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Technisches Gebiet:
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Die
Erfindung betrifft die Gestaltung und Konstruktion von Transportwegen
auf beweglichen Arbeitsvorrichtungen im Tunnelbau und durch diese hindurch,
insbesondere bei Nachläufern
von Tunnelvortriebsmaschinen und Wagen zur Herstellung von Gewölben.
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Stand der Technik:
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Bei
der Herstellung von Tunneln werden für den Material- und Personentransport
oft spurgebundene Fahrzeuge (beispielsweise Lokomotiven und Wagen)
oder nicht spurgebundene Fahrzeuge (beispielsweise Lastkraftwagen,
gummibereifte Sonderfahrzeuge, Personenkraftwagen und Anhänger) eingesetzt.
Die Fahrwege für
diese Fahrzeuge befinden sich auf der Tunnelsohle oder auf Tragkonstruktionen von
Arbeitsvorrichtungen. Dabei sind ein oder mehrere Fahrwege mehr
oder weniger mittig mit geringem horizontalem Versatz zur Tunnelachse
angeordnet. Für
schienengebundene Fahrzeuge werden bei zweigleisigem Betrieb in
der Regel vier Einzelschienen in gleichem Abstand der Spur entsprechend
verlegt, so dass theoretisch drei Fahrwege zur Verfügung stehen,
von denen maximal zwei zeitgleich parallel nutzbar sind. In Tunneln,
bei denen die Sohle oder Teile davon beispielsweise im Nachläuferbereich
in Ortbetonbauweise erstellt werden, enden die auf der Tunnelsohle
befindlichen Fahrwege immer vor dem Sohlbetonierbereich. Allgemein
bekannt sind temporär
von oben absenkbare Fahrwege oder befahrbare Plattformen zur zeitlich
und räumlich
begrenzten Verlängerung
der Fahrwege, um den Betonierbereich andienen zu können. Eine
jederzeit zur Verfügung
stehende Um- oder Überfahrung
von Sohlbetonabschnitten, unabhängig
von dort stattfindenden Arbeiten oder Funktionen ermöglichen
diese Lösungen
jedoch ebenso wenig, wie die Weiterführung der Fahrwege gegebenenfalls über den
gesamten Nachläuferbereich
bis zur Vortriebsmaschine. Der Materialtransport vom Ende der Fahrwege
zu in Arbeitsrichtung weiter vorne liegenden Bereichen oder von
dort zurück
zu den Fahrzeugen gestaltet sich daher in der Regel schwierig, unterliegt
oft zeitlichen Abhängigkeiten
und muss durch zusätzliche Fördereinrichtungen
wie Transportbänder,
Einschienenhängebahnen,
Brücken-
und Portalkrane, Pumpen oder auf seitlichen Fußwegen in Handarbeit oft auf
einer höher gelegenen
Ebene (auch Deck genannt), erfolgen. Insbesondere der zur Herstellung der
Sohle erforderliche Ortbeton wird oft aufwendig vom Fahrwegende
zur Einbaustelle gepumpt oder mittels Förderband oder Transportbehälter dorthin transportiert.
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Oft
sind Materialtransporte nur dann möglich, wenn keine Arbeiten
in den für
den Transport benötigten
Bereichen durchgeführt
werden. Ferner blockieren Fahrzeuge die in hinteren Abschnitten
eines Nachläufers
be- oder entladen werden (beispielsweise Schutterzüge) die
Zufahrt zu weiter vorne liegenden Bereiche (beispielsweise für Betonzüge). Darüber hinaus
ist ein kreislaufartiger Materialumschlag, bei dem beispielsweise
Materialcontainer befüllt
von einem Fahrzeug auf einer Seite auf die Entladevorrichtung übergeben
und von der gegenüberliegenden Seite
leer von einem zweiten Fahrzeug übernommen werden
können,
nicht möglich.
Die durch die ausschließlich
zur Mitte orientierte Anordnung der Fahrwege geschaffenen Abhängigkeiten
wirken sich insgesamt begrenzend auf alle Abläufe aus und können im
Einzelfall zu stark reduzierten Vortriebsleistungen führen.
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Aufgabe der Erfindung:
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Aufgabe
der dargestellten Erfindung ist es durch eine entsprechende Gestaltung
und Konstruktion von Arbeitsvorrichtungen die Fahrwege an diesen
Arbeitsbereichen vorbeizuführen
und damit einen Bypass zu schaffen, der es ermöglicht, die Material- und Personentransporte
mit den für
den Transport im Tunnel verwendeten Fahrzeugen zu ermöglichen,
unabhängig
von Arbeiten im Sohlbereich bzw. der Tunnelmitte. Insbesondere ist
es Aufgabe der Erfindung den Transport des Betons und der Bewehrung
zur Herstellung der Tunnelsohle bis seitlich zur Einbaustelle zu
gewährleisten
und Transporte in weiter vorne liegende Bereiche zu ermöglichen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung Konstruktionen für Arbeitsvorrichtungen
und Nachläufer
vorzuschlagen, die bei optimaler Nutzung der Querschnittsfläche und kleinstmöglichem
Verhältnis
von Tunneldurchmesser zu Fahrweglichtraum über mehr als zwei unabhängig nutzbare
Fahrwege verfügen.
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Darstellung der Erfindung:
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgaben erfolgt gemäß den in
den Ansprüchen
dargestellten Merkmalen. Die Erfindung betrifft die Fahrwege aller
im Tunnel einsetzbaren Fahrzeuge im weitesten Sinne und beinhaltet
alle spur- und nicht spurgebundenen Fahrzeuge. Der in den beigefügten Abbildungen
dargestellte gleisgebundene Transport bzw. die Darstellung von Gleisen
steht stellvertretend für
alle möglichen
Fahrwegsarten. Die Erfindung umfasst alle Arbeitsvorrichtungen in
Tunneln, insbesondere jedoch Nachläufer mit Arbeitsbereichen in
der Tunnelmitte, die bei herkömmlichen
Nachläufern
nicht um- oder überfahren
werden können
und Vorrichtungen zur Herstellung von Tunnelgewölben, bei denen der tunnelmittige
Bereich zumindest während
des Betoniervorgangs temporär
nicht durchfahren werden kann. Die Begriffe Arbeitsvorrichtung und
Nachläufer
sind im nachfolgenden gleichwertig verwendet. Die Erfindung betrifft
sowohl Arbeitsvorrichtungen die vollständig durchfahrbar sind (Auf-
und Abfahrt an beiden Enden) als auch Vorrichtungen auf denen die Fahrwege
enden (Auf- und Abfahrt an einem Ende, typischerweise Nachläuferkonstruktionen).
Die Erfindung betrifft Tunnel 1 mit und ohne Spritzbetonschale oder
sonstigem vorläufigem
oder entgültigem
Ausbau (1 bis 3, 2).
In den beigefügten Abbildungen
ist stellvertretend eine Spritzbetonschale dargestellt. Der Tunnelquerschnitt 1 kann
kreisförmig
sein.
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Wesentliches
Merkmal der Erfindung ist die Gestaltung von Nachläufern derart,
dass ein oder mehrere Fahrwege aus der Tunnelmitte 6 in äußere Bereiche 4 des
Tunnelquerschnitts 1 geführt werden und dadurch der
mittlere Bereich 3 frei wird zur Durchführung der dort erforderlichen
Funktionen, insbesondere Betonierarbeiten oder Lagerung und Umschlag
von Material. Dazu werden erfindungsgemäß die Fahrwerke oder Gleitflächen der
Arbeitsvorrichtung und deren Laufbahn so angeordnet, dass sie einerseits
außerhalb
des mittleren Querschnitts liegen und andererseits nicht in das
Lichtraumprofil der außen
liegenden Fahrwege ragen (insbesondere 13). Diese
Anordnung ist erfindungsgemäß dann einfach
lösbar,
wenn der freizuhaltende mittlere Arbeitsbereich ausreichend schmal
gewählt
wird, idealer Weise nicht breiter als ungefähr der Tunnelhalbmesser, so
dass die Lauffläche
für die
Arbeitsvorrichtung seitlich des mittleren Arbeitsbereiches angeordnet
werden kann. Sie ist ferner leicht lösbar, wenn der Tunnelquerschnitt
nach oben breiter wird, so dass durch Höherlegen des Fahrwegs der dort
in horizontaler Richtung zusätzlich
zur Verfügung
stehende Raum nutzbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Tragkonstruktion der Arbeitsvorrichtung entweder eng außen am Tunnelprofil
anliegt (7,8), über den
mittleren Bereich 3 gelegt wird (10), oder
den äußeren vom
mittleren Bereich trennt (9). Die
erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe erfolgt insbesondere durch Arbeitsvorrichtungen die über einen
der nachfolgend dargestellten Querschnitte aufweisen. Zur Lösung spezifischer
Aufgaben können
die verschiedenen Querschnittesvarianten symmetrisch, asymmetrisch,
in beliebiger Reihenfolge und Kombination in einem Nachläufer eingesetzt
werden.
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1 bis 3:
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Darstellung
der typischen Lage der äußeren und
mittleren Bereiche mit abgesetztem, durchgehendem und asymmetrischem
mittleren Bereich.
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4:
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4 zeigt
die erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe in der Ansicht von oben, bei der der Fahrwege 8 auf
einem Nachläufer 9,
der auf Laufschienen 12 verfahrbar ist, an einem Arbeitsbereich 7 (entsprechend
mittlerem Bereich 3 und Sohlbereich 5) seitlich
vorbeigeführt
wird. Die Fahrwege werden über
Schlepprampen 10 (allgemein aus California-Weichen bekannt)
auf den Fahrweg auf der Tunnelsohle 13 geführt. Der
Fahrweg kann über
Weichen 11 verfügen.
Die Fahrwege 8 sind Bestandteil des Nachläufers und
verfahren mit diesem.
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5:
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5 zeigt
eine asymetrische Variante der erfindungsgemäßen Lösung, bei der die seitlichen Fahrwege 8 nicht
Bestandteil des Nachläufers
sind und fest stehen. Die Rampen 14 können in beliebig weitem Abstand
zum Nachläufer
stehen und unabhängig
umgesetzt werden. Um vom seitlichen Fahrweg auf den beweglichen
Nachläufer
zu gelangen ist eine Rampe 10 erforderlich.
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6:
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6 zeigt
die erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe in einer typischen Nachläufersituation.
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7, linke
Hälfte:
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Der
seitliche Fahrweg 8 liegt auf einer feststehenden Tragkonstruktion 15,
die seitlich im Bereich 4 angebracht ist. Die Tragkonstruktion
kann ein geschlossenes Profil oder eine offene Konstruktion sein.
Die Tragkonstruktion kann gleichzeitig als Schalung 16 für den Sohlbeton
dienen. Die Tragkonstruktion des seitlichen Fahrwegs verfügt über dem Tunnelprofil 2 angepasste
Stützen 17 (dargestellt sind
rippenartige, dem Tunnelprofil optimal angepasste Bögen), die
die darüber
liegende Arbeitsvorrichtung 9 tragen. Damit die Arbeitsvorrichtung
in Richtung der Tunnelachse verfahren werden kann, wird entweder
an den Bögen
außerhalb
des Lichtraumprofils 18 der Fahrwege in Richtung der Tunnelachse
eine Tragkonstruktion angebracht, auf der die Arbeitsvorrichtung
rollen oder gleiten kann oder die Tragkonstruktion verfügt über Laufrollen
oder Gleitsteine, auf denen die Arbeitsvorrichtung verfahrbar aufliegt 19.
Die Überleitung
vom seitlichen Fahrweg auf die Tunnelsohle erfolgt über eine
Schleppweiche 14 die unabhängig von oder gemeinsam mit
der Arbeitsvorrichtung verzogen wird und gegebenenfalls einen Höhenausgleich
zulässt oder
am Ende der seitlichen Tragkonstruktion durch eine entsprechende Gleisführung gegebenenfalls
mit Rampe für
Höhenausgleich.
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7, rechte
Hälfte:
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Variante
der linken Hälfte,
bei der die seitlichen, dem Tunnelprofil optimal angepassten Bögen 17 Bestandteil
der Arbeitsvorrichtung 9 und somit verfahrbar sind. Nachteilig
kann hier der erforderliche Abstand der Bögen zur Tunnelwand sein und
die erforderliche höhere
Steifigkeit, da die Bögen
sich nicht an der Tunnelwand abstützen dürfen.
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8:
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Erfindungsgemäße, dem
Tunnelprofil optimal angepasste Tragkonstruktion der Arbeitsvorrichtung
in dem Bereich, in dem einer oder mehrere Fahrwege 8 seitlich
geführt
werden. Die Arbeitsvorrichtung 9 fährt oder gleitet auf einer
seitlichen Tragkonstruktion 15 wie für 7 beschrieben.
Im Unterschied zu 1 und 2 ist der
Fahrweg Bestandteil der Arbeitsvorrichtung, d.h. relativ zum Tunnel
beweglich. Für
die Überleitung
der Fahrwege von außen
nach innen bestehen mehrere Möglichkeiten. In
einem Überleitungsbereich
verfügt
die Arbeitsvorrichtung über
einen geschlossenen „Boden", auf dem der Fahrweg
nach innen verschwenkt wird. Von dort aus kann der Fahrweg dann
unmittelbar oder in einem anderen Bereich der Vorrichtung über eine Schlepprampe
auf den Fahrweg auf der Tunnelsohle weitergeführt werden. Ferner kann der
Fahrweg über eine
S-förmige Schlepprampe
direkt von der Seite zum Fahrweg auf der Tunnelsohle übergeleitet
werden. Alternativ zur können
die Fahrzeuge auch mit einer Verschiebeeinrichtung zwischen den
einzelnen Fahrwegsachsen verfahren werden.
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9:
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In
dieser erfindungsgemäßen Anordnung kann
der innere Bereich 3 über
die volle Höhe
bis zum ersten Deck genutzt werden, für Funktionen aller Art, insbesondere
die Unterbringung weiterer Fahrwege, entweder direkt auf der Sohle
oder einer Tragkonstruktion der Arbeitsvorrichtung. Die äußeren Fahrwege
dienen als Bypass im ureigensten Sinn. Während beispielsweise auf den
inneren Fahrwegen ein Schutterzug beladen wird und ein weiterer,
leerer Schutterzug bereit steht, können auf den äußeren Fahrwegen
Beton, Tübbinge,
Bewehrung, Schneidrollen, Polymere, Ersatzteile, Personal, Besucher und
Verletzte vorbeigefahren werden. Dadurch dass höher liegende Decks nicht durch
außen
liegende bogenartige Tragkonstruktionen getragen werden, können die
Fahrwege weit möglichst
außen
angeordnet werden. Die innen liegende Tragkonstruktion kann damit
optimiert gestaltet werden, so dass innen ein ausreichend großer Querschnitt
als Lichtraum für beispielsweise
Bewehrungs- und Betonierarbeiten zur Verfügung steht und der Nachläuferquerschnitt bestmöglich für die Unterbringung
der Fahrwege genutzt wird.
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10:
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Die
erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe erfolgt durch eine stufenartige Gestaltung der Arbeitsvorrichtung.
Im Bereich über
diesem Lichtraum können
verschiedenste Funktionen untergebracht werden, beispielsweise die
Förderbandanlage
zum Schultern.
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11:
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Mit
diese erfindungsgemäßen Lösung kann beispielsweise
in Pufferbereichen oder Aushärtezonen
der mittlere Tunnelquerschnitt von der Arbeitsvorrichtung für verschiedenste
Zwecke genutzt werden: Materiallager, Arbeitsfläche zur Vorbereitung von Bewehrung,
Container, Sanitäreinrichtungen, Förderbandeinbauraum
usw. Über
Hebeeinrichtungen kann Material auch auf höher liegende Ebenen angehoben
werden, beispielsweise Tübbinge
in ein Tübbingmagazin.
Die Erschließung
der höheren Decks
erfolgt über
Treppen oder Leitern die im mittleren Bereich untergebracht sein
können.
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12:
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Diese
erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe stellt eine Nutzungsvariante dar, die allein aufgrund der
erfindungsgemäßen Anordnung
der Fahrwege an den Außenseiten
möglich
ist. Da die Fahrwege außen
liegen, kann ein kreislaufartiger Materialumschlag mit mittigen
Stellplätzen
realisiert werden. Auf einem Fahrweg werden beispielsweise befüllte Wechselcontainer
auf die Arbeitsvorrichtung transportiert und zur Mitte hin auf eine
Entladestation übergeben.
Die leeren Container können
dann zur gegenüberliegenden
Seite auf die bereitstehenden Fahrzeuge übergeben werden. Damit lassen
sich praktisch kontinuierliche Be- und Entladevorgänge realisieren.
Ferner steht unter den Standflächen
der Wechselcontainer ausreichend Raum für Pumpen, Förderbänder und andere Einrichtungen
zur Verfügung,
der nicht durch Fahrwerkskomponenten oder Laufwerke der Arbeitsvorrichtung
begrenzt ist.
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13:
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Detaildarstellung
der erfindungsgemäßen Lösung der
Aufgabe durch seitliche Tragkonstruktion für die Arbeitsvorrichtung und
außenseitige
Führung des
Fahrweges.
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Weitere Details der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe:
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Extrem
asymmetrische Lastverhältnisse könnten zu
einem Verrollen der Arbeitsvorrichtung führen. Um dies zu verhindern,
kann ein als verlorene Schalung und Auflager für die Lauffläche der
Arbeitsvorrichtung dienender Stirnstein durch einen so genannten
Momentenstein gegen Drehgleiten um die Tunnelachse gehindert werden.
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14:
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Um
die seitlichen Tragkonstruktionen für die Lauffläche der
Arbeitsvorrichtung zu tragen, kann das beim Vortrieb und/oder durch
nach geschaltete Prozesse erstellte Tunnelprofil dahingehend geändert werden,
dass ein Hilfsprofil entsteht, das Elemente wie Stufen, Rillen,
Nuten, Vertiefungen, Hinterschnitte, Stützkonsolen, Borde, Einlegeteile
usw. umfassen kann, in das die Tragkonstruktion der Laufbahn eingelegt,
eingesetzt oder eingehängt
werden kann oder das die Laufbahn für die Arbeitsbühne und/oder
die Fahrbahn ganz oder teilweise darstellt. Dieses Hilfsprofil kann
beispielsweise erzeugt werden durch Gleitformen von (Spritz-) Beton,
Einspritzen von Winkeln, Befestigungselementen, Fertigteilen, Ausfräsen, Aussägen, Ausstemmen
von Gebirge.
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- 1
- Ausbruchsprofil
- 2
- Vorläufiger oder
endgültiger
Ausbau, z.B. Spritzbetonschale
- 3
- Bereich über der
Tunnelsohle (zur Mitte orientiert)
- 4
- Bereich
seitlich der Tunnelsohle (außen
liegend)
- 5
- Sohlbereich
- 6
- Tunnelmitte
- 7
- Arbeitsbereich,
z.B. Betonierbereich
- 8
- Fahrweg
auf dem Nachläufer
- 9
- Nachläufer oder
Arbeitsvorrichtung
- 10
- Rampe
- 11
- Weiche
- 12
- Laufbahn
des Nachläufers
- 13
- Fahrweg
auf der Tunnelsohle
- 14
- Rampe
- 15
- Tragkonstruktion
- 16
- Schalung
- 17
- Stützen
- 18
- Lichtraumprofil
- 19
- Laufrollen,
Schienen
- 20
- Sohlfertiger