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EP0255600B1 - Dichtungsprofil für Segmente von Tunnelröhren - Google Patents

Dichtungsprofil für Segmente von Tunnelröhren Download PDF

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Publication number
EP0255600B1
EP0255600B1 EP87109155A EP87109155A EP0255600B1 EP 0255600 B1 EP0255600 B1 EP 0255600B1 EP 87109155 A EP87109155 A EP 87109155A EP 87109155 A EP87109155 A EP 87109155A EP 0255600 B1 EP0255600 B1 EP 0255600B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile
sealing profile
grooves
sealing
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP87109155A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0255600A1 (de
Inventor
Siegfried Glang
Werner Dr.-Ing. Grabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix AG
Original Assignee
Phoenix AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix AG filed Critical Phoenix AG
Priority to AT87109155T priority Critical patent/ATE60646T1/de
Publication of EP0255600A1 publication Critical patent/EP0255600A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0255600B1 publication Critical patent/EP0255600B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/16—Arrangement or construction of joints in foundation structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
    • E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members

Definitions

  • the invention relates to a sealing profile according to the preamble of claim 1.
  • Such sealing profiles are known (DE-C-28 33 345, DE-U-85 02 036, DE-U-85 21 068, DE-U-85 32 264) and have been used for tunneling when using segments (segments) ) made of concrete, cast iron, steel or reinforced concrete.
  • the object of the invention is therefore to develop a sealing profile for segments of tunnel tubes, which satisfies requirements 1 and 2, in particular requirements 3 and 4 in a satisfactory manner in order to reliably seal tunnels with a depth of more than 100 m in the long term .
  • This object is achieved by a sealing profile with the characterizing features of claim 1.
  • the continuous web leads to a concentration of the reaction force mobilized when the profile is pressed onto this web, with the result of a stress concentration and thus an increased sealing effect.
  • the stress relaxation also occurs significantly less with this bridge without hole weakening.
  • the two segments (1) and (2) each have a groove (3) and (4).
  • Two sealing profiles are glued into these grooves. In the assembled state, the profiles touch each other back to back, the profile back being flat.
  • Each of these profiles has four groove grooves (5) to (8) on the base side.
  • the profile has two channels (9) and (10) and a central continuous and load-bearing web (11).
  • the arrangement of four groove grooves creates two further webs (12) and (13), which are reduced in their load-bearing capacity by the channels (9) and (10) arranged here in order to generate a stress peak in the central web (11). If the profiles are pressed against each other by screwing the segments (1) and (2) together, the reaction force generated is concentrated in the solid, continuous webs (11), with the result of a high contact tension and sealing effect between the profiles.
  • FIG. 2 also shows a profile with a flat profile back. Between the middle groove (14) and the two outer grooves (15) and (16) there is a continuous web (17) and (18). Above the two outer grooves (15) and (16), which extend into the corner area of the profile, a uniform channel (19) and (20) are arranged, with the center of the channels at the height of the upper edge of the central groove ( 14) lies.
  • Fig. 3a there are two glued sealing profiles in the grooves (3) and (4) of the two segments (1) and (2).
  • the back of the profiles has an elevation (21), which creates an uneven profile back.
  • the height of the elevation is approximately 2.5 mm.
  • the arrangement of the elevation further reduces the contact width of two opposing profiles, in particular when the two profile axes are offset from one another in the event of inevitable assembly inaccuracies.
  • 3a also has three uniform groove grooves (22), (23) and (24), which are at the same distance from one another.
  • the elevation (21) in the back of the profile is arranged in the direction of action of the two continuous webs (25) and (26).
  • the rise (27) of the elevation (21) is approximately equal to the rise of the side flank (28). Between the outer grooves (22) and (24) and the lateral profile edges there is in each case a uniform channel (29) or (30), the center point of the channels being at the height of the upper edge of the three groove grooves. If the profiles are pressed against each other by screwing the segments (1) and (2) together, the reaction force generated is concentrated in the solid, continuous webs (25) and (26) with the result of a high contact tension and sealing effect between the profiles .
  • FIGS. 3a, b shows the same profile as in FIGS. 3a, b with regard to the number and arrangement of the groove grooves and channels.
  • the profile here also has two further elevations (21b) and (21c) Edges of the back of the profile.
  • the elevation (21b) and (21c) here have the same rise angle as the flanks (28). With these edge elevations, an effective seal is achieved even with extreme offsets of the profiles.
  • Fig. 5 also shows a profile with uneven profile back, which is formed by the elevation (32).
  • the rise (33) of this elevation does not have the same rise angle as the side flank (34).
  • the elevation (32) is formed without transition, d. H. without the presence of an intermediate stage.
  • the central groove (35) and the two outer grooves (36) and (37) there is a continuous web (38) and (39).
  • this profile has a uniform channel (40) or (41) laterally offset.
  • All profiles consist of a rubber mixture based on polychloroprene, EPDM, nitrile rubber or other types of rubber that are resistant to swelling, weathering and chemicals.
  • Shore A hardness is usually between 35 and 80 °.
  • Each segment (1) or (2) receives a suitable frame made of four joined sealing profiles, whereby the four frame corners of the seal are manufactured using the injection molding process. During this process, the channels are usually closed with conical plugs.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungsprofil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Dichtungsprofile sind bekannt (DE-C-28 33 345, DE-U-85 02 036, DE-U-85 21 068, DE-U-85 32 264) und haben sich für den Tunnelbau bei der Anwendung von Segmenten (Tübbings) aus Beton, Gußeisen, Stahl oder Stahlbeton bewährt.
  • Die wesentlichen Anforderungen an ein solches Profil sind:
    • 1. Möglichst geringe zu überwindende Kräfte beim Zusammenschrauben der Segmente.
    • 2. Sicherer Halt innerhalb der Nut der Segmente.
    • 3. Möglichst hohe Kontaktspannung und damit gleichbedeutend hohe Abdichtleistung auch bei unvollständiger Verpressung der Profile.
    • 4. Möglichst geringe Spannungsrelaxation über die geplante Nutzungdauer des Tunnelbauwerkes.
  • In den letzten Jahren stand hauptsächlich die Erfüllung der Anforderungen 1 und 2 im Mittelpunkt der Entwicklungstätigkeit und auch der praktischen Anwendung, was zur Anordnung von Rillennuten und Kanälen im Profilquerschnitt in besonderer geometrischer Anordnung geführt hat, mit dem Ergebnis einer sehr gleichmäßigen Verteilung der Steifigkeit über die Breite des Profiles. Solche Profile genügen erhöhten Anforderungen an die langfristig zu garantierende Dichtungswirkung aufgrund zu geringer Kontaktspannung und zu hoher Spannungsrelaxations­neigung nicht, da die zur Verfügung stehende Reaktionskraft bei Zusammenpressen des Profiles durch die gesamte Kontaktbreite geteilt wird und so eine niedrige Kontaktspannung erreicht wird und zudem die Spannungsrelaxation durch die zahlreich angeordneten Kanäle beschleunigt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Dichtungsprofil für Segmente von Tunnelröhren zu entwicklen, das unter Beachtung der Anforderungen 1 und 2, insbesondere die Anforderungen 3 und 4 in befriedigender Weise löst, um auch Tunnel mit einer Tiefenlage von mehr als 100 m langfristig sicher abzudichten. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Dichtungsprofil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Der durchgehende Steg führt zu einer Konzentration der bei Verpressen des Profiles mobilisierten Reaktionskraft auf diesen Steg mit dem Ergebnis einer Spannungskonzentration und damit erhöhten Dichtwirkung. Die Spannungsrelaxation tritt darüber hinaus bei diesem Steg ohne Lochschwächung wesentlich vermindert ein.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen genannt.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen die
    • Fig. 1, 2 Dichtungsprofile mit dem erfindungsgemäßen Steg bei ebenflächigem Profilrücken und die
    • Fig. 3a, 3b, 4, 5 Dichtungsprofile mit dem erfindungsgemäßen Steg, wobei der Profilrücken eine oder mehrere Erhebungen aufweist.
  • Sämtliche Profile sind im Querschnitt dargestellt und verdeutlichen den noch nicht verpreßten Zustand.
  • Nach Fig. 1 besitzen die beiden Segmente (1) und (2) je eine Nut (3) und(4). In diesen Nuten sind zwei Dichtungsprofile eingeklebt. Im Montagezustand berühren sich die Profile Rücken an Rücken, wobei der Profilrücken ebenflächig ausgebildet ist. Jedes dieser Profile weist an der Basisseite vier Rillennuten (5) bis (8) auf. Weiterhin besitzt das Profil zwei Kanäle (9) und (10) sowie einen mittleren durchgehenden und tragenden Steg (11). Bei der Anordnung von vier Rillennuten entstehen zwei weitere Stege (12) und (13), die durch die hier angeordneten Kanäle (9) und (10) in ihrer Tragwirkung reduziert sind, um eine Spannungsspitz im zentralen Steg (11) zu erzeugen. Werden nun die Profile durch eine Verschraubung der Segmente (1) und (2) gegeneinandergepreßt, so wird die dabei erzeugte Reaktionskraft in den massiven durchgehenden Stegen (11) konzentriert, mit dem Ergebnis einer hohen Kontaktspannung und Dichtungswirkung zwischen den Profilen.
  • Die Fig. 2 zeigt ebenfalls ein Profil mit ebenflächigem Profilrücken. Zwischen der mittleren Nut (14) und den beiden Außennuten (15) und (16) befindet sich jeweils ein durchgehender Steg (17) bzw. (18). Über den beiden Außennuten (15) und (16), die sich in den Eckbereich des Profiles erstrecken, sind jeweils ein gleichförmiger Kanal (19) bzw. (20) angeordnet, wobei der Mittelpunkt der Kanäle in der Höhenlage der Oberkante der mittleren Rillennut (14) liegt.
  • Nach Fig. 3a befinden sich in den Nuten (3) und (4) der beiden Segmente (1) und (2) zwei eingeklebte Dichtungsprofile. Der Rücken der Profile weist eine Erhebung (21) auf, wodurch ein unebener Profilrücken entsteht. Die Höhe der Erhebung beträgt etwa 2,5 mm. Durch die Anordnung der Erhebung wird die Kontaktbreite zweier gegenüberstehender Profile weiter reduziert, insbesondere dann, wenn es bei unvermeidlichen Montageungenauigkeiten zu einem Versatz der beiden Profilachsen gegeneinander kommt. Das Profil nach Fig. 3a weist ferner drei gleichförmige Rillennuten (22), (23) und (24) auf, die untereinander den gleichen Abstand besitzen. Zwischen der mittleren Nut (23) und den beiden Außennuten (22) und (24) befindet sich jeweils ein durchgehender Steg (25) bzw. (26). Die Erhebung (21) im Profilrücken ist in Kraftwirkungsrichtung der beiden durchgehenden Stege (25) und (26) angeordnet. Der Anstieg (27) der Erhebung (21) ist hier etwa gleich dem Anstieg der seitlichen Flanke (28). Zwischen den Außennüten (22) und (24) und den seitlichen Profilrändern befindet sich jeweils ein gleichförmiger Kanal (29) bzw. (30), wobei der Mittelpunkt der Kanäle in der Höhenlage der Oberkante der drei Rillennuten liegt. Werden nun die Profile durch eine Verschraubung der Segmente (1) und (2) gegeneinander gepreßt, so wird die dabei erzeugte Reaktionskraft in den massiven, durchgehenden Stegen (25) und (26) konzentriert mit dem Ergebnis einer hohen Kontaktspannung und Dichtwirkung zwischen den Profilen.
  • Bei einem Versatz (31) der Profile (Fig. 3b) ist die Kontaktbreite reduziert und die Spannung wiederum erhöht.
  • Die Fig. 4 stellt bezüglich der Anzahl und Anordnung der Rillennuten und Kanäle des gleiche Profil wie bei Fig. 3a, b dar. Neben der zentralen Erhebung (21a) weist hier das Profil noch zwei weitere Erhebungen (21b) und (21c) an den Rändern des Profilrückens auf. Die Erhebung (21b) und (21c) haben hier den gleichen Anstiegswinkel wie die Flanken (28). Durch diese Randerhebungen wird auch bei extremen Versätzen der Profile eine wirksame Abdichtung erzielt.
  • Die Fig. 5 zeigt ebenfalls ein Profil mit unebenen Profilrücken, der durch die Erhebung (32) gebildet wird. Der Anstieg (33) dieser Erhebung besitzt dabei nicht die gleichen Anstiegeswinkel wie die seitliche Flanke (34). Im Gegensatz zu dem Profil nach Fig. 3a, b wird die Erhebung (32) übergangslos gebildet, d. h. ohne Vorhandensein einer Zwischenstufe. Zwischen der mittleren Rillennut (35) und den beiden Außennuten (36) und (37), wobei die mittlere Nut breiter und tiefer ist als die beiden anderen Nuten, befindet sich jeweils ein durchgehender Steg (38) bzw. (39). Über den Außennuten weist dieses Profil seitlich versetzt jeweils einen gleichförmigen Kanal (40) bzw. (41) auf.
  • Sämtliche Profile bestehen aus einer Kautschukmischung auf Basis von Polychloropren, EPDM, Nitril-Kautschuk oder anderen quell-, witterungs- und chemikalienbeständigen Kautschuktypen. Die Härte in Shore A beträgt üblicherweise zwischen 35 und 80°.
  • Jedes Segment (1) bzw. (2) erhält einen passenden Rahmen aus vier zusammengefügten Dichtungsprofilen, wobei die vier Rahmenecken der Dichtung im Injections-Moulding-Verfahren hergestellt werden. Während dieses Verfahrens sind die Kanäle üblicherweise mit konischen Stöpseln verschlossen.

Claims (12)

1. Dichtungsprofil aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff für mit einer umlaufenden Aussparung (3, 4) versehene Segmente (1, 2), die zu einem rohrförmigen Tunnel zusammengesetzt sind, wobei das Profil
a) an der Basisseite in Längsrichtung parallelverlaufende Rillennuten (5, 6, 7, 8; 14, 15, 16; 22, 23, 24; 35, 36, 37),
b) gewinkelte Seitenflanken (28, 34) und
c) in Längsrichtung parallel verlaufende Kanäle (9, 10; 19, 20; 29, 30; 40, 41)

aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es ausschließlich im mittleren Bereich (Zentrum) des Profiles wenigstens einen von der Basisseite zum Profilrücken durchgehend verlaufenden Steg (11; 17, 18; 25, 26; 38,39) gibt, der in seiner Tragwirkung nicht durch einen Längskanal beein­trächtigt ist.
2. Dichtungsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um einen durchgehenden Steg (11) in der Symmetrieachse durch die Anordnung von vier gleichförmigen Rillennuten (5, 6, 7, 8) zwei weitere Stege gebildet sind, die im oberen Profilbereich durch zwei gleichförmige Kanäle (9, 10) in der Tragwirkung reduziert sind und daß der Profilrücken ebenflächig ausgebildet ist.
3. Dichtungsprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante der Kanäle oberhalb oder in gleicher Höhe wie die Oberkante der Rillennuten liegt.
4. Dichtungsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der mittleren Rillennut (14) und den beiden Außennuten (15, 16), wobei die mittlere Nut tiefer und breiter ist als die beiden anderen Nuten, jeweils ein durchgehender Steg (17, 18) vorhanden ist, daß sich über den Außennuten jeweils ein gleichförmiger Kanal (19, 20) befindet und daß der Profilrücken ebenflächig ausgebildet ist.
5. Dichtungsprofil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der Kanäle in der Höhenlage der Oberkante der mittleren Rillennut liegt.
6. Dichtungsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil mindestens eine Erhebung im Profilrücken aufweist.
7. Dichtungsprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil eine einzige Erhebung (21, 32) im Profilrücken aufweist, dessen Anstiegswinkel gleich oder verschieden dem der seitlichen Flanken (28, 34) ist, wobei die Erhebung in Kraftwirkungsrichtung des durchgehenden Steges angeordnet ist.
8. Dichtungsprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil neben einer Erhebung (21a), die in Kraftwirkungsrichtung des durchgehenden Steges angeordnet ist, zwei weitere Erhebungen (21b, 21c) an den Rändern des Profilrückens aufweist, wobei die Anstiegswinkel der Erhebungen (21a, 21b, 21c) gleich oder verschieden dem der seitlichen Flanken (28) ist.
9. Dichtungsprofil nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß verteilt um die Symmetrieachse des Profiles je ein durchgehender Steg angeordnet ist, wobei die beiden Stege durch eine Rillennut voneinander getrennt sind.
10. Dichtungsprofil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillennut (23), die die beiden Stege (25, 26) voneinander trennt, den beiden Außennuten (22, 24) gleichförmig ist, wobei sich zwischen Außennuten und den seitlichen Profilrändern jeweils ein gleichförmiger Kanal (29, 30) befindet.
11. Dichtungsprofil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der Kanäle in der Höhenlage der Oberkante der Rillennuten liegt.
12. Dichtungsprofil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillennut (35), die die beiden Stege (38, 39) voneinander trennt, breiter und tiefer ist als die beiden Außennuten (36, 37), wobei sich über den Außennuten seitlich versetzt jeweils ein gleichförmiger Kanal (40, 41) befindet.
EP87109155A 1986-08-08 1987-06-25 Dichtungsprofil für Segmente von Tunnelröhren Expired - Lifetime EP0255600B1 (de)

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EP0255600A1 EP0255600A1 (de) 1988-02-10
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US (1) US4824289A (de)
EP (1) EP0255600B1 (de)
AT (1) ATE60646T1 (de)
DE (2) DE3720919A1 (de)
ES (1) ES2021304B3 (de)
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