Der Tunnelbau stellt eines der faszinierendsten und interessantesten, aber auch schwierigsten und kostenintensivsten Gebiete des Bauingenieurs dar. Es treten immer wieder neue, anspruchsvolle Problemstellungen auf, die es durch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Geologen, Maschinenbauern und Bauingenieuren zu lösen gilt. Hierbei sind ständige Innovationen zur Bewältigung der komplexen und vielseitigen Probleme notwendig. Diese Innovationen können unter anderem die Entwicklung neuer Verfahren, den Bau neuer Maschinen, die Frage der Sicherung des Gebirges oder den späteren Ausbau des Tunnels betreffen. In dieser Studienarbeit wird vordergründig die Entwicklung des Fertigteil- bzw. Tübbingausbaus behandelt. Hierzu soll die Entwicklung der Tunnelauskleidung näher beleuchtet werden. Weiterhin wird auf die konstruktiven Probleme beim Einbau eines Tübbings, wie z.B. der Fugenproblematik, eingegangen. In diesem Zusammenhang werden auch die derzeitigen Entwicklungen bezüglich der Formen und Größen der Tübbinge betrachtet. Von Interesse ist zudem die Frage, wie die Fertigteilsegmente eingebaut werden.
Im folgenden werden daher einführend allgemeine Fragestellungen bezüglich der Planung und Ausführung eines Tunnelbauwerkes kurz dargestellt. Dabei soll insbesondere auf die Vorzüge eines Tunnelbauwerkes gegenüber einer Brücke eingegangen werden. Ein geschichtlicher Rückblick dient der näheren Betrachtung von historischen Verfahren des Tunnelbaus. Daran anschließend wird auf mögliche Verfahren zur Tunnelsicherung direkt nach dem Ausbruch eingegangen. Mit Hilfe der Kenntnis der heutigen Sicherungsmethoden werden die derzeit üblichen Tunnelbauverfahren vorgestellt. Diesbezüglich stellt sich die Frage nach der endgültigen Tunnelauskleidung. Die Verfahren hierzu werden im Anschluss betrachtet. Dabei sollen die Aufgaben und die verschiedenen Verfahren zum Ausbau des Tunnels im Vordergrund stehen. Überleitend zum Schwerpunkt dieser Studienarbeit findet im darauffolgenden Kapitel die Vorstellung der wichtigsten Gesichtspunkte bei der Erstellung einer Tunnelauskleidung aus Tübbingen statt. Hierbei wird unter anderem auf die Materialien und die Formen von Tübbingen eingegangen. Im Anschluss werden die bei der Bemessung einer Tunnelauskleidung zu berücksichtigenden Punkte betrachtet.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Planung und Ausführung eines Tunnelbauwerkes
2.1 Einsatz von Tunnelbauwerken
2.2 Definitionen
2.3 Geologische Untersuchungen
2.3.1 Klassifikation nach der Standzeit
2.3.2 Klassifikation nach der Wertung von Gebirgsparametern
2.3.3 Klassifikation nach Ausbruchverhalten
2.4 Bauverfahren
3. Geschichte
3.1 Teilausbruch
3.1.1 Deutsche Bauweise
3.1.2 Belgische Bauweise
3.1.3 Englische Bauweise
3.1.4 Österreichische Bauweise
3.1.5 Italienische Bauweise
3.2 Schildvortrieb
3.3 Vortriebsmaschinen
3.4 Vollausbruch
3.5 Entwicklung der Tunnelsicherung und -auskleidung
4. Sicherungsmaßnahmen
4.1 Funktion von Tunnelsicherungen
4.2 Sicherungsarten
4.2.1 Holzzimmerungen
4.2.2 Stahlbögen
4.2.3 Stahlverzug
4.2.4 Spritzbeton
4.2.5 Gitterträgerelemente
4.2.6 Anker
4.2.7 Tübbingsicherungsschale
5. Tunnelbauverfahren
5.1 Die Neue Österreichische Tunnelbauweise
5.2 Sprengvortrieb
5.3 Tunnelvortriebsmaschinen
5.3.1 Tunnelbohrmaschinen
5.3.2 Schildvortriebsmaschinen
5.3.3 Sonderformen der Vortriebsmaschinen
5.3.4 Rohrvortrieb
6. Endgültige Tunnelauskleidungen
6.1 Funktion von Tunnelauskleidungen
6.1.1 Aufnahme und Abtragung von Lasten
6.1.2 Abdichtung
6.2 Ausführungsformen von Tunnelauskleidungen
6.2.1 Mauerwerk
6.2.2 Spritzbeton
6.2.3 Ortbeton
6.2.4 Extrudierbeton
6.2.5 Stahlbetonrohre
6.2.6 Tübbingauskleidung
7. Der Tübbing als Tunnelauskleidung
7.1 Materialien
7.2 Formen
7.3 Herstellung
7.4 Einbau
8. Berechung der Tunnelauskleidung mit Stahlbetontübbingen
8.1 Lastannahmen bei der Dimensionierung
8.1.1 Grundlagen
8.1.2 Rechenmodelle
8.2 Bemessung der Fugen
9. Beispiele ausgeführter Tübbingauskleidungen
9.1 4. Röhre Elbtunnel
9.2 Eurotunnel
9.3 Wesertunnel
9.4 Fernbahntunnel Berlin
9.5 Ruhrtunnel Meiderich
9.6 U-Bahn München 1977-1981
9.7 2. Heinenoordtunnel
9.8 U-Stadtbahn Düsseldorf
9.9 Channel Tunnel Rail Link
10. Zusammenfassung
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Diese Studienarbeit untersucht die Entwicklung der Tübbingauskleidung im Tunnelbau, beleuchtet historische sowie moderne Verfahren und analysiert die konstruktiven Herausforderungen bei der Bemessung und Montage unter Berücksichtigung verschiedener geologischer Bedingungen.
- Historische Entwicklung der Tunnelbauweisen und Tunnelsicherung.
- Verfahren der Tunnelsicherung (z.B. Spritzbeton, Anker) und endgültige Auskleidungsformen.
- Konstruktive Besonderheiten und Bemessungsmodelle für Stahlbetontübbinge.
- Analyse ausgeführter Tunnelbauprojekte als Fallstudien zur praktischen Anwendung.
Auszug aus dem Buch
7.3 Herstellung
Der Tübbingausbau erfolgt heutzutage fast ausschließlich einschalig. Aus diesem Grund bestehen sehr hohe Anforderungen an die Fertigteile hinsichtlich der Maßgenauigkeit. Daher kommt der Herstellung jedes einzelnen Tübbingelementes eine hohe Bedeutung zu. Im folgenden soll betrachtet werden, wie diese hohen Anforderungen in der Produktion erreicht und letztendlich auch kontrolliert werden.
Als Beton wird in der Regel ein wasserundurchlässiger Beton B 45 oder sogar B 55 verwendet. Oftmals werden daneben noch besondere Anforderungen an die Beständigkeit gegenüber chemischen Angriffen, z.B. infolge sulfathaltigen Wassers, gestellt.
Aufgrund der geforderten Herstellgenauigkeit ist die Stahlschalung die einzig für die Tübbingproduktion nutzbare Schalungsform. Als Maßgenauigkeiten sind Abweichungen von höchstens ± 0,2 mm bei der Schalung und ± 0,5 mm beim Tübbing selbst gefordert [vgl. MAIDL et al. 1994, S. 135]. Oftmals werden sogar höhere Genauigkeiten vertraglich vereinbart [vgl. z.B. BRUX 1998a, S. 282].
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Darstellung des Tunnelbaus als interdisziplinäres Feld und Definition des Schwerpunkts auf der Entwicklung der Tübbingauskleidung.
2. Planung und Ausführung eines Tunnelbauwerkes: Erläuterung der Grundlagen der Tunnelplanung, geologischer Klassifikationsverfahren und allgemeiner Bauverfahren.
3. Geschichte: Rückblick auf historische Vortriebstechniken, deren Vor- und Nachteile sowie die Entstehung moderner Bauweisen.
4. Sicherungsmaßnahmen: Beschreibung der Verfahren zur vorübergehenden Sicherung des Ausbruchraums, einschließlich Spritzbeton, Ankern und Stahlelementen.
5. Tunnelbauverfahren: Detaillierte Darstellung moderner Vortriebstechniken wie der Neuen Österreichischen Tunnelbauweise, Sprengvortrieb und verschiedener maschineller Verfahren.
6. Endgültige Tunnelauskleidungen: Analyse der Anforderungen an die endgültige Tunnelauskleidung, insbesondere hinsichtlich Lastabtragung und Abdichtungssystemen.
7. Der Tübbing als Tunnelauskleidung: Fokus auf Materialien, Geometrien, Fertigungsprozesse und Einbaumethoden von Tübbingsegmenten.
8. Berechung der Tunnelauskleidung mit Stahlbetontübbingen: Vorstellung der Lastannahmen, mathematischer Rechenmodelle und Bemessungsgrundsätze für Fugen.
9. Beispiele ausgeführter Tübbingauskleidungen: Präsentation internationaler Tunnelbauprojekte als praktische Anwendungsbeispiele der zuvor erläuterten Methoden.
10. Zusammenfassung: Synthese der wesentlichen Erkenntnisse über die Entwicklung und Bemessung von Tübbingauskleidungen im modernen Tunnelbau.
Schlüsselwörter
Tunnelbau, Tübbing, Tunnelauskleidung, Schildvortrieb, Stahlbeton, Spritzbeton, Geologie, Fugenbemessung, Tunnelsicherung, Bautechnik, Tunnelbohrmaschine, Bemessung, Fertigteile, Abdichtung, Ingenieurbau
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Studienarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Tübbingauskleidungen im maschinellen Tunnelbau sowie den zugehörigen Sicherungs- und Berechnungsverfahren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen sind historische und moderne Tunnelbauverfahren, die spezifische Konstruktion von Tübbingen, deren Herstellung und die statische Bemessung von Tunnelauskleidungen.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Das Ziel ist es, dem Leser einen umfassenden Überblick über die technische Entwicklung, die konstruktiven Besonderheiten und die Bemessungsgrundlagen von Tunnelauskleidungen aus Fertigteilsegmenten zu vermitteln.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturrecherche und der Analyse von Fachberichten, Normen sowie der Auswertung von Fallbeispielen aus der Tunnelbaupraxis.
Welche Schwerpunkte werden im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung von Sicherungsmaßnahmen, verschiedenen Tunnelbauverfahren, der detaillierten Betrachtung der Tübbingtechnologie und der Berechnungsmethodik für Tunnelauskleidungen.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Begriffe sind Tübbingauskleidung, Schildvortrieb, Tunnelsicherung, Stahlbetonfertigteile, Fugenkonstruktion und statische Bemessung.
Wie unterscheidet sich der "Innsbrucker Ring" von herkömmlichen Systemen?
Der "Innsbrucker Ring" zeichnet sich durch den Verzicht auf einen speziellen Schlussstein aus, um universell für verschiedene Raumkurven einsetzbar zu sein, hat sich aber aufgrund baupraktischer Komplexität kaum durchgesetzt.
Warum spielt die Fugenbemessung bei Tübbingen eine so wichtige Rolle?
Die Fugen sind kritische Knotenpunkte für die Übertragung von Vortriebskräften und die Abdichtung gegen Grundwasser; eine fehlerhafte Ausbildung kann zu Abplatzungen oder Undichtigkeiten führen.
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- Oliver Görtz (Author), 2002, Entwicklung der Tübbingauskleidung im Tunnelbau, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/8556
