BE1011386A4

BE1011386A4 - Industrieel tunnelbouwsysteem.

Info

Publication number: BE1011386A4
Application number: BE9700734A
Authority: BE
Original assignee: Hendriks Pieter Jozef
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1999-08-03

Abstract

Boormachine met gronddrukbalans-boorkop voorzien van beitels en snijmessen. Boormachine waarmee terzelfdertijd twee wanden gevormd worden, één binnenwand d.m.v. relatief dunne segmenten in gewapend beton (of staalplaten) en één naadloze buitenwand d.m.v. droog spuitbeton gemengd met polyethuraan blokjes. De uitgegraven grond wordt d.m.v. vier avegaars overgebracht naar een vaste trechter die boven een transportband is opgesteld. Er zijn vier robot-erectors voorzien die de binnenwand vormen. De vlakke tunnelbodem heeft acht conische groeven die vier spoorlijnen vormen. Drie sporen daarvan zijn bestemd voor de aan- en afvoertreinen en lopen onder de volgtrein door tot tegen het boorschild.

Description

BESCHRIJVING INDUSTRIEEL TUNNELBOUWSYSTEEM Met prioriteit van de Belgische octrooi aanvrage Nummer 09700207 van 10-03-97.

Met dit vernieuwde koncept worden nu tegelijkertijd twee tunnelwanden gevormd, een met een buitenwand van i 40 cm dikte, d. m. v. spuitbeton (IV-1) vermengd met polyethuraan blokjes (IV-2) en een met een binnenwand d. m. v. gewapende betonsegmenten van i 10 cm dikte (IV-3). Men kan de binnenwand echter eveneens uitvoeren in staalplaatsegmenten van 2 cm dikte (IV-4). In dit geval vragen de vijzels een aparte aandrukblok-uitvoering (IV-5) waarvan het grootste gedeelte langer is dan de breedte van het segment, waarmee dit laatste perfekt op zijn plaats wordt gehouden totdat het met enkele laspunten verbonden is met de omringende platen. Het achterste gedeelte van zon speciaal aandrukblok vormt met het bovenstuk een rechte hoek en schuift over de binnenkant van het boorschild.

Op de grondrukbalans-boorkop zijn tussen de snijmessen een reeks beitels (111-6) geplaatst die eerst de grond losmaken waardoor het werk van de snijmessen gevoelig wordt verlicht. Op het centrale punt van de boorkop zijn eveneens een vijftal beitels aangebracht (111-7) die moeten voorkomen dat op die plek de boorweerstand te groot zou zijn. Er zijn nogal wat voordelen verbonden aan een dubbelwandige tunnel volgens dit koncept (zie verder a-b-c-d). Door menging van snelhardende beton (111-8) met polyethuraanblokjes (111-2) bekomt men een naadloze buis (a).

Een van de belangrijkste verbeteringen is echter dat men zettingen voorkomt (b). De binnentunnel heeft telkens een halve lengte voorsprong op de buitenwand omdat de spuitmonden (111-8) achter het boorschild i 40 cm uitsteken. Het spuitproces wordt uiteraard onder hoge druk (11-9) uitgevoerd waardoor de gepaste hoeveelheid beton zieh kan verdelen tussen de buitenzijde van de reeds gevormde binnenwand en het uitgegraven gedeelte en zieh tevens een weg zal banen tussen de polyethuraan blokjes.

Wanneer alle vijzels (11-10) zieh gelijktijdig terugtrekken om een nieuwe reeks opvulblokjes door te laten, ontspannen de andere blokjes zieh, die reeds eerder flink werden aangedrukt waardoor het spuitbeton de gelegenheid krijgt zieh tussen alle voegen van de blokjes te nestelen, bovendien zal de betonspecie zieh perfekt hechten aan de rugzijde van de binnenwand waardoor men'n uiterst sterke buis (c) bekomt. Door de combinatie van twee reeksen vijzels die perfekt op elkaar dienen afgestemd, zal er een constante druk op het boorschild en boorkop aanwezig zijn waardoor de produktie van grond ononderbroken kan doorgaan. De vier avegaars (VI-ll) zijn permanent in de weer om de afgegraven grond via de vaste trechter (VI-12) op de eerste transportband te deponeren die de tweede op zijn beurt bediend.

Op het centrale spoor staat een trein met lege wagons te wachten die volledig onder de volgtrein is opgesteld.

Wanneer de laatste wagon gevuld is, stopt de transportband automatisch.

De trein rijd onmiddelijk en zo snel mogelijk weg.

Hij voegt zieh vervolgens via een zijspoor bij andere wachtende wagons om een lange afvoertrein te vormen tot buiten de tunnel. Ondertussen staat er reeds een andere trein met een reeks lege wagons klaar om zo vlug mogelijk de plaats in te nemen van de vorige.

Wanneer de transportband stopt worden de klapdeuren van de vaste trechter d. m. v. hydraulische pompen gesloten waardoor de avegaars niet verplicht zijn om hun motoren uit te schakelen. Wanneer de timing tussen de eerste en tweede trein telkens klopt, dan kunnen de klapdeuren van de trechter tijdig terug open en is er sprake van continue (dl boren en afvoeren. om de creatie van twee tunnelwanden tegelijkertijd mogelijk te maken is het boorschild aan de achterzijde voorzien van een dubbele wand ( 40 x 300 cm) die aan de buitenzijde gevormd wordt door de i 6 cm dikke stalen mantel (IV-13) van het boorschild en aan de binnenzijde door een stevige stalen ring (IV-14) die op zijn plaats gehouden wordt door 2 soliede steunpunten (IV-15).

Hierdoor ontstaat er een tussenruimte van i 30 cm, waarin de vijzels (IV-10) zieh voor-en achterwaarts kunnen bewegen. Wanneer achteraf zou blijken dat de spuitmonden te ver uit elkaar staan en dat daardoor de betonspecie zieh niet voldoende heeft kunnen verdelen, kan men ze dichter bij elkaar plaatsen of op de buis een dubbele of meervoudige spuitmond aanbrengen.

Zoals reeds eerder aangeduid, wordt de snelhardende betonspecie (3 ä 5 min. ) vermengd met aangepaste hoeveelheden polyethuraan-blokjes die door de vijzels worden aangedrukt.

Deze polyethuraan-blokjes worden door de fabrikant op de werf geleverd in de vorm van balkjes van 5x5x70 en 10x10x70 cm., die op hun beurt respectievelijk per 8 en 4 stuks in bundeltjes verpakt zijn. De bundeltjes worden bij elkaar gehouden d. m. v. 2 smalle papieren bandjes of twee dunne draadjes. Deze bundeltjes worden op hun beurt weer samengevoegd tot grote pakken van 100x100x70 cm., die d. m. v. een treinwagon op hun eindbestemming worden gebracht, d. w. z. onder de volgtrein door tot vlak voor het boorschild gereden. Deze volledig dichte wagon is ook aan de voor en achterzijde voorzien van twee deuren waarlangs de pakken manueel worden gelost en overgebracht naar de vergaarbak (IV-16) voor verdere bewerking en transport.

De pakken worden losgemaakt en de bundeltjes worden in een vierkante geleidingsbuis gelegd waar zij met een handbeweging tot kleine blokjes worden gesneden (5x5x10 en 10x10x10 cm) d. m. v. een raam (IV-17) waarop een reeks dunne staaldraden gespannen zijn die electrisch worden verwarmd. Op het einde van de geleidingsbuis (IV-18) vallen de blokjes in de tussenruimte van het boorschild en worden dan onmiddellijk d. m. v. perslucht verder geblazen. Door het snel bijvullen van deze blokjes en het konstant aandrukken en weer loslaten ervan door de vijzels, worden zij perfect met de vloeibare grout vermengd.

EMI5.1

Om te beletten dat deze rondvliegende blokjes zieh 'achter' vijzels zouden opstapelen, dient men tussen de vijzels flexibele (gummi) banden (111-19) aan te brengen die de blokjes kunnen opvangen.

Aan de achterzijde van deze flexibele banden is een blokkagesteun (111-20) aangebracht waardoor er zieh geen tè grote hoeveelheden blokjes kunnen opstapelen.

De vlakke bodemsegmenten (1-21) bestaan uit vier delen en worden aanvankelijk los in de tunnel gelegd om achteraf met bouten aan elkaar verbonden te worden.

Aan de bovenzijde zijn er tijdens het gietproces acht conische en licht verzonken groeven (max. 4cm) uitgespaard waarvan er zes dienst doen als spoorlijn voor de aan-en afvoertreinen en twee voor de volgtrein.

Deze laatste en relatief brede spoorlijn dient flink ondersteund te zijn omdat er later wanneer de tunnel af is, zeer grote treinen zullen overrijden.

De bedoelde treinen zullen voorzien zijn van platte stalen wielen waardoor het nodig zal zijn om de huidige betonnen groeven uit te rusten met stalen sporen.

Aan de onderzijde van de vlakke bodem worden openingen uitgespaard (1-22) die voor de bouw van de tunnel goed van pas komen en later nog belangrijker worden. De twee grootste in het midden doen voorlopig dienst als aanvoerbuis voor verse lucht en de andere als afvoerbuis voor opgewarmde en vervuilde lucht. De linker opening kan gebruikt worden voor de noodzakelijke electriciteitskabels en de andere voor waterleiding, telefoon e. a.

Wanneer de tunnel gereed is kunnen deze openingen aangewend worden voor allerhande pijpleidingen. Het wisselen van de aan-en afvoertreinen is met de conische en licht verzonken sporen (max. 4 cm) geen probleem daar de treinen voorzien zijn van gummibanden met plat loopvlak.

Het is evident dat men bij lage snelheden heel gemakkelijk kan wisselen van spoor en dit op iedere plaats in de tunnel (Vergelijkbaar met wielspoor-vorming op een snelweg). Op de plaatsen waar luchtsluizen moeten komen worden er voorlopige segmenten geplaatst die men achteraf gemakkelijk kan verwijderen. De rugzijde van deze voorlopige segmenten wordt ingesmeerd met een speciaal chemisch produkt waardoor het beton van de buitenwand zieh hierop niet kan hechten. Deze segmenten zitten dus volledig los en worden tijdelijk op hun plaats gehouden d. m. v. conische sluitstukken en bouten of door andere bekende bevestigingstechnieken.

Aangezien deze luchtsluizen, om maximaal efficiënt te zijn, om de 100 ä 150 meter dienen aangebracht, moet men nu na het wegnemen van de voorlopige segmenten met drilboren de buitenste wand bewerken om een verbinding te realiseren met de ernaast liggende tunnel.

De noodzaak voor dergelijke regelmatige ingreep heeft het bijkomende voordeel, dat men steeds controle heeft op de kwaliteit van de buitenwand.

De frontkamer van het boorschild is relatief ondiep en bevind zieh achter de boorkop.

Op de sterke stalen steunwand zijn sproeiers (V-23) aangebracht die pas in werking zullen treden wanneer er echt sprake is van wateroverlast. In dergelijk geval wordt hiermee de achterzijde van de boorkop bespoten met C02 waarbij een groot gedeelte ervan via de groeven (111-26) zal doordringen tot op het verticale wandgedeelte aan de voorzijde van de boorkop, waarbij de natte wand tot op een diepte van t 1, 5 cm zal bevriezen. Onze overtuiging is dat men van deze voorzorgsmaatregel vrijwel nooit gebruik zal moeten, zelfs niet wanneer er sprake is van z. g. n. slappe grond, omdat bij dit concept er geen behoefte is om de frontkamer onder druk te zetten, met alle gevolgen vandien. Bij dit systeem wordt desgevallend gebruik gemaakt van droog houtzaagsel dat via een buis (V-24) in de frontkamer wordt geblazen.

Ook dit zal waarschijnlijk een overbodige maatregel zijn, omdat ook slappe grond zieh via avegaars laat transporteren.

Omdat de hoeveelheid afgegraven grond die in de opvangbakken (V-25) zal terecht komen, aanmerkelijk minder zal zijn dan aan de onderzijde, kunnen deze bakken ook lichter uitgevoerd zijn. Er is een automatische verdeelschop (V-26) aangebracht die moet voorkomen dat er zieh een te grote hoeveelheid grond zou ophopen. De boorkop wordt aangedreven door een krachtige motor maar kan vervangen worden door een zestal kleinere motoren zoals gebruikelijk bij andere conventionele tunnelboorsystemen.

Behalve de twee roboterectors op het kleine platform van het boorschild (VI-27) zijn er nog twee andere ter beschikking op het grote platform van de volgtrein. Hierdoor is men in principe in staat, iedere acht minuten een ring te vormen. Vlak naast deze twee robot-erectors zijn er nogmaals twee robotkranen opgesteld die uitgerust zijn om de aangedrukte segmenten snel op enkele punten aan elkaar vast te lassen.

Claims

CONCLUSIES l.-Tunnelboor-concept, met het kenmerk dat er op de boorkop, naast snijbeitels ook snijmessen vóór de gleuven zijn voorzien en dat er aan de achterzijde van de boorkop vier steunwielen met afschermkappen zijn aangebracht.
2.-Tunnelboor-concept volgens conclusie l, met het kenmerk dat er zieh in het boorschild vier schroeven van Archimedes (avegaars) bevinden die de uitgegraven grond omhoog voeren en storten in een trechter die zieh boven een transportband bevind.
3.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 & 2, met het kenmerk dat de trechter steeds op dezelfde plaats staat en uitgerust is met twee overlangse bodemkleppen die d. m. v. vier hydraulische pompen tijdelijk kunnen afgesloten worden.
4.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk dat er hier sprake is van de vorming van twee tunnelwanden, een naadloze buitenwand van i 40 cm dikte en een relatief dunne binnenwand (i 10 cm) bestaande uit gegoten betonsegmenten met bewapening en aan de binnenkant voorzien van een stalen L-profiel dat moet dienen om met de andere segmenten d. m. v. lastechniek verbonden te worden.
5.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk dat de binnenwand ook kan gevormd worden door middel van staalplaat-segmenten. <Desc/Clms Page number 10>
6.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk dat zieh in het boorschild een platform bevind, waarop twee roboterectors zijn geplaatst die in samenwerking met de twee roboterectors van de volgtrein op een zeer snelle wijze de ringen van de binnenwand plaatsen.
7.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk dat er zieh op het platform van de volgtrein in totaal zes hydraulische robotkranen bevinden waarvan er twee dienen om de aangevoerde segmenten e. a. materialen te lossen door ze over te brengen tot op de roltransportband. Deze loskranen en de robot-erectors kunnen uitgerust worden met een electromagneet-blok of met grijpklauwen aangevuld met twee gummi geleiders. De twee overige robotkranen zijn uitgerust met een punt-lasapparaat.
8.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 7, met het kenmerk dat er op de binnenwand een vlakke bodem wordt gelegd, bestaande uit prefab betonelementen voorzien van de nodige bewapening. In deze vlakke bodem zijn drie smalle en een breder conisch, tevens ondiep spoor (max. 4 cm) bij het gieten uitgespaard. De aan-en afvoertreinen die uitgerust zijn met wielen voorzien van brede luchtbanden, kunnen bij lage snelheden zonder problemen wisselen van het ene spoor in het andere. <Desc/Clms Page number 11>
9.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 8, met het kenmerk dat bij deze vlakke bodem aan de onderzijde openingen zijn uitgespaard die zeer voordelig uitvallen tijdens de opbouw van de tunnel, door o. a. aanvoer-mogelijkheid van verse en afvoer van opgewarmde en vervuilde lucht, electriciteitskabels en waterleiding. Wanneer de tunnel volledig af is kunnen deze openingen verhuurd worden aan bedrijven die gespecialiseerd zijn in transport van allerhande vloeistoffen, gassen e. d. via pijpleidingen.
10.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 9, met het kenmerk dat er op het centrale spoor een trein met lege wagons onder de volgtrein door rijd tot vlakbij het boorschild. Deze wagons worden met afgegraven grond geladen d. m. v. een transportband. Telkens er een wagon gevuld is trekt de loco het hele stel achteruit en kan er een volgende wagon opgevuld worden.
11.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 10, met het kenmerk dat de binnenwand-segmenten dezelfde afmeting hebben, behalve het sluitstuk en de twee segmenten die daarop aansluiten.
12.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 11, met het kenmerk dat de buitenwand gevormd wordt d. m. v. spuitbeton vermengd met polyethuraanblokjes. Met de toepassing van deze techniek bekomt men een naadloze, relatief lichte en perfect droge buis die iedere opening tussen binnenwand en uitgraving onmiddelijk opvult, waardoor zettingen zieh niet kunnen voordoen. <Desc/Clms Page number 12>
13.-Tunnelboor-concept volgens conclusies 1 t/m 12, met het kenmerk dat er zieh in het boorschild twee series van hydraulische vijzels bevinden.

Enerzijds een reeks die de segmenten van de binnenwand permanent onder druk houden tot zij op enkele punten aan de vorige zijn vastgelast en anderzijds, een tweede reeks die permanent en gelijktijdig vooren achterwaartse bewegingen maken en daardoor de vele polyethuraan-blokjes gelegenheid geven zieh te verdelen en zodoende in de vloeibare betonmassa geperst worden. De polyethuraan blokjes worden door middel van perslucht steeds in dezelfde richting vöör de vijzels geblazen.