CH686198A5

CH686198A5 - Method of erecting supporting tunnel wall lining with integral insulation

Info

Publication number: CH686198A5
Application number: CH137992A
Authority: CH
Inventors: Emilio Campana; Paul Balmer
Original assignee: Marti Holding Ag Bern
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1996-01-31

Abstract

In a shield (7) is fitted a tunnel driving machine with a spoil discharge wheel and implements for the debris removal. The implements support the drive face. The tubular shield tail provides sufficient space for concrete elements (1) to be inserted. During the forward motion of the discharge wheel, together with the shield, an annular space remains between the rock and the concrete element vault (2), into which a continuous mortar material is compressed. Prior to inserting the concrete elements a foil-type insulating layer (3) is applied under the shield protection.

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung eines tragenden Tunnelausbaus mit integrierter Isolation gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a method for creating a load-bearing tunnel construction with integrated insulation according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Verfahren sind bekannt. So wird beim Tunnelbau im wasserführenden Lockergestein der Aushub maschinell im Schutze eines Schildes ausgeführt. Die Stützung der Ortsbrust erfolgt dabei je nach System z.B. über eine Betonit-Stützflüssigkeit, das Abbaurad usw., die Stützung des entstehenden Tunnelraumes erfolgt durch den Schildmantel. Im Schutze dieses Schildmantels wird der Tunnelverbau mit Betonelementen, sogenannten Tübbingen, welche zu einem Ring zusammengebaut werden, der sich an den vorhergehenden Ring aus Betonelementen anschliesst, ausgeführt. Wenn wieder ein derartiger Ring aus Betonelementen erstellt wurde, kann das Abbaurad weiter vorgetrieben werden, der Schild wird zusammen mit dem Abbaurad vorgeschoben, es entsteht wieder Raum, um einen weiteren Ring aus Betonelementen zu erstellen. Der beim Vorschieben des Schildes entstehende Ringraum zwischen dem Erdreich und den Betonelementen wird laufend mit Mörtel verpresst. Der so eingebrachte Tunnelausbau kann den einwirkenden Druckkräften des Gesteins und/oder Erdreiches sowie dem Wasserdruck widerstehen. Such methods are known. For example, when tunneling in the water-bearing loose rock, excavation is carried out mechanically under the protection of a shield. Depending on the system, the face is supported e.g. Via a concrete support fluid, the mining wheel, etc., the resulting tunnel space is supported by the shield jacket. Under the protection of this shield jacket, the tunnel is constructed using concrete elements, so-called tubbings, which are assembled into a ring that connects to the previous ring of concrete elements. When a ring of this type has been created again from concrete elements, the dismantling wheel can be advanced, the shield is pushed forward together with the dismantling wheel, and space is created again to create another ring from concrete elements. The annular space between the soil and the concrete elements, which is created when the sign is pushed forward, is continuously grouted with mortar. The tunnel construction introduced in this way can withstand the compressive forces of the rock and / or soil and the water pressure.

Zwischen den gegeneinander gedrückten Betonelementen sind Dichtungselemente eingebracht, die vorzugsweise aus Neoprenprofilen bestehen, wodurch das Tunnelgewölbe gegen eindringendes Wasser abgedichtet ist. Flächenmässig wird die Dichtigkeit durch die Betonelemente übernommen, so dass für gewisse Anwendungsfälle eine genügende Dichtigkeit gegen das Eindringen von Wasser gewährleistet ist. Sealing elements, which preferably consist of neoprene profiles, are introduced between the concrete elements pressed against one another, as a result of which the tunnel vault is sealed against the ingress of water. In terms of area, the tightness is taken over by the concrete elements, so that, for certain applications, sufficient tightness is guaranteed against the ingress of water.

Bei anspruchsvolleren Bauwerken, beispielsweise bei Autobahntunnels, wird sehr oft eine zusätzliche, vollflächige Abdichtung verlangt. Diese Forderung wird dadurch erfüllt, dass nach dem Erstellen des Gewölbes mit den Betonelementen in einem zusätzlichen Arbeitsvorgang eine zusätzliche Isolierschicht in Form von miteinander verschweissten, folienartigen Bahnen angebracht wird. Diese Folie wird an der Innenseite der Betonelemente im Tunnelumfang ausgelegt und mit einer anschliessend eingebrachten inneren Tunnelschale aus Ortsbeton gestützt. Dieses Innengewölbe muss so dimensioniert sein, dass der Wasserdruck des eventuell durch die Betonelemente durchsickernden Grundwassers aufgenommen werden kann. In the case of more demanding structures, such as motorway tunnels, an additional full-surface seal is very often required. This requirement is met in that after creating the vault with the concrete elements, an additional insulating layer in the form of welded, foil-like sheets is attached in an additional work process. This film is laid on the inside of the concrete elements in the tunnel circumference and supported with an inner tunnel shell made of in-situ concrete. This inner vault must be dimensioned so that the water pressure of any ground water that may seep through the concrete elements can be absorbed.

Bei diesem Tunnelausbau ist eine praktisch absolute Dichtheit gegenüber eindringendem Grundwasser gegeben. Die Erstellung dieses Tunnelausbaus ist aber durch das erforderliche Einbringen einer zweiten inneren Tunnelschale sehr arbeitsaufwendig und demzufolge teuer. With this tunnel expansion, there is practically absolute tightness against penetrating groundwater. However, the construction of this tunnel extension is very labor-intensive and therefore expensive due to the need to insert a second inner tunnel shell.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein vereinfachtes Verfahren zur Erstellung eines tragenden Tunnelausbaus zu schaffen, mit welchem eine praktisch absolute und vollflächige Dichtigkeit erreicht wird, und das lediglich einen Arbeitsgang erfordert und demzufolge kosten- und zeitsparend ist. The object of the invention is to provide a simplified method for creating a load-bearing tunnel construction, with which a practically absolute and full-surface tightness is achieved, and which only requires one operation and is therefore cost and time-saving.

Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung durch die in der Kennzeichnung des Anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte. According to the invention, the solution is achieved by the method steps specified in the characterizing part of claim 1.

Durch den Einbau der vollflächigen Abdichtung und der Tübbinge in einem Arbeitsgang ist der anfallende Arbeitsaufwand wesentlich geringer, wodurch entscheidend Kosten und Zeit eingespart werden können. Due to the installation of the full-surface sealing and the segments in one work step, the amount of work involved is significantly lower, which can save considerable costs and time.

Die Anforderungen an die Abdichtungen, die zwischen den Betonelementen eingelegt sind, sind wesentlich geringer. Theoretisch kann sogar auf diese Abdichtungen zwischen den Betonelementen verzichtet werden. The requirements for the seals that are inserted between the concrete elements are significantly lower. In theory, these seals between the concrete elements can even be dispensed with.

Ein zusätzliches Erstellen eines Innengewölbes ist nicht erforderlich. It is not necessary to create an additional interior vault.

Bei jedem Schildvortrieb muss der hinter dem Schild beim Vorschieben entstehende Ringraum laufend mit Mörtel verpresst werden, damit die von aussen her wirkenden Kräfte auf die Betonelemente übertragen werden. Each time the shield is driven, the annular space behind the shield when pushing forward must be grouted continuously so that the external forces are transferred to the concrete elements.

In vorteilhafter Weise wird die Stärke und die Qualität dieser Mörtelverpressung so gewählt, dass zusätzlich genügend Freiraum für den Einbau der vollflächigen Isolation entsteht und diese Mörtelschicht eine äussere wirksame Schale bildet. The strength and quality of this mortar grouting is advantageously chosen so that there is also sufficient space for the installation of the full-surface insulation and this mortar layer forms an outer, effective shell.

In vorteilhafter Weise werden die in Bahnform vorliegenden Abdichtfolien derart miteinander ver-schweisst, dass einzelne Kammern gebildet werden, die in einfacher Weise auf Dichtheit geprüft werden können. Falls undichte Stellen auftreten sollten, können diese nachträglich mit geeigneten Injektionen repariert werden. Advantageously, the sealing foils in web form are welded to one another in such a way that individual chambers are formed which can be easily checked for leaks. If leaks should occur, they can be repaired with suitable injections.

Zum Schutz gegen Beschädigung ist die Isolierschicht in vorteilhafter Weise beidseitig mit einer Schutzfolie abgedeckt. To protect against damage, the insulating layer is advantageously covered on both sides with a protective film.

Zusätzliche Vorteile des Verfahrens zur Erstellung eines tragenden Tunnelausbaus mit integrierter Isolation ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen. Additional advantages of the method for creating a load-bearing tunnel construction with integrated insulation result from the further dependent claims.

Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Erstellung eines tragenden Tunnelausbaus mit integrierter Isolation wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt A method according to the invention for creating a load-bearing tunnel construction with integrated insulation is explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawing. It shows

Fig. 1 eine Querschnittdarstellung durch einen fertigen Tunnelausbau; Figure 1 is a cross-sectional view through a finished tunnel expansion.

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Wandung des tragenden Tunnelausbaus während der Erstellung; Figure 2 is a sectional view through the wall of the supporting tunnel during construction.

Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäss Fig. 2, in welcher die folienartige Isolierschicht eingebracht wird; FIG. 3 shows a sectional illustration according to FIG. 2, in which the film-like insulating layer is introduced;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung gemäss Fig. 3, wobei ein weiteres Betonelement eingesetzt wurde; FIG. 4 shows a sectional view according to FIG. 3, with a further concrete element being used;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung gemäss Fig. 4, bei welcher der Schild vorgezogen und die mörtelartige Masse in den Ringraum eingepresst wird. Fig. 5 is a sectional view of FIG. 4, in which the shield is drawn forward and the mortar-like mass is pressed into the annular space.

Beim fertig erstellten Tunnelausbau, im Schnitt dargestellt in Fig. 1, sind die Betonelemente 1 ersichtlich, die im ausgebrochenen Raum ein rohrför-miges Gewölbe 2 bilden. Aussenseitig auf dem rohrförmigen Gewölbe 2 ist die folienartige Isolierschicht 3 angeordnet, welche das Gewölbe 2 vollständig abdeckt. Der Ringraum 4, der zwischen When the tunnel is finished, shown in section in FIG. 1, the concrete elements 1 can be seen, which form a tubular vault 2 in the excavated space. On the outside of the tubular arch 2, the film-like insulating layer 3 is arranged, which completely covers the arch 2. The annulus 4, the between

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dem Gewölbe 2 und dem umgebenden Gestein und/oder Erdreich 5 während des Erstellens entsteht, ist mit einer eingepressten mörtelartigen Masse 6 (Fig. 2) ausgefüllt. Innerhalb des Gewölbes 2 sind die nicht dargestellten zusätzlichen Ausbauten und die erforderlichen Einrichtungen zum Betrieb eines Tunnels untergebracht. the vault 2 and the surrounding rock and / or soil 5 arises during construction, is filled with a pressed-in mortar-like mass 6 (FIG. 2). The additional expansions, not shown, and the facilities required for operating a tunnel are accommodated within the vault 2.

In der in Fig. 2 dargestellten Situation der Erstellungsphase des Tunnelausbaus ist der rohrförmige Schild 7, der sich an das nicht dargestellte Abbaurad anschliesst, vorgezogen worden. Während des Vorziehens des Schildes 7 wird in den zwischen dem eingebrachten Betonelement 1 und dem Gestein oder Erdreich 5 entstandenen Ringraum 4 die mörtelartige Masse 6 eingepresst. Das Einpressen dieser mörtelartigen Masse 6 erfolgt in bekannter Weise über Zuleitungen 8, die über den Umfang des Schildes 7 verteilt angeordnet sind. Um zu vermeiden, dass die eingepresste mörtelartige Masse den Schild 7 umlaufen kann, ist der Schild 7 an seinem Ende aussenseitig mit einem umlaufenden Rückhalteblech 9 ausgerüstet, während die innere Seite des Endes des Schildes 7 eine umlaufende Dichtung 10 aufweist, die aus einem elastischen Material besteht. Die Zuleitungen 8 für das Einbringen der mörtelartigen Masse 6 sind durch Öffnungen, die in dieser umlaufenden Dichtung 10 angebracht sind, hindurchgeführt. In the situation of the construction phase of the tunnel expansion shown in FIG. 2, the tubular shield 7, which connects to the mining wheel (not shown), has been brought forward. While pulling up the shield 7, the mortar-like mass 6 is pressed into the annular space 4 formed between the inserted concrete element 1 and the rock or soil 5. This mortar-like mass 6 is pressed in in a known manner via feed lines 8 which are arranged distributed over the circumference of the shield 7. In order to avoid that the pressed-in mortar-like mass can circulate around the shield 7, the shield 7 is equipped on the outside with a circumferential retaining plate 9, while the inner side of the end of the shield 7 has a circumferential seal 10 which is made of an elastic material consists. The feed lines 8 for the introduction of the mortar-like mass 6 are passed through openings which are provided in this circumferential seal 10.

Beim Vorschieben des Schildes 7 gleitet die umlaufende Dichtung 10 auf der folienartigen Isolierschicht 3, welche das Gewölbe 2, bestehend aus Betonelementen 1, vollständig abdeckt. Um zu vermeiden, dass während des Gleitens dieser umlaufenden Dichtung 10 die folienartige Isolierschicht 3 beschädigt wird, kann zwischen die ringförmige Dichtung 10 und die folienartige Isolierschicht 3 eine fettartige Masse 11 eingepresst werden, die einerseits die Reibung vermindert, andererseits die Dichtigkeit zwischen der ringförmigen Dichtung 10 und der folienartigen Isolierschicht 3 gegenüber der mörtelartigen Masse 6 verbessert. When the shield 7 is pushed forward, the circumferential seal 10 slides on the film-like insulating layer 3, which completely covers the vault 2, consisting of concrete elements 1. In order to prevent the film-like insulating layer 3 from being damaged during the sliding of this circumferential seal 10, a grease-like mass 11 can be pressed between the ring-shaped seal 10 and the film-like insulating layer 3, which on the one hand reduces the friction and on the other hand the tightness between the ring-shaped seal 10 and the film-like insulating layer 3 compared to the mortar-like mass 6 improved.

Die Eigenschaften der eingepressten mörtelartigen Masse 6 sind so, dass die Kräfte aus dem Gestein oder Erdreich 5 einwandfrei auf die Betonelemente 1 und demzufolge auf das Gewölbe 2 übertragen werden, d.h. nach dem Erhärtern soll die mörtelartige Masse 6 die gewünschte Festigkeit erreichen. Durch die Aushärtung der mörtelartigen Masse 6 entsteht eine äussere Schale, die die folienartige Isolierschicht 3, welche das Gewölbe 2 vollständig abdeckt, schützt, so dass diese in keiner Phase überbeansprucht wird. Des weiteren kann die mörtelartige Masse 6 mit Zusatzmitteln versehen werden, die als aktiver Schutz gegen chemische Einflüsse, die von aussen auf die folienartige Isolierschicht 3 wirken könnten, auftritt. Des weiteren kann diese äussere Schale zusätzlich statisch mittragend wirken. The properties of the pressed-in mortar-like mass 6 are such that the forces from the rock or soil 5 are transferred perfectly to the concrete elements 1 and consequently to the vault 2, i.e. after hardening, the mortar-like mass 6 should achieve the desired strength. The hardening of the mortar-like mass 6 creates an outer shell which protects the film-like insulating layer 3, which completely covers the arch 2, so that it is not overstressed in any phase. Furthermore, the mortar-like mass 6 can be provided with additives which act as active protection against chemical influences which could act on the film-like insulating layer 3 from the outside. Furthermore, this outer shell can also act as a static load.

Durch das Vorziehen des Schildes 7 entsteht vor dem zuletzt eingesetzten Betonelement 1 ein freier Arbeitsraum 12, der im Schutz des Schildes 7 Platz schafft, um den Tunnelausbau fortzusetzen, wie in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Arbeitsraum 12 wird nun eine neue Bahn 3' der folienartigen Isolierschicht 3 ausgelegt. Diese Bahn 3' wird mit der bestehenden folienartigen Isolierschicht 3 am Rand 13 verschweisst, wonach die Schweissungen überprüft werden. Die Verschweissung der neuen Bahn 3' mit der bestehenden folienartigen Isolierschicht 3 kann dergestalt erfolgen, dass im Randbereich 13 eine Überlappung entsteht, so dass zwei nebeneinander verlaufende Schweissnähte angebracht werden können. Dadurch entsteht eine abgeschlossene Randkammer, die auf Dichtheit überprüft werden kann, so dass die Dichtheit garantiert ist. Die Isolierschicht kann auch mehrlagig aufgebaut sein, wobei diese so miteinander verschweisst werden können, dass mehrere unterteilte Kammern entstehen. Auch diese Kammern lassen sich auf Dichtigkeit prüfen, und erforderlichenfalls mittels geeigneter bekannter Injektionen reparieren. By pulling the shield 7, a free working space 12 is created in front of the last inserted concrete element 1, which creates space in the protection of the shield 7 in order to continue the tunnel expansion, as shown in FIG. 3. A new web 3 ′ of the film-like insulating layer 3 is now laid out in this working space 12. This web 3 'is welded to the existing film-like insulating layer 3 at the edge 13, after which the welds are checked. The new sheet 3 'can be welded to the existing film-like insulating layer 3 in such a way that an overlap occurs in the edge area 13, so that two weld seams running side by side can be applied. This creates a closed edge chamber that can be checked for tightness, so that tightness is guaranteed. The insulating layer can also be constructed in several layers, whereby these can be welded to one another in such a way that several subdivided chambers are created. These chambers can also be checked for leaks and, if necessary, repaired using suitable known injections.

Nach dem Anbringen und dem Verschweissen der folienartigen Isolierschicht 3 wird an das bestehende Betonelement 1 das nächste Betonelement 1' angesetzt, was wiederum im Schutze des Schildes 7 erfolgen kann. Zwischen den Betonelementen 1 und 1' kann zusätzlich eine Dichtung in Form eines Dichtungsprofiles, beispielsweise aus Neopren, angeordnet werden, was aber nicht unbedingt erforderlich ist. Sobald wiederum ein Ring aus Betonelementen 1' erstellt ist, kann der Schild 7 vorgezogen werden, unter gleichzeitigem Einpressen von mörtelartiger Masse 6 in den entstehenden Hohlraum 4, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Danach wiederholt sich der beschriebene Vorgang. After the film-like insulating layer 3 has been attached and welded, the next concrete element 1 'is attached to the existing concrete element 1, which in turn can take place under the protection of the shield 7. A seal in the form of a sealing profile, for example made of neoprene, can additionally be arranged between the concrete elements 1 and 1 ', but this is not absolutely necessary. As soon as a ring of concrete elements 1 'is again created, the shield 7 can be pulled forward, while at the same time pressing mortar-like mass 6 into the resulting cavity 4, as shown in FIG. 5. The process described is then repeated.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Erstellung eines tragenden Tunnelausbaus mit integrierter Isolation lässt sich mit den bekannten Tunnelbaueinrichtungen durchführen. Um mehr Raum für den Einbau und das Verschweissen der Isolierschicht zu schaffen, muss der Schild 7 etwas verlängert und im Durchmesser vergrössert werden. The method according to the invention for creating a load-bearing tunnel construction with integrated insulation can be carried out with the known tunnel construction devices. In order to create more space for the installation and welding of the insulating layer, the shield 7 has to be lengthened somewhat and increased in diameter.

Trotzdem kann bei gleichem nutzbaren Lichtraumprofil des Tunnels der Durchmesser des Schildes 7 und demzufolge der Durchmesser des Abbaurades verringert werden, da die innere Schale bei diesem Ausbauverfahren entfällt. Nevertheless, with the same usable clearance profile of the tunnel, the diameter of the shield 7 and, consequently, the diameter of the mining wheel can be reduced, since the inner shell is eliminated in this removal process.

Der Ringraum 4 soll so dimensioniert sein, dass immer und überall eine Schicht aus mörtelartiger Masse 6 mit einer minimalen Stärke entsteht. Dies soll auch bei Steuerbewegungen des Schildes aufrechterhalten werden. The annular space 4 should be dimensioned in such a way that a layer of mortar-like mass 6 with a minimal thickness is always and everywhere produced. This should also be maintained during control movements of the shield.

Claims

1. Method for creating a load-bearing tunnel construction with integrated insulation, consisting of a shield in which a tunnel boring machine is arranged, which is equipped with a mining wheel and with devices for milling out the rock and / or soil and with devices which contain the material broken off by the mining wheel transport away, by means of which the tunneling face is supported and where there is enough space under the protection of the tubular shield tail to insert the concrete elements that form the vault, when the ancestor of the excavation wheel enters together with the shield between the rock and the vault formed by the concrete elements Annulus arises, in which a continuous

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mortar-like mass is pressed in so that the annular space is completely filled, characterized in that in the protection of the shield (7), before the concrete elements (1) are inserted, a film-like insulating layer (3) is laid out, which covers the concrete elements (1) used thereafter completely envelops the side facing the rock and / or soil (5) and completely seals it against water penetrating into the vault (2).

2. The method according to claim 1, that between the vault (2), which is formed by the inserted concrete elements (1), which are covered by the film-like insulating layer (3), and the rock and / or soil (5) Annular space (4) is filled with a mortar-like mass (6) while the shield (7) is being advanced, which is pressed into the annular space (4) via feed lines (8).

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that an at the end of the shield (7) facing the concrete elements (1) attached circumferential seal (10) against the mortar-like mass (6) filled annular space (4) against seals the shield (7) so that a grease-like mass (11) is pressed between the circumferential seal (10) and the film-like insulating layer (3) while the shield (7) is being advanced.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a film in the form of a web is laid as the film-like insulating layer (3), which webs are welded overlapping with one another.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as a film-like insulating layer (3) several superimposed, in sheet form films are laid and which are welded to each other at least at the edge regions (13), whereby chambers are formed within the insulating layer become.

6. The method according to any one of claims 4 or 5, characterized in that when welding two adjacent foils in the overlapping edge regions (13) two adjacent weld seams are attached, so that an edge chamber closed to the outside is formed.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the film-like insulating layer (3) is provided on at least one side with a protective film, which protective film protects the insulating layer from damage.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the mortar-like mass (6) is provided with additives by which the film-like insulating layer (3) is additionally protected against chemical influences.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the film-like insulating layer (3) is protected against mechanical influences by the mortar-like mass (6) and that the mortar-like mass (6) creates a shell which is statically load-bearing is.

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