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Blockhinterlegung und Verpressverfahren zur Abdichtung von Tunnelinnenschalen

  • Das Hauptziel des Forschungsprojekts „Blockhinterlegung und Verpressverfahren zur Abdichtung von Tunnelinnenschalen“ war es in großmaßstäblichen Versuchen die Auswirkungen verschiedener Einflussparameter auf den Verpresserfolg zu untersuchen. Diese Erkenntnisse dienen u. a. dazu, die aktuellen Vorgaben der Regelwerke im Hinblick auf Anordnung der Verpresseinrichtungen zu überprüfen und ggf. Vorschläge zur Optimierung abzuleiten. Die Untersuchung umfasste die Abdichtung des flächenhaften Schottfeldbereichs (Typ A) und der Schottfugen (Typ B). Der Versuchsaufbau erfolgt modular unter Einsatz von vier Stahlbetonplatten von 3 m Länge, die einzeln oder gemeinsam genutzt wurden. Wesentliche geometrische und mechanische Größen wie z. B. die zu verpressende Spaltweite lassen sich am ebenen Modellausschnitt im Maßstab 1:1 abbilden, sodass reproduzierbare Ergebnisse für die Auswertung und wissenschaftliche Beurteilung vorliegen. Dabei werden auch die Erkenntnisse aus einer Status-quo-Analyse und die Ergebnisse der Länderabfrage eingebunden. Als maßgebliches Bewertungskriterien für den Verpresserfolg wird deren Reichweite herangezogen. Diese kann nach Abschluss der Injektion und Erhärten des Verpressmaterials beim Typ A durch Abheben der Stahlbetonplatten und beim Typ B durch Sägeschnitte ermittelt werden. Die nennenswerten Ergebnisse der großmaßstäblichen Versuche bezüglich der Einflussparameter sind: 1 Verpressmaterial Die Art des Verpressmaterials hat aufgrund verschiedener Fließfähigkeiten sowie des grundlegenden Unterschieds zwischen einer Suspension und einer Lösung bekanntermaßen einen großen Einfluss auf den erzielbaren Verpresserfolg. Die Versuche des Typs A (Spalt 0 mm) haben ergeben, dass sowohl das Acrylatgel als auch das Geopolymer bis zum Ende des vierten Feldes verpresst werden konnte. Die maximale Reichweite der Mikrofeinzement-Suspension betrug im Versuch etwa 11,5 m. Die Inaugenscheinnahme der Sägeschnittflächen der Versuchskörper des Typs B hat gezeigt, dass sich beide Verpressmaterialien im Bereich der Sperranker des Schottfugenbands praktisch über die gesamten 12 m verteilen und etwaige Fehlstellen i. A. verfüllen. Die Mikrofeinzement-Suspension zeigte bessere Ergebnisse als das Acrylatgel. Die Verpresskörper aus Mikrofeinzement-Suspension waren i. A. nach dem Sägen ohne größere Hohlstellen. 2 Schlauchart Auch die verwendete Schlauchart hat einen Einfluss auf die Erreichbarkeit der zu verpressenden Bereiche zwischen Tunnelinnenschale und KDB. Die Versuche Typ A mit Acrylatgel (Spalt 0 mm) haben gezeigt, dass das Verpressmaterial bis in das vierte Feld injiziert werden konnte. Während bei der Verpressung über den 1 m langen Verpressschlauch Øi 6 mm der Verpresskörper nach etwa 10 m endete, erreichte er im Versuch mit Verpressstutzen Øi 24 mm das Ende des vierten Feldes nach etwa 12 m. Die erzielbare Reichweite war somit bei der Verpressung über den Verpressstutzen geringfügig größer. Die Versuche Typ B mit Acrylatgel und Mikrofeinzement-Suspension ergaben, dass über die Verpressschläuche insgesamt eine bessere Materialverteilung in Längsrichtung erreicht wurde. Bei der Verpressung über die Stutzen war die Verteilung schlechter, sodass in den unmittelbar benachbarten Fehlstellen eine weniger gute Verfüllung der Fehlstellen erreicht wurde. Die im FE-Projekt entwickelte Großversuchseinrichtung ermöglicht realitätsnahe Versuche mit definierten Randbedingungen. Da jede Versuchsvariante nur ein einziges Mal durchgeführt wurde, können die Versuchsergebnisse erste interessante Trends aufzeigen. Dieser Erfahrungsschatz sollte für weitere Versuche genutzt werden. Wenn zukünftig planmäßige Blockhinterlegungen gefordert oder zugelassen werden, gewinnen Versuche ohne Gegendruck eine größere Relevanz gegenüber Versuchen mit Gegendruck. Gleichzeitig stellt sich dann aber auch die Frage, ob für die planmäßige Blockhinterlegung lediglich die geometrische Wirkung ebenerer Oberflächen oder auch eine abdichtende Wirkung des Verpressmaterials angestrebt wird. Auch der Abgleich der Großversuchsergebnisse mit zukünftigen Erfahrungen aus Tunnelprojekten ist für die praktische Nutzung von Versuchsergebnissen sehr erstrebenswert. Es ist daher wünschenswert, die projektspezifischen Qualitätssicherungsmaßnahmen der bauausführenden Unternehmen, der örtlichen Bauüberwachung und ggf. der Fachbauüberwachung einschließlich Bauwerksdokumentation daraufhin zu prüfen und nötigenfalls anzupassen. Vernetztes Denken und Tun unter Berücksichtigung der vielfältigen Perspektiven können erheblich zu dichteren Bauwerken und ihrer Effizienz und Wirksamkeit beitragen.
  • The main objective of the research project “Block backfilling and grouting methods for sealing tunnel liners” was to investigate the effects of various influencing parameters on the grouting success in large-scale tests. These findings serve, among other things, to review the current specifications of the regulations with regard to the arrangement of the grouting equipment and, if necessary, to derive proposals for optimisation. The investigation comprised the sealing of the extensive bulkhead field area (type A) and the bulkhead joints (type B). The test set-up was modular using four reinforced concrete slabs of 3 m length, which were used individually or together. Essential geometric and mechanical parameters, such as the gap width to be grouted, can be reproduced on the flat model section on a scale of 1:1, so that reproducible results are available for evaluation and scientific assessment. The findings from a status quo analysis and the results of the country survey are also incorporated. The decisive evaluation criterion for the grouting success is its range. This can be determined after completion of the grouting and hardening of the grouting material by lifting off the reinforced concrete slabs for type A and by saw cuts for type B. The noteworthy results of the large-scale tests regarding the influencing parameters are: 1 Grouting material The type of grouting material is known to have a major influence on the achievable grouting success due to different flow properties and the fundamental difference between a suspension and a solution. The tests of type A (gap 0 mm) showed that both the acrylate gel and the geopolymer could be grouted up to the end of the fourth field. The maximum range of the microfine cement suspension in the trial was about 11.5 m. Visual inspection of the saw cut surfaces of the type B test specimens showed that both grouting materials were distributed in the area of the barrier cores of the bulkhead joint practically over the entire 12 m and filled any voids in general. The microfine cement suspension showed better results than the acrylate gel. The microfine cement suspension grout was generally without major cavities after sawing. 2 Type of hose The type of hose used also has an influence on the accessibility of the areas to be grouted between the tunnel inner lining and the KDB. The type A tests with acrylate gel (gap 0 mm) showed that the grouting material could be injected up to the fourth field. Whereas in the grouting via the 1 m long grouting hose Øi 6 mm the grout ended after about 10 m, in the test with grout nozzle Øi 24 mm it reached the end of the fourth field after about 12 m. The achievable range was thus slightly greater with injection via the injection nozzle. The type B tests with acrylate gel and microfine cement suspension showed that a better overall material distribution in the longitudinal direction was achieved via the injection hoses. When grouting via the nozzles, the distribution was poorer, so that less good filling of the voids was achieved in the immediately adjacent voids. The large-scale test facility developed in the FE project enables realistic tests with defined boundary conditions. Since each test variant was only carried out once, the test results can show first interesting trends. This wealth of experience should be used for further trials. If in future planned block backfill is required or permitted, tests without counterpressure will become more relevant than tests with counterpressure. At the same time, however, the question arises as to whether only the geometric effect of flatter surfaces or also a sealing effect of the grouting material is aimed at for the planned block backing. The comparison of the large-scale test results with future experiences from tunnel projects is also very desirable for the practical use of test results. It is therefore desirable to check the project-specific quality assurance measures of the construction companies, the local construction supervision and, if necessary, the specialised construction supervision including construction documentation, and to adapt them if necessary. Networked thinking and action, taking into account the various perspectives, can contribute significantly to denser construction works and their efficiency and effectiveness.

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Metadaten
Author:Christian Thienert, Dominik Kessler, Katrin Brummermann, Götz Tintelnot, Afrodite Matsini, Dieter Handke, Peter Lis, Lukas Schmidt
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-29987
DOI:https://doi.org/10.60850/bericht-b201
ISBN:978-3-95606-795-2
ISSN:0943-9293
Title Additional (English):Block backfilling and grouting method for the sealing of tunnel liners
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (201)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2024/08/28
Date of first publication:2024/10/29
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2024/10/29
Tag:Regelwerke; Verpresseinrichtungen
Rulebook; grouting equipment
Number of pages:130
Comment:
Projekt-Nr.:    15.0674
Projekttitel:   Blockhinterlegung und Verpressverfahren zur Abdichtung von Tunnelinnenschalen

Fachbetreuung:   Tim Hochstein
Referat:   Tunnel- und Grundbau, Tunnelbetrieb, Zivile Sicherheit
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

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