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HINTERGRUND
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TECHNISCHES GEBIET
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Vorliegende Erfindung betrifft eine Tunnelbau-Hilfsvorrichtung, die bei dem Vortrieb von sich kreuzenden Tunnels eingesetzt wird.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Tunnel werden normalerweise mit Hilfe einer Bohrmaschine vorgetrieben, die an der Maschinenvorderseite einen Schneidkopf mit einer Bohrkrone und Greifer (Englisch: Gripper) auf der rechten und linken Seite des hinteren Bereichs der Maschine aufweist.
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Diese Bohrmaschine treibt den Tunnel mit dem Schneidkopf vor, der sich unter dichter Anpressung dreht, wobei der linke und der rechte Greifer gegen die linke und rechte Seitenwand des Tunnels drücken.
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Wenn eine Bohrmaschine wie diese verwendet wird, um zwei oder mehr sich kreuzende Tunnel vorzutreiben, verschwindet die Seitenwand, an welcher die Greifer verspannt werden, an dem Kreuzungsbereich, wenn ein neuer Tunnel vorgetrieben wird, der sich mit einem vorhandenen Tunnel kreuzt. Ein Tunnelvortrieb mittels der vorgenannten Bohrmaschine ist daher nicht möglich.
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Patentliteratur 1 beschreibt zum Beispiel eine Reaktionskraftaufnahmekonstruktion zum Einsatz an einer Tunnelverzweigung, an der eine der Reaktionskraft standhaltende Wand, an die der Greifer gedrückt wird, durch Baumaßnahmen in einem vorhandenen Tunnel vorgesehen wird.
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ZITIERTE DOKUMENTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung 2002-364286 (offengelegt am 18. Dezember 2002)
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ÜBERSICHT
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Bei der vorstehend beschriebenen, bekannten Reaktionskraftaufnahmekonstruktion, die an einer Tunnelverzweigung eingesetzt wird, haben sich die folgenden Probleme gezeigt.
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Die in der vorgenannten Veröffentlichung beschriebene Reaktionskraftaufnahmekonstruktion für den Einsatz an einer Tunnelverzweigung muss durch Baumaßnahmen in einem vorhandenen Tunnel eingerichtet werden. Bei einer Anzahl von Tunnelverzweigungen muss diese Reaktionskraftaufnahmekonstruktion durch Baumaßnahmen an jeder einzelnen Kreuzung eingerichtet werden, weshalb diese Aufgabe äußerst zeitaufwendig ist und unter Umständen zur Folge hat, dass die Effizienz beim Konstruieren des Tunnels mit einer Tunnelbohrmaschine dadurch verringert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tunnelbau-Hilfsvorrichtung anzugeben, die nicht dazu führt, dass die Konstruktionseffizienz mit einer Tunnelbohrmaschine verringert wird, selbst wenn Tunnelkreuzungen ausgebrochen werden müssen.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem bereits ausgebrochenen ersten Tunnel installiert, um den Ausbruch mit der Bohrmaschine zu unterstützen, die den Ausbruch mit einem sich drehenden Schneidkopf durchführt, während ein Greifer an eine Seitenwand gedrückt wird, wenn die Bohrmaschine zum Ausbrechen eines den ersten Tunnel kreuzenden zweiten Tunnels eingesetzt wird, wobei die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung einen Reaktionskraftaufnehmer und ein Stützelement umfasst. Der Reaktionskraftaufnehmer bildet eine Ersatzfläche für die Seitenwand des zweiten Tunnels auf der Seite des ersten Tunnels an der Stelle, an der sich der erste und der zweite Tunnel kreuzen, wenn der zweite Tunnel mit der Bohrmaschine ausgebrochen wird, wobei der Greifer der Bohrmaschine an die Ersatzfläche gedrückt wird. Das Stützelement ist derart installiert, dass dieses an die Seitenwand des ersten Tunnels gedrückt wird, den Reaktionskraftaufnehmer in dem ersten Tunnel stützt und sich bezüglich der Seitenwand des ersten Tunnels vor und zurück bewegen kann.
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Hier wird ein Reaktionskraftaufnehmer, der eine als Teil der Seitenwand des zweiten Tunnels dienende Ersatzfläche bildet, auf der Seite des vorhandenen ersten Tunnels vorgesehen, damit unter Einsatz der Bohrmaschine mit Greifern, die an die linke und an die rechte Seitenwand des Tunnels gedrückt werden, eine Kreuzung zwischen einem vorhandenen ersten Tunnel und einem neu gebohrten zweiten Tunnel ausgebrochen werden kann. Es wird ein Stützelement vorgesehen, das den Reaktionskraftaufnehmer stützt, wobei das Stützelement an die Seitenwand des ersten Tunnels gedrückt wird, um den Reaktionskraftaufnehmer in der gewünschten Position zu fixieren.
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Da der Reaktionskraftaufnehmer hier eine Ersatzfläche für die Seitenwand des zweiten Tunnels bildet, hat dieser vorzugsweise die gleiche Form wie die Seitenwand des zweiten Tunnels. Das Stützelement hat vorzugsweise auch einen Stempel oder dergleichen Mechanismus zur Verspannung gegen die Seitenwand des ersten Tunnels. Weiterhin ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung mit Rädern versehen, damit die Vorrichtung, wenn das Stützelement von der Seitenwand des ersten Tunnels abgerückt wird, fahren kann, geschleppt werden kann oder auf einen Transporter oder dergleichen geladen werden kann, um in dem Tunnel bewegt zu werden.
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Es können also Stellen, an denen wegen einer Kreuzung mit dem vorhandenen ersten Tunnel keine Seitenwand des zweiten Tunnels vorhanden ist, mit der Ersatzfläche des Reaktionskraftaufnehmers abgesperrt werden, so dass der Bohrbetrieb zum Bohren des Kreuzungsbereichs des ersten und des zweiten Tunnels mit einer üblichen Bohrmaschine, die während des Bohrens eine Reaktionskraft von der Seitenwand aufnimmt, fortgesetzt werden kann.
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Bei der vorliegenden Tunnelbau-Hilfsvorrichtung ist das Stützelement, das den Reaktionskraftaufnehmer in dem ersten Tunnel stützt, derart vorgesehen, dass dieses bezüglich der Seitenwand des ersten Tunnels vor und zurück bewegt werden kann. Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung kann daher an der Stelle, an der der Abbau einer Kreuzung abgeschlossen ist, ohne Weiteres bewegt werden, und sogar wenn eine Vielzahl von Tunnelkreuzungen vorgesehen ist, lässt sich die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung problemlos zu dem gewünschten Ort verbringen. Die Effizienz beim Bau eines Tunnels mit Kreuzungen wird daher gesteigert.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, ferner umfassend ein Fahrelement zum Fahren in dem ersten und in dem zweiten Tunnel.
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Hier hat die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung ein Fahrelement, das eine Bewegung durch den Tunnel erlaubt.
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An Baustellen mit einer Vielzahl von Tunnelkreuzungen kann diese Tunnelbau-Hilfsvorrichtung folglich zu jeder dieser Kreuzungen verbracht werden. Die Effizienz beim Tunnelbau wird dadurch gesteigert.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt, wobei das Fahrelement Laufräder und eine Antriebsmaschine oder Batterie als Antriebsquelle für die Drehung der Laufräder hat.
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Hier ist eine selbstfahrende Tunnelbau-Hilfsvorrichtung mit Laufrädern und einer Antriebsmaschine, Batterie oder dergleichen konfiguriert.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung kann sich daher durch ihre eigene Kraft durch einen Tunnel bewegen, wodurch die Effizienz beim Bau eines Tunnels mit Tunnelkreuzungen gesteigert wird.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt, wobei das Fahrelement Laufräder und Verbindungselemente hat, die mit einem Schleppfahrzeug verbunden sind, das durch den ersten und den zweiten Tunnel fahren kann.
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Hier ist eine schleppbare Tunnelbau-Hilfsvorrichtung konfiguriert, indem Verbindungselemente vorgesehen sind, die die Laufräder mit dem Schleppfahrzeug verbinden.
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Da diese Tunnelbau-Hilfsvorrichtung durch ein Schleppfahrzeug etc. durch den Tunnel geschleppt werden kann, wird die Effizienz bei einem Tunnelbau mit Kreuzungen gesteigert.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis vier, wobei die Stützkomponenten teilbar sind in eine Vielzahl von Elementen/Teilen.
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Vorliegend kann das Stützelement in eine Vielzahl von Elementen geteilt werden.
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Deshalb kann die Vorrichtung, wenn sie um eine Tunnelkurve manövriert werden muss, aufgrund ihrer Teilung diese Kurve ohne Probleme passieren.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis fünf, wobei der Reaktionskraftaufnehmer an der Ersatzfläche vorgesehen ist und einen Ausbruchbereich hat, der durch die Bohrmaschine ausgebrochen werden kann.
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Hier ist auf der Oberfläche des Bereichs, der die Ersatzfläche des Reaktionskraftaufnehmers wird, Beton oder ein anderer solcher Ausbruchbereich vorgesehen.
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Wenn die Bohrmaschine eine Tunnelkreuzung passiert, wird der Ausbruchbereich durch den Schneidkopf an dem distalen Ende ausgebrochen, wodurch dem Bereich, der die Ersatzfläche des Reaktionskraftaufnehmers wird, die gleiche Form wie die der Seitenwand des zweiten Tunnels verliehen werden kann. Es ist daher nicht notwendig, die Form der Ersatzfläche des Reaktionskraftaufnehmers exakt an die Form der Tunnelseitenwand anzupassen.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis fünf, wobei der Reaktionskraftaufnehmer einen Winkeleinstellmechanismus für die Einstellung des Winkels der Ersatzfläche umfasst.
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Hier stellt der Winkeleinstellmechanismus den Winkel der Ersatzfläche des Reaktionskraftaufnehmers ein.
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Somit kann der Winkel des Bereichs, der die Ersatzfläche wird, in Anpassung an die Form der Seitenwand des zweiten Tunnels eingestellt werden.
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem Tunnel eingesetzt und umfasst ein Fahrelement, ein Stützelement und einen Reaktionskraftaufnehmer. Das Fahrelement erlaubt die Verlegung der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung an einen anderen Ort. Das Stützelement hat einen Stützstempel. Der Stützstempel wird an die Tunnelseitenwand gedrückt und erlaubt eine Fixierung der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung in dem Tunnel. Der Reaktionskraftaufnehmer ist an einem ersten Ende des Stützelements in einer Richtung angeordnet, die die Seitenwand des Tunnels nicht kreuzt, und hat eine Fläche, die sich in einer die Seitenwand des Tunnels kreuzenden Richtung ausbreitet.
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Wenn mit der Bohrmaschine ein Tunnel ausgebrochen werden muss, der sich mit einem vorhandenen Tunnel kreuzt, lässt sich somit die für den Vortrieb an der Kreuzung benötigte Reaktionskraft erzielen. Dabei lässt sich der Reaktionskraftaufnehmer, der für den Abbau der Tunnelkreuzung eingesetzt wird, ohne Weiteres installieren und an einen anderen Ort verlegen, wodurch der Prozess der Herstellung von Kreuzungen wesentlich vereinfacht wird, wenn eine Anzahl von Kreuzungen vorgesehen ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht der Konfiguration einer Bohrmaschine, die bei einem Tunnelvortriebsverfahren eingesetzt wird, an dem die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beteiligt ist;
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2 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand eines Tunnelvortriebs mit Hilfe der Bohrmaschine in 1 und der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung in dieser Ausführungsform zeigt;
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3A zeigt in einer Aufsicht einen Zustand, in welchem die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung in einem Tunnel installiert wurde; 3B zeigt einen Querschnitt ihrer hinteren Endseite; 3C ist eine Seitenansicht und 3D zeigt einen Querschnitt ihrer Vorderseite;
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4A und 4B zeigen jeweils in einer Aufsicht und in einer Schrägansicht einen Zustand, in dem die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung in 2 in einem Tunnel installiert wurde;
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5A zeigt in einer Aufsicht einen Zustand, in dem sich die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung in 2 in dem Tunnel bewegen kann; 5B zeigt einen Querschnitt ihrer hinteren Endseite; 5C ist eine Seitenansicht, 5D zeigt einen Querschnitt ihrer Vorderseite;
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6A und 6B zeigen jeweils in einer Aufsicht und in einer Schrägansicht einen Zustand, in dem sich die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung in 2 in dem Tunnel bewegen kann;
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7A und 7B zeigen die Vorgehensweise bei einem Tunnelvortrieb durch das Tunnelvortriebsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8A und 8B zeigen die Vorgehensweise bei einem Tunnelvortrieb durch das Tunnelvortriebsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9A und 9B zeigen die Vorgehensweise bei einem Tunnelvortrieb durch das Tunnelvortriebsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10A und 10B zeigen die Vorgehensweise bei einem Tunnelvortrieb durch das Tunnelvortriebsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 ist eine Schnittansicht der Innenkonfiguration der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12A und 12B zeigen schematisch einen Mechanismus zum Einstellen des Winkels des Reaktionskraftaufnehmers der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung in 11; und
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13 ist eine Seitenansicht der Konfiguration der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie das Tunnelvortriebsverfahren, bei welchem die Vorrichtung eingesetzt wird, werden nachstehend mit Bezug auf die 1 bis 10B beschrieben.
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Die Bohrmaschine 10 (1 etc.) in dieser Ausführungsform ist eine TBM (Tunnelbohrmaschine), insbesondere jedoch eine Bohrmaschine, die als Greifer-TBM (Gripper-TBM) oder Hartgestein-TBM bekannt ist. Wie 4 zeigt, sind die Tunnel (erster und zweiter Tunnel T1 und T2), die mit der Bohrmaschine 10 ausgebrochen/vorgetrieben werden, in dieser Ausführungsform Tunnel mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. Die Querschnittform der erfindungsgemäßen Tunnel ist nicht auf eine Kreisform beschränkt. Sie kann auch elliptisch, doppelkreisförmig, hufförmig sein und dergleichen.
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Konfiguration der Bohrmaschine 10
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In dieser Ausführungsform wird die in 1 dargestellte Bohrmaschine 10 zum Ausbrechen/Vortreiben des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 (siehe 2 etc.) eingesetzt. Die in dieser Ausführungsform beschriebene Bohrmaschine 10 hat eine dafür typische Konfiguration, wobei der Abbau des Gesteins durch einen sich drehenden Schneidkopf erfolgt, der nach hinten durch einen Greifer 12a abgestützt wird.
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Die Bohrmaschine 10 wird eingesetzt, um bei ihrem Vortrieb in einem Tunnel Hartgestein abzubauen. Wie 1 zeigt, hat die Bohrmaschine 10 einen Schneidkopf 11, den Greifer 12a und einen Druckstempel 13.
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Wie 1 zeigt, ist der Schneidkopf 11 an der vorderen Endseite des Bohrmaschine 10 angeordnet und baut mit Hilfe einer Vielzahl von Schneidscheiben 11a, die an der vorderen Endfläche angeordnet sind, Felsgestein ab, indem er sich um die zentrale Achse des im Wesentlichen kreisförmigen Tunnels dreht. Der Schneidkopf 11 befördert Grundgestein, Geröll usw., das durch die Schneidscheiben 11a fein zerkleinert wurde, über eine in der Oberfläche gebildete Öffnung (nicht gezeigt) in seinen Innenraum.
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Wie 1 zeigt, ist ein Greifer-Halterungselement 12 an der Rückseite der Bohrmaschine 10 angeordnet und bildet den rückseitigen Körper der Bohrmaschine 10. Die Greifer 12a sind in der Breitenrichtung des Greifer-Halterungselements 12 auf beiden Seiten vorgesehen.
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Wie 2 zeigt, drücken die Greifer 12a gegen die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2, der eben vorgetrieben wird, wodurch die Bohrmaschine 10 in dem zweiten Tunnel T2 abgestützt wird.
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Wie 1 zeigt, ist der Druckstempel 13 in der Mitte der Bohrmaschine 10 angeordnet und bildet den Mittelkörper der Bohrmaschine 10. Der Druckstempel 13 fährt zwischen dem Schneidkopf 11 und den Greifern 12a aus oder ein, damit die Bohrmaschine während des Abbaus stückweise durch den zweiten Tunnel T2 bewegt werden kann.
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Wie 1 zeigt, ist zwischen dem Schneidkopf 11 und dem Druckstempel 13 ein Stützelement 14 angeordnet und bildet zusammen mit dem Schneidkopf 11 den vorderen Körper der Bohrmaschine 10. Das Stützelement 14 stützt den vorderen Körper der Bohrmaschine 10 in dem zweiten Tunnel T2 ab.
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Da die Bohrmaschine 10 in der vorstehend beschriebenen Weise konfiguriert ist, werden die Greifer 12a an die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 gepresst. Dadurch wird die Bohrmaschine 10 derart gehalten, dass diese sich in dem zweiten Tunnel T2 nicht bewegt, und in diesem Zustand wird der Druckstempel 13 ausgefahren, während sich der Schneidkopf 11 an der Vorderseite dreht, so dass der Schneidkopf 11 genau passend an Ort und Stelle geschoben wird und der Vortrieb durch Felsgestein etc. voranschreitet. Dabei wird mit der Bohrmaschine 10 das fein zertrümmerte Felsgestein usw. auf einem Förderband (nicht gezeigt) oder dergleichen zur Rückseite gefördert. Dies ermöglicht ein tieferes Vordringen der Bohrmaschine 10 in den zweiten Tunnel T2 (siehe 2).
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Das heißt, bei der Bohrmaschine 10 drücken die Greifer 12a, die weiter zur Rückseite angeordnet sind als der den Abbau durchführende Schneidkopf 11, während des Vortriebs gegen die Wand T2a des zweiten Tunnels, und dieses ist Voraussetzung für den Vortrieb in den zweiten Tunnel T2.
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Konfiguration der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20
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Wie 2 zeigt, wird die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 gemäß dieser Ausführungsform während des Vortriebs des zweiten Tunnels T2, der den ersten Tunnel T1 kreuzt, auf der Seite des vorhandenen ersten Tunnels T1 an der Kreuzung zwischen dem ersten Tunnel T1 und dem zweiten Tunnel T2 installiert. In dem ersten Tunnel T1 werden zwei solche Tunnelbau-Hilfsvorrichtungen 20 installiert, so dass diese den zweiten Tunnel T2 an der Kreuzung des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 von beiden Seiten flankieren.
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Während der zweite Tunnel T2 vorgetrieben wird, bildet die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 eine Ersatzfläche, die zu einem Ersatz der Seitenwand T2a in dem Abschnitt wird, in dem keine Seitenwand T2a vorhanden ist und der bei dem Vortrieb des zweiten Tunnels T2 an der Kreuzung zwischen dem ersten Tunnel T1 und dem zweiten Tunnel T2 entsteht.
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Genauer umfasst die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20, wie in 2 gezeigt, einen Reaktionskraftaufnehmer 21 und erste und zweite Teilelemente 22 und 23.
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Reaktionskraftaufnehmer 21
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Der Reaktionskraftaufnehmer 21 ist auf der Seite des vorhandenen ersten Tunnels T1 vorgesehen, um eine Ersatzfläche in dem Abschnitt zu bilden, in dem keine Seitenwand des zweiten Tunnels T2 vorhanden ist und der an der Kreuzung zwischen dem ersten und dem zweiten Tunnel T1 und T2 vorliegt. Wie 2 zeigt, ist der Reaktionskraftaufnehmer 21 an der Vorderseite der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 angeordnet und hat einen Stützstempel 21a, eine Reaktionskraftaufnahmefläche (Ersatzfläche) 21b, Laufräder (Fahrelemente) 21c und ein Abtragselement 21d. Die Vorderseite der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 ist ein erstes Ende eines Stützelements 22a (nachstehend erläutert) in einer Richtung, die sich nicht mit der Seitenwand des ersten Tunnels T1 kreuzt, und liegt auf der Seite, auf der sich der zweite Tunnel T2 befindet. Die Reaktionskraftaufnahmefläche hat eine Fläche, die sich in der Richtung ausbreitet, die sich mit der Seitenwand des ersten Tunnels T1 kreuzt.
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Der Stützstempel 21a ist derart vorgesehen, dass dieser bezüglich der Seitenwand Ta1 des ersten Tunnels T1 vor und zurück bewegt werden kann, um die Reaktionskraftaufnahmefläche 21b als Ersatzfläche für die Seitenwand T2a in dem Abschnitt des zweiten Tunnels T2 anzuordnen, in dem keine Seitenwand T2a vorhanden ist, nämlich an der Kreuzung des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2. Wie 3D zeigt, sind zwei dieser Stützstempel 21a an der Seitenfläche des Reaktionskraftaufnehmers 21 vertikal ausgerichtet.
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Das heißt, wenn die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 an der Kreuzung des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 installiert wird, bewegen die Stützstempel 21a die Reaktionskraftaufnahmefläche 21b in eine bestimmte vorspringende Position, so dass diese Teil der Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 wird, der durch die Bohrmaschine 10 vorgetrieben wird, wie in den 3A, 4A etc. dargestellt.
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Wenn sich die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 durch den ersten Tunnel T1 bewegt, wie in den 5A, 6A etc. dargestellt, werden die Stützstempel 21a in eine bestimmte Rückzugsposition gebracht, damit die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 an der Kreuzung des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 angeordnet werden kann.
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Die Reaktionskraftaufnahmefläche 21b ist an dem Reaktionskraftaufnehmer 21 derart angeordnet, dass sie durch die Stützstempel 21a vor und zurück bewegt werden kann, und bildet einen Teil der Seitenwand T2a des in Herstellung begriffenen zweiten Tunnels T2, nachdem sie in die bestimmte vorspringende Position verfahren wurde.
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Vier der Laufräder 21c sind derart vorgesehen, dass sie auf der Bodenfläche des ersten Tunnels T1 aufsetzen können, wie in 3A gezeigt, damit sich der Reaktionskraftaufnehmer 21 (die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20) durch den Tunnel bewegen kann.
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Das Abtragselement 21d wird gebildet, indem Beton oder dergleichen in der gewünschten Dicke auf die Oberfläche der Reaktionskraftaufnahmefläche 21b gespritzt wird. Das Abtragselement 21d wird während des Vortriebs des zweiten Tunnels T2 durch die Bohrmaschine 10 zum Teil abgetragen, wodurch es ohne Weiteres möglich ist, eine Ersatzfläche zu bilden, deren Form im Wesentlichen die gleiche ist wie die der Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2.
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Es ist daher nicht notwendig, dass die Form der Reaktionskraftaufnahmefläche 21b oder der Winkel der Reaktionsaufnahmefläche 21b genau mit der Form der Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 übereinstimmen.
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Erstes Teilelement 22
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Das erste Teilelement 22 ist vorgesehen, um die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dem ersten Tunnel T1 zu stützen, und es ist mit dem hinteren Teil des Reaktionskraftaufnehmers 21 verbunden, wie in 2 dargestellt. Wie 3A zeigt, hat das erste Teilelement 22 einen Stützstempel (Stützelement) 22a, einen Stützstempel (Stützelement) 22b und Laufräder 22c. In dieser Ausführungsform sind der Reaktionskraftaufnehmer 21 und das erste Teilelement 22 verbunden, doch können der Reaktionskraftaufnehmer 21 und das erste Teilelement 22 während des Tunnelbaus auch miteinander in Kontakt gebracht werden, anstatt miteinander verbunden zu sein.
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Der Stützstempel 22a ist so vorgesehen, dass dieser sich bezüglich der Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1 in dem ersten Tunnel T1, in dem die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 installiert ist, vor und zurück bewegen kann.
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Der Stützstempel 22b ist an der dem Stützstempel 22a gegenüberliegenden Seitenfläche angeordnet und kann sich ebenso wie der Stützstempel 22a bezüglich der Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1 vor und zurück bewegen.
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Das heißt, wie in den 2, 3A etc. gezeigt ist, bewegen sich die Stützstempel 22a und 22b bei der Festlegung der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dem ersten Tunnel T1 in die von der einen der Seitenflächen vorspringende Position und ermöglichen dadurch, dass die andere Fläche des ersten Teilelements 22 an die Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1 gedrückt wird. Dadurch wird das erste Teilelement 22 in dem ersten Tunnel 1 in einem unbeweglichen Zustand gehalten.
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Wie 3A zeigt, sind vier der Laufräder 22c derart angeordnet, dass sie auf der Bodenfläche des ersten Tunnels T1 aufsetzen können, so dass das erste Teilelement 22 (die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20) durch den Tunnel fahren kann.
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Zweites Teilelement 23
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Das zweite Teilelement 23 ist dem ersten Teilelement 22 ähnlich, insoweit als dass dieses vorgesehen ist, um die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dem ersten Tunnel T1 zu stützen, und ist, wie in 2 dargestellt, mit dem hinteren Teil des ersten Teilelements 22 verbunden. Wie 3A zeigt, hat das zweite Teilelement 23 einen Stützstempel (Stützelement) 23a, einen Stützstempel (Stützelement) 23b, Laufräder 23c und ein Verbindungselement 23d.
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Der Stützstempel 23a ist derart vorgesehen, dass dieser sich in dem ersten Tunnel T1, in dem die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 installiert ist, bezüglich der Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1 vor und zurück bewegen kann. Wie 3B zeigt, sind zwei solche Stützstempel 23a an der Seitenfläche des zweiten Teilelements 23 vertikal ausgerichtet.
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Die Stützstempel 23b sind an der den Stützstempeln 23a gegenüberliegenden Seitenfläche angeordnet und können sich ebenso wie die Stützstempel 23a bezüglich der Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1 vor und zurück bewegen. Ebenso wie bei den Stützstempeln 23a sind zwei der Stützstempel 23b an der Seitenfläche des zweiten Teilelements 23 auf der den Stützstempeln 23a gegenüberliegenden Seite vertikal ausgerichtet, wie in den 3B und 3C dargestellt.
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Das heißt, wie in den 2, 3A etc. gezeigt ist, bewegen sich die Stützstempel 23a und 23b bei der Festlegung der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dem ersten Tunnel T1 in die von der einen der Seitenflächen vorspringende Position, wodurch die andere Fläche des zweiten Teilelements 23 an die Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1 gedrückt wird. Folglich wird das zweite Teilelement 23 in dem ersten Tunnel 1 in einem unbeweglichen Zustand gehalten.
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Wie 3A zeigt, sind vier der Laufräder 23c derart angeordnet, dass sie auf der Bodenfläche des ersten Tunnels T1 aufsetzen können, so dass das zweite Teilelement 23 (die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20) durch den Tunnel fahren kann.
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Das Verbindungselement 23d ist an der rückseitigen Endfläche des zweiten Teilelements 23 vorgesehen und verbindet die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 mit einem Schleppfahrzeug (nicht gezeigt).
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Fixierter Zustand der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20
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Wie vorstehend erläutert, wird die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform auf der Seite des ersten Tunnels T1 angeordnet, um während des Vortriebs des zweiten Tunnels T2, der sich mit dem vorhandenen ersten Tunnel T1 kreuzt, eine Ersatzfläche für die Seitenwand des zweiten Tunnels T2 bereitzustellen.
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Wenn der zweite Tunnel T2 mit der Bohrmaschine 10 vorgetrieben wird, findet der Abbau statt, während die Greifer 12a gegen die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 verspannt sind, so dass die Ersatzfläche für die Seitenwand T2a, die durch die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 installiert wird, einem hohen Druck durch die Greifer 12a ausgesetzt ist. Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 muss daher dem Druck der Greifer 12a in dem vorhandenen ersten Tunnel T1 standhalten.
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In Anbetracht dessen springen die Stützstempel 22b und 23b bei der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform von einer Seitenfläche des ersten und des zweiten Teilelements 22 und 23 vor, wenn durch die Greifer 12a der Bohrmaschine 12 Druck ausgeübt wird, wie in den 3A bis 4B gezeigt, so dass sich die Vorrichtung in dem ersten Tunnel T1 nicht bewegt.
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Wie in 4A gezeigt ist, drücken das erste und das zweite Teilelement 22 und 23 folglich auf einer Seite gegen die Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1. Aus diesem Grund kann die gesamte Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 stillstehend gehalten werden, so dass sie sich in dem ersten Tunnel T1 nicht bewegt, selbst wenn während des Vortriebs des zweiten Tunnels T2 von den Greifern 12a der Bohrmaschine 10 Druck auf die Reaktionskraftaufnahmefläche 21b des Reaktionskraftaufnehmers 21 ausgeübt wird.
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Daher wird in dieser Ausführungsform einer der Stützstempel in der Breitenrichtung des ersten und des zweiten Teilelements 22 und 23 ausgefahren, weshalb das erste und das zweite Teilelement 22 und 23 bezüglich der Tunnelseitenwand festgelegt werden. Es können aber auch beide Stützstempel in der Breitenrichtung ausgefahren werden.
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Beweglicher Zustand der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20
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Bei der Abbauarbeit mittels der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20, wenn zum Beispiel eine Vielzahl von Kreuzungen des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 vorgesehen ist, werden die Stützstempel 22b und 23b, die von einer Seitenfläche des ersten und des zweiten Teilelements 22 und 23 vorspringen, bei der schonenden Installation der Ersatzfläche für die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 an der jeweiligen Kreuzung in ihre zurückgezogene Position, die in den 5A bis 6B dargestellt ist, verfahren.
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Wie in 5C etc. dargestellt ist, hat die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 hier die Laufräder 21c, 22c und 23c an den Unterseiten des Reaktionskraftaufnehmers 21 und des ersten und zweiten Teilelements 22 und 23.
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Folglich kann das Verbindungselement 23d des zweiten Teilelements 23 mit einem Schleppfahrzeug (nicht gezeigt) verbunden werden, wodurch die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 durch das Schleppfahrzeug problemlos gezogen und in dem ersten und dem zweiten Tunnel T1 und T2 an einen anderen Ort verlegt werden kann. Wie vorstehend erläutert, wird die Vorrichtung in dieser Ausführungsform durch die rollende Bewegung der Laufräder 21c, 22c und 23c an den Unterseiten durch den Tunnel bewegt. Es können stattdessen jedoch auch Gleiter an der Unterseite der Vorrichtung vorgesehen sein, so dass die Vorrichtung gleitend bewegt wird.
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Ferner müssen Kurvenabschnitte usw. passiert werden, um die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 problemlos zur nächsten Kreuzung des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 zu bringen.
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Wie in 5Cc gezeigt ist, können nämlich der Reaktionskraftaufnehmer 21 und das erste und das zweite Teilelement 22 und 23 bei der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform geteilt werden und geteilt bewegt werden. Da bei der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 eine Konstruktion verwendet wird, bei der die Vorrichtung in eine Vielzahl von Blöcken (den Reaktionskraftaufnehmer 21 und das erste und das zweite Teilelement 22 und 23) geteilt ist, lässt sich eine Wirkung erzielen, die das Manövrieren um Kurven usw. erleichtert. Da die Vorrichtung länger sein und trotzdem um Kurven manövriert werden kann, kann der Flächendruck der Stützelemente an den Tunnelseitenwänden verringert werden. Da der Reaktionskraftaufnehmer 21 und das erste und das zweite Teilelement 22 und 23 getrennt sind, können Tunnel mit unterschiedlichen Kreuzungswinkeln gebaut werden, indem lediglich der Reaktionskraftaufnehmer 21 geändert wird.
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Wirkung der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20
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- (1) Wie in 2 gezeigt ist, wird bei dem Vortrieb des Tunnels T2, der den vorhandenen ersten Tunnel T1 kreuzt, mit Hilfe der Bohrvorrichtung 10 zur Durchführung des Abbaus unter Verspannung der Greifer 12a gegen die Seitenwand T2a die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 dieser Ausführungsform auf der Seite des ersten Tunnels T1 installiert. Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 umfasst den Reaktionskraftaufnehmer 21, der eine Reaktionskraftaufnahmefläche 21b hat, die als Ersatzfläche an der Kreuzung zwischen dem ersten und dem zweiten Tunnel T1 und T2, an der keine Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 vorhanden ist, dient, und das erste und das zweite Teilelement 22 und 23 jeweils mit Stützstempeln 22a und 22b und Stützstempeln 23a und 23b zum Stützen des Reaktionskraftaufnehmers 21 derart, dass dieser sich nicht durch den ersten Tunnel T1 bewegt.
Die Reaktionskraftaufnahmefläche 21b, die als Ersatzfläche für die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 dient, kann folglich an der Kreuzung zwischen dem ersten und zweiten Tunnel T1 und T2 installiert werden. Die Abbauarbeit mit Hilfe der Bohrmaschine 10 an der Kreuzung des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 kann daher schonender durchgeführt werden als bisher. Die Zeit für Tunnelvortrieb ist daher kürzer, und zwar auch dann, wenn ein erster und einer zweiter Tunnel T1 und T2, die sich kreuzen, vorgetrieben werden.
- (2) Bei der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform sind alle Laufräder 21c, 22c und 23c an dem Reaktionskraftaufnehmer 21 und an dem ersten und zweiten Teilelement 22 und 23, die die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 bilden, vorgesehen. Dementsprechend kann die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 durch ein Schleppfahrzeug (nicht gezeigt) gezogen werden und auf diese Weise frei durch den ersten und den zweiten Tunnel T1 und T2 bewegt werden.
- (3) Wie vorstehend erläutert, ist die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform derart konfiguriert, dass der Reaktionskraftaufnehmer 21 und das erste und zweite Teilelement 22 und 23 dreigeteilt sind.
Diese Teilung kann genutzt werden, um die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 um Kurven in dem Tunnel, der den ersten und den zweiten Tunnel T1 und T2 umfasst, zu manövrieren.
- (4) Die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform umfasst das Abtragselement 21d, das gebildet wird durch Aufspritzen von Beton oder dergleichen mindestens in einer bestimmten Dicke auf den Bereich des Reaktionskraftaufnehmers 21, der dem zweiten Tunnel T2 zugekehrt ist.
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Wenn der zweite Tunnel T2 mit Hilfe der Bohrmaschine 10 vorgetrieben wird, wird daher ein Teil der Reaktionskraftaufnahmefläche 21b durch den Schneidkopf 11 an dem distalen Ende der Bohrmaschine 10 ausgebrochen in einer Form, die im Wesentlichen der Form der Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 gleicht. Daher können beim anschließenden Vortrieb der Bohrmaschine 10 die Greifer 12a mit der Reaktionskraftaufnahmefläche 21b in Kontakt gebracht werden, in einem Zustand, der der gleiche ist wie bei der Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2. Es besteht daher keine Veranlassung, sich über die genaue Einstellung des Winkels der Reaktionskraftaufnahmefläche 21b oder eine Anpassung der Reaktionskraftaufnahmefläche 21b an die Form der Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 Gedanken zu machen.
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Tunnelvortriebsverfahren
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Das Tunnelvortriebsverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird nunmehr mit Bezug auf die 7A bis 10B erläutert.
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Die Vorgehensweise beim Tunnelvortrieb mittels der Bohrmaschine 10 und der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform ist wie folgt.
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Wie in 7A gezeigt ist, wird zunächst in Schritt S1 eine erste Vortriebslinie L1 festgelegt, um aus vorhandenen zwei Tunnel T0 drei im Wesentlichen parallele erste Tunnel T1 herzustellen.
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Anschließend, wie in 7B in Schritt S2 gezeigt, folgt die Bohrmaschine 10 einem Anhänger 15, der mit einer Antriebsquelle oder dergleichen für die Bohrmaschine 10 ausgestattet ist, und die Bohrmaschine 10 wird durch ein Schleppfahrzeug zu einer Position bewegt, an der ein vorhandener Tunnel T0 in einen ersten Tunnel T1 abzweigt.
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An diesem Punkt wird ein Reaktionskraftaufnehmer 30 für den Einsatz an einer Ecke in dem Abschnitt installiert, in dem der vorhandene Tunnel T0 in den ersten Tunnel T1 abzweigt. Folglich kann die Bohrmaschine 10 den ersten Tunnel T1 selbst an abgewinkelten Bereichen, die von dem ersten Tunnel T1 abzweigen, weiter vortreiben, während die Greifer 12a mit dem Reaktionskraftaufnehmer 30 in Kontakt bleiben.
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Hier hat die Reaktionskraftaufnahmefläche des Reaktionskraftaufnehmers 30 für den Einsatz an einer Ecke vorzugsweise die gleiche Form wie die Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1. Wahlweise kann das Abtragselement 21d wie bei der vorstehend erläuterten Reaktionskraftaufnahmefläche 21b der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 an der Oberfläche vorgesehen werden, und es kann dem Abtragselement eine Form verliehen werden, die besser an die Greifer 12a angepasst ist, während die Bohrmaschine 10 bohrt.
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Wie in 8A dargestellt ist, werden die Bohrmaschine 10 und der Anhänger 15 anschließend in Schritt S3 entlang der ersten Vortriebslinie L1 bewegt, während die Bohrmaschine 10 festes Felsgestein etc. abbaut. Dies ermöglicht die Bildung des ersten Tunnels T1 am gewünschten Ort.
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Wenn dann der Abbau bis zu dem vorhandenen Tunnel T0, der an einer abgelegenen Position gebildet wurde, fertiggestellt ist und der erste Tunnel T1 durch den Tunnel T0 verläuft, werden die Bohrmaschine 10 und der Anhänger 15 in Schritt S4, der in 8B gezeigt ist, durch das Schleppfahrzeug in die in 7B dargestellte Ausgangsposition zurückgebracht.
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Wie 8A zeigt, wird der Reaktionskraftaufnehmer 30 für den Einsatz an einer Ecke ebenso wie in Schritt S2 in dem Bereich angeordnet, in dem der erste Tunnel T1 den Tunnel T0 erreicht.
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Wie in 9A dargestellt ist, wird die Bohrmaschine 10 in Schritt S5 (erster Vortriebsschritt) erneut entlang der ersten Vortriebslinie L1 bewegt, um einen neuen ersten Tunnel T1 zu bohren, der im Wesentlichen parallel zu dem gebohrten ersten Tunnel T1 liegt.
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Wie in 9B dargestellt ist, werden dann in Schritt S6 (erster Vortriebsschritt) die vorgenannten Schritte S3 bis S5 wiederholt, um drei erste Tunnels T1 vorzutreiben, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, woraufhin eine zweite Vortriebslinie L2 festgelegt wird, um eine Vielzahl von zweiten Tunnels T2 zu formen, die diese drei ersten Tunnels T1 kreuzen.
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Wie in 10A dargestellt ist, werden die Bohrmaschine 10 und der Anhänger 15 in dem anschließenden Schritt S7 (zweiter Vortriebsschritt) entlang der ersten zweiten Vortriebslinie L2 bewegt, während die Bohrmaschine festes Felsgestein etc. abbaut. Dadurch kann der zweite Tunnel T2, der den vorhandenen ersten Tunnel T1 kreuzt, an der gewünschten Stelle gebildet werden.
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An diesem Punkt werden zwei der vorgenannten Tunnelbau-Hilfsvorrichtungen 20 auf der Seite des ersten Tunnels T1 in dem Bereich installiert, in dem der vorhandene erste Tunnel T1 und die zweite Vortriebslinie L2 sich kreuzen, und flankieren die vorgenannte Kreuzung. Auch werden die vorgenannten Reaktionskraftaufnehmer 30 für den Einsatz in Ecken in jedem der Bereiche installiert, in denen der erste Tunnel T1 in den zweiten Tunnel T2 abzweigt und in denen die Tunnel zusammenführen.
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Wie in 10B gezeigt ist, bewegt sich die Bohrmaschine 10 in dem anschließenden Schritt S8 entlang der zweiten Vortriebslinie L2, die durch die Kreuzung der ersten und der zweiten Tunnel T1 und T2 verläuft, und bohrt bis zur Mündung in den vorhandenen ersten Tunnel T1.
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Nachdem die Bohrmaschine 10 die Kreuzung passiert hat, an der die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 installiert ist, wird die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 durch ein Schleppfahrzeug oder dergleichen abgeschleppt und zur Kreuzung zwischen den ersten und den zweiten Tunnels T1 und T2 bewegt, die von der Bohrmaschine 10 passiert wird (Bewegungsschritt).
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Die verbleibenden Schritte des Vortriebs des zweiten Tunnels T2 werden an dieser Stelle nicht erläutert.
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Wirkung dieses Tunnelvortriebsverfahrens
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- (1) Wie in den 7A bis 10B dargestellt ist, umfasst das Tunnelvortriebsverfahren dieser Ausführungsform einen Schritt zum Vortreiben von drei Tunnels T1, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen (erster Vortriebsschritt), und einen Schritt zum Vortreiben von zweiten Tunnels T2, die die ersten Tunnels T1 kreuzen (zweiter Vortriebsschritt), wofür die Bohrmaschine 10 eingesetzt wird, die den Abbau in einem Zustand durchführt, in dem die Greifer 12a gegen die Tunnelseitenwände verspannt sind.
Beim Vortreiben eines Tunnels, der Abschnitte enthält, in denen eine Vielzahl von Tunnel abzweigt und zusammenführt, muss die Bohrmaschine 10 lediglich in einer im Wesentlichen geraden Linie bewegt werden, so dass der Tunnelvortrieb weniger Zeit benötigt als bisher.
- (2) Bei dem Tunnelvortriebsverfahren dieser Ausführungsform wird die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20, die den Reaktionskraftaufnehmer 21 enthält, der eine Ersatzfläche für die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 bildet, in dem Schritt des Vortreibens des zweiten Tunnels T2, der den vorhandenen ersten Tunnel T1 kreuzt, in dem Bereich angeordnet, in dem sich der erste und der zweite Tunnel T1 und T2 kreuzen.
Die Reaktionskraftaufnahmefläche 21b, die zur Ersatzfläche wird, kann daher in dem Bereich des zweiten Tunnels T2 angeordnet werden, in dem keine Seitenwand T2a vorhanden ist, was an der Kreuzung des ersten Tunnels T1 und zweiten Tunnels T2 der Fall ist. Dadurch lässt sich die Arbeit beim Vortreiben eines Tunnels mit einer Vielzahl von Tunnelkreuzungen effizienter und in einer kürzeren Zeit als bisher ausführen.
- (3) Bei dem Tunnelvortriebsverfahren in dieser Ausführungsform wird beim Vortreiben eines Tunnels, in dem eine Vielzahl von Kreuzungen zwischen dem ersten und dem zweiten Tunnel T1 und T2 gebildet wird, die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20, sobald die Bohrmaschine 10 eine Kreuzung passiert, an der die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 installiert ist, zu der Kreuzung bewegt, die von der Bohrmaschine 10 passiert wurde.
Daher kann selbst bei einer Vielzahl von Kreuzungen des ersten und des zweiten Tunnels T1 und T2 der Abbau durch die Bohrmaschine 10 immer noch problemlos erfolgen, wodurch es möglich ist, die Tunnelbauarbeiten in kürzerer Zeit als bisher durchzuführen.
- (4) Bei dem Tunnelvortriebsverfahren dieser Ausführungsform wird der Reaktionskraftaufnehmer 30 für den Einsatz in Ecken an den Stellen vorgesehen, an denen Abschnitte von dem Tunnel T0 abzweigen und in den Tunnel T1 münden, oder an Stellen, an denen Abschnitte von dem ersten Tunnel T1 abzweigen und in den zweiten Tunnel T2 münden.
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Die Bohrmaschine 10 kann sich daher sogar in Abschnitten der Tunnel bewegen, die abzweigen und zusammenführen. Die Tunnelbauarbeiten können daher in kürzerer Zeit als bisher ausgeführt werden.
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Weitere Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben. Vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt oder durch diese eingeschränkt, sondern erlaubt innerhalb ihres Rahmens verschiedene Modifikationen.
- (A) In der vorstehenden Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem das aus Beton oder dergleichen hergestellte Abtragselement 21d an der Reaktionskraftaufnahmefläche 21b des Reaktionskraftaufnehmers 21 der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 vorgesehen ist und die Bohrmaschine 10 dieses Abtragselement 21d während des Vortriebs in dem Tunnel T2 abträgt. Vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Wie zum Beispiel in 11 gezeigt ist, kann eine Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 120 einen Reaktionskraftaufnehmer 121 aufweisen, der mit einem Winkeleinstellmechanismus 122 ausgestattet ist, der den Winkel der Reaktionsaufnahmefläche einstellt, die derart gebildet wird, dass sie an die Form der Seitenwand des Tunnels T2, der vorgetrieben wird, angepasst ist.
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Wie speziell in 11 gezeigt ist, umfasst die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 120 insbesondere den Reaktionskraftaufnehmer 121, der den Winkeleinstellmechanismus 122 aufweist, einen ersten Aufnehmer 123 und einen zweiten Aufnehmer 124. Ebenso wie in Ausführungsform 1 sind das erste und das zweite Teilelement 22 und 23 auf der der Vortriebsseite gegenüberliegenden Seite des Reaktionskraftaufnehmers 121 miteinander verbunden.
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Wie 11 zeigt, hat der Winkeleinstellmechanismus 122 einen Stützstempel 122a, eine Drehwelle 122b und eine Drehwelle 122c.
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Der Stützstempel 122a fährt aus und fährt ein, um den Winkel der Reaktionskraftaufnahmeflächen 123a und 124a einzustellen, die als Ersatzflächen für die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 dienen.
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Die Drehwellen 122b und 122c sind an den beiden Enden des Stützstempels 122a vorgesehen, und wenn der Stützstempel 122a ausgefahren oder eingefahren wird, werden der erste und der zweite Aufnehmer 123 und 124 gedreht, um den Winkel der Reaktionskraftaufnahmeflächen 123a und 124a einzustellen, die als Ersatzflächen für die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 dienen.
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Der erste Aufnehmer 123 hat die Kraftaufnahmefläche (Ersatzfläche) 123a und einen Stützstempel 123b.
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Die Reaktionskraftaufnahmefläche 123a bildet einen Teil der Ersatzfläche für die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2.
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Der Stützstempel 123b ist derart vorgesehen, dass dieser sich bezüglich der Seitenwand T1a des ersten Tunnels T1 vor und zurück bewegen kann, um die Reaktionskraftaufnahmefläche 123a als Ersatzfläche für die Seitenwand T2a in dem Bereich anzuordnen, in dem keine Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 vorhanden ist, was an der Kreuzung zwischen dem ersten Tunnel T1 und dem zweiten Tunnel T2 der Fall ist.
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Wenn die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 durch den Tunnel bewegt wird, kann die Reaktionskraftaufnahmefläche 123a durch das Einfahren des Stützstempels 123b in ihre zurückgezogene Position gebracht werden.
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Der zweite Aufnehmer 124 hat eine Reaktionskraftaufnahmefläche (Ersatzfläche) 124a und eine Drehwelle 124b.
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Die Reaktionskraftaufnahmefläche 124a bildet zusammen mit der Reaktionskraftaufnahmefläche 123a des ersten Aufnehmers 123 die Ersatzfläche für die Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2.
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Die Drehwelle 124b dient als Drehmitte, um welche die Reaktionskraftaufnahmefläche 124a gedreht wird, wenn der Stützstempel 122a des Winkeleinstellmechanismus 122 ausgefahren und eingezogen wird.
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Wie in 12a gezeigt ist, kann bei der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 aufgrund der vorstehend beschriebenen Konstruktion der Stützstempel 122a des Winkeleinstellmechanismus 122 aus seiner Anfangsposition zurückgezogen werden, um den Winkel der Reaktionskraftaufnahmeflächen 123a und 124a der ersten und der zweiten Reaktionsaufnahmefläche 123 und 124 in eine Position einzustellen, die mit Bezug auf die Referenzebene zurücktretend ist.
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Wie in 12B dargestellt ist, kann der Stützstempel 122a des Winkeleinstellmechanismus 122 indessen aus seiner Anfangsposition ausgefahren werden, um den Winkel der Reaktionsaufnahmeflächen 123a und 124a der ersten und der zweiten Reaktionsaufnahmefläche 123 und 124 in eine Position einzustellen, die mit Bezug auf die Referenzebene vorspringend ist.
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Auch wenn kein durch Aufspritzen von Beton oder dergleichen auf die Oberfläche der Reaktionskraftaufnahmeflächen 123a und 124a gebildetes Abtragselement vorgesehen ist, kann der Winkel der Reaktionskraftaufnahmeflächen 123a und 124a dennoch geeignet eingestellt werden, so dass er an die Form der Seitenwand T2a des zweiten Tunnels T2 angepasst ist.
- (B) In der vorstehenden Ausführungsform wurde ein Beispiel angegeben, bei dem das Verbindungselement 23d an dem zweiten Teilelement 23 der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 vorgesehen und das Verbindungselement 23d mit einem Schleppfahrzeug verbunden ist, das eine Bewegung der Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 durch den Tunnel ermöglicht. Vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Wie zum Beispiel in 13 gezeigt ist, kann eine selbstfahrende Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 220 eine Antriebsmaschine 121 umfassen, die in dem Reaktionskraftaufnehmer 21 installiert ist, so dass auf die Laufräder 21c eine Drehantriebskraft ausgeübt wird.
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Da sich die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 220 ungehindert bewegen lässt, können hier die Bauarbeiten für einen Tunnel, der Abschnitte enthält, in denen sich eine Vielzahl von Tunnels kreuzt, in kürzerer Zeit als bisher ausgeführt werden.
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Der Einbauort der Antriebsmaschine 221 ist nicht auf den Reaktionskraftaufnehmer 21 beschränkt und kann stattdessen in dem ersten und zweiten Teilelement 22 und 23 vorgesehen sein.
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Die Antriebsquelle für den Drehantrieb der Laufräder ist nicht auf eine Antriebsmaschine beschränkt und kann stattdessen ein batteriebetriebener Motor etc. sein.
- (C) In der vorstehenden Ausführungsform wurde ein Beispiel eines Tunnelvortriebsverfahrens angegeben, bei dem zweite Tunnel T2, die drei erste Tunnel T1 kreuzen, vorgetrieben werden. Vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Zum Beispiel kann die Anzahl der vorhandenen ersten Tunnel T1, die vor dem Bohren der zweiten Tunnel T2 vorgetrieben wurden, vier oder mehr betragen.
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Wie vorstehend erläutert, können die ersten und die zweiten Tunnel T1 und T2, die einander kreuzende Abschnitte enthalten, wiederum auf effiziente Weise und in kürzerer Zeit als bisher vorgetrieben werden.
- (D) In der vorstehenden Ausführungsform wurde ein Beispiel angegeben, bei dem die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 eine Konstruktion hat, bei der der Reaktionskraftaufnehmer 21 und das erste und das zweite Teilelement 22 und 23 dreigeteilt sind. Vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Zum Beispiel kann die Tunnelbau-Hilfsvorrichtung 20 als eine Einheit konfiguriert sein.
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Sollte die geteilte Konstruktion verwendet werden, kann diese in zwei, vier oder mehr Teile geteilt sein.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die erfindungsgemäße Tunnelbau-Hilfsvorrichtung ist wirksam zum Verhindern einer Verringerung der Effizienz einer Bohrmaschine, selbst wenn mit der Bohrmaschine Tunnelkreuzungen hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Tunnelbau-Hilfsvorrichtung eignet sich somit für einen weitreichenden Einsatz bei Tunnelbauvorhaben, bei denen Bohrmaschinen verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bohrmaschine
- 11
- Schneidkopf
- 11a
- Schneidscheibe
- 12
- Greifer-Befestigungselement
- 12a
- Greifer
- 13
- Druckstempel
- 14
- Stützelement
- 15
- Anhänger
- 20
- Tunnelbau-Hilfsvorrichtung
- 21
- Reaktionskraftaufnehmer
- 21a
- Stützstempel
- 21b
- Reaktionskraftaufnahmefläche (Ersatzfläche)
- 21c
- Laufrad (Fahrelement)
- 21d
- Abtragelement
- 22
- erstes Teilelement
- 22a
- Stützstempel (Stützelement)
- 22b
- Stützstempel (Stützelement)
- 22c
- Laufrad
- 23
- zweites Teilelement
- 23a
- Stützstempel (Stützelement)
- 23b
- Stützstempel (Stützelement)
- 23c
- Laufrad
- 23d
- Verbindungselement
- 30
- Reaktionskraftaufnehmer für Einsatz in Ecken
- 120
- Tunnelbau-Hilfsvorrichtung
- 121
- Reaktionskraftaufnehmer
- 122
- Winkeleinstellmechanismus
- 122a
- Stützstempel
- 122b
- Drehwelle
- 122c
- Drehwelle
- 123
- erster Aufnehmer
- 123a
- Reaktionskraftaufnahmefläche (Ersatzfläche)
- 123b
- Stützstempel
- 124
- zweiter Aufnehmer
- 124a
- Reaktionskraftaufnahmefläche (Ersatzfläche)
- 124b
- Drehwelle
- 220
- Tunnelbau-Hilfsvorrichtung
- 221
- Antriebsmaschine
- L1
- erste Vortriebslinie
- L2
- zweite Vortriebslinie
- T0
- Tunnel
- T1
- erster Tunnel
- T1a
- Seitenwand
- T2
- zweiter Tunnel
- T2a
- Seitenwand
