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EP0413693A1 - Reinforced concrete construction for road tunnels. - Google Patents

Reinforced concrete construction for road tunnels.

Info

Publication number
EP0413693A1
EP0413693A1 EP89902764A EP89902764A EP0413693A1 EP 0413693 A1 EP0413693 A1 EP 0413693A1 EP 89902764 A EP89902764 A EP 89902764A EP 89902764 A EP89902764 A EP 89902764A EP 0413693 A1 EP0413693 A1 EP 0413693A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel
structure according
concrete structure
concrete
segments
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.)
Granted
Application number
EP89902764A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0413693B1 (en
Inventor
Burkhard Schoenfeld
Erwin Moellmann
Werner Sonntag
Siegfried Sell
Herbert Niebuhr
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.)
Neuero Stahlbau & Co GmbH
Original Assignee
Neuero Stahlbau & Co GmbH
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 Neuero Stahlbau & Co GmbH filed Critical Neuero Stahlbau & Co GmbH
Priority to AT89902764T priority Critical patent/ATE83296T1/en
Publication of EP0413693A1 publication Critical patent/EP0413693A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0413693B1 publication Critical patent/EP0413693B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/04—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate against air-raid or other war-like actions
    • E04H9/10—Independent shelters; Arrangement of independent splinter-proof walls
    • E04H9/12—Independent shelters; Arrangement of independent splinter-proof walls entirely underneath the level of the ground, e.g. air-raid galleries
    • 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
    • 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
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/05—Lining with building materials using compressible insertions
    • 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
    • E21D11/14—Lining predominantly with metal
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E21D11/22—Clamps or other yieldable means for interconnecting adjacent arch members either rigidly, or allowing arch member parts to slide when subjected to excessive pressure

Definitions

  • the invention relates to a steel-concrete lining for road and rail tunnels with an inner shell made of steel segments. Subway tunnels are also considered to be such tunnels.
  • a tunnel is generally only expanded if the surrounding mountains are not stable.
  • the most common type of construction provides that a shotcrete layer is first applied to the rock eruption.
  • the shotcrete layer changes the flaking of the rock layers. This is also known as consolidation.
  • the shotcrete layer forms a reserve for commonly used plastic seals.
  • the plastic seals are applied after the shotcrete layer has been completed.
  • the seals are made up of sheets.
  • the lining with the seal is followed by the introduction of concrete reinforcements or reinforcing bars and / or mats.
  • a formwork carriage is driven into the tunnel and the space between the waterproofing and the formwork carriage is filled with concrete. This is done in individual sections.
  • the sections are usually up to 20 long.
  • Panel construction is common in tunnels where there is pressing water.
  • the panels are made of concrete and / or steel.
  • Such constructions have not become established in areas with low water pressure or low water accumulation. This is due to the fact that concrete is still the cheaper building material compared to steel.
  • the invention is based on the object of creating a new type of tunnel construction which takes account of the tensions occurring in the mountains and / or fractures.
  • this is achieved by first seeding steel sheet segments with a gap of compliance in the tunnel excavation, then backfilling the steel sheet segments with concrete leaving a deformation cavity in the compliance area and stiffening the compliance area at least after the constructional section has been created and finally the steel sheet segments are sealed.
  • the steel sheet segments advantageously form a protective roof behind which the crew and
  • the canopy can follow the dismantling front at a short distance.
  • the distance can advantageously be kept so small that the unsupported slope is reduced to a negligible amount.
  • the steel sheet segment After pledging a steel sheet segment, the steel sheet segment will be backfilled with concrete as soon as possible. This brings about the positive and positive locking of the steel sheet segment with the rock eruption. With a suitable early load-bearing strength of the concrete, pre-attachment can be used Mountain pressure has already been absorbed.
  • this support is flexible. This is achieved through the resilience elements between the steel sheet segments and the support (e.g. the tunnel sole). The resilience elements allow the rock to be deformed. Behind this is the philosophy of creating a completely or partially self-supporting arch formation through mountain deformation above the tunnel. This relieves the tunnel expansion.
  • the compliance in the area of the compliance elements requires a deformation cavity behind the compliance elements. Accordingly, the concrete is backfilled leaving the cavities free.
  • the compliance elements then allow controlled compliance over the selected duration of their use.
  • the compliance function may be interrupted if the breakout occurs for the bench.
  • Steel sheet segments according to the invention which are supported on the tunnel sole by means of resilience elements, can in turn be used for the expansion in the rung area.
  • the above-described interruption of the compliance function has only a minor influence on the settlement behavior or lowering behavior.
  • the resilience can also be maintained during the stroke eruption.
  • the deformation cavities can be kept open until any desired settlement behavior or relaxation of the mountains has occurred.
  • the compliance elements are then stiffened. This is preferably done by filling the deformation cavities with concrete. That can e.g. B. done by injecting concrete milk. , "_
  • the steel-concrete lining according to the invention with internal steel segments advantageously eliminates the need for an additional sealing measure if the steel sheet segments according to the invention overlap. Then the overlap areas can be welded together. Tensioning with the interposition of joint tape is also possible.
  • the steel segments can be backfilled with concrete in various ways.
  • One possibility is to blow the building material into the cavity between the steel segments and the rock eruption after the steel segments have been set up while being wetted with water.
  • formwork can be dispensed with if the building material has an appropriate early strength.
  • Another possibility for shaping the concrete segments according to the invention is to use face formwork.
  • the building material can be hydraulically pumped behind the face formwork.
  • the end formwork prevents the building material from flowing out of the cavity between the steel segments and the rock eruption.
  • the deformation cavity provided in the area of the compliance elements extends from these compliance elements to the rock eruption.
  • the cavity can also end at a distance from the eruption. In this case, however, the cavity is always chosen to be large enough to essentially maintain the resilience effect described above.
  • Expansion is carried out either by changing the number of different segments and / or by changing the number of resilience elements.
  • the expansion is also suitable as a modular system.
  • the steel sheet has particularly high resistance to bending. It is also advantageous to provide the steel sheet with building material anchors or reinforcing bars, which both establish a connection to the building material segment and optionally also reinforce the building material segment.
  • the resilience elements can consist of plates, between which deformation profiles are provided.
  • the design of the deformation profiles can be designed mathematically and constructively exactly to the desired flexibility.
  • concrete has been used as a building material in tunnel construction.
  • the invention is not limited to concrete.
  • the term concrete is intended to include all building materials in question.
  • FIG. 5 shows a detail of the expansion provided according to FIGS. 1-4.
  • Fig. 1 the outbreak for a tunnel dome and 2 denotes the bottom of the outbreak.
  • the mountains are labeled 1.1. 1 consists of a steel inner shell 3 and a molded or backfilled concrete segment 1.2.
  • the steel inner shell 3 is made of a corrugated steel sheet of, for. B. 2 - 5 mm thick.
  • the inner shell 3 forms a sheet metal segment. Further sheet metal segments are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the tunnel.
  • shells with several sheet metal segments can also be used.
  • the number of sheet segments in tunnels! Direction vary.
  • the sheet metal segment 3 is provided with a number of evenly distributed building material anchors 3.2.
  • the building material anchors 3.2 are welded.
  • the structural anchors 3.2 have a bend.
  • the building material anchors 3.2 serve to secure the connection between the segments 1.2 and 3 or to establish a connection.
  • two supports 4 in the form of concrete strip foundations are produced in the area 2.
  • the inner shell 3 is placed on the support 4.
  • the inner shell 3 is supported on the supports via resilience elements 5.1 and 5.2.
  • the inner shell 3 is introduced by means of a suitable removal platform or a front loader redesigned as a removal tool.
  • the forehead area between the inner shell 3 and the mountains 1.1 is closed with a front formwork. Furthermore, the cavity 6 is kept open behind the resilience elements with the aid of a suitable formwork body. Suitable formwork bodies for the cavity 6 are, for. B. inflatable pillows.
  • the cavity is filled with concrete, so that the concrete segment 1.2 is created.
  • the sheet metal segments 9 have resilience elements, which are designated here by 12 and are supported on the tunnel sole.
  • a deformation cavity 13 is created behind the resilience elements 12.
  • the deformation cavity 13 is produced like the deformation cavity 6. Then the cavity behind the sheet metal segments 9 is crumbled with concrete. At the same time the
  • Deformation cavity 6 closed, since the concrete encloses the compliance elements 5.1 and 5.2.
  • FIG. 1 and 3 show two flexibility phases, the flexibility phase according to FIG. 1 corresponding to the working progress in tunneling in the exemplary embodiment to max. limited to three days. During this time, significant mountain tensions have been balanced.
  • the flexibility phase according to FIG. 3 can be long as desired to ensure that an optimal rock formation has been achieved by yielding.
  • the deformation cavity 13 is crumbled with concrete. This is preferably done by spraying concrete milk.
  • the deformation cavity is closed with a corrugated metal strip 15 according to FIG. 4.
  • the sheet metal strip 15 overlaps the segments 9 at 16.
  • a sole plate 17 is provided in the sole area.
  • all sheets 3, 9, 15 and 17 can be welded together.
  • the resilience elements 5.1, 5.2 and 12 consist of M-shaped or W-shaped deformation profiles 18. The number of deformation profiles and their dimensions can vary. The flexibility of the flexibility elements can thus be set as desired.
  • the deformation profiles 18 and the plate 11 consist of the same steel sheet as the segments 3 and 9.
  • other formwork bodies can also be used.
  • the bodies can form a lost formwork, i. H. the bodies remain in place.
  • the bodies for the formation of cavities are also made in one piece with the resilience elements or are molded onto them.
  • the molded body forming the cavity can, for. B. ent ⁇ by a sheet metal bulge.
  • the compliance elements are provided with reinforcement bolts that improve the anchoring of the compliance elements in the concrete.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Forms Removed On Construction Sites Or Auxiliary Members Thereof (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)

Abstract

Une construction de tunnels en béton armé comprend une coque intérieure composée de segments en tôle d'acier (3, 9) calés au préalable avec un écart assurant la flexibilité de l'ensemble, puis remplis avec du béton tout en laissant des cavités permettant la déformation de l'ensemble dans la zone d'élasticité. Une fois la base horizontale de la construction achevée, on raidit et on rend étanche la zone d'élasticité.A reinforced concrete tunnel construction includes an inner shell made up of steel sheet segments (3, 9) previously wedged with a gap ensuring the flexibility of the assembly, then filled with concrete while leaving cavities allowing the deformation of the assembly in the elasticity zone. Once the horizontal base of the construction is completed, the area of elasticity is stiffened and sealed.

Description

Stahlbetonausbau für Verkehrstunnel. Reinforced concrete for traffic tunnels.
Die Erfindung betrifft einen Stahl-Betonausbau für Straßenverkehrs- und Eisenbahntunnel mit einer Innenschale aus Stahl lechsegmenten. Zu derartigen Tunneln werden auch Untergrundbahntunnel gerechnet.The invention relates to a steel-concrete lining for road and rail tunnels with an inner shell made of steel segments. Subway tunnels are also considered to be such tunnels.
Ein Tunnelausbau findet in der Regel nur dann statt, wenn das umge¬ bende Gebirge nicht standfest ist. Die häufigst vorkommende Bauweise sieht vor, daß zunächst auf den Gebirgsausbruch eine Spritzbeton¬ schicht aufgebracht wird. Die Spritzbetonschicht verändert ein Aufblättern der Gebirgsschichten. Dies ist auch als Konsolidieren bekannt. Darüber hinaus bildet die Spritzbetonschicht eine Rücklage für üblicherweise verwendete Kunststoffabdichtungen. Die Kunststoff- abdichtungen werden nach Fertigstellung der Spritzbetonschicht aufgebracht. Die Abdichtungen werden aus Bahnen zusammengesetzt. Der Auskleidung mit der Abdichtung folgt das Einbringen von Betonarmie¬ rungen bzw. Bewehrungsstäben und/oder -matten. Anschließend wird ein Schalungswagen in den Tunnel gefahren und der Zwischenraum zwischen der Abdichtung und dem Schalungswagen mit Beton ausgefüllt. Dies geschieht in einzelnen Abschnitten. Die Abschnitte sind üblicher¬ weise bis 20 lang.A tunnel is generally only expanded if the surrounding mountains are not stable. The most common type of construction provides that a shotcrete layer is first applied to the rock eruption. The shotcrete layer changes the flaking of the rock layers. This is also known as consolidation. In addition, the shotcrete layer forms a reserve for commonly used plastic seals. The plastic seals are applied after the shotcrete layer has been completed. The seals are made up of sheets. The lining with the seal is followed by the introduction of concrete reinforcements or reinforcing bars and / or mats. Then a formwork carriage is driven into the tunnel and the space between the waterproofing and the formwork carriage is filled with concrete. This is done in individual sections. The sections are usually up to 20 long.
In Tunneln, bei denen drückendes Wasser ansteht, ist eine Paneelbau- weise üblich. Die Paneele bestehen aus Beton und/oder Stahl. Derar¬ tige Konstruktionen haben sich jedoch nicht in Bereichen mit gerin¬ gem Wasserdruck bzw. geringem Wasseranfall durchgesetzt. Das ist darauf zurückzuführen, daß ßeton gegenüber Stahl nach wie vor der preiswertere Baustoff ist.Panel construction is common in tunnels where there is pressing water. The panels are made of concrete and / or steel. However, such constructions have not become established in areas with low water pressure or low water accumulation. This is due to the fact that concrete is still the cheaper building material compared to steel.
An dieser Stelle setzt die Erfindung ein, denn die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß nicht nur der Preis des Baustoffs für die Gestaltung eines Ausbaues maßgeblich ist, sondern auch verschie¬ denen Gegebenheiten Rechnung getragen werden muß - auch, wenn das eine aufwendigere Bauweise nach sich zieht. Zu den im Tunnelbau mit zu berücksichtigenden Funktionen gehört die Setzung bzw. Senkung. Erfahrungsgemäß verursacht ein Abbau und das damit verbundene Anschneiden von Gebirgsschichten eine Störung im Gebirge bzw. im Erdreich. Ergebnis der Störung sind Spannungen, die sich im Wege von Setzungen bzw. Senkungen abbauen.This is where the invention comes in, because the invention is based on the consideration that not only is the price of the building material decisive for the design of an extension, but also various circumstances have to be taken into account - even if this is a more complex construction entails. Settling or lowering is one of the functions to be considered in tunnel construction. Experience has shown that mining and the associated cutting of mountain layers cause a fault in the mountains or in the ground. The result of the disturbance are tensions that are reduced by settling or subsidence.
Ferner ist beim Tunnelbau zu berücksichtigen, daß die Mannschaften im Bereich der Abbaufront weitgehend ungeschützt arbeiten. Das gilt solange, bis der Ausbau eingebracht ist. Darüber hinaus sind Ausbrü¬ che bzw. Einbrüche bekannt. Diese Brüche können sogar zu Tagesbrü- chen werden. Dabei dringt Gebirgsmaterial in den Tunnelausbruch. Das eindringende Gebirgsmaterial breitet sich unter dem Druck nachdrän¬ gender Massen auch ohne Wasseranteile wie Schlamm aus.When building tunnels, it must also be taken into account that the teams work largely unprotected in the area of the mining front. This applies until the expansion has been implemented. In addition, breakouts or break-ins are known. These breaks can even become day breaks. Mountain material penetrates the tunnel eruption. The penetrating rock material spreads out under the pressure of masses, even without water such as sludge.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Tunnelausbau zu schaffen, der den entstehenden Spannungen im Gebirge und/oder Brüchen Rechnung trägt.Against this background, the invention is based on the object of creating a new type of tunnel construction which takes account of the tensions occurring in the mountains and / or fractures.
Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß zunächst Stahl- blechsegmente mit Nachgiebigkeitsabstand im Tunnelausbruch vorge- pfändet werden, anschließend die Stahlblechsegmente unter Freilas¬ sung eines Verformungshohlraumes im Nachgiebigkeitsbereich mit Beton hinterfüllt und mindestens nach Erstellung des söhligen Bauabschnit¬ tes der Nachgiebigkeitsbereich versteift und zuletzt die Stahlblech¬ segmente abgedichtet werden. Vorteilhafterweise bilden die Stahl- blechsegmente ein Schutzdach, hinter dem sich die Mannschaft undAccording to the invention, this is achieved by first seeding steel sheet segments with a gap of compliance in the tunnel excavation, then backfilling the steel sheet segments with concrete leaving a deformation cavity in the compliance area and stiffening the compliance area at least after the constructional section has been created and finally the steel sheet segments are sealed. The steel sheet segments advantageously form a protective roof behind which the crew and
Gerät halten können. Das Schutzdach kann der Abbaufront mit geringem Abstand folgen. Vorteilhafterweise läßt sich der Abstand so gering halten, daß sich das nicht unterstützte Hangende auf ein vernachläs¬ sigbar geringes Maß reduziert.Can hold the device. The canopy can follow the dismantling front at a short distance. The distance can advantageously be kept so small that the unsupported slope is reduced to a negligible amount.
Nach Vorpfänden eines Stahlblechsegmentes wird das Stahlblechsegment baldmöglichst mit Beton hinterfüllt. Das bewirkt Kraftschluß und Formschluß des Stahlblechsegmentes mit dem Gebirgsausbruch. Bei geeigneter Frühtragfestigkeit des Betons kann über die Vorpfändung bereits Gebirgsdruck aufgenommen werden. Nach der Erfindung ist überdies vorgesehen, baldmöglichst eine Abstützung der Stahlblech¬ segmente an der Tunnelsohle im Bereich der Abbaufront herzustellen. Diese Abstützung ist vorläufiger Art, wenn der Tunnelausbruch abschnittsweise erfolgt und mit der Kalotte begonnen wird. Dann schließt sich an den Kalottenausbruch und den Ausbau des Tunnels im Kalottenbereich der Abbau im Bereich der TunnelStrosse an.After pledging a steel sheet segment, the steel sheet segment will be backfilled with concrete as soon as possible. This brings about the positive and positive locking of the steel sheet segment with the rock eruption. With a suitable early load-bearing strength of the concrete, pre-attachment can be used Mountain pressure has already been absorbed. According to the invention, provision is further made to support the steel sheet segments on the tunnel base in the region of the dismantling front as soon as possible. This support is provisional if the tunnel is broken out in sections and the calotte is started. Then, after the dome eruption and the expansion of the tunnel in the dome area, the dismantling in the area of the tunnel rope follows.
Nach der Erfindung ist diese Abstützung nachgiebig. Das wird durch die Nachgiebigkeitselemente zwischen den Stahlblechsegmenten und der Abstützung (z. B. der Tunnelsohle) erreicht. Die Nachgiebigkeitsele¬ mente lassen eine Verformung des Gebirges zu. Dahinter steht die Philosophie, durch Gebirgsverfor ung oberhalb des Tunnels eine ganz oder teilweise selbsttragende Gewöl eausbildung herbeizuführen. Dies entlastet den Tunnelausbau.According to the invention, this support is flexible. This is achieved through the resilience elements between the steel sheet segments and the support (e.g. the tunnel sole). The resilience elements allow the rock to be deformed. Behind this is the philosophy of creating a completely or partially self-supporting arch formation through mountain deformation above the tunnel. This relieves the tunnel expansion.
Die Nachgiebigkeit im Bereich der Nachgiebigkeitselemente setzt nach der Erfindung einen Verformungshohlraum hinter den Nachgiebigkeits¬ elementen voraus. Dementsprechend wird der Beton unter Freilassung der Hohlräume hinterfüllt. Die Nachgiebigkeitselemente ermöglichen dann über die gewählte Dauer ihres Einsatzes eine kontrollierte Nachgiebigkeit.According to the invention, the compliance in the area of the compliance elements requires a deformation cavity behind the compliance elements. Accordingly, the concrete is backfilled leaving the cavities free. The compliance elements then allow controlled compliance over the selected duration of their use.
Sofern der Tunnelausbau mehrstufig stattfindet und bereits der Einsatz von Nachgiebigkeitselementen für die im Kalottenausbruch eingesetzten Stahlblechsegmente vorgesehen ist, kann es zu einer Unterbrechung der Nachgiebigkeitsfunktion kommen, wenn der Ausbruch für die Strosse erfolgt. Für den Ausbau im Strossenbereich können wiederum erfindungsgemäße Stahlblechsegmente verwendet werden, die sich über Nachgiebigkeitselemente an der Tunnelsohle abstützten. Die vorstehend beschriebene Unterbrechung der Nachgiebigkeitsfunktion hat nur geringen Einfluß auf das Setzungsverhalten bzw. Senkungsver¬ halten. Wahlweise kann auch die Nachgiebigkeit während des Strossen¬ ausbruchs erhalten bleiben. Dazu werden als Auflager für die Nach- giebigkeitselemente der kalottenseitigen Stahlsegmente Fundament- streifen gewählt, die während des Strossenausbruches ausreichenden Halt im Gebirge besitzen und/oder ausreichenden Halt in dem bereits fertiggestellten Tunnelausbau finden.If the tunnel expansion takes place in several stages and the use of compliance elements for the steel sheet segments used in the dome excavation is already planned, the compliance function may be interrupted if the breakout occurs for the bench. Steel sheet segments according to the invention, which are supported on the tunnel sole by means of resilience elements, can in turn be used for the expansion in the rung area. The above-described interruption of the compliance function has only a minor influence on the settlement behavior or lowering behavior. Optionally, the resilience can also be maintained during the stroke eruption. For this purpose, as a support for the resilience elements of the steel segments on the calotte side, foundation strips selected that have sufficient hold in the mountains during the eruption of the rungs and / or find sufficient hold in the tunnel construction that has already been completed.
Die Verformungshohlräume können solange offengehalten werden, bis sich jedes gewünschte Setzungsverhalten bzw. Entspannung des Gebir¬ ges eingestellt hat. Danach werden die Nachgiebigkeitselemente versteift. Vorzugsweise geschieht das durch Verfüllen der Verfor- mungshohlräume mit Beton. Das kann z. B. durch Einspritzen von Betonmilch erfolgen. ,„_The deformation cavities can be kept open until any desired settlement behavior or relaxation of the mountains has occurred. The compliance elements are then stiffened. This is preferably done by filling the deformation cavities with concrete. That can e.g. B. done by injecting concrete milk. , "_
Vorteilhafterweise erübrigt sich mit dem erfindungsgemäßen Stahl- Betonausbau mit innenliegenden StahlSegmenten eine zusätzl che Abdichtungsmaßnahme, wenn sich die erfindungsgemäßen Stahlblechseg¬ mente überlappen. Dann können die Überlappungsbereiche miteinander verschweißt werden. Auch eine Verspannung unter Zwischenlegen von Fugenband kommt in Betracht.The steel-concrete lining according to the invention with internal steel segments advantageously eliminates the need for an additional sealing measure if the steel sheet segments according to the invention overlap. Then the overlap areas can be welded together. Tensioning with the interposition of joint tape is also possible.
Das Hinterfüllen der Stahlsegmente mit Beton kann in verschiedener Weise erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, den Baustoff nach Aufstellen der Stahlsegmente unter gleichzeitiger Benetzung mit Wasser in den Hohlraum zwischen die Stahlsegmente und den Gebirgs- ausbruch zu blasen. In diesem Fall kann auf eine Schalung verzichtet werden, wenn der Baustoff eine entsprechende Frühfestigkeit hat.The steel segments can be backfilled with concrete in various ways. One possibility is to blow the building material into the cavity between the steel segments and the rock eruption after the steel segments have been set up while being wetted with water. In this case, formwork can be dispensed with if the building material has an appropriate early strength.
Derart schnell bindende bzw. verfestigende Betone sind handelsüblich verfügbar.Such rapidly binding or strengthening concretes are commercially available.
Eine andere Möglichkeit zur Ausformung der erfindungsgemäßen Beton- segmente besteht in der Verwendung einer Stirnschalung. Der Baustoff kann hinter die Stirnschalung hydraulisch gepumpt werden. Die Stirn¬ schalung verhindert, daß der Baustoff aus dem Hohlraum zwischen den StahlSegmenten und dem Gebirgsausbruch wieder herausfließt. Vorzugsweise erstreckt sich der im Bereich der Nachgiebigkeitsele¬ mente vorgesehene Verformungshohlraum von diesen Nachgiebigkeitsele¬ menten bis zum Gebirgsausbruch. Der Hohlraum kann auch im Abstand von dem Gebirgsausbruch enden. Dabei wird der Hohlraum jedoch immer so groß gewählt, daß die oben beschriebene Nachgiebigkeitswirkung im wesentlichen erhalten bleibt.Another possibility for shaping the concrete segments according to the invention is to use face formwork. The building material can be hydraulically pumped behind the face formwork. The end formwork prevents the building material from flowing out of the cavity between the steel segments and the rock eruption. Preferably, the deformation cavity provided in the area of the compliance elements extends from these compliance elements to the rock eruption. The cavity can also end at a distance from the eruption. In this case, however, the cavity is always chosen to be large enough to essentially maintain the resilience effect described above.
Insgesamt ist der erfindungsgemäße Ausbau in vielfältiger Hinsicht variierbar. Er kann auf die speziellen Anforderungen des Einzelfal- les eingestellt werden. Die Einstellung des erfindungsgemäßenOverall, the expansion according to the invention can be varied in many ways. It can be adjusted to the special requirements of the individual case. The setting of the invention
Ausbaues erfolgt wahlweise durch Veränderung der Anzahl der ver¬ schiedenen Segmente und/oder durch Veränderung der Zahl der Nachgie¬ bigkeitselemente. Der Ausbau eignet sich auch als Baukastensystem.Expansion is carried out either by changing the number of different segments and / or by changing the number of resilience elements. The expansion is also suitable as a modular system.
Nach der Erfindung finden vorzugsweise gewellte Stahlbleche alsAccording to the invention preferably find corrugated steel sheets as
Stahlblechsegmente Verwendung. In der gewellten Form hat das Stahl¬ blech besonders hohe Widerstände gegen Biegung. Ferner ist es von Vorteil, das Stahlblech mit Baustoffankern bzw. Bewehrungsstäben zu versehen, die sowohl eine Verbindung zu dem Baustoffsegment herstel- len als auch wahlweise eine Verstärkung des Baustoffsegmentes bewirken.Steel sheet segments use. In the corrugated form, the steel sheet has particularly high resistance to bending. It is also advantageous to provide the steel sheet with building material anchors or reinforcing bars, which both establish a connection to the building material segment and optionally also reinforce the building material segment.
Die Nachgiebigkeitselemente können aus Platten bestehen, zwischen denen Verformungsprofile vorgesehen sind. Die Gestaltung der Verfor- mungsprofile läßt sich rechnerisch und konstruktiv genau auf die gewünschte Nachgiebigkeit auslegen.The resilience elements can consist of plates, between which deformation profiles are provided. The design of the deformation profiles can be designed mathematically and constructively exactly to the desired flexibility.
Im Tunnelbau findet bislang als Baustoff Beton Verwendung. Selbst¬ verständlich ist die Erfindung nicht auf Beton beschränkt. Mit der Bezeichnung Beton sollen alle in Betracht kommenden Baustoffe umfaßt sein.So far, concrete has been used as a building material in tunnel construction. Of course, the invention is not limited to concrete. The term concrete is intended to include all building materials in question.
Hinsichtlich weiterer wesentlicher Ausgestaltungen des erfindungsge¬ mäßen Ausbaues sowie der Nachgiebigkeitselement wird auf die Unter- ansprüche, die Zeichnung und die nachfolgende Beschreibung ver¬ wiesen. In der Zeichnung zeigen dieWith regard to further essential refinements of the expansion according to the invention and the resilience element, reference is made to the subclaims, the drawing and the following description. In the drawing they show
Fig. 1 - 4 verschiedene schematisch dargestellte Ausbausituatio¬ nen eines tunnels,1 - 4 different schematically shown expansion situations of a tunnel,
Fig. 5 eine Einzelheit des nach Fig. 1 - 4 vorgesehenen Aus- baues.5 shows a detail of the expansion provided according to FIGS. 1-4.
In Fig. 1 ist mit 1 der Ausbruch für eine Tunnelkalotte und mit 2 die Sohle des Ausbruchs bezeichnet. Das Gebirge trägt die Bezeich¬ nung 1.1. Der Tunnelausbau besteht nach Fig. 1 aus einer Stahlinnen- schale 3 und einem angeformten bzw. hinterfüllten Betonsegment 1.2. Die Stahlinnenschale 3 wird aus einem Stahlwellblech von z. B. 2 - 5 mm Dicke gebildet. Die Innenschale 3 bildet ein Blechsegment. In Tunnel!ängsrichtung sind weitere Blechsegmente hintereinander ange¬ ordnet.In Fig. 1, the outbreak for a tunnel dome and 2 denotes the bottom of the outbreak. The mountains are labeled 1.1. 1 consists of a steel inner shell 3 and a molded or backfilled concrete segment 1.2. The steel inner shell 3 is made of a corrugated steel sheet of, for. B. 2 - 5 mm thick. The inner shell 3 forms a sheet metal segment. Further sheet metal segments are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the tunnel.
Anstelle der einteiligen Schale 3 können auch Schalen mit mehreren Blechsegmenten verwendet werden. Desgleichen läßt sich die Anzahl der Blechsegmente in Tunnel! ngsrichtung variieren.Instead of the one-piece shell 3, shells with several sheet metal segments can also be used. Likewise, the number of sheet segments in tunnels! Direction vary.
Zur Aneinanderreihung der Blechsegmente haben diese gemäß Fig. 1 a jeweils abgewinkelte Ränder 3.1, mit denen sie sich in Tunnellängs¬ richtung überlappen. Im Überlappungsbereich ist im Ausführungsbei¬ spiel eine Schraubverbindung vorgesehen. Anstelle der Schraubverbin¬ dungen können wahlweise auch Keil- oder Bolzenverbindungen Anwendung finden. Die einzelnen Verbindungen sind gleichmäßig am Ausbauumfang verteilt.To line up the sheet metal segments, they each have angled edges 3.1 according to FIG. 1 a, with which they overlap in the longitudinal direction of the tunnel. In the exemplary embodiment, a screw connection is provided in the overlap area. Instead of the screw connections, wedge or bolt connections can also be used. The individual connections are evenly distributed over the scope of expansion.
Gebirgsseitig ist das Blechsegment 3 mit einer Anzahl gleichmäßig verteilter Baustoffanker 3.2 versehen. Die Baustoffanker 3.2 sind verschweißt. An dem dem Blech abgewandten Ende besitzen die Bau¬ stoffanker 3.2 eine Abwinke!ung. Die Baustoffanker 3.2 dienen dazu, die Verbindung zwischen den Segmenten 1.2 und 3 zu sichern bzw. eine Verbindung herzustellen. Nach Ausbruch des Kalottenraumes 1 werden im söhligen Bereich 2 zwei Auflager 4 in Form von Betonstreifenfundamenten hergestellt. Auf die Auflager 4 wird die Innenschale 3 aufgestellt. Dabei stützt sich die Innenschale 3 über Nachgiebigkeitselemente 5.1 und 5.2 an den Aufla¬ gern ab.On the mountain side, the sheet metal segment 3 is provided with a number of evenly distributed building material anchors 3.2. The building material anchors 3.2 are welded. At the end facing away from the sheet, the structural anchors 3.2 have a bend. The building material anchors 3.2 serve to secure the connection between the segments 1.2 and 3 or to establish a connection. After the dome space 1 has erupted, two supports 4 in the form of concrete strip foundations are produced in the area 2. The inner shell 3 is placed on the support 4. The inner shell 3 is supported on the supports via resilience elements 5.1 and 5.2.
Die Einbringung der Innenschale 3 erfolgt mittels einer geeigneten Ausbaubühne oder eines als Ausbauwerkzeug umgearbeiteten Front¬ laders.The inner shell 3 is introduced by means of a suitable removal platform or a front loader redesigned as a removal tool.
Nach Positionierung der Innenschale 3 wird der Stirnbereich zwischen Innenschale 3 und Gebirge 1.1 mit einer Stirnschalung verschlossen. Ferner wird der Hohlraum 6 hinter den Nachgiebigkeitselementen mit Hilfe eines geeigneten Schalungskörpers offengehalten. Als Scha- lungskörper für den Hohlraum 6 eignen sich z. B. aufblasbare Kissen.After positioning the inner shell 3, the forehead area between the inner shell 3 and the mountains 1.1 is closed with a front formwork. Furthermore, the cavity 6 is kept open behind the resilience elements with the aid of a suitable formwork body. Suitable formwork bodies for the cavity 6 are, for. B. inflatable pillows.
Nach dem Einschalen wird der Hohlraum mit Beton verfüllt, so daß das Betonsegment 1.2 entsteht.After shuttering, the cavity is filled with concrete, so that the concrete segment 1.2 is created.
An den in Fig. 1 dargestellten Ausbau schließt sich der weitereThe further development follows from the expansion shown in FIG. 1
Ausbruch des Tunnels im Strossenbereich gemäß Fig. 2 an. Dabei wird das Betonsegment 1.2 mit der in Innenschale 3 mittels Ankern 7 in seiner Position gehalten. Die Anker 7 sind wahlweise unmittelbar mit Anbringen der Innenschale 3 oder nach dem Betonieren gesetzt worden. Das Ankersetzen unmittelbar beim Einbringen der Innenschale 3 hat den Vorteil, daß dann die Anker die Innenschale während des Hinter- füllvorganges in ihrer Position halten.Outbreak of the tunnel in the rung area according to FIG. 2. The concrete segment 1.2 is held in position with the inner shell 3 by means of anchors 7. The anchors 7 have either been placed immediately after attaching the inner shell 3 or after concreting. Anchoring directly when inserting the inner shell 3 has the advantage that the anchors then hold the inner shell in position during the backfilling process.
Beim Ausbruch des Tunnels im Strossenbereich gem. Fig. 2 gerät das Auflager 4 in Wegfall. Es wird die Tunnelsohle 8 gegossen.When the tunnel breaks out in the rung area acc. Fig. 2, the support 4 is omitted. The tunnel sole 8 is poured.
Nach Erstellung der Tunnelsohle 8 werden gemäß Fig. 3unterha!b der Innenschale 3 bzw. des die Innenschale 3 bildenden Blechsegmentes weitere Blechsegmente 9 gesetzt. Die weiteren Blechsegmente 9 über- läppen das Blechsegment 3 bei 10. Dabei sind die Nachgiebigkeits- elemente 5.1 und 5.2 nicht störend, weil sie hinter dem Blechsegment 3 angeordnet sind und über eine Platte 11 mit dem Blechsegment verbunden sind, die mit dem Blechsegment 3 abschließt.After the tunnel base 8 has been created, further sheet metal segments 9 are placed on the inner shell 3 or the sheet metal segment forming the inner shell 3, as shown in FIG. The other sheet metal segments 9 overlap the sheet metal segment 3 at 10. The resilience elements 5.1 and 5.2 not disturbing, because they are arranged behind the sheet metal segment 3 and are connected to the sheet metal segment via a plate 11, which ends with the sheet metal segment 3.
Die Blechsegmente 9 besitzen wie das Blechsegment 3 Nachgiebigkeits- elemente, die hier mit 12 bezeichnet sind und sich an der Tunnel- sohle abstützen. Hinter den Nachgiebigkeitselementen 12 entsteht ein Verformungshohlraum 13. Der Verformungshohlraum 13 wird wie der Verformungshohlraum 6 erzeugt. Anschließend wird der Hohlraum hinter den Blechsegmenten 9 mit Beton verfällt. Dabei wird zugleich derLike the sheet metal segment 3, the sheet metal segments 9 have resilience elements, which are designated here by 12 and are supported on the tunnel sole. A deformation cavity 13 is created behind the resilience elements 12. The deformation cavity 13 is produced like the deformation cavity 6. Then the cavity behind the sheet metal segments 9 is crumbled with concrete. At the same time the
Verformungshohlraum 6 geschlossen, da der Beton die Nachgiebigkeits- elemente 5.1 und 5.2 umschließt.Deformation cavity 6 closed, since the concrete encloses the compliance elements 5.1 and 5.2.
In der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausbauphase wird die Gebirgsbewegung mit dem Nachgiebigkeitselement 12 aufgenommen. Zugleich kann die Position der Blechsegmente 9 mit weiteren Ankern 14 gesichert werden.In the expansion phase shown in FIG. 3, the mountain movement is taken up with the compliance element 12. At the same time, the position of the sheet metal segments 9 can be secured with further anchors 14.
Die Fig. 1 und 3 zeigen zwei Nachgiebigkeitsphasen, wobei die Nach- giebigkeitsphase nach Fig. 1 sich entsprechend dem Arbeitsfort¬ schritt beim Tunnelausbau im Ausführungsbeispiel auf max. drei Tage beschränkt. In dieser Zeit sind bereits wesentliche Gebirgsspannun- gen ausgeglichen worden.1 and 3 show two flexibility phases, the flexibility phase according to FIG. 1 corresponding to the working progress in tunneling in the exemplary embodiment to max. limited to three days. During this time, significant mountain tensions have been balanced.
Die Nachgiebigkeitsphase nach Fig. 3 kann nach Belieben lang gestal¬ tet werden, um sicherzustellen, daß eine optimale Gebirgsformation durch Nachgeben erreicht worden ist. Anschließend wird der Verfor¬ mungshohlraum 13 mit Beton verfällt. Das gechieht vorzugsweise durch Verspritzen von Betonmilch. Zugleich wird der Verformungshohlraum mit einem Wellblechstreifen 15 gemäß Fig. 4 geschlossen. Der Blech¬ streifen 15 überlappt bei 16 die Segmente 9. Zugleich ist im Sohl- bereich ein Sohlblech 17 vorgesehen. Infolgedessen können alle Bleche 3, 9, 15 und 17 miteinander verschweißt werden. Dadurch entsteht eine dichte Blechinnenschale. Die Nachgiebigkeitselemente 5.1, 5.2 und 12 bestehen gemäß Fig. 5 aus M- oder W-förmigen Verformungsprofilen 18. Die Anzahl der Ver¬ formungsprofile und ihre Abmessungen können variieren. Damit läßt sich die Nachgiebigkeit der Nachgiebigkeitselemente beliebig ein- stellen.The flexibility phase according to FIG. 3 can be long as desired to ensure that an optimal rock formation has been achieved by yielding. Then the deformation cavity 13 is crumbled with concrete. This is preferably done by spraying concrete milk. At the same time, the deformation cavity is closed with a corrugated metal strip 15 according to FIG. 4. The sheet metal strip 15 overlaps the segments 9 at 16. At the same time, a sole plate 17 is provided in the sole area. As a result, all sheets 3, 9, 15 and 17 can be welded together. This creates a tight inner sheet metal shell. 5, the resilience elements 5.1, 5.2 and 12 consist of M-shaped or W-shaped deformation profiles 18. The number of deformation profiles and their dimensions can vary. The flexibility of the flexibility elements can thus be set as desired.
Die Verformungsprofile 18 und die Platte 11 bestehen im Ausführungs- beispiel aus dem gleichen Stahlblech wie die Segmente 3 und 9.In the exemplary embodiment, the deformation profiles 18 and the plate 11 consist of the same steel sheet as the segments 3 and 9.
Anstelle der oben beschriebenen aufblasbaren Kissen, die nach Luft¬ ablassen entfernt werden können, können auch andere Schalungskörper Verwendung finden. Dazu sind z. B. Hohlkörper aus Holz, Stahl oder Kusntstoff geeignet. Die Körper können eine verlorene Schalung bilden, d. h. die Körper verbleiben an der Einsatzstelle. Wahlweise sind die Körper für die Hohlraumbildung auch mit den Nachgiebig¬ keitselementen einstückig oder an diesen angeformt. Bei Verwendung von Nachgiebigkeitselementen aus Stahlblechkonstruktion kann der den Hohlraum bildende Formkörper z. B. durch eine Blechauswölbung ent¬ stehen.Instead of the inflatable cushions described above, which can be removed after deflating, other formwork bodies can also be used. For this purpose, e.g. B. hollow body made of wood, steel or plastic. The bodies can form a lost formwork, i. H. the bodies remain in place. Optionally, the bodies for the formation of cavities are also made in one piece with the resilience elements or are molded onto them. When using resilience elements made of sheet steel construction, the molded body forming the cavity can, for. B. ent¬ by a sheet metal bulge.
Wahlweise sind die Nachgiebigkeitselemente mit Bewehrungsbolzen versehen, die die Verankerung der Nachgiebigkeitselemente im Beton verbessern. Optionally, the compliance elements are provided with reinforcement bolts that improve the anchoring of the compliance elements in the concrete.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Stahl-Betonkonstruktion für Straßenverkehrstunnel und Eisenbahn- tunnel mit einer Innenschale aus Stahlblechsegmenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechsegmente (3, 9) mit Nachgie¬ bigkeitsabstand vorgepfändet werden, anschließend die Stahl- blechsegmente (3, 9) unter Freilassung eines Verformungshohl¬ raumes im Nachgiebigkeitsbereich mit Beton hinterfüllt werden, mindestens nach Erstellung des söhligen Bauabschnittes der1. Steel-concrete construction for road traffic tunnels and railway tunnels with an inner shell made of sheet steel segments, characterized in that the steel sheet segments (3, 9) are pre-seized with a gap of compliance, then the steel sheet segments (3, 9) with the release of a deformation hollow be backfilled with concrete in the compliance area, at least after the construction of the
Nachgiebigkeitsbereich versteift wird und die Stahlblechsegmente abgedichtet werden.Resilience area is stiffened and the steel sheet segments are sealed.
2. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechsegmente (3, 9) mit Nachgiebigkeitselemente auf ein Auflager (4, 8) gesetzt werden.2. Steel-concrete structure according to claim 1, characterized in that the steel sheet segments (3, 9) with resilience elements are placed on a support (4, 8).
3. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Verformungshohlraum mit Betonmilch ausgefüllt wird.3. Steel-concrete structure according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the deformation cavity is filled with concrete milk.
4. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufigem Ausbau die Folgeelemente an die vorher fertiggestellten Elemente anbetoniert werden.4. Steel-concrete structure according to claim 1, characterized in that the subsequent elements are concreted onto the previously completed elements in multi-stage expansion.
5. Stahl-Betonkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, gekennzeichnet durch überlappende Stahlblechsegmente (3, 9).5. Steel-concrete structure according to one or more of claims 1-4, characterized by overlapping steel sheet segments (3, 9).
6. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine geschlossene Stahlinnenschale.6. Steel-concrete structure according to claim 5, characterized by a closed steel inner shell.
7. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch verschweißte Stahlbleche.7. steel-concrete structure according to claim 6, characterized by welded steel sheets.
8. Stahl-Betonkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, gekennzeichnet durch eine den Verformungshohl aum hinter den Nachgiebigkeitselementen bildende Schalung. -/ / -8. Steel-concrete structure according to one or more of claims 1-7, characterized by a formwork forming the deformation cavity behind the resilience elements. - / / -
9. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch wiederverwendbare oder verlorene Formkörper.9. steel-concrete structure according to claim 8, characterized by reusable or lost moldings.
10. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Formkörper, die an die Nachgiebigkeitselemente (5.1, 5.2, 12) angeformt oder mit diesen einstückig sind.10. Steel-concrete construction according to claim 8, characterized by shaped bodies which are integrally formed on the resilience elements (5.1, 5.2, 12) or are integral therewith.
11. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch aufblasbare Kissen als Schalungskörper.11. Steel-concrete structure according to claim 8, characterized by inflatable cushions as formwork bodies.
12. Stahl-Betonkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 112. Steel-concrete structure according to one or more of claims 1
- 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachgiebigkeitselemente mit M- oder W-förmigen Verformungsprofilen (18) versehen sind.- 11, characterized in that the resilience elements are provided with M or W-shaped deformation profiles (18).
13. Stahl-Betonkonstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Verformungsprofile hinter den Blechsegmenten liegen.13. Steel-concrete structure according to claim 12, characterized gekennzeich¬ net that the deformation profiles are behind the sheet metal segments.
14. Stahl-Betonkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 13, gekennzeichnet durch Bewehrungsbolzen an den Nachgiebig¬ keitselementen.14. Steel-concrete structure according to one or more of claims 1-13, characterized by reinforcing bolts on the resilient elements.
15. Stahl-Betonkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 115. Steel-concrete structure according to one or more of claims 1
- 14, gekennzeichnet durch Bewehrungsstäbe (3.2) oder Baustoff- anker an den Segmenten (3, 9). - 14, characterized by reinforcing bars (3.2) or building material anchors on the segments (3, 9).
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