Backfill of segmental lining - State of the art, redistribution behaviour of pea gravel, possible improvements / Tübbingbettung - Stand der Technik, Umlagerungsverhalten von Perlkies, Verbesserungspotenzial

With mechanized shield tunnelling the quality of the backfill is of significant importance for the stability of the lining. The used material affects the interaction between support and rock mass. Therefore, the choice of a proper backfilling material is of great importance for the system behaviour. Scaled model tests have been carried out investigating the relocation behaviour of pea gravel within the annular gap. The tests have shown that especially with Double shielded TBMs a distinct relocation mechanism is triggered by the regripping process. This leads to an unfavourable bedding situation immediately behind the TBM shield.
Within a numerical study the influence of an incomplete bedding situation on the section forces within the lining segments has been carried out. The simulations have shown that crack propagation is more likely in unfavourable bedding situations. Nevertheless, numerical simulations have proven that cracks within the segments denote a higher utilization level but do not directly imply an acute danger to the load-bearing capacity. As observed in reality, the state of incomplete bedding represents the relevant load case.
A design improvement has been introduced overcoming the temporary state of a partially bedded segmental lining. Furthermore, this approach prevents a large-scale relocation process of pea gravel within the annular gap.
Bei Schildvortrieben hat die Qualität der Ringspaltverfüllung einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität des Tübbingausbaus. Das verwendete Bettungsmaterial beeinflusst die Interaktion Gebirge-Tübbingausbau. Deshalb ist die Wahl eines geeigneten Materials für die Ringraumverfüllung von hoher Bedeutung für das Systemverhalten. Zur Untersuchung des Umlagerungsverhaltens von Perlkies innerhalb des Ringspalts wurden Laborversuche durchgeführt. Die Versuche zeigten, dass vor allem bei Doppelschildmaschinen eine ausgeprägte Tendenz zur Umlagerung des Perlkieses in Längsrichtung während des Umsetzvorgangs gegeben ist. In Folge dessen sind die Tübbingringe unmittelbar hinter dem Schildschwanz nur teilgebettet.
Mittels numerischer Simulationen wurde der Einfluss der unvollständigen Bettung auf die Schnittkräfte der Tübbingsegmente untersucht. Die Simulationen haben gezeigt, dass die Rissentwicklung vor allem bei ungünstigen Bettungsszenarien bevorzugt auftritt. Weiters wurde festgestellt, dass Betonrisse lediglich auf einen erhöhten Ausnutzungsgrad innerhalb der Stahlbetonfertigteile, jedoch nicht auf eine Gefährdung der Ausbautragfähigkeit hinweisen. Wie in der Realität beobachtet, repräsentiert der Zustand der unvollständigen Bettung den maßgebenden Lastfall.
Abschließend wird eine Maßnahme vorgestellt, die die temporäre Bettung gezielt verbessern soll. Zudem verhindert diese eine großräumige Umlagerung von Perlkies innerhalb des Ringspalts.