Shotcrete support with special reference to Mexico City drainage tunnels: Fid-Bau Portal

Shotcrete support with special reference to Mexico City drainage tunnels

Mason, E. E. / Mason, R. E.

Summary The use of shotcrete is described as a structural support in tunnels in soft, waterbearing, semi-consolidated soil-rocks with an unconfined compressive strength ranging about 27 psi. The tunnels were 20′–25′ span at springline, widening to 56′ in a transition section, 20′–30′ in height. Continuous water inflows of 25 litres/sec with surges to 50 litres/sec were experienced. No interior steel reinforcement was used in the transition section, though 3 m grouted bolts were used for rock reinforcement of the arch. Shear and tensile stresses slowly developed in the walls about the transition section, which were then bolted. In the face of waterinduced wall cavitations occurring in subsequent (20′) tunnelling steel wire mesh was introduced in the shotcrete below springline. Abandoned for 12 months and left under water, floor heave of 20–30 cm developed, without damage to the shotcrete arch and walls. The inverts had been left open without lining.

Zusammenfassung Die Anwendung von Spritzbeton als Ausbau von Wasserstollen in wenig festem, wasserhaltigem Fels mit unbeschränkter Druckfestigkeit von ungefähr 1,9 kp/cm2 wird beschrieben. Die Stollen hatten eine Spannweite von 6 bis 8 m in Höhe der Mittellinie, die sich in einem Ausweitungsbereich bei einer Höhe von 6 bis 9 m bis auf 17 m vergrößerte. Ein ständiger Wasserzustrom von 25 l/s mit Schwallen bis 50 l/s wurde beobachtet. Im Ausweitungsbereich wurde kein innerer Stahlverbau benötigt, sondern es wurden 3 m lange, vorgemörtelte Bolzen zur Unterstützung des Felsens im Gewölbe verwendet. Scher- und Zugspannung entwickelten sich langsam in den Wänden des Übergangsbereiches, die dann geankert wurden. Im Hinblick auf Hohlraumbildungen durch Wassereinwirkung in den Wänden, die dem Ausbruch nachfolgend (6 m) entstanden, wurde ein Stahldrahtnetz unterhalb der Mittellinie in den Spritzbeton eingeführt. Geflutet und 12 Monate lang unter Wasser gelassen, entwickelte sich eine Bodenschwellung von 20–30 cm, ohne den Spritzbeton in den Wänden und im Gewölbe zu beschädigen. Die Sohlbögen wurden ohne Ausbau offen gelassen.

Résumé On décrit l'emploi du béton projeté comme soutènement dans des roches semiconsolidées, meubles, et aquafères, dont la résistance à la compression simple est de l'ordre de 2 bar. Les tunnels ont 6 à 9 m de hauteur, 6 à 7,5 m de largeur aux naissances et jusqu'à 16 m dans les bifurcations. Le débit d'exhaure est 25 l/s avec des pointes à 50 l/s. On n'a pas employé d'armatures métalliques dans les bifurcations, mais on a renforcé le terrain de la voûte par des boulons injectés de 3 m de longueur. Des contraintes de cisaillement et de traction se sont lentement développées dans les piédroits des bifurcations, qui ont dû être boulonnés aussi. A l'avancement du tunnel après la bifurcation (en 6 m de large) l'écoulement de l'eau a provoqué des cavités dans les piédroits. On a alors ajoté du grillage au béton projeté au-dessous des naissances. Après un an d'abandon sans épuiser l'eau, le radier qui n'avait pas été revêtu s'est soulevé de 20 à 30 cm sans endommager la voûte ni les piédroits en béton projeté.