Uprawniony z patentu: Hoesch Aktiengesellschaft, Dortmund (Republika Federalna Niemiec); Bochumer Eisenhutte, Heintzmann Co, Bochum (Republika Federalna Niemiec) Obudowa lukowa lub pierscieniowa wodoszczelna do wylozenia podziemnych chodników, tuneli, sztolni i im podobnych Przedmiotem wynalazku jest obudowa lukowa lub pierscieniowa wodoszczelna do wylozenia pod¬ ziemnych chodników, tuneli, sztolni, szybów i im podobnych, zwlaszcza krzywoliniowo przebiegaja¬ cych z zastosowaniem polaczonych betonowym wypelnieniem z calizna jednakowych, usytuowa¬ nych jeden za drugim w kierunku trasy, stalo¬ wych segmentów profilowych o przekroju w ksztalcie koryta, polaczonych ze soba szczelnie w spoinach wzdluznych i poprzecznych przy czym segmenty te otwartymi stronami koryt sa zwróco¬ ne w kierunku calizny a ich zasadmdozo równo¬ legle do kierunku trasy usytuowane kolnierze sa róznie uksztaltowane tak, ze kolejno w kierunku trasy usytuowane stalowe segmenty profilowe sa ze soba sprzegane w obszarze spoin poprzecznych ze znacznym luzem wzdluznym w kierunku trasy.Przy tego rodzaju wylozeniach zasadniczy prob¬ lem polega na tym, by jednakowe, walcowane lub wyciete z walcowanej blachy stalowej segimenty profilowe uksztaltowac tak by mogly byc one wytwarzane latwo i tanio z uwzglednieniem opty¬ malnego statycznie rozkladu masy materialu, a ^ponadto tak, by mozna bylo te segmenty la¬ czyc szczelnie w obszarze ich kolnierzy równiez przy uwzglednieniu wzajemnego ich usytuowania pod pewnym katem w obszarze zakretu trasy.Znane sa rózne rozwiazania tego problemu, po¬ legajace na tym, ze oba odmiennie uksztaltowane kolnierze po umieszczeniu pomiedzy nimi bdpo- 10 15 25 30 wiedniego uszczelnienia laczy sie ze soba przez wzajemne zahaczenie a spoiny poprzeczne pomie¬ dzy kolejnymi segmentami laczy sie przynaj¬ mniej w obszarze spoin wzdluznych dodatkowo nakladkami, przy czym wewnatrz strefy zahacze¬ nia jak równiez w stosunku do nakladek pozosta¬ wia sie taki luz wzdluzny, ze w obszarze zakretu trasy, spoiny katowe moga byc zakryte bez utra¬ ty wodoszczelnosci.Znane jest równiez, ze przy rezygnacji z bez¬ posredniego zahaczenia konców kolnierzy kolej¬ nych segmentów, powstajace na zakrecie katowe szczeliny wypelnia sie z zastosowaniem odpowied¬ niego uszczelnienia, klinowymi w przekroju rama¬ mi wyrównawczymi lub tez wykonuje sie ramy wyrównawcze o przekroju w ksztalcie litery U tak, ze katowe szczeliny mostkowane sa przez za¬ cisniecie odpowiednich listw kolnierzowych seg¬ mentów profilowych lub tez ram obudowy.Okazalo sie, ze te znane srodki powoduja nie¬ celowy statycznie i/lub pod wzgledem techniki walcowania rozklad masy materialu w ksztalcie przekroju segmentu uniemozliwiaja uzyskanie wy¬ starczajaco duzego luzu wzdluznego, jaki jest potrzebny by móc obudowywac równiez obszary chodnika o malych katach krzywizny. Ponadto do¬ datkowe stosowanie nakladek okazalo sie szkodli¬ we i w wielu przypadkach zbedne ze wzgledu na zastosowane wypelnienie betonowe.Celem wynalazku jest usuniecie niedogodnosci 77 4783 77 478 1 znanej obudowy a zadaniem wynalazku jest ulep¬ szenie obudowy opisanego typu tak, by stalowe segmenty profilowe mialy statycznie, a zwlaszcza pod wzgledem technologii walcowania, korzystne uksztaltowamie, umozliwiajace ponadto zmostko- wanie równiez wiekszych spoin katowych pomie¬ dzy usytuowanymi kolejno w kierunku trasy seg¬ mentami, bez rezygnowania z zalety wodoszczel¬ nosci.Zadanie to zostalo rozwiazane dzieki temu, ze wedlug wynalazku stalowe segmenty profilowe maja po jednej stronie kolnierz, którego czesc koncowa jest^ja^criibiona, natomiast przeciwlegly .^Jfiolflierz, ma T^4 koncowa odgieta w kierunku \ jfee&ci dennej segLentu, przy czym wielkosc tego \ odgiecia jest w jfczyblizeniu równa grubosci po- \ grubijanej ^cafe^^l^oncowej pierwszego kolnierza, \a usytuowattlej^KoldJfno w kierunku trasy stalowe isegmeflfjrprofilowe, w obszarze swych spojen po- przecznych, zachodza na znacznym odcinku na siebie swymi odmiennie uksztaltowanymi kolnie¬ rzami.Korzystnie stalowe segmenty profilowe o prze¬ kroju zblizonym do kapelusza maja srodki ciez¬ kosci przesuniete w kierunku do kolnierzy, przy czym oba odmiennie uksztaltowane kolnierze ma¬ ja jednakowe powierzchnie przekroju, których suma jest wieksza niz powierzchnia przekroju czesci dennej.Tego ksztaltu stalowy segment profilowy jest latwy do wytworzenia zarówno przez walcownie jak równiez przez wyciecie z walcowanej blachy stalowej i ma korzystny z punktu widzenia sta¬ tyki w swym przekroju rozklad mas materialu, ponadto ma takie uksztaltowanie kolnierzy, ze daja sie one w siebie nawzajem wsuwac z wy¬ starczajacym wzajemnym pokryciem lub z wy¬ starczajacych luzem wzdluznym oraz wystarczaja¬ cym luzem katowym.Korzystne jest by czesci koncowe obu kolnierzy, z jednej strony pogrubiona a z drugiej strony odgieta, mialy w kierunku trasy dlugosc, odpowia¬ dajaca w przyblizeniu polowie dlugosci kolnierza.Aby zapewnic równiez uszczelnienie w wiek¬ szych spoinach katowych, usytuowane naprzeciw siebie w obszarze spoiny poprzecznych powierzch¬ nie czolowe pogrubionej czesci koncowej kolnierza z jednej strony i wygietego odisadlzenia z drugiej strony, sa tak uksztaltowane, ze tworza pomie¬ dzy soba kat rozbiezny w kierunku osi tnasy a w przestrzeni klinowej, utworzonej przez ten kat oraz przez wolny odcinek koncowy odgietej czesci kolnierza zamknieta jest znana, wykonana zwlasz¬ cza jako pasmowa, uszczelka, na przyklad z ela¬ stycznego, podatnego materialu.Nakladajace sie w obszarze spoin poprzecznych czesci koncowe kolnierzy sa korzystnie polaczone ze soba za pomoca szczelnego spawania w osta¬ tecznie ustalonych polozeniach wzajemnych. To szczelne spawanie jest wykonywane dopiero wte¬ dy, gdy wypelnienie betonowe, laczace segmenty obudowy z calizna jest juz wystarczajaco zwiaza¬ ne i zupelnie sztywne, przez co uniemozliwione jest juz jakiekolwiek wzajemne przemieszczenie stalowych segmentów profilowych. W takim przy¬ padku,uszczelnienie w przestrzeni klinowej po¬ miedzy koncami kolnierzy jest tylko tymczasowe, natomiast ostateczne uszczelnienie spoin poprzecz¬ nych nastepuje dopiero pózniej przez spawanie. 5 Utworzone przez szczelne spawanie spoiny spa¬ walnicze sa przy tym usytuowane-J jako spoiny pachwinowe na zwróconej do wnetrza stronie o- budowy, pomiedzy krawedzia czolowa odgietej czesci a powierzchnia wewnetrzna nalozonej z zewnatrz na te czesc pogrubionej czesci konco¬ wej sasiedniego kolnierza.W wielu przypadkach montaz obudowy jest znacznie ulatwiony gdy przynajmniej dwa usytu¬ owane kolejno w kierunku trasy stalowe segmen¬ ty profilowe sa ze soba polaczone w jedna calosc za pomoca spawania w obszarze spoiny poprzecz¬ nej. Test tó stwarzane przez mozliwosc, ze stalo¬ we segmenty profilowe w obszarze swych spoin poprzecznych moga byc ze soba zespawane pod katem klinowym, odpowiadajacym przebiegowi krzywizny trasy, tak ze zbedne jest juz doklad¬ ne dobieranie wielkosci spoiny katowej na miej¬ scu budowy.Korzystne jest ponadto, ze koryta stalowych segmentów profilowych sa wypelnione betonem z zastosowaniem pomiedzy segmentami a beto¬ nem powloki chroniacej przed korozja.Dalsze istotne ulepszenie otrzymano wedlug wy¬ nalazku przez to, ze usytuowane kolejno na ob¬ wodzie stalowe segmenty profilowe maja na swych koncach dospawane odcinki ksztaltowników stalowych, którymi segmenty te opieraja sie 0 siebie w obszarze swych spoin wzdluznych z za¬ stosowaniem uszczelnienia pomiedzy nimi a po¬ nadto ze sa ze soba zespawane. Dospawane na koncach stalowych segmentów profilowych, od¬ cinki stalowych ksztaltowników maja przekrój prostokatny o dlugosci krawedzi równej w przy¬ blizeniu polowie wysokosci segmentu profilowego, przy czym zakrywaja one przynajmniej polowe wysokosci segmentu od strony kolnierzy, nato¬ miast polowa segmentu od strony czesci dennej jest od strony czolowej zakryta dospawanymi pla¬ skimi plytami stalowymi. Usytuowane kolejno w kierunku trasy odcinki ksztaltowników stalo¬ wych na swych koncach sa sciete w przyblizeniu zgodnie z róznym uksztaltowaniem kolnierzy seg¬ mentów i sa ze soba zespawane.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia chodnik z zamknieta obudowa pierscieniowa, fig. 2 obudowe z fig. 1 w przekroju wzdluznym, fig. 3 obudowe w przekroju wzdluz linii III—III z fig. 2, fig. 4 powierzchnie czolowe stalowych segmentów profilowych w widoku per¬ spektywicznym a fig. 5 spoine poprzeczna dwóch kolejnych, usytuowanych wzgledem siebie pod katem, stalowych segmentów profilowych w prze¬ kroju.Obudowa pierscieniowa przedstawiona na fig. 1 w przykladzie rury tunelowej dla ruchu pod¬ ziemnego, w szczególnosci dla kolei podziemnej posiada pierscienie 1 obudowy, usytuowane bez¬ posrednio jeden za drugim w kierunku trasy, zlozone kazdy z czterech umieszczonych kolejno 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607748T s5 8 na obwodzie stalowych segmentów profilowych 3, polaczonych ze soba spoinami, wzdluznymi 2, przy ezym podloze jezdne jest utworzone przez umiesz¬ czone w dolnej czesci przekroju pierscienia, pelne dno betonowe 4. Obudowa jest otoczona calizna 5 w przestrzeni pomiedzy obudowa a calizna wyko¬ nane jest betonowe wypelnienie 6, Jak pokazano na fig. 2, stalowe segmenty pro¬ filowe 3 maja w przekroju w przyblizeniu ksztalt kapelusza, przy czym srodek ciezkosci tego prze¬ kroju jest przesuniety w kierunku kolnierzy 7, 8 poniewaz oba kolnierze 7, 8 wprawdzie o róznych ksztaltach maja jednak przekroje równe sobie razem wieksze od przekroju czesci dennej 9. Seg¬ ment profilowy jest ponadto wykonany tak, ze ma wzmocnienie w obszarze przejsciowym pomie¬ dzy kolnierzami a srodnikami. Takie wzmocnienie scianki ma oprócz statycznych przede wszystkim te zalete, ze wypelnienie betonowe 10* koryta seg¬ mentu lepiej sie trzyma bez koniecznosci stoso¬ wania dodatkowego zakotwienia.Podobnie wzmocnione sa równiez obszary przej¬ scia pomiedzy srodnikami a czescia denna przez zastosowanie zaokraglenia o duzym _ promieniu wewnetrznym, co umozliwia zginanie ksztaltow¬ ników w segmenty bez niepozadanych wybrzuszen dna ksztaltownika.Jak pokazano ponadto na fig. 2 oba kolnierze 7 i 8 sa równiez w ten sposób uksztaltowane, ze kolnierz 7 ma pogrubiony odcinek 7a? rozciagaja¬ cy sie w przyblizeniu na polowie dlugosci kolnie¬ rza, natomiast równiez rozciagajacy sie w przy¬ blizeniu na polowie dlugosci kolnierza odcinek koncowy przeciwleglego kolnierza 8 ma odgiecie 8a, skierowane do czesci dennej 9.Wielkosc odgiecia 8a odpowiada przy tym w przyblizeniu grubosci pogrubionego odcinka kon¬ cowego 7a drugiego kolnierza. W obszarze swych , sipojen poprzecznych, usytuowane jeden za drugim w kierunku trasy JC stalowe segmenty profilowe 3 wchodza w siebie swymi róznie uksztaltowany¬ mi odcinkami koncowymi 7a i 8a kolnierzy tak, ze odcinki te na siebie nawzajem zachodza.Na fig. 5 pokazano, ze usytuowane jeden za drugim segmenty 3 moga w ten sposób byc la¬ czone równiez przy pomocy klinowej sioiny po¬ przecznej 11. Aby spoiny poprzeczne 11, równiez w przypadku katowego uksztaltowania w obsza¬ rze zakretu trasy, mialy zadowalajace uszczelnie¬ nie przynajmniej tymczasowe, w obszarze spoiny ulozona jest pasmowo uksztaltowana uszczelka 12 z elastycznego, podatnego tworzywa sztucznego, która daje sie latwo dopasowac, do róznych sze¬ rokosci szczelin. Aby uniemozliwic wycisniecie uszczelki. 12 ze spoiny 11 powierzchnie czolowe uszczelnianych odcinków koncowych 7a i 8a kol¬ nierzy sa tak uksztaltowane, ze tworza pomiedzy soba kat rozbiezny w kierunku do osi trasy. W ten sposób odksztalcenie uszczelki 12 jest okreslo¬ ne przez ten kat oraz przez przestrzen klinowa zamknieta wolna czescia odcinka koncowego 8a.Qdy tylko umieszczane kolejno jeden za drugim stalowe segmenty profilowe, po utwardzeniu7 sie betonowego wypelnienia 6, uzyskaja swe ostatecz¬ ne wzajemne polozenie, nakladajace sie wzajem¬ nie na siebie odcinki koncowe 7a, 8a kolnierzy 7 i 8 sa dodatkowo ostatecznie laczone ze soba przez szczelne spawanie. Powstala spawana spoi¬ na pachwinowa 13 usytuowana jest na zwróconej 5 do wnetrza stronie obudowy pomiedzy krawedzia czolowa odgietego odcinka koncowego 8a a po¬ wierzchnia wewnetrzna nalozonego nan z zew¬ natrz, poszerzonego odcinka koncowego 7a kol¬ nierza 7.W przykladzie pokazanym na fig. 5 dwa usy¬ tuowane jeden za drugim w kierunku trasy sta¬ lowe segmenty profilowe 3 sa ze soba tak zlaczo¬ ne w jedna calosc, spawalnicza spoina 13 w ob¬ szarze spoiny poprzecznej 11, ze tworza ze soba kat a (alfa) odpowiadajacy zakretowi trasy.Jak pokazano na fig. 4 segmenty 3, usytuowa¬ ne kolejno na obwodzie obudowy, maja na swych koncach dospawane odcinki ksztaltowników 14, za pomoca których stykaja sie one ze soba po¬ przez nie przedstawione na rysunku uszczelnienie a pózniej sa dodatkowo ze soba pospawane. Do¬ spawane na koncach segmentów 3 odcinki ksztal¬ towników 14 maja w przekroju ksztalt prostokata o dlugosci równej w przyblizeniu polowie wyso¬ kosci tak, ze przynajmniej polowy wysokosci ksztaltowników od strony kolnierza pokrywaja stalowe segmenty profilowe. Polówka stalowego ksztaltownika profilowego od strony dna jest od strony czola zakryta przyspawana plytka stalo¬ wa 15.Usytuowane jeden za drugim w kierunku trasy X odcinki ksztaltowników stalowych 14 sa na swych koncach sciete w miejscach 16 i 16a w przyblizeniu odpowiednio do ksztaltu kolnierzy stalowych segmentów profilowych i sa ze soba zespawane.Jak pokazano ponadto na fig. 1—3, stalowe segmenty profilowe 3 sa na stronie wewnetrznej, zwróconej do osi trasy, polaczone kazdy trzema* równolegle do osi trasy usytuowanymi trzpienia¬ mi 17, przy ozym usytuowane kolejno w kierunku trasy trzpienie sa oparte o siebie bezposrednio czolowo w celu bezposredniego przenoszenia na¬ cisku. Na fig. 1 pokazano, ze trzpienie 17 usytuo¬ wane w stalowych segmentach profilowych na ob¬ wodzie obudowy maja pomiedzy soba równe od¬ stepy.Trzpienie 17 sluza glównie do tego by podczas drazenia tunelu przyjmowac wytwarzany przez urzadzenie drazace nacisk rzedu 300 t i przenosic go na wystarczajaco duza ilosc kolejnych piers¬ cieni 1 obudowy jak dlugo betonowe wypelnienie 6, laczace obudowe z calizna 5 nie jest jeszcze wystarczajaco utwardzone. W tym celu na pierw¬ szym pierscieniu obudowy, "liczac w kierunku dra¬ zenia, sa zastosowane trzpienie 17 z rozlacznie na¬ lozonymi trzewikami dociskowymi 18.Trzpienie 17, w najprostszej postaci sa zespa¬ wane z czesciami dennymi 9 stalowych segmentów profilowych 3, jednak w celu ich latwiejszego u- suwania, w przykladzie wykonania przedstawio¬ nym na fig. 2 i 3 sa one polaczone ze stalowymi segmentami profilowymi 3 nieruchomo w kierun¬ ku wzdluznym lecz rozlacznie. Trzpienie 17, wyko¬ nane z ksztaltowników o przekroju kwadrato- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 wym, sa w tym celu wyposazone w przyspawane elementy mocujace w postaci widelek 19, pomie¬ dzy które wchodza przyspawane do stalowych segmentów profilowych 3 Japy mocujace 20^ przy czym zazebiajace sie ze soba czesci maja otwór do osadzenia klina mocujacego 21. Ponadto opie¬ rajace sie o siebie powierzchniami czolowymi kon- ce usytuowanych kolejno w kierunku trasy trzpie¬ ni 17 sa polaczone ze soba rozlacznie za pomoca obejm sciskajacych 22. Jedina polowa kazdej o- bejmy 22 ma na jednym koncu lejkowate rozsze* rzenie 22* w celu lepszego centrowania i prowa¬ dzenia laczonych ze soba konców trzpieni 17, Po dociagnieciu do siebie polówek obejim 22 Jejkowa- te rozszerzenia 22a moga byc wypelnione podluz¬ nymi klinami 23 aby trzpienie 17 ustawic na jed¬ nej' linii.W przykladzie wykonania z fig. 2 polaczone ze soba przez spawanie segmenty 3 zaopatrzone sa we wspólne, przebiegajace przez cala ich szero¬ kosc trzpienie 17. PL PL