CH651630A5 - Driving apparatus for driving underground structures - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vortriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Vortriebseinrichtung dieser Bauart ist in der DE-OS 2 240 091 beschrieben und dargestellt. Diese Vortriebseinrichtung umfasst einen Vortriebsschild und einen Nachlaufschild, der eine Stirnschalung für den Schalungsraum übergreift und mit ihr eine Baueinheit bildet, die über Schubkolbengetriebe abstandsveränderlich mit dem Vortriebsschild verbunden ist. Dem Nachlaufschild kommt hauptsächlich der Zweck zu, die Ausbruchswandung zwischen dem Vortriebsschild und dem in den Schalungsraum eingebrachten Ortbeton im Sinne einer Aussenschalung zu sichern. Im Schutz des Nachlaufschildes kann gegebenenfalls eine Innenschalung gesetzt werden.

In der Praxis ist bei Vortriebseinrichtungen dieser Bauart folgender Mangel festzustellen:

Bei ungünstigen geologischen Voraussetzungen kann es beim Nachziehen der Stirnschalung mit dem Nachlaufschild zu Schwierigkeiten kommen, wenn die Bodenhaftung am Nachlaufschild grösser ist als die am Vortriebsschild, so dass dieser beim Nachziehen des Nachlaufschildes kein Widerlager mehr zu bilden vermag. Solche Schwierigkeiten können den Vortrieb erheblich beeinträchtigen. In Fällen, in denen eine besondere Innenschalung, z.B. Umsetzschalung, vorhanden ist, könnte man diese Schwierigkeiten durch zusätzliche Schubkolbengetriebe begegnen, die sich an der Innenschalung abstützen, jedoch würde hierdurch der Bau- und Steuerungsaufwand ausserordentlich gross werden; von den Schwierigkeiten der Raumknappheit ganz abgesehen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es bei einem Nachlaufschild, der rückseitig über die Rückseite der Stirnschalung hinausreicht, zu einem Einbruch des Ortbetons kommt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der rückseitig über die Stirnschalung hinausreichende Längenabschnitt des Nachlaufschildes den Ortbeton mitreisst. Dies ist jedoch unerwünscht, da dergleichen Einbrüche im Ortbeton zu Hohlräumen im Ortbeton oder zu Einbrüchen der Ausbruchswandung führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktion einer eingangs bezeichneten Vortriebseinrichtung zu verbessern. Diese Aufgabe wird nach der Lehre aus dem Anspruch 1 gelöst. Bei einer nach dieser Lehre ausgestalteten Vortriebseinrichtung ist es möglich, die Schildsegmente des Nachlaufschildes einzeln vorzuschieben, so dass es beim Nachziehen der Stirnschalung, gegebenenfalls zugleich mit einzelnen Schildsegmenten, einer geringeren Kraft bedarf. Darüber hinaus ist bei einem Nachlaufschild, der über die Rückseite der Stirnschalung hinausreicht, ein Ablösen vom Ortbeton in Stufen möglich und zwar dadurch, dass einzelne Schildsegmente oder Schildsegmentgruppen wahlweise vorgeschoben werden können, während die Stirnschalung in ihrer Position verbleibt.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 führt zu einer vorteilhaften und preiswerten Lösung, den aus Schildsegmenten bestehenden Nachlaufschild ortsbrustseitig zu stützen. Vergleichbare Stützzwecke erfüllen auch die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 4 und 6. Eine Ausgestaltung nach letzterem ist für eine Vortriebseinrichtung besonders vorteilhaft, bei der der Vortriebsschild durch einen Messerschild gebildet ist. Hier stellt der Zwischenschild eine Abstützung sowohl für die ortsbrustseitigen Enden der Schildsegmente als auch für die rückseitigen Enden der Vortriebsmesser dar, wobei der Zwischenraum zwischen den Schildsegmenten und den Vortriebsmessern durch den Zwischenschild zum Schildinnern hin abgedeckt ist. Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 stellt eine Lösung dar, die Schildsegmente sowohl ortsbrustseitig als auch - in Kombination mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 - im Mittelbereich zu stützen.

Ein vollständig störungsfreies Ablösen der Schildsegmente vom Ortbeton lässt sich durch die Ausbildung nach Anspruch 3 erreichen. Bei dieser Ausbildung liegen in der vordersten Hubendstellung der Schildsegmente deren Rückseiten mit der Rückseite der Stirnschalung in einer Ebene. Beim anschliessenden Nachziehen der Stirnschalung sind deshalb keine über die Rückseite der Stirnschalung hinausreichende Längenabschnitte des Nachlaufschildes vorhanden, die ein Einbrechen des Ortbetons hervorrufen könnten.

Um die Schildsegmente in ihrer Position zu sichern, sind gemäss Anspruch 5 Längsführungen auf der Stirnschalung und/oder den Stützring vorgesehen, die insbesondere ein Abheben der Schildsegmente verhindern sollen.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 stellt eine einfache und vorteilhafte Lösung dar, die eine radial gerichtete relative Verschiebbarkeit des Innen- und Aussenringes der Stirnschalung gegeneinander ermöglicht, wobei automatisch eine Rückstellungstendenz in eine konzentrische Stellung zueinander wirksam ist.

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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäss ausgestaltete Vortriebseinrichtung im lotrechten Längsschnitt,

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2

Die Vortriebseinrichtung umfasst einen im Querschnitt runden und allgemein mit 1 bezeichneten Messerschild, dem eine einen Schalungsraum 2 ortsbrustseitig abschliessende Stirnschalung 3 nachgeordnet ist, die durch Hydraulikzylinder 4 abstandsveränderlich mit dem Messerschild 1 verbunden ist, die mit ihren Kolbenstangen in Gelenkaugen 5 an der Stirnschalung 3 angreifen und am Stützrahmen 6 des Messerschildes 1 gelenkig abgestützt sind. Der Stützrahmen 6 trägt in bekannter Weise einen Schildmantel bildende Vortriebsmesser 7, die jeweils durch einen zwischen dem Stützrahmen 6 und dem betreffenden Vortriebsmesser 7 gelenkig eingeschalteten Hydraulikzylinder 8 längs der Vortriebsrichtung 9 verschiebbar sind.

Der Stirnschalung 3 ist ein sie aussenseitig umgreifender Nachlaufschild 11 zugeordnet, der aus Schildsegmenten 12 besteht, die mit ihren ortsbrustseitigen Enden auf einem rückseitig am Stützrahmen 6 befestigten Stützring 13 und mit ihren rückseitigen Enden auf der Stirnschalung 3 radial aufliegen, wobei die Schildsegmente 12 rückseitig um ein Mass a über die Rückseite 14 der Stirnschalung 3 hinaus zurückstehen.

Jedem Schildsegment 12 ist ein in Fig. 3 am deutlichsten erkennbarer Hydraulikzylinder 15 zugeordnet, der mit seiner Kolbenstange an einem Ansatz 16 des betreffenden Schildsegmentes 12 angreift und in einem Gelenkauge 17 der Stirnschalung 3 abgestützt ist. Mit Hilfe dieser Hydraulikzylinder 15 sind die Schildsegmente 12 wahlweise aus ihrer dargestellten hintersten Hubendstellung in ihre vorderste Hubendstellung und zurück verschiebbar, in der ihre rückseitigen Enden mit der Rückseite 14 der Stirnschalung 3 in etwa abschliessen. Um zu verhindern, dass die Schildsegmente 12 gegen die Vortriebsmesser 7 stossen können, ist in der dargestellten Stellung, in der sich beide Teile in der hintersten Hubendstellung befinden, ein Abstand b zwischen diesen Teilen 7,12 vorgesehen, der gleich oder geringfügig grösser

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bemessen ist als das Mass a. Durch auf der Stirnschalung 3 angeordnete Führungen 18 für die Schildsegmente 12 sind diese in ihrer Längsrichtung geführt und insbesondere gegen Abheben gesichert. An der Stirnschalung 3 ist ortsbrustseitig ein weiterer Stützring 19 befestigt, auf dem die Schildsegmente 12 eine weitere Auflage finden. Hierdurch wird verhindert, dass insbesondere längere Schildsegmente 12 unter der Gebirgslast durchbiegen können.

Die Stirnschalung 3 wird durch einen im Querschnitt jeweils U-förmigen Aussenring 21 und Innenring 22 gebildet, die radial relativ gegeneinander verschieblich sind. Dabei umgreift der innenseitig offene Aussenring 21 seitlich den aussenseitig offenen Innenring 22, wobei zwischen den Ringen 21,22 auf dem Umfang verteilte und radial wirksame Druckfedern 23 angeordnet sind, die - in konzentrischer Lage der Ring 21,22 - gleich vorgespannt sind. Bei einer radialen Verschiebung einer der beiden Ringe 21,22 sind die Druckfedern 23 bemüht, die konzentrische Lage wieder herzustellen.

Im Betrieb wird durch eine nicht dargestellte Zuleitung flüssiger Beton 24 in den durch die Ausbruchswandung 25, die Stirnschalung 3 und eine Umsetzschalung 26 begrenzten Schalungsraum 2 eingebracht. Wenn die Reibung zwischen der Ausbruchswandung 25 und dem Nachlaufschild 11 derart gross oder die Reibung zwischen dem Messerschild 1 und der Ausbruchswandung 25 derart klein ist, dass beim Nachziehen des Nachlaufschildes 11 (Einfahren der Hydraulikzylinder 4) der Messerschild 1 zurückfährt, werden die Schildsegmente 12 einzeln oder in kleinen Gruppen vorgeschoben und anschliessend die Stirnschalung 3 um das gleiche Mass nachgeholt. Auf diese Weise wird die auf den Messerschild 1 ausgeübte Zugkraft beim Nachholen des Nachlaufschildes 11 bedeutend reduziert. Gleichzeitig erfolgt ein störungsfreies Ablösen des Nachlaufschildes 11 vom Ortbeton 24 in Segmentabschnitten, wodurch die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten behoben werden.

Bei einem verhältnismässig kurzen Nachlaufschild 11 mit einem zusätzlichen Stützring 19 (wie dargestellt) kann es notwendig sein, Schlitze 27 in wenigstens einem der Stützringe 12,19 für die Ansätze 16 vorzusehen, um den erforderlichen Hub (a) für die Schildsegmente 12 zu ermöglichen. Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, die Schlitze 27 im Sinne von Längsführungen für die Schildsegmente 12 auszugestalten.

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1 Blatt Zeichnungen

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651 630 PATENTANSPRÜCHE

1. Vortriebseinrichtung zum Auffahren unterirdischer Bauwerke sowie zum Einbringen einer Ortbetonauskleidung, mit einem Vortriebsschild (1), dem eine durch erste Schubkolbengetriebe (4) mit dem Vortriebsschild verbundene Stirnschalung (3) für den Schalungsraum (2) nachgeordnet ist, der ein sie wenigstens aussenseitig übergreifender und mit der Ausbruchswandung (25) in Kontakt zu stehen bestimmter Nachlaufschild (11) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachlaufschild (11) aus Schildsegmenten (12) gebildet ist, die durch zwischen ihnen und der Stirnschalung (3) oder dem Vortriebsschild (1) eingeschaltete zweite Schubkolbengetriebe (15) längs der Vortriebsrichtung (9) verschiebbar angeordnet sind.

2. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schildsegmente (12) an ihren orts-brustseitigen Enden auf dem Vortriebsschild (1) abgestützt sind.

3. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schildsegmente (12) in ihren vordersten Hubendstellungen rückseitig mit der Rückseite (14) der Stirnschalung (3) in etwa abschliessen.

4. Vortriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Vortriebsrichtung von der Stirnschalung (3) ein mit ihr verbundener Stützring (19) für die Schildsegmente (12) vorgesehen ist.

5. Vortriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnschalung (3) und/oder der Stützring (19) oder ein mit dem Vortriebsschild (1) verbundener Stützring (19) mit Führungen (18) für die Schildsegmente (12) versehen ist bzw. sind.

6. Vortriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vortriebsschild durch ein Messerschild gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stirnschalung (3) und dem Messerschild (1) ein Zwischenschild angeordnet ist, auf dem die rückseitigen Enden der Vortriebsmesser (7) und die ortsbrustseitigen Enden der Schildsegmente (12) abgestützt sind.

7. Vortriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnschalung aus einem Aussen- und einem Innenring besteht, die radial relativ gegeneinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aussenring (21) und dem Innenring (22) radial wirksame Federn gleicher Spannung, insbesondere Druckfedern (23) angeordnet sind.