DE3642893A1 - Fugenabdichtungsring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fugenabdichtungsring zwischen einem Schildschwanz und einem Tübbingausbau.

Die Verpressung der Schildschwanzfuge hinter einem Tübbingausbau ist ein Arbeitsvorgang bei einem Schildvortrieb, insbesondere in nicht ko­ häsivem Lockerboden, der bisher nicht befriedigend ausgeführt wer­ den konnte. Mit Schildschwanzfuge wird der Spalt bezeichnet, der beim Vorschub eines Schildes hinter dem Schildende entsteht und durch den umgebenden Boden sowie den Tübbingrücken begrenzt wird. Seine Dicke wird bestimmt durch die Addition der Dicke des Schildschwanzbleches, der Schildschwanzdichtung und eines Freiraums zum Einbau der Tübbinge im Schutze des Schildschwanzes. Dieser Spalt, der in der Größenordnung von 10 cm liegt, muß gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Vorschub des Schildes mit einem sich verfestigenden Material verpreßt werden, um zu verhindern, daß der umgebende Boden, der auch im Grundwasser liegen kann, in den Spalt eindringt. Die nach­ teiligen Auswirkungen wären Auflockerungen des Bodens um den Tunnel, wodurch die Bettung der Auskleidung beeinträchtigt wird, und Senkungen der Bodenschichten über dem Tunnel.

Zur Abdichtung der Schildschwanzfuge an der Stirnseite werden Fugen­ konstruktionen eingebaut, die fest mit dem Stahlblech des Schild­ mantels verbunden sind. Durch diese Fugenkonstruktion soll verhindert werden, daß der Lockerboden, eventuell mit Grundwasser, oder das Verpreßmaterial in den Schild eindringt.

Bisher wird das Verpreßmaterial entweder durch Löcher in den Tübbingsegmenten senkrecht zur Tunnelachse oder durch Zuleitungen, die am Schildmantel parallel zur Tunnelachse angeordnet sind, in den Spalt gepreßt. Es gelingt jedoch nicht sicherzustellen, daß der Ver­ preßdruck zuverlässig größer ist als der Druck, der aus der Belas­ tung aus Boden und Grundwasser entsteht. Es kann nämlich nicht zu­ verlässig erreicht werden, daß das Raumvolumen, das beim Vorziehen des Schilds hinter dem Schildschwanz entsteht, gleichzeitig durch das Volumen des eingepreßten Materials ausgeglichen werden kann. Schon kleine Volumendifferenzen, die zum Beispiel durch den intermittieren­ den Betrieb einer Kolbeninjektionspumpe entstehen, führen zu großen Druckdifferenzen in dem flüssigen Verpreßmaterial. Dies hat dann das Eindringen von Grundwasser und Boden in die Schildschwanzfuge zur Folge, wodurch unregelmäßige Verfüllungen und Setzungen begünstigt werden. Auch eine mögliche Verbindung mehrerer gleichzeitig ange­ schlossener und betriebener Zuleitungen des Verpreßmaterials mit einem Gasreservoir, um den intermittierenden Volumenzuwachs der Pumpen auszugleichen, führt nicht zu dem vorherbestimmten konstanten Druck im Ringspalt der Schildschwanzfuge, weil wegen des geringen Quer­ schnittes der Zuleitungen die Volumenmenge der Materialzuführung pro Zeiteinheit zu gering ist gegenüber dem Volumenzuwachs, der durch den Schildvorschub entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Druck in dem flüssigen, verpreßten Material annähernd konstant auf einer Höhe zu halten, der dem Druck aus der Belastung aus umgebendem Boden und Grundwasser widersteht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Fugenabdichtungsring relativ zum Schildschwanz und Tübbingausbau frei beweglich über einstellbare Stützaggregate in Vortriebsrichtung federnd abgestützt ist und einerseits mit Verpreßmaterialzuführungs­ öffnungen, andererseits mit einer an die Innenseite des Schild­ schwanzes anlegbaren elastischen Außendichtung sowie einer gegen die Außenseite des Tübbingausbaus preßbaren elastischen Innendichtung versehen ist.

Der erfindungsgemäße Fugenabdichtungsring ist also nicht mehr fest mit dem Schildmantel verbunden, sondern in Längsrichtung des Schil­ des beweglich angeordnet. Er wird dabei mit einer veränderbaren Federkonstanten elastisch gestützt. Steuer- und Regelungsorgane sorgen dafür, daß die Fugenkonstruktion sich nur parallel zu der Ebene ver­ schieben kann, die senkrecht zur Schildachse steht. Auch sollten Distanzkontakte den Bewegungsspielraum des Fugenabdichtungsringes eingrenzen; Sie geben Impulse, die die Vortriebsrichtung in Abhängig­ keit von der Ringbewegung steuern. Die umlaufende Abdichtung wird mit Hilfe gummielastischer bzw. federnder Elemente gegen die Innen­ seite des Schildschwanzbereiches und die Außenseite der Tunnelröhre aus Tübbingen gepreßt. Damit wird einerseits eine druckdichte Begren­ zung der durch Öffnung in der Abdichtung eingepreßten weichelas­ tischen erhärtbaren Verfüllmasse erreicht. Zum anderen gelingt ein Ausgleich zwischen der stellenweise unvermeidlichen Exzentrizität zwi­ schen Schild und Tunnelröhrenachse, die die in Tunnelvortriebsrich­ tung frei bewegliche Abdichtung entkoppelt. Durch die Bewegung des Vortriebsschildes, des Tübbingausbaus und der kontinuierlichen Ver­ pressung des Ringraumes durch mehrere über den Umfang des Abdich­ tungsringes verteilte Öffnungen wird kontinuierlich erhärtbare Verfüll­ masse in den Ringraum gepreßt. Der erzeugte Druck bewirkt eine so­ fortige und kontinuierliche Verspannung der Verfüllmasse mit dem Ge­ birge, der Tunnelröhre und dem Abdichtungsring. Damit wird das Hauptziel der Erfindung, nämlich eine setzungsarme Durchdringung des Gebirges mit einer aus Tübbingen zusammengesetzten Tunnelröhre, er­ reicht. Dabei kommt es auf eine besonders schnelle Erhärtung der Ver­ füllmasse an. Damit bleibt der einzubauende Beton, der im übrigen nur geringe bis mittlere Festigkeit erreichen soll, längere Zeit pump­ bar. Die Gefahr der Verstopfung der Zuführleitungen infolge einsetzen­ der Erstarrung ist geringer. Die Verstopfung der Zuführleitungen mit Beton bei Unterfüllung des Verpreßvorganges wird im Bereich des Ab­ dichtungsringes verhindert, in dem beispielsweise auswechselbare Packerrohre in entsprechenden Durchdringungsöffnungen des Abdich­ tungsringes eingesetzt werden. Wie schon gesagt, erfolgt die Vorwärts­ bewegung des frei beweglichen Abdichtungsringes völlig entkoppelt von der Bewegung des Schildes unter Aufrechterhaltung des über die Pump­ leitungen eingetragenen Druckes in der Verfüllmasse. Zur Steuerung des Abdichtungsringes in eine Vortriebsrichtung dienen die druck­ stabilisierenden Stützaggregate.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen mehrere Möglichkeiten. So be­ stehen die Stützaggregate zweckmäßigerweise aus Zylinderkolbenanord­ nungen. Darüber hinaus empfiehlt sich eine bevorzugte Ausführungs­ form, die sich in der Praxis bewährt hat und bei der die Außendich­ tung aus einem radial einstellbaren Gummi- oder Kunststoffring be­ steht, während die Innendichtung als nachlaufende Federblechdichtung ausgeführt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbei­ spiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Fugenabdichtungsring und

Fig. 2 einen Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch den Fugenabdich­ tungsring in einer anderen Winkelstellung.

Der in den Figuren dargestellte Fugenabdichtungsring ist zwischen dem Hinterende eines Schildschwanzes 1 sowie dem Vorderende eines Tübbingausbaus 2 angeordnet und dient zum Abdichten der Schild­ schwanzfuge 3 im Zuge deren Verpressung mit einem Verpreßmaterial, z. B. Beton. Der Fugenabdichtungsring ist relativ zum Schildschwanz 1 und Tübbingausbau 2 frei beweglich über einstellbare Stützaggregate in Form von Zylinderkolbenanordnungen in Vortriebsrichtung federnd beispielsweise am Schild abgestützt. In den Figuren sind diese Stütz­ aggregate im einzelnen nicht dargestellt; erkennbar ist in Fig. 1 nur eines von mehreren Befestigungsaugen 4, an denen die Stützaggregate befestigt sind. Gleichmäßig über den Umfang verteilt sind an der vor­ deren Stirnseite des Fugenabdichtungsringes mehrere Verpreßmaterial­ zuführungsöffnungen 5 vorgesehen (vgl. Fig. 2). Außerdem weist der Fugenabdichtungsring eine elastische Außendichtung 6 und eine elas­ tische Innendichtung 7 auf. Die elastische Außendichtung 6 besteht aus einem Gummi- oder Kunststoffring, der an die Innenseite des Schildschwanzes 1 anlegbar ist; hierzu sind entsprechende radiale Einstellschrauben 8 vorgesehen. Die gegen die Außenseite des Tübbing­ ausbaus 2 preßbare Innendichtung 7 besteht aus einer nachlaufenden Federblechabdichtung, die durch Radialschrauben 9 am Fugenabdich­ tungsring befestigt ist.

Claims (4)

1. Fugenabdichtungsring zwischen einem Schildschwanz und einem Tübbingausbau, dadurch gekennzeichnet, daß er relativ zum Schildschwanz (1) und Tübbingausbau (2) frei beweg­ lich über einstellbare Stützaggregate in Vortriebsrichtung federnd abgestützt ist und einerseits mit Verpreßmaterialzuführungsöffnungen (5), andererseits mit einer an die Innenseite des Schildschwanzes (1) anlegbaren elastischen Außendichtungen (6) sowie einer gegen die Außenseite des Tübbingausbaus (2) preßbaren elastischen Innendich­ tung (7) versehen ist.

2. Fugenabdichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützaggregate aus Zylinderkolbenanordnungen bestehen.

3. Fugenabdichtungsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außendichtung (6) aus einem radial einstellbaren Gummi- oder Kunststoffring besteht.

4. Fugenabdichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innendichtung (7) aus einer nachlaufenden Federblechdichtung besteht.