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Verfahren zum Bohren eines kreisförmigen Tunnels und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren eines
kreisförmigen Tunnels, bei dem in Tunnelrichtung eine Führungsbohrung mit kleinerem
Durchmesser als der Tunneldurchmesser vorgetrieben wird und ihr nacheilend in die
Ortsbrust ein ringförmiger Schlitz gefräst wird, dessen Außendurchmesser dem Tunneldurchmesser
entspricht, und anschließend das stehengebliebene Kernmaterial gewonnen wird.
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Es sind verschiedene Maschinen zum Bohren eines kreisförmigen Tunnels
bekannt, die nach dem vorstehend angegebenen Verfahren arbeiten. Eine dieser bekannten
Maschinen weist einen etwa dem Tunnelquerschnitt entsprechenden, vordrückbaren,
umlaufenden Zylinder auf, der an seiner Stirnseite Fräswerkzeuge zum Herstellen
eines ringförmigen Schlitzes in der Ortsbrust trägt und der mit schraubenförmigen
Leitschienen zum Abfördern des Bohrgutes versehen ist. Weiterhin weist diese Maschine
einen konzentrisch zum Zylinder angeordneten Bohrkopf kleineren Durchrnessers auf,
der eine Führungsbohrung in der Mitte des gleichzeitig vom Zylinder ausgeschnittenen
Bohrkerns bohrt.
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Eine ähnliche Anordnung des Bohrkopfes für die Führungsbohrung zeigen
auch die anderen bekannten Maschinen, nämlich daß dieser in der Mitte des Kerns
angeordnet ist. Dies hat den Nachteil, daß der Kern, ehe er von der Ortsbrust entfernt
werden kann, zerkleinert werden muß, da er als Ganzes nicht an der Bohrmaschine
vorbeitransportiert werden kann. Aus diesem Grund weisen auch einige der bekannten
Maschinen zusätzliche Werkzeuge auf, die gleichzeitig mit dem Kernbohrer arbeiten
und den Kern zerkleinern, wodurch natürlich ein erheblicher Mehraufwand an Energie
und Zeit erforderlich wird.
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Diese Nachteile werden gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dadurch
vermieden, daß die Führungsbohrung so exzentrisch im Tunnelquerschnitt angesetzt
wird, daß der ringförmige Schlitz in sie einschneidet, und daß der innerhalb des
ringförmigen Schlitzes verbleibende Bohrkern durch einen in den Schlitz und gegebenenfalls
auch die Führungsbohrung eingeführten Greifer zunächst abgestützt, dann erfaßt und
im Ouerschnitt im ganzen, in Tunnellängsrichtung in einzelne Abschnitte unterteilt
gewonnen wird.
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Die zur Durchführung dieses Verfahrens verwendete Tunnelbohrmaschine
weist in an sich bekannter Weise einen dem Tunnelquerschnitt etwa entsprechenden
vordrückbaren und umlaufenden Zylinder auf, der an seiner Stirnseite Fräswerkzeuge
trägt und an dem schraubenförmige Leitschienen zum Abfördern des Bohrgutes angeordnet
sind, und ist außerdem innerhalb des Zylinders mit einem ebenfalls die Ortsbrust
angreifenden Bohrkopf von kleinerem Durchmesser als der Tunneldurchmesser zum Herstellen
einer Führungsbohrung versehen. Erfindungsgemäß ist bei dieser Maschine der Bohrkopf
so exzentrisch zum Zylinder angeordnet, daß der Zylinder in die Führungsbohrung
einschneidet, und ist ferner der Antriebsmotor für die Tunnelbohrmaschine im Querschnitt
kleiner als die Führungsbohrung und liegt in ihrer Flucht, so daß der Bohrkern im
ganzen über den Antriebsmotor hinweg zurücktransportiert werden kann.
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Vorzugsweise ist zum Vordrücken der Tunnelbohrmaschine in Tunnelrichtung
ein spreizbarer Verankerungsring vorgesehen, der sich beim Spreizen an die etwa
zylindrische Tunnelwand anlegt. An dem auf diese Weise verschiebungssicher gehaltenen
Verankerungsring stützen sich hydraulische Pressen zum Vordrücken der Maschine ab.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist in einer im Tunnel verfahrbaren,
in Verbindung mit der Tunnelbohrmaschine verwendeten Greifervorrichtung zu sehen,
an deren Vorderseite, in Vortriebsrichtung etwa waagerecht vorstehend, ein unterer
und ein oberer Greiferarm angeordnet sind, deren vordere Greifenden der Ouerschnittsform
des Bohrkerns angepaßt sind und die sich beim Vorfahren der Greifervorrichtung in
den Zylinder der Tunnelbohrmaschine hinein- und unter bzw. über den Bohrkern schieben.
Der untere,
der Abstützung des Bohrkerns dienende Greiferarm ist
starr mit dem Fahrgestellrahmender Greifervorrichtung verbunden, während der obere
Greiferarm um eine horizontale Achse in engem Bereich mittels einer hydraulischen,
aus Kolben und Zylinder bestehenden Vorrichtung schwenkbar ist, so daß sein vorderes
Greifende zum Erfassen und Lösen des Bohrkerns abwärts gepreßt werden kann.
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Durch die exzentrische Anordnung des Bohrkopfes für die Führungsbohrung
wird an einer Seite des Kerns eine genügend große Öffnung geschaffen, um den Kern
im ganzen erfassen und von der Ortsbrust entfernen zu können. Ein vorheriges Zerkleinern,
wie es bei den bekannten Vorrichtungen notwendig ist, wird nicht nur vermieden,
sondern ist sogar unerwünscht, da hierdurch der Abtransport nur unnötig erschwert
wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtungen nach
der Erfindung dargestellt, an Hand welcher das Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise
erläutert wird. Es zeigt Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht der Tunnelbohrmaschine
und der Greifervorrichtung, Fig.2 und 3 die Tunnelbohrmaschine und die Greifervorrichtung
in zwei verschiedenen Stellungen zueinander.
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Fig.4 im größeren Maßstab die Tunnelbohrmaschine, Fig. 5 einen Schnitt
nach der Linie 5-5 in Fig. 4, Fig. 6 im größeren Maßstab einen Teil des Drucklagers
der Tunnelbohrmaschine, Fig. 7 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 7-7 in Fig. 4,
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 4, Fig.9 die Greifervorrichtung,
Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 in Fig. 9 und Fig. 11 einen Schnitt nach
der Linie 11-11 in Fig. 9. Die dargestellte Geräteeinheit besteht aus einer Tunnelbohrmaschine
1 und-einer Greifervorrichtung2, «-elch letztere zum Herausnehmen des beim Bohren
entstehenden Bohrkerns dient. Die ganze Geräteeinheit ist auf Schienen 3 beweglich.
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Die Tunnelbohrmaschine 1 weist einen Kernbohrer 10 auf, der aus einem
Stützring 11 und einem Zylinder 12, an dessen Vorderseite Fräswerkzeuge 13 angebracht
sind, besteht. Diese Werkzeuge sowie die Werkzeuge des Bohrkopfes 14 für die Führungsbohrung
sind konische, drehbar gelagerte Fräser. Solche Fräser sind an sich bekannt und
daher nicht weiter beschrieben.
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Innerhalb des Zylinders 12 ist eine Anzahl von schraubenlinienförmigen
Leitschienen 15 vorgesehen. Die Enden 16 dieser Leitschienen 15 (Fig. 4,5) springen
derart vor, daß das von den Fräswerkzeugen gelöste Material aus der Bohrzone herausgefördert
wird. Dieses Material kann dann mit Hilfe der Greifervorrichtung 2 entfernt werden.
Der Zylinder 12 und die Leitschienen 15 sind derart bemessen, daß das gewünschte
Spiel im von den Werkzeugen geschnittenen Ringschlitz entsteht.
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Der Bohrkopf 14 ist am Ende einer Welle 20 montiert, die exzentrisch
in dem Zylinder 12 angeordnet ist. Somit wird in den unteren Teil des Bohrkernes
ein im Querschnitt bogenförmiger Durchstich 22 geschnitten. -Im Abstand von dem
Stützring 11 ist ein spreizbarer Verankerungsring 25 vorgesehen, der mittels einer
Schraubspindel26 gespreizt werden kann. Bei Spreizung des Verankerungsringes 25
legt er sich unverschiebbar an der Wand des bereits gebohrten Tunnelteiles an. Auf
dem Verankerungsring 25 ist eine Anzahl von hydraulischen Pressen 27 montiert, die
mit dem Stützring 11 verbunden sind. Letzter ist ferner mit einem Führungsring 28
versehen, der ebenfalls mittels einer Schraubspindel 26' spreizbar ist, und zwar
derart, daß die Bohrmaschine axial verschiebbar, jedoch genau geführt ist.
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An seinem am Stützring 11 liegenden Ende weist der Zylinder
12 einen nach innen gerichteten Flansch 30 auf. Die Stirnseite dieses Flansches
30 bildet eine Laufbahn, die einer entsprechenden Laufbahn des Stützringes 11 gegenüberliegt.
Zwischen diesen Laufbahnen sind Druckrollen 31 angeordnet, so daß ein reibungsarmes
Lager gebildet ist. Ein ringförmiger Zahnkranz 32 ist an dem Flansch 30 befestigt
und kämmt mit einem auf der Welle 20 des Steuerbohrkopfes 14 befestigten Zahnrad
33.
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Diese Welle 20 ist in einem Armkreuz 34 (Fig. 8) drehbar gelagert,
das aus einem Stück mit dem Stützring 11 besteht oder starr an diesem befestigt
ist. Zwischen der Welle 20 und einer Hohlwelle 35 des Antriebsmotors 36 der Bohrmaschine
1 ist eine axial verschiebliche Antriebsverbindung vorgesehen. Der Antriebsmotor
36 treibt somit gleichzeitig den Bohrkopf 14 über die Welle 20 und den Zylinder
12 über eben diese Welle, das Zahnrad 33 und den Zahnkranz 32 an.
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Die Greifervorrichtung 2 weist einen Fahrgestellrahmen 38 mit Rädern
39 auf, der auf den Schienen 3 beweglich ist. Dieser Fahrgestellrahmen 38 ist mit
den notwendigen Antrieben versehen, um ihn zu bewegen und andere Arbeitsgänge durchzuführen.
Die Greifervorrichtung 2 weist ferner einen unteren Greiferarm 40 auf, bestehend
aus zwei gebogenen Seitenteilen 41 und einem halbzylindrischen Mittelteil 42 (Fig.9).
Die Form dieses Greiferarmes entspricht der Form des unteren Teiles des Kernes 21.
Er wird unter den Kern 21 geschoben, wenn das Bohren des Tunnels fortschreitet.
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Ferner ist ein oberer Greiferarm 43 vorgesehen, der über dem unteren
angeordnet ist. Das vordere Ende dieses zweiten Greiferarmes 43 hat eine dem Zylinder
12 angepaßte Form, so daß er über den Kern 21 geschoben werden kann, während dieser
entsteht. Der Greiferarm 43 isst auf einer Achse 44 am Fahrgestellrahmen 38 schwenkbar
gelagert. Hinter der Achse 44 ist eine hydraulische Vorrichtung 45 auf dem Fahrgestellrahmen
38 angeordnet, die ein Anpressen des vorderen Endes des Greiferarmes 43 gegen die
obere Seite des Kernes 25 ermöglicht.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 sind ferner nicht dargestellte
Ansaugmittel über eine Leitung 46 mit Ansaugstutzen 47 verbunden. Diese Ansaugstutzen
47 münden bei vorgefahrener Greifervorrichtung unten im Zylinder 12 neben den Werkzeugen
13. Das durch das Bohren in diesem Bereich sich ansammlnde Bohrgut kann somit entfernt
und in einen Wagen 48 gefördert werden.
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Zum Arbeiten wird die Tunnelbohrmaschine gegen die Ortsbrust 4 des
Tunnels 5 vorgeschoben. Die Pressen 27 sind in eingezogener Stellung bereit zum
Ausfahren (Fig.2), und der Verankerungsring 25 wird durch Betätigung der Schraubspinde126
gegen die Wand des Tunnels 5 angepreßt. Die Greifervorrichtung 2 wird dann in Richtung
des Pfeiles bewegt, und zwar bis die Greiferarme 40, 43 sich ganz.duh
| den Zylinder 12 vorgeschoben haben un4",y,b |
| Ansaugstutzen 47 sich neben den We |
| befinden. i°0. n,w' |
Anschließend wird der Antriebsmotor 36 angelassen, worauf der Bohrkern
beim Vorwärtsbewegen der Tunnelbohrmaschine 1 an seinem Umfang gelöst wird. Gleichzeitig
rückt die Greifervorrichtung 2 mit vor, so daß der Kern zwischen die Greiferarme
40, 43 gelangt. Die Pressen 27 sollten bei einmaligem Ausfahren eine Längsbewegung
zulassen, die der gewünschten Bohrkernlänge entspricht. Nach Betätigung der Vorrichtung
45 wird der Kern zwischen den Enden der Greiferarme 40, 43 festgeklemmt. Falls der
Kern sich nicht von der Ortsbrust löst, so wird ein kleiner Bohrer 49, der am Fahrgestellrahmen
38 angebracht ist, betätigt, der eine Längsbohrung in den Kern bohrt. In diese Bohrung
wird eine Sprengladung eingeführt, die den Kern 21 von der Ortsbrust trennt. Die
Greifervorrichtung 2 kann dann zurückgefahren werden; sie nimmt dabei den Kern 21
mit.
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In Fig.9 bis 11 ist eine gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelte Greifervorrichtung
dargestellt. Das herausgeschnittene Material wird bei drehendem Zylinder 12 aufwärts
und rückwärts durch die Leitschienen 15 bewegt. Von seiner obersten Position fällt
dieses Material auf ein Transportband 50, das an Trägern 51 des Greiferarmes 43
befestigt ist. Das Transportband 50, das von Antriebsrollen 52 bewegt wird, bringt
dieses Material in den Wagen 48.
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Die dargestellte Geräteeinheit erlaubt, große Ausbruchsmassen von
der Ortsbrust auf einmal zu entfernen, die um eine kurze Strecke rückwärts transportiert
und beispielsweise in entsprechenden seitlichen Nischen entladen werden können.
Die Greifervorrichtung 2 kann somit sofort wieder verwendet werden. Sie wird nicht
länger entfernt, als zum Wiedereinsatzfähigmachen der Tunnelbohrmaschine notwendig
ist. Das herausgenommene Material kann dann in an sich bekannter Weise aus dem Tunnel
entfernt werden.