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Dokumentenidentifikation DE102004010678B4 13.12.2007
Titel Betontübbing für den Tunnelbau mit einer Kunststoff-Schicht am zur Innenseite des Tunnels ausgerichteten Wandabschnitt
Anmelder PECOTEC Verwaltungs GmbH, 58840 Plettenberg, DE
Erfinder Pfeiffer, Christian, 67105 Schifferstadt, DE
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 04.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004010678
Offenlegungstag 29.09.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse E21D 11/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Betontübbing zum Herstellen einer Tunnelwandung beim Tunnelbau mit einem der Tunnelinnenseite zugewandten Bandabschnitt, wobei die Wandabschnitte der Betontübbings beim fertigen Tunnel mit einer Kunststoff-Schicht zur Innenseite des Tunnels abgedeckt sind.

Aus dem Stand der Technik sind Tübbings bekannt. Tübbings werden im Tunnelbau aus Gusseisen, Beton oder Stahl eingesetzt. Betontübbings sind Tübbings aus Beton und sind vorgefertigte Elemente die in den Tunnel eingebracht werden, um die Tunnelinnenwandung abzustützen. Tübbings, insbesondere Betontübbings finden Einsatz im Tunnelbau, wenn der Tunnel mittels Schildvortrieb geschaffen wird. Dabei werden im hintersten Teil des Schildes, im Schildschwanz, die Tübbings zu einem kompletten Ring zusammengefügt und gegebenenfalls verschraubt. Schildvortriebsverfahren werden vor allem in Lockergestein und sogar zum Teil im Grundwasser verwendet. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Tübbings aus Beton gegossen werden. Es ist auch bekannt, dass in dem Bereich zwischen zwei Betontübbings Kunststoff, insbesondere Neoporen eingesetzt wird, um den entstehenden Tunnelring abzudichten. Auch ist ein Abdichten der gesamten Tunnelinnenwandung durch das Aufbringen von Kunststofffolien auf die Tunnelinnenwandung bekannt. Das Aufbringen von Kunststoff auf die Tunnelinnenwandung erfolgt jedoch erst in Form einer Folie nach dem die Tunnelsegmente, die Tübbings, in den Tunnel eingebracht wurden und verbaut sind.

Aus dem Stand der Technik sind jedoch auch zahlreiche Nachteile der bekannten Lösungen bekannt. Ein Nachteil ist etwa, dass in die Schmalseiten der Tübbings Neopreneinsätze eingesetzt werden müssen, damit die zusammengesetzten Tübbings abdichtend wirken. Für die Neopreneinsätze müssen spezielle Hinterschneidungen im Beton vorgesehen werden. Dadurch müssen die Betontübbings aufwändiger konstruiert und produziert werden.

Wird in dem Tunnel ein aggressives Medium geleitet, so tritt das aggressive Medium, nach teilweisem Zersetzens der Betonoberfläche, durch die Tunnelwandung hindurch. Als Abhilfemöglichkeit gibt es im Stand der Technik Folien oder Schläuche, die in den Tunnel eingebracht werden und die Innenseite der Tübbings, also die Tunnelinnenwand, abdichten, in dem sie auf die Betontübbings aufgebracht werden. Allerdings ist hierbei ein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig. Es muss in den fertigen Tunnel extra eine Folie oder ein Schlauch eingebracht werden, die/der dann an die Tunnelinnenwandung angeklebt oder angebracht wird.

Aus der DE 198 47 360 C1 ist ein Verfahren zur Befestigung von großformatigen Thermoplast-Auskleidungsplatten auf aus Fertigteilen bestehenden Betonkonstruktionen bekannt. Dabei geht die Patentschrift vom Grundgedanken aus, dass die Verbindung zwischen Thermoplastplatte und Betonuntergrund durch eine an und für sich bekannte Schweiß-, Klebe- oder Schraubverbindung erfolgt. Demzufolge wird jedoch die herkömmliche Verbindung zusätzlich unterstützend entlastet, indem eine Materialverformung der Auskleidungsplatte in eine im Bereich der Ankerstelle vorhandene Vertiefung des Betonuntergrundes hineinbewirkt wird, mit dem Ziel, einen toleranzfreien Formschluss zwischen Auskleidungsplatte und Vertiefung herzustellen und dadurch diesen Formschluss einen wesentlich Teil der Haltekräfte aufzunehmen, um dadurch Materialspannungen in der Thermoplatte an diesen Punkten zu reduzieren.

Aus der DE 1 979 434 U ist eine verlorene Schalung für Betonkörper, insbesondere für Betonrohre, in Form von aus Kunststoff bestehenden Schalungswänden, bekannt, wobei die Schalungswände mit zwei in einem Winkel zueinander verlaufenden Scharen von Vorsprüngen versehen sind.

Aus der DE 42 18 710 C1 ist eine Anlage zum Herstellen von herkömmlichen Tübbingen für eine Tunnelauskleidung bekannt.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung die Nachteile wie sie im Stand der Technik vorliegen zu vermeiden.

Eine gattungsgemäße Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, dass die Wandabschnitte der einzelnen Betontübbings bereits beim Herstellen der Betontübbings mit einer Kunststoff-Schicht versehen sind und dass die Kunststoff-Schicht als verlorene Schalung eine Betonformvorrichtung zur Ausformung des Betontübbings umfasst.

Es wird durch die Betontübbings nach Anspruch 1 möglich, selbstabdichtende, mechanischbelastbare und sich im zusammengebauten Zustand selbstabdichtende Betontübbings zur Verfügung zu stellen. Der Betontübbing wird auch durch diese Ausgestaltung besonders schnell hergestellt.

Im Folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten näher erläutert.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoff-Schicht Vorsprünge zum Befestigen der Betonschicht aufweist. Der Tübbing, welcher zum Großteil aus Beton besteht, wird dann besonders haltbar mit der Kunststoff-Schicht verbunden, wenn die Kunststoff-Schicht Vorsprünge aufweist, welche von der Betonschicht umgeben werden. Nach Erstarren der Betonschicht ist die Kunststoff-Schicht untrennbar mit der Betonschicht verbunden und bildet einen haltbaren Betontübbing.

Um eine besonders gute Abdichtung der Betontübbings zueinander zu erreichen, ist es besonders empfehlenswert, wenn der Betontübbing zumindest teilweise an drei, vorzugsweise zumindest teilweise an fünf Außenflächen eine Kunststoff-Schicht aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltungsvariante ist gewährleistet, dass zwischen zwei aneinander stoßenden Betonflächen immer eine Kunststoff-Schicht befindlich ist. Dadurch ist eine Abdichtung des Bereiches zwischen den Betontübbings gewährleistet. Die der Tunnelinnenseite zugewandte Seite des Betontübbings ist mit einer Kunststoff-Schicht versehen, welche inert gegen aggressive Medien ist. Es ist somit ausgeschlossen, dass ein Zersetzen des Betonbestandteils des Betontübbings durch aggressive Medien erfolgen kann.

Besonders schnell lässt sich die spezifische Form des Betontübbings dann erreichen, wenn die Kunststoff-Schicht eine Betonformvorrichtung zur Ausformung des Tübbings umfasst.

Um ein Herunterfallen der Kunststoff-Schicht von dem Betonbestandteil des Betontübbings dauerhaft zu vermeiden, ist es besonders empfehlenswert und von Vorteil, wenn die Kunststoff-Schicht mit dem Betontübbing verbunden ist.

Wenn der Betontübbing die Form eines Hohlzylindersegmentes aufweist, so lassen sich beim Zusammenbau der Betontübbings einfache Röhren kreieren.

Um einen Einsturz des Tunnels zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn der Betontübbing eine Dicke von mehr als 10 cm aufweist.

Um eine wirtschaftliche Nutzung des Tunnels zu ermöglichen ist es von besonderem Vorteil, wenn der Innendurchmesser des Tunnels eine bestimmte Mindestgröße hat. Dabei ist es von besonderen Vorteil, wenn die Krümmung der, der Tunnelinnenseite zugewandten Seite, einen Radius von mehr als 100 cm, vorzugsweise mehr als 400 cm aufweist.

Besonders inert gegen aggressive Medien und lange haltbar, sowie formstabil sind Betontübbings dann, wenn der Kunststoff faserverstärkt ist, insbesondere durch Glasfaser oder Kohlefaser.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Betontübbings für das Herstellen einer Tunnelwandung im Tunnelbau, wobei die Randabschnitte des Betontübbings zur Innenseite des Tunnels mit einer Kunststoff-Schicht abgedeckt werden.

Aus dem Stand der Technik ist das Gießen von Betontübbings in einer Schalung aus Holz bekannt. Auch ist bekannt, dass in die Schalung noch verstärkende Verstrebungen in Form von Stahlmatten eingebracht werden können. Im Stand der Technik haben sich jedoch Nachteile bezüglich der Abdichtung der Betontübbings zueinander und bezüglich des Zeitbedarfes bei der Herstellung von Betontübbings gezeigt.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung die bestehenden Nachteile zu vermeiden und schneller und effizienter, d.h. mit weniger Kostenintensivität, Betontübbings herzustellen.

Diese Aufgabe wird gattungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kunststoff-Schicht auf den Wandabschnitten des Betontübbings bereits beim Herstellen des Betontübbings angeordnet wird und dass der Betontübbing in einer von der Kunststoffschicht umfassten, verlorenen Schalung ausgeformt wird.

Es gibt Kunststoffe die inert gegen aggressive Medien sind und den Betontübbing vor zersetzendem Einfluss schützen. Ein solcher Kunststoff ist auch kostengünstig und haltbar. Die Folge ist ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen eines Betontübbings, wird ein solcher Kunststoff verwendet. So ist ein haltbarer Schutz für die Betonschicht des Betontübbings in den Tunnel einbringbar.

Es ist auch von besonderem Vorteil wenn der Betontübbing in einer Schalung aus Kunststoff geformt wird. Die Schalung lässt sich dann nach herkömmlicher Weise schnell und kostengünstig herstellen.

Besonders vorteilhaft ist auch, wenn in die Schalung Beton eingebracht wird und dieser darin an Vorsprüngen der Schalung integral befestigt wird. Ein Herunterfallen der Schalung vom Beton wird dadurch vermieden. Ein haltbarer Betontübbing ist die Folge.

Im Folgenden wird eine Ausgestaltungsform anhand einer Zeichnung näherer erläutert.

Es zeigen

1 einen Betontübbing in perspektivischer Darstellung gemäß der Lehre der Erfindung und

2 eine Schalung aus Kunststoff in perspektivischer Ansicht gemäß der hier beanspruchten Lehre der Erfindung.

In 1 ist ein Betontübbing 1 dargestellt. Der Betontübbing 1 hat die Form eines Hohlzylindersegmentes. Werden mehrere Betontübbings 1 zusammengesetzt, so ergibt sich ein Hohlzylinder, der den Tunnel formt. Die Betontübbings 1 bilden im zusammengesetzten Zustand die Tunnelwandung. Der Innenseite des Tunnels ist eine Seite des Betontübbings 1 zugewandt, und zwar die Innenseite 2. Die der Tunnelinnenseite abgewandte Seite des Betontübbings wird hier als Außenseite 3 bezeichnet. Der Tübbing weist zwei Längsseiten 4 und zwei Schmalseiten 5 auf. Mehrere Betontübbings 1 werden beim Formen der Tunnelwandung aneinander gesetzt, wobei sich zumindest jeweils zwei Längsseiten 4 berühren und/oder zwei Schmalseiten 5 berühren. Der Betontübbing 1 weist einen Kern aus Beton auf, der außen von Kunststoff umgeben ist. Der Betontübbing weist auf der Innenseite 2, auf den Längsseiten 4 und auf den Schmalseiten 5, jeweils außen, eine Kunststoff-Oberfläche auf. Auf der Oberfläche der Außenseite 3 weist der Betontübbing 1 Beton auf.

Der Betontübbing 1 hat geneigte Längsseiten 4. Die Längsseiten 4 stehen orthogonal auf der Innenseite 2 und auf der Außenseite 3. Die Außenseite 3 und die Innenseite 2 ist gekrümmt. Der Krümmungsradius der Innenseite sollte größer als 1 m sein. Der Krümmungsradius der Außenseite sollte größer als 1,2 m sein. Die Entfernung zwischen Außenseite und Innenseite ist die Dicke d. Im Zentrum des Tunnels befindet sich der Mittelpunkt m. Der Krümmungsradius der Innenseite 2 der Betontübbings 1 ist mit hohen Tübbings 1 mit der Abkürzung r bezeichnet und findet seinen Ursprung im Mittelpunkt M.

In 2 ist die Schalung 6 zum darin Ausformen des Betontübbings 1 aus 1 dargestellt. In den 1 und 2 weist sowohl der Betontübbing 1 als auch die Schalung 6 eine Kunststoff-Schicht 7 auf. In 2 ist die Schalung 6 zum überwiegenden Teil aus Kunststoff. Wein 1 weist die Schalung 6 eine Innenseite 2 auf, welche auf der Tunnelinnenseite am eingebauten Betontübbing 1, eine Längsseite 4 auf der einen Seite und eine Längsseite 4 auf der anderen Seite der Schalung 6 auf, sowie zwei sich gegenüberliegende Schmalseiten 5 zwischen den Längsseiten 4 auf. Die Schmalseiten 5 und die Längsseiten 4 stehen orthogonal auf der Innenseite 2. Die Schalung 6 bildet einen oben offenen Kasten, der eine gekrümmte Grundplatte, in Form der Innenseite 2 aufweist. In der Innenseite 2 zwischen den Längsseiten 4 und den Schmalseiten 5, nach oben ragend, von der Tunnelinnenseite 6, sind Vorsprünge 8 eingearbeitet. Die Vorsprünge 8 haben eine gerippte Oberfläche.

Im Folgenden wird die Funktionsweise und Wirkungsweise der Erfindung kurz erläutert. Eine Schalung 6 wird aus Kunststoff geformt. Dabei weist die Schalung 6 auf der Außenseite eine Kunststoff-Schicht 7 auf. In das Innere werden Vorsprünge 8 eingearbeitet. Die Vorsprünge 8 weisen von der Innenseite 2 der Schalung 6 in das Innere der Schalung 6, von der Tunnelinnenseite weg. Es ist auch möglich separate Vorsprünge 8 in die Schalung 6 als nicht-integralen Bestandteil einzubringen. In die Schalung 6 wird in einem nächsten Arbeitsschritt Beton eingegossen. Es ist auch möglich vor dem Eingießen von Beton in die Schalung 6 noch verstärkende Bewährungselemente aus Stahl, wie etwa Stahlmatten einzubringen. Der dann aushärtende Betontübbing 1 wird später in der Tunnelwandung verbaut. Dadurch dass der Betontübbing 1 auf der Innenseite 2, also der der Tunnelinnenseite zugewandten Seite, eine Kunststoff-Schicht 7 aufweist, und in einer speziellen Ausgestaltungsform auch auf allen Längs- und Schmalseiten eine Kunststoff-Schicht 7 auf der Außenseite aufweist, ist gewährleistet, dass ein Medium, welche in dem Inneren des Tunnels fließt nicht den Beton des Betontübbings 1 angreifen kann, da die zusammengesetzten Betontübbings 1 durch die Kunststoff-Schicht 7 abgedichtet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird als Kunststoff ein faserverstärkter Kunststoff verwendet. Neben der Verstärkung mittels Kohlefasern, hat sich die Verwendung von Glasfasern bewährt. Aber auch verstärkte Thermoplaste sind verwendbar, genauso wie unverstärkte Kunststoffe.


Anspruch[de]
Betontübbing (1) zum Herstellen einer Tunnelwandung beim Tunnelbau und mit einem der Tunnelinnenseite zugewandten Wandabschnitt, wobei die Wandabschnitte der Betontübbings (1) beim fertigen Tunnel mit einer Kunststoff-Schicht (7) zur Innenseite des Tunnels abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandabschnitte der einzelnen Betontübbings (1) bereits beim Herstellen der Betontübbings (1) mit der Kunststoff-Schicht (7) versehen sind und dass die Kunststoff-Schicht (7) als verlorene Schalung eine Betonformvorrichtung zur Ausformung des Betontübbings (1) umfasst. Betontübbing (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Schicht (7) eine GFK-Schicht umfasst und Vorsprünge (8) zum Befestigen der Betonschicht aufweist. Betontübbing (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betontübbing (1) zumindest teilweise an drei, vorzugsweise zumindest teilweise an fünf Außenflächen eine Kunststoff-Schicht (7) aufweist. Betontübbing (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Schicht (7) mit dem Betontübbing (1) verbunden ist. Betontübbing (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betontübbing (1) die Form eines Hohlzylindersegmentes aufweist. Betontübbing (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betontübbing (1) eine Dicke von mehr als 10 cm aufweist. Betontübbing (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der, der Tunnelinnenseite zugewandten Seite, einen Radius von mehr als 100 cm, vorzugsweise mehr als 400 cm aufweist. Betontübbing (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff faserverstärkt ist, insbesondere durch Glasfaser oder Kohlefaser. Verfahren zum Herstellen eines Betontübbings (1) für das Herstellen einer Tunnelwandung im Tunnelbau, wobei die Wandabschnitte des Betontübbings (1) zur Innenseite des Tunnels mit einer Kunststoff-Schicht abgedeckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Schicht (7) auf den Wandabschnitten des Betontübbings (1) bereits beim Herstellen des Betontübbings (1) angeordnet wird und dass der Betontübbing (1) in einer von der Kunststoff-Schicht (7) umfassten verlorenen Schalung (6) ausgeformt wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schalung (6) Beton eingebracht wird, und dieser darin an Vorsprüngen (8) der Schalung (6) integral befestigt wird.






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