DE2225659A1

DE2225659A1 - TUNNEL LINING

Info

Publication number: DE2225659A1
Application number: DE2225659A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Chlumecky
Original assignee: Commercial Shearing Inc
Current assignee: Commercial Shearing Inc
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1973-06-07
Also published as: JPS4864728A; IT958094B; FR2161885A1; CA965967A; NL7205449A; CH553885A; BE783955A; US3818710A; GB1392338A

Description

Dr.-lng. E. BERKeNFELD Dip'.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, KölnDr.-lng. E. BERKeNFELD Dip '.- lng. H. BERKENFELD, patent attorneys, Cologne Anlage AktenzeichenAttachment file number

zur Eingabe vom 19· Mai 1972 vA// Name d. Anm. Commercial Shearing, Inc«for entry from May 19, 1972 vA // Name d. Note Commercial Shearing, Inc "

Tunnel lining

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tunnelauskleidung, insbesondere aus vorgeformten Segmenten, die durch vorübergehende Stützen oder durch Schwerkraft und Zementmörtel zusammengehalten werden.The invention relates to tunnel lining, in particular made up of preformed segments held together by temporary supports or by gravity and cement mortar will.

Bei der Auskleidung von Untergrundtunnels oder -schachten, wie zum Beispiel von U-Bahnen, Abwasserkanälen, Fahrzeugtunnels oder dergleichen, ist es allgemein üblich, hinter dem Vortriebsschild in dem Tunnel eine Metallauskleidung anzuordnen. Diese Auskleidung besteht aus mehreren gewölbten Metallplatten, deren an den Kanten nach innen gerichtete Flansche durch Bolzen verbunden werden, worauf der Bereich hinter der Auskleidung mit Zementmörtel gefüllt und die Innenseite mit einer inneren Auskleidung aus Beton oder mit Mauerwerk bedeckt wird. Tunnelauskleidungen dieser Art werden in den amerikanischen Patentschriften 2.404.819 und 3.396.543 beschrieben. ,When lining underground tunnels or manholes, such as by subways, sewers, vehicle tunnels or the like, it is common practice to be behind the To arrange a metal lining in the tunnel. This lining consists of several curved metal plates with inwardly directed flanges at the edges be connected by bolts, after which the area behind the lining is filled with cement mortar and the inside with an inner lining made of concrete or covered with masonry. Tunnel linings of this type are used in American Patents 2,404,819 and 3,396,543. ,

Diese bekannten Auskleidungen sind sehr wirksam, aber dieselben sind kostspielig und ihre Anbringung ist zeitraubend.These known liners are very effective, but they are expensive and time consuming to install.

Die Erfindung sieht eine Tunnelauskleidung vor, welche viel weniger kostspielig ist und deren Anbringung viel weniger zeitraubend ist als Jene der bekannten Metallauskleidungen· Die angebrachte Tunnelauskleidung kann die endgültige Innenseite bilden, ohne daß es erforderlich wäre, eine innere Betonauskleidung zu gießen.The invention provides a tunnel liner which is much less expensive and much less expensive to install is more time consuming than that of the known metal linings · The installed tunnel lining can form the final inside without the need for an inner concrete lining to pour.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eineIn a preferred embodiment of the invention is a

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Auskleidung vorgesehen, welche aus aufeinander folgenden, nebeneinanderliegenden Kreisringen besteht, von denen jeder durch eine Vielzahl von vorher gegossenen, trapezförmigen, gewölbten Segmenten oder Platten von gleicher Größe und Form und mit einer gewünschten Dicke gebildet wird. Die Auskleidung ist vorzugsweise von Zementmörtel umgeben, der den Bereich zwischen der Auskleidung und einem Bohrloch in dem Erdreich ausfüllt, in welchem die Auskleidung angeordnet ist. In jeder der Auskleidungsplatten sind vorzugsweise Löcher vorgesehen, durch welche der Zementmörtel gepumpt werden kann, um den Bereich hinter der Auskleidung auszufüllen. Die vier Kan* ten jedes trapezförmigen Segments sind vorzugsweise mit einem selbst abbindenden und abdichtenden Elastomer überzogen, welches rund um die Segmentverbindungen eine Wasserabdichtung bildet. Jedes Segment ist auch längs jeder inneren Kante vorzugsweise mit einer Ausnehmung versehen, welche mit einer ähnlichen Ausnehmung des benachbarten Segments zusammenwirkt, um eine Nut zu bilden, in welcher Dichtungsmaterial unter hohem Druck angeordnet werden kann. Angrenzend an die Kanten sind vorzugsweise Ringanker zur Aufnahme von Bolzen angeordnet, welche während der Anbringung der Auskleidung vorübergehende Stützen an ihrem Platz halten und welche einen Spreizarm zur Anordnung der Segmente an ihrem Platz aufnehmen. Die trapezförmigen Segmente können aus bewehrtem Beton, aus verstärkten Harzen (wie zum Beispiel durch Glasfasern verstärktem Polyester usw.) oder aus irgendeinem anderen vorgeformten Material von genügender Größe und Festigkeit bestehen. Lining provided, which consists of successive, juxtaposed circular rings, each of which through a multitude of previously cast, trapezoidal, domed segments or plates of the same size and shape and of a desired thickness is formed. The lining is preferably surrounded by cement mortar covering the area between the casing and a borehole in the earth fills, in which the liner is arranged. Holes are preferably provided in each of the lining panels, through which the cement mortar can be pumped to fill in the area behind the liner. The four Kan * th of each trapezoidal segment are preferably with one Self-setting and sealing elastomer, which is a water seal around the segment connections forms. Each segment is also preferably provided with a recess along each inner edge which cooperates with a similar recess in the adjacent segment in order to to form a groove in which sealing material under high Pressure can be arranged. Ring anchors for receiving bolts are preferably arranged adjacent to the edges, which hold temporary supports in place during the installation of the liner and which a spreader arm for Record the arrangement of the segments in place. The trapezoidal segments can be made of reinforced concrete, made of reinforced Resins (such as glass fiber reinforced polyester, etc.) or any other preformed material of sufficient size and strength.

Die Erfindung betrifft daher eine TunnelauskleidungV die aus einer Vielzahl nebeneinanderliegender Kreisringe besteht* von denen jeder durch mehrere vorher gegossene, gewölbte, trapözförmige Segmente mit im wesentlichen gleicher Größe, Forffl-üM Dicke gebildet wird, wobei zwischen jedem Segment jedes Kreisringes ein Dichtungsmittel angeordnet ist, so daß durch die. in einem Arbeitsgang ausgeführte Anbringung eine fertige abgedichtete Auskleidung erhalten wird. The invention therefore relates to a tunnel lining consisting of a large number of circular rings lying next to one another * each of which is formed by several previously cast, arched, trapezoidal segments of essentially the same size and thickness, with a sealant being arranged between each segment of each circular ring, so that through the. a finished, sealed liner is obtained in a single operation.

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In der vorstehenden allgemeinen Beschreibung sind bestimmte Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung angegeben. Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen zeigt:In the general description above, there are certain Objects, features and advantages of the invention specified. Further Objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to FIG the drawings in which shows:

Fig. 1 eine Endansicht des Kreisringes einer Tunnelauskleidung gemäß der Erfindung, der in einem Tunnelbohrloch angeordnet ist,Figure 1 is an end view of the annulus of a tunnel liner according to the invention, which is arranged in a tunnel borehole,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Tunnelauskleidung gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows a side view of the tunnel lining according to FIG. 1,

Fig. 3 eine Endansicht einer Ausführungsform der Tunnelauskleidung, welche vorübergehende Führungsstützen für die Anordnung verwendet,3 is an end view of an embodiment of the tunnel lining; which uses temporary guide posts for the arrangement,

Fig. 4 einen Längsschnitt nach der Linie IV - IV der Figur 3,FIG. 4 shows a longitudinal section along the line IV - IV of FIG. 3,

Fig. 5 in größerem Maßstab einen teilweisen Querschnitt einer Verbindung der Ausführungsform gemäß den Figuren 3 undFig. 5 shows, on a larger scale, a partial cross-section of a Connection of the embodiment according to Figures 3 and

Fig. 6 eine Endansicht einer zweiten Ausführungsform der Tunnelauskleidung, welche vorübergehende Führungsplatten für die Anordnung verwendet, und6 is an end view of a second embodiment of the tunnel lining; which uses temporary guide plates for the assembly, and

Fig. 7 einen Längsschnitt nach der Linie VII - VII der Figur 6.FIG. 7 shows a longitudinal section along the line VII-VII in FIG. 6.

In den Zeichnungen ist ein Tunnelbohrloch 10 dargestellt, das durch übliche Tunnelbohrverfahren hergestellt wird. Ein Kreisring 11 der Auskleidung ist in dem Bohrloch 10 angeordnet und von Zementmörtel 12 umgeben, der dem Bereich zwischen dem Kreisring 11 und der Innenwand des Tunnelbohrlochs 10 ausfüllt. Jeder Kreisring 11 besteht aus vier Segmenten 13 von gleicher Trapezform. Jedes Segment 13 ist längs jederIn the drawings, a tunnel borehole 10 is shown, which is produced by conventional tunnel boring methods. A circular ring 11 of the casing is arranged in the borehole 10 and surrounded by cement mortar 12, the area between the circular ring 11 and the inner wall of the tunnel borehole 10 fills out. Each circular ring 11 consists of four segments 13 of the same trapezoidal shape. Each segment 13 is along each other

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Seitenkante 15 und jeder Endkante 16 mit einem Überzug eines selbstabdichtenden Elastomers 14 versehen, so daß benachbarte Kanten an ihrem Platz gegeneinander abgedichtet werden. Jede Kante ist auch vorzugsweise mit einer Ausnehmung 17 versehen, welche sich von der Innenseite 18 nach innen erstreckt, um e£- ne Nut zu bilden, die unter hohem Druck ein Dichtungsmittel 19 aufnimmt, wenn sich die Segmente an ihrem Platz befinden. Jedes Segment ist ferner angrenzend an seine Endkanten und Seitenkanten mit Ringankern 20 versehen, welche in das Segment eingebettet sind, um Bolzen 21 aufzunehmen, die zur Befestigung vorübergehender Stützen 22 und 23 an ihrem Platz auf dem Segment dienen. Die Stützen 22 sind ausgepreßte gewölbte Stahlstützen, die einen nach innen gerichteten radialen Flansch 24 aufweisen. Durch diese Flansche können Bolzen 25 eingeführt werden, um die Segmente auszurichten und dieselben während der Anbringung gegeneinander zu ziehen. Die Bolzen 25 und die Stützen 22 werden von der fertigen Auskleidung entfernt. Ähnliche Stützen 23 sind mit radialen Flanschen versehen, durch welche Bolzen 26 eingeführt werden können, um die benachbarten Segmente nebeneinanderliegender Kreisringe auszurichten und dieselben gegeneinander zu ziehen. Die Bolzen 26 und die Stützen 23 werden von der fertigen Auskleidung entfernt. Das Dichtungsmittel 19 ist das gleiche elastomere Material 14, mit dem die Kanten 15 und 16 überzogen sind. Durch öffnungen 30 in jedem Segment wird Zementmörtel in den Bereich zwischen der Auskleidung und dem Bohrloch eingespritzt. Side edge 15 and each end edge 16 with a coating of one self-sealing elastomer 14 so that adjacent edges are sealed in place. Every Edge is also preferably provided with a recess 17 which extends inwardly from the inside 18 to e £ - To form a groove which, under high pressure, receives a sealant 19 when the segments are in place. Each segment is also provided adjacent to its end edges and side edges with ring anchors 20, which in the segment are embedded to receive bolts 21 which are used to secure temporary supports 22 and 23 in place serve on the segment. The supports 22 are extruded arched steel supports which have an inwardly directed radial Have flange 24. Bolts 25 can be inserted through these flanges to align the segments and the same to pull against each other during installation. The bolts 25 and the supports 22 are made from the finished lining removed. Similar supports 23 are provided with radial flanges through which bolts 26 can be inserted, to align the adjacent segments of adjacent circular rings and pull them against each other. The bolts 26 and the supports 23 are made from the finished lining removed. The sealant 19 is the same elastomeric material 14 with which the edges 15 and 16 are coated are. Cement mortar is injected into the area between the casing and the borehole through openings 30 in each segment.

Bei der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform sind die Kreisringe und deren Segmente mit jenen der Figuren 1 bis 4 identisch mit Ausnahme der vorübergehenden Stützen. Die identischen Elemente sind demgemäß mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, die mit einem Strich versehen sind. Bei dieser Ausführungsform werden runde Führungsplatten 40 an den Kanten benachbarter Segmente jedes Kreisringes durchIn the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the circular rings and their segments are identical to those of the figures 1 to 4 identical with the exception of the temporary supports. The identical elements are accordingly given the same reference numerals denoted, which are provided with a prime. In this embodiment, round guide plates 40 at the edges of adjacent segments of each annulus

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Bolzen 41 an ihrem Platz gehalten, welche von den Ringankern 20' aufgenommen werden. Auf dem gleichen Segment sind rechteckige Führungsplatten 42 zwischen den Seitenkanten angeordnet, die durch Bolzen 43 an ihrem Platz gehalten werden. Die Platten 42 können mit Einhängelaschen 44 versehen sein, um die Zapfen 46 an den Enden eines Spreizteils 45 aufzunehmen. Wieder werden die Platten 40 und 42 mit ihren,zugehörigen Bolzen 41 und 43 von der fertigen Auskleidung zusammen mit dem Spreizteil 45 entfernt, nachdem der Zementmörtel 12 eingespritzt ist.Bolts 41 held in place, which are received by the ring anchors 20 '. On the same segment are rectangular ones Guide plates 42 arranged between the side edges, which are held in place by bolts 43. the Plates 42 can be provided with suspension lugs 44 in order to receive the pegs 46 at the ends of an expansion part 45. Again, the plates 40 and 42 with their associated bolts 41 and 43 of the finished lining together with the Spreader 45 removed after cement mortar 12 is injected.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Auskleidung gemäß der Erfindung leicht und einfach angebracht werden kann und daß dieselbe nach der Anbringung eine fertige Auskleidung bildet, welche gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet ist, was durch Versuche bewiesen worden ist. Dadurch werden die meisten der sehr ernsten Probleme der Auskleidung von Tunnels gelöst, bei welcher zuerst eine primäre Auskleidung angebracht wird, die zur ¥ Fertigstellung eine zweite Auskleidung erfordert.From the above description it can be seen that the lining according to the invention can be easily and simply attached and that the same after attachment a finished Forms lining which is sealed against the ingress of moisture, which has been proven by tests is. This removes most of the very serious problems of the Lining of tunnels solved, in which first a primary lining is attached, which is necessary for completion requires a second liner.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verscheidene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, the various Changes can be made without departing from the scope of the invention.

Claims

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD > Dip'.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwalt!, KölnDr.-lng. E. BERKENFELD> Dip '.- lng. H. BERKENFELD, patent attorney !, Cologne

entanwältf, Kentanwältf, K

Anlage AktenzeichenAttachment file number

for entry from 19 » May 1972 vA // Name d. Note Commercial Shearing, inc »

PATENT CLAIMS

Tunnel lining, which consists of a large number of consecutive, juxtaposed circular rings, thereby marked that each circular ring consists of several previously cast, curved, trapezoidal segments with substantially the same size, shape and thickness is formed, and that a sealant is disposed between each segment of each annulus so that in one operation of attachment a finished sealed lining is obtained

2. Tunnel lining according to claim 1, characterized in that the lining is surrounded by cement mortar, which fills all voids between the liner and a tunnel borehole in which the liner is located.

3. Tunnel lining according to claim 1, characterized in that the sealing agent consists of a layer of a self-setting and sealing elastomer on each side edge and end edge of each trapezoidal segment.

4. Tunnel lining according to claim 1 or 3 »characterized in that that each segment is provided with a circumferential recess which is formed along each inner edge and which cooperates with similar recesses of adjacent segments to form a groove which is filled with sealant is filled under high pressure.

5. Tunnel lining according to claim 1, characterized in that each segment is adjacent to each edge with a ring

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core is provided, to which guide plates are removably attached, which the segments during attachment in Take position.

6. Tunnel lining segment consisting of a preformed trapezoidal arched part, the inner and outer having spaced surfaces connected by side edges and end edges, with a sealant is applied to the edges and substantially covers the same.

7. tunnel lining segment according to claim 6, characterized in that that the sealant consists of a layer of a self-setting and sealing elastomer.

8. tunnel lining segment according to claim 6 or 7 »characterized in that each side edge and end edge with a radial recess is provided which extends from the inside and which with similar recesses adjacent segments can cooperate to form a groove for receiving the sealant.

9. tunnel lining segment according to claim 6, characterized in that each segment is adjacent to each edge with Ring anchors are provided for attaching temporary supports to pull the segments against each other if necessary.

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