtungen 50 gebirgsseitig so verschlossen, da deren Dichtwirkung größer als der Grundwasserdruck ist, so dass kein Grundwasser oder andere anstehende Flüssigkeiten in die Fugen 40 hinter der Betonelementdichtung 50 eintreten kann.
An der Oberseite 11 des Betonelements 10 steht im Gebirge 200 gespannten Grundwasser oder Grundwasser unter Druck in Abhängigkeit der Tiefe des Tunnels im Boden an. Dieses wirkt in Pfeilrichtung A auf den erfindungsgemäßen Tunnelausbau 300. Die Betonelementdichtung 50 ist dabei so ausgelegt, dass ihre Dichtwirkung verhindert, dass das Grundwasser in die Fuge 40 hinter der Betonelementdichtung 50 eindringen kann. Liegen im Schadensfall Risse im Beton 16 vor bzw. dringt im Schadensfall das Grundwasser durch den Beton 16 hindurch, steht dieses ggf. an der Unterseite 12 des Betonelements 10 auf der Innenseite des Schutzelements 20 an. Es kann sich dabei zwischen dem Schutzelement 20 und dem Betonelement 10 bewegen und gelangt je nach Ausführung in Pfeilrichtung B durch den nicht vom Schutzelement 20 abgedeckten Abstand 15 gelangen und durch ihn in die Fuge 40 hineintreten und zur Rückseite der Schutzelementdichtung 30 gelangen. Ein Erreichen der Innenseite des Schutzelements 20 ist aber nicht notwendig. Das Wasser kann auch direkt in Pfeilrichtung B in die Fuge 40 und zur Rückseite der Schutzelementdichtung 30 gelangen.
Da die Dichtwirkung der Schutzelementdichtung erfindungsgemäß kleiner ist, als der anstehende Grundwasserdruck/Flüssigkeitsdruck tritt das Wasser/die Flüssigkeit durch die Schutzelementdichtung 30 in Pfeilrichtung C hindurch und gelangt in den Tunnelinnenraum 100.
Bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tunnelausbaus 300 werden zwei konzentrisch aufgebaute Ausbauring aus Betonelementen 10a, 10b (Tübbings) (Fig. 2) vorgesehen. Der erste Ausbauring setzt sich aus den Betonelementen 10a zusammen. Diese weisen an ihren Wandabschnitten 13a eine Vertiefung 14 auf, in die eine Betonelementdichtung 50 angeordnet ist. Zwischen den Betonelementen 10a sind Fugen 40a vorhanden. Der zweite Ausbauring wird anschließend, entweder nach Abschluss der Errichtung des ersten Ausbaurings oder lediglich mit einer zeitlichen Verzögerung, aus Betonelementen 10b errichtet, die an ihrer Unterseite 12 Schutzelemente 20 mit einer Schutzelementdichtung 30 wie zuvor beschrieben aufweisen. Zwischen den Betonelementen 10b sind Fugen 40b vorhanden.
Zwischen den Betonelementen 10a und 10b ist nach der Montage eine konzentrische Fuge 41 vorgesehen, die mit einem Füllmaterial 42, bevorzugt wasserdurchlässig, verfällt wird. Die Entwässerung erfolgt ebenfalls wie zuvor beschrieben. Es ergibt sich lediglich eine weitere Fließmöglichkeit für das Grundwasser/die Flüssigkeit in Pfeilrichtung D in der Fuge 41 durch das Füllmaterial 42 hin zu Fuge 40b.
Bezugszeichenliste
A Anstehendes Grundwasser
10 Betonelement B Fließrichtung im Betonelement
10a äußeres Betonelement C Abflussrichtung ins Tunnelinnere
10b inneres Betonelement D Fließrichtung in der Fuge 41
1 1 Oberseite
12 Unterseite
13 Wandabschnitt
13a äußerer Wandabschnitt
13b innerer Wandabschnitt
14 Vertiefung
15 Abstand
16 Beton
17 Halteelement
20 Schutzelement
21 Bodenabschnitt
22 Wandabschnitt
23 Wandabschnitt
25 erster Abschnitt
28 zweiter Abschnitt
29 Aufnahmebereich
30 Schutzelementdichtung
31 Dichtfläche
32 Kammer
33 Haltevorsprung
40 Fuge
40a äußerer Fugenteil
40b innerer Fugenteil
41 Fuge
42 Füllmaterial
50 Betonelementdichtung
51 Dichtfläche
52 Kammer
100 Tunnelinneres
200 Gebirge
300 Tunnelausbau

Claims

Patentansprüche
1. Tunnelausbau zusammengesetzt aus wenigstens zwei Betonelementen (10) mit jeweils wenigstens einem mit dem Betonelement verbundenen Schutzelement (20), wobei das Schutzelement (20) einen Schutzabschnitt aufweist, der eine erste dem Betonelement (10) zugewandte Seite aufweist, an der wenigstens ein Verbindungselement (17) zum Herstellen einer haltenden Verbindung des Schutzabschnitts mit dem Betonelement (10) vorgesehen ist, wobei der Schutzabschnitt aus wenigstens einem Kunststoff besteht, wobei das Schutzelement (20) wenigstens eine Schutzelementdichtung (30) aufweist, die mit dem Schutzabschnitt (20) verbunden ist, wobei die Verbindung mit dem Schutzabschnitt (20) gasdicht und flüssigkeitsdicht ist, wobei zwischen den wenigstens zwei zum Tunnelausbau (300) angeordneten Betonelementen (10) eine Fuge (40) vorhanden ist, wobei die Fuge (40) durch wenigstens eine Schutzelementdichtung (30) mit einer Dichtwirkung (erste Dichtwirkung) gasdicht und flüssigkeitsdicht zum Tunnelinneren (100) abgedichtet ist, und wobei eine Entwässerung des Tunnelausbaus (300) in das Tunnelinnere (100) hinein vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betonelement (10) wenigstens eine separat vom Schutzelement (20) angeordnete Betonelementdichtung (50) mit einer Dichtwirkung (zweite Dichtwirkung) aufweist, die die Fuge (40) gas- und flüssigkeitsdicht gegenüber dem Gebirge (200) abdichtet, dass die Entwässerung durch die Fuge (40) zwischen den wenigstens zwei Betonelementen (10) erfolgt, und dass die Schutzelementdichtung (30) eine geringere Dichtwirkung als die Betonelementdichtung (50) (erste Dichtwirkung < zweite Dichtwirkung) aufweist.
2. Tunnelausbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schutzelementdichtung (30) und der Betonelementdichtung (50) eine Wasserdurchlässigkeit aus dem Betonelement in die Fuge (40) hinein besteht.
3. Tunnelausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonelementdichtung (50) beabstandet von der Schutzelementdichtung (30) am Schutzelement vorgesehen ist.
4. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonelementdichtung (50) in einer Vertiefung (14) in dem Betonelement (10) angeordnet ist.
5. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzabschnitt wenigstens einen Bodenabschnitt (21 ) aufweist oder wenigstens einen Bodenabschnitt (21 ) und wenigstens einen Wandabschnitt (22, 23) aufweist.
6. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die gasdichte und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Schutzabschnitt und der Schutzelementdichtung spritzgegossen ist.
7. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff um ein Polydicyclopentadiene (pDCPD), bevorzugt hoch temperaturfest, ein Harz, in das bevorzugt Glasfasern eingebracht werden, oder um ein Thermoplast, bevorzugt PE, handelt.
8. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Betonelemente (10) durch das Vorsehen des jeweils einen Schutzelements (20) gasdicht gegenüber dem Tunnelinneren (100) sind.
9. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tunnelausbau (300) zweiteilig aufgebaut ist, mit einem inneren Betonelement (10b), an dem das Schutzelement (20) angeordnet ist, und einem äußeren Betonelement (10a), an dem die Betonelementdichtung (50) angeordnet ist.
10. Tunnelausbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Betonelementen (10a, 10b) eine Fuge (41 ) vorgesehen ist, durch die eine für Flüssigkeitsfluss erfolgen kann.
1 1. Tunnelausbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge (41 ) mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Füllmaterial gefüllt ist.
12. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtwirkung des Materials der Schutzelementdichtung (30) und/oder der Betonelementdichtung (50) im Kontakt mit Flüssigkeiten unverändert bleibt.
13. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (20) an der dem Innenraum des Tunnels zugewandten Seite des Betonelements (10) vorgesehen ist
14. Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzelementdichtung (30) in der Fuge (40) zwischen dem dem Innenraum zugewandten Ende der Fuge (40) und der Betonelementdichtung (50) angeordnet ist.
15. Verfahren zum Entwässern von einem Tunnelausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit, die in dem den Tunnelausbau (300) umgebenden Gebirge ansteht, durch das Betonelement (10) bei Beschädigung desselben hindurchtritt und zum Schutzelement (20) gelangt, durch die Fuge (40) zwischen den Betonelementen (10) und durch die in der Fuge (40) befindlichen Schutzelementdichtungen (30) in das Tunnelinnere (100) abgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge (40) gegen Flüssigkeitseintritt aus dem Gebirge durch die in der Fuge (40) befindlichen Betonelementdichtungen (50) abgedichtet wird.
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