7 Építési módszerek... 3

7 Építési módszerek... 3 7.1 Bevezetés...3 7.2 Nyitott építési módszerek...3 7.3 Zárt építési módszerek alkalmazása...3 7.4 Klasszikus alagútépítési módszerek...4 7.4.1 Építés állékony vagy töredezett szilárd kzetben (sziklatalajok)... 4 7.4.2 Építés laza kzetekben és talajokban...14 7.4.3 A tárók rendeltetése és szerkezete...15 7.4.4 A belga építési módszer...17 7.4.5 A német építési módszer...20 7.5 Új alagútépítési eljárások...21 7.5.1 Az új osztrák építési módszer...21 7.5.2 A ltt beton-burkolat készítése...25 7.6 A pajzsos alagútépítés...30 7.6.1 Pajzsok homloktámasztása...34 7.6.2 A talajfejtés berendezései...38 7.6.3 A hidropajzs...40 7.6.4 Talajpép támasztásos pajzs (EPB)...41 7.6.5 A késes pajzs...41 7.7 Pajzzsal épített alagút falazatok...42 7.7.1 Öntöttvas tübbingek...42 7.7.2 Acél tübbingek...45 7.7.3 Egyhéjazatú elre gyártott vasbeton alagútszerkezetek...45 7.7.4 Vasbeton blokkos falazatok...50 7.7.5 Talajba feszített alagútrendszerek...53 7.7.6 Monolit betonfalazatok...55 7.8 Építés cserny védelmében...60

7.9 Alagutak hátr injektálása...60 7.10 Építés talajszilárdítás védelmében...64 7.11 Jellegzetes metró állomás szerkezetek...67 7.12 Az új Európa alagút...73 7.13 Légnyomás alkalmazása az alagútépítésnél...76 2

7 Építési módszerek 7.1 Bevezetés A földalatti mtárgyak építésénél igen sokféle építési módszer ismert. Ezeket alapveten két csoportba osztjuk: nyitott építési módszerek. Ilyenkor a földalatti mtárgy teljes alapfelülete felett eltávolítják a talajt, és az így létrejött, ideiglenesen beomlás ellen megtámasztott, felületrl nyitott munkagödörben építik meg az igényeknek megfelelen szigetelt mtárgyat. Ezt az építési módszert akkor alkalmazzák, ha a mtárgy a felszín közelében létesül (gyalogos aluljáró, földalatti garázs), vagy járulékos beruházásként a mtárgy feletti is hasznosítani tudják. (metróállomás feletti raktár vagy gk. parkoló.) zárt építési módszerek. Ezek a mtárgyak úgy épülnek meg, hogy csak a mtárgy küls kontúrja kerül kifejtésre, tehát a mtárgy körüli (feletti, melletti) talajtömeget nem távolítják el. Ezek a mtárgyak mindig csak egy felülrl nyitott módszerrel megépített, rendszerint egy függleges tengely akna mtárgyhoz csatlakozóan építhetk meg, hiszen a kitermelt talajt a felszínre kell juttatni, illetve a szerkezet anyagát a mélybe kell szállítani. Az akna egy függleges vagy ferde hossztengely, tetszleges alakú és méret keresztmetszettel rendelkez, felülrl nyitott földalatti mtárgy. (függleges akna, lejt akna) 7.2 Nyitott építési módszerek Ezek az építési módszerek, szerkezetek, szigetelések megegyeznek más magasépületek, illetve mérnöki létesítmények felszín alatti részeinek építésével, szerkezetével és szigetelésével, ezek esetleges specialitásait pedig már ismertettük az 1-5 fejezetekben. 7.3 Zárt építési módszerek alkalmazása Az adott esetben megfelel zárt építési módszer kiválasztásánál számtalan szempont játszik szerepet. Ezek közül a fontosabbak: a mtárgy környezete, szilárdság töredezettség, tektonikai igénybevettség, alakváltozási képesség (rideg, rugalmas, plasztikus, viszkozus), talajvíz érzékenység (duzzadás, kimosás, labilitás) kötött vagy kohézió nélküli talajok. A kzetkörnyezetben jelenlév víz jellege: kötött vagy szabad víz, szennyezettség, nyomása, áramlása, gáztartalma, hmérséklete. A mtárgy mélységi elhelyezkedése: o kis mélység mtárgyak: A mtárgy tetpontja (ftepontja) felett takarás vastagsága (t) kisebb a mtárgy átmérjénél (D), illetve fesztávolságánál. t D. 3

o közepes mélység mtárgyak o nagy mélység mtárgyak A felszín beépítettsége. D < t < 2,5D t 2,5D. A mtárgy keresztmetszetének geometriai alakja, a takaráshoz viszonyított mérete, a mtárgy hossza. A mtárggyal szemben támasztott szárazsági igény. A kivitelez vállalat felszereltsége és építési tapasztalatai. A szerkezet, építési módszer és szigetelés kérdését mindig együtt kell vizsgálni. 7.4 Klasszikus alagútépítési módszerek Ezen módszerek alapelemei a bányászatban alakultak ki és onnan vették át az alagútépítk a XIX. század nagy közúti és vasúti alagútépítéseihez, létrehozva a különféle klasszikus alagútépítési módszereket. A következkben használt fontosabb fogalmak: áthidalási id az az idtartam, ameddig a kifejtett üreg minden megtámasztás nélkül kell biztonsággal állékony marad. Ez nagymértékben függ a kzet minségétl, állapotától, és az üreg fesztávolságától. Különféle kzetosztályozási rendszerek a kzet állapotától, az üreg fesztávolságától az áthidalási idtl függen tesznek javaslatot az építés közbeni ideiglenes megtámasztásra. Egy ilyen kzetosztályozási javaslatot mutat a 7-1. ábra és a hozzátartozó 7-1. Táblázat. A keresztmetszet és hosszmetszet elemeinek megnevezése. (lásd 7-2. ábra) túlfejtés: a tervezett mtárgy küls keresztmetszeti határoló vonalán kívülre nyúló kzetfejtések. hátr: a megépült alagútszerkezet és a kifejtett kzet, talaj közötti üreg, amelynek minél elbbi szilárd kitöltése javasolt a bomlásból származó felszíni süllyedések megakadályozása, illetve a kzet és mtárgy szerkezet együttdolgozásának biztosítása érdekében. táró: olyan kiskeresztmetszet ideiglenes biztosítású alagút, amely vagy egy tervezett mtárgy részére lesz, vagy építéskor ideiglenes funkciót tölt be. (szellztáró, iránytáró, szállítótáró, kutatótáró stb.) 7.4.1 Építés állékony vagy töredezett szilárd kzetben (sziklatalajok) Ebbe a kategóriába azokat a kzeteket soroljuk, amelyekben az alagút szelvényének megfelel nagyságú üregek megtámasztás nélkül is bizonyos ideig állékonyak vagy esetleg kis teherbírású megtámasztást igényelnek. Ilyen esetben az alagútszelvény legtöbbször az üreg megtámasztása nélkül fejthet ki. A beépített falazat a lazuló kzetrészek megtámasztására, illetve a késbb esetleg kialakuló kisebb kzetnyomás felvételére szükséges. 4

7-1. ábra: Áthidalási id a nyílás függvényében 7-1. Táblázat: Jellegzetes nyílásokhoz tartozó áthidalási idk és megtámasztási igények különböz kzetosztályoknál Kzetosztály Megtámasztási igény Áthidalási id nyílás, m A tartósan szilárd nem szükséges 20 év 4 B szilárd, de kissé omlékony csak a ftében 6 hó 4 C szilárd, de ersen omlékony fte dúcolás 7 nap 3 D töredezett folyamatos könny ácsolat 5 óra 1,5 E ersen töredezett középnehéz ácsolat 20 min. 0,8 F omlásos, laza nagy földnyomás nehéz ácsolat 2 min. 0,4 G gördülékeny szemcsés talaj, igen nagy nyomások elretzéses nehéz ácsolat, homloktámasztás 10 s. 0,2 5

7-2. ábra: Kitörési területek és építési részletek Az állékony szilárd kzetek fejtése történhet: robbantással, mechanikus forgó, vagy üt kézi szerszámokkal, illetve alagútfúró gépi berendezésekkel. A robbantásos fejtésnél furatokat készítenek és az ezekbe megfelel fojtással elhelyezett tölteteket robbantják fel meghatározott sorrendben. A furatokban lév szk térben, a robbantásra keletkez rendkívül nagy nyomású gáz összeroncsolja és kiveti a kzet egy-egy részét. A kzetbl egy krátert szakít ki a szabad felület oldal felé. A robbantás körül a következ zónák alakulnak ki: a roncsolási zóna, a kivetési zóna, a repesztési zóna, a rengési zóna. A kivetési tölcsér csúcsa a töltet közepe. A két bels körzet alkotja rombolási zónát, ennek a sugarát nevezik a töltet hatósugarának. Minél közelebb van a töltet a szabad felülethez, annál kisebb a kivetési tölcsér. A tölcsér alapsugarának viszonya a legkisebb ellenállást adó kzetvastagsághoz a robbantás hatásjellemzje (7-3. ábra). 6

7-3. ábra: Robbanóhatás n = w r. Ha n=1, akkor tekintik megfelelnek a hatásjellemzt. Ha n<1, akkor a töltet nem elég nagyságú csak lazító hatást ér el, vagy túl kis tölcsért robbant ki. Ha n>1, akkor túl ers. A robbantás hatását a töltetek célszer elhelyezésével, a jó fojtással, a megfelel idzítéssel fokozhatjuk. A robbanó anyagoknak három jellemz típusa van: flegmatikus, lassú hatású anyag, amely láng hatására robban, viszonylag kis sebességgel ég el és a kzetet szétfeszíti, nem aprózza fel. Ilyen a lpor. brizáns, heves hatású anyag, amely csak indító robbantás hatására robban, egyetlen pillanat alatt szétzúzva a közvetlen környezetet. A nitrotoluol, az ammonsalétromos 7

anyagok, a dinamit, a paxit és az emulziós robbanó anyagok (LWC) tartoznak ide. A robbantás terjedési sebessége kb. 6.000 m/s. iniciáló robbanó anyagok, amelyeket a robbantás megindításához elssorban gyutacsok készítésére használnak. Ezek jóval érzékenyebben, ütésre, láng, szikra hatására azonnal igen hevesen robbannak. Durranó higany tricinát tartozik pl. e csoportba. Az alagútépítésben és a bányászatban még ma is elterjedten alkalmazzák a korszer kzetfejt gépek mellett is a robbantásos kzetfejtést. 1865-ig a robbantásos kzetfejtés anyaga a puskapor volt, amely kis hatékonyságú, flegmatikus robbanóanyag. 1865-ben Alfred Nobel a dinamit feltalálásával forradalmasította a robbantás-technikát. A nitroglicerint kovaföldbe kötötte meg, agy megrizte annak brizánsságát, de jelentsen csökkentette veszélyességét. Kisebb ütésre, alacsony hmérséklet lángra nem indul be a robbanás. Ennek különféle változatát használták a világon mindenütt egészen 1998-ig. 2001-ben már Svédországban, Svájcban, majd Németországban is áttértek az emulziós robbanóanyagokra. Nelvin Cook 1956-ban találta fel a robbanóiszapot. Ebbl fejlesztették ki az alacsony víztartalmú, vízre nem érzékeny, a dinamittal azonos vagy nagyobb hatékonyságú (LWC: Low-Water-Composition) emulziós robbanóanyagot. Az emulziós robbanóanyag igen finom eloszlású vizes-olajos emulzió és sóoldat-cseppekbl áll. A sóoldat-cseppecskék átmérje 10-6 m, és ezt egy még finomabb 10-9 m vastagságú olajréteg veszi körbe. A finom anyagszerkezet ellenére ez az elegy még nem robbanóképes. Robbanóanyaggá akkor válik, ha igen finom eloszlású leveg- vagy gázbuborékokat, gömböcskéket hoznak létre benne. A már érzékennyé tett robbanóanyagnak is nagy a h- és ütésálló képessége (5-ször nagyobb mint a dinamité). Így biztonsággal alkalmazható mind patronként, mind plasztikus anyagként a furatba pumpálva. A patronok részére az anyagot viaszokkal ill. parafinnal teszik merevvé, hogy megakadályozzák a gáz ill. légbuborékok összefolyását. A patronok így jelents merevségek és jól használhatók. Az anyag érzékennyé tétele történhet üzemben vagy a helyszínen is. Ez utóbbi nagy elnye, hogy nem kell az anyagot a helyszínen robbanóanyagokra kialakított és elírt szigorú szabályok szerint tárolni, mert csak közvetlenül a bedolgozás eltt teszik érzékennyé, robbanóképessé az anyagot. A robbanás a forró pont elve alapján zajlik le igen nagy égési sebességgel. A nagy sebesség az anyag finom szerkezetével függ össze. A lökhullám hatására a kis gáz- ill. légbuborékok összenyomódnak és felforrósodnak, és így áll el a forró pont, amely kiváltja, ill. tovább is viszi a robbanás folyamatát. A robbanóanyag tulajdonságai különböz kiegészít adalékokkal a helyi igényeknek megfelelen módosíthatók, pl. száraz alumíniumnitrát vagy alumíniumpor adagolásával csökkenthet a robbanás sebessége, de növelhet az energiasrsége. A teljes kémiai energia a robbanás pillanatában szabadul fel, ezzel magyarázható a magas nyomás és hmérséklet valamint a nagy robbanási sebesség. Az emulziós robbanóanyag f jellemzi tehát: nem tartalmaz veszélyes és környezetszennyez robbanóolajat (nitroglicerin) érzékeny robbanóanyaggá csak a fizikai érzékennyé tétel (gáz ill. légbuborékképzés) után válik 4/5 % vizet tartalmaz, de vízben nem oldódik a robbanásban résztvev anyagok vizes-olajos emulziós bensséges elegye. Az emulziós robbanóanyagok elnyei: közepes teljesítmény, de magas robbanási sebesség kis átmérj furat esetén is 8

robbantástechnikai értékei adalékokkal a helyszínen az igényeknek megfelelen befolyásolhatók a dolgozókra nincsen kedveztlen élettani hatása (pl. nincs fejfájás) nagy biztonság a szállítás és bedolgozás közben jelentkez h- és mechanikai igénybevételekkel szemben lényegesen kevesebb toxikus alkotórész a robbanógázokban a kirobbantott anyag környezetbarátabb nagyon gazdaságos. Ehhez az új anyaghoz elektromos gyújtás helyett általában gyújtótömls eljárást alkalmaznak. A kzetek fejtésére tehát a brizáns robbanó anyagokat használják. Ezek a küls behatásokkal szemben (ütdés, rázkódás) nem érzékenyek, kezelésük biztonságos. Csak iniciáló anyagokkal robbanhatók fel. A robbantásuk robbanógyutacsokkal, vagy robbanózsinórokkal történik. A gyutacsokban kis mennyiség igen érzékeny robbanóanyag van elhelyezve, amelyet a gyújtózsinórral, vagy villamos árammal, vagy gyújtó tömlvel robbantanak. A gyújtózsinór lporral van töltve, meggyújtva lassan ég el és így idt ad a biztonságos fedezékbe jutáshoz, kb. 1 cm/s az égési sebessége. Az izzószálas gyutacsokat elektromos árammal robbantják. Használnak még nitropentás, vagy durranóhiganyos robbanózsinórt, amelynél nem kell a töltetbe gyutacsot helyezni. Az indításnál a robbanózsinórt gyutaccsal kell mködésbe hozni. Ezeknél a robbanás pillanatok alatt bekövetkezik. Az emulziós robbanóanyagot robbantó gyutacsos tömlvel robbantják, amely egy csbe, tömlbe zárt gyorsan ég folyadék. A kzetek robbantással való fejtésnél nagyon fontos a furatok megfelel elhelyezése, mélysége, távolsága egymástól. Általában két alapvet furatrendszert használnak: a középen kúp, ék illetve szív alakú betör robbantással és ezt követ koszorúlövésekkel végzett kzetfejtést, (ilyen például a kanadai kezd vágat (7-4. ábra) a párhuzamos, hengeres betörésekkel kialakított megoldást. Az els típust az jellemzi, hogy a homlokfal közepén egy kúp, ék vagy szív alakú robbantással kezdik a fejtést. Ezt követik a széleken a kifelé hajló koszorúfuratok. Ezáltal több és újabb szabad felület keletkezik a további robbantások részére (7-4. ábra). A másik típust a párhuzamos fúrások jellemzik. A lyukak egy részébe nem kerül töltet, ezek teszik lehetvé a kzet elmozdulását. Ez a megoldás morzsoló hatású, valamivel nagyobb fúrási mélység alkalmazható, elssorban homogén anyagban használják. A robbantás hatása függ a fúrólyukak átmérjétl, mélységétl, a robbanóanyagtól és a kzet szilárdsági jellemzitl. A furatok 26-40 mm átmérjek és mélységük 1,2-3,5 m. Az elrendezésnél a soros, koszorús, vagy spirális megoldás a szokásos. 9

7-4. ábra: Töltetek elhelyezésének jellegzetes típusai A szükséges töltet tömegére /kg/ igen sok tapasztalati képletet használnak. Stini képlete a következ: ahol L = e v f s w 2 e a robbanó anyag brizánsságára jellemz tényez értéke 0,8-1,1 közötti, f a kzet szilárdsági tényezje, amely 0,6-1,5 között változik. A kisebb érték a puha mészkre, a nagyobb kvarcitra vonatkozik, w a legkisebb távolság a furat és a szabad felület között, v a feszítési tényez, értéke 1,2-1,6 között vehet fel, ahol csak egy szabad felület van 1,6, ahol kett ott 1,2, s a kzet rétegzdésétl függ tényez, értéke 0,6-2,0 között változik. A megfelel töltetek nagyságát és azok kiosztását kísérleti robbantásokkal kell meghatározni. A tölteteket a milliszekundumos robbantásnál, nem egyszerre, hanem ezredmásodpercekkel eltolva robbantják. Így a hatás kedvezen összegzdik, egyenletesebben oszlik el, erteljesebb lesz, és nem terjed olyan nagy távolságra. A szükséges furatok száma a homlokfelület egy m 2 - ére 2-4 között mozog. Az alkalmazott robbanóanyagok ammonsalétromot, trinitrotoluolt, nitroglicerint tartalmaznak. A robbantáskor keletkezett gázok egy része mérgez, ezért a munkahely megfelel szellztetésérl is gondoskodni kell. 10

A mechanikus fejtési módnál a kzet törését ütéssel vagy fúrási forgó mozgással érik el. Kézi fejtésnél fejtkalapácsot használnak 800-1200 percenkénti ütésszámmal. A szerszámokat 5-7 bar üzemi nyomású srített levegvel hajtják. Különböz kzetekben alkalmazható kézi és gépi fejtésre használatos fejt görgk, acélkések, bontó tüskék stb.: 7-5. ábra. 7-5. ábra: Fejtszerszámok és -berendezések A kifúrt, roncsolt kzetet lehet nagynyomású vízsugárral is eltávolítani. Így pormentes egészségre kevésbé ártalmas megoldás alkalmazható. A forgó mozgással dolgozó kzetbontásnál nagyteljesítmény marógömbös, marótárcsás fejtgépeket használnak. Általában a közepes szilárdságú kzetekben lehet ezekkel eredményesen dolgozni. Az ilyen berendezések lehetnek lánctalpas, a homlokfelületet részletekben fejt maró berendezések (7-5. ábra), vagy a teljes alagútszelvényt egyben fejt 11

szerkezetek. Az ilyen teljes szelvényben dolgozó berendezések fejtés közben a kivájt üreg bels felületére támaszkodnak hidraulikus sajtókkal mködtetett sugárirányban befeszített papucsok segítségével. A berendezés mködését a 7-6. ábra szemlélteti. 7-6. ábra: A Wirth alagútfúrógép ütemei 12

Ha a teljes kzetnyomás nem hárítható a kzetre, a végleges falazat beépítéséig ideiglenes támasztásokat kell elhelyezni. Ezek a támasztások szilárd kzetekben kisebb terheléseket kapnak, így aránylag könnyed szerkezetekkel oldhatók meg. Ilyenek a következk: A fa szerkezet dúcolások elnye, hogy túlterhelés esetén a fellép töréseket a fa recsegése jelzi, úgyhogy a teljes törés bekövetkezése eltt mód van a megersítésre. Az acélszerkezetek aránylag kisebb méreteket igényelnek, tekintettel arra, hogy az acél jóval nagyobb szilárdságú, és többször újra felhasználható. Ezeket a megoldásokat a legújabb idkben, a lövellt (ltt) beton réteggel való megtámasztás váltotta fel. Ez a módszer az új osztrák alagútépítési eljárás keretében a késbbiekben kerül ismertetésre. Igen elnyös megoldás a horgonyzással való biztosítás, amely teljesen szabad munkateret biztosít és aránylag egyszer szerkezetekkel oldható meg. Az eljárás lényege abban áll, hogy sugárirányú horgonyokat építenek be, amelyek benyúlnak a kzet meg nem zavart tartományába és ezzel a teherviselésben együttmködésre kényszerítenek egy nagyobb vastagságú kzetréteget. A horgonyzásokat statikai szempontból két f csoportba szokták sorolni: statikus, dinamikus horgonyzásokra. Statikusnak tekintik a horgonyzást akkor, ha a horgony feladata a kzettömeg, kzetréteg felfüggesztése. A horgonyt ez esetekben egy meghatározott gravitációs súly terheli, amely idben nem változik. Ilyen megoldást használnak vékony kzetrétegek felfüggesztésére, meglazult kzetdarabok megfogására stb. Dinamikus a horgonyzás, ha az üreg áthidalásában résztvev kzettárcsa teherbírásának megnövelése a horgonyzás célja. Az üreg körül a kzettárcsa a beépített horgonyokkal lényegesen egységesebb, teherbíróbb lesz. A kzettárcsának az üreg felé való elmozdulását akadályozzák, illetve csökkentik a horgonyok és így a fellép igénybevételek egy jelents részét felveszik. Az ilyen horgonyokban az idben fokozatosan, a kzet elmozdulásával összefüggésben alakul ki a horgonyer. A horgony rögzítése az alagutaknál leggyakrabban alkalmazott acélrudas horgonyoknál történhet: ékes szorító hatással, amikor a horgonyert kis felületen viszik át a kzetre, habarcsba ágyazva, amikor nagyobb felületen, megoszló terheléssel habarcs közvetíti a horgonyert. (perfo horgony) mgyanta habarcsba ágyazott horgony. A legjellegzetesebb megoldások: 7-7. ábra. Az ékes rendszer szerkezet legegyszerbb formája a felhasított vég horgony, amelyet egy ékbe történ beveréssel feszítenek be. Ennél lényegesen jobb a táguló csavaros hüvellyel készített megoldás. Ennek egyik változata a ketts hüvellyel felszerelt horgony, amely nagyobb felületen teszi lehetvé a beszorítást, így kisebb szilárdságú kzetekben használható. 13

7-7. ábra: Jellegzetes horgonyzási módok 7.4.2 Építés laza kzetekben és talajokban Laza kzetekben és talajokban a kibontott üreget általában meg kell támasztani. A támasztás módja, sorrendje olyan kell legyen, hogy a fejtés, a beépítés és a dúcolás folyamatosan és biztonságosan legyen végezhet. A hagyományos (klasszikus) bányászati módszerek igen gyakran csak az üreg egy részét bontják ki egyszerre, úgy véve fel a sorrendet, hogy minél kisebb dúcolással lehessen a végleges falazatot beépíteni. Ott, ahol a kzet állékonyabb, nagyobb területet bontanak ki egy ütemben, ahol az alagút lazább kzetben fekszik, ott kisebb lépésekben történik az építés. Elssorban a dúcoló anyagok és a dúcolási mód tekintetében különböznek a ma alkalmazott hagyományos eljárások a régitl. A korábbi fadúcolások helyett, ma inkább acéldúcolásokat, kzethorgonyzásokat, lövellt betont használnak. A kézi talajfejtés helyett gépesített fejtési módszerek kerültek eltérbe. Ezek megrövidítik az építési idt, és ezzel lehetvé vélik a szükséges dúcolások könnyítése is. Az alagútfalazatoknál az elre gyártott elemek nagyobb térhódítása is jelents. 14

7.4.3 A tárók rendeltetése és szerkezete Az alagút építése a hagyományos eljárásoknál a két végén un. Iránytárók építésével indul meg. Ezek az iránytárók az alagút iránykitzése és a talaj- és vízviszonyok elzetes megismerésére szolgálnak, ezen kívül szerves részei az alagút kiépítési rendszerének is. Ezeken történik a kifejtett anyag kiszállítása és a hagyományos alagútépítési módszereknél ebbl indítják ki az alagút teljes szelvényének kiépítéséhez szükséges fokozatos szelvénybvítési munkákat is. Az iránytáró az alagút geológiai szelvényét egész hosszában feltárja és a vájási, valamint falazási munkák megkezdését egyidejleg több helyen is lehetvé teszi. Az iránytáróban kell elhelyezni a szállítópályát, a szellzcsöveket és egyéb elektromos vagy légvezetékeket stb. Ugyancsak az iránytáró szolgál a beszivárgó talajvíz összegyjtésére és elvezetésére is. Az iránytárónak tehát az alagút megépítésében igen fontos szerepe van és ezért helyének és méreteinek megválasztása dönt feladat, melynek megoldásánál igen sok körülményre kell tekintettel lenni. Elvileg a táró lehet talptáró (7-8. ábra) gerinc- vagy válltáró. Üzemileg elnyösebb az iránytárót a szelvény aljára helyezni, vagyis talptárót alkalmazni. Kitzés szempontjából ez a választás ugyan közömbös, azonban az anyagok ki- és beszállítására, fként pedig a földanyag kiszállítására szolgáló vágányok elhelyezése célszer, ha a szelvény alján történik, mert akkor az egész építés folyamán áthelyezés nélkül ott maradhat. Ugyanígy a vízelvezetés szempontjából is a leghelyesebb a vízelvezet csatornának (30x30 cm méret, amely laza anyagban pallókkal bélelend) a talptáró fenekén való elhelyezése (7-9. ábra). A faácsolatú tárók rendesen trapéz alakúak, így alkalmasak úgy függleges, mind oldalirányú erk felvételére. Magasságuk 1,8-2,2 m, szélességük fent 1,5-2,0m, alul 2,0-2,5 m között változik. Elkészítésükhöz egyenes növés, csomómentes fenyfát használnak. A gerendákat ívesen megfaragva, tompán ütköztetik egymáshoz, csapokat nem alkalmaznak. Ácskapcsokkal kötik össze az elemeket. Az egyes kereteket hosszirányban 1-1,5 m közötti távolságban helyezik el. 7-8. ábra: Tárók az alagútszelvény különböz helyein 15

7-9. ábra: Irány- ill. talptáró kereszt- és hosszmetszete fadúcolással Kis kzetnyomás esetén a keretek között felül hézagosan helyeznek el hosszirányban pallókat. Ha nagyobb a kzetnyomás, akkor nemcsak felül, hanem oldalt is elhelyezik a pallózatot. A pallókat ékekkel feszítik a kzethez. Omlós talajban nem lehet, még kisebb hosszban sem az üreget kibontani a beomlás elkerülése nélkül. Ilyen esetben elrevert tzpallókat alkalmaznak, és ezek védelmében bontják ki a talajt. A tzpallókat zálogdeszkával támasztják alá, és ezeket zálogékekkel feszítik a tetgerendához. A zálogékek közötti hézagokban lehet elreverni a következ keret tzpallóit. (7-10. ábra) 7-10. ábra: Táró dúcolás részletei Ezeket kisebb méret feszítékekkel támasztják ki a zálogdeszkákhoz. Ezután kiütik a zálogéket és annak helyén is elreverik a tzpallókat. Az alagútszelvény egyes részeinek a kibontása a tárókból indul ki. 16

Két f építési mód van ma is elterjedve a keresztmetszetet részletekben kibontó és szakaszosan épít eljárásokból: a belga, vagy aláfogásos módszer a német, vagy meghagyó módszer. 7.4.4 A belga építési módszer A belga módszernél elször a szelvény fels részét, a kalottot bontják ki és beépítik a végleges fels boltozatot, megfelel dúcolások védelmében. Ezután a középs magot bontják ki, majd a boltozatot szakaszosan aláfogják az oldalfalak, illetve a szelvény alsó részének beépítésével (7-11. ábra). 7-11. ábra: Belga építési mód Általában állékony talajban használható, ahol a fels boltozat megfelelen aláépíthet, ahol a tetboltozat terhelését az aláfogáskor el tudja viselni. Nagy elnye, hogy a fte gyors és 17

végleges biztosításának védelmében a további munkák könnyebben végezhetk. Ezzel szemben nagyon kényes az aláfogásnál a csatlakozás tömör hézagmentes kivitelezése. Az építés legtöbbször egy gerinctartóval indul az alagút tengely irányában, amelybl azután a fels boltozati szakasz az un. süvegszelvény (kalott) kiépítését indítják meg 3-6 m hosszú szakaszokban. Minél lazább a talaj, annál rövidebb szakaszt bontanak ki egyszerre. A táróácsolatból a kalottot mindkét oldal felé a tengelyre merlegesen hajtott pallók és behúzott koronagerendák segítségével ívesen kiszélesítik: kilegyezik. A pallókat közben újabb és újabb koronagerendákkal fogják alá, a gerendákat pedig oszlopokkal a kiemelt süvegszelvényt aljára magra támasztják. A süvegszelvényt (kalott) addig mélyítik, amíg le nem érnek a boltozat válláig. Ekkor beállítják a kibontott szakaszon a mintaíveket, elkészítik a zsaluzást és a boltvállról kiindulva mindkét oldalról a tetpont felé haladva, elkészítik a tetboltozat falazatát (7-12. ábra). 7-12. ábra: A belga építési módnál a kalott kihajtása Nagyobb szelvénynél talptáróval kezdik az építést és ebbl kiindított feltörésekbl hajtják ki a gerinctárót. Az anyagok beszállítása, a kitermelt föld elszállítása a talptárón keresztül történik. Több helyen kialakított feltörésekbl, egyszerre több munkaterületen lehet a boltozat építését folytatni. A boltozat elkészülte és kizsaluzása után fognak hozzá a szelvény lemélyítéséhez és az aláfalazáshoz, az oldalfalak készítéséhez. A helyén hagyott kzetmag eltávolítása már a teherbíró boltozat védelme alatt megy végbe. A munka többféle módon hajtható végre. Bizonyos pontokon aknaszer lemélyítéseket vájnak ki és innen pillérszer falazatokkal fogják alá a boltozat vállát annak legkényesebb szakaszain. Ilyen megoldást mutat: 7-13. ábra, amelyen az egyes munkaszakaszok végein lév hézagok helyén készítik el sakktáblaszeren az alátámasztó pilléreket a feltüntetett sorrendben. Arra rendkívül gondosan ügyelni kell, hogy egy szakaszon a két szemben fekv oldal egyszerre ne legyen kibontva. Ezt az eljárást laza, igen kis teherbírású talajban használják. 18

7-13. ábra: A boltozat aláfalazása, aknaszer lemélyítésekkel, szakaszosan, kis teherbírású talajban Anyagszállítás és munkavégrehajtás szempontjából kedvezbb, ha az alagútszelvény közepén hasítékot mélyítenek le és ebbl a hasítékból oldalt kitörve készítik el sakktáblaszeren az egyes aláfogó ellenfalakat. Ez a módszer állékonyabb talajban alkalmazható (7-14. ábra). 7-14. ábra: Aláfalazás, a középs hasítékból sakktáblaszeren Végül történhet az oldalfalak készítése folyamatosan is. Így a boltozat aláfalazása bizonyos távolságban követi a fels boltozat építését. Ez az eljárás állékonyabb talajban használható. Ilyenkor az oldalfalépítés mindig ½ fogás eltolással készüljön a fteboltozathoz viszonyítva. Minden esetben igen fontos a boltozat vállainál a csatlakozás hézagmentes, tömör kialakítása. 7-15. ábra: acél mintaíves Kuncz-féle dúcolás. E rendszernél a beton boltozat zsaluzását alátámasztó acél mintaív tartja mozgatható lovasok közvetítésével a kibontott üreget támasztó íves acéldúcolás is, mely legtöbbször kisvasúti sínbl áll. Így a boltozat betonozásakor a támasztások áthelyezése a lovasok mozgatásával egyszeren oldható meg és így folyamatosan lehet betonozni amellett, hogy a fte is állandóan meg van támasztva. A belga építési módszert 3 m-nél magasabb aláfogásoknál már csak szilárd kzetekben lehet alkalmazni. 19

7.4.5 A német építési módszer 7-15. ábra: Kuncz-féle dúcolás A német, vagy maghagyó módszert is több változatban használják. Általában nagyobb alagút szelvények jellegzetes építési módja. A falazatot alulról felfelé építik meg. Elször az ellenfalakat, majd a fels boltozatot és végül a talpboltozatot készítik el. Építésközben a középs földmagot használják fel a dúcolások alátámasztására. A bennhagyott földmag lecsökkenti a szabad homlokfelületet is. Az építés ennél a módszernél az oldalfalak alján indított két talp vagy válltáróval kezddik (7-16. ábra). A boltvállakig kibontott tárókat 6-10 m-re elrehajtják, majd visszafelé készítik el az ellenfalak betonozását. Az ellenfalakat lehetleg szorosan a táró oldalához falazzák, a végleges szelvényen kívül es részeket pedig a bels oldalon sovány betonnal, száraz krakattal töltik ki, amelyet a mag kifejtésekor elbontanak. Az oldalfalak elkészítése után felül egy gerinctárót indítanak, amelybl a szokásos módon két oldalra kilegyezve kifejtik a süvegszelvényt és az elzleg elkészített oldalfalakra támasztva, felfalazzák a boltozatot. Közben mind a kihajtáshoz szükséges dúcokat, mind a mintaíveket a bennhagyott földmagra támasztják. A boltozat elkészülte után következik a mag kitermelése és legvégül a fenékboltozat elkészítése. A módszer nagy elnye, hogy lazább talajban is alkalmazható, mert szilárd alátámasztást nyújt a boltozatnak. További elnye, hogy a bent maradó földmag biztos támasztást nyújt a homlokfelületnek és lecsökkenti az állványozási munkát. A német módszernél ügyelni kell arra, hogy a boltozat kitörésének megtámasztására szolgáló magot az oldaltárókkal túlságosan le ne gyöngítsék és ezért inkább csak nagyobb szelvény alagutakban alkalmazható. Igen alkalmas pl. földalatti raktárak, csarnokok vagy pajzskamrák építésére. Az elzekben ismertetett alagútépítési rendszerek igen nagy faanyag felhasználást kívánnak meg. Bár a faanyagból rendszerint csak a tzpallók vesznek el, mert a dúckereteket, ászokfákat, koronagerendákat és szaruzatokat rendszerint vissza lehet nyerni, ki lehet rabolni az építés folyamán, mégis sok a veszteség, mert a kibontott anyagok megsérülnek, részben eltörnek. Az építést lehet fejtáróval, vagy talptáróval is kezdeni, elssorban nagyobb szelvénynél, ahol ez kevésbé gyengíti le a bennmaradó földmagot. 20

7.5 Új alagútépítési eljárások 7-16. ábra: Német építési mód A modern építési módokat a nagyobb, szabadabb munkatér, a gépesített fejtés, az acéldúcolások, a ltt beton nagyobb mérték alkalmazása, a kzethorgonyzások, a késes dúcolás jellemzi. 7.5.1 Az új osztrák építési módszer Ez az építési eljárás hegyi alagutaknál szilárd kzetekben alakult ki Ausztriában. Késbb kiterjesztették az alkalmazási körét iszap és agyagtalajokra, általában kohézióval rendelkez talajokra. 21

Az eljárás azt a tapasztalatot használja fel, hogy az alagutat körülvev kzet tudatosan bevonható a teherviselésbe és így elérhet az, hogy bizonyos kzetekben vagy talajokban egy vékony ltt beton réteg, esetleg kzethorgonyokkal kiegészítve, a kzettel szorosan együttdolgozva elegend megtámasztást nyújtson a kibontott üreg részére. Így az építésnél az alagútszelvény szabadon marad, dúcolásoktól mentesen, lehetséget nyújtva nagyobb munkagépek használatára. Hangsúlyozni kell, hogy ez az építési mód csak olyan körülmények esetén alkalmazható, ahol nincs számottev vízbefolyás, vízáramlás a kibontott üregbe. A lttbetont ugyanis ilyen esetekben nem lehet felhordani. Ha jelents vízbefolyástól kell tartani, az új osztrák építési módnál, úgy légnyomásos építési móddal vagy talajvízszint süllyesztéssel, vagy más vízkizárási eljárásokkal kell gondoskodni a víztelenítésrl. Az üreg kibontásakor az üreg közvetlen környezetében jelents változások lépnek fel a kzet feszültségállapotában. Az üreg körüli kzetgyr terhelést vesz fel és ennek következtében fokozatosan elmozdulásokat végez. Kezdetben ezek az elmozdulások jelents növekedést mutatnak, a lttbeton beépítésére azonban a mozgások sebessége lecsökken. Az építés a fels boltív beépítésével kezddik. Ennek hatására azonban még legtöbbször nem csökken le jelentsen a mozgások növekedése. Csak az alsó talprész elkészítése után, a teljes zárt gyr ad olyan hatásos támasztást, hogy a mozgások lecsillapodnak és kialakul a kzettel együttmozgó tehervisel szerkezet. A kzetet azonban csak olyan mértékig szabad terhelni, amíg nem veszti el szilárdságát, mert ha ez bekövetkezik, már alkalmatlanná válik kisebb terhelések felvételére is. Agyagtalajokban, kevésbé állékony kzetekben acél mintaíveket is használnak a biztosításra. Az építés egyik módja, nem túl nagy szelvényeknél ( 6 m) a kzet teherbírásától függen a teljes szelvényben való építés. Leggyakoribb azonban a két ütemben történ építés az 5-6 m átmérj alagutaknál. Ezt rámpás építési módnak nevezik. A teljes alagút szelvényt két részben építik egyidejleg. A fteboltozat építését a talaj minségétl függen 10-20 méterrel követi a talpboltozat építése az így kialakuló két munkaszint között egy közlekedési földrámpát alakítanak ki. Amikor a fteboltozaton földfejtés folyik egy marógömbbl fejtgéppel, addig a talpboltozatnál vasszerelés és betonlövellés. Amikor végeztek egy fogás mélységgel a rámpán a gépek helyet cserélnek, és a fteboltozatnál vasszerelés és betonlövellés és a talpboltozatnál lesz földfejtés. A fteboltozat fejtését mindig védett, azaz kész boltozat alól végzik. A vasszerelést a talaj minségétl függen bennmaradó ideiglenes acél mintaívekkel támasztják meg, vagy horgonyokkal kötik fel a lefejtett boltozathoz a hegesztett betonacél háló ívet. (7-17. ábra) Ha gyengébb minség agyagtalajról van szó a fejtés és építés 5 fogásban készül. A ftében lefejtenek egy (50 cm 1,0 m) fogást, beszerelik a mintaívvel megtámasztott vasalást, és elvégzik a beton lövellést. Ezután egy fogással elbb fejtik, szerelik és betonozzák az oldalíveket. Harmadik lépésben újra a fteboltozatot fejtik, vasszerelik, és lövellik. Negyedik lépésben újra az oldalíveket fejtik, vasszerelik és lövellik. Ötödik lépésben készül a talpboltozat két fogás mélységben. A fte és oldalboltozatok között mindig egy fogás mélység eltolódás van. Így a fejtési homloknak egy ~60 o -os rézss megtámasztása van (7-18. ábra). 22

7-17. ábra: Rámpás építési mód 23

7-18. ábra: Lövelltbeton falazatépítés a szelvénynek részletekben történ kifejtésével és betonozásával 24

Nagyméret alagutaknál ( 10 m) több ütemben végzik az építést. Münchenben kétvágányú alagútnál a következ ütemekben építettek: 7-19. ábra. 7-19. ábra: Nagyszelvény, kétvágányú alagút építése az új osztrák módszerrel Elször két tojás alakú válltárót hajtottak ki és ezeket támasztották meg lttbeton burkolattal, a küls oldalon a falazatot horgonyzásokkal is megersítve. Ezt követte a kalott kibontása és a fels boltozat beépítése. Harmadik ütemben a bels magot bontották el és az alsó talpboltozatot építették be. A fels boltozat építésénél fix alátámasztást nyújtottak az oldaltartók burkolatai. Ezeknek a bels részét csak a talp kibontásakor bontották el. A válltárók egyúttal, mint drenázsok is biztosították a száraz munkateret a kalott építésénél. A lttbeton kezd szilárdsága nagyobb kell legyen a beton szokásos értékénél. Ezért kötésgyorsítót szoktak használni. Általában nem mindig szükséges kötésgyorsító, de igen gyakran alkalmazzák por vagy folyadék alakban. A friss beton még lehetvé tesz alakváltozásokat rövid ideig és ezt sokszor elnyös megengedni. Általában 24 óra múlva 5000 kn/m 2 szilárdságot szoktak biztosítani, 28 napos korban 25.000-30.000 kn/m 2 -t. A fejtéshez nagy teljesítmény hidraulikus lánctalpas fejtrakodó alkalmazása elnyös. A végleges falazatot ketts szerkezettel oldják meg. A küls vasbeton gyrn belül egy bels vasbeton falazatot is beépítenek. Legtöbbször a küls lttbeton burkolat bels felületére ersítik fel a szigetelést, és ezt támasztja meg a bels köpeny, amely a teljes víznyomást és a kzetnyomás egy részét is viseli. Más esetekben a bels köpenyt vízzáró betonból készítik, és így a külön szigetelréteg beépítése elmarad. Az építésnél rendkívül fontos a hozzáért mérnöki építésvezetés. A kzet, a talaj változásait, a mért alakváltozásokat, elmozdulásokat állandóan figyelemmel kell kísérni, és ezekhez igazodva menetközben kell módosítani a gyrzárás idejét, a lttbeton vastagságát, vasalását, a horgonyzásokat, esetleg az acéltartók beépítését és az építés keresztmetszeti felosztását. Különösen kis fedmagasság esetében kell gyorsan intézkedni, mert a talaj fellazulása hamarabb következik be. A statikai vizsgálatok ismertetése a 6.2. fejezetben található. 7.5.2 A ltt beton-burkolat készítése Az új osztrák építési módnál igen fontos szerepet tölt be a lttbeton burkolat. Ezzel az eljárással, zsaluzás nélkül lehet a beton, vagy vasbeton falazatot elkészíteni szorosan hozzáépítve a talajhoz. Így biztosítható a falazat és a talaj együttdolgozása és a szabad munkaterület. 25

A lttbeton készítésére két alapvet eljárás alakult ki: a száraz eljárás (torkrétozás), nedves eljárás. A száraz eljárásnál, szárazon összekevert beton anyagot szállítanak csvezetéken levegtúlnyomással a beépítés helyére és ott egy szórópisztolyban vizet vezetve hozzá, lövellik rá a vízzel együtt a beépítési felületre. A nedves eljárásnál a vízzel együtt elkészített betont lövellik a felületre leveg túlnyomással. A száraz eljárásnak két jellegzetes géptípusa van: a kétkamrás leveg túlnyomásos adagolóval mköd berendezés, a forgótárcsás adagolóval dolgozó gép. Az els típusnál egy kétkamrás berendezést használnak (7-20. ábra). A két kamra egymás felett van elhelyezve. Az alsó a munkakamra, amelybl a száraz keverék a rákapcsolt levegtúlnyomás és egy kis kerekes adagoló segítségével kerül a csvezetékbe. Innen levegtúlnyomás továbbítja a keveréket a pisztolyba. 7-20. ábra: Kétkamrás torkrétozógép A másik típus a forgótárcsás adagológép, amelynél egy vízszintesen fekv dobba hull le, a tengellyel párhuzamos nyílásokon a fels tölcséren betöltött száraz keverék. Itt egy forgó berendezés továbbítja kifúvó nyílásokon át a csvezetékbe, amelyben légnyomás viszi az anyagot a szórópisztolyhoz. Újabban inkább ezt a típust használják. (7-21. ábra). 26

7-21. ábra: Forgótárcsás torkrétozógép A nedves eljárásnál is két géptípust használnak: a dugattyús szivattyúval mköd berendezést, a forgótárcsás kialakítású megoldást. Az els típusnál dugattyús betonszivattyúval nyomják csvezetéken keresztül a betont a beépítés helyére. Ott egy kisebb csméretre áttérve levegtúlnyomással szállítják tovább a szórópisztolyhoz (7-22. ábra). 7-22. ábra: Dugattyús betonszállító 27

A másik típusnál a kész betonkeveréket egy forgó tárcsás szerkezet adagolja a csvezetékbe, ahonnan srített levegvel szállítják tovább (7-23. ábra). 7-23. ábra: Forgó csadagolós nedves lttbetont szállító berendezés A száraz és nedves eljárást összehasonlítva a következk állapíthatók meg: a száraz eljárásnál o a szórófej-kezeltl függ a vízadagolás mértéke és ez befolyásolja a beton minségét, o ers a porképzdés, o több a visszahulló anyag. A nedves eljárásnál: o egyenletesebb a betonminség, bár a visszahulló anyagok miatt itt is megváltozik az eredeti összetétel, o kisebb a porképzdés, o kevesebb a visszahulló anyag. Annak ellenére, hogy kedvezbbnek látszik a nedves eljárás, mégis a száraz módszer van jobban elterjedve. Ennek a legfbb oka, hogy a munkamenet nem tesz lehetvé folytonos, egyenletes betonozást. A talaj fejtése, a vasháló behelyezése szakaszos betonozást kíván meg. A nedves eljárásnál a vezetékekben csak rövid ideig állhat a beton, mert megkezddik a kötés és szilárdulás folyamata. Ezért alkalmazzák a száraz módszert, ahol ez a probléma nem jelentkezik. A lttbeton minsége hasonló, más betonszerkezetekhez. Az adalékanyagoknál a 16 mm-es max. kavics méretet használják. A 8 mm-nél nagyobb szemcsék átlag 70 %-a visszahull, így nem érdemes nagyobb méretre áttérni, mert az ugyanis csak kis mennyiségben fog bekerülni a falazatba. A nagyobb méret a szállítást is nehezíti, így a 16 mm max. méret mellett az 50 mm-es átmérj vezetékek használhatók. A beton keveréknél számolni kell átlag 25% visszahulló anyagveszteséggel. A visszahulló anyag nagyobb része kavics, úgyhogy a kész beton cementtartalma nagyobb lesz a keverék 28

cementtartalmánál. A beton szilárdsága 35 N/mm 2 körüli érték, a cement és vízadagolástól függen. A visszapattanó anyag mennyisége több tényeztl függ: a kezel hozzáértésétl, a felület minségétl, a szórópisztoly távolságától, a pisztoly helyzetétl, a keverék vízadagolásától. Általában az 1 m-es távolság a legelnyösebb. 7-24. ábra: a távolság csökkenése, vagy növelése kedveztlen hatású. 7-24. ábra: A rálövellt betonból visszahulló anyagok százaléka A szórópisztoly vízszintessel bezárt szögének függvényében is változik a visszahulló anyag mennyisége. Függleges helyzetben 20-25 %, míg vízszintesen csak 10 % a visszaes anyag. A betonhoz alumíniumbázisú kötésgyorsítót szoktak hozzáadni. A nedves eljárásnál ezt folyadékba adagolják a keverékhez. A kötésgyorsító a cementmennyiség 5-6 %-át teszi ki. A száraz eljárásnál a felhasznált anyag nedvességtartalma ne legyen 8-10 %-nál nagyobb. A lttbeton felhordása ers porképzdéssel jár. Ezért a dolgozókat a szilikózis veszély ellen megfelel védfelszereléssel kell ellátni. Arra kell törekedni, hogy a finom por kvarc tartalma minél kisebb legyen. Célszer átmosott adalékanyagot használni. 29

A por csökkentésére használnak elnedvesít fúvókákat is. E megoldásnál a szórófej eltt kb. 2 m-rel beadagolják a víz egy részét gyr alakban, úgyhogy a száraz keverék már a csvezeték e részében átnedvesedik, és így kevesebb por kerül a levegbe. 7.6 A pajzsos alagútépítés A pajzsos alagútépítés eszméje Bruneltl származik. A sikeres megvalósításban Greathead végezte az úttör munkát, alakította ki a pajzs ma is használatos formáját. A pajzsos alagútépítés régen kialakult, elssorban kézi fejtéssel dolgozó megoldásait, ma a gépesített eljárások váltották fel. A talaj fejtése igen gyakran teljesen automatizált módszerekkel történik, és ehhez igazítják hozzá a teljes munkafolyamatot. A kibontott talaj rakodását, szállítását, az alagút falazati elemek beszállítását, elhelyezését, az injektálási munkákat stb. Gazdaságos építés csak a teljes géplánc kialakításával érhet el. A pajzs lényegében egy mozgó dúcolás, amely biztosítja a kibontott üreg folyamatos megtámasztását, és a biztonságos munkaterületet a fejtéshez és a falazat beépítéséhez. A pajzsos építés hosszú, kb. 0,5-1 km-nél hosszabb alagutaknál gazdaságos és különösen jól gépesíthet építési eljárásoknál. A pajzsok két nagy csoportra oszthatók (7-25. ábra): fix köpenyes pajzsok, késes pajzsok. A késes pajzs az 1970-es év találmánya, és a 70-es 90-es évek között alkalmazták széles körben monolit beton és monolit vasbeton egy bejáratú alagutak építésére. Minden pajzs három f részbl áll: a vágóél (l v ), törzs (l t ), és faroklemez (l f ) (7-26. ábra). E három rész küls felülete a pajzs köpenye, amely fix köpeny pajzsoknál egy kör keresztmetszet acél henger, a vágóélnél és törzsnél, és faroklemezeknél eltér hajlítási merevséggel. A késes pajzsnál e köpeny egymáshoz képest hornyoltan csatlakozó késekbl áll, amelyek egymáshoz képest eltolhatók. Itt a pajzs alakját egy hegesztett szerkezet biztosítja, amelyen a kések eltolhatók. A vágóél feladata a szabályos üregfejtés biztosítása. A törzs a pajzs hajlításra legmerevebb része. Ez biztosítja a pajzs alaktartását, és itt helyeznek el minden gépi berendezést, amely a pajzs mozgatásához, a töltésépítéshez és a falazati elemek beépítéséhez szükséges. A faroklemez fix köpeny pajzsoknál kis merevség acél henger és ebben szerelik össze az alagút falazatot, késes pajzsoknál pedig ebben a részben készül a monolit beton vagy vasbeton alagútfalazat. A fix köpenyes pajzs építési ütemei a következk: (7-26. ábra) A pajzs eltt a talajt kifejtik a falazatgyr szélességének megfelel hosszban. Ezután a már beépült kész falazatra támaszkodva hidraulikus sajtókkal elrenyomják a pajzsot a kibontott üregbe egy gyrszélességnek megfelel hosszban. A következ ütemben visszahúzzák a sajtókat és a pajzsköpeny védelmében beépítik elre gyártott elemekbl a falazat következ gyrjét, a pajzs hátsó részében. 30

7-25. ábra: Pajzs típusok A pajzsköpeny készülhet öntöttacél vagy hengerelt acéllemezekbl készült szegmensekbl a helyszínen összecsavarozva, vagy hengerelt lemezbl hegesztett zártszelvény szegmensekbl a helyszínen összehegesztve. A pajzs faroklemez bels átmérjének az építési követelményeken túlmenen annyival kell nagyobbnak lennie a falazat küls átmérjénél, hogy a pajzs a legkisebb sugarú ívben is fordulni tudjon és a mozgatáskor elforduló irányeltérések mellett is a falazat beépíthet legyen. Ha δ-val jelöljük a pajzs faroklemez bels átmérje és a falazat küls átmérje közé tervezend hézagot, ennek értéke a megépült pajzsok adatainak statisztikai értékelése alapján a következképpen vehet fel: ha D 8 m, δ = 80 D ahol D a pajzs küls átmérje. Ha D > 8 m, akkor δ = 10 cm. A pajzsokat statikailag a teljes függlegesen ható geosztatikai nyomásra szokták méretezni oldalról ható földnyomás, vagy oldalmegtámasztás feltételezése nélkül, hogy az ívekben való haladásnál az oldalmegtámasztás megszüntetése esetén is alkalmas legyen a terhelés viselésére. 31

7-26. ábra: Nyitott, kör alakú pajzs 32

Lényeges mérete a pajzsnak a hossza (L), ugyanis adott átmér mellett ennek van jelents befolyása a pajzs irányíthatóságára. Minél rövidebb a pajzs annál könnyebben irányítható. Az L/D viszonyt 0,4-1,0 között célszer felvenni. A falazat és a pajzsköpeny közötti hézagot a pajzs hátsó részén megfelel tömítgyrvel le kell zárni. A lezárás a hátrt injektáló anyag befolyása ellen és a talaj, valamint a munkatér lezárása érdekében szükséges. A hézagzárásnak alkalmazkodni kell a hézag változó méretéhez és a talaj fell fellép nyomásra a záróhatásnak növekedni kell. Három ilyen tömítés látható: 7-27. ábra. 7-27. ábra: Faroklemez tömítések A pajzs szerelterének hosszát úgy kell felvenni, hogy a faroklemez legalább 20 cm-rel fedje kinyomott sajtóállásnál is a beépített falazatgyrt. A pajzs elremozgatását hidraulikus sajtókkal végzik, amelyek a kerület mentén vannak elhelyezve. A sajtók lehetleg ketts mködés húzó-nyomó sajtók legyenek. A pajzs mozgatásához szükséges tolóer a következ képletbl számítható: F = 210 A i 1180, 33

ahol F a pajzs mozgatásához szükséges, biztonsági tényezvel már megnövelt teljes tolóer, kn; A i egy helyettesít keresztmetszeti felület, m 2, amely a pajzs homlokfelületébl A h m 2 és a pajzs palástfelületébl A p m 2 különböz típusú pajzsokra a 7-2. Táblázat szerint számítható. 7-2. Táblázat: Szorzótényezk a pajzs helyettesít felületének meghatározásához A pajzs mszaki jellemzi A szorzótényezk értékei A i = a A h + b A p a b Gépesített pajzs aktív homloktámasztással 3 1 Kisgépesítés vagy kézi fejtés pajzsnyomatáskor teljes homloktámasztással Kisgépesítés pajzsnyomatáskor 50 %-ban megtámasztott homlokkal Homloktámasztás nélküli, fejtkeresztes fúrópajzs vagy kisgépesítés, vagy kézi fejtés pajzs, nyomatáskor homloktámasztás nélkül Homloktámasztás nélküli, nyitott fúrópajzs, a pajzs vágóél eltti túlfejtés-lehetsége esetén 1 1 0,5 1 0 1 0 0,7 Az elbbi összefüggés kb. 30 m-es alagútmélységig szokásos település homok, agyag, iszap, márga, hordalékos márga és ezek vegyes elfordulása esetén használható, ha a pajzs homlokfelületét és támasztó fejtberendezést a kzetviszonyoknak megfelelen választották meg. A sajtók terhelésének a falazaton való egyenletes elosztására nyomógyrt alkalmaznak. Öntöttvas tübbingnél ezt el lehet hagyni, beton falazatoknál azonban mindenképpen be kell tervezni. 7.6.1 Pajzsok homloktámasztása A pajzsköpeny tulajdonképpen csak a kibontott üreg palástját támasztja meg. A homlok felület földfalának megtámasztásáról külön gondoskodni kell. A homloktámasztást úgy kell kialakítani, hogy ne akadályozza a földfejtést, de az építés teljes ideje alatt biztosítsa a kellen biztonságos megtámasztást. A következ homloktámasztások lehetségesek: szabad homlok, a lazulási nyomásra részletesen vagy teljes felületen megtámasztott homlok; aktív homloktámasztás. Megjegyezzük, hogy srített levegben végzett építésnél számolni lehet az üreg és egyúttal a homlok bizonyos mérték megtámasztásával. Szabad homlokfejtés. Szabad, megtámasztás nélküli homlok esetén a pajzs homlokfelületén a kezdetben uralkodó nyugalmi földnyomás-terhelést, amely a fejtéstl bizonyos távolságban a kzetnek a pajzs 34

bels tere felé való elmozdulása következtében általában csökken, a kzet megtámasztás nélkül is el tudja viselni. Ez általában akkor alakul így, ha a pajzs haladási sebessége olyan nagy és a kzet szilárdsága akkora, hogy egy adott homlokfelület esetén az építés ideje alatt a kzet-elmozdulások a rugalmas határon belül maradnak. Az ilyen esetben használható nyitott homlokú pajzsokat célszer ellátni olyan berendezésekkel, amelyek lehetvé teszik a homlok ideiglenes biztosítását. Így kedveztlen kzetviszonyok esetén sem lesz lehetetlen a pajzsos építés. Homloktámasztás lazulási nyomásra. Ha a homlok eltti feszültségátrendezdés során a törési határállapot kialakulása, egy meghatározott kzettömeg fellazulása és a pajzsba való omlása várható, akkor a homlokot legalább a fellazuló kzettömeg terhelésére méretezett homlokbiztosítással kell megtámasztani. Ennek típusai: Hidraulikus sajtókra támasztott táblás, hézagos vagy zártpallózatú dúcolás. A táblás pallózat a kzet vízszintes nyomását közvetlenül, vagy kiváltó gerendák közvetítésével adja át a hidraulikus támasztásnak (7-28. ábra). A hidraulikus sajtókban az olajnyomást és így a támasztóerket biztonsági visszafolyó-szelep segítségével a megtámasztás egész ideje alatt és a pajzs elmozdulásakor is állandó értéken tartják. Ezekkel a támasztórendszerekkel kombinálható a kézi földfejtés, valamint a marófejes és a markoló rendszer gépi földfejtés. Amikor a homlok egy részén fejtés folyik, ott a támasztást megszüntetik. Homloktámasztásra kiképezett lemezelt fejtkeresztes vagy összefügg felületként kialakított fejtrácsos pajzsok, ezeknek a pajzsoknak a fejttárcsája a talajt meg is tudja támasztani. A talajt a tárcsa felületén elhelyezett és a talajminségnek megfelelen méretezett kések vagy bontótüskék fejtik. Az így lefejtett kzet a fejttárcsa nyílásán keresztül jut a pajzsba. A fejttárcsán speciálisan kialakított támasztólemezek vannak, amelyek megtámasztják a homlokot. A támasztás itt is csak idlegesen mködik. Aktív homloktámasztás A felszíni süllyedések csökkentése, a szakadások kizárása érdekében alkalmazzák az aktív homlokbiztosítást. Ekkor a pajzs minden építési helyzetében teljesül az a feltétel, hogy a támasztásnak a homlokra kifejtett vízszintes irányú nyomása nagyobb vagy egyenl az ott mköd vízszintes földnyomással. Ennek legnagyobb értéke elérheti a nyugalmi nyomást is. Az aktív homloktámasztás lehet mechanikus mködés, vagy folyadékkal, bentonitzaggyal megoldott támasztás, amit a hidropajzsoknál alkalmaznak. A mechanikus mködés, aktív homloktámasztású pajzsok mindig fejttárcsás pajzsok, míg a bentonitzagyos homloktámasztással mköd hidropajzsokat fejttárcsás vagy marógömbös fejtgéppel alkalmazzák. Mechanikus aktív homloktámasztás. A homloknak a fejtési felülethez simuló aktív megtámasztását a csoportonként külön-külön mködtethet hidraulikus sajtókkal a talajhoz sajtolt fejt- és támasztótárcsa részei, a billenthet fejttárcsák, valamint a közöttük lev elretolható támasztólapok adják. E megtámasztás lényege, hogy úgy fejtik a kzetet, hogy a fejttárcsa közben a homlok teljes fejtési felületén a kzethez simul és azt megfelel ervel megtámasztja. Mivel a támasztás és a kzet fejtésének a talajminségétl függ módja szorosan összefügg, a fejtési elvek ismertetésekor mutatunk rá a támasztás részleteinek lényeges kérdéseire is (7-30. ábra). 35

7-28. ábra: Calweld pajzs (München) Bentonitzagyos aktív homloktámasztás (hidropajzsok). A bentonitnak, mint folyékony dúcoló anyagnak a használata már régóta ismert (résfalak, bentonitos aknasüllyesztés). A pajzshomlokon kialakított zárt térben olyan összetétel, tixotróp tulajdonságú bentonitzagyot helyeznek el, amelynek statikus és dinamikus nyírószilárdsága egyrészt meg tudja akadályozni a talajszemcsék kipergését, másrészt olyan nyomása van, amely a pajzsos építés minden fázisában fejtés, nyomatás, anyagkiszállítás, falazatépítés, fejtés közbeni akadályok eltávolítása, a fejtberendezés esetleges javítása a homlokon mköd föld- és víznyomásnál, tehát a vízszintes teljes nyomásnál (a semleges és a hatékony feszültség összegénél) nagyobb, vagy azzal egyenérték. 36

7-29. ábra: Bade rendszer mechanikus pajzs (Bécsben) 7-30. ábra: A Bade pajzs fejttárcsája különféle helyzetekben 37

A bentonitzagyos homloktámasztással mköd hidropajzsok a kzetet a teljes homlokfelületet egyszerre fejt fejtkereszttel fejtik (7-31. ábra). 7-31. ábra: Bentonit zaggyal dolgozó mechanikus pajzs (hidropajzs) Talajpép homlokmegtámasztású (EPB) pajzsok (7-32. ábra) Az EPB pajzs a bentonitzagyos homloktámasztású fúrópajzs (hidropajzs) puha iszap és agyagtalajokra továbbfejlesztett változata. Ezeknél a pajzsoknál a fejtési homlok megtámasztásnál az ott fellép talaj és talajvíznyomásra a lefejtett puha iszap és agyag talajból víz és vegyszeres habok hozzáadásával sr péppé homogenizált sr folyadékként viselked folyadékpép biztosítja. 7.6.2 A talajfejtés berendezései A talaj fejtése többféleképpen oldható meg: kézi fejtéssel, a keresztmetszetet részenként fejt gépi berendezésekkel, a teljes keresztmetszetet egyszerre fejt berendezésekkel. A kézi fejtésnél nyitott homlokú pajzsoknál a szokásos 5-6 m-es átmér esetében elretolható munkapadokat kell a pajzsba beépíteni. Ezeken dolgozva lehet kézi szerszámokkal fejteni a talajt. Közben szükség szerint ideiglenes dúcolásokkal támasztják meg a ftét és a homlokot. A pajzsot a kerület mentén kisebb vastagságban otthagyott talajt vágatva, vagy keményebb talajban a teljes üreget kibontva nyomják elre. A kibontott üreg hossza a beépül falazati elemek szélességével kell megegyezzék (kb. 1 m). 38

7-32. ábra: Földnyomásos pajzs A keresztmetszetet részletekben fejt gépi berendezéseknél egyszerre egy kisebb felületen bontják ki a talajt. A fejtést a pajzsban önállóan mozgó, vagy esetleg rögzítetten beépített fejtgépek végzik, amelyek a talajviszonyoknak megfelelen marófejjel, vagy markolóval vannak ellátva. Szemcsés vagy vetkkel átszabdalt kötött talajokban markolóval felszerelt fejtgépeket használnak. A markolók hidraulikus mködések. A kanalas fejtést fejt tüskék segítik el. Kzetekben, kemény kötött talajokban a marófejes berendezéseket használják. A vágófej e berendezéseknél lehet: axiális, radiális elrendezés. A teljes keresztmetszetben fejt berendezéseknél a talajviszonyoknak megfelelen különböz megoldások lehetségesek: a nyitott fejtkeresztes szerkezet, amelynél fejtés közben a homlok nincs megtámasztva, rögzített burkolattal ellátott fejttárcsa, amely olyan talajban alkalmazható, ahol általában nem igényel állandó megtámasztást a homlok, de idnként elfordul olyan réteg, amelyben szükség van a megtámasztásra, aktívan támasztó fejttárcsa, amely állandó homloktámasztást tesz lehetvé, olyan megoldás, ahol fejtési építés teljes ideje alatt tixotróp folyadék, vagy a kibontott talajból elállított talajpép támasztja a homlokot. A nyitott fejtkeresztes megoldás állékony talajokban, vagy kzetekben használható. Fejtgörgkkel, résel tüskékkel, fogakkal vagy puhább kzetekben nyeskésekkel szerelik fel a berendezést. Ilyen a Calweld pajzs (7-28. ábra), amelynél egy függleges síkban forgó kereszt bontja a talajt. A fejtkeresztnek 8 ága van. Ezeken vídiával ersített fogak vannak elhelyezve. A fejtkereszt forgatását az ábrán látható pajzsnál 6 db hidraulikus csillagmotorral hajtott berendezés végzi 7 fordulat/min max. sebességgel. Egy fordulattal kb. 5 mm vastag kzetréteget távolíthatnak el. A fejtkeresztet kis hidraulikus sajtókkal a pajzs tengelyére 39

merleges irányokban el is lehet mozgatni, úgyhogy ívben való haladásnál, vagy irányeltérések esetében a fejtés a megfelel helyes irányban végezhet. Az ábrán látható pajzsnál tengelyirányban 1 m rel tolható elre a fejtkereszt a pajzshoz képest. A pajzs tömege 120 t. Küls átmérje 6,72 m, hossza 5,4 m. Az elremozgatást 24 db 1000 kn ert kifejt hidraulikus sajtó végzi. E pajzsoknál mindig úgy kell a fejtkeresztet kiképezni, hogy elremozgatása külön hidraulikus sajtókkal, a pajzstól függetlenül legyen elvégezhet megfelel határok között. Így a fejtés a pajzs álló helyzetében végezhet. A fejtés ideje alatt be lehet szerelni a pajzs hátsó részében az újabb falazati gyrt. A rögzített burkolattal ellátott fejttárcsás pajzsok hasonlóan a fejtkeresztes szerkezethez megfelel tüskékkel, fogakkal vagy nyes késekkel ellátva fejtik a talajt. A fejtés alatt álló homlok általában nem támaszkodik a tárcsa burkolatára. Ha azonban fellazul a talaj, a tárcsa megakadályozza a homlok beomlását. Ilyen volt a Budapesten használt mechanikus pajzs is. Az aktív homloktámasztású megoldásoknál omlásra hajlamos talajban a tárcsa burkolata a talajnak feszíthet és így biztosítható a homlok állandó támasztása. Ilyen rendszer a Badepajzs. Ennél támasztó és fejtlapok váltakoznak. Nem állékony talajban a támasztó lapok a homlok felülettel párhuzamosak, a fejt lapok pedig úgy vannak beállítva, hogy a talaj a nyílásokon át a fejttárcsa mögé kerüljön (7-29. ábra, 7-30. ábra). Állékony talajban a fejtlapokat a fejtés síkja elé állandó helyzetbe hozzák, és így nincs aktív támasztás. Az ilyen rendszernél támasztás esetén nagy súrlódó erk lépnek fel. 7.6.3 A hidropajzs A pajzsok egyik különleges típusa a hidropajzs, amely elssorban laza vizes szemcsés talajokban alkalmazható. E pajzsoknál a homlok megtámasztása bentonit zaggyal történik. A pajzs-homloknál egy acélfallal lezárt teret bontanak ki és ebben bentonit zagyot helyeznek el. Ez megakadályozza a pajzs homloknál a talajszemcsék kipergését egyrészt, másrészt folyadék nyomásával egyensúlyt tart a homloknál kialakuló föld és víznyomással. A megfelel és szabályozható nyomást srített levegvel érik el. A srített leveg nyomása biztosítja a zagy kell nyomás alá helyezését. Elvi elrendezése: 7-31. ábra. A munkatér elüls részét bentonitzagy tölti ki. A zaggyal töltött teret lezáró acéllemezfalon belül egy nyitott acéllemez kötényfal is be van építve. A két lemez közé leveg túlnyomást sajtolnak be. A zagy nyomását a légnyomás szabályozásával tudják egyensúlyban tartani a föld és víznyomással. Egy kis személyzsilip is be van építve, hogy idnként ki lehessen tisztítani a munkateret, és személyek is bemehessenek a légnyomásos térbe. Az anyagot egy marótárcsa vagy fejtkereszt fejti és alul a kitermelt bentonittal összekeveredett anyagot zárt csvezetéken át szivattyúkkal szállítják a felszínre. Ott a kitermelt anyagot szétválasztják a zagyban lév bentonittól. A bentonit zagyot ezután regenerálva újra visszanyomják. A talajjal kevert zagy tisztítására elször vibrorostán vezetik át a keveréket. Ez a durva szemcséket választja le. Ezután hidrociklonnal választják le a finomabb talajrészecskéket egyvagy kétlépcss eljárással. Az a 0,025-0,06 mm szemcseátmérnél nagyobb szemcséket választja le. Az így megtisztított zagy homogenizáló tartályba kerül és itt bentonittal újra megfelel arányban felfrissítik. 40

A pajzs zagyterének alsó részén egy rostát helyeznek el, amely a 80 mm-nél nagyobb szemcséket visszatartja. Így védekezni lehet a csrendszer (amely 300 mm átmérj) eldugulása ellen. Idnként a zagytér alsó részét ki kell tisztítani. Ilyenkor a bentonitot fokozatosan kiszorítják, és leveg túlnyomással támasztják meg a homlokot, ez rövid idre általában elérhet a talajban kialakuló bentonit szrhártya összetartó hatására. Ennek a szrhártyának a kialakulása nagyon fontos. E nélkül nem lehet sem folyadékkal, sem srített levegvel való megtámasztást elérni. Az ilyen rendszer pajzsoknál rendkívül fontos a pajzs farokrészének a jó tömítése. A nyomás alatt álló bentonitzagy ugyanis betörhet a munkatérbe, a pajzs köpenyét megkerülve. Ahol a szemcsés talajban kgörgetegek elfordulása várható, a szrrács elé ktört építenek be. 7.6.4 Talajpép támasztásos pajzs (EPB) Az EPB pajzs a bentonitzagyos homloktámasztású fúrópajzs puha iszap- és agyagtalajokra továbbfejlesztett változata Ezeknél a pajzsoknál a fejtési homlok megtámasztását az ott fellép talaj- és talajvíznyomásra nem a nyomásszabályozott bentonitzagy biztosítja, hanem a lefejtett puha iszap- és agyagtalajból víz hozzáadásával sr péppé homogenizált, sr folyadékként viselked talajpép. Szükség szerint adagolnak még a homogenizáló térbe plasztifikáló, tapadást gátló vegyszereket is. Az adagolt vegyszereknek környezetbarátoknak kell lenniük, hogy a kitermelt talajpép minden külön kezelés nélkül depóniába elhelyezhet legyen. A talajminségnek megfelelen kialakított fejttárcsa a lefejtett talajt a mögötte elhelyezked, a megépült alagút felli oldalon nyomásálló acéllemezfallal lezárt homogenizálóba juttatja, ahol a szükséges adalékokkal homogén talajpéppé keveri a berendezés. A nyomást beépített nyomásmér cellákkal ellenrzik. Ha a talajpépnyomás a homlok föld és víznyomása alá csökkenne, akkor csökkentik a talajpép kiszállítását a homloktérbl, ha jelentsen túllépné a talajpépnyomás a fejtési homlok föld- és víznyomását, akkor növelik a talajpép kiszállítását, és így csökken annak nyomása. A talajkiszállítás a homogenizáló tér aljáról induló szállítócsigával történik. A csiga hosszát ill. paramétereit úgy választják meg, hogy a homogenizálóban lév túlnyomás a szállítócsiga szabad végén 0-ra csökkenjen. Az ott kiöml talajpép szállítószalagra és szállítógépláncra kerül. Nagyon lényeges a talajpép folyadékszer viselkedése, mert csak így tudja kiegyensúlyozni a homlokon jelentkez víz- és földnyomást. Ma már ezeket a pajzsokat továbbfejlesztették, és alkalmazásukat szemcsés talajokra és töredezett kzetekre is kiterjesztették. Ezeknek a talajoknak a plasztifikálását a homogenizáló térbe adagolt habokkal, plasztifikáló vegyszerekkel érik el. Szemcsés talajoknál, töredezett kzeteknél a bentonitzagyos hidropajzs komoly vetélytársa az EPB pajzsnak, iszap- és agyagtalajoknál azonban az EPB a leggazdaságosabb megoldás (7-32. ábra). 7.6.5 A késes pajzs Ez az építési módszer a késes alagútépítési eljárásból fejldött ki. A pajzsköpenyt külön-külön mozgatható, alkotó irányban eltolható, külön hidraulikus sajtókkal mködtetett kések képezik. A kések merev keretekre támaszkodnak. A pajzs elrenyomása itt nem egyszerre, hanem késenként, elemenként történik. Rendszerint késcsoportokat hajtanak elre egyszerre. Minden kést külön hidraulikus sajtóval lehet elrehajtani. Az elrehajtáskor a késeket az alátámasztó keretrl nyomják elre. A tartókeretet a köpenyre ható kzetnyomásból adódó súrlódási ellenállás tartja meg. Ha a késeket a teljes kerületen elrenyomták, akkor az összes sajtó 41

egyidej mködésével elremozdítható a keret. A kések és a talaj között ugyanis nagyobb a súrlódási tényez, mint a kés és a keret között. A késekhez utánfutó lemezek vannak kapcsolva, ezek csuklósan csatlakoznak, és kéttámaszú szerkezetként dolgoznak. Egyik végükön a tartókeretekre másik végükön a kész falazatra támaszkodnak. Ezek védelmében készítik el a falazatot. A késes pajzs f elnye, hogy a pajzs elrenyomásakor nem támaszkodik a falazatra. Így monolit betonfalazatok is készíthetk vele. A másik elnye, hogy körtl eltér alak is használható. Az akadályok a vágóél eltt könnyebben kibonthatók. 7.7 Pajzzsal épített alagút falazatok A funkcionálisan és szerkezeti, szilárdságtani szempontból megfelel végleges alagút falazatot a pajzs típusával, a kzettel, és az építési technológiával összhangban kell megválasztani, úgy, hogy a kzetkörnyezet mozgásai, és így a felszíni süllyedések minimálisak legyenek. A fix köpenyes pajzsokkal épített alagút falazatok kör keresztmetszetek, és beépítés után azonnal teherbíró öntöttvas, elre gyártott vasbeton vagy hegesztett acélszerkezet falazati elemekbl épülnek. Így a pajzs ezekre támaszkodva sajtolja magát elre. Talajba feszített falazattípusok állékony kzetben faroklemez nélküli, szabályos hengerkeresztmetszetet fejt pajzsokkal építhetk elnyösen. Ebben az esetben a talajba feszítés minden elnye teljesül: elmarad az injektálás, a talajba feszítés egy lépésben közvetlenül a pajzsköpeny után azonnal elvégezhet, ami jelentsen csökkenti a fellazulásokat, és ennek következtében a felszínsüllyedések is kisebbek lesznek; helyes feszítés esetén a feszítésbl keletkezett nyomóer következtében n a falazat nyomatékbíró képessége is. Egyenltlenül fejtett hengerfelületen viszont a feszítésbl jelents nyomatékok és elemtörések is keletkezhetnek. A késes pajzsokkal tetszleges keresztmetszeti kialakítású, így például patkószelvény alagutak is épülhetnek, és a falazat anyaga lehet monolit vasbeton, sajtoltbeton, vagy lövellt vasbeton szerkezet, mivel a késes pajzsok elrehaladásakor nem támaszkodnak a megépült falazatra. 7.7.1 Öntöttvas tübbingek Az öntöttacél tübbing anyaga általában szürke acélöntvény, amely kb. 10 V/V %, az acél szövetszerkezetébe ágyazott finom eloszlású szenet tartalmaz grafit formájában. A grafit az egyébként nagy szilárdságú öntöttacél szövetszerkezet szilárdságát, elssorban a húzószilárdságát csökkenti, mert egyrészt a keresztmetszeti felület kb. 10 %-ának nincs húzószilárdsága, másrészt a lemezes grafitszemcsék kiválási formái és eloszlása a terhelés alá kerül acél belsejében kedveztlen feszültségcsúcsokhoz és bels repedésekhez, helyi tönkremenetelekhez vezethet. Ezzel magyarázható az öntöttacél kisebb húzószilárdsága, érzékenysége dinamikus terhelésre, öregedésre és rugalmasan rideg viselkedésre. Ezen a tulajdonságon segít a gömbgrafitos öntöttacél, ahol a grafit nem lemez, hanem gömb formájában van jelen ezért a kedveztlen feszültségcsúcsok, berepedések elmaradnak. Így a gömbgrafitos öntöttacél húzószilárdsága lényegesen nagyobb, ridegsége, öregedése kisebb és húzó nyomó szilárdsága közel azonos. A tübbinggyr elemek keresztmetszeti kialakítása lehet U alakú két vagy három bordás lemezszerkezet (7-33. ábra), vagy hullám alakú. Az U alakú keresztmetszet elnye, hogy a középs bordára kialakított nyílásokhoz könnyen lehet alagútszerelvényeket felersíteni, 42

hátránya, hogy a keresztmetszet aszimmetrikus, tehát keresztmetszeti modulusa a küls és bels széls szálra lényegesen eltér egymástól és így ugyanakkora nyomatékból a küls széls szálban lényegesen nagyobb feszültség keletkezik, mint a belsben. A hullám keresztmetszet tübbing közel szimmetrikus keresztmetszet, és így a küls és bels széls szálra számított keresztmetszeti modulus és így az azonos nyomatékból származó széls szálfeszültségek is közel azonosak. Egy kör keresztmetszeti alagút falazatban földnyomásból közel azonos nagyságú maximális pozitív, illetve negatív nyomaték keletkezik. Ezért a hullámgrafit statikailag szilárdságtanilag kedvezbb, gazdaságosabb. 7-33. ábra: Öntöttacél alagútfalazat típusok 43

Az öntöttacél tübbingek teherbírása a falazatelemek építéstechnológiailag fontos szerkezeti méreteinek, a keresztmetszet magasságának és egy gyr alkotóirányú hosszának változtatása nélkül is jelentsen növelhet vagy csökkenthet a hátlap és a bordák vastagságának változtatásával, ill. bordás kialakítás esetén a bordák számának növelésével. Így a falazat vastagságának változtatása nélkül is lehetség van arra, hogy egy falazatgyrn belül a jobban igénybe vett fels 120 o -os mezben nagyobb teherbírású elemeket alkalmazzanak. A kész falazat hajlítómerevsége a keresztmetszeti méretektl függetlenül nagymértékben változtatható a falazatelemek gyrn belüli kapcsolatával, valamint azok beépítési módjával. Az elemek hajlításra merev, vagy csuklós kapcsolatokkal készülnek. A merev kapcsolatú megoldás kötésbe szerelve merevebb, mint hálósan. A lapokra támaszkodó elemekbl álló falazat mindig legalább háromféle elembl áll: a normál elemekbl, amelyeknek alkotóirányú véglapjai sugárirányúak; a csatlakozóelemekbl, amelyeknek egyik véglapja sugárirányú, a másik véglapja attól olyan mértékben tér el, hogy felületével csatlakozzon a záróelem véglapjának síkjához. A záróelem kialakítása olyan, hogy a falazatba belülrl elhelyezhet legyen, tehát az elem küls ívhossza rövidebb, mint a bels. Az íves alagútszakaszok építéséhez olyan gyrket is gyártanak, amelyek homloklapjai nem párhuzamosak egymással, hanem szöget zárnak be. Ezek beépítésével oldják meg az alagút irányváltoztatását. Általában egy ék alakú gyrvel megoldható a különböz ívekben való építés. Sokszögalakban az egyenes és ék alakú gyrkbl a sokszög oldalhossz változtatásával 20 25 mm-es közelítéssel követni lehet az ívet. A tervezett vonalvezetés szerint szükséges irányeltérít gyrk számánál mindig legalább 5 10 %-kal többet kell tervbe venni az építési irányhibák kiküszöbölésére. Az öntöttacél alagút-falazat elemei vízzárók. Így az elemcsatlakozások vízzáróvá tételével szigetelt, egyhéjazatú alagútfalazat építhet. Régebben a vízzárást az elemek csatlakozásainál a bels oldalon kialakított hornyok szigetelésével érték el. A jól megválasztott horonylezárás egyszeren, gyorsan, jól gépesítve elkészíthet és a víznyomáson túlmenen, a várható elemmozgásokra, a talajvízzel közvetített vegyi hatásokra, valamint a hmérséklet-változásokra is méretezve van, és megfelel az alagúttól várt esztétikai és funkcionális igényeknek. A legrégibb megoldás a horonyszigetelés ólombeveréssel. Az ólomcsíkot légkalapáccsal közvetlenül az építés után verik be a horonyba, majd a konszolidáció lejátszódása után a beverést megismétlik, és így teljes zárás érhet el. Az ólomtömítés korrózióját okozhatja a talajvíz kálcium-hidroxid-koncentrációja. A Szovjetunióban, Magyarországon és Csehszlovákiában a horonylezáráshoz speciális aluminátcement bázisú, gyorsanköt duzzadócementet használtak, amely kötés közben a horonyba befeszül, és így teljes vízzárást hoz létre. Ezt a lezárást csak a konszolidáció lejátszódása után és ott szabad alkalmazni, ahol a talajvíz nem tartalmaz alkáli ionokat, és a szigetelést nem éri váltakozó fagyhatás. Az alkáli ionok ugyanis katalizátorként mködve 3 6 hónap alatt bomlási folyamatot indítanak meg a duzzadócementben, amely gélállapotúvá válik. A fagyhatás az öntöttacéltól való elváláshoz, repedésekhez, esetleg a cement kihullásához vezethet. E horony szigetelés hátránya, hogy az alagút megépülte után minden hornyot fémtisztára ki kell takarítani és azután bedolgozni a horonytömít anyaggal. Ezenkívül minden egyes csavarkapcsolatot is szigetelni kell, mert azok a szigetelt hornyon kívül helyezkednek el. Ez a szigetelési munkafolyamat igen élmunka és idigényes, s ma már ezt a rendszert nem alkalmazzák. 44

Az új megoldásnál a horonyszigetelést a tübbing gyr küls felületéhez közel úgy építik be, hogy az az alagút összeszerelése után végleges vízzárást ad. A külön szigetelési munka tehát elmarad. Ezt a Thyssen cég (Rheinstahl AG Shalter Verein Gelsenkirrchen) dolgozta ki és alkalmazta elször Hamburgban az Elba alatti 10 m átmérj öntöttacél alagútfalazatban, 1968-ban. A speciális keresztmetszet és végtelenített neoprén gumit a hátlap és a csavarkapcsolatok között kimart horonyba ragasztják. Beépítés után a csavarkötések összeszorítják és úgy deformálják a gumitömítést, hogy az elemek sarkain is biztosan zár. Ez szükségtelenné teszi az elemek bels peremén szokásos tömíthornyokat, azok kitakarítását és tömítését, valamint a csavarkapcsolatok tömítését is (7-34. ábra). E megoldás az élmunka-igényes befejez munkákat csökkentve nagymértékben növeli az alagútépítés sebességét. 7-34. ábra: Öntöttacél falazat neoprén horonyszigetelése A legújabb megoldásnál végtelenített, a víz hatására duzzadó gumitömítést alkalmaznak a neopréntömítés helyett. Az öntöttvas világpiaci ára magas. Ezért csak kedveztlen kzetviszonyok, nagy terhelések, utólagosan várható mozgások esetén alkalmazzák pajzsos alagútépítés során. 7.7.2 Acél tübbingek Acél tübbingeket a korrózió veszélye miatt ritkán alkalmaznak. Az öntöttvas lényegesen ellenállóbb és hátlapját bitumennel bevonva tartósabb anyagot képvisel. Újabban San Francisco-ban építettek be acéltübbinget vonatalagútnál és Bécsben metró állomásoknál. Az acéltübbingeket hengerelt acéllemezekbl és idomvasakból hegesztéssel állítják össze és beépítés után a kapcsolatoknál lév hézagokat hegesztéssel zárják le vízzáróan. A bécsi metrónál a talaj és a talajvíz viszonyoknak megfelel, gondos kísérletek alapján határozták meg az elemek vastagságát, figyelembe véve, hogy kb. 100 év alatt a korrózió milyen mérték csökkenést okozhat. Tapasztalataik szerint az els idkben bekövetkez korrózió után a keletkez rozsdaréteg védhatására a folyamat ersen lefékezdik. A korrózió miatt az elemek vastagságát 3 mm-el növelték és 15 mm-ben szabták meg a legkisebb méretet. Az elemeket beépítés eltt homokfúvással tisztították meg és védbevonattal látták el. 7.7.3 Egyhéjazatú elre gyártott vasbeton alagútszerkezetek Egyhéjazatú alagútfalazatnál a föld és a víznyomást ugyanaz a szerkezet veszi fel. Az egyhéjazatú kivitel az elre gyártott elemekkel szemben nagyobb követelményt állít, mert a 45

beépítési pontatlanságok, anyaghibák, a nem megfelel betonminségek, az elemsérülések miatti szigetelési hiányosságok általában nem javíthatók ki beépítés után. A következkben a Wayss&Freitag cég által kidolgozott és 1974-75-ben els ízben Münchenben alkalmazott egyhéjazatú falazatrendszert ismertetjük. A Wayss&Freitag cég által kifejlesztett alagútfalazat hat normál-, két csatlakozó és egy ékes záróelembl áll, a gyr vastagsága 35 cm, hossza 1 m (7-35. ábra). A gyrket egymáshoz képest fél elemnyi ívhosszal elforgatva kötésben szerelik. E falazat a hátr megfelel idben, megfelel mértékben és megfelel szilárdságú anyaggal való injektálása esetén statikailag rugalmasan a talajba ágyazott folytonos szerkezet gyrként viselkedik. A falazatelemeket nagy pontossággal vízzáró betonból gyártják a 7-36. ábra szerinti kialakításban. 7-35. ábra: Wayss & Freitag "vízzáró" vasbeton falazatrendszere. A falazatgyr összeállítási rajza A gyrn belül az elemek sík felülettel, míg a gyrk egymáshoz hornyokkal kapcsolódnak (7-37. ábra). Az elemek keresztmetszete olyan, hogy a kész falazat hajlítómerevsége a teljes kerület mentén közel állandó. Az elemek minden második gyrben illeszkednek azonos alkotó mentén, és ott a közbens gyrkben éppen nincs kazettás gyengítés. Az alagútfalazat beépítés után azonnal vízzáró. Ezt a vízzáró betonelemek és a közöttük lév fugákat szerelés után azonnal lezáró speciális neoprén tömítkeret teszi lehetvé. A tömítkeret keresztmetszete és sarokkiképzése: 7-37. ábra. Minden oldala 2 %-kal rövidebb, mint a horony hossza, és így az elhelyezéskor a horonyba befeszül. A tömítést a hornyokba epoxigyantával be is ragasztják. A vízzárást a gumitömítésnek az elemek közötti csavarokkal való összefeszítése biztosítja. Ennek mértékét a várható horonymozgások, a legnagyobb víznyomás és a gumi relaxációja alapján választják meg. A profil anyagát, geometriáját és a vízzárás tervezéséhez szükséges grafikonokat a STUVA Laboratóriumban kísérletekkel határozták meg (7-38. ábra). 46

7-36. ábra: Wayss & Freitag alagútfalazat normáleleme A jó vízzárás feltétele, hogy a falazatelemekben beépítés közben repedések ne keletkezzenek. A pajzssajtók terhelésébl akkor keletkeznek repedések, ha az elemek szerelési pontatlansága miatt a csatlakozásokon, éleken felfekvések, valamint nem érintkez felületek, üregek vannak. A kísérleti szereléseknél keletkezett repedéseket több rétegben, a szükséges vastagságban a hornyokba beragasztott lágy manyag fólia küszöbölte ki (7-37. ábra). Az NSZK-ban az ezzel a rendszerrel épített alagútfalazat költsége az öntöttvasénak csupán 50 %- a volt. E falazat fbb hibái voltak: Nagy szerelési pontosságot igényel. 47

Nem kielégít szerelési pontosság miatt a fúgatömít gumihorony mentén repedések keletkeztek, és a talajvíz a szigetelést megkerülve az alagútba jutott. Beton korróziót okozó talajvíz esetén a helyzet fokozatosan romlott. A hornyok teherbírása felhasító erre különösen pontatlan szerelés esetén nem volt megfelel. A repedések miatti vízbefolyási helyek nehezen voltak lokalizálhatók és javíthatók. 7-37. ábra: Wayss & Freitag rendszer vízzáró vasbeton elemek fugazárása A STUVA laboratóriumában végzett kísérletekkel alakították ki az új, hornyosan kapcsolódó gyrkbl álló alagútfalazatot, amelynek a gyrk közötti és a gyrn belüli fúgáinak kialakítása, és a felhasadásra megersített vasalása: 7-41. ábra. Ezt az alagútfalazatot, amelynek bels átmérje 12,35 m, és falvastagsága 70 cm, az új (2002-ben) Elba alatti közúti alagútnál alkalmazták. E falazat elnye a korábbiakhoz képest: Csökkentették a fúgák alagút-folyóméterre vetített hosszát azáltal, hogy a gyrkben kevesebb elemet (8+1) és az alkotó irányban szélesebb (2 m) elemeket alkalmaztak. A falazati elemek fúgafelületeinek mindkét szélén van horonytömít gumi, amelyek helyenként alkotó irányban össze vannak kötve, és így az elem oldalfelületét független részekre osztották. Ezáltal a hibahely könnyebben lokalizálható és javítható. 48

A gyrk közötti hornyok új kialakítása nagyobb szerelési eltérést enged meg. A horony centrikus elhelyezkedése erátadás szempontjából kedvezbb. A tömítgumit magába foglaló horony beljebb került az elem szélétl, s így a tömítszalagot megkerül repedés nem keletkezhet. A gyrk hornyait felhasító erre megvasalták, így annak teherbírása megntt. 7-38. ábra: Diagramok a Wayss & Freitag rendszer falazat vízzáró horgonyai összefeszítésének tervezéséhez Ez a megújított gyrskapcsolatú alagútfalazat a kisebb átmérj és így kisebb falazati vastagságú metróalagutaknál nem terjedt el. Helyette csapos-fészkes kapcsolatú gyrkbl épül a falazat (7-39. ábra - 7-41. ábra). Ezeknél a falazatoknál a pajzssajtókból a falazati elemekben ébred normálert, valamint a gyrben keletkez normálert az erkre merleges sík falazati felületek továbbítják egyik gyr elemeirl a másikra, ill. a gyrn belül egyik elemrl a másikra. A gyrk közötti nyomatékátvitelt, amely a szomszédos gyrkben lév falazati elemek kötésben elhelyezkedésébl adódik, a fészekbe nyúló csapos kapcsolat viszi át egyik gyrrl a másikra. Ezeket a csapos-fészkes kapcsolatokat az elemeken a hidraulikus sajtók közötti elemszakaszokon alakították ki (7-39. ábra). A csap és fészek úgy van kialakítva, hogy azon normáler átadás minimális. Mivel ezek a falazati elemek minden oldalukon sík felületekkel kapcsolódnak egymáshoz, sem a gyrn belüli normálerbl, sem a pajzssajtókból adódó alkotóirányú normálerkbl az elemek esetleges pontatlan elhelyezkedése miatt nem keletkeznek hasító húzóerk ill. repedések. A pontatlan elhelyezkedésbl csak betonmorzsolódás jöhet létre a csap és fészek peremén, ez azonban sem szigetelési tömítetlenséget, sem szilárdsági problémát nem jelenthet. A fészek környezetének vasalása a nyomatékátvitelbl keletkez igénybevételekre: 7-41. ábra. Ezt a falazati típust javasolják a vasúthatósági engedélyezési tervben a budapesti metró 4. vonalához. 49

7-39. ábra: Csapos-fészkes kapcsolatú alagútfalazat 7-40. ábra: Gyr fuga metszete csapos-fészkes vb. alagútfalazatnál 7.7.4 Vasbeton blokkos falazatok Az 1920-as évek végén New-Yorkban használták elször a vasbeton blokkokat kör alakú alagutaknál. Azóta különböz megoldások kerültek alkalmazásra, egyik a csavarkapcsolatok nélküli, Budapesten kidolgozott vasbeton blokkos alagút, amelynél sikerült egyhéjazatú vízzáró vasbetonszerkezetet kialakítani. A budapesti metró egyhéjazatú alagútfalazata nagy pontossággal megmunkált, rögzített acélsablonban elre gyártott tömör szelvény falazatelemekbl, hat normál-, egy talp- és három záróelembl készült. A falazati normálgyr fontosabb adatait tartalmazza a 7-42. ábra. A gyrn belül az elemek egymáshoz hengeresen csuklókkal csatlakoznak (7-43. ábra). Így az alagútfalazat önmagában labilis szerkezet, de a kell idben és minségben elvégzett hátrinjektálással egy 50

nagymértékben engedékeny, kis hajlítómerevség, de a normálerre igen merev, rugalmasan szilárd szerkezet keletkezik. E hét elembl álló nagy hajlékonyságú falazat elnye a fellép kis nyomaték és a nagy normáler, tehát a vasbetonra elnyös igénybevétel. Ezáltal nagy terhelésekre és nagy átmérkre is elegend a kis szerkezeti falvastagság, amint ezt a vasúti alagút példája mutatja Belgrádban, amelyet ilyen elemekkel építettek. 7-41. ábra: Megersít pót-vasalás a csap-fészek kapcsolatnál 7-42. ábra: Budapesti típusú elre gyártott vasbeton alagútfalazat 51

7-43. ábra: Budapesti típusú elre gyártott vasbeton alagútfalazat normáleleme és szigetelése 52

A falazat tehát minden olyan helyen alkalmazható, ahol a kzet a falazatnak megfelel támasztást ad. E falazatelemek a nagy maradó alakváltozásra képes talajokban nem alkalmazhatók. Az alagútfalazatot az elre gyártott vasbeton elemekre 7-43. ábra szerint beépítés eltt egyenletes vastagságban felhordott viszkoplasztikus speciális manyagbitumen-bázisú aszfaltréteg szigeteli. Ennek a rétegnek az is a feladata, hogy meggátolja a beépítési eltérések miatt elkerülhetetlen él menti felfekvéseknél a csúcsfeszültségek kialakulását. A gyr szerelésekor az egyes elemek csuklófelületeire felhordott aszfaltréteg a beszerelés és injektálás közötti idben hidegen folyik, és olyan egységes szigetelréteggé zárul, amely a küls falazat felületén végigmen, folytonos szigetel-bevonatot hoz létre (7-43. ábra). Az egyes gyrk közötti aszfaltréteget a pajzsot elretoló hidraulikus sajtók nyomása zárja. Végül a hornyok közötti szigetelrétegen keresztül kezd az aszfalt besajtolódni a bels térbe. Ezt a mozgást akadályozza meg a falazatelemek bels hornyaiba beépített horonylezáró tömítés. Több kilométer ilyen egyhéjazatú alagútfalazat épült metróalagútként Budapesten, Prágában, Calcuttában és egy vasúti alagút Belgrádban, a város alatt nagy mélységben, és Szegeden is egy csatornaalagút vízzel telített iszapos agyagtalajban. A budapesti metró K-Ny és É-D vonalának mélytervezés részén alkalmazott elre gyártott csuklós vasbeton blokkból épített alagútfalazat a maga idejében az egyik els egyhéjazatú vb falazat volt. Az elemcsatlakozások gyrn belüli csuklós kialakítása miatt az elemek falvastagsága kicsi (20 cm), és minimális mennyiség vas van benne. Ezért ez gazdaságos szerkezet volt. Utolsó alkalmazása óta 25 év telt el. Érdemes lenne megvizsgálni, nem lehetne-e az elemek kapcsolatát, szigetelését úgy korszersíteni, hogy a falazat megtartsa gazdaságosságának f hordozóját, a gyrn belüli csuklós kapcsolódást. 7.7.5 Talajba feszített alagútrendszerek Londonban alkalmaztak elször száraz, kemény agyagtalajban kzethez feszített alagútfalazatot. Az építést pajzsos eljárással végezték. A gyrt öntöttvas elemekbl építették be, és hidraulikus sajtókkal feszítették a talajhoz (7-44. ábra). A késbbi építéseknél vasbeton blokkból is alakították ki a falazatot. A feszítést két helyen, a vállaknál végezték. A feszített szerkezet f elnyei: kiküszöböli a hátr injektálást, mert nem marad vissza üreg a falazat és a kzet között, csökkenti a felszíni süllyedést, mert beépítéskor már aláfogja a talajt a falazat, az alagút erjátéka kedvezbb, a nyomatékok nagysága lényegesen kisebb. Újabban elssorban az alagútgyr gyors beépítése érdekében alkalmazzák a kzethez feszített megoldást. Rendkívül gyors beépítést értek el a kialakítással a La Manche csatorna alatti alagutaknál a brit oldalon. A vasúti alagutaknál a 7,6 m bels átmérj alagútburkolatot 8 db egymáshoz csuklósan kapcsolódó elre gyártott vasbeton elembl és egy ék alakú záróelembl, az állékony szilárd mészk kzethez feszítve építették be. 53

7-44. ábra: A londoni Viktória vonal csuklós öntöttacél alagútfalazata 54

Az elemek küls hátoldali 2 cm-es kiugró felületekkel voltak kialakítva. A szerelésnél, a pajzs mögött az alsó elemeket közvetlenül a kibontott kzetre helyezték el. (7-45. ábra) A fels elemeket, a pajzsból az elemek kiugrásai között elhelyezett, hátra nyúló acéllemez csíkok védelmében szerelték be. Ezek az acéllemezek nyújtanak védelmet egyes kzetdarabok beomlása ellen. Az elemek befeszítése a tetponton egy ékelem besajtolásával történik. A vasbeton elemek 36 cm vastagok és 1,5 m szélesek. Csavarkapcsolatokkal nincsenek összekapcsolva. A sugárirányú illesztések íves alakú csuklós megoldásúak. A gyr a befeszítés után válik stabillá. A kzet és a szerkezet közötti hézagot cementhabarccsal injektálják ki. Egy gyr beszerelési ideje 24 perc, így egy óra alatt 3 m építhet be. 7-45. ábra: A La Manche alatti alagút brit oldalán alkalmazott, csavarkapcsolat nélküli, talajhoz feszített vasbeton elemekbl álló alagútfalazat 7.7.6 Monolit betonfalazatok A bányászati módszerrel épül monolit betonfalazat alakját úgy kell megválasztani, hogy a keresztmetszetre ható erk eredjét adó támaszvonal a bels harmadon belül legyen. E mtárgyak nem vízzárók, ezért szigetelésükrl külön kell gondoskodni. A mtárgy bels felületének szigetelésére átadódó víznyomást a szigetelést megtámasztó külön beton- vagy vasbeton szerkezet veszi fel, vagy acéllemez szigetelés esetén ha a szigetelés maga is teherhordó szerkezet, amelyet a küls szerkezetbe horgonyoznak vissza, akkor a föld- és víznyomás együttes értékére kell méretezni a betonfalazatot. Sajtoltbeton alagútfalazat A hagyományos vagy késes pajzzsal épül sajtoltbeton alagútfalazat amelyet a kzet és a bels zsaluzat közé besajtolt monolit betonból állítanak el egyesíti magában azokat az 55

elnyöket, amelyeket a pajzsos alagútépítés, a sajtoltbeton (nagyobb tömörség, húzószilárdság, vízzáróság), valamint a monolit szerkezet (az elemcsatlakozási hézagok hiánya) jelent. Mivel nincs a beton és a talaj között üreg, kiküszöböli a nem megfelel mértékben és idben kitöltött hátr okozta lazulásokat és a felszíni süllyedéseket is. Sajtolásos technológiával készült betonok tömörsége és húzószilárdsága 1,5 MPa tömörít nyomásig egyenletesen növekszik, 1,5 MPa-nál a növekedés 35%. A sajtolónyomásokat tovább növelve a húzószilárdság növekedése egyre kisebb mérték. A húzószilárdság és tömörség a sajtolási idtartam növekedésével is fokozódik. Hagyományos pajzsköpenyhez a Szovjetunióban kísérleteztek ki és alkalmaztak komplett sajtoltbetonos alagútépít gépláncot, állítható, majd kísérletként csúszózsaluzással. E módszer általános elterjedését az akadályozza, hogy a rendszer elnyei a gyakorlatban nem mindig érvényesülnek. Így rétegezett talajban, ill. szabálytalan, túlfejtéssel járó pajzsos építésnél szakaszonként állandóan változik a betonigény, ami konténeres szállítással nem követhet. A beton tömörítését a toló hidraulikus sajtók végzik. Az ebbl adódó tömörít nyomás a kerület mentén egy építési ütemen belül is jelentsen különböz a pajzs irányítása miatt szükséges egyenltlen nyomatások következtében. A friss kötésben, majd szilárdulásban lév beton a pajzs irányítása miatt olyan kedveztlen igénybevételek érik, amelyek könnyen hajszálérepedéseket okoznak. A beton zsugorodásának következtében a már meglév hajszálérepedések megnyílnak, amit a heterogén beton változó húzószilárdsága is elsegít. Így gyakran szabálytalan, kinyílt repedések keletkeznek. A Westfalia cég által kifejlesztett késes pajzsos alagútépítési technológiát az NSZK-ban, Japánban, Franciaországban széles körben alkalmazzák sajtoltbetonos alagútépítéshez (7-46. ábra). E pajzs nem támaszkodik a beton-falazatra. E módszernél a technológiai kényszer a szabályos üregfejtés, még kézi földfejtés esetén is. A bels zsaluzatot egy erektorral szerelt 30 m hosszú, 1,2 m széles acéltübbing héjazat alkotja. A beton homlokzsaluzatát a bels zsaluzat és a faroklemez között csúszó két, a betonvastagságnál keskenyebb, egymást átfed és hidraulikus sajtókkal egymáshoz képest eltolható, széleiken neopréntömítéssel ellátott acélgyr alkotja. Ezeket kilenc, ún. homloktámasztó sajtó támasztja meg, ill. egyensúlyozza mozgás közben. A beton a ftében e homlokzsalu egyetlen nyílásán betonszivattyúval folyamatosan kerül a kibetonozandó térbe. A homlokzsaluzatot a betonszivattyú által biztosított betonnyomás nyomja elre szabályozott és állandó, 0,15 MPa nyomással. Így a friss és még folyós beton közvetítésével a kifejtett üreg kerületén is ez az állandó nyomás mködik. Ez megakadályozza a talaj lazulását, és a teljes kerületen megfelel ágyazást hoz létre, amely a falazatba a nyomatékokat minimálisra csökkenti. Az állandó nyomás biztosítására a homlokzsaluzat beton felüli oldalára nyomásmér cellát helyeznek el, és ezek vezérlik a zsalut támasztó sajtók olajnyomását. Ha a betonnyomás 0,15 MPa alá csökken, akkor a berendezés csökkenti vagy teljesen zárja az olajelfolyást a sajtók nyomókamráiból. Ha viszont 0,15 MPa-nál nagyobbra n a nyomás, akkor nyitja a szelepeket, és nagyobb olajfolyást tesz lehetvé, 0,15 Mpa-ra csökkentve ismét a megnövekedett betonnyomást. A homlokzsaluzatnak két egymáson elcsúszni tudó gyrbl való kialakítása lehetvé teszi, hogy a pajzsirányításból adódó betonfal-vastagságkülönbségek a gyrk egymáson való eltolásával kiegyenlíthetk legyenek anélkül, hogy a neoprén-tömítések, a zsaluzat vagy a faroklemez túlterhelést kapna, vagy a homlokzsaluzat befeszülne. A sajtolásos technológia építési tapasztalatai igazolták a hozzáfzött reményeket. 56

7-46. ábra: Késes pajzs monolit beton és acélhajbeton falazat építéséhez 57

A kedvez építési tapasztalatok alapján e technológiát alkalmazzák a hidropajzshoz is (7-47. ábra). Így egyesítették a biztonságos és aktív homlokmegtámasztást, valamint a folyamatos fejtést és szállítást biztosító hidropajzs és a sajtolt és így talajba feszített hézagmentes (monolit) alagútfalazat-építés elnyeit. Ez a technológia a legkedveztlenebb, folyásra hajlamos talajviszonyok között is a minimumra csökkenti a süllyedéseket, továbbá a falazat és a talaj között tökéletes együtt dolgozást valósít meg, így a falazat igénybevételei is minimálisak lesznek; a hézag- és repedésmentes falazat külön szigetelés nélkül is vízzáró lesz. A késes pajzsos megoldáshoz képest a szerkezeti eltérések a következk (7-47. ábra): a hidropajzs egy különleges nyomógyrvel a bels zsaluzatról nyomja magát elre, a homlokzsaluzatot támasztó hidraulikus sajtók a hidropajzsra támaszkodnak, az állandó hosszúságú utánfutógyr a küls zsaluzat esetlegesen szükséges meghosszabbítására kis lökethosszú külön-külön toló hidraulikus sajtókkal ellátott késeket építettek be. Acélhajbeton alagútfalazat A beton szilárd adalékanyag és hidratált géles állapotból szilárdba átmen kötanyag inhomogén keveréke. Az ilyen inhomogén anyag megszilárdult kötanyagában mindig vannak mikrorepedések, amelyek a szilárdulás közbeni zsugorodásból vagy terhelés hatására jönnek létre. A betonnak ezek a kedveztlen tulajdonságai kedvezen megváltoznak, ha a betonba kell mennyiség acélhajat tizedmilliméter vastagságú és átmérjénél 30 80-szor hosszabb acélszálakat kevernek. Az acélhaj a mikrorepedések kialakulását a kiváltó októl függetlenül háromféle módon gátolja: A zsugorodás vagy erhatás következtében kialakuló mikrorepedés eltti csúcsfeszültséget a repedés útjába kerül acélszál csökkenti. Az acélszál, mint fizikai akadály meggátolja a mikrorepedés továbbhaladását. Az acélszál nagy fajlagos megnyúlásával növeli a beton potenciális energiáját, így nagyobb alakváltozási energia szükséges a acélhaj-beton töréséhez. Ez utóbbi hatás a legjelentsebb. Ezek a hatások csak akkor jelentkeznek, ha a betonban 0,7 %-nál nagyobb az acélhaj térfogatszázaléka. Acélhajbetont elssorban azért célszer alkalmazni monolit szerkezet építanyagként, mert így a töréshez tartozó deformációs energiakészlete a betonénak többszöröse lesz, tehát a beton nem rideg, hanem plasztikus anyagként viselkedik. A falazat teherbírását lényegesen növel plasztikus csuklók a falazaton átmen repedések létrejötte és így vízzáró képességének csökkentése nélkül alakulhatnak ki. Az acélhajbetonnak ezt a kedvez tulajdonságát szemlélteti a 7-48. ábra. Az acélhajbeton alagútfalazat építésére a sajtolásos építési technológia a legalkalmasabb. 58

7-47. ábra: Hidropajzshoz kapcsolt sajtoltbeton-épít egység 59

7-48. ábra: Beton és acélhajbeton feszültség-alakváltozás diagramjai 7.8 Építés cserny védelmében Ez az építési módszer lehetvé teszi a felszín megbontása nélkül nagyobb alagutak áthajtását kismélységben épületek alatt, vasúti pályák, vagy ersen terhelt utak alatt. A lényege az, hogy az alagutat csövekbl kialakított erny védelmében építik meg. Az építés azzal kezddik, hogy acél csöveket hajtanak elre sajtolással úgy, hogy ezek az alagutat felül és esetleg kétoldalt is körülfogják. A csövek elhelyezése után az alagutat a csdúcolás a cserny védelmében rövid szakaszokat kibontva bányászati módszerekkel építik meg (7-49. ábra). 7-49. ábra: Építés cserny védelmében Alapveten kétféle módon lehet csernyt elhelyezni: az alagút tengelyével párhuzamosan, az alagút tengelyére merlegesen. Mindkét módot alkalmazzák. Az eljárás alapja a cssajtolás. Leginkább acélcsöveket használnak, de azbesztcement és vasbetoncsövekkel is végeznek ilyen munkát. 7.9 Alagutak hátr injektálása Zárt módszerrel épített alagutaknál fontos mvelet a hátr injektálása. A beépített falazat és a kzet között ugyanis mindig maradnak üregek, hézagok és ezeknek a kitöltése az injektálások egyik f célja, emellett azonban az alagút vízzáróságát fokozó feladata is lehet. Az injektálásnál általában egy folyós vagy plasztikus anyagot sajtolnak be az üregek, repedések kitöltésére a falazat mögé. 60

Az injektálás célja lehet: az alagút mögött visszamaradt üregek, hézagok kitöltése, a felszíni süllyedések csökkentése, az alagút körül a kzet vízzáróságának növelése, a falazat vízzáróságának növelése a falazat korróziós hatások elleni védelme. Az injektálás a falazat körül igen fontos statikai szempontból is. A falazat oldalirányú megtámasztását hatékonyabbá teszi. E nélkül lényegesen megnnek a falazat igénybevételei. A felszíni süllyedések csökkentése érdekében is jelents az injektálás, ha ugyanis üregek maradnak vissza, az módot nyújt a talajmozgásokra. Az injektálás anyagai lehetnek: gyöngykavics, cementhabarcs, cementszuszpenzió, betonitszuszpenzió, agyagszuszpenzió talajszilárdításra, vagy vízzárásra alkalmas vegyi anyagok. Az injektáló anyag kiválasztásánál a következ szempontokat kell még figyelembe venni: az üregek, repedések alakját és méreteit, az anyag végszilárdságát, a korróziós hatásokat, a vízzárási igényt. Az injektálást több lépcsben hajtják végre. Az els injektálás általában nem nyújt teljes hézagkitöltést. Ezért szükség van egy további ellenrz, általában nagyobb nyomással végzett második injektálásra és helyenként még további injektálások is szükségesek lehetnek. Az üregeket kitölt injektálás leggyakrabban cementhabarcs vagy cement-agyag keverék, de alkalmazzák pajzsos alagútépítésnél ritkábban a gyöngykavicsot is, amelyet elhelyezés után cementszuszpenzióval injektálnak ki. Az els injektálást pajzsos alagútépítésnél a pajzs mögött 2-3 m-re kell végezni, hogy a falazat szilárd megtámasztása biztosítva legyen, és a felszíni süllyedések minél kisebbek legyenek. Az injektálás mindig alulról felfelé haladva történjék a víz alatti betonozáshoz hasonlóan. A második injektálást cementszuszpenzióval, betonit, vagy agyag hozzáadásával végzik. Átitatásos injektálás olyan anyagokkal érhet el, amelyek be tudnak hatolni a talaj hézagaiba. Vegyi talajszilárdítást az alagútfalazat beépítése után, a hátr kitöltésére ritkán alkalmaznak. Az injektáló berendezések két f csoportja használatos: pneumatikus injektáló edények, dugattyús injektáló gépek. 61

A pneumatikus injektálók leggyakrabban a 6 bar nyomású kompresszorok leveg túlnyomását használják, vagy egy beállított kisebb nyomással dolgoznak. Csak az alagutak els üregkitölt injektálására alkalmasak (7-50. ábra és 7-51. ábra). A dugattyús berendezéseknél a nyomás az ellenállás függvényében alakul ki, besajtoláskor mérhet és szabályozható. 7-50. ábra: Injektáló berendezések 7-51. ábra: Häny típusú dugattyús injektáló 62

A besajtolhatóság alapvet követelményei: a megfelel viszkozitás, a folyadék áramlásakor fellép minél kisebb bels súrlódás, a stabilitás, vagyis az a követelmény szuszpenzióknál, hogy a keverék az injektálás alatt ne váljon szét alkatrészeire. Ezt erteljes átkeveréssel és mozgásban tartással továbbá minél kisebb szemcsenagyságú anyaggal lehet elérni. A megfelel ülepítési id alkalmazása. A keverékbl a szilárd anyagok leülepedési idejét elre meg kell tervezni megfelel anyagösszetétellel. Az anyag megfelel szilárdulási ideje. Különösen olyan esetekben fontos, amikor a falazat csak a hátr kitöltése után válik stabillá. Ilyen például a budapesti vb. blokkos alagútfalazat. Nagyon lényeges a nyomás alakulása injektálás közben. Ha a nyomás folyton emelkedik, az injektálás sikeres. Ha kezdeti emelkedés után a nyomás csökkenni kezd, akkor az anyag valahová elfolyik, vagy vízszintes repedés lépett fel (7-52. ábra). Ekkor abba kell hagyni a besajtolást és késbb, a besajtolt anyag megszilárdulása után kell újra megpróbálni az injektálást. 7-52. ábra: A nyomás alakulása injektálás közben Az els injektálásnál csak kisebb nyomást szabad alkalmazni. Nagy nyomás könnyen a falazat megrepedését okozhatja. A második injektáláskor, amikor már lényegesen kisebb felületen kap terhelést a falazat, nagyobb nyomások is megengedhetk. Általában 8-10 bar nyomás, mélyebb alagutaknál 10-15 bar is megengedhet, ha kis anyagmennyiség kerül besajtolásra. 63

7.10 Építés talajszilárdítás védelmében Kedveztlen talajviszonyok esetén, továbbá épületek károsodásának elkerülése érdekében alkalmazzák zárt építési módnál is a talajszilárdítási eljárásokat. Három jellegzetes csoportja van ezen eljárásoknak: a helvonásos alapuló fagyasztások, az injektálással végzett szilárdítások, Jet-grountingos talajszilárdítás. A talajfagyasztást a talaj vízzáróvá tételére és szilárdságának növelésére alkalmazzák az építés idszakában, elssorban szemcsés talajokban. Ma leggyakrabban a gyorsfagyasztási módszert alkalmazzák, amelynél folyékony, -196 o C-ra lehtött nitrogént nyomnak be fúrócsöveken keresztül a talajba. A nitrogén gázzá alakulása 248 kj/m 3 helvonással jár, ezen kívül a felmelegedése is jelents ht von el környezetébl. Egy 2 m vastag fagyköpeny 4-6 nap alatt állítható el. Homoktalajokban 5000-15000 kn/m 2 törszilárdság érhet el 15 o C- on. Zárt építési módnál közel vízszintes fúrásokkal lehet a fagyköpenyt kialakítani az alagút körül, de lehet a felszínrl fúrt közel függleges csövekkel is fagyasztani. Bécsben a metró építésénél a Mariahilfer Str.-n egy áruház alatti vonalszakaszon alkalmaztak gyorsfagyasztási eljárást az épület védelmére. Az alagút 2 m-el feküdt az épület alaptestei alatt. A kavicsos homoktalajban, a tervezett alagútszerkezet felett helyezték el a 108 mm átmérj 35 m hosszú fagyasztó fúrásokat. A fagyasztás -196 o C-ra lehtött folyékony nitrogénnel történt. Kb. 1,5 m vastag fagyköpeny alakult ki. Ennek a védelmében sikerült megépíteni az alagutat az új osztrák módszerrel. Az épület kezdetben 1-2 mm-t emelkedett, majd 7-9 mm-t süllyedt. (7-53. ábra) 7-53. ábra: Fagyasztott boltív a bécsi metró építésénél Az injektálással végrehajtott szilárdítások két jellegzetes csoportba sorolhatók: szuszpenziókkal (cement, agyag, betonit), folyadékokkal, vegyi anyagokkal végzett szilárdítások. Repedések, homokos-kavics, durva homoktalajok pórusainak kitöltésére és cementálására alkalmazzák a cementszuszpenziókat, vízzárás esetében betonit vagy agyag hozzáadásával. Vegyi anyagoknál leggyakrabban a vízüveget, illetve ennek higított oldatát használják. A talajba besajtolt vízüvegoldat megfelel reagens hozzáadására gélesedési folyamatot indít 64

meg, amelyre szilárdan összekapcsolódnak a talajszemcsék, úgyhogy vízzáró és nagyobb szilárdságú anyag keletkezik. Budapesten a Kálvin tér közelében folyósodásra hajlamos homoktalajban egyfolyadékos, vegyi talajszilárdítást végeztek vízüveg oldattal. A fúrásokat a felszínrl hajtották le. A talaj szilárdsága 500-1000 kn/m 2 -re emelkedett, (7-54. ábra) így az alagút építése különösebb probléma nélkül megoldható volt. 7-54. ábra: Talajszilárdítás a Kálvin téren A szilárdsági értékek a szilárdított talajban elég tág határok között alakulnak ki. A vegyi szilárdításoknál a káros környezeti hatásokat is vizsgálni kell. Bécsi vizsgálatok szerint a Joosten eljárással végzett vízüvegoldatos és kálciumkloridos injektálás hatására 30-40 m-es körzetben ersen megntt a talajvíz kalcium és klorid tartalma. Ez a környez épületek vasbeton szerkezetinél jelentsen növelte a korróziós hatást és szennyezte a talajvizet. A jet-grountingos talajszilárdítás (7-55. ábra) A jet-grountingos talajszilárdítás abban tér el a hagyományos injektálásos talajszilárdítástól, hogy a szilárdító anyagot, legtöbbször cementtejet nem a meglév talajszerkezet pórusaiba juttatja el a talajszerkezetének megbontása nélkül és így a talajpórusok szilárdító anyaggal történ kitöltése révén szilárdítja a talajt, hanem nagy nyomású folyadéksugárral megbontja a talajt, és a megbontott talajszuszpenzióba keveri bele a szilárdító anyagot. Az így elállt cementes talajhabarcs megszilárdul, és úgy jön létre a szilárdított talaj. Ezen eljárás nagy elnye, hogy mindenféle talajban sikeresen alkalmazható, a szemétlerakó telepek talajától a puha iszapokon, a folyós homokokon, agyagokon át a töredezett kevert kzetekig. A szilárdítás végrehajtására háromféle mód van. A legegyszerbb eljárásnál az injektáló fejet rendszerint vízöblítéssel lejuttatják a kívánt mélységbe, kinyitják a fúvókákat és nagy nyomással (120-150 bar) cementtejet sajtolnak a talaj környezetébe. Az injektáló fej egyidej forgatásával és felfelé 65

mozgatásával a cementtej sugár megbontja a talajt és belekeveri a cementtejet. Az így elállított cementhabarcs szilárdul meg és így jön létre a szilárdított talaj (7-56. ábra). A másik eljárásnál két fúvókapár van egymás felett az injektáló fejen. A felsn nagynyomású vízsugár bontja a talajt (100-300 bar) és az alatta lévn 10-15 bar nyomással keverik az elállított talajszuszpenzióba a cementtejet. A harmadik eljárásnál a vízsugarat levegsugárral veszik körül és így növelik annak bontó hatékonyságát. Ezek a szilárdított talajhengerek készülhetnek felszínrl függlegesen vagy ferdeszögben, de alagútépítéseknél vízszintesen illetve az alagút tengelyével párhuzamosan is a megépült alagútból. 7-55. ábra: A jet-grouting alkalmazása nyitott és zárt építési eljárásnál 7-56. ábra: A jet-grouting eljárás munkafázisai 66

7.11 Jellegzetes metró állomás szerkezetek A zárt módszerrel épített állomásterek és más nagyobb mtárgyak szerkezeteit az egyszer alagutakhoz hasonló módszerekkel építik. Itt is alkalmazzák a pajzsos építési eljárást, a hagyományos belga, vagy német módszert, az új osztrák eljárást, a szabad szereléses módszereket. A nagyobb nyílás illetve a több nyílású szerkezetek miatt azonban olyan megoldásokat kell alkalmazni, ahol elkerülhet a kzet illetve a talaj fellazulása és különösen beépített területek alatt a nagyobb felszíni süllyedések kialakulása. A nyílások nagyságát, a szerkezet kiválasztását a funkcionális feladatoknak megfelelen, a talaj és talajvíz viszonyokhoz és a rendelkezésre álló felszerelésekhez alkalmazkodva kell megtervezni. Gyakran alkalmaznak kétcsarnokos megoldást. Ilyen a Münchenben épített szerkezet, amely az új osztrák módszerrel épült (7-57. ábra). A két boltozatot a középs oszlopsor támasztja alá 1,5 x 1,5 m méret oszlopokkal. A szerkezet ketts falazattal épült. Az építés a középs résszel kezddik. Egy tojás alakú tárót hajtanak ki lttbeton biztosítás védelmében. Ezután a középs oszlopsort építik be az alsó és fels gerendákkal. Ezt követi a két széls táró kihajtása, majd a két fels boltozat beépítése. Háromcsarnokos szerkezeteknél az állomás három csarnokból áll. A középs csarnok az utaselosztó tér, amelybl mozgólépcsk vezetnek a felszínre. A két széls csarnokban helyezik el a vágányokat a mellettük lév peronokkal. Ez a megoldás lehetvé teszi az üzemi helyiségek egy részének az elhelyezését is a középs csarnokban. Az egyik megoldásnál külön alakítják ki a három kör alakú csarnokot, és helyenként kötik össze átjárókkal egymással (7-58. ábra). Egy másik megoldásnál oszlopos kialakítást alkalmaznak. (7-59. ábra). Budapesten ötboltozatos állomástípust fejlesztettek ki. Az állomás két széls alagútjában helyezkednek el a vágányok, mellette lév alagutakban a peronok és középen az utaselosztó tér (7. 74. sz. ábra). A széls alagutakat a vonalalagutak építésének keretében, a vonalalagutakat épít pajzsokkal építik meg. Így a pajzsokat nem kell kiszerelni és útjukat megszakítani az állomásoknál. Folyamatosan haladhat az építés az állomáson keresztül is, és az így megépült szakasz megfelel átalakítással az állomás végleges falazatát adja. A két széls alagút öntöttvas tübbingekbl épül. Az állomás többi részén a kiváltó tartók és a boltozatok vasbetonból, az oszlopok bebetonozott acélcsövekbl készülnek. A boltozatok ívsugarai mindenütt egyformák, így az oszlopoknál a vízszintes erk kiegyenlítik egymást. Az állomásnak nagy elnye, hogy lényegesen kevesebb a kihasználatlan tér. Itt nincsenek a peron és az utaselosztó tér felett nagy magasságú kihasználatlan terek. A széles középperon lehetvé teszi középen az elektromos terek és egyéb szociális és szolgálati helyiségek elhelyezését. Az építés a vonalalagutak megépítése után, a négy oszlopsor építésével, a talp, a fejgerendák és az oszlopok elkészítésével folytatódik. A vonalalagutak melletti oszlopsoroknál az oszlop helyén ki kell bontani a tübbingeket, hogy be lehessen építeni az oszlopokat, a talp és fejgerendákat. Ezt úgy oldják meg, hogy már a vonalalagutak építésekor azokon a helyeken, ahol a tübbingeket majd el kell bontani, hegesztett acéllemezeket építenek be. Az oszlopok, a talp- és fejgerendák építésekor a bordákat meghagyva kivágják az acél tübbingek lemezeit a megfelel helyeken. Így a tübbing gyrt a bordák támasztják meg az oszlopszerkezetek elkészültéig. A talptárókban és a fejtárókban az áthaladó bordákat bebetonozzák és véglegesen bent is hagyják. 67

7-57. ábra: Kétcsarnokos, ketts falazatú állomás az építési ütemek és a felszíni süllyedések feltüntetésével 68

7-58. ábra: Háromcsarnokos állomások öntöttvas tübbingekbl és vasbeton szerkezettel 69