Segmentring

Der Begriff Segmentring wird im Bauwesen vor allem im Tunnelbau verwendet: Mehrere vorgefertigte Betonsegmente (Tübbinge) werden zu einem Ring zusammengesetzt und bilden die innere Auskleidung eines Tunnelabschnitts. Daneben taucht der Begriff auch im Zusammenhang mit ringförmigen Schneidwerkzeugen auf, deren Umfang aus einzelnen Segmenten besteht. In beiden Bedeutungen spielt die kontrollierte Bearbeitung von Beton und Gestein eine zentrale Rolle – ein Feld, in dem Werkzeuge wie Betonzangen sowie Stein- und Betonspaltgeräte der Darda GmbH häufig in Planungs- und Ausführungsabläufe eingebunden werden, etwa bei Betonabbruch und Spezialrückbau, Felsabbruch und Tunnelbau oder bei Entkernung und Schneiden.

Definition: Was versteht man unter Segmentring

Als Segmentring bezeichnet man die in sich geschlossene, ringförmige Einheit aus mehreren Betonelementen (Segmenten), die im Tunnelbau zu einer mechanisch tragfähigen, dichtenden Innenschale gefügt wird. Jedes Segment ist meist bewehrt, mit Fugenbändern oder Dichtprofilen versehen und über Passbolzen, Schubkegel oder Verschraubungen kraftschlüssig mit den Nachbarsegmenten verbunden. Ein vollständiger Ring entsteht nach dem Einheben von Standard-, Pass- und ggf. Keilsegmenten. Die Lasten aus Gebirgsdruck, Erddruck und Nutzung werden vom Ring über die Fugen in die benachbarten Ringe und das umgebende Gebirge abgetragen. Im weiteren Sinne kann „Segmentring“ auch einen ringförmigen Schneidkörper mit segmentiertem Umfang (z. B. bei Ringen von Säge- oder Bohrsystemen) bezeichnen; im baulichen Kontext dominiert jedoch die Tübbing-Bedeutung.

Konstruktion und Geometrie von Segmentringen

Segmentringe bestehen typischerweise aus 5 bis 8 Einzelteilen. Die Segmentgeometrie ist auf Tunnelquerschnitt, Vortriebssystem und Baugrund abgestimmt. Entscheidend sind Wanddicke, Breite (Ringlänge in Vortriebsrichtung), Bewehrungsführung, Fugenbild und die Lage des Passsegmentes. Dichtungen (häufig EPDM-Profile) werden in die Segmentfugen eingelegt und beim Verspannen komprimiert, um den Ringspalt dauerhaft abzudichten.

Segmentring im Tunnelbau: Montage, Lastabtragung und Dichtung

Beim Tunnelvortrieb mit Schildmaschinen wird der Segmentring direkt hinter dem Schneidrad eingebaut. Der Montagekran positioniert die Elemente in einer definierten Reihenfolge; nach dem Setzen des Keil- oder Passsegmentes wird der Ring ausgerichtet und verspannt. Injektionsmörtel füllt den Ringspalt zwischen Außenseite des Segmentrings und dem Ausbruchsquerschnitt. Die Tragwirkung entsteht aus der ringförmigen Geometrie, dem Fugenverbund und der Verspannung; Schubkräfte werden über Schubkegel oder Scherleisten geleitet.

Dichtungskonzepte und Fugen

Fugenprofile, Fugenbänder und eine gezielte Vorspannung sorgen für Dichtheit. Die Qualität der Fuge hängt von Betonoberfläche, Montagegenauigkeit und dem Zustand der Dichtelemente ab. Bei beschädigten Fugen sind Sanierungen mit Injektionsharzen, lokalen Mörtelergänzungen oder der präzisen Abtragung von Fehlstellen erforderlich – häufig unter beengten Bedingungen.

Instandsetzung, Öffnungen und Rückbau an Segmentringen

Im Lebenszyklus eines Tunnels werden Segmentringe nachgerüstet (Kabeltrassen, Querschläge), instandgesetzt (Ausbruch, Abplatzungen, Leckagen) oder in Ausnahmefällen rückgebaut. Dabei sind erschütterungsarme, kontrollierbare Verfahren gefragt, um die Ringintegrität und angrenzende Bauwerke zu schützen.

Vorgehensweisen im Betonabbruch und Spezialrückbau

Typische Maßnahmen im Umfeld von Segmentringen setzen auf eine Kombination aus Trennen, kontrolliertem Lösen und selektivem Abtragen:

• Anriss und Trennung entlang definierter Linien (z. B. Kernbohrungen oder Sägeschnitte) zur Entlastung der Struktur.
• Nachgeordnete, erschütterungsarme Ablösung von Teilbereichen mittels Stein- und Betonspaltgeräten der Darda GmbH, um gezielt Risskeile zu erzeugen, ohne die restliche Ringstruktur zu beeinträchtigen.
• Selektives Abbeißen und Profilieren von Kanten, Rippen und Überständen mit Betonzangen, um Öffnungen passgenau herzustellen oder Schadstellen zu beseitigen.
• Bearbeitung von Bewehrung mit Stahlscheren oder Multi Cutters, wenn Bewehrungsstähle freigelegt und getrennt werden müssen.

Diese Abfolge minimiert Vibrationen und Staubentwicklung und eignet sich besonders für Felsabbruch und Tunnelbau sowie für Arbeiten unter Verkehr oder in sensibler Umgebung.

Werkzeuge und Verfahren im Zusammenhang mit Segmentringen

Je nach Arbeitsziel kommen unterschiedliche hydraulische Werkzeuge zum Einsatz, die über Hydraulikaggregate betrieben werden. Auswahl und Reihenfolge richten sich nach Betonfestigkeit, Bewehrungsgrad und den Randbedingungen des Bauwerks.

• Stein- und Betonspaltgeräte: Erzeugen kontrollierte Spaltkräfte in vorgebohrten Löchern. Geeignet für das Lösen von Teilbereichen eines Segmentrings bei Nachrüstöffnungen oder bei der Entfernung von Schadbeton – besonders hilfreich bei Spezialrückbau und in der Entkernung.
• Betonzangen: Präzises Abtragen von Beton, Herstellen definierter Kanten, Abbeißen von Überdeckungen. Im Betonabbruch unverzichtbar, um Öffnungen in Segmentringen maßhaltig zu formen.
• Kombischeren und Stahlscheren: Trennen von Bewehrung, Ankern und Einbauteilen, die häufig in Segmentfugen oder Anschlüssen liegen.
• Multi Cutters: Vielseitig einsetzbare Schneidwerkzeuge für dünnwandige Bauteile, Bleche und Installationen im Umfeld von Segmentringen, etwa beim Rückbau technischer Ausrüstung.
• Tankschneider: Für Sondereinsätze mit hohem Sicherheitsbedarf beim Trennen geschlossener Hohlkörper in Tunnelbetriebsanlagen, sofern im Projekt vorhanden.

Begriffliche Einordnung im Bereich Entkernung und Schneiden

Außerhalb des Tunnelbaus wird „Segmentring“ mitunter für ringförmige Schneidkörper mit segmentiertem Umfang verwendet (z. B. bei speziellen Ringsägen). In der Entkernung und Schneiden können solche Werkzeuge Öffnungen in Stahlbeton präzise vortrennen. Anschließend übernehmen Betonzangen das saubere Nachprofilieren, während Stein- und Betonspaltgeräte größere Bauteile erschütterungsarm lösen. So entsteht ein arbeitsteiliges Verfahren mit hoher Maßhaltigkeit und geringer Beeinflussung angrenzender Bauteile.

Sicherheit, Emissionen und Umweltschutz

Arbeiten an Segmentringen erfordern besondere Sorgfalt: Statik, Dichtheit und Nutzungsanforderungen sind zu beachten. Erschütterungsarme Methoden reduzieren das Risiko von Rissbildung und minimieren Lärm und Staub. Hydraulische Werkzeuge, wie sie mit Aggregaten der Darda GmbH betrieben werden, ermöglichen kontrollierte Eingriffe mit geringer Erschütterung – ein Vorteil in sensiblen Bereichen und bei laufendem Betrieb.

Arbeitsschutz und Betriebsabläufe

Beengte Platzverhältnisse, Belüftung, Staub- und Wassermanagement, Lastaufnahme bei Bauteilentnahme sowie Notfall- und Rettungswege sind vor Beginn festzulegen. Absaugen, Wasserführung und Abdeckungen verbessern die Arbeitsbedingungen. Eingriffe in tragende Elemente sind zu überwachen und abschnittsweise zu stabilisieren.

Qualitätssicherung, Toleranzen und Dokumentation

Für die Passgenauigkeit von Segmentringen sind Toleranzen bei Rundheit, Versatz, Fugenbreite und Ringlage maßgeblich. Bei Instandsetzungen sollten die bearbeiteten Kanten lot- und fluchtgerecht hergestellt und Fugenprofile unbeschädigt gehalten oder ersetzt werden. Eine lückenlose Dokumentation (Messprotokolle, Fotos, Materialnachweise) unterstützt die Nachweisführung gegenüber Bauherrschaft und Prüfinstitutionen.

Typische Probleme und praxisnahe Lösungen

• Abplatzungen an Kanten: Sanftes Abbeißen mit Betonzangen, anschließendes Reprofilieren mit Reparaturmörtel.
• Risse von Bohrungen ausgehend: Lastabtrag neu ordnen, Bohrabstände prüfen, kontrolliertes Nachspalten mit Spaltgeräten statt Schlagverfahren.
• Verklemmen beim Ringverschluss: Segmentkanten nacharbeiten, punktuell Material abtragen, Passsegment-Geometrie überprüfen.
• Leckagen in Fugen: Öffnen der Schadstelle, Reinigung, Injektion und dichter Wiederaufbau; vibrationsarme Bearbeitung schützt Fugenprofile.

Planung und Schnittstellenmanagement

Erfolgreiche Arbeiten am Segmentring erfordern abgestimmte Arbeitsschritte zwischen Vortrieb, Ausbau, TGA, Vermessung und Rückbaugewerken. Frühzeitige Festlegung von Öffnungsgrößen, Toleranzen und Montagereihenfolgen verkürzt Stillstandszeiten. Die Auswahl der Abbruch- und Trenntechnik erfolgt anhand von Materialkennwerten, Bewehrungsplänen und Zugänglichkeit.

Sondereinsätze und beengte Räume

Im Sondereinsatz, etwa bei Notfallreparaturen oder in Schächten mit eingeschränktem Zugang, sind kompakte, handgeführte Systeme gefragt. Hier punkten hydraulische Stein- und Betonspaltgeräte und Betonzangen, die auch unter schwierigen Bedingungen präzise und mit geringer Emission arbeiten. Für Natursteingewinnung nahe Bauwerken – etwa bei Portalbereichen – lassen sich ähnliche, kontrollierte Spaltverfahren anwenden, um Schwingungen und unkontrollierte Brüche zu vermeiden.

Rechtliche und technische Rahmenbedingungen

Planung, Ausführung und Prüfung von Segmentringen richten sich nach den jeweils geltenden technischen Regeln und vertraglichen Vorgaben. Eingriffe in tragende oder dichtende Bauteile sind grundsätzlich zu bemessen, freizugeben und zu überwachen. Angaben in Projektdokumenten und Prüfzeugnissen sind maßgeblich; die Auswahl der Verfahren und Werkzeuge ist projektspezifisch und sollte auf einer fachkundigen Bewertung beruhen.