DE3703432A1

DE3703432A1 - Underground shaft lining - comprises rings in steel sections filled with concrete and with curved bases

Info

Publication number: DE3703432A1
Application number: DE19873703432
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Philipp Holzmann AG
Current assignee: Philipp Holzmann AG
Priority date: 1987-02-05
Filing date: 1987-02-05
Publication date: 1988-08-18

Abstract

The lining is for underground shafts or tunnels and comprises rings joined together and assembled from tubbing sections. These sections are of steel or cast steel box-section, with curved bases (2) forming the outer surface and flanges (3) along the base edges. The space enclosed by the flanges is filled with concrete, bonded to the inside surface. The concrete can be reinforced, typically by anchor bolts securing it to the metal. ADVANTAGE - High resistance to bending loads and low cost.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auskleidung für Schächte, Tunnels oder sonstige unterirdische Hohlräume, die aus aneinan dergefügten, aus Tübbingen zusammengesetzten Ringen besteht.The invention relates to a lining for manholes, Tunnels or other underground cavities that come together the rings made up of tubbings.

Zum statischen Ausbau von Schächten und Tunnels werden häufig sogenannte Tübbinge verwendet. Bei Herstellung eines Tun nels werden beispielsweise mit einem geeigneten Gerät, z. B. mit einem Schildvortriebsgerät, nacheinander Hohlraumabschnitte für die spätere Tunnelröhre hergestellt, wobei nach Herstellung eines Hohlraumabschnitts ein Tübbingring eingebaut wird, der aus meh reren jeweils gleich ausgebildeten Tübbingen und einem Schluß stein besteht. Nach Einbau eines Tübbingringes muß dieser zum besseren Anschluß an das Gebirge mit Beton oder Vergußmörtel hin terfüllt werden, bevor der nächste Hohlraumabschnitt hergestellt werden kann, wobei die Hinterfüllung mit erheblichem Druck erfol gen muß, um den Zwischenraum auch wirklich auszufüllen und das Gebirge dort zu stabilisieren, wo beim vorangegangenen Vortrieb Auflockerungen entstanden sein können.For the static expansion of shafts and tunnels so-called tubbings are often used. When making a do nels are, for example, with a suitable device, e.g. B. with a shield tunneling device, one after the other, cavity sections for the later tunnel tube was manufactured, whereby after manufacturing a Cavity section is installed a segment ring, which from meh each have the same trained segments and a conclusion stone is made. After installing a segment ring this must be better connection to the mountains with concrete or grout be filled before the next cavity section is made can be, the backfilling with considerable pressure to really fill the gap and that Stabilize mountains where the previous drive Loosening may have arisen.

Der eingebaute Tübbingring dient bei Herstellung des nächsten Hohlraumabschnittes zugleich als Widerlager für das Schildvortriebsgerät.The built-in segment ring is used for the production of the next cavity section as an abutment for the Shield boring machine.

Durch die Hinterfüllung, die Ausnutzung als Widerlager und durch die einwirkenden Kräfte des Gebirges werden die Tüb bingringe einer erheblichen Belastung ausgesetzt. Die Tübbinge müssen also einerseits diese auf sie einwirkenden Kräfte aufneh men können, andererseits müssen die Tübbinge auch die Vorausset zung erfüllen, daß die Auskleidung wasserdicht ist.By backfilling, the use as an abutment and by the acting forces of the mountains the tub becomes ring rings exposed to considerable stress. The segments on the one hand must absorb these forces acting on them on the other hand, the segments also have to have the prerequisites compliance that the lining is waterproof.

Bekannt sind Tübbinge aus Stahl oder Stahlguß und Tüb binge aus Stahlbeton. Die Verwendung von Stahl hat den Vorteil, daß die Tübbinge maßgenau hergestellt werden können und dadurch eine exakte Fugenausbildung gewährleistet ist, die Voraussetzung für die Dichtigkeit ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Stahltübbinge eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen, so daß sie sich geringfügigen Veränderungen im Gebirge anpassen können. Die geringe Biegesteifigkeit ist aber auch ein sehr erheblicher Nach teil, weil Vorkehrungen getroffen werden müssen, damit unzulässig große Verformungen und Ausbeulungen verhindert werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, Stahltübbinge auf ihrer Innenseite durch Quer- und Längsrippen zu versteifen, damit der Tübbingring einen dehn- und biegesteifen Rahmen bildet. Trotzdem bleibt die Fähigkeit, an den Stoßfugen Kräfte zu übertragen, begrenzt. Wegen des großen Aufwandes an hochwertigem Material wird aus wirt schaftlichen Gründen ein Einsatz bei Großbauten kaum noch in Betracht gezogen. Es werden zunehmend Stahlbeton-Tübbinge ver wendet.Tubbings made of steel or cast steel and tub are known reinforced concrete binge. The use of steel has the advantage that the segments can be made to measure and thereby Precise joint formation is guaranteed, the prerequisite for the tightness is. Another advantage is that Steel tubbings have a certain flexibility, so that they can adapt to minor changes in the mountains. The low bending stiffness is also a very considerable problem partly because precautions must be taken to make it impermissible large deformations and bulges can be prevented. To this Purpose it is necessary to have steel tubbings on the inside stiffen by transverse and longitudinal ribs so that the segment ring forms a rigid and rigid frame. Nevertheless, it remains The ability to transmit forces at the butt joints is limited. Because of the great expense of high-quality material is used use in large buildings for economic reasons Considered. Reinforced concrete segments are increasingly being used turns.

Stahlbeton-Tübbinge haben den Vorteil einer hohen Dehn- und Biegesteifigkeit, so daß sie in der Lage sind, die anfallen den Druckkräfte zu übertragen. Dagegen haben Stahlbeton-Tübbinge andere Nachteile. Durch die auftretenden Drücke können im Bereich der Fugen Kanten-Abplatzungen und Risse eintreten, die zu Undich tigkeiten führen. Ein weiterer Nachteil ist die mangelnde Korro sionsbeständigkeit des Betons gegen aggressives Grundwasser.Reinforced concrete segments have the advantage of high expansion and bending stiffness so that they are able to accrue to transmit the pressure forces. In contrast, reinforced concrete segments other disadvantages. Due to the pressures occurring in the area the joints edge chipping and cracks occur which lead to undich conduct activities. Another disadvantage is the lack of corrosion sion resistance of the concrete against aggressive groundwater.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausklei dung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine hohe Biege steifigkeit aufweist, die dicht ist, und die wirtschaftlich her stellbar ist. The invention has for its object a Ausklei end of the type mentioned to create a high bending has rigidity that is tight and economical is adjustable.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Tübbinge der einzelnen Ringe aus einem kastenför migen Profil aus Stahl oder Gußstahl mit einer die Außenhaut bil denden, vorzugsweise gewölbten Basis und am Rand der Basis ange ordneten Flanschen bestehen, und daß der von den Flanschen um schlossene Innenraum des Profils mit einer Betonfüllung versehen ist, die mit der Innenfläche des Profils einen statisch tragenden Verbund bildet.The object is achieved according to the invention solved that the segments of the individual rings from a box-shaped profile made of steel or cast steel with an outer skin bil end, preferably arched base and at the edge of the base ordered flanges exist, and that of the flanges closed interior of the profile with a concrete filling is a static load-bearing with the inner surface of the profile Verbund forms.

Der massive Verbundkörper aus Stahl und Beton ist in der Lage, hohe Kräfte in allen Richtungen ohne Druckgefahr abzu tragen, weil der Stahl durch den Beton stabilisiert wird und der Beton zum Abtragen der Kräfte beitragen kann. Durch die hohe Dehn- und Biegesteifigkeit des Verbund-Tübbings werden die Ver formungen gering gehalten. Dadurch, daß die Außenhaut wie auch die Flansche des Profils aus Stahl bestehen, ergibt sich eine hohe Maßgenauigkeit der Tübbing-Schale, ein Kantenschutz der Tübbinge, eine genaue Fugenausbildung, die die erforderliche wasserdichte Funktion gewährleistet, und der äußere Korrosions schutz gegen aggressives Grundwasser.The massive composite body made of steel and concrete is in able to absorb high forces in all directions without risk of pressure wear because the steel is stabilized by the concrete and the Concrete can contribute to the transfer of forces. Due to the high Elongation and bending stiffness of the composite segment are the Ver formations kept low. Because the outer skin as well the flanges of the profile are made of steel, there is a high dimensional accuracy of the tubbing shell, an edge protection of the Tubbinge, a precise joint formation that the required ensures waterproof function, and external corrosion protection against aggressive groundwater.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Tübbinge weist so mit die Vorteile von Stahltübbingen sowie von Stahlbeton-Tübbin gen auf, ohne daß gleichzeitig deren Nachteile in Kauf genommen werden müssen.The formation of the tubbings according to the invention thus shows with the advantages of steel tubbings and reinforced concrete tubbins conditions without accepting their disadvantages at the same time Need to become.

Die Betonfüllung kann ohne und mit Bewehrung ausgeführt sein, wobei als Bewehrung die üblichen Stahlmatten, Stabstahl, Stahlfasern oder Matten aus Glas- oder Kunststoff-Fasern dienen können.The concrete filling can be carried out with and without reinforcement be, with the usual steel mesh, bar steel, Steel fibers or mats made of glass or plastic fibers are used can.

Von wesentlicher Bedeutung für den Erfolg des erfin dungsgemäßen Tübbing-Aufbaus ist der statisch tragende Verbund zwischen Stahl und Beton. Daher ist es zweckmäßig, Mittel zur Verstärkung des Verbundes vorzusehen. Eine Möglichkeit hierfür besteht in der Verwendung von Ankern oder Dübeln. Es kann aber auch die Innenfläche des Stahls ungleichförmig ausgebildet sein, um die Haftung zu verbessern, indem die Innenfläche z. B. mit einer Riffelung oder dergl. versehen wird. Statt dessen können dem Beton auch Zusatzstoffe zugesetzt werden, um ein Schwinden des Betons zu verhindern. Dem Schwinden kann auch dadurch ent gegengewirkt werden, daß die Tübbinge zum Aushärten des Betons in ein Wasserbad eingeführt werden, wobei durch Einstellbarkeit der Temperatur des Wasserbades das Aushärten gesteuert werden kann.Essential to the success of the inventor The tubbing structure according to the invention is the statically load-bearing composite between steel and concrete. It is therefore appropriate to use funds for To provide reinforcement of the network. One way to do this consists in the use of anchors or dowels. But it can the inner surface of the steel may also be non-uniform, to improve the adhesion by z. B. with a corrugation or the like. Instead, you can Additives are also added to the concrete to reduce shrinkage to prevent the concrete. This can also help to reduce shrinkage be counteracted that the segments for hardening the concrete in a water bath are introduced, the adjustability of the Temperature of the water bath that can be controlled curing.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine beliebige Fugenausbildung möglich ist. Es können alle Ver bindungen biegesteif oder als Gelenk ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, einen Teil der Verbindungen zwischen den ein ander benachbarten Tübbingen eines Rings biegesteif und einen Teil der Verbindungen als Gelenk auszubilden. Auf diese Weise ist eine Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten des Gebirges mög lich. Dabei sind die Außenflächen der Flansche zur Erzeugung einer Querkraftverzahnung profiliert. Bei Ausbildung der Verbin dungen als Gelenk weist die Profilierung vorzugsweise Ausrundun gen auf.Another advantage of the invention is that any joint formation is possible. All ver bonds are designed to be rigid or as a joint. It is but also possible part of the connections between the one other adjacent tubbings of a ring rigid and one Form part of the connections as a joint. That way an adaptation to the respective conditions of the mountains possible Lich. The outer surfaces of the flanges are used for production profiled a shear force toothing. When training the verb As a joint, the profiling preferably has rounding towards.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:.The invention is based on one in the Drawing illustrated embodiment explained in more detail. In the drawing represent :.

Fig. 1a einen Tübbing in Draufsicht, FIG. 1a is a tubbing in plan view,

Fig. 1b einen Schnitt entlang der Linie 1-1 in Fig. 1a, FIG. 1b shows a section along the line 1-1 in Fig. 1a,

Fig. 1c einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1a, Fig. 1c shows a section along the line 2-2 in Fig. 1a,

Fig. 2 einen Tübbingring im Querschnitt und Fig. 2 shows a segment ring in cross section and

Fig. 3 eine Fuge zwischen den Tübbingen zweier be nachbarter Tübbingringe. Fig. 3 shows a joint between the segments of two neighboring segment rings.

Fig. 1 zeigt einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Tübbing 1, der ein kastenförmiges Profil 2, 3 aus Stahl oder Stahlguß enthält, das aus einer gewölbten Basis 2 und rundum am Rand der Basis 2 angebrachten Flanschen 3 besteht. Die Basis 2 bildet die Außenhaut des Tübbings, und die Flansche 3 weisen auf ihrer Außenseite eine vorgegebene Kontur auf, die mit der passend dazu ausgebildeten Kontur des Flansches des benachbarten Tübbings eine wasserdichte Fugenkonstruktion bildet. Der von den Flanschen 3 und der Basis 2 eingeschlossene Innenraum des Stahlprofils ist mit einer Betonfüllung 4 versehen, die gegebenenfalls mit einer Bewehrung aus Stahl-, Glas- oder Kunststoff-Fasermatten, aus Stabstahl oder aus Stahlfasern versehen sein kann. Von Bedeutung ist, daß der Beton mit dem Stahl einen statisch tragenden Verbund eingeht, damit die Stahl-Außenhaut und die innere Betonfüllung einen kompakten Körper ergeben, der bei Eingliederung in ein System von Tübbingringen hohe Kräfte sowohl in Achsrichtung der Tübbingringe als auch in deren Umfangsrichtung aufnehmen kann. Der Verbund kann über die Adhäsionskraft zwischen Stahl und Beton hinaus z. B. dadurch verbessert werden, daß die beiden Elemente zusätzlich durch Anker oder Dübel miteinander verbunden werden. Zusätzlich oder statt dessen kann auch die Innenfläche des Stahl- Profils dazu beitragen, indem diese aufgerauht oder mit einer Riffelung oder dergl. versehen wird. Fig. 1 shows a tubbing 1 designed according to the invention, which contains a box-shaped profile 2 , 3 made of steel or cast steel, which consists of a curved base 2 and flanges 3 attached all around on the edge of the base 2 . The base 2 forms the outer skin of the tubbing, and the flanges 3 have a predetermined contour on their outside, which forms a watertight joint construction with the contour of the flange of the adjacent tubbing that is designed to match it. The interior of the steel profile enclosed by the flanges 3 and the base 2 is provided with a concrete filling 4 , which can optionally be provided with reinforcement made of steel, glass or plastic fiber mats, steel bars or steel fibers. It is important that the concrete forms a structural load-bearing bond with the steel, so that the steel outer skin and the inner concrete filling result in a compact body which, when incorporated into a system of segment rings, exerts high forces both in the axial direction of the segment rings and in their circumferential direction can record. The bond can beyond the adhesive force between steel and concrete. B. can be improved in that the two elements are additionally connected to each other by anchors or dowels. In addition or instead, the inner surface of the steel profile can also contribute to this by roughening it or providing it with corrugation or the like.

Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung des Verbunds besteht darin, Maßnahmen auf der Betonseite zu ergreifen, indem z. B. dem Beton Zuschlagstoffe beigegeben werden, die dem Schwin den des Betons beim Abbinden entgegenwirken. Vorzugsweise wird das mit der Betonfüllung versehene Stahl-Profil zum Aushärten in ein temperiertes Wasserbad gestellt, wobei durch Regelung der Temperatur des Wasserbades die Abbindegeschwindigkeit im Sinne eines geringen Schwundes einstellbar ist. Another way to improve the network is to take action on the concrete side by e.g. B. additives are added to the concrete, the Schwin counteract that of the concrete when setting. Preferably the steel profile with the concrete filling for hardening in put a tempered water bath, whereby by regulating the The temperature of the water bath means the setting speed a small shrinkage is adjustable.

Fig. 2 zeigt einen Tübbingring in montiertem Zustand, der aus siebzehn gleich ausgebildeten Tübbingen 1 und einem Schlußstein 4 zusammengesetzt ist. Die Tübbinge 1 nehmen jeweils eine Umfangslänge ein, die einem Winkel α entspricht. Der erfindungsgemäße Aufbau der Tübbinge läßt es dabei zu, die im Umfang angeordneten Fugen wahlweise gelenkig oder biegesteif aus zubilden. Die durchgehend gezeichneten Zwischenräume 5 deuten da bei die Ausbildung der Fugen als Gelenk an, während die Aus schnitte 6 veranschaulichen sollen, daß sich dort eine biegestei fe Verbindung befindet. Die Linie 7 stellt die Begrenzung des Zwischenraums zwischen dem Tübbingring und dem Gebirge dar, der nach Montage des Tübbingrings hinterfüllt wird. Die Tübbinge kön nen in Längsrichtung der Auskleidung aber auch in Umfangsrichtung miteinander verschraubt werden. Die Notwendigkeit hierfür hängt von den jeweiligen Gegebenheiten, wie Temperaturunterschiede und Art der Montage ab. Fig. 2 shows a segment ring in the assembled state, which is composed of seventeen identical segments 1 and a keystone 4 . The segments 1 each have a circumferential length that corresponds to an angle α . The structure of the segments according to the invention allows the joints arranged in the circumference to be formed in an articulated or rigid manner. The continuously drawn gaps 5 indicate the formation of the joints as a hinge, while the cuts 6 are intended to illustrate that there is a biestei fe connection. Line 7 represents the delimitation of the space between the tubbing ring and the mountains, which is backfilled after assembly of the tubbing ring. The segments can be screwed together in the longitudinal direction of the lining but also in the circumferential direction. The necessity for this depends on the respective circumstances, such as temperature differences and type of installation.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Tübbinge ermöglicht die Ausbildung derart, daß Parallelringe, konische oder doppelkoni sche Ringe hergestellt werden können, so daß die Auskleidung auch einem gekrümmten Verlauf der Tunnelröhre angepaßt werden kann.The structure of the segments enables the Training such that parallel rings, conical or double cones cal rings can be made so that the lining too can be adapted to a curved course of the tunnel tube.

Die in Fig. 3 dargestellte Fugen-Ausbildung befindet sich zwischen den Tübbingen 1 und 1′ benachbarter Ringe. Die Flansche 3 und 3′ der Tübbinge können im Hinblick darauf, daß sie aus Stahl bestehen, exakt hergestellt werden, so daß sie ihrer gewünschten Dichtungsfunktion gerecht werden können. Die darge stellte Fuge ist eine biegesteife Konstruktion. Ein Vorsprung 7 des Flansches 1′ greift in eine entsprechend geformte Ausnehmung 8 im Flansch 1 ein, so daß eine Querkraftverzahnung gebildet wird. Soll die Fuge als Gelenk wirken, werden die miteinander korrespondierenden Flächen des Vorsprungs 7 und der Ausnehmung 8 gewölbt ausgebildet, so daß diese Flächen sich bei auftretenden Beanspruchungen aufeinander abwälzen können. Ausnehmungen 9 und 10, die von den Außenflächen der Flansche gebildet werden, dienen zur Aufnahme von dauerelastischen Dichtungs-Profilen.The joint formation shown in Fig. 3 is located between the segments 1 and 1 'of adjacent rings. The flanges 3 and 3 'of the tubbings can be made precisely in view of the fact that they are made of steel, so that they can meet their desired sealing function. The joint shown is a rigid construction. A projection 7 of the flange 1 'engages in a correspondingly shaped recess 8 in the flange 1 , so that a shear force toothing is formed. If the joint is to act as a hinge, the mutually corresponding surfaces of the projection 7 and the recess 8 are curved so that these surfaces can roll on one another when stresses occur. Recesses 9 and 10 , which are formed by the outer surfaces of the flanges, serve to accommodate permanently elastic sealing profiles.

Im Bedarfsfall kann die Außenhaut 2 des Stahl-Profils noch mit einem Korrosionsschutz versehen werden, z. B. mit einer Beschichtung aus Epoxidharz. Eine solche Beschichtung würde bei einem Stahlbeton-Tübbing wegen der dort bestehenden Gefahr des Auftretens von Rissen nicht zu dem gewünschten Erfolg führen.If necessary, the outer skin 2 of the steel profile can be provided with a corrosion protection, for. B. with a coating of epoxy resin. Such a coating would not lead to the desired success in reinforced concrete tubbing because of the risk of cracks occurring there.

Die Erfindung wurde anhand eines Beispiels mit kreis runden Tübbingringen erläutert. Es sind jedoch auch andere Kon figurationen denkbar, bei denen die Außenhaut der Tübbinge nicht gewölbt, sondern eben ist.The invention was based on an example with a circle round tubbing rings explained. However, there are other con Figures conceivable in which the outer skin of the segments is not arched, but is flat.

Claims

1. Lining for shafts, tunnels or other underground cavities, which consists of joined rings made of tubbings, characterized in that the tubbings ( 1 ) of the individual rings from a box-shaped profile made of steel or cast steel with an outer skin forming the front preferably arched base ( 2 ) and arranged at the edge of the base flanges ( 3 ), and that of the flanges ( 3 ) around closed interior of the profile with a concrete filling ( 4 ) is seen ver with the inner surface of the profile a static load-bearing composite.

2. Lining according to claim 1, characterized in that the concrete is reinforced.

3. Lining according to claim 1 or 2, characterized in that means for reinforcing the bond between the concrete and the profile ( 2 , 3 ) are provided.

4. Lining according to claim 3, characterized in that the means consist of anchors or dowels.

5. Lining according to claim 3, characterized in that the means consist of a non-uniform design of the inner surface of the profile ( 2 , 3 ).

6. Lining according to claim 3, characterized in that the agents consist of additives that make them shrink counteract the concrete.

7. Lining according to claim 3, characterized in that the means consist of a water bath into which the segments ( 1 ) can be inserted for hardening the concrete.

8. Lining according to claim 7, characterized in that the temperature of the water bath is adjustable.

9. Lining according to one of the preceding claims, characterized in that the connections between adjacent segments ( 1 ) of a ring are rigid.

10. Lining according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connections between adjacent Tübbingen ( 1 ) of a ring are designed as a joint.

11. Lining according to one of claims 1 to 8, characterized in that part of the connections between the one at the adjacent segments ( 1 ) of a ring is rigid and part of the connections is designed as a joint.

12. Lining according to one of claims 9 to 11, characterized in that the outer surfaces of the flanges ( 3 ) are profiled for generating a shear force toothing.

13. Lining according to claim 12, characterized in that when forming the connections as a joint, the profiling Has fillets.