Segment design under consideration of the material used to fill the annular gap / Tübbingbemessung unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Ringspaltmaterials

For the structural design using the bedding modulus method of the linings of tunnels to be driven by shield machines in granular soil, the surrounding ground is normally discretised with radially arranged extension springs, the stiffness of which is derived from the load-displacement behaviour of the surrounding ground (stiffness modulus Es). The precondition for this is that the properties of the mortar used to fill the annular gap at least correspond to those of the surrounding soil. If this is not the case - for example, if the grout is softer than a densely bedded non-cohesive soil - corresponding negative effects on the deformation of the tunnel lining are to be expected. This can even lead to damage to the segments in the form of spalling or leaks. In order to be able to quantify such effects and consider them in future structural calculations, the results of a parameter study using the finite-element method (FEM) for a tunnel in water-saturated granular soil are presented and a simply applied, modified bedding approach is proposed on this basis.
Bei der Bemessung von Tübbingschalen für im Schildvortrieb aufzufahrende Tunnel im Lockergestein mithilfe des Bettungsmodulverfahrens wird der umgebende Baugrund in einem ebenen Berechnungsausschnitt üblicherweise durch radial angeordnete Dehnfedern diskretisiert, deren Steifigkeit aus dem Last-Verformungs-Verhalten des Bodens (Steifemodul Es) abgeleitet wird. Voraussetzung hierfür ist, dass die Eigenschaften des im Zuge der Ringspaltverpressung eingesetzten Mörtelmaterials mindestens jenen des umgebenden Bodens entsprechen. Ist dies nicht der Fall - beispielsweise wenn das Verpressgut weicher als ein dicht gelagerter nicht bindiger Boden ist - sind entsprechende negative Auswirkungen auf die Verformungen des Tunnelausbaus und auf dessen Biegebeanspruchung zu erwarten. Letztlich können hierdurch sogar Tübbingschäden in Form von Abplatzungen und Leckagen begünstigt werden. Um entsprechende Einflüsse bei einer statischen Berechnung zukünftig quantifizieren und berücksichtigen zu können, werden Ergebnisse einer Parameterstudie nach der Methode der Finiten Elemente (FEM) für einen Tunnel in wassergesättigtem Lockergestein vorgestellt und auf deren Grundlage ein einfach handhabbarer, modifizierter Bettungsansatz vorgeschlagen.