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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufweiten eines Tunnels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Aufweiten eines Tunnels.
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Eine derartige Vorrichtung zum Aufweiten eines Tunnels und ein Verfahren zum Aufweiten eines Tunnels sind aus
DE 10 2007 014 104 A1 bekannt. Die vorbekannte Vorrichtung zum Aufweiten eines Tunnels von einem durch ein Alttunnelgewölbe begrenzten Altlichtraum auf einen Neulichtraum verfügt über eine Sicherungseinrichtung zum Sichern des abzubauenden Alttunnelgewölbes, die in radialer Richtung an das abzubauende Alttunnelgewölbe andrückbare und wieder versetzbare Sicherungsplatten aufweist. Bei dem vorbekannten Verfahren werden die Sicherungsplatten in einem Vorlaufabschnitt beim Aufweiten des Tunnels in einer Vortriebsrichtung zum Sichern sukzessive an das Alttunnelgewölbe angedrückt.
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Aus
DE 25 46 755 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betrieb eines Verbauschildes bekannt, bei dem Messerbohlen axial verschiebbar und in einer vorgepressten Endstellung miteinander zu einem starren Schildmantel verriegelbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufweiten eines Tunnels der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren anzugeben, mit der beziehungsweise mit dem bei einem Aufweiten eines Tunnels ein zuverlässiges Sichern abzubauenden Alttunnelgewölbes verhältnismäßig effizient durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Aufweiten eines Tunnels der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Aufweiten eines Tunnels erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 9 gelöst.
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Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren in axialer Richtung verschiebbare Sicherungsplatten zum Einsatz kommen, lässt sich das Alttunnelgewölbe im Abbaubereich mit beispielsweise im Neulichtraum und damit außerhalb des Abbaubereiches gelagerten, in axialer Richtung bedarfsweise verschiebbaren Antriebsmitteln sichern, so dass der Abbaubereich während eines Abbaubetriebes frei von einen effizienten Abbau des Alttunnelgewölbes im Abbaubereich beeinträchtigenden Gerätschaften ist.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeipieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Ansicht ein mit zwei Gleisen ausgestattetes Gleisbett sowie ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 in einer perspektivischen Detailansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 im Bereich von zur Vorbruchsicherung dienenden inneren Sicherungsplatten und von zur Kopfsicherung dienenden äußeren Sicherungsplatten,
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3 in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung gemäß 1 mit einem Ausschnitt eines abzubauenden Alttunnelgewölbes, einem Trennwände aufweisenden Abbauzug sowie einem schematisch dargestellten Verkehrszug,
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4 die Anordnung gemäß 1 und 3 in einem Längsschnitt mit einer auf dem Abbauzug angeordneten Abbaumaschine,
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5 in einer schematischen Draufsicht die Anordnung gemäß 1 bis 4 zum Abbau des Alttunnelgewölbes im Bereich eines Gleises,
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6 in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß 5 mit Blick auf einen Abbauzug und auf einen schematisch dargestellten Verkehrszug,
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7 in einer schematischen Draufsicht die Anordnung gemäß 1 bis 4 beim Abbau des Alttunnelgewölbes im Bereich der beiden Gleise,
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8 in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß 7 mit Blick auf zwei Abbauzüge,
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9 in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß 7 mit Blick auf einen mit einer Ausbaumaschine bestückten Ausbauzug,
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10 in einer schematischen Draufsicht die Anordnung gemäß 7 beim Beginn des Abbaus allein im Bereich des anderen Gleises sowie beim Ausbau des Neulichtraumes in dem bei der Anordnung gemäß 7 nicht erreichbaren Bereich,
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11 in einer schematischen Draufsicht den bereits fertiggestellten Abbau und Ausbau in dem Bereich des anderen Gleises gemäß 10,
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12 in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß 11 mit Blick auf die noch tätige Abbaumaschine des Abbauzuges und auf einen schematisch dargestellten Verkehrszug,
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13 in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß 11 mit Blick auf einen Verlegewagen und auf einen schematisch dargestellten Verkehrszug,
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14 in einer schematischen Draufsicht die Anordnung zum Sichern des Altlichtraumes und des Neulichtraumes für einen abbaufreien zweigleisigen Betrieb,
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15 in einer Seitenansicht das Ausführungsbeispiel gemäß 1 vor Versetzen der Vorrichtung nach Abbau des Alttunnelgewölbes um eine Abschlagslänge und
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16 in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß 15 nach Versetzen der Vorrichtung um die Abschlagslänge zum Vorbereiten eines Abbaus des Alttunnelgewölbes um eine weitere Abschlagslänge.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Gleisbett 1, das ein erstes Gleis 2 und ein zweites Gleis 3 trägt. Die Gleise 2, 3 verlaufen entlang eines Streckenabschnittes in einen in 1 nicht dargestellten Tunnel, der aufzuweiten ist. Zum Aufweiten des Tunnels ist eine Vorrichtung vorhanden, die in 1 in einem Ausführungsbeispiel teilweise dargestellt ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 verfügt über ein Aufweitschutzschild 4, das in einem Aufweitbereich 5 angeordnet ist, und über ein Ausbauschutzschild 6, das in einem Ausbaubereich 7 angeordnet ist. Das Aufweitschutzschild 4 und das Ausbauschutzschild 6 sind über eine Anzahl von passiven Gelenkzylindern 8 gegeneinander verschwenkbar miteinander verbunden, um sich an einen Kurvenverlauf anzupassen. Das Aufweitschutzschild 4 und das Ausbauschutzschild 6 sind weiterhin über ein Schreitwerk 9, das beidseitig des Gleisbettes 1 angeordnet ist, in Zusammenwirken mit einer Anzahl von Vorschubzylindern 10 in einer in der Darstellung gemäß 1 nach rechts weisenden Abbaurichtung um eine Abschlagslänge in einer axialen Richtung verschiebbar.
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Weiterhin ist aus 1 ersichtlich, dass das Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Anzahl von die Gleise 2, 3 in einem Firstbereich 11 abschottend überdeckende, in einer radialen Richtung auf die Gleise 2, 3 zu in einem Abstand von dem Aufweitschutzschild 4 als Vorbruchsicherung dienende, in einem inneren Sicherungsprofil angeordnete innere Sicherungsplatten 12 einer Sicherungseinheit sowie eine Anzahl von zur Kopfsicherung dienende, radial außenseitig der inneren Sicherungsplatten 12 in einem äußeren Sicherungsprofil angeordnete und sich radial innenseitig unmittelbar an das Aufweitschutzschild 4 anschließende äußere Sicherungsplatten 13 der Sicherungseinheit aufweist. Die äußeren Sicherungsplatten 13 sind bei diesem Ausführungsbeispiel bis auf einen Sohlbereich 14 im Wesentlichen über den gesamten Umfang des Aufweitschutzschilds 4 angeordnet.
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2 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht im Firstbereich 11. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Sicherungsplatten 12, 13 als flache, vorzugsweise kreissegmentartig ausgebildete Platten ausgestaltet sind, die randseitig durch mit in Abbaurichtung rückseitig liegenden Sicherungsplattenführungen zusammenwirkende Randleisten 15, 16 verstärkt sind, um die Sicherungsplatten 12, 13 in axialer Richtung gegen ein Durchbiegen zu stabilisieren. Weiterhin lässt sich der Darstellung gemäß 2 entnehmen, dass an den äußeren Sicherungsplatten 13 auf ihrem von dem Aufweitschutzschild 4 abgewandten, in Abbaurichtung vorderseitig gelegenen Ende Brustverbauplatten 17 angebracht sind, die sich in radialer Richtung von dem Aufweitschutzschild 4 weg erstrecken. Die Brustverbauplatten 17 sind zweckmäßigerweise, beispielsweise durch Aussteifungen, die auf der dem Aufweitschutzschild 4 zugewandten Seite der Brustverbauplatten 11 angeordnet sind, gegen ein Umbiegen in axialer Richtung verstärkt.
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3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Ausführungsbeispiel gemäß 1, bei dem nunmehr auch das einen Tunnel 18 auskleidende Alttunnelgewölbe 19 ausschnittsweise dargestellt ist. In 3 ist als weitere Komponente des erörterten Ausführungsbeispieles ein in dem Aufweitbereich 5 angeordneter erster Abbauzug 20 dargestellt, der in der Darstellung gemäß 3 auf dem zweiten Gleis 3 angeordnet ist und eine Anzahl von in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Trennwänden 21 trägt, die mit in radialer Richtung zwischen dem Gleisbett 1 und dem Tunnel 18 verschiebbaren Ausfahrsegmenten ausgestattet sind. Des weiteren ist in 3 schematisch ein Verkehrszug 22 dargestellt, der in einem ersten zeitweilig eingleisigen Betrieb das erste Gleis 2 nutzt. Dieser zeitweilig eingleisige Betrieb ist durch die Trennwände 21 und, wie weiter unten näher erläutert, durch die Sicherungsplatten 12, 13 gesichert.
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4 zeigt in einer Seitenansicht das Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 mit Blick auf den ersten Abbauzug 20 und die dem zweiten Gleis 3 abgewandte Seite der Trennwände 21. Aus 4 ist ersichtlich, dass auf dem ersten Abbauzug 20 eine erste Abbaumaschine 23 als Arbeitsmaschine angeordnet ist, die an einem drehbaren und schwenkbaren Trägerarm 24 ein Abbauwerkzeug 25 trägt. Weiterhin ist in 4 ein an den ersten Abbauzug 20 angekoppelter Ausbauzug 26 dargestellt, der in dem Ausbaubereich 7 angeordnet ist.
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Weiterhin ist in 4 dargestellt, dass das Alttunnelgewölbe 19 mit Vorbruchsicherungsmitteln 27, beispielsweise in Gestalt von Gesteinsankern, in einem Vorlaufabschnitt 28 gesichert ist. Darüber hinaus sind in 4 die inneren Sicherungsplatten 12 gezeigt, die in axialer Richtung verschiebbar das Alttunnelgewölbe 19 in einem Abbaubereich 29 im Randbereich eines durch das Alttunnelgewölbe 19 begrenzten Altlichtraumes 30 sichern, während die äußeren Sicherungsplatten 13 in einem Neulichtraum 31 den aufgeweiteten Tunnel 18 radial außenseitig bis zu dem Abbaubereich 29, auch Ortsbrust genannt, jeweils gegen einen frühzeitigen beziehungsweise unerwünschten Ausbruch zu sichern.
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In 4 sind weiterhin zum Führen der Sicherungsplatten 12, 13 vorgesehene innere Sicherungsplattenführungen 32 und äußere Sicherungsplattenführungen 33 dargestellt, die in Abbaurichtung rückseitig in einem Abstand von dem Abbaubereich 29 angeordnet sind und mit denen im Zusammenwirken mit Sicherungsplattenantriebsmitteln 34 die Sicherungsplatten 12, 13 in axialer Richtung auf den Abbaubereich 29 zu sowie in diesen hinein und gegebenenfalls auch wieder von diesem weg verschiebbar sind.
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Weiterhin ist aus 4 ersichtlich, wie ein in radialer Richtung verschiebbares Ausfahrsegment einer Trennwand 21 im Abbaubereich 29 an dem Alttunnelgewölbe 19 anliegt und somit das erste Gleis 2 gegen den in der Darstellung gemäß 4 in dem Bereich des zweiten Gleises 3 durchgeführten Abbau sichert.
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5 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Anordnung gemäß 4. In Ergänzung zu 4 lässt sich 5 entnehmen, dass im Bereich des Ausbauzuges 26 ein Verlegewagen 35 angeordnet ist, mit dem zum Auskleiden des Neulichtraumes 31 Tübbingsegmente 36 ausschließlich im Firstbereich verlegbar sind. Weiterhin lässt sich der Darstellung gemäß 5 deutlich entnehmen, dass die im Bereich des ersten Abbauzuges 20 angeordneten inneren Sicherungsplatten 12 von dem Abbaubereich 29 in axialer Richtung in Abbaurichtung rückseitig beabstandet angeordnet sind, um dort behinderungsfrei den Abbau des Alttunnelgewölbes 19 zu gestatten. Um das Alttunnelgewölbe 19 bei dem in 5 dargestellten ersten zeitweilig eingleisigen Betrieb von Verkehrszügen 22 in Anspruch genommenen Bereich zu sichern, sind hierfür die in diesem Bereich angeordneten inneren Sicherungsplatten 12 in Abbaurichtung in axialer Richtung um eine bestimmte Abschlagslänge von typischerweise etwa 2 Metern vorgefahren. Die äußeren Sicherungsplatten 13 liegen in einer rückgezogenen Anordnung mit den Brustverbauplatten 17 an dem Alttunnelgewölbe 19 an.
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6 zeigt in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß 5 mit Blick entgegen der Abbaurichtung auf den ersten Abbauzug 20. Aus 6 ist ersichtlich, wie mit der ersten Abbaumaschine 23 das Alttunnelgewölbe 19 sukzessive im Bereich des zweiten Gleises 3 abbaubar ist, während das erste Gleis 2 für Verkehrszüge 22 während des ersten zeitweilig eingleisigen Betriebes nutzbar bleibt, da die inneren Sicherungsplatten 12 und die äußeren Sicherungsplatten 13 mit den an ihnen angebrachten Brustverbauplatten 17 das Alttunnelgewölbe 19 im Abbaubereich 29 sichern.
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7 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Anordnung gemäß 5 in einem weiteren Schritt einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens während einer vorzugsweise während der Nacht vorgenommenen nächtlichen Sperrpause. Während der nächtlichen Sperrpause ist auf dem ersten Gleis 2 ein zweiter Abbauzug 37 angeordnet, um nunmehr auch in diesem Bereich das Alttunnelgewölbe 19 mit für einen behinderungsfreien Zugang zu dem Abbaubereich 29 nunmehr vollständig in dem Neulichtraum 31 angeordneten inneren Sicherungsplatten 12 abzubauen.
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8 zeigt die Anordnung gemäß 7 in einer Stirnansicht entsprechend 6, der anschaulich der sukzessive Abbau des Alttunnelgewölbes 19 zur radialen Erweiterung des Tunnels 18 auf den Neulichtraum 31 nunmehr auch im Bereich des ersten Gleises 2 mit einer auf dem zweiten Abbauzug 37 angeordneten zweiten Abbaumaschine 38 als Arbeitsmaschine entnehmbar ist.
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9 zeigt die Anordnung gemäß 7 in einer Stirnansicht auf den Ausbauzug 26, auf dem eine Ausbaumaschine 39 als Arbeitsmaschine angeordnet ist, mit der aufbauend auf Sohlsteinen 40 die Tübbingsegmente 36 zum Auskleiden des Neulichtraumes 31 positionierbar und verankerbar sind.
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10 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen weiteren Verfahrensschritt nach dem in Verbindung mit der in 7 erläuterten nächtlichen Sperrpause durchgeführten Verfahrensschritt. Aus 10 lässt sich entnehmen, dass der Ausbauzug 26 nunmehr auf das zweite Gleis 3 verbracht worden ist, die in dem während des ersten zeitweilig eingleisigen Betriebes in dem Bereich des ersten Gleises 2 angeordneten inneren Sicherungsplatten 12 um die Abschlagslänge in axialer Richtung in Vortriebsrichtung vorgefahren worden sind, und die Brustverbauplatten 17 zusammen mit den zugehörigen äußeren Sicherungsplatten 13 in diesem Bereich ebenfalls gegenüber der Anordnung gemäß 5 vorgefahren sind, um das Alttunnelgewölbe 19 gegen Ausbruch zu sichern. Der Abbau des Alttunnelgewölbes 19 erfolgt mit dort in Abbaurichtung rückseitig des Abbaubereiches 29 angeordneten inneren Sicherungsplatten 12 nunmehr ausschließlich in dem Bereich des ersten Gleises 2, während parallel hierzu der erste Abbauzug 20 aus dem zweiten Gleis 3 ausgefahren wird.
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11 zeigt in einer schematischen Draufsicht den sich an die Anordnung gemäß 10 anschließenden nächsten Verfahrensschritt, bei dem nunmehr in einem zweiten zeitweilig eingleisigen Betrieb das zweite Gleis 3 mit Verkehrszügen 22 befahrbar ist, während im Bereich des ersten Gleises 2, auf dem der zweite Abbauzug 37 steht, der Abbau des Alttunnelgewölbes 19 fortsetzbar ist. In 11 ist dieser Abbau in seiner Endphase dargestellt, bei der zunächst der Ausbauzug 26 entgegen der Abbaurichtung aus dem ersten Gleis 2 ausgefahren wird, während die inneren Sicherungsplatten 12, die äußeren Sicherungsplatten 13 und die Brustverbauplatten 17 das Alttunnelgewölbe 19 im Abbaubereich 29 über den gesamten Umfangsbereich sichern.
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12 zeigt in einer Stirnansicht entgegen der Abbaurichtung die in 11 erläuterte Abbauphase während des Abbaubetriebes nunmehr mit dem zweiten Abbauzug 37 und der zweiten Abbaumaschine 38 auf dem ersten Gleis 2 und dem zweiten zeitweilig eingleisigen Betrieb nunmehr auf dem zweiten Gleis 3 mit Verkehrszügen 22, der entsprechend dem im Zusammenhang mit 5 und 6 erläuterten ersten zeitweilig eingleisigen Betrieb durch die Sicherungsplatten 12, 13 gesichert vonstatten geht.
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13 zeigt in einer Stirnansicht den zweiten zeitweilig eingleisigen Betrieb mit Blick auf den in Abbaurichtung rückseitig des zweiten Abbauzuges 37 angeordneten Verlegewagen 35, der mit einer Manipulatoreinheit 41 zum Verlegen von im Firstbereich 11 anzuordnenden Tübbingsegmenten 36 ausgestattet und auf beidseitig seitlich der Gleise 2, 3 liegenden gesonderten Arbeitsgleis verschiebbar ist. Der stabile Aufbau des im übrigen während des Aufweitens des Tunnels 18 dauerhaft im Tunnel 18 verbleibenden Verlegewagens 35 typischer als eine Stahlrahmenkonstruktion dient weiterhin im Bereich des Ausbauschutzschildes 6 als Schutz für den zeitweiligen zweigleisigen Betrieb und die zeitweilig eingleisigen Betriebe.
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14 zeigt in einer schematischen Draufsicht den sich an den zweiten zeitweilig eingleisigen Betrieb gemäß 11, 12 und 13 anschließenden nächsten Verfahrensschritt mit einem zeitweilig zweigleisigen Betrieb, bei dem auf den Gleisen 2, 3 Verkehrszüge 22 verkehren, während das Alttunnelgewölbe 19 im nunmehr nicht bearbeiteten Abbaubereich 29 als Übergangsbereich von dem Altlichtraum 30 in den Neulichtraum 31 durch die inneren Sicherungsplatten 12 und die äußeren Sicherungsplatten 13 mit den daran angebrachten Brustverbauplatten 17 stabilisiert und gesichert ist.
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Es versteht sich, dass zusätzlich zu den vorgenannten Sicherungen im Abbaubereich 29 eine Vorbruchsicherung und eine Kopfsicherung durch Spritzbeton und/oder Gesteinsanker erfolgen kann.
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15 zeigt in einer Seitenansicht entsprechend der Darstellung gemäß 4 die erfindungsgemäße Vorrichtung unmittelbar vor der Aufnahme des zeitweilig zweigleisigen Betriebes gemäß 14 vor Versetzen des Aufweitschutzschilds 4 und des Ausbauschutzschilds 6. Aus 15 ist ersichtlich, dass nach dem Abbau des Alttunnelgewölbes 19 um eine Abschlagslänge die inneren Sicherungsplatten 12 und insbesondere auch die äußeren Sicherungsplatten 13 den Abbaubereich 29 sichern, während das Aufweitschutzschild 4 und das Aufweitschutzschild 6 noch um die Abschlagslänge von dem Alttunnelgewölbe 19 beabstandet angeordnet ist.
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16 zeigt in einer Seitenansicht entsprechend 15 das nunmehr nach Zusammenwirken des Schreitwerkes 9 und der Vorschubzylinder 10 um die Abschlagslänge in axialer Richtung in Abbaurichtung auf das Alttunnelgewölbe 19 zu versetzte Aufweitschutzschild 4 und das entsprechend versetzte Ausbauschutzschild 6. Nunmehr übernimmt das Aufweitschutzschild 4 die Sicherung des Neulichtraumes 31 im Abbaubereich 29 in Umfangsrichtung in dem äußeren Sicherungsprofil, während die inneren Sicherungsplatten 12 entlang des inneren Sicherungsprofiles, das innerhalb des Altlichtraumes 30 liegt, das Alttunnelgewölbe 19 in radialer Richtung gegen frühzeitiges Ausbrechen sichern.
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Nunmehr beginnt nach Ende des zeitweilig zweigleisigen Betriebs der Abbau in eine weitere Abschlagslänge mit dem ersten zeitweilig eingleisigen Betrieb, wie in 5 folgende erläutert.
