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WO2019197265A1 - Verfahren zum sanieren, reparieren, verstärken, schützen oder neu erstellen von wellblechtunnels sowie derartige wellblechtunnels - Google Patents

Verfahren zum sanieren, reparieren, verstärken, schützen oder neu erstellen von wellblechtunnels sowie derartige wellblechtunnels Download PDF

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Publication number
WO2019197265A1
WO2019197265A1 PCT/EP2019/058485 EP2019058485W WO2019197265A1 WO 2019197265 A1 WO2019197265 A1 WO 2019197265A1 EP 2019058485 W EP2019058485 W EP 2019058485W WO 2019197265 A1 WO2019197265 A1 WO 2019197265A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tunnel
layer
corrugated
corrugated metal
shotcrete
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/058485
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Etienne PELLISSIER
Original Assignee
S&P Clever Reinforcement Company 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 S&P Clever Reinforcement Company Ag filed Critical S&P Clever Reinforcement Company Ag
Priority to EP19719434.3A priority Critical patent/EP3775494A1/de
Priority to AU2019252161A priority patent/AU2019252161A1/en
Priority to CA3097550A priority patent/CA3097550A1/en
Priority to US17/046,048 priority patent/US11572787B2/en
Publication of WO2019197265A1 publication Critical patent/WO2019197265A1/de

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04GSCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00Working measures on existing buildings
    • E04G23/02Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E04G23/0233Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements of vaulted or arched building elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04Lining with building materials
    • E21D11/10Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/107Reinforcing elements therefor; Holders for the reinforcing elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01FADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F5/00Draining the sub-base, i.e. subgrade or ground-work, e.g. embankment of roads or of the ballastway of railways or draining-off road surface or ballastway drainage by trenches, culverts, or conduits or other specially adapted means
    • E01F5/005Culverts ; Head-structures for culverts, or for drainage-conduit outlets in slopes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04Lining with building materials
    • E21D11/10Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14Lining predominantly with metal

Definitions

  • This invention relates to both the renovation, repair, reinforcement as well as the re-creating corrugated metal tunnels, such as those used mainly for underpasses.
  • Bridges and culverts for paths and waters are necessary components of the road and waterway network.
  • the maintenance of corrugated steel tunnels is a special technical challenge.
  • Biegeweiche, elastic embedded in the ground pipes made of corrugated iron or corrugated steel tubes offer a building system, which proves to be ideal for many problems.
  • Corrugated steel tunnels were first used in the 1950s and offer a number of advantages:
  • Corrugated steel structures are on the site of corrugated and according to the building form curved steel plates having a sheet thickness of 2.50 mm to 8 mm, mounted by means of screw.
  • the corrugated sheets may also be helically rolled at a steep pitch and then joined along their edges to produce a tube.
  • Common shapes are in cross-section circular profiles, mouth profiles of different height / width ratios, ellipses, circular and basket bows. Afterwards this corrugated iron construction is showered with gravel and then soil, for example as part of a dam. Optimized corrugations are available for the respective application.
  • corrugated metal tunnels have a diameter of between 1 .5 m to 2.5 m, with even greater feasible.
  • a large number of special profiles can be designed using modified radii and opening angles in order to optimally align them to the intended use. For example, existing tracks or pipelines can be bridged with the arches. Also proven is the securing and renovation of old vaulted bridges and culverts while traffic is running using precast steel components. Again, the profile can be optimally adapted to the vault cross section.
  • corrugated iron structures are also used in industry and agriculture.
  • the steel prefabricated parts are used to produce gravel extraction tunnels, where heap heights of up to 25 m are possible, as well as silos, which are used for the storage of sand, gravel, gravel and the like.
  • Deduction tunnels can have individual design details such as Funnel inlets, inclination changes, pump sump, attachment for cables and the like.
  • the tunnels can be easily dismantled after years and converted into another minefield.
  • Silos that require a simple foundations on ring foundations are executed up to 12 m in height and 16 m in diameter.
  • Slurry tanks made of prefabricated corrugated board for agricultural enterprises are circular tanks that stand up on a reinforced concrete slab, provided with a secure joint seal and special corrosion protection. These containers are also suitable as industrial water tanks in the industry.
  • the object of the present invention is to provide a method for efficient, rapid and cost-effective renovation, repair or reinforcement of such corrugated iron tunnel, but also a method for rebuilding a corrugated iron tunnel, with a longer life of the structure, a Increasing the load or both at low cost should be ensured.
  • This object is achieved by a method for rehabilitating, repairing, reinforcing, protecting or re-creating corrugated metal tunnels in which
  • anchoring elements are welded, screwed, riveted, glued or injected onto the cleaned side of the corrugated sheets
  • Figure 1 The mouth of a finished corrugated sheet underpass;
  • Figure 2 shows a schematic cross section through a corrugated steel tunnel;
  • FIG. 3 shows a partially collapsed corrugated steel tunnel;
  • Figure 4 A strongly corroded up to about one third of its height, water-carrying corrugated steel tunnel;
  • Figure 5 The first step in the treatment of a corrugated sheet for a reinforced
  • Corrugated steel tunnel the placement of headed bolts, shown here on the occasion of a laboratory test;
  • FIG. 6 The second step for the treatment of a corrugated sheet for a reinforced corrugated steel tunnel - the overmoulding of the head bolts with a layer of shotcrete, here shown on the occasion of a laboratory test;
  • Figure 7 The third step for the treatment of a corrugated sheet for a reinforced
  • Corrugated steel tunnel - laying a reinforcing net on the sprayed concrete layer shown here on the occasion of a laboratory test;
  • Figure 8 A view of the inside of a corrugated metal tunnel, whose
  • Corrugated sheets are equipped with headed bolts, shown here on the occasion of a laboratory test; Figure 9 A closer look at the inside of this corrugated metal tunnel with the head bolts;
  • FIG. 11 the application of the topcoat shotcrete or wet sprayed mortar and the smoothing of this topcoat
  • FIG. 12 A corrugated steel tunnel whose lower, water-bearing side has been reinforced and rehabilitated.
  • FIG. 1 An example of a finished corrugated iron underpass is shown in Figure 1.
  • the curved corrugated sheet formed into a tube, whose crests and troughs run along the circumference of the tube, gives the tunnel the necessary stability. It absorbs the weight of the overlying weight, like two bows of a bridge.
  • the upper semicircle of the pipe forms the first arch, and the lower semicircle of the pipe forms the lower arch.
  • the pipe is surrounded on all sides by bulk material.
  • FIG. 2 To understand the structure of such a corrugated sheet underpass a schematic cross section through a corrugated steel tunnel is shown in Figure 2.
  • such passages result from landfills for railroad tracks, motorway sections, etc., or other earthworks or dams that are piled up over the corrugated steel tunnels.
  • the corrugated steel tunnel 1 is created, and afterwards a landfill 2 is created over him.
  • the cross section of such a corrugated sheet tunnel 1 looks as shown in this figure 2.
  • an artificial foundation 3 is created. This is shaped so that it forms a Kännel 4 as a base and thus lateral support benches 5.
  • corrugated sheet 7 is laid with the profile shown here 7, in such a way that the wave crests each run along the profile of the tunnel and the tunnels Longitudinal axis that extends transversely to the waves.
  • Individual corrugated metal sections can be riveted, screwed or be welded together.
  • Corrugated-iron pipes can also be produced by winding corrugated sheets in a helical form, in which case the adjoining longitudinal edges of the corrugated sheet are firmly joined together. They can also overlap easily.
  • the created corrugated iron profile 7 is supported on both sides with a landfill 8 gradually. It creates a steep ramp on both sides, which extends to the height of the zenith of the corrugated metal profile 7 or this just barely covered.
  • a cover plate 12 is placed, for example made of a concrete. This whole construction stabilizes the corrugated metal profile 7, so that it can not yield to any side, but from the outside on all sides evenly loaded on pressure, similar to the arches of a bridge. Outside the structure around a build-up 2 is created from soil, such as a pile to a dam, which is crossed by this tunnel.
  • Such a tunnel can be damaged. Excessive stress can cause the corrugated iron profile 7 to be deformed or, in the worst case, even to collapse or collapse.
  • a damaged corrugated metal profile 7 can be raised at best by means of hydraulic supports again, but must then be strengthened to prevent further collapse.
  • the present method is usually concerned with reinforcing an intact existing corrugated metal profile 7 of a tunnel in order to prevent deformation or collapse.
  • the method also offers the possibility to carry out a newly created corrugated steel tunnel much stronger by the corrugated iron profile is reinforced outside or inside.
  • FIG. 4 shows another possible damage to a corrugated steel tunnel. It is shown here a water-carrying corrugated steel tunnel 1 1, the corrugated sheet 6 has suffered greatly over time due to the flowing water 9. On the one hand, the corrugated sheet 6 is corroded despite galvanization in the lower third 10 of the height of the tunnel profile and on the other hand, it is weakened by the constant abrasive action of the water and the entrained by him bedload in the lower region 10, that is, the wall thickness has been reduced there due to material removal. The corroded and weakened area is indicated by the arrow 18.
  • anchoring elements 13 are fastened to the corrugated sheet metal as shown in FIG. 5 on the basis of a laboratory test, for example in the form of headed bolts or cap screws or similar anchoring elements. In practice, this setting of anchoring elements 13 usually takes place directly on the corrugated steel tunnel, which is to be renovated, repaired or protected. These anchoring elements 13 are screwed onto the side of the corrugated sheet 6 to be reinforced, riveted, glued or welded so that mushroom-shaped bolts protrude away from this corrugated sheet.
  • Such bolts can also be shot with a corresponding, for example, operated with compressed air gun into the sheet.
  • a corresponding, for example, operated with compressed air gun into the sheet.
  • about 4 to 8 or more such bolts are set per square meter.
  • the number of bolts used depends on the thickness of the sheet and its curvature. The ultimate goal is to ensure the adhesion of the subsequently applied mortar by means of these anchoring elements 13, and also to ensure the attachment of a reinforcing mesh.
  • the corrugated sheet 6 is over-injected with a shotcrete 15 in a second step, so that the anchoring elements 13, ie the bolt, just barely protrude from the otherwise evenly applied concrete layer, also shown here on the basis of a laboratory experiment.
  • the concrete layer is applied on site to the object or the wall of the corrugated steel tunnel.
  • at least one reinforcing mesh 16 is placed on the sprayed-on concrete layer 15, likewise shown here on the basis of a laboratory test in the open, but in practice directly on the object or on the anchoring elements 13 and a cover layer Concrete or mortar.
  • This Arm istsnetzt 16 may, if necessary, be fixed to the bolt or screw heads or other anchoring elements 13.
  • reinforcing mesh is a carbon fiber network, which has, for example, a density of 1790 kg / m 3 , a modulus of elasticity of 240 GPa, a tensile force resistance over a width of 500 mm from 4300 GPa and an elongation at break of 1 .75%, ie a break occurs after an elongation of 101.75% of the original length.
  • Such networks are delivered in rolls.
  • these steps in FIGS. 5 to 7 are therefore illustrated on a corrugated sheet 6 lying flat on the ground, as was the case in the course of a laboratory experiment.
  • the sheets used are usually between 1 .25 mm and 1 .65 mm thick and available in sections of 2.50 mx 0.80 m or smaller.
  • Such corrugated sheets 6 can be installed afterwards to a tunnel profile, by connecting with each subsequent corrugated metal sections.
  • the flat sheets are used for the sole.
  • curved sheets are prepared in the same way.
  • FIG. 8 shows a corrugated metal profile 7 of a tunnel, which was initially equipped with anchoring elements 13 in the form of headed bolts or cap screws.
  • This profile 7 here also carries laid along the tunnel power lines 14.
  • Figure 9 shows a view of the inside of a corrugated iron tunnel, the corrugated sheets 6 are equipped with anchoring elements 13 in the form of head bolts. As shown here, these can easily protrude in different directions from the plate - the main thing is that they protrude from the plate. You could also be all radially projecting aligned.
  • This second shotcrete layer can be smoothed at the end.
  • a wet sprayed mortar can be used for this second layer, which is then left to cure raw or can also be smoothed.
  • Figure 11 shows how the application of the top layer shotcrete or wet sprayed mortar and the smoothing of this top layer takes place, which was created here in the lower part of the tunnel profile.
  • FIG. 12 shows a corrugated steel tunnel whose lower, water-bearing side has been reinforced and rehabilitated.
  • a corrugated iron profile of a corrugated metal tunnel is significantly enhanced.
  • a corrugated iron profile can also be reinforced on its outside, in the train building the corrugated iron tunnel, if the corrugated iron profile is not filled up yet.

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Abstract

Das Verfahren dient zum Sanieren oder zum neu Erstellen von Wellblech-Tunneln. Zunächst werden die Innenseiten oder Aussenseiten der Wellbleche (6) zum Reinigen und Raumachen sandgestrahlt. Dann werden Verankerungselemente (13) auf die rau gemachte Seite der Wellbleche (6) angeschweisst. Es wird dann eine Schicht (15) Spritzbeton auf diese rau gemachte Seite der Wellbleche (6) aufgebracht, zum Erhalt einer glatten bis grob glatten Beschichtung über die Wellenberge und Wellentäler des Wellblechs. Dann wird ein Armierungsnetz (16) auf diese Schicht (15) aufgelegt und mit einer zweiten Schicht (17) Spritzbeton oder Nass-Spritzmörtel wird das Armierungsnetz (16) überdeckt. Die Deckschicht kann bedarfsweise geglättet werden. Ein solchermassen sanierter oder ausgerüsteter Wellblechtunnel besteht also aus Wellblechen, die mit der Verlaufrichtung ihrer Wellenbergen und Wellentäler parallel zur Umfangsrichtung des Tunnelprofils verlaufend die Tunnelwände und Tunneldecken einkleiden. Die Wellbleche (6) auf der Tunnelinnen-und/oder Tunnelaussenseite sind mit einer aufgetragenen armierten Betonschicht (15, 17) verstärkt.

Description

Verfahren zum Sanieren
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Verstärken, Schützen oder neu Erstellen von Wellblechtunnels sowie derartige
Wellblechtunnels
[0001] Diese Erfindung betrifft sowohl die Sanierung, die Reparatur, Verstärkung wie auch das neu Erstellen von Wellblech-Tunnels, wie solche vor allem für Unterführungen eingesetzt werden. Brücken und Durchlässe für Wege und Gewässer sind notwendige Bestandteile des Strassen- und Wasserweg-Netzes. Die Erhaltung von Wellblechtunneln gestaltet sich dabei als besondere technische Herausforderung. Biegeweiche, elastisch im Erdreich eingebettete Rohre aus Wellblech bzw. Wellstahlrohre bieten ein Bausystem, welches sich für zahlreiche Problemstellungen als ideal erweist. Wellblechtunnels wurden in den 1950er Jahren erstmals eingesetzt und sie bieten eine Reihe von Vorteilen:
• schnell in Vorbereitung und Bauausführung,
• wirtschaftlich und mit gutem Korrosionsschutz dauerhaft und kaum setzungsempfindlich,
• bestehende Wellblechbauwerke sind durch Anschluss von neuen Stahlfertigteilen verlängerbar,
• Marode Brückenbauwerke bzw. Gewölbe sind durch das Einziehen von Wellblechbauwerken ohne Einfluss auf den darüber geführten Verkehr sanierbar. [0002] Wellstahlbauwerke werden auf der Baustelle aus gewellten und entsprechend der Bauwerksform gekrümmten Stahlplatten, die eine Blechdicke von 2,50 mm bis 8 mm aufweisen, mittels Schraubverbindungen montiert. Alternativ können die Wellbleche auch mit einer steilen Gewindesteigung helixförmig gerollt werden und dann längs ihrer Ränder verbunden werden, sodass ein Rohr erzeugt wird. Übliche Formen sind im Querschnitt Kreisprofile, Maulprofile unterschiedlicher Höhen-/Breiten- Verhältnisse, Ellipsen, Kreis- und Korbbögen. Hernach wird diese Wellblechkonstruktion mit Schotter und dann Erdreich überschüttet, zum Beispiel als Teil eines Dammes. Es stehen optimierte Wellungen für den entsprechenden Anwendungsfall zur Verfügung. Bekannte Anwendungsgebiete sind Durchlässe für Wege und Wasserläufe, etwa um Geländeerhebungen oder Dämme zu durchqueren, wie solche als Strassen- oder Bahntrassees oftmals angelegt sind. In Frankreich allein zum Beispiel zählt man 1073 solche Wellblechtunnel unter nationaler Überwachung, und 3000 bis 4000 unter Überwachung durch die einzelnen Departements.
[0003] In Verbindung mit komplettierenden Konstruktionselementen wie Stahlwänden, Abknickungen, Stützen, Einstiegen, usw. lassen sich auch wirtschaftliche Verrohrungen beliebiger Länge, Regenrückhalte- und Rückstaukanäle, Leitungssammelkanäle, Fluchttunnel oder Entwässerungsstollen in Deponien in dieser Weise errichten. Das Angebot an Standardquerschnitten ist auf die verschiedenen Anwendungsbedingungen zugeschnitten.
[0004] Die meisten dieser Wellblech-Tunnels weisen einen Durchmesser von zwischen 1 .5 m bis 2.5 m auf, wobei auch noch grössere realisierbar sind. Neben den Standardquerschnitten lassen sich durch veränderte Radien und Öffnungswinkel eine Vielzahl von Sonderprofilen gestalten, um sie optimal auf den Anwendungszweck auszurichten. So können mit den Bögen vorhandene Bahngleise oder Rohrleitungstrassen überbrückt werden. Bewährt hat sich auch die Sicherung und Sanierung alter Gewölbebrücken und Durchlässe bei laufendem Verkehr unter Einsatz von Stahlfertigteilen. Auch hier lässt sich das Profil optimal dem Gewölbequerschnitt anpassen.
[0005] Neben den oben beschriebenen Anwendungen im Strassen- und Brückenbau finden Wellblech-Bauwerke auch Anwendung in der Industrie und Landwirtschaft. So werden aus den Stahlfertigteilen Kiesabzugstunnel, bei denen Haldenhöhen von bis zu 25 m möglich sind, sowie Silos, die zur Lagerung von Sand, Kies, Schotter und ähnlichem genutzt werden, gefertigt. Abzugstunnels können individuelle konstruktive Details wie Trichtereinläufe, Neigungswechsel, Pumpensumpf, Befestigung für Kabel und ähnliches beinhalten. Die Tunnels können nach Jahren problemlos demontiert und in ein anderes Abbaufeld umgesetzt werden. Silos, die einer einfachen Gründung auf Ringfundamenten bedürfen, werden bis 12 m Höhe und 16 m Durchmesser ausgeführt. Güllebehälter aus Wellblech-Fertigteilen für Landwirtschaftsbetriebe sind Kreisbehälter, die auf einer Stahlbetonplatte aufstehen, versehen mit einer sicheren Fugendichtung und speziellem Korrosionsschutz. Diese Behälter sind auch als Brauchwasserbehälter in der Industrie geeignet.
[0006] In die Jahre gekommene solche Unterführungen oder sonstige Bauwerke aus Wellblechen können dennoch Schäden aufweisen, sei es infolge der Alterung des Wellblechs, seiner Korrosion, oder sei es infolge des überhöhten Bergdruckes oder der hohen dauerhaft wirkenden Last, oder wegen einer temporären Überbelastung, oder infolge der abrasiven Wirkung von rasch und permanent an den Wellblechelementen vorbeiströmendem Wasser im Fall eines Wasserkanals aus solchen Wellblechen. Weitere Schäden können infolge von natürlichen Senkungen des Geländes entstehen. Im Extremfall kommt es zu Einknickungen des Tunnelprofiles, wonach dann ein solcher Wellblech-Tunnel aus Sicherheitsgründen nicht mehr begehbar oder befahrbar ist und gesperrt werden muss.
[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur effizienten, raschen und kostengünstigen Sanierung, Reparatur oder Verstärkung solcher Wellblech- Tunnels anzugeben, aber auch ein Verfahren zum neu Bauen eines Wellblech-Tunnels, wobei eine längere Lebensdauer des Bauwerks, eine Erhöhung der Traglast oder beides zu tiefen Kosten sichergestellt werden soll.
[0008] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren zum Sanieren, Reparieren, Verstärken, Schützen oder zum Neu-Erstellen von Wellblech-Tunnels, bei dem
a) die Innenseiten oder Aussenseiten der Wellbleche gereinigt werden,
b) Verankerungselemente auf die gereinigte Seite der Wellbleche angeschweisst, angeschraubt, angenietet, angeleimt oder eingeschossen werden,
c) eine Schicht Spritzbeton auf diese gereinigte Seite der Wellbleche aufgebracht wird, bis zum Erhalt einer aussen glatten oder grob glatten Beschichtung,
d) ein oder mehrere Armierungsnetze auf diese Schicht aufgelegt wird,
e) mit einer zweiten Schicht Spritzbeton oder Nass- und/oder Trocken-Spritzmörtel das Armierungsnetz überdeckt wird.
[0009] Anhand der Zeichnungen wird der Ausgangszustand eines zu sanierenden Wellblechtunnels dargestellt und hernach wird das Verfahren zu seiner Sanierung beschrieben und die Funktion der einzelnen Arbeitsschritte wird erläutert.
Es zeigt: Figur 1 Die Mündung einer fertig erstellten Wellblech-Unterführung; Figur 2 Einen schematischen Querschnitt durch einen Wellblechtunnel; Figur 3 Einen teilweise eingestürzten Wellblechtunnel; Figur 4 Einen bis zu etwa einem Drittel seiner Höhe stark korrodierten, wasserführenden Wellblechtunnel;
Figur 5 Den ersten Schritt zur Behandlung eines Wellblechs für einen verstärkten
Wellblechtunnel - das Setzen von Kopfbolzen, hier gezeigt anlässlich eines Labortests;
Figur 6 Den zweiten Schritt zur Behandlung eines Wellblechs für einen verstärkten Wellblechtunnel - das Überspritzen der Kopfbolzen mit einer Schicht Spritzbeton, hier gezeigt anlässlich eines Labortests;
Figur 7 Den dritten Schritt zur Behandlung eines Wellblechs für einen verstärkten
Wellblechtunnel - das Auflegen eines Armierungsnetzes auf die aufgespritzte Betonschicht, hier gezeigt anlässlich eines Labortests;
Figur 8 Einen Blick auf die Innenseite eines Wellblechtunnels, dessen
Wellbleche mit Kopfbolzen bestückt sind, hier gezeigt anlässlich eines Labortests; Figur 9 Einen näheren Blick auf die Innenseite diese Wellblechtunnels mit den Kopfbolzen;
Figur 10 Einen näheren Blick auf die Innenseite diese Wellblechtunnels mit den
Kopfbolzen aus der ersten Schicht Beton herausragend, dem aufgelegten Armierungsnetz sowie einer zweiten Schicht Spritzbeton oder Nassspritz-Mörtel;
Figur 1 1 Das Aufbringen der Deckschicht Spritzbeton oder Nass-Spritzmörtel und das Abglätten dieser Deckschicht;
Figur 12 Einen Wellblechtunnel, dessen untere, wasserführende Seite fertig verstärkt und saniert ist.
[0010] Zunächst ist in Figur 1 ein Beispiel einer fertig erstellten Wellblech-Unterführung dargestellt. Das zu einem Rohr geformte gekrümmte Wellblech, dessen Wellenberge und Wellentäler längs des Umfangs des Rohres verlaufen, verleihen dem Tunnel die nötige Stabilität. Es nimmt die Last des darüberliegenden Gewichtes auf, wie zwei Bögen einer Brücke. Der obere Halbkreis des Rohres bildet den ersten Bogen, und der untere Halbkreis des Rohres den unteren Bogen. Das Rohr ist allseits von Schüttmaterial umgeben.
[0011] Zum Verständnis des Aufbaus einer solchen Wellblech-Unterführung ist in Figur 2 ein schematischer Querschnitt durch einen Wellblechtunnel gezeigt. Typischerweise führen solche Durchgänge durch Aufschüttungen für Eisenbahntrassees, Autobahnabschnitte etc., oder sonstige Erdwälle oder Dämme, welche über den Wellblechtunneln aufgeschüttet werden. Zuerst wird also der Wellblechtunnel 1 erstellt, und hernach wird eine Aufschüttung 2 über ihm angelegt. Der Querschnitt eines solchen Wellblechtunnels 1 sieht aus wie in dieser Figur 2 dargestellt. Unten wird zunächst ein künstliches Fundament 3 angelegt. Dieses ist so ausgeformt, dass es einen Kännel 4 als Sockel bildet und damit seitliche Auflagebänke 5. Dann wird das Wellblech 7 mit dem hier gezeigten Profil 7 verlegt, und zwar so, dass die Wellenberge jeweils längs des Profils des Tunnels verlaufen und sich die Tunnel-Längsachse also quer zu den Wellen erstreckt. Einzelne Wellblechabschnitte können hierzu vernietet, verschraubt oder zusammengeschweisst werden. Wellblech-Rohre können auch durch Wickeln von Wellbelchen in eine Helixform erzeugt werden, wobei dann die aneinanderliegenden Längsränder der Wellbelche miteinander fest verbunden werden. Dazu können sie auch leicht überlappen. Dann wird das erstellte Wellblech-Profil 7 beidseits mit einer Aufschüttung 8 nach und nach abgestützt. Es entsteht auf beiden Seiten eine steile Rampe, die bis auf die Höhe des Zenits des Wellblechprofils 7 reicht oder dieses knapp überdeckt. Auf den oben ebenen Rampenabschluss wird eine Abdeckplatte 12 aufgelegt, zum Beispiel aus einem Beton hergestellt. Dieser ganze Aufbau stabilisiert das Wellblechprofil 7, sodass es auf keine Seite hin nachgeben kann, sondern von aussen allseits gleichmässig auf Druck belastet ist, ähnlich den Bögen einer Brücke. Aussen um den Aufbau herum wird eine Aufschüttung 2 aus Erdreich angelegt, etwa eine Aufschüttung zu einem Damm, der von diesem Tunnel durchquert wird.
[0012] Im Verlauf der Zeit kann ein solcher Tunnel Schaden nehmen. Durch eine übermässige Belastung kann das Wellblechprofil 7 deformiert werden oder im schlimmsten Fall sogar einbrechen bzw. Zusammenstürzen. Die Figur 3 zeigt einen solchen beschädigten Tunnel mit teilweise eingedrücktem bzw. eingestürztem Wellblechprofil 7. Ein solches Wellblechprofil 7 kann im besten Fall mittels hydraulischer Stützen wieder angehoben werden, muss dann aber verstärkt werden, um eine neuerliches Einbrechen zu verhindern. Mit dem vorliegenden Verfahren geht es aber meist darum, ein intaktes bestehendes Wellblechprofil 7 eines Tunnels zu verstärken, um eine Deformation oder ein Einbrechen zu verhindern. Des Weiteren bietet das Verfahren auch die Möglichkeit, einen neu zu erstellenden Wellblechtunnel wesentlich stärker auszuführen, indem das Wellblechprofil aussen oder innen verstärkt wird.
[0013] Die Figur 4 zeigt einen anderen möglichen Schaden an einem Wellblechtunnel. Es ist hier ein wasserführender Wellblechtunnel 1 1 gezeigt, dessen Wellblech 6 über die Zeit infolge des strömenden Wassers 9 stark gelitten hat. Einerseits ist das Wellblech 6 trotz Verzinkung im unteren Drittel 10 der Höhe des Tunnelprofils korrodiert und andererseits ist es durch die ständige abrasive Wirkung des Wassers und des von ihm mitgeführten Geschiebes im unteren Bereich 10 geschwächt, das heisst die Wandstärke ist dort infolge Materialabtrag reduziert worden. Der korrodierte und geschwächte Bereich ist mit dem Pfeil 18 angezeigt. [0014] Zum Sanieren eines Wellblechtunnels wird das zu verstärkende Wellblech 6 als erstes sandgestrahlt, um es zu reinigen und von allenfalls vorhandenen Korrosionsrückständen zu befreien und auch um seine Oberfläche rau zu machen. Danach werden wie in Figur 5 anhand eine Laborversuchs gezeigt Verankerungselemente 13 am Wellblech befestigt, zum Beispiel in Form von Kopfbolzen oder Kopfschrauben oder ähnlichen Verankerungselementen. In der Praxis erfolgt dieses Setzen von Verankerungselementen 13 meist vor Ort direkt am Wellblechtunnel, der zu sanieren, zu reparieren oder zu schützen ist. Diese Verankerungselemente 13 werden auf die zu verstärkende Seite des Wellbleches 6 aufgeschraubt, aufgenietet, aufgeleimt oder aufgeschweisst, sodass pilzförmige Bolzen von diesem Wellblech weg ragen. Mit einer besonderen Gestaltung der Bolzen mit endseitiger Spitze und seitlichen Widerhaken können solche Bolzen auch mit einer entsprechenden, zum Beispiel mit Druckluft betriebenen Pistole in das Blech geschossen werden. Typischerweise werden etwa 4 bis 8 oder mehr solche Bolzen pro Quadratmeter gesetzt. Die Anzahl der eingesetzen Bolzen ist abhängig von der Dicke des Bleches und seiner Krümmung. Es geht letztlich darum, mittels dieser Verankerungselemente 13 die Haftung des hernach aufgetragenen Mörtels sicherzustellen, und auch um die Befestigung eines Verstärkungsnetzes sicherzustellen.
[0015] Wie die Figur 6 zeigt, wird in einem zweiten Schritt das Wellblech 6 mit einem Spritzbeton 15 überspritzt, sodass die Verankerungselemente 13, d.h. die Bolzen, nur noch knapp aus der sonst ebenmässig aufgetragenen Betonschicht herausragen, hier ebenfalls anhand eines Laborversuchs dargestellt. In der Praxis wird die Betonschicht vor Ort auf das Objekt bzw. die Wand des Wellblechtunnels aufgetragen. Wie in Figur 7 gezeigt, wird in einem weiteren, dritten Schritt mindestens ein Armierungsnetz 16 auf die aufgespritzte Betonschicht 15 aufgelegt, hier ebenfalls anhand eines Laborversuchs im Freien gezeigt, in der Praxis aber direkt am Objekt bzw. an der mit Verankerungselementen 13 und einer Deckschicht Beton oder Mörtel auszuführen. Dieses Armierungsnetzt 16 kann bedarfsweise an den Bolzen- oder Schraubenköpfen oder sonstigen Verankerungselementen 13 fixiert werden. Es können auch mehrere Schichten von Armierungsnetzen eingesetzt werden. Als Armierungsnetz eignet sich ein Kohlfaser- Netz, welches zum Beispiel eine Dichte von 1790 kg/m3 aufweist, einen Elastizitätsmodul von 240 GPa, einen Zugkraftwiderstand über eine Breite von 500 mm von 4300 GPa und eine Bruchdehnung von 1 .75%, d.h. ein Bruch erfolgt nach einer Dehnung auf 101 .75% der ursprünglichen Länge. Solche Netze werden in Rollen geliefert. Hier werden diese Arbeitsschritte in den Figuren 5 bis 7 also an einem flach am Boden liegenden Wellblech 6 dargestellt, wie das im Zuge eines Laborversuches erfolgte. In der Praxis erfolgen alle diese Arbeitsschritte hingegen direkt am Objekt, nämlich am Wellblechtunnel. Die eingesetzten Bleche sind meist zwischen 1 .25 mm und 1 .65 mm stark und in Abschnitten von 2.50 m x 0.80 m oder kleiner erhältlich. Solche Wellbleche 6 können hernach zu einem Tunnelprofil verbaut werden, durch Verbinden mit jeweils anschliessenden Wellblech- Abschnitten. Die flachen Bleche werden für die Sohle verwendet. Für die anschliessenden Bereiche werden gekrümmte Bleche in gleicher Weise vorbereitet.
[0016] Die Figur 8 zeigt ein Wellblechprofil 7 eines Tunnels, welches zunächst mit Verankerungselementen 13 in Form von Kopfbolzen oder Kopfschrauben bestückt wurde. Dieses Profil 7 trägt hier auch noch längs des Tunnels verlegte Stromleitungen 14. Die Figur 9 zeigt einen Blick auf die Innenseite eines Wellblechtunnels, dessen Wellbleche 6 mit Verankerungselementen 13 in Form von Kopfbolzen bestückt sind. Wie hier gezeigt können diese ohne weiteres in verschiedenen Richtungen vom Blech abstehen - Hauptsache ist bloss, dass sie vom Blech abstehen. Sie könnten auch alle radial abstehend ausgerichtet sein.
[0017] In Figur 10 ist ein näherer Blick auf die Innenseite diese Wellblechtunnels mit den Kopfbolzen als Verankerungselemente 13 gewährt. Wie man hier sieht wurde eine erste Schicht Spritzbeton 15 auf das Wellblech gespritzt, etwa so dick, dass eine im Prinzip soweit der Spritzbeton zulässt glatte oder grob glatte Schicht entstand, die sich über die Wellenberge und Wellentäler der Wellbleche erstreckt, und hernach wurde das Armierungsnetz 16 an den aus der ersten Spritzbeton-Schicht herausragenden Verankerungselementen 13 befestigt. Dieses Armierungsnetz 16 ist vorzugsweise ein Kohlefaser-Netz mit einer Maschenweite von 15 mm bis 20 mm. Hernach wurde im hier rechten Bereich des Bildes bereits die zweite Schicht 17 Spritzbeton aufgespritzt, ca. 15 mm bis 20 mm dick. Diese zweite Spritzbeton-Schicht kann am Schluss glattgestrichen werden. Anstatt Spritzbeton kann für diese zweite Schicht auch ein Nass-Spritzmörtel zum Einsatz kommen, der dann zum Aushärten roh belassen wird oder ebenfalls glattgestrichen werden kann. [0018] In Figur 11 ist gezeigt wie das Aufbringen der Deckschicht Spritzbeton oder Nass- Spritzmörtel und das Abglätten dieser Deckschicht erfolgt, die hier im unteren Bereich des Tunnelprofils erstellt wurde. Und die Figur 12 zeigt einen Wellblechtunnel, dessen untere, wasserführende Seite fertig verstärkt und saniert ist.
[0019] Durch die wie hier gezeigt auf der Innenseite eines Wellblechtunnels aufgetragene Verstärkungsschicht wird das Wellblechprofil eines Wellblechtunnels erheblich verstärkt. Gleichermassen kann ein Wellblechprofil auch auf seiner Aussenseite verstärkt werden, im Zug des Errichtens des Wellblechtunnels, wenn das Wellblechprofil noch nicht zugeschüttet ist.
Ziffernverzeichnis
1 Wellblechtunnel
2 Aufschüttung
3 Künstliches Fundament
4 Sockel
5 Seitliche Auflagebänke
6 Wellblech
7 Profil des Wellblechtunnels
8 Seitliche Böschung
9 Durch den Wellblechtunnel strömendes Wasser
10 Unterer Drittelbereich des Wellblechtunnels
11 Wasserführender Wellblechtunnel
12 Abdeckplatte aus Beton
13 Verankerungselemente
14 Stromleitungen
15 Spritzbeton für erste Schicht
16 Armierungsnetz
17 Zweite Schicht Spritzbeton oder Nassmörtel
18 Korrodierter, geschwächter Bereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Sanieren, Reparieren, Verstärken, Schützen oder zum Neu-Erstellen von Wellblech-Tunnels, bei dem
a) die Innenseiten oder Aussenseiten der Wellbleche (6) gereinigt werden, b) Verankerungselemente (13) auf die gereinigte Seite der Wellbleche (6) angeschweisst, angeschraubt, angenietet, angeleimt oder eingeschossen werden,
c) eine Schicht (15) Spritzbeton auf diese gereinigte Seite der Wellbleche (6) aufgebracht wird, bis zum Erhalt einer aussen glatten oder grob glatten Beschichtung,
d) ein oder mehrere Armierungsnetze (16) auf diese Schicht (15) aufgelegt wird, e) mit einer zweiten Schicht (17) Spritzbeton oder Nass- und/oder Trocken- Spritzmörtel das Armierungsnetz (16) überdeckt wird.
2. Verfahren zum Sanieren, Reparieren, Verstärken, Schützen oder zum Neu-Erstellen von Wellblech-Tunnels nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass unter Schritt a) die Innenseiten oder Aussenseiten der Wellbleche (6) mittels Sandstrahlen oder anderer Reinigungsverfahren gereinigt und rau gemacht werden,
b) Verankerungselemente (13) in Form von Kopfbolzen oder Kopfschrauben in einer Dichte von 4 bis 20 Stück pro Quadratmeter aufgeschweisst, angeschraubt, angenietet, angeleimt oder eingeschossen werden, und dass unter Schritt
d) ein oder mehrere Carbon-Netze (ARMO-mesh) als Armierungsnetze mit Maschenweiten von 15 mm bis 20 mm auf die noch frische oder nasse Schicht (15) aufgelegt wird, und unter Schritt
e) eine zweite Schicht (17) Spritzbeton oder Nass- oder Trockenspritz-Mörtel auf das oder die Carbon-Netze (16) aufgebracht wird, in einer Dicke von 10 mm bis 30 mm.
3. Verfahren zum Sanieren, Reparieren, Verstärken, Schützen oder zum Neu-Erstellen von Wellblech-Tunnels nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass unter Schritt e) eine zweite Schicht (17) Beton oder Mörtel auf dem Carbon-Netz (16) nach dem Auftrag glattgestrichen bzw. abgeglättet wird.
4. Wellblech-Tunnel, bestehend aus Wellblechen (6), die mit der Verlaufrichtung ihrer Wellenrücken und Wellentäler parallel zur Umfangsrichtung des Tunnelprofils (7) verlaufend die Tunnelwände und Tunneldecken einkleiden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellbelche (6) auf der Tunnelinnen- und/oder Tunnelaussenseite mit einer aufgetragenen armierten Betonschicht (15, 17) verstärkt sind.
5. Wellblech-Tunnel, bestehend aus Wellblechen (6), die mit der Verlaufrichtung ihrer Wellenrücken und Wellentäler parallel zur Umfangsrichtung des Tunnelprofils (7) verlaufend die Tunnelwände und Tunneldecken einkleiden, wobei die Wellbleche (6) auf der Tunnelinnen- und/oder der Tunnelaussenseite mit Verankerungselementen (13) in Form von Kopfbolzen oder Kopfschrauben bestückt sind, dann auf die Wellbleche (6) eine aussen glatte bis grob glatte Schicht (15) Spritzbeton aufgetragen ist, auf diese Schicht (15) Spritzbeton ein Armierungsnetz (16) aufgelegt ist und dieses hernach mit einer zweiten Schicht (17) aus Spritzbeton oder Nass- Spritzmörtel überdeckt ist.
6. Wellblech-Tunnel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellbleche (6) auf der Tunnelinnen- und/oder der Tunnelaussenseite mit Armierungselementen (13) in Form von Kopfbolzen oder Kopfschrauben bestückt sind, indem 4 bis 8 oder mehr derartige Kopfbolzen oder Kopfschrauben zwischen 15 mm und 20 mm vom Wellblech (6) abstehend an dieses angeschweisst, angeschraubt, angenietet, angeleimt oder eingeschossen sind, diese Verankerungselemente (13) dann mit einer Schicht (15) Spritzbeton annähernd oder ganz überdeckt sind, sodass eine glatte oder grob glatte Schicht vorhanden ist, diese Schicht (15) mit einem Armierungsnetz (16) belegt ist und dieses mit einer zweiten Schicht (17) Spritzbeton oder Nass- oder Trocken-Spritzmörtel mit einer Schichtdicke von 10 mm bis 30 mm überdeckt ist.
7. Wellblech-Tunnel nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht Spritzbeton oder Nass-Spritzmörtel mit einer Schichtdicke von 10 mm bis 30 mm glattgestrichen ist.
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