DE1122977B - Vortriebsschild fuer den Tunnel- oder Stollenbau - Google Patents

Vortriebsschild fuer den Tunnel- oder Stollenbau

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DE1122977B
DE1122977B DEW29311A DEW0029311A DE1122977B DE 1122977 B DE1122977 B DE 1122977B DE W29311 A DEW29311 A DE W29311A DE W0029311 A DEW0029311 A DE W0029311A DE 1122977 B DE1122977 B DE 1122977B
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Germany
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cutting edge
shield
presses
movable cutting
propulsion
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DEW29311A
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Wayss and Freytag AG
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining

Description

  • Vortriebsschild für den Tunnel-oder Stollenbau Es ist bekannt, Tunnel und Stollen im Lockergebirge im Schildverfahren herzustellen. Hierbei sind je nach Gebirgsart und Lagerungsdichte hohe Drücke mittels hydraulischer Vorschubpressen auf die Schildschneide auszuüben, die dadurch hoch beansprucht wird. Der Vortrieb geht sehr langsam vor sich. Hindernisse vor der Schneide werden dadurch schwer bemerkt, und es kommt nicht selten zu Verformungen des Schneidenbleches, die sich nur schwer rückgängig machen lassen und den weiteren Vortrieb im Hinblick auf die Innehaltung der Tunnelstraße erschweren. Besonders unerwünscht sind derartige Verformungen, wenn es sich darum handelt, Kurven oder Gefällsbrüche auszuführen. Es ist weiter bekannt, zur Verbesserung der Steuerung die Schildschneide vom Hauptkörper des Schildes zu trennen und ihr eine gewisse geringe Beweglichkeit gegenüber dem Schildkörper zu geben, so daß vor dem eigentlichen Vortrieb die Schneide in die gewünschte Richtung verschwenkt werden kann. Eine andere Möglichkeit der Steuerung ist dadurch gegeben, daß aus derSchildschneide heraus ein sogenannterKopfschutz vorweg vorgetrieben wird, in dessen Schutz das Gebirge einseitig geräumt wird, um ein gewisses einseitiges Voreilen einer Schneidenseite zu ermöglichen.
  • Eine Verbesserung der Handhabung des Schildvortriebs an sich und eine erleichterte Steuerung wird nun bei bekannten Vortriebsschilden mit hydraulischen Vorschubpressen erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an der Schildschneide hinter der Schnittkante auf der Innenseite, über den Umfang verteilt, Rüttelgeräte angeordnet sind.
  • Bei einer ersten Ausführungsform wird die Schildschneide kurz hinter dem Teil, der in die Stollenbrust eindringt, mit einer über den inneren Umfang gleichmäßig verteilten Anzahl von Konsolen besetzt, auf denen Rüttelgeräte starr befestigt sind, deren Schlagwirkung jeweils senkrecht zum Schildmantel gerichtet ist. Gleichzeitig mit dem Vortrieb werden die synchron geschalteten Rüttler eingeschaltet und versetzen die unversteifte Schneide in Vibrationen, wodurch bekanntlich die Reibung Boden gegen Blech im Gebirge erheblich reduziert wird, was sich in einer entsprechenden Verringerung des erforderlichen Pressendruckes auswirkt und ein schnelles Vordringen des Schildes ermöglicht. Trifft nun die Schildschneide auf ein Hindernis, das infolge seiner Lage oder Größe nicht abgedrängt wird, so erhöht sich sofort der Vortriebsdruck wesentlich, und der Rüttlerton wird infolge der veränderten Schwingungsverhältnisse höher. Man kann dann sofort abschalten, um das Hindernis zu beseitigen, was in bekannter Weise durch Ausräumen, Spülen oder auf anderem mechanischem Wege geschehen kann. Dadurch, daß man nicht alle Rüttler arbeiten läßt, ist es möglich, einzelne Schneidenteile bei ihrem Vordringen zu begünstigen, wodurch die schon angedeutete Steuerung zum Ausgleich von Fehlrichtungen oder zur bewußten Herbeiführung von Richtungsänderungen auf einfache Weise möglich wird.
  • Eine weitere verbesserte Anwendung ergibt sich bei der Wahl eines an sich bekannten Schildes mit beweglicher Schneide, an deren innerem Umfang die Rüttler angeordnet werden, wodurch die Rüttelenergie in erster Linie auf die Schneide übertragen und nicht durch die Einspannung des großen Schildteils gedämpft wird. Bei geeigneten Bodenverhältnissen ist es weiterhin vorteilhaft, die Schildschneide in der Längsrichtung in Segmente aufzuteilen, die in schloßähnlichen Verbindungen aneinander gleiten können, und jedem Segment einen besonderen Rüttler zu geben, wodurch eine weitere erhebliche Konzentration der Rüttelenergie erreicht wird und man von einem Synchronlauf der Rüttelgeräte unabhängig wird. Außerdem wird es dadurch möglich, die einzelnen Segmente zeitlich nacheinander in Vorwärtsbewegung zu versetzen, was es z. B. bei Hindernissen im Boden gestattet, die Schneide zunächst neben den Hindernissen vorzustrecken, um dann das Hindernis um so sicherer räumen zu können.
  • Ebenso kann im Rahmen der gegenseitigen Schloßtoleranz die Steuerfähigkeit des Schildes durch das weiche Einrütteln erhöht werden. Im allgemeinen wird man bei Steuermanövern mit geschlossenem Schild fahren.
  • Schließlich ist es möglich, bei besonders lockerem Gefüge des Gebirges mittels Rüttlern in der angegebenen Weise die schon genannten Kopfschutzbleche schnell und ohne großen Arbeitsaufwand aus dem Schneidenteil heraus weit vorzustrecken und einem Einbruch der Brust weitgehend vorzubeugen. In diesem Falle ist mit wesentlich kleineren Rüttlern auszukommen, die auch innerhalb der bekannten Hohlschneiden Platz finden.
  • Bei einer weiteren, besonders günstigen Anordnung wird hinter die in einer beweglichen Schneide angeordneten Rüttler eine zusätzliche Garnitur von Vortriebspressen zum Vortreiben der Schneide gesetzt, deren Hub wesentlich kleiner sein kann als der Hub der Pressen, die bisher den Schild mitsamt der Schneide vorwärtstreiben mußten. Nunmehr wird zunächst die Schneide mit diesen kleinen Pressen unter Rüttelhilfe vorgetrieben und darauf der Schildkörper mittels der eigentlichen Vorschubpressen nachgeholt. Dies empfiehlt sich vor allem deswegen, weil die großen bisher erforderlichen Pressen wegen ihrer hohen Wasser- bzw. Öldrücke nur sehr geringe Vortriebsgeschwindigkeiten ermöglichen und damit eine lange Zeit für einen Hub brauchten. Eine lange Zeit ist für den Betrieb der Rüttler jedoch unerwünscht, weil bei nicht zügigem Eindringen der Schneide die Rüttelenergie in das Gebirge abstrahlt und hier Setzungserscheinungen hervorrufen kann. Eine Beschränkung auf das notwendige Maß des Rüttelns ist aus diesem Grunde je nach Bodenart am Platze. Das kann auch dadurch gefördert werden, daß die Anzahl der gleichzeitig betriebenen Rüttler verringert wird, was insbesondere bei einer Teilung der Schneide in einzelne Segmente gut möglich ist.
  • Daß zur Erleichterung das Vortreiben auch beim Rütteln mit Spülen oder Druckluft nachgeholfen werden kann oder auch mit Schmierung der Schildaußenflächen, z. B. durch thixotrope Flüssigkeit, sei nur am Rande vermerkt. Der Vorteil des Stollenvortriebs mit einem erfindungsgemäß ausgerüsteten Vortriebsschild ist zusammenfassend darin zu sehen, daß die benötigte Pressenenergie verringert wird, wodurch der Schild weniger hoch beansprucht und die Betriebssicherheit entsprechend erhöht wird, daß der Vortrieb der Schneide schneller vor sich geht, wodurch Hindernisse leichter und rascher erkannt werden, daß Steuerungsmaßnahmen in einfachster Weise durch bevorzugtes Vortreiben einer Schildseite eingeleitet werden können, daß Kombinationen von Haupt- und Nebenpressen sowie Kopfschutzblechen in Verbindung mit kleinen und großen Rüttlern den früher schwerfälligen starren Schild zu einem vorteilhaft ausgerüsteten Instrument machen, das sich den oft unvorhersehbaren Verhältnissen des Untergrundes besser anpassen kann als die bisher bekannten Vortriebsschilde.
  • Nachstehend sind an Hand der Zeichnung einzelne Ausführungsbeispiele des Vortriebsschildes nach der Erfindung erläutert.
  • In der Fig. 1 ist ein Vortriebsschild in vereinfachter, schematischer Form dargestellt, in welcher mit 1 der walzenförmige Schild bezeichnet ist und mit 2 die im Schutz des Schildschwanzes ausgeführte Stollenauskleidung. Im Querschnitt sind vier Hauptpressen 3 und vier Rüttelgeräte 4 gezeigt. Die Pressen wirken auf Konsolen 5 und schieben den Schild vor, wie im unteren Teil des Längsschnittes dargestellt, während die Rüttler 4 auf den Konsolen 6, die mit dem Schildmantel rüttelfest verschraubt sind, bei dem Durchfahren der Vorschubstrecke 7 arbeiten und die Schildschneide in Vibration versetzen. Als besonders wirksame Schwingungen haben sich für derartige Eindringungen in den Boden solche mit Frequenzen von 3000 Hz und 1 bis 4 mm Amplitude erwiesen.
  • In der Fig. 2 ist im halben Längsschnitt ein Schild mit beweglicher Schneide dargestellt, bei welchem mit 8 der Hauptkörper des Schildes und mit 9 die durch die Schrauben 10 gehaltene Schneide bezeichnet ist. Die übrigen Bezugszahlen entsprechen denen in der Fig. 1. An Stelle der Konsolen 5 ist hier ein Aussteifungsring 11 angeordnet, der an der Angriffsstelle jeder Presse mit Stegblechen ausgesteift ist. Infolge der nur punktweisen Verbindung der Schneide 9 mit dem Hauptkörper 8 kann eine Dämpfung der Schwingungen, welche die Rüttler auf die Schneide übertragen, nur in unwesentlichem Maße auftreten.
  • In Fig. 3 ist eine weiterentwickelte Schildkonstruktion dargestellt, die noch spezieller auf die Ausrüstung mit Rüttelgeräten zugeschnitten ist als die Ausführungen nach Fig. 1 und 2. Die Schneide ist hierbei in Segmente 12 von 1/s Kreisumfang aufgeteilt, die durch seitliche, mit gewisser Toleranz versehene Führungen miteinander in bodendichter Verbindung stehen. Hinter der Schneide ist in einem besonderen Fach der Rüttler 4 untergebracht (der hier der Deutlichkeit wegen zu groß gezeichnet ist), und zwar für jedes Segment ein eigener Rüttler. Der Vortrieb der Schneide wird durch die kleinen Pressen 13 bewirkt, die durch eine mutige Punktauflagerung und seitliche Spannschrauben eine gewisse Schrägstellung der Segmente zur Tunnelachse zulassen und dadurch die Steuerung des Schildes im Rahmen der Bewegungstoleranzen nicht behindern. Die Pressen 13 der Schneide stützen sich auf einen Aussteifungsring 14, der vorn im Schildkörper sitzt und von der anderen Seite her das Gegenlager für die eigentlichen Schildvorschubpressen 3 bildet, die sich über einen Druckring auf den endgültigen Stollenausbau 2 abstützen. Mit dieser Ausbildung hat man es in der Hand, den Schild einschließlich Schneide als Ganzes vorzupressen, wobei die kleinen Pressen eingefahren sind und nur als druckübertragende Teile wirken. Falls erforderlich, kann man schon während des Vortriebs die Schneide rütteln. Man kann aber auch die Schneide allein durch die kleinen Pressen 13 vorstrecken und dann mit den großen Pressen 3 den Hauptkörper des Schildes nachschieben. Man kann auch beide Pressen gleichzeitig ausfahren und damit die Vortriebsgeschwindigkeit erhöhen, was bei gewissen Böden im Hinblick auf die Dauer des Rüttelvorganges wünschenswert sein kann. Schließlich hat man mit der Anordnung von Rüttlern noch die Möglichkeit, die Schildschneide mit geringer Energie zurückholen zu können, was beim Anfahren von Hindernissen gelegentlich vorteilhaft sein kann. Hierzu bedarf es lediglich des Einbaues der sogenannten Rückzugspressen, die in den Figuren nicht eingezeichnet sind.
  • In Fig.4 ist schließlich noch ein sogenanntes Kopfblech 14 zu sehen, das in der Schneide in einfachen Falzen läuft und mit einem Kleinrüttler 15 versehen ist. Der Vorschub dieses Bleches kann mit Knaggen, Ratschen, auch mit Preßlufthämmern und hydraulischen Pressen vorgenommen werden. In jedem Falle sichert derRüttler einen geringenVorschubwiderstand und damit die gewissenhafte Einhaltung der Richtung, so daß beim Vorschub des Schildes dann kaum noch großer Stirnwiderstand auftreten kann.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vortriebsschild für den Tunnel- oder Stollenbau, der mittels hydraulischer Vorschubpressen vorgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß seine Schneide hinter der Schnittkante auf der Innenseite mit über den Umfang verteilten Rüttelgeräten besetzt ist.
  2. 2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, der mit einer vom übrigen Schildkörper getrennten und gegenüber diesem innerhalb eines begrenzten Bereiches bewegbaren Schneide versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rüttler nur an dieser bewegbaren Schneide angebracht sind.
  3. 3. Vortriebsschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Schneide durch Längsfugen in aneinander geführte Segmente aufgeteilt ist und im Bereich jedes Segmentes mindestens eine Vorschubpresse und ein Rüttler angeordnet sind.
  4. 4. Vortriebsschild nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem mit den eigentlichen Vorschubpressen versehenen Schildkörper und der bewegbaren Schneide weitere Pressen eingeschaltet sind, welche sich gegen einen druckverteilenden und druckübertragenden, am Schildkörper festsitzenden Aussteifungsring abstützen.
  5. 5. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste bzw. bewegliche Schneide mit innenliegenden Kopfschutzblechen ausgestattet ist, welche ihrerseits mit Rüttlern versehen sind und in bekannter Weise für sich in das Gebirge eingepreßt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 67 057; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1793 755; britische Patentschrift Nr. 14546 aus dem Jahre 1902; »Der Bauingenieur«, 1960, S. 151.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1534596B1 (de) * 1965-09-10 1969-09-18 Berger Dr Ing Hermann Vortriebsschild
DE1534670B1 (de) * 1966-04-05 1970-02-19 Richard Schulz Tiefbau Einrichtung zum unterirdischen Vortreiben von Tunneln,Stollen oder aehnlichen Bauwerken
DE1658752B1 (de) * 1967-12-04 1970-05-27 Johann Moerner Verfahren zur Erstellung von langgestreckten unterirdischen Bauwerken,insbesondere Tunneln

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE67057C (de) * F. C. GLASER in Berlin S.W., Lindenstr. 80 Einrichtung zur Erleichterung des Vortriebes und der Lenkbarkeit von Tunnel-Vortriebs - Apparaten. T- Firma
GB190214546A (en) * 1902-06-30 1903-05-14 David Rees Edwards An Improved Tunnelling Shield and Machine.
DE1793755U (de) * 1956-10-08 1959-08-20 Baugesellschaft Hallinger K G Vortriebsschild fuer den tunnelbau mit beweglicher schneide.

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