Budownictwo 14

Roman Gąćkowski, Beata Ordon, Maksym Grzywiński, Witold Paleczek

TECHNOLOGIA NOWOCZESNYCH DESKOWAŃ

STOSOWANYCH PRZY BUDOWIE OBIEKTÓW TUNELOWYCH

Wstęp

Nowoczesne deskowania stosowane podczas realizacji betonowych konstrukcji

tunelowych łączą w sobie technikę deskowania stosowaną w górnictwie z techniką
systemowych deskowań modułowych stosowanych przy realizacji budowli naziem-
nych. Ze względu na sposób realizacji obiektów tunelowych można wyróżnić trzy
zasadnicze metody budowy obiektów tunelowych: metodę otwartą, półotwartą
i zamkniętą.

Sposoby deskowania obiektu tunelowego w metodzie otwartej są bardzo zbliżo-

ne do rozwiązań stosowanych przy realizacji betonowych budowli naziemnych.

W metodzie półotwartej realizowany jest z reguły wykop odkrywkowy, którego

betonowe ściany poddawane są „zadaszeniu”.

W metodzie zamkniętej, typowej dla budowli podziemnych, prowadzone są robo-

ty górnicze związane z drążeniem górotworu, którego strop, spąg i ociosy są za-
zwyczaj szczelnie zabudowywane. Stosowana technologia deskowania jest zależna
także od przekroju poprzecznego tunelu - przekroje: prostokątne, kołowe, elipsoidal-
ne i przekroje mieszane. W zależności od metody budowy tunelu i jego przekroju
poprzecznego zachodzi konieczność stosowania takiego deskowania, które zapew-
niać będzie przeniesienie obciążeń pochodzących od otaczającego górotworu i płyn-
nego betonu, a zarazem umożliwi bezkolizyjny, możliwie szybki i bezpieczny front
robót [1-4].

1. Deskowania w metodzie otwartej

Ściany wjazdów do tunelu są z reguły częściami konstrukcji tunelu wykonywa-

nymi metodą otwartą. Przykładem deskowania obrzeża portalu tunelu może być
portal północny tunelu Niedernhausen w Niemczech (rys. 1). Ściany zewnętrzne

R. Gąćkowski, B. Ordon, M. Grzywiński, W. Paleczek

14

wjazdów przechodzą płynnie w elipsoidalne obrzeże portalu, zmieniając na swojej
długości krzywizny i nachylenie.

Dopasowywane promieniowo elementy deskowania modułowego połączone są

zamkami z trapezowymi wstawkami listew drewnianych, dokładnie odwzorowują-
cych linię ścian, pozwalając uzyskać wysoką jakość powierzchni betonu. Deskowa-
nie (rys. rys. 1, 2) zamocowano do powierzchni roboczej za pomocą systemowych
rygli; rektyfikację przeprowadzano za pomocą regulowanych rozpór. Platforma dla
deskowania samego obrzeża tworzy płaszczyznę nachyloną pod kątem 30°. Na ry-
sunku złożeniowym (rys. 2) pokazano przekrój podłużny i fragment rzutu z góry
szalunku w widoku z pochylonej płaszczyzny wlotu.

Rys. 1. Tunel Niedernhausen (Niemcy); elipsoidalne obrzeże portalu

Technologia nowoczesnych deskowań stosowanych przy budowie obiektów tunelowych

15

Rys. 2. Tunel Niedernhausen; przekrój podłużny i fragment rzutu z góry

deskowania obrzeża portalu

Na rysunku 3 przedstawiono rozwiązanie podpór w widoku z wnętrza tunelu:

zamocowane do stropu tunelu zaczepy przejmują siły poziome, za pomocą wałków
napinacza i ściągów dokonywane jest dokładne ustawienie elementów modułowego
szalunku łukowego, w stosunku do istniejącego przekroju tunelu. Zaprezento-
wane rozwiązanie umożliwiło utrzymanie ruchu w tunelu, nawet po zadeskowaniu
obrzeża portalu.

Rys. 3. Tunel Niedernhausen; widok od strony wewnętrznej tunelu na deskowanie

obrzeża portalu

Rys. 4. Tunel autostrady D’Areuse (Szwajcaria); widok samojezdnego

deskowania hydraulicznego

R. Gąćkowski, B. Ordon, M. Grzywiński, W. Paleczek

16

Innym ciekawym rozwiązaniem jest deskowanie tunelu autostrady

A5

pomiędzy

Neychatel i Yverdon w okolicy D’Areuse w Szwajcarii (rys. 4). Cechą charaktery-
styczną tego obiektu, o długości 481 m, są zmienne przekroje obydwu prostokątnych
rur tunelu (rys. 5). Początkowo technologia wykonania obiektu przewidywała beto-
nowanie przekroju w pięciu etapach - została jednak zmodyfikowana w kierunku
szybszej metody półmonolitycznej,

obejmującej trzy

etapy betonowania dzięki pro-

jektowi umożliwiającemu betonowanie ścian i stropu jednocześnie. Poprzeczne
spadki w tunelu wynosiły od 2,4 do 4,4%, wobec czego zastosowano samojezdne
deskowanie hydrauliczne, dopasowujące się do geometrii przekroju.

Rys. 5. Tunel D’Areuse; przekrój przez dwie rury tunelu: widoczne deskowanie

wewnętrzne i zewnętrzne obiektu

Rys. 6. Wózek deskowaniowy

opuszczany i podnoszony dzięki

układowi hydraulicznemu

- przetaczanie poprzez napęd

elektryczny

Rys. 7. Siłowniki hydrauliczne samojezdnego

deskowania tunelowego

Wózki deskowaniowe tunelu (rys. 6) opuszczane były dzięki układowi hydrau-

licznemu, natomiast ich przetaczanie odbywało się poprzez napęd elektryczny. Do-

Technologia nowoczesnych deskowań stosowanych przy budowie obiektów tunelowych

17

pasowywanie się szalunku do wysokości i szerokości tunelu (rys. 7), a także funkcje
opuszczania i przetaczania wyposażono w napęd hydrauliczny z siłownikami przeciw-
bieżnymi. Na uwagę zasługuje czas potrzebny do manipulacji samojezdną obudową
tymczasową trzyosobowej brygadzie

- przetoczenie wózków na odcinku

12 metrów

dla umieszczenia ich w następnym miejscu betonowania, który nie przekraczał
10 minut, natomiast cały proces rozdeskowania, opuszczenia i ostatecznego usta-
wienia w nowym miejscu, nie przekraczał jednej godziny. Kolejne odcinki tunelu (w
sumie 40 odcinków 12-metrowych) wykonywane były co dwa tygodnie. Ze-
wnętrzne deskowanie tunelu (rys. 5) było przestawiane za pomocą żurawia.

2. Deskowania w metodzie półotwartej

Przykładem deskowania tunelu wykonywanego metodą półotwartą może być tu-

nel autostrady Mondorf-les-Bains (Luksemburg), (rys. 8). Podziemny odcinek auto-
strady jest częścią drogi międzynarodowej, prowadzącej przez Metz we Francji
przez Luksemburg do Niemiec. Metodą odkrywkową wykonano tam wykop na dwie
rury tunelu, w których zostały zaprojektowane po dwa pasma ruchu każda.
W celu dopasowania się do geometrii terenu zaprojektowano zmienny przekrój rur
tunelu. Na długości 300 m trasę należało przekryć płaskim stropem o grubości 1,00 m.
Dalej na długości 275 m przewidziano strop o przekroju łukowym i grubości wy-
noszącej 0,66 m. Niedostępność skarp ziemnych wzdłuż tunelu wraz ze spadkami
podłużnymi, zmieniającymi się w granicach do 4% czyniły nieekonomicznym użycie
żurawia na tej budowie, wobec czego przyjęto następujące rozwiązanie technolo-
giczne: trzy przejezdne wózki szalunkowe dla ścian i dwa wózki dla podwójnych
sklepień. Przekrój przez sklepienie jednej z rur z uwidocznieniem rozpór szalunku
sklepieniowego na montażowym wózku szalunkowym przedstawiono na rysunku
(rys. 9). Dopasowanie do sklepienia o promieniu 7,50 m umożliwiały systemowe
ele- menty obudowy tymczasowej z ryglami przegubowymi, dźwigarami oraz wypo-
rami.

Rys. 8. Tunel autostrady Mondorf-les-Bains (Luksemburg)

R. Gąćkowski, B. Ordon, M. Grzywiński, W. Paleczek

18

Na długości 10 m taktu betonowania obciążenia były bezpiecznie przejmowane

przez dziewięć łuków obudowy z wyporami (rys. 10). Ściany wykonywano z wy-
przedzeniem, a po nich, na zrealizowany odcinek przesuwano wózki z tymczasową
obudową stropową.

Rys. 9. Przekrój przez jedną z rur tunelu (Mondorf-les-Bains)

ze szczegółem deskowania sklepienia

Rys. 10. Widok deskowania sklepienia tunelu (Mondorf-les-Bains)

w takcie 10-metrowym

Zastosowanie przejezdnych deskowań ścian skracało czas potrzebny na ich prze-

stawianie i pozwalało zrezygnować z żurawia. Elementy tymczasowej obudowy
zmechanizowanej o

wymiarach 2,50

x

3,00

m zestawione zostały

na

wózkach

w

ze-

społy o długości 12,50 m. Wózki deskowaniowe utrzymywane były w równowadze
przez sześć przeciwwag o ciężarze 50 kN każda. Na uwagę zasługuje szybki postęp
robót: przy ścianach tunelu wykonywanych z wyprzedzeniem (rys. 8) brygada
obiek- tu osiągnęła

na

deskowanie,

czyszczenie,

zakładanie ściągów

i przestawianie

czas jednostkowy wynoszący średnio 0,27 h/m

2

.

Innym przykładem może być tunel Södra Lanken w Sztokholmie (Szwecja)

o długości 16,6 km, który jest częścią najdłuższego szwedzkiego projektu autostra-

Technologia nowoczesnych deskowań stosowanych przy budowie obiektów tunelowych

19

dowego i składa się z dwóch równoległych rur o przekroju prostokątnym (rys. rys.
11, 12).

W rozwiązaniu szalunkowym zastosowano w tym przypadku wózki deskowa-

niowe do stropów, podpierane w przekroju przez dwa zespoły podpór. Dopasowanie
do zmiennych szerokości przekroju odbywało się za pośrednictwem oddzielnie wy-
suwanych dźwigarów teleskopowych. W koncepcji przewidziano wystarczająco
duży prześwit do przejazdu dla pojazdów budowy (rys. 11). Odpowiednio do zmien-
nej geometrii budowli

wózki obudowy

tymczasowej zaprojektowano

tak,

aby

umoż-

li- wiały dopasowanie się do zmiennej szerokości w rejonie rampy wjazdowej, w
gra-nicach 14,2014,83 m i 10,7017,32 m w rejonie rampy wyjazdowej (rys.
13). Bezpieczne przeniesienie obciążeń w rejonie wejściowego poszerzenia rur tune-
lu wykonano za pomocą licznych wież podporowych (rys. 12).

Rys.11. Tunel Södra Lanken (Szwecja); wózki deskowaniowe stropów płaskich

i sklepionych

Rys. 12. Tunel Södra Lanken; wieże podporowe w rejonie wejściowym

R. Gąćkowski, B. Ordon, M. Grzywiński, W. Paleczek

20

Istniejący, sześciopasmowy tunel pod Łabą w Hamburgu (Niemcy) został odda-

ny do użytku w 1975 roku i nie może sprostać dzisiejszemu nasileniu ruchu, wyno-
szącemu ponad 140 000 pojazdów dziennie. Czwarta rura tunelu o długości 4,4 m
ma za zadanie zmienić tę sytuację. W tym celu wykonano w otwartym wykopie trasę
Rampy Północnej jako przyłączenie trasy tunelowej do autostrady A7. Przy łącznej
długości wynoszącej 400 m, dla umożliwienia późniejszej zabudowy, przekryto
stropem odcinek długości 160 m. Dla tej długości zamontowano wózek obudowy
tymczasowej, za pomocą którego wykonywano 10-metrowymi odcinkami w jednym
odlewie pochylone zakończenia ścian wraz ze stropem.

Rys. 13. Przekrój przez rury tunelowe (Tunel Södra Lanken)

Rozdeskowanie wózka odbywało się przez wyjęcie elementu kalenicowego obudo-
wy i odciążenie zastrzałów (rys. 14). Obudowa tymczasowa sterowana była hydrau-
licznie. Przetoczenie ważącego 560 kN wózka obudowy odbywało się po opuszcze-
niu deskowania o ok. 10 cm za pomocą wciągarek linowych (rys. 15).

Technologia nowoczesnych deskowań stosowanych przy budowie obiektów tunelowych

21

Rys. 14. Czwarta rura tunelu Łaby, Rampa

Północna, Hamburg (Niemcy)

Rys. 15. Przekrój poprzeczny

rury tunelu w Hamburgu:

wózek szalunkowy ważący

560 kN

Tunel Entlisberg (Szwajcaria) jest istotnym elementem zachodniej części obwod-

nicy Zürichu (rys. 16). Podwójny tunel mieści łącznie sześć pasów ruchu. Każda
z dwóch rur tunelu o szerokości 16,20 m ma dwa przekroje (rys. rys. 17-19). Różnej
długości odcinki tunelu o przekroju prostokątnym łączą się po obydwu stronach
z częścią środkową o długości 350 m w obszarze łukowego sklepienia.

Rys. 16. Tunel Entlisberg, Zürich (Szwajcaria)

R. Gąćkowski, B. Ordon, M. Grzywiński, W. Paleczek

22

Rys. 17. Zamknięte wewnętrzne

i zewnętrzne deskowania w stanie

gotowym do betonowania

Rys. 18. Stropowy wózek

deskowaniowy dla odcinków

o przekroju prostokątnym

Rys. 19. Wózek deskowaniowy

dla przekrojów prostokątnych

przetaczany przez odcinek

o sklepieniu łukowym

Rozwiązanie takie wynikło z płaskiego przekroju terenu na odcinkach portali. Do

szalunków zastosowano wózki z systemem hydraulicznym, których przetaczanie
zapewniały dwa silniki elektryczne. Harmonogram robót szalunkowych (rys. 20)
przedstawiał się następująco:
1. Początek robót z wózkiem W1 w polu A-Zachód (28 etapów po 12,50 m).
2. Z przesunięciem czasowym start wózka W2 na B-Zachód (13 etapów po 12,50 m).
3. Przestawienie W1 na pole C-Wschód (28 etapów po 12,50 m).
4. Hydrauliczne obniżenie W2 i przetoczenie pod gotowym sklepieniem A-Zachód

na pole C-Zachód.

5. Po ukończeniu C-Zachód przetoczenie W2 na pole E-Wschód.
6. Po ukończeniu E-Wschód i D-Wschód wózek W2 przetaczany pod gotowym

sklepieniem na pole F-Wschód.

Rys. 20. Szkic kolejności robót deskowaniowych w Tunelu Entlisberg (Szwajcaria)

Zrealizowano dwa razy po 28 etapów w środkowej części ze sklepieniami łuko-

wymi (rys. rys. 18, 20) oraz dwa razy po 5 etapów na odcinkach o przekroju prosto-

Technologia nowoczesnych deskowań stosowanych przy budowie obiektów tunelowych

23

kątnym (rys. 19). W efekcie przy pomocy trzech osób, w ciągu tylko 2 godzin, moż-
na było opuścić, przesunąć i ustawić w nowym miejscu 400 m

2

szalunku sklepienia.

Rys. 21. Przykład zmechanizowanego deskowania w tunelu

3. Deskowania w metodzie zamkniętej

W metodzie zamkniętej szalowania obiektów tunelowych stosowane są odmiany

zmechanizowanych systemów i obudów górniczych. Po takcie maszyny drążącej
i usunięciu urobku montowana jest obudowa tubingowa,

a

w

dalszym etapie

wpro-

wa- dzany zmechanizowany system deskowania (rys.

21), pozwalający na prowa-

dzenie betonowania. W zależności od kształtu przekroju poprzecznego rury tunelu
można wyróżnić zmechanizowany system deskowania spągu (rys. 22), zmechanizo-
wany system deskowania stropu i ociosów (rys. 23) oraz zmechanizowany system
desko-wania pełnego (rys. 24). Roboty deskowaniowe w metodzie zamkniętej pro-
wadzi się z zachowaniem zasad obowiązujących w górnictwie podziemnym [4, 5].

Rys. 22. Zmechanizowany system

Rys. 23. Zmechanizowany system

R. Gąćkowski, B. Ordon, M. Grzywiński, W. Paleczek

24

deskowania spągu

deskowania ociosów i stropu

Rys. 24. Zmechanizowany system deskowania - pełny

Wnioski

Zastosowanie nowoczesnych systemów szalunkowych w technologii realizacji

obiektów tunelowych, w porównaniu z deskowaniami ręcznymi, pozwala wielo-
krotnie zwiększyć wydajność i postęp robót przy jednoczesnym wzroście bezpie-
czeństwa prac. Informacje pozyskane od inwestorów pozwalają zauważyć, że sto-
sowanie najnowszej generacji systemów deskowaniowych w znacznym stopniu
obniża koszty ostateczne inwestycji przy jednoczesnym skróceniu czasu oddania
obiektów do eksploatacji.

Podziękowanie

Autorzy artykułu składają podziękowanie Firmie DOKA

®

oraz Firmie PERI

®

za

udostępnienie przedmiotowych bibliotek programowych oraz za okazaną życzli-
wość przy opracowywaniu niniejszej problematyki.

Literatura

[1] ACS Selbstkletterschalung, Praca zbiorowa, PERI GmbH Verlag, Weissenhorn 2000.

[2] Informator techniczny, Praca zbiorowa, PERI GmbH Verlag, Weissenhorn 2000.

[3] Katalog deskowań, Praca zbiorowa, DOKA Industrie GmbH, Amstetten 2001.

[4] Poradnik górnika, Praca zbiorowa, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1972.

[5] Schmitt R., Die Schalungstechnik, Ernst & Sohn Verlag, Berlin 2001.