DE102013014752A1 - Method and apparatus for removing soil material from the pressure wall of a shield tunneling machine (SVM) - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Entfernen von Bodenmaterial vor der Druckwand einer SVM, gekennzeichnet durch folgende Schritte: vor der Druckwand der SVM befindliches Bodenmaterial wird mit Hilfe mindestens eines in die Druckwand eingebauten Rohrs oder Kastens während des Vorschubs der SVM aufgenommen, wobei ein Schieber das vordere Ende des Rohrs oder Kastens freigibt und ein hinterer Schieber das hintere Ende des Rohrs oder Kastens abschließt das Rohr oder der Kasten wird von dem aufgenommenen Material geleert, wobei der vordere Schieber geschlossen und der hintere geöffnet ist das entnommene Material wird mit einem weiteren Fördermittel aus der SVM herausgefördert.Method for removing soil material from the pressure wall of an SVM, characterized by the following steps: soil material located in front of the pressure wall of the SVM is picked up by means of at least one pipe or box installed in the pressure wall during the advance of the SVM, with a slide the front end of the pipe or box, and a back pusher closes the rear end of the pipe or box, the pipe or box is emptied of the picked up material with the front pusher closed and the rear open. The extracted material is conveyed out of the SVM with another conveyor.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Bodenmaterial vor der Druckwand einer Schildvortriebsmaschine, im weiteren Text als „SVM” bezeichnet, nach Anspruch 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Bodenmaterial vor der Druckwand einer Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 3.The invention relates to a method for removing soil material in front of the pressure wall of a shield tunneling machine, hereinafter referred to as "SVM", according to claim 1. The invention further relates to a device for removing soil material in front of the pressure wall of a shield tunneling machine according to
Es ist bekannt, für die Herstellung eines Tunnels eine Schildvortriebsmaschine (SVM) einzusetzen. Eine SVM weist ein längliches rohrförmiges Gehäuse auf, bei dem am vorderen Ende ein Schneidrad drehbar gelagert ist, das einen entsprechenden bzw. etwas größeren Außendurchmesser als der des Gehäuses aufweist. Innerhalb des Gehäuses befindet sich der Antrieb für das Schneidrad und eine hydraulische Vortriebsvorrichtung, die sich an der bereits hergestellten Tunnelwandung abstützt und damit den Vortrieb der SVM ermöglicht. Die Tunnelwandung wird innerhalb der SVM fortlaufend aus Tunnelsegmenten (sog. Tübbingen) aufgebaut. Je nach Größe des aufzufahrenden Tunnels kann der Durchmesser der SVM beträchtlich sein, zum Beispiel 18 m betragen. Auch die Länge einer derartigen Maschine ist beträchtlich, z. B. 100 m oder mehr. Der Typ des Schneidrades richtet sich nach dem zu lösenden Bodenmaterial, insbesondere ob es Steine oder Blöcke enthält. So gibt es typische Schneidräder für bindige Böden, für rollige Böden oder für Felsgestein. Falls mit Steinen oder Blöcken zu rechnen ist, werden die Schneidräder mit Vorrichtungen versehen, mit denen diese zerkleinert werden. Je nach Kornzusammensetzung des Bodenmaterials wird eine SVM mit Flüssigkeitsstützung (Hydroschild) oder mit Erddruckstützung (Erdruckschild) eingesetzt.It is known to use a shield tunneling machine (SVM) for the manufacture of a tunnel. An SVM has an elongated tubular housing in which a cutting wheel is rotatably mounted at the front end, which has a corresponding or slightly larger outer diameter than that of the housing. Within the housing is the drive for the cutting wheel and a hydraulic jacking device, which is supported on the already produced tunnel wall and thus allows the propulsion of the SVM. The tunnel wall is continuously built up within the SVM from tunnel segments (so-called Tübbingen). Depending on the size of the tunnel to be drilled, the diameter of the SVM can be considerable, for example 18 m. The length of such a machine is considerable, z. B. 100 m or more. The type of cutting wheel depends on the soil material to be dissolved, in particular whether it contains stones or blocks. So there are typical cutting wheels for cohesive soils, for rolling floors or for rock. If stones or blocks are to be expected, the cutting wheels are provided with devices with which they are comminuted. Depending on the grain composition of the soil material, an SVM with liquid support (hydro shield) or with earth pressure support (pressure shield) is used.
Im ersten Fall wird der vom Schneidrad gelöste Boden mit Wasser, Bentonit, Polymeren o. ä. in einen breiigen Zustand versetzt, dass das Material durch Pumpen angesaugt und abgefördert werden kann. Der Bodenbrei bildet zugleich eine Membran an der Ortsbrust, den sogenannten Filterkuchen, der zur Stützung der Ortsbrust benötigt wird. Das Volumen der abgetragenen Bodenmengen vergrößert sich insbesondere durch den Wasserzusatz um das 5- bis 10-fache. Der Aufwand für dieses Vortriebsverfahren wird noch erhöht durch Entwässerung und Rückgewinnung der Bentonitsuspension und durch die Deponierung des geförderten Materials.In the first case, the soil dissolved by the cutting wheel is mixed with water, bentonite, polymers or the like in a mushy state, that the material can be sucked in by pumps and conveyed away. The soil slurry also forms a membrane at the face, the so-called filter cake, which is needed to support the working face. The volume of the removed amounts of soil increases in particular by the addition of water by 5 to 10 times. The cost of this tunneling process is further increased by dewatering and recovery of Bentonitsuspension and by the landfill of the subsidized material.
Bei der Erddruckunterstützung wird das gelöste Bodenmaterial in der Abbaukammer, aus dem Zwischenraum zwischen Schneidrad und Druckwand, mit Hilfe eines Schneckenförderers abgefördert. Die Förderschnecke fördert das Material auf ein Förderband in der SVM. Auch hierfür wird der Boden konditioniert, durch Injektion von Wasser, Bentonit, Polymeren o. ä. Konditionierungsmitteln und Vermischung mittels Schneidrad. Auch dieses Verfahren ist aus Gründen der Volumenvergrößerung aufwendig.In the earth pressure support, the dissolved soil material in the excavation chamber, from the space between the cutting wheel and pressure wall, carried away by means of a screw conveyor. The auger conveys the material onto a conveyor belt in the SVM. Again, the soil is conditioned by injection of water, bentonite, polymers o. Ä. Conditioners and mixing by means of a cutting wheel. Also, this method is expensive for reasons of volume increase.
Der oben angesprochene Schneckenförderer kann nur Steine mit einer geringen Kantenlänge, z. B. bis 20 cm, aufnehmen und fördern. Größere Steine und Blöcke im Boden müssen durch entsprechende Werkzeuge am Schneidrad, wie zum Beispiel Disken-Meißel, zerspant und damit förderbar gemacht werden. Werden größere Steine und Blöcke aus dem Bodenverband herausgebrochen, können sie in der Regel nicht mehr von dem Schneiodrad bzw. von den Diskenmeißeln zerkleinert werden. Diese größeren Steine und Blöcke gelangen in den unteren Bereich des Zwischenraumes zwischen Rückseite des Schneidrades und Druckwand der SVM. Diese Steine und Blöcke müssen durch Öffnungen in der Druckwand bei Luftüberdruck in der Abbaukammer händisch zerkleinert und aufwendig geborgen werden. Dies führt zu erheblichen Behinderungen und Verzögerungen im Bauablauf. Beim Hydroschild werden daher häufig Brecher vorgesehen, was beim Erddruckschild nicht üblich ist.The above-mentioned screw conveyor can only stones with a small edge length, z. B. to 20 cm, record and promote. Larger stones and blocks in the ground must be machined by appropriate tools on the cutting wheel, such as disc chisels, and thus be made eligible. If larger stones and blocks are broken out of the soil structure, they can usually no longer be crushed by the Schneiodrad or by the Diskenmeißeln. These larger stones and blocks enter the lower area of the space between the rear of the cutting wheel and pressure wall of the SVM. These stones and blocks must be crushed manually through openings in the pressure wall at air pressure in the excavation chamber and recovered consuming. This leads to considerable disabilities and delays in the construction process. When Hydro shield therefore crushers are often provided, which is not common in Erddruckschild.
Bei der Bodenentnahme und -förderung mit Rohrfördersystemen gem. dieser Erfindung, die sowohl beim Erddruck- als auch beim Hydroschild angewandt werden sollen können, in Abhängigkeit vom Durchmesser der Zylinderrohre, große Steine sowie Blöcke gefördert werden. Bei Zylindern mit einem Durchmesser von z. B. 1,5 m können Steine und Blöcke mit Kantenlängen bis 1,4 m abgefördert werden.In the soil removal and conveying with pipe conveyor systems acc. This invention, which should be applied to both Erddruck- and the hydroshield, depending on the diameter of the cylinder tubes, large stones and blocks are promoted. For cylinders with a diameter of z. B. 1.5 m stones and blocks with edge lengths up to 1.4 m can be carried away.
Die Behinderungen und Mehrkosten werden in der Folge erheblich reduziert bzw. vermieden, da Steine mit einem Durchmesser von mehr als 1 m äußerst selten im Boden anzutreffen sind.The hindrances and additional costs are subsequently significantly reduced or avoided, since stones with a diameter of more than 1 m are extremely rare in the ground.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Bodenmaterial vor der Druckwand einer SVM anzugeben, das keine oder kaum eine Konditionierung des Bodenmaterials zu Abforderzwecken erfordert und technisch wenig aufwendig ist.The invention has for its object to provide a method and apparatus for removing soil material in front of the pressure wall of an SVM, which requires little or no conditioning of the soil material for request purposes and is technically less expensive.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst.This object is solved by the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor der Druckwand der SVM befindliches Bodenmaterial mit Hilfe mindestens eines in die Druckwand eingebauten Rohres oder Kastens während des Vorschubs der SVM aufgenommen, wobei ein vorderer Schieber das vordere Ende des Rohrs oder Kastens freigibt und ein hinterer Schieber das hintere Ende des Rohrs oder Kastens abschließt. Anschließend wird das Rohr oder der Kasten von dem aufgenommenen Material geleert, wobei der vordere Schieber geschlossen und der hintere geöffnet ist. Das entnommene Material wird schließlich mit einem weiteren Fördermittel aus der SVM herausgefördert.In the method according to the invention, bottom material located in front of the pressure wall of the SVM is taken up with the aid of at least one tube or box built into the pressure wall during advancement of the SVM, with a front slider releasing the front end of the tube or box and a rear slider releasing the rear end of the tube Pipe or box completes. Subsequently, the tube or box is emptied of the received material with the front slider closed and the rear open. The removed material is finally conveyed out with a further funding from the SVM.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist mindestens ein parallel zur Achse der SVM angeordnetes Rohr oder einen entsprechenden Kasten auf, wobei der Querschnitt kreisförmig oder auch polygonal, zum Beispiel quadratisch sein kann. Am vorderen und hinteren Ende des Rohrs bzw. Kastens ist eine Verschlussvorrichtung vorgesehen, vorzugsweise in Form eines hydraulischen Schiebers. Da vor der Druckwand aufgrund der Vorschubkraft der SVM ein erheblicher Druck aufgebaut wird, wird das Material bei geöffnetem Schieber in das Rohr bzw. den Kasten hineingepresst und füllt dieses bzw. diesen mehr oder weniger vollständig aus. Nach dem Schließen des vorderen Schiebers und Öffnen des hinteren Schiebers kann nunmehr das Material aus dem Rohr bzw. dem Kasten entfernt werden. Hierfür können geeignete Räummittel vorgesehen werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, seitlich am Rohr oder am Kasten einen Anschluss für eine Saugvorrichtung vorzusehen, um mit dieser das Material zu entfernen.The inventive device for carrying out the method according to the invention has at least one parallel to the axis of the SVM arranged pipe or a corresponding box, wherein the cross section may be circular or polygonal, for example square. At the front and rear end of the tube or box, a closure device is provided, preferably in the form of a hydraulic slide. Since a considerable pressure is built up in front of the pressure wall due to the feed force of the SVM, the material is pressed into the tube or box with the slide open and fills this or these more or less completely. After closing the front pusher and opening the rear pusher, the material can now be removed from the pipe or box. For this purpose, suitable clearing means can be provided. Alternatively, it can also be provided to provide a connection for a suction device on the side of the tube or on the box in order to remove the material with it.
Die Erfindung ist für den Einsatz bei verschiedenartigen Bodenverhältnissen mit unterschiedlichen Konsistenzen geeignet. Wenn das Rohr oder der Kasten einen Durchmesser von zum Beispiel 1,5 m aufweist, können auch größere Steine bis 1,4 m Kantenlänge aufgenommen und gefördert werden.The invention is suitable for use in various soil conditions with different consistencies. If the pipe or box has a diameter of, for example, 1.5 m, larger stones up to 1.4 m edge length can be picked up and conveyed.
Da die SVM mit einem Schneidrad ausgestattet ist, mit dem der anstehende Boden vor der Druckwand und im Randbereich des Schildmantels gelockert, vermischt und homogenisiert wird, kommt es sehr leicht zum Verdrängen des unter Druck stehenden Materials in das offene Rohr bzw. den offenen Kasten hinein. Die eingelagerten Steine werden von dem Schneidrad gelöst und in den Zwischenraum von Druckwand und Schneidrad umgelagert. Bei der Aufnahme von Steinen mit einer Kantenlänge von mehr 1,4 m ist unter Umständen eine Zerspanung mit Hilfe geeigneter Werkzeuge am Schneidrad erforderlich. Da verhältnismäßig große Steine und Blöcke bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommen werden können, kann das Schneidrad mit ausreichend großen Durchtrittsöffnungen für die Steine versehen werden. Die Zerkleinerungswerkzeuge haben dementsprechend einen relativ großen Abstand voneinander, wodurch der konstruktive Aufwand und auch die Antriebskräfte für das Schneidrad reduziert werden.Since the SVM is equipped with a cutting wheel with which the pending soil in front of the pressure wall and in the edge region of the shield shell loosened, mixed and homogenized, it is very easy to displace the pressurized material into the open tube or the open box , The stored stones are released from the cutting wheel and relocated in the space of pressure wall and cutting wheel. When picking stones with an edge length of more than 1.4 m, it may be necessary to cut them using suitable tools on the cutting wheel. Since relatively large stones and blocks can be accommodated in the device according to the invention, the cutting wheel can be provided with sufficiently large passage openings for the stones. The crushing tools have accordingly a relatively large distance from each other, whereby the design complexity and also the driving forces for the cutting wheel can be reduced.
Auf die Anordnung eines Brechers, wie beim Hydroschild üblich, kann verzichtet werden.On the arrangement of a crusher, as usual in the hydro shield, can be dispensed with.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf die Konditionierung des aufzunehmenden Bodens verzichtet werden. Wie schon erwähnt, führt die Konditionierung zu einer beträchtlichen Volumenvergrößerung des zu fördernden Bodens und damit zu erheblichem zeitlichen Mehraufwand.In the application of the method and the device according to the invention can be dispensed with the conditioning of the male soil. As already mentioned, the conditioning leads to a considerable increase in volume of the soil to be conveyed and thus to considerable additional time.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet sicher und ist robust. Sie hat wenig Verschleiß und Verschleißteile lassen sich leicht austauschen.The device according to the invention works safely and is robust. It has little wear and wearing parts can be easily replaced.
Vorzugsweise ist eine SVM mit einer Mehrzahl von feststehenden Rohren oder Kästen ausgestattet, so dass durch entsprechende Steuerung der Schieber einige Rohre oder Kästen geschlossen und andere geöffnet sind, wodurch eine hohe Vorschubleistung für die SVM erzielt wird.Preferably, an SVM is equipped with a plurality of fixed pipes or boxes, so that by appropriate control of the slides some pipes or boxes are closed and others are opened, whereby a high feed rate for the SVM is achieved.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf im Schnitt kreisförmige Tunnel beschränkt ist, sondern auch ovale oder rechteckige Tunnelquerschnitt hergestellt werden können.Another advantage of the invention is that the application of the device according to the invention is not limited to circular in section tunnel, but also oval or rectangular tunnel cross-section can be made.
Um den Eintritt des Bodenmaterials in das Rohr und den Kasten zu erleichtern, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Rohr oder der Kasten einen konischen Eintrittsquerschnitt aufweist, wobei der Schieber hinter dem konischen Eintrittsquerschnitt angeordnet ist.In order to facilitate the entry of the soil material into the tube and the box, according to one embodiment of the invention it is provided that the tube or the box has a conical inlet cross-section, wherein the slide is arranged behind the conical inlet cross-section.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.An embodiment of the invention will be explained below with reference to drawings.
In
In den
Durch den nicht gezeigten Vorschubantrieb für die SVM wird vor der Druckwand
In
Die in den
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DE102013110730B4 (en) * | 2013-09-27 | 2015-10-01 | Werner Möbius Engineering GmbH | Method and apparatus for removing soil material in front of the pressure wall of a shield tunneling machine (SVM) and a cutting wheel for the device |
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