CH623887A5

CH623887A5 -

Info

Publication number: CH623887A5
Application number: CH1178677A
Authority: CH
Inventors: Walter A Schmid; Hans Bertschinger
Original assignee: Locher & Cie Ag
Priority date: 1977-09-27
Filing date: 1977-09-27
Publication date: 1981-06-30
Also published as: ATA697178A; SE446762B; IT7828143A0; AT360578B; NO783236L; WO1979000159A1; FR2477221B1; FR2477221A1; SE8100959L; EP0007357A1; IT1098955B; DE2857475C1

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnelbauvorrichtung mit aus Schneide, Schildmantel und Schildschwanz bestehendem Tunnelschild und daran anschliessender Schalung für die Betonauskleidung. The invention relates to a tunnel construction device with a tunnel shield consisting of cutting edge, shield casing and shield tail and the formwork connected to it for the concrete lining.

Die Erfindung betrifft weiter ein Tunnelbauverfahren unter Verwendung der Tunnelbauvorrichtung. The invention further relates to a tunnel construction method using the tunnel construction device.

Tunnel- und Stollenbauwerke im Untertagbau in nicht standfestem Gebirge werden häufig unter Einsatz eines aus einem zylinderförmigen Rohr bestehenden Schildes erstellt, welcher das im Abbaubereich anstehende Gebirge stützt und den Einsturz des Tunnels verhindert. Sofern nötig, wird auch die Tunnelbrust mit schildartigen Tafeln gesichert. Während des Fortschreitens der Aushubarbeiten wird der Tunnelschild vorgeschoben. Hinter demselben muss das Tunnelprofil sofort mit Einbauten gestützt werden. Diese Einbauten bestehen häufig aus gewölbten Platten, sogenannten Tübbingen, z. B. aus Gusseisen oder aus Stahlbeton, welche zu tragenden Ringen zusammengesetzt werden. Durch nachträgliches Hinterfüllen der Hohlräume zwischen den Tübbingringen und dem Gebirge kann der Gebirgsdruck auf diese Tübbingringe übertragen werden. Tunnel and tunnel structures in underground construction in non-stable mountains are often created using a shield consisting of a cylindrical tube, which supports the mountains in the mining area and prevents the tunnel from collapsing. If necessary, the tunnel face is secured with shield-like panels. As the excavation progresses, the tunnel shield is advanced. Behind the same, the tunnel profile must be supported immediately with internals. These internals often consist of curved plates, so-called tubbings, e.g. B. of cast iron or reinforced concrete, which are put together to wear rings. By subsequently backfilling the cavities between the tubbing rings and the mountains, the rock pressure can be transferred to these tubbing rings.

Solche vorfabrizierte Tübbinge sind teuer in der Herstellung, und der Transport und Einbau sind arbeitsintensiv. Bei den aus armiertem Beton hergestellten Tübbingen beträgt die für die Transportfestigkeit notwendige und für die Aufnahme der Querzugspannungen aus Vorschubpressendruck erforderliche zusätzliche Armierung oft mehr als 50% der Gesamtarmierung. Es hat sich auch gezeigt, dass sich die mit Tübbingen ausgekleideten Tunnelwände unter dem ungleichmässigen Einfluss des Gebirgsdruckes verformen können. Such prefabricated tubbings are expensive to manufacture and transport and installation are labor-intensive. In the case of segments made of reinforced concrete, the additional reinforcement required for the transport strength and for the absorption of the transverse tensile stresses from the feed press pressure is often more than 50% of the total reinforcement. It has also been shown that the tunnel walls lined with segments can deform under the uneven influence of the rock pressure.

Aus diesem Grunde wurde schon vorgeschlagen, statt der Tübbinge Ortsbeton zu verwenden, der unmittelbar hinter dem Schild eingebracht wird. Dieses Arbeitsverfahren ist aber bisher nur vereinzelt und nur bei Tunnelbauten mit geringen Durchmessern angewandt worden. Dabei erfolgte während der Betonierphase stets ein Unterbruch bei den Vortriebs- und Aushubarbeiten, was in technischer und organisatorischer Hinsicht unerwünscht ist. For this reason, it has already been proposed to use in-situ concrete instead of the segments, which is placed directly behind the sign. However, this working method has so far only been used sporadically and has only been used for tunnel constructions with small diameters. There was always an interruption in the excavation and excavation work during the concreting phase, which is undesirable from a technical and organizational point of view.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei wel2 It is an object of the invention to provide an apparatus and a method of the type mentioned at the outset in which

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chen diese Nachteile vermieden sind. Es soll insbesondere möglich sein, trotz des etappenweisen Einbaus der Auskleidung den Schild kontinuierlich vorzuschieben, damit an der Tunnelbrust die Arbeiten nicht periodisch eingestellt werden müssen. Ferner soll durch die Erfindung erreicht werden, dass die Armierung meistens ganz weggelassen, mindestens aber wesentlich reduziert werden kann. Chen these disadvantages are avoided. In particular, it should be possible to continuously advance the shield despite the gradual installation of the lining so that the work on the tunnel face does not have to be stopped periodically. Furthermore, the aim of the invention is that the reinforcement can mostly be omitted entirely, but at least be significantly reduced.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der erfindungsgemäs-sen Tunnelbauvorrichtung so, dass der Schildschwanz aus einem fest mit dem Schildmantel verbundenen Teil und einem relativ zu diesem beweglichen Teil besteht, dass der bewegliche Schildschwanzteil in mehrere Lamellen unterteilt ist, die einzeln gegen den Mantel vorziehbar sind, und dass die Schalung mehrere, aus gewölbten Schalungselementen bestehende Schalungsringe aufweist. This object is achieved in the tunnel construction device according to the invention in such a way that the shield tail consists of a part which is fixedly connected to the shield shell and a part which is movable relative to this, that the movable shield tail part is divided into a plurality of lamellae which can be individually pulled up against the shell , and that the formwork has several formwork rings consisting of curved formwork elements.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Schalungsringe mit ringförmigen Rippen und mit Längsrippen versehen zwecks Erzeugung eines Rasters von Ringkerben und Längskerben in der fertigen Betonauskleidung. Durch die Kerben wird das Gewölbe der Tunnelauskleidung in einzelne Blöcke unterteilt. Die Kerben bilden Schwächungsfugen zwischen diesen Blöcken. Unter dem Einfluss des Gebirgsdruckes und den sich daraus ergebenden Verformungen können längs dieser Kerben Risse entstehen, die das Anpassen der Auskleidung an das sich verformende Gebirge begünstigen, da die einzelnen, durch die Setzungsrisse voneinander getrennten Blöcke gegeneinander etwas gelenkig drehbar werden, ähnlich wie bei einer Auskleidung aus einzelnen Gewölbeformsteinen. Eine Gewölbearmierung kann dadurch in den meisten Fällen ganz weggelassen oder mindestens stark reduziert werden, weil in diesen Blöcken praktisch keine Biegebeanspruchungen vorhanden sind. In an advantageous embodiment of the invention, the formwork rings are provided with annular ribs and with longitudinal ribs in order to produce a grid of ring notches and longitudinal notches in the finished concrete lining. The vault of the tunnel lining is divided into individual blocks by the notches. The notches form weakening joints between these blocks. Under the influence of the rock pressure and the resulting deformations, cracks can develop along these notches, which promote the adaptation of the lining to the deforming mountains, since the individual blocks separated from each other by the settlement cracks can be rotated somewhat in an articulated manner, similar to one Lining made from individual vaulted stones. In most cases, arch reinforcement can be completely omitted or at least greatly reduced because there are practically no bending stresses in these blocks.

Das erfindungsgemässe Tunnelbauverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei im wesentlichen kontinuierlichem Schildvortrieb Betonringe aus Ortsbeton etappenweise hinter dem Schild eingebracht werden, dass dazu ein aus mehreren gewölbten Schalungselementen bestehender Schalungsring segmentweise hinter dem Schild montiert und mit einem benachbarten Schalungsring verbunden wird, und dass der Beton segmentweise von der Sohle über die Ulmen abwechselnd links und rechts aufsteigend bis zum Scheitel zwischen dem Schalungsring und einem relativ zum Schild beweglich angeordneten, aus Lamellen bestehenden Schildschwanzteil eingebracht wird, wobei während des Betonierens eines Elementes die letzterem zugeordnete Lamelle des beweglichen Schildschwanzteiles in den Schild vorgezogen wird, damit der Beton mit dem Gebirge der Tunnelwand in Kontakt kommt. Da der Beton nicht in den Hohlraum einbrechen darf, welcher vom stetig wegfahrenden festen Schildschwanzteil zurückgelassen wird, wird der Vorschub des beweglichen Schildschwanzteiles im Bereich des abbindenden Betons unterbrochen. The tunnel construction method according to the invention is characterized in that, in the case of essentially continuous shield driving, concrete rings made of in-situ concrete are introduced in stages behind the shield, that for this purpose a formwork ring consisting of several curved formwork elements is installed segment by segment behind the shield and connected to an adjacent formwork ring, and that the concrete is segment by segment alternating left and right ascending from the sole over the elms up to the apex between the formwork ring and a plate tail part that is movably arranged relative to the plate, whereby the slat of the movable plate tail part assigned to the latter is pulled into the plate while concreting an element so that the concrete comes into contact with the mountains of the tunnel wall. Since the concrete must not break into the cavity that is left behind by the steadily moving shield tail part, the advance of the movable shield tail part is interrupted in the area of the setting concrete.

Ohne den beweglichen Schildschwanzteil wäre es kaum möglich, den Hohlraum vollständig auszufüllen. Es könnte wohl versucht werden, diesen Schildschwanzhohlraum nachträglich mit Injektionsgut anzufüllen. Es dürfte aber kaum gelingen, auch unter hohem Pressdruck nicht, eine sichere Stützung zwischen dem Gebirge und dem Betongewölbe so zu erzeugen, dass keine Betonteile ins Injektionsgut ausbrechen können, welche das frische Betongefüge schwächen würden. Bei Störungen des Vorschubs könnte zudem das Injektionsgut erhärten und den Schildschwanz verklemmen, mindestens jedoch bei Wiederaufnahme des Vorschubs die nun isolierte Schildschwanzlücke nicht mehr rechtzeitig erreichen. Without the movable shield tail part, it would hardly be possible to completely fill the cavity. It could probably be tried to fill this shield tail cavity with injection material afterwards. However, it should hardly be possible, even under high pressure, to create a secure support between the mountains and the concrete vault in such a way that no concrete parts can break out into the material to be injected, which would weaken the fresh concrete structure. If the feed malfunctions, the material to be injected could also harden and jam the shield tail, but at least when the feed resumes, the shield tail gap can no longer be reached in time.

Diese Nachteile werden nun durch das erfindungsgemässe Verfahren vermieden, da der bewegliche Schildschwanzteil während des kontinuierlichen Vormarsches des Schildes gegenüber dem Erdreich stillsteht und erst beim Betonieren um die Etappenlänge in den Schild vorgezogen wird, um hierauf wieder gegenüber dem Erdreich unbeweglich zu verbleiben. These disadvantages are now avoided by the method according to the invention, since the movable shield tail part stands still during the continuous advance of the shield relative to the soil and is only advanced by the stage length into the shield during concreting, in order to then remain immobile again relative to the soil.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Tunnelbauvorrichtung, welche im Tunnelbau bei lockerem Gestein eingesetzt ist, 1 shows a longitudinal section through a tunnel construction device, which is used in tunnel construction with loose rock,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II durch die Vorrichtung gemäss Fig. 1, 2 shows a cross section along the line II-II through the device according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III durch die Vorrichtung gemäss Fig. 2, 3 shows a cross section along the line III-III through the device according to FIG. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Schildschwanz, in grösserem Masstab, 4 shows a section through the shield tail, on a larger scale,

Fig. 5-7 einen Schnitt durch einen Teil der Tunnelbauvorrichtung, wobei drei verschiedene Arbeitsetappen dargestellt sind, 5-7 shows a section through part of the tunnel construction device, three different work stages being shown,

Fig. 8 ein einzelnes Schalungselement in perspektivischer Ansicht, 8 shows a single formwork element in a perspective view,

Fig. 9 einen Schnitt durch eine hydraulische Kupplung zum Verbinden zweier Schalungselemente, wobei die Kupplung vor dem Verspannen dargestellt ist, 9 shows a section through a hydraulic coupling for connecting two formwork elements, the coupling being shown before tensioning,

Fig. 10 die Kupplung gemäss Fig. 9 in eingefahrenem Zustand, 10 shows the coupling according to FIG. 9 in the retracted state,

Fig. 11 die Kupplung gemäss Fig. 9 in gespanntem Zustand, angepasst an einen zwischen den Schalungselementen angeordneten Ausgleichsring, 11 shows the coupling according to FIG. 9 in the tensioned state, adapted to a compensating ring arranged between the formwork elements,

Fig. 12 einen Schnitt durch den Stempel der Stirnschalung und Fig. 12 shows a section through the stamp of the front formwork and

Fig. 13 eine Stirnansicht auf ein Stempelglied des Stempels gemäss Fig. 12. 13 shows an end view of a stamp member of the stamp according to FIG. 12.

Die Tunnelbauvorrichtung weist einen zylindrischen Schild 1 auf, der mittels Vorschubpressen 2 gegen die sich im Abbau befindliche Tunnelbrust 3 gepresst ist. Der Schild 1 besteht aus der Schildschneide 4, dem Schildmantel 5 und dem zweiteiligen Schildschwanz 6, 7. Der eine Teil 6 des Schildschwanzes ist fest mit dem Schildmantel 5 verbunden und bewegt sich mit diesem unter dem Druck der Vorschubpressen 2 kontinuierlich nach vorn. Der in einzelne Lamellen 7a, 7b aufgeteilte bewegliche Schildschwanzteil 7 ist relativ zum Schildmantel 5 längsverschiebbar angeordnet, wobei jede Lamelle 7a, 7b einzeln mittels hydraulischen Schildschwanzpressen 8 gegen den Schildmantel 5 vorgezogen werden kann. Dabei sind die Lamellenstösse so ausgebildet, dass die Längskante 9 der einen Lamelle 7 a in einer an der Kante der benachbarten Lamelle 7b angeordneten Längsnut 10 gelenkig geführt ist. The tunnel construction device has a cylindrical shield 1, which is pressed by means of feed presses 2 against the tunnel face 3 which is being dismantled. The shield 1 consists of the shield cutting edge 4, the shield casing 5 and the two-part shield tail 6, 7. One part 6 of the shield tail is firmly connected to the shield casing 5 and moves continuously with it under the pressure of the feed presses 2. The movable shield tail part 7, which is divided into individual lamellae 7a, 7b, is arranged such that it can be moved longitudinally relative to the shield shell 5, wherein each lamella 7a, 7b can be individually pulled forward against the shield shell 5 by means of hydraulic shield tail presses 8. The lamella joints are designed such that the longitudinal edge 9 of one lamella 7a is articulated in a longitudinal groove 10 arranged on the edge of the adjacent lamella 7b.

Die beiden Schildschwanzteile 6, 7 sind mittels der Stütze 27 und der Rolle 28 am Rahmen des Schildmantels abgestützt. The two shield tail parts 6, 7 are supported on the frame of the shield shell by means of the support 27 and the roller 28.

Um die Wandreibung beim Schildvortrieb zu vermindern, ist der Durchmesser der Schildschneide 4 etwas grösser als der Durchmesser des Schildmantels 5, so dass zwischen dem ausgehobenen Gebirge 11 der Tunnelwand und dem Schildmantel 5 ein zylindrischer Hohlraum 12 vorhanden ist. In order to reduce the wall friction during shield driving, the diameter of the shield blade 4 is somewhat larger than the diameter of the shield shell 5, so that a cylindrical cavity 12 is present between the excavated mountains 11 of the tunnel wall and the shield shell 5.

Die Kolben 13 der hydraulischen Vorschubpressen 2 stützen sich auf die hinter dem Schild 1 anschliessende Schalung 14 ab. Letztere besteht aus einer Anzahl Schalungsringe 15,15a, 15b, die mittels Kupplungen 17 miteinander verbunden sind, und die ihrerseits aus einer Anzahl gewölbter Schalungselemente 16 bestehen. Sowohl die Verbindung der einzelnen Schalungselemente 16 untereinander wie auch die Verbindung der Schalungsringe 15,15a miteinander erfolgt mit solchen hydraulischen Kupplungen 17. The pistons 13 of the hydraulic feed presses 2 are supported on the formwork 14 adjoining the plate 1. The latter consists of a number of formwork rings 15, 15a, 15b which are connected to one another by means of couplings 17 and which in turn consist of a number of curved formwork elements 16. Both the connection of the individual formwork elements 16 to one another and the connection of the formwork rings 15, 15a to one another is carried out with such hydraulic couplings 17.

Der zwischen der Schalung 14 und dem Erdreich etappenweise eingebrachte Beton 18,18a, 18b wird zweckmässigerweise mit einer provisorischen Isolation 19 abgedeckt, um die Aushärtung zu beschleunigen. Auch die Schalung kann aus demselben Grunde mit einer Isolation 19 versehen sein. The concrete 18, 18 a, 18 b introduced in stages between the formwork 14 and the ground is expediently covered with a provisional insulation 19 in order to accelerate the hardening. The formwork can also be provided with insulation 19 for the same reason.

Die Abschalung der Stirnfläche erfolgt mit einem mehrtei5 The formwork of the end face is done with a multi-part5

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ligen Stempel 20, dessen Unterteilung der Anzahl der Schalungselemente 16 eines Schalungsringes 15 entspricht. Die Abstützung der Stirnschalung gegen den Betondruck erfolgt hydraulisch 21 über Lager, die am Schildmantel 5 angebracht sind. Jedes Stempelsegment ist über eine zentrale Steuerung individuell manipulierbar. current stamp 20, the subdivision of which corresponds to the number of formwork elements 16 of a formwork ring 15. The end formwork is supported hydraulically 21 via bearings which are attached to the shield jacket 5. Each stamp segment can be individually manipulated via a central control.

Die Stempelsegmente 20 sind mittels Dichtungen 22 gegenüber der Schalung 14, dem beweglichen Schildschwanzteil 7 und unter sich abgedichtet. Sie sind als Hohlkastenkonstruktion ausgeführt, so dass ihre in der Zeichnung nicht näher dargestellten Hohlräume mit Heisswasser beschickt werden können, um eine rasche Festigkeitsentwicklung des Betons zu erzielen. Die Stirnflächen des Stempels 20 sind zusätzlich mit Einrichtungen zum Vakuumieren des Betons im Stirnflächenbereich ausgerüstet. The stamp segments 20 are sealed by means of seals 22 with respect to the formwork 14, the movable shield tail part 7 and among themselves. They are designed as a box girder structure so that their cavities, not shown in the drawing, can be filled with hot water in order to achieve a rapid strength development of the concrete. The end faces of the plunger 20 are additionally equipped with devices for vacuuming the concrete in the end face area.

Anhand der Figuren 5 bis 7 wird nun nachfolgend der Arbeitsablauf beim Tunnelbau mit der vorbeschriebenen Tunnelbauvorrichtung erläutert. Die wesentlichen Merkmale des Verfahrens sind darin zu sehen, dass der Schildvortrieb kontinuierlich erfolgt, währenddem die Auskleidung etappenweise eingebaut wird. The workflow in tunnel construction with the tunnel construction device described above is now explained below with reference to FIGS. 5 to 7. The main features of the method are that the shield is driven continuously while the lining is being installed in stages.

Nach dem Einbau des Betonringes 18 (Fig. 5) muss eine Wartezeit eingehalten werden, welche von der Erreichung der erforderlichen Standfestigkeit des frischen Betons abhängig ist. Falls erforderlich, kann diese Wartezeit durch Verwendung von vorgewärmtem Frischbeton verkürzt werden. Zur zusätzlichen Beschleunigung der Verfestigung, zumindest im Stirnbereich, wird vorerst durch Vakuumieren dem Beton das Wasser teilweise entzogen, und anschliessend werden die Hohlräume im Stempel mit Heisswasser beschickt, um die Abbindetemperatur zu erhöhen. Während dieser Wartezeit können die Schürfarbeiten an der Tunnelbrust weitergeführt werden. After installing the concrete ring 18 (FIG. 5), a waiting time must be observed which depends on the required stability of the fresh concrete. If necessary, this waiting time can be reduced by using preheated fresh concrete. To further accelerate the hardening, at least in the forehead area, the water is first partially extracted from the concrete by vacuuming, and then the cavities in the stamp are charged with hot water in order to increase the setting temperature. During this waiting period, the excavation work on the tunnel face can continue.

Unter dem Druck der Vorschubpressen bewegt sich der Schild 1 kontinuierlich nach vorne. Under the pressure of the feed presses, the shield 1 continuously moves forward.

Die dabei auf die Schalung 14 ausgeübten Druckkräfte werden von dieser auf die Betonauskleidung übertragen. Um die Haftreibung zwischen der Schalung und der Auskleidung zu unterstützen, weist die Schalung 14 ringförmige, senkrecht zur Tunnelachse stehende Rippen 24 auf, die in den Beton eingreifen. Neben den Ringrippen 24 können auch noch Längsrippen 25 vorgesehen sein, so dass die ausgeschalte, fertige Auskleidung mit einem Raster von Ringkerben und Längskerben versehen ist, auf deren Fraktion bereits in der Abbindezeit des Betonringes 18 kann der Ausbau des hintersten Schalungsringes 15b vorgenommen werden. Sobald der Beton im Stirnbereich eine genügende Standfestigkeit erreicht hat, werden die Schildvorschubpressen 2 und die Stempelpressen 21 eines Segmentes vorgezogen. Falls notwendig, kann jetzt eine Armierung 26 dieses Segmentes eingesetzt werden. The pressure forces exerted on the formwork 14 are transferred from this to the concrete lining. In order to support the static friction between the formwork and the lining, the formwork 14 has annular ribs 24 which are perpendicular to the tunnel axis and which engage in the concrete. In addition to the ring ribs 24, longitudinal ribs 25 can also be provided, so that the finished lining, which has been removed, is provided with a grid of ring notches and longitudinal notches, on the fraction of which the rearmost formwork ring 15b can be removed already in the setting time of the concrete ring 18. As soon as the concrete in the forehead area has achieved sufficient stability, the shield feed presses 2 and the stamp presses 21 of a segment are brought forward. If necessary, reinforcement 26 of this segment can now be used.

Die Schalungselemente 16 des hintersten Schalungsringes 15b werden jetzt nach vorne gebracht, und ein Element wird mit dem Schalungsring 15 gekoppelt (Fig. 6). Sodann werden die Schildvorschubpressen 2 wieder auf das neumontierte Schalungselement ausgefahren. Dann wird in analoger Weise das nächste Schalungselement montiert. Da der Einbau des neuen Schalungsringes 15b segmentweise erfolgt, bleiben immer genügend Vorschubpressen im Eingriff, um den stetigen Vortrieb des Schildes zu gewährleisten. The formwork elements 16 of the rearmost formwork ring 15b are now brought forward and an element is coupled to the formwork ring 15 (FIG. 6). The shield feed presses 2 are then extended again onto the newly assembled formwork element. Then the next formwork element is installed in an analogous manner. Since the new formwork ring 15b is installed segment by segment, there are always enough feed presses engaged to ensure that the shield is continuously propelled.

Das Betonieren des neuen Betonringes 18b erfolgt ebenfalls segmentweise, von der Sohle über die Ulmen abwechselnd links und rechts aufsteigend bis zum Scheitel. Während des Betonierens eines Segmentes wird die entsprechende Lamelle des beweglichen Schildschwanzteiles 7 gegen den Schildmantel 5 zurückgezogen, wodurch der frische Beton mit dem Gebirge der Tunnelwand in Berührung kommt (Fig. 7). The concreting of the new concrete ring 18b is also carried out in segments, from the sole over the elms alternating left and right ascending to the apex. During the concreting of a segment, the corresponding lamella of the movable shield tail part 7 is pulled back against the shield casing 5, as a result of which the fresh concrete comes into contact with the mountains of the tunnel wall (FIG. 7).

Ein nachträgliches Absacken des Frischbetons kann so vermieden werden. Das Einbringen des Betons erfolgt durch Pumpen über Anschlusstutzen 29 am Stempel 20 oder an der Subsequent sagging of the fresh concrete can be avoided. The concrete is introduced by pumping via connection piece 29 on the punch 20 or on the

Schalung 14. Wegen des relativ geringen Rauminhaltes von ca. 1 bis 2 m3 eines Betonringsegmentes benötigt der Vorgang nur wenige Minuten, worauf sofort zum nächsten Segment übergegangen werden kann, bis der Scheitel erreicht ist. Sofort nach Beendigung des Betonierens setzt wieder das Vakuumieren und Erwärmen der Stirnzone ein, wie bereits beschrieben. Formwork 14. Because of the relatively small volume of approx. 1 to 2 m3 of a concrete ring segment, the process only takes a few minutes, after which you can immediately move on to the next segment until the apex is reached. Immediately after concreting is completed, vacuuming and heating of the forehead zone begin again, as already described.

Die die Standfestigkeit des Betons beeinflussenden Faktoren werden so gewählt, dass der Beton nach etwa 16 Stunden eine Minimalfestigkeit von z. B. 200 kg/cm2 erreicht und ausgeschalt werden kann. Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 50 cm/h und einer Schalringbreite von beispielsweise 1 m muss die Schalung aus acht Ringen bestehen und eine Länge von 8 m aufweisen. Jeder Schalungsring besteht zweckmässigerweise aus 8 bis 12 Schalungselementen. The factors influencing the stability of the concrete are chosen so that the concrete has a minimum strength of z. B. 200 kg / cm2 and can be switched off. With a feed rate of 50 cm / h and a formwork ring width of 1 m, for example, the formwork must consist of eight rings and have a length of 8 m. Each formwork ring expediently consists of 8 to 12 formwork elements.

Zur periodischen Zentrierung der Gewölbeachse in bezug auf die Tunnelachse oder zur Erzielung einer Tunnelkrümmung können schmale, konische Ringplatten 30 zwischen den einzelnen Schalungsringen angeordnet werden. Die jeweilige Einbaulage dieser Ringplatten ist abhängig von den Toleranz-grössen bezüglich Tunnelachse und Schildachse bzw. ist eine Funktion der gewünschten Tunnelkrümmimg. For periodic centering of the vault axis with respect to the tunnel axis or to achieve a tunnel curvature, narrow, conical ring plates 30 can be arranged between the individual formwork rings. The respective installation position of these ring plates depends on the tolerance sizes with regard to the tunnel axis and shield axis or is a function of the desired tunnel curvature.

Die Schalungselemente sind unter sich identisch, mit Ausnahme des Sohlen- und des Scheitelelementes. Ersteres ist mit einer Entwässerungseinrichtung versehen, und letzteres ist mit einer Tangentialpresseinrichtung ausgerüstet als Ringschlussstück bzw. als Ausschalentlastungsstück. The formwork elements are identical with each other, with the exception of the sole and apex element. The former is provided with a drainage device, and the latter is equipped with a tangential press device as a ring closure piece or as a stripping relief piece.

Zur Verbindung der Schalungselemente und der Schalungsringe miteinander wurde die hydraulische Kupplung 17 entwik-kelt (Fig. 9-11). Diese besteht aus einer Spannstange 31, die längsverschiebbar in einer Spannhülse 32 geführt ist. Das Ende der Spannstange 31 ragt aus der Spannhülse 32 heraus und trägt den aufgeschraubten Spannkopf 33 und die mehrteiligen Spreizbacken 34. Die einen Enden der letzteren sind gelenkig 35 im Spannkopf 33 gelagert. Die der Spannhülse 32 zugekehrten anderen Enden 37 der Backen 34 bilden eine konische Erweiterung 37, welcher der konische Gegenspannkopf 38 am Ende der Spannhülse 32 gegenüberliegt. Die Kupplung 17 ist hydraulisch betätigbar und im Innern des Schalungselementes 16 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Sie kann als Ganzes vollständig in das Schalungselement eingefahren werden. The hydraulic coupling 17 was developed to connect the formwork elements and the formwork rings (Fig. 9-11). This consists of a tension rod 31, which is guided in a longitudinally displaceable manner in a tensioning sleeve 32. The end of the clamping rod 31 protrudes from the clamping sleeve 32 and carries the screwed clamping head 33 and the multi-part expanding jaws 34. One end of the latter is articulated 35 in the clamping head 33. The other ends 37 of the jaws 34 facing the clamping sleeve 32 form a conical extension 37, which is opposite the conical counter clamping head 38 at the end of the clamping sleeve 32. The coupling 17 can be actuated hydraulically and fastened in the interior of the formwork element 16 in a manner not shown in detail. As a whole, it can be completely retracted into the formwork element.

Die Verbindung des neuen Schalungsringes 15b mit dem bereits montierten Schalungsring 15 erfolgt, wie erwähnt, segmentweise. Ein neues Schalungselement des Ringes 15b wird in die richtige Lage gebracht, und die Kupplung 17 aus dem benachbarten Schalungselement des Ringes 15 hydraulisch durch die Kupplungsöffnungen 40 ausgefahren, bis der Stellring 39 der Spannhülse 32 an der Innenwandung aufliegt. Die beiden Kupplungsöffnungen 40 müssen dabei nicht genau fluchten. Der Spannkopf 33 mit den Spreizbacken 34 ragt jetzt in das Innere des neuen Schalungselementes. Nun wird die Spannstange 31 eingezogen, so dass der Gegenspannkopf 38 in die konische Erweiterung 37 der Spreizbacken 34 eindringt und letztere entgegen der Kraft der sie umschliessenden Ringfeder 36 auseinanderdrückt. Dadurch werden die beiden Kupplungsöffnungen 40 automatisch zentriert. Die gespreizten Backen 34 sitzen mit ihrem Flansch 41 auf der Innenwandung des neuen Schalungselementes auf. The connection of the new formwork ring 15b with the already installed formwork ring 15 takes place, as mentioned, in segments. A new formwork element of the ring 15b is brought into the correct position and the coupling 17 is hydraulically extended from the adjacent formwork element of the ring 15 through the coupling openings 40 until the adjusting ring 39 of the clamping sleeve 32 rests on the inner wall. The two coupling openings 40 do not have to be exactly aligned. The clamping head 33 with the expanding jaws 34 now protrudes into the interior of the new formwork element. Now the clamping rod 31 is drawn in, so that the counter-clamping head 38 penetrates into the conical extension 37 of the expanding jaws 34 and presses the latter apart against the force of the annular spring 36 surrounding them. As a result, the two coupling openings 40 are automatically centered. The spread jaws 34 sit with their flange 41 on the inner wall of the new formwork element.

Der Stellring 39 ist über ein Gewinde 42 mit der Spannhülse 32 verbunden, so dass der Abstand des Backenflansches 41 vom Stellring 39 eingestellt werden kann, um beispielsweise einen zwischen den beiden Schalungsringen 15,15b angeordneten Ausgleichsring 30 berücksichtigen zu können (Fig. 11). The adjusting ring 39 is connected to the clamping sleeve 32 via a thread 42, so that the distance of the jaw flange 41 from the adjusting ring 39 can be adjusted, for example in order to be able to take into account a compensating ring 30 arranged between the two formwork rings 15, 15b (FIG. 11).

Zum Lösen der Verbindung wird zuerst die Spannstange 31 ausgefahren und dann Spannhülse und Spannstange gemeinsam durch die beiden Oeffnungen 40 eingezogen (Fig. 10). To release the connection, the tension rod 31 is first extended and then the tensioning sleeve and tension rod are pulled in together through the two openings 40 (FIG. 10).

Anhand der Figuren 12 und 13 werden nun noch Einzelheiten des Stempels 20 der Stirnschalung erläutert. Die an drei s Details of the stamp 20 of the front formwork will now be explained with reference to FIGS. 12 and 13. The three s

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30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

623 887 623 887

Seiten des einzelnen Stempelgliedes angeordnete Dichtung 22 ist zweckmässigerweise als aufblähbare Hohldichtung ausgebildet, um die unterschiedlichen Toleranzen zwischen dem Stempel 20 und der Ringschalung 14 bzw. des beweglichen Schildschwanzteiles 7 auszugleichen. s Seal 22 arranged on the side of the individual stamp member is expediently designed as an inflatable hollow seal in order to compensate for the different tolerances between the stamp 20 and the ring formwork 14 or the movable shield tail part 7. s

Die Vakuumierbirnen 43, deren Kalotte 44 als Sieb ausgebildet ist, werden lösbar in entsprechende Öffnungen im Stempel eingesetzt. Die Vakuumierbirnen müssen zum Reinigen leicht entfernbar und demontierbar sein. The vacuum pears 43, the cap 44 of which is designed as a sieve, are detachably inserted into corresponding openings in the stamp. The vacuum bulbs must be easy to remove and disassemble for cleaning.

Die Einfüllstutzen 29 mit Schieber 45 für den Pumpbeton xo sind konisch ausgebildet. Die nach der Ausschalung zurückbleibenden Konen im Beton 18b bilden eine Verzahnung mit dem anschliessenden Betonring. Es sind mehrere Einfüllstutzen 29 vorgesehen, die wahlweise an die Pumpenschläuche 46 angeschlossen werden können. 15 The filler neck 29 with slide 45 for the pumped concrete xo are conical. The cones remaining in the concrete 18b after stripping form a toothing with the adjoining concrete ring. A plurality of filler necks 29 are provided, which can optionally be connected to the pump hoses 46. 15

Die Anschlussteilen für den Heisswasser-Vor- und "Rücklauf sind mit 47 bezeichnet. The connecting parts for the hot water flow and return are designated 47.

Anhand der Figur 12 ist gut ersichtlich, wie der frische Beton beim Vorziehen des beweglichen Schildschwanzes 7 den freiwerdenden Hohlraum 12 auffüllt. 20 It can be seen clearly from FIG. 12 how the fresh concrete fills the vacant cavity 12 when the movable shield tail 7 is pulled forward. 20th

In organisatorischer Hinsicht muss das Folgende beachtet werden: From an organizational point of view, the following must be considered:

Weil der Schildvortrieb stetig vor sich geht, und der Aushubabtransport ebenfalls kontinuierlich abläuft, ist ein gewisser Verkehrsraum in der Tunnelmitte stets freizuhalten. Für die Schalungsmontage- und -demontagearbeiten sowie das Betonieren stehen somit je die seitlichen Gassen zur Verfügung. Während für das Pumpen des Betons aus diesen Platzeinschränkungen keinerlei Nachteile erwachsen, ist für die Schalung auf handliche Segment-Elemente zu achten. Desgleichen ist das fahrbare Arbeitsgerüst dieser Platzzuweisung anzupassen. A certain traffic area in the middle of the tunnel must always be kept clear because the shield driving is ongoing and the removal of the excavation is also continuous. The side streets are therefore available for formwork assembly and disassembly work as well as for concreting. While there are no disadvantages for pumping the concrete out of these space restrictions, the formwork has to be made of handy segment elements. Likewise, the mobile work scaffold must be adapted to this allocation of space.

Die Manipulationen für die Ringsegmentkupplungen sind hydraulisch-mechanisch vorgesehen, so dass ein müheloses und rasches Umschalen gewährleistet ist. The manipulations for the ring segment couplings are provided hydraulically and mechanically, so that effortless and quick switching is guaranteed.

Die Einrichtungen für Vakuum- und Wärmebehandlung können in der Schildkonstruktion eingebaut sein, ebenso die Befestigung und Steuerung der hydraulisch betätigten Stirnsegmentstempel und der beweglichen Schildschwanzkonstruktion. The devices for vacuum and heat treatment can be built into the shield construction, as can the fastening and control of the hydraulically operated end segment stamp and the movable shield tail construction.

Die Betätigung und Steuerung der Schild-Vorschubpressen erfolgt wie bei Verwendung von Tübbingen mittels Ausrüstungen, die am Schild eingebaut sind. The actuation and control of the shield feed presses is carried out using equipment installed on the shield, as is the case with tubbings.

Die vorgeschlagene Tunnelbau-Methode verursacht grundsätzlich für die Ausführung keine Schwierigkeiten. Um jedoch auch grosse Tagesfortschrittsleistungen von ca. 10 bis 12 m zu erreichen, ist ein relativ hoher Grad an Mechanisierung der beiden Hauptarbeitsgattungen Schalen - Ausschalen und Betonieren - Nachbehandeln des Betons unumgänglich. The proposed tunneling method basically does not cause any difficulties for the execution. However, in order to achieve large daily progress rates of approx. 10 to 12 m, a relatively high degree of mechanization of the two main types of work, shells - stripping and concreting - post-treatment of the concrete is essential.

B B

5 Blatt Zeichnungen 5 sheets of drawings

Claims

623 887 PATENT CLAIMS

1. A tunnel construction device with a tunnel shield consisting of cutting edge, shield shell and shield tail and adjoining formwork for the concrete lining, characterized in that the shield tail consists of a part (6) which is fixedly connected to the shield shell (5) and a part (7) which is movable relative to the latter. there is that the movable shield tail part (7) is divided into a plurality of lamellae (7a, 7b), which can be individually pulled up against the casing (5), and that the formwork (14) comprises a plurality of formwork rings (15) consisting of curved formwork elements (16) , 15a, 15b).

2. Device according to claim 1, characterized by a front formwork, which is designed as a multi-part stamp (20), the members of which can be individually manipulated by means of hydraulic presses (21) attached to the shield (1).

3. Device according to claim 2, characterized in that the stamp (20) has devices (43, 47) for vacuuming and / or heating.

4. The device according to claim 3, characterized in that the stamp (20) is provided with cavities in which hot water can be circulated.

5. The device according to claim 1, characterized in that the formwork rings (15, 15a, 15b) are connected to one another by means of self-centering couplings (17).

6. The device according to claim 1, characterized in that the formwork (14) has a removable moisture and heat insulating insulation (19).

7. The device according to claim 1, characterized in that the formwork rings (15) with annular ribs (24) and with longitudinal ribs (25) are provided in order to produce a grid of ring notches and longitudinal notches in the finished concrete lining, the concrete blocks marked by these notches generally require no reinforcement.

8. The device according to claim 1, characterized in that to achieve a curvature or a correction compensation narrow, tapered compensation rings

(30) can be inserted between the individual formwork rings (15, 15b).

9. The device according to claim 1, characterized in that the crown formwork element is grooved as a ring end piece or stripping relief piece, and that it is provided with a tangential pressing device.

10. The device according to claim 5, characterized in that the self-centering coupling (17) has a tension rod

(31) with clamping head (33) and expanding jaws (34), that the clamping rod (31) is slidably mounted in a clamping sleeve (32) provided with a counter clamping head (38) and an adjusting ring (39), and that the clamping rod (31 ) and the clamping sleeve (32) can be retracted together into the formwork element.

11. The device according to claim 10, characterized in that the ends of the expanding jaws (34) facing the conical counter-clamping head (38) delimit a conical recess and that when the coupling is tensioned the counter-clamping head (38) can be penetrated into the conical recess around the expanding jaws (34) against the force of a spring (36) apart, whereby the two coupling openings (40) of the formwork elements can be automatically centered and adjacent walls of the latter between the adjusting ring (39) and a flange (41) of the expanding jaws (34) can be clamped.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the adjusting ring (39) by means of a thread (42) is adjustably arranged on the clamping sleeve (32) for the purpose of changing the clamping distance between the flange (41) of the expanding jaws (34) and the adjusting ring.

13. Tunneling method using the device according to claim 1, characterized in that with essentially continuous shield driving concrete rings (18) made of in-situ concrete are introduced in stages behind the shield (1), that a formwork ring (15) consisting of several curved formwork elements (16) ) is installed in segments behind the sign (1) and connected to an adjacent formwork ring, and that the concrete in segments, rising from the sole over the elms, alternating left and right up to the apex between the formwork ring and a movable part relative to the sign, consisting of lamellae (7) shield tail part is introduced, during the concreting of an element, the latter associated lamella of the movable shield tail part is advanced against the jacket so that the concrete comes into contact with the mountains of the tunnel wall.

14. The method according to claim 13, characterized in that its end region is vacuumed and heated in order to accelerate the setting and hardening of the concrete.

15. The method according to claim 13, characterized in that during the assembly of the formwork ring, the punch presses (21) of a face formwork and the feed presses (2) for the shield, which are based on the arch formwork, are retracted and advanced segment by segment, whereupon a formwork element is mounted and then the presses are extended again.