[发明专利]用于构建隧道路线的方法以及该方法使用的结构元件

说明书

本发明涉及预制元件在用于特殊或一般用途的方向性柔性和水密隧道路线中的使用。

更具体地，本发明涉及一种用于构建隧道路线的方法，该隧道路线完全地或部分地由岩层包围和/或位于露天，隧道路线在其纵向方向上包括多个相互分开的、预制的、且优选为隧道拱形的成形结构元件，这些元件用于抵靠彼此或相邻彼此而被密封。此外，本发明涉及一种用以应用该方法的结构元件。

隧道制造技术例如从以下专利公开中已知：EP0.197.021、GB2.068.894、US4.895.480、DE4.014.437以及DE3.210.529。

用于建立隧道衬砌或隧道路线的惯常或特别解决方案在多数情况下关于同时满足涉及成本、寿命、密封性、对岩崩的安全防护等所需的规格而言具有非常有限的可能性。

除了通过使用隧道掘进机（TBM）而制成的具有全轮廓钻削的隧道之外，大多数隧道在从所谓“隧道面”适当注入密封未破碎的岩层之后使用常规的钻削和爆破，接着通过借助于岩石锚杆和可喷涂混凝土而固定来制成。

隧道衬砌的构型适当地具有多种变化。已知混凝土元件通过在“天花板”中的斜坡下面的“伞状件”的变型在侧部处被固定地螺栓连接，随后已尝试由注入混凝土所覆盖，该天花板可能包括柔性绝缘板并且随后证明其具有短的耐久性并且是高度易燃的，并且随后将旨在被喷涂混凝土覆盖。然而，已知的是从时间的角度来看这些维修仍具有非常短的寿命，并且其绝大多数在几十年之后回到现状。用于该方法和所有其他已知的方法的先决条件是采用螺栓连接制品并且可能使用可喷涂混凝土的形式的广泛固定的制品，因为所需的检验和状态检查随后几乎是完全不可能执行的。

此外，包括可移动材料的隧道衬砌将表现出固有的风险，因为保护层随着时间的推移可能会由于疲劳而裂开并且具有落下或崩落的危险。

已经借助于喷涂的混凝土而固定或制成的隧道路线几乎落入相同的风险模式中。该方法因此要求在爆破操作之后具有几乎水密的岩石空间，因为将混凝土喷涂到具有水泄漏的岩石上是具有挑战性的。然而，在涉及喷涂混凝土的当今技术情形中，该情形为使得其本身对结构中的令人满意的密封性而言是不足够的，但几乎总是需要防水和霜冻的另外的安全保护措施。正在进行的涉及可喷涂隔层的研究出现不确定性，并且很可能的是完全的“喷涂法”也将是相当昂贵的。借助于可喷涂的混凝土而构建安全的隧道衬砌是相当昂贵的，并且明显限制了可以施加的纤维载荷混凝土的量，并且使得不会需要更惯常的加强件。

在隧道的情况下，混凝土很易于受泄漏的损害并且易于由于雾气而破裂，且伴随混凝土的后续瓦解。隧道衬砌的完整铸造在很大程度上解决了涉及岩石固定的需求，但是具有涉及密封性和费用的明显弱点。非加固的全铸造隧道衬砌很容易受泄露的损害，该泄露由于隧道衬砌的经常程度很大变化的厚度而造成的裂隙和裂缝的形成而导致，其中，该变化的厚度在混凝土中产生了导致其裂缝的大的局部应力。隧道衬砌的修复往往过度地需要随后的隧道衬砌的昂贵的注入密封。加固的隧道衬砌昂贵得多，却没有针对裂缝的形成和通过混凝土的不可接受的泄漏的任何确定性保证。

完全覆盖隧道衬砌也被证实具有很大的挑战。很多年前在挪威的西福尔郡（Vestfold）中的Hanekleiv隧道的天花板的突然坍塌就成为了这种结构是多么危险的典型示例。政府当局还强调，关于可出入性和控制人员的健康危害环境方面，还存在涉及检查这些隧道中的岩石的固定的相当多的问题。

在隧道衬砌上的外部隔层——有时候也作为多层，如混凝土与岩石之间的薄层——代表费用的进一步压力。另外，世界上的任何地方几乎没有地方装设有如下的隔层：该隔层已经在没有对零散泄漏的耗时并且令人沮丧的研究的情况下解决这些问题。

为了解决这个问题，目前试图借助于注入软管来建立复杂的注入系统来解决这些问题，这导致有可能难以管理的难以计数的供应软管。

另外，隔层承包商设立了关于表面的光滑性和紧密性的基本要求，因为带有水流动的焊接隔层很可能是不想要的情况。存在用于隧道衬砌的通常被称为滑动模壳的连续铸件的“专利未决”方案，但该方法略有不同。就已知的，这些方法中没有一个已经用于实践中。

总之，当今所有已知方法的明显的并且共同的特征在于，隧道在爆破操作之后并且下一步之前应当100%被固定并且也几乎是水密的。