DE1205576B

DE1205576B - Method and device for the mechanical excavation of the face in tunnels or galleries to be driven using shield construction or the pipe penetration method

Info

Publication number: DE1205576B
Application number: DEW34204A
Authority: DE
Original assignee: Wayss and Freytag AG
Current assignee: Wayss and Freytag AG
Priority date: 1963-03-30
Filing date: 1963-03-30
Publication date: 1965-11-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Abbau der Ortsbrust bei in Schildbauweise oder im Rohrdurchpreßverfahren aufzufahrenden Tunneln oder Stollen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen Abbau der Ortsbrust bei in Schildbauweise oder im Rohrdurchpreßverfahren aufzufahrenden Tunneln oder Stollen unter Verwendung eines Schildes, der an seiner der Ortsbrust zugewandten Seite durch mit Schneiden versehene Zwischenbühnen in mehrere Gefache unterteilt ist, in denen vom zurückliegenden Schildraum her geführte, motorisch angetriebene Abbauwerkzeuge arbeiten. Sie betrifft ferner einen Schild, der zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist.Method and device for the mechanical excavation of the face tunnels or tunnels to be driven in shield construction or in the pipe penetration process The invention relates to a method for the mechanical excavation of the face at in Shield construction or tunnels or tunnels to be driven using the pipe penetration process using a shield that passes through on its side facing the face intermediate stages provided with cutting is divided into several compartments in which Motor-driven excavation tools guided from the shield room at the back work. It also relates to a shield that is used to carry out this procedure suitable is.

Einerseits sind für den Vortrieb in Schwimmsand Verfahren und Schilde bekannt, bei denen im vorderen Schildteil durch waagerechte, mit Schneiden versehene Zwischenbühnen Gefache gebildet sind, in welche das Erdreich unter natürlichem Böschungswinkel eindringt und dann entsprechend dem Vortriebsmaß über die Hinterkanten der Zwischenbühnen abrutscht. Weiterhin ist die Anwendung handbetätigter oder auch motorisch angetriebener Abbauwerkzeuge in Verbindung mit dem Abbau der Ortsbrust in einzelnen Gefachen bekannt. Nach diesem bekannten Verfahren wird aber derjenige Teil der Ortsbrust, der nicht abgebaut wird, durch einen senkrechten Verbau gestützt. Im Verlauf des Vortriebs müssen diese Verbautafeln, sogenannte Kippblenden, je nach Arbeitsfortschritt mit großer Sorgfalt laufend ein- und ausgebaut werden, wodurch erhebliche Arbeitskraft benötigt und der Vortrieb verzögert wird.On the one hand, there are procedures and shields for driving in floating sand known where in the front part of the shield by horizontal, provided with cutting Intermediate stages compartments are formed, in which the soil at a natural angle of slope penetrates and then according to the advance dimension over the rear edges of the intermediate platforms slips off. Furthermore, the application is hand-operated or motor-driven Mining tools known in connection with the dismantling of the face in individual compartments. According to this known method, however, that part of the face that is not is dismantled, supported by a vertical shoring. During the advance must include these shoring panels, so-called tilting panels, depending on the progress of the work be installed and removed with great care, which means considerable manpower required and the advance is delayed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese laufenden Verbauarbeiten auch beim Durchfahren der verschiedensten Bodenschichten überflüssig zu machen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abbauwerkzeuge bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art so geführt werden, daß sie innerhalb der Gefache das beim Vortreiben des Schildes eingedrungene Erdmaterial bis zu der vordersten, durch die Schild- und Zwischenbühnenschneiden bestimmten natürlichen Böschung lösen und aus den Gefachen fördern, wonach es in den unteren Teil des Schildes fällt. Außer dem genannten Effekt des Wegfalls von Verbauarbeiten wird damit weiter erreicht, daß kein Bodenmaterial aus der First vor dem Schild nachrutscht, wodurch ein überprofil entstehen würde, was zu Setzungen der unterfahrenen Bauwerke und zu unerwünschten Spannungsumlagerungen im Tunnelbauwerk führen würde. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß die natürliche Böschung nicht angegriffen wird.The invention is based on the object of this ongoing shoring work to make it superfluous even when driving through the most varied of soil layers. According to the invention this object is achieved in that the mining tools at a Process of the type specified above are performed so that they are within the Divide the earth material that has penetrated while driving the shield up to the foremost, Loosen certain natural embankments through the shield and intermediate platform intersections and convey it out of the compartments, after which it falls into the lower part of the shield. In addition to the aforementioned effect of the elimination of shoring work, this also achieves that no soil material slips out of the ridge in front of the shield, creating an over-profile would arise, which would lead to subsidence of the underrun structures and undesirable Stress redistribution in the tunnel structure would result. It just has to be taken care of that the natural slope is not attacked.

Es sind weiterhin Abbauwerkzeuge bekannt, die unmittelbar hinter den Schildgefachen angeordnet sind und die bei Vorhandensein von bindigem Boden das aus den Schildgefachen beim Vortrieb nach hinten austretende Erdmaterial in dünne Scheiben schneiden. Wenn aber die Schildgefache mit Boden voll gefüllt sind, wird die erforderliche Kraft zum Vortreiben des Schildes sehr groß, was bei dem Abbauverfahren nach der Erfindung nicht der Fall ist.There are still known tools that are immediately behind the Shield compartments are arranged and, in the presence of cohesive soil, the Earth material emerging from the shield compartments when driving backwards into thin Cut slices. But when the shield compartments are full of soil, will the force required to propel the shield is very great, which in the mining process according to the invention is not the case.

Mit besonderem Vorteil werden zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung Abbauwerkzeuge verwendet, dei aus Walzen bestehen, die an ihrem Umfang mit Kratzerzähnen bestückt sind und die um quer zur Schildlängsachse und etwa parallel zu den Zwischenbühnen verlaufende Achsen rotieren.It is particularly advantageous to carry out the method according to of the invention used mining tools dei consist of rollers attached to their periphery are equipped with scraper teeth and around transversely to the shield's longitudinal axis and approximately parallel Rotate axes running to the intermediate stages.

Da das abgebaute Erdmaterial in der Regel durch ein in Schildmitte liegendes Fördermittel abtransportiert wird, ist es wünschenswert, das Erdmaterial bereits beim Abbau möglichst zur Schildmitte hin zu bewegen. Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß die Kratzerzähne so geformt, daß ihre zur Schildmitte weisenden Seitenflächen auf einer ideellen Schraubenfläche liegen, und wird die Drehrichtung der Walzen so gewählt, daß die Kratzerzähne das gelöste Erdmaterial zur Schildmitte drängen.Since the excavated earth material is usually through a in the middle of the shield horizontal conveyor is transported away, it is desirable to remove the earth material to move towards the center of the shield as early as possible during dismantling. Be for this purpose According to the invention, the scraper teeth are shaped so that their pointing towards the center of the shield Lateral surfaces lie on an ideal helical surface, and the direction of rotation is of the rollers chosen so that the scraper teeth bring the loosened soil to the center of the shield push.

Bei geeignetem Bodenmaterial können als Abbauwerkzeuge an Stelle der mit Kratzerzähnen bestückten Walzen auch Schnecken dienen, die um quer zur Schildlängsachse und etwa parallel zu den Zwischenbühnen verlaufende Achsen rotieren und deren Drehrichtung so gewählt ist, daß sie das gelöste Erdmaterial zur Schildmitte fördern.If the soil material is suitable, the Rollers equipped with scraper teeth also serve as screws that move across the longitudinal axis of the shield and rotate axles running approximately parallel to the intermediate stages and their direction of rotation is chosen so that they promote the dissolved soil to the center of the shield.

Der Schild nach der Erfindung soll für das Auffahren von Tunneln und Stollen auch in stark wechselnden Bodenschichten geeignet sein. Es muß deshalb berücksichtigt werden, daß sich einerseits bei wechselnden Bodenschichten der natürliche Böschungswinkel laufend ändert und daß andererseits die natürliche Böschung in den Schildgefachen nicht angegriffen werden darf, um ein Nachrutschen des vor und über dem Schild ruhenden Bodens zu vermeiden. Im Hinblick hierauf werden erfindungsgemäß entweder die Zwischenbühnen nach hinten durch ausziehbare Plattformen verlängerbar gemacht, oder es werden an den hinteren Kanten der Zwischenbühnen Klappen angelenkt, die in verschiedenen, nach oben gerichteten Lagen feststellbar sind.The shield according to the invention is intended for driving into tunnels and Tunnels can also be suitable in strongly changing soil layers. It must therefore be taken into account that on the one hand the natural slope angle changes with changing soil layers constantly changes and that on the other hand the natural slope in the Schildgefachen It must not be attacked in order to prevent that which is resting in front of and above the shield slipping Avoid soil. In view of this, according to the invention, either the intermediate stages made extendable to the rear by pull-out platforms, or it can be attached the rear edges of the mezzanines Hinged flaps that are in different, upwardly directed positions can be determined.

Im vorliegenden Zusammenhang ist der beim Rohrdurchpreßverfahren zur Verwendung kommende erste Rohrschuß, der durch Zwischenbühnen in mehrere Gefache unterteilt ist, ebenfalls als Schild bezeichnet worden.In the present context, the pipe pressing process is used for Use the coming first pipe section, which is divided into several compartments through intermediate platforms is divided, has also been referred to as a shield.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Schild, F i g. 2 einen Horizontalschnitt durch den Schild nach F i g. 1, F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch einen anderen Schild beim Arbeiten in wassergefülltem Gebirge, F i g. 4 eine Anordnung von zwei als Abbauwerkzeuge dienenden Walzen, die mit Kratzerzähnen bestückt sind, und F i g. 5 eine als Abbauwerkzeug dienende Schnecke. In den F i g. 1 und 2 ist mit 1 der Mantel des Vortriebsschildes bezeichnet. Der Schild stützt sich beim Vortrieb gegen die bereits fertiggestellte, aus Tübbings aufgebaute Tunnelauskleidung 2 ab. Im vorderen Schildteil sind Zwischenbühnen 3 zum Abfangen des Gebirges an Stelle eines vertikalen Brustverbaues angeordnet. Die als Abbauwerkzeuge dienenden Walzen, die mit Kratzerzähnen bestückt sind, sind mit 4 bezeichnet. Sie werden durch einen hydraulischen oder Druckluftmotor 5 angetrieben und sind über die Halteschienen 6 und die Führungsstangen 7 in Kugelbuchsen 8 in vertikaler Richtung schwenkbar gelagert und können in horizontaler Richtung vor- und zurückgeschoben werden. Die Gegengewichte 9 sind -mit je einem Griff versehen, mit dem die Abbauwerkzeuge in die durch die Zwischenbühnen 3 gebildeten Gefache dirigiert werden. Der Mittelteil des Bodens der Schildschneide ist eben ausgebildet und bildet eine Rinne 10, in der ein Förderband 11 das abgebaute Erdmaterial aufnimmt und zur Verladung bringt. Die Zwischenbühnen 3 sind zwecks Anpassung an verschiedene Böschungswinkel durch ausziehbare Plattformen 12 nach hinten verlängerbar oder werden an ihren hinteren Kanten mit Klappen 13 versehen, die in verschiedenen, nach oben gerichteten Lagen feststellbar sind.The invention is illustrated below with reference to that shown in the drawing Embodiments explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a vertical section through a shield, F i g. 2 shows a horizontal section through the shield according to FIG. 1, F. i g. 3 shows a vertical section through another shield when working in a water-filled area Mountains, Fig. 4 shows an arrangement of two rollers serving as excavation tools, which are equipped with scraper teeth, and F i g. 5 a screw serving as a mining tool. In the F i g. 1 and 2, 1 denotes the jacket of the propulsion shield. Of the During the drive, the shield is supported against the already completed tubbing constructed tunnel lining 2. In the front part of the shield there are intermediate platforms 3 arranged to intercept the mountains in place of a vertical breast shoring. the Rollers that serve as mining tools and are equipped with scraper teeth are provided with 4 designated. They are driven by a hydraulic or compressed air motor 5 and are via the holding rails 6 and the guide rods 7 in ball bushings 8 in pivoted in the vertical direction and can be forwarded in the horizontal direction. and be pushed back. The counterweights 9 are each provided with a handle, with which the dismantling tools in the compartments formed by the intermediate platforms 3 to be conducted. The middle part of the bottom of the shield cutting edge is flat and forms a channel 10 in which a conveyor belt 11 receives the excavated earth material and brings it to loading. The intermediate stages 3 are in order to adapt to different The angle of repose or repose can be extended to the rear by pull-out platforms 12 provided on their rear edges with flaps 13, which in different, upwards directed positions are detectable.

Die F i g. 3 zeigt eine Anordnung für den Fall, daß die Arbeit im wassergefüllten Gebirge vor sich geht. Es wird dann die Arbeitskammer durch die Wand 14 geschlossen, durch welche die Führungsstangen 7 mit Hilfe der Kugelbuchsen 8 wasserdicht hindurchgeführt sind. Das abgebaute Erdmaterial wird hier durch die Schnecke 15 in einen oben offenen Behälter 16 gefördert, dessen Wasserspiegel durch Druckluft gehalten wird. Aus diesem Behälter 16 wird das Erdmaterial mit der Eimerleiter 17 zur Aufgabe auf das Förderband 11 gebracht.The F i g. 3 shows an arrangement in the event that the work in water-filled mountains going on. It then becomes the working chamber through the Wall 14 closed, through which the guide rods 7 with the help of the ball bushings 8 are passed through in a watertight manner. The mined earth material is here by the Screw 15 promoted into an open-topped container 16, the water level through Compressed air is held. The earth material with the bucket ladder is made from this container 16 17 brought to the task on the conveyor belt 11.

In der F i g. 3 ist außerdem eine Ausführungsart der Lagerung und Führung des Abbauwerkzeugs dargestellt, bei der auf Handbedienung vollständig verzichtet wurde. Mit 18 ist eine seitlich angeordnete Kulissenführung bezeichnet, die um das Gelenk 19 schwenkbar ist und in der das Gestänge 20 des Abbauwerkzeugs vor- und zurückgeschoben werden kann. Das Heben und Senken der Kulissenführung erfolgt durch die hydraulische Presse 21, die an der Schildwand gelenkig gelagert ist. Die Steuerung erfolgt vom Stolleninnern her, so daß es auf diese Weise möglich ist, auf Durchbrüche in der Wand 14 für Kugelbuchsen zu verzichten.In FIG. 3 is also an embodiment of the storage and Guide of the dismantling tool shown, in which manual operation is completely dispensed with became. With a laterally arranged link guide is designated, which around the Joint 19 is pivotable and in which the linkage 20 of the excavation tool in front and can be pushed back. The link guide is raised and lowered by the hydraulic press 21, which is articulated on the shield wall. The control takes place from the inside of the tunnel, so that it is possible in this way to access breakthroughs dispense in the wall 14 for ball bushings.

In der F i g. 4 sind zwei als Abbauwerkzeuge dienende Walzen 4 dargestellt, die an ihrem Umfang mit Kratzerzähnen bestückt sind, deren zur Schildmitte weisende Seitenflächen auf einer ideellen Schraubenfläche liegen.In FIG. 4 shows two rollers 4 serving as excavation tools, which are equipped with scraper teeth on their circumference, the ones pointing towards the center of the shield Lateral surfaces lie on an ideal helical surface.

In der F i g. 5 ist als Abbauwerkzeug eine Schneid-und Transportschnecke dargestellt, die für den Vortrieb in rolligem Boden geeignet ist.In FIG. 5 is a cutting and transport screw as a mining tool shown, which is suitable for propulsion in rolling ground.

Claims

Claims: 1. Method for mechanical excavation of the face in the case of tunnels to be driven in shield construction or in the pipe penetration process or Tunnel using a shield on its face facing Side divided into several compartments by intermediate platforms with cutting edges is, in which from the back shield room her out, motor-driven Working excavation tools, characterized in that the excavation tools are guided in this way that they penetrated within the compartments when driving the shield Earth material up to the foremost through the shield and interstage cutting Loosen certain natural embankments and promote from the compartments, after which it is in the lower part of the shield falls.

2. Sign to carry out the procedure according to Claim 1, characterized in that as mining tools on its periphery with scraper teeth equipped rollers (4) are used, which are parallel to the longitudinal axis of the shield and approximately Rotate the axes running to the intermediate platforms (3).

3. shield according to claim 2, characterized in that the side surfaces of the scraper teeth facing the center of the shield lie on an ideal helical surface and the direction of rotation of the rollers (4) so it is chosen that the scraper teeth push the loosened earth material towards the center of the shield.

4. shield for performing the method according to claim 1, characterized in that that snails serve as excavation tools, which rotate transversely to the longitudinal axis of the shield and about Rotate axes running parallel to the intermediate platforms (3) and their direction of rotation is chosen so that they promote the dissolved soil to the center of the shield.

5th shield according to one of claims 2 to 4, characterized in that the intermediate platforms (3) can be extended to the rear by means of extendable platforms (12).

6th shield according to one of claims 2 to 4, characterized in that on the rear edges the intermediate stages (3) flaps (13) are articulated; those in different top aligned positions .are detectable. Publications considered: German Patent Nos. 64,335, 93,519, 620,827; U.S. Patent No. 745,954; »Stuva News«, 1962, No. 4, pp. 5, 5 a and 6; A. Haag, "Basics of underwater tunnel construction", Berlin, 1916, p. 10.