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Zweiteiliger Vortriebsschild für den_Tunnelbau Die Erfindung betrifft
einen zweiteiligen Vortriebsschild für den Tunnelbau, der aus einem die Schildschneide
aufweisenden und an der Tunnelauskleidung durch die Vortriebspressen abgestützten
Hauptschild und einem mit dem Hauptschild allseitig schwenkbar verbundenen, die
Tunnelauskleidung übergreifenden Schleppschild besteht, der an dem Hauptschild mittels
über den Schildumfang verteilter, in ihrer wirksamen Länge veränderbarer Verbindungsglieder
angehängt ist.
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Vortriebsschilde mit den obigen Gattungsmerkmalen können für das Auffahren
von Kurven verwendet werden. Bei einem solchen Vortriebsschild, der bekannt ist,
sind die über den Schildumfang verteilten, in ihrer wirksamen Länge veränderbaren
Verbindungsglieder zwischen dem Hauptschild und dem Schleppschild als Schrauben
ausgebildet.
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Die Verwendung einer solchen Art von Verbindungsgliedern ist jedoch
nicht frei von Nachteilen. So ist es einmal schwerlich zu erreichen, daß die vom
Hauptschild auf den Schleppschild ausgeübte Zugkraft sich stets gleichmäßig auf
alle Schrauben verteilt. Dadurch ist die Gefahr gegeben, daß einzelne Schrauben
überlastet werden und brechen.
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Zum anderen sind beim Auffahren von Kurven Umrüstzeiten in Kauf zu
nehmen, welche die Vortriebsleistung vermindern. So müssen zum Kurvenfahren zunächst
alle Verbindungsschrauben zwischen den beiden Schildteilen gelockert und nach erfolgter
Schrägstellung des Hauptschildes alsdann wieder angezogen werden, bevor der eigentliche
Kurvenvortrieb beginnt.
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Durch die Erfindung sollen die genannten Nachteile ausgeschaltet werden,
d. h. es soll die Verbindung zwischen dem vorderen Hauptschild und dem an diesen
angehängten Schleppschild so ausgebildet werden, daß sowohl ständig eine gleichmäßige
Belastung der Verbindungsglieder gewährleistet ist als auch leistungsvermindernde
Umrüstzeiten beim Kurvenfahren entfallen.
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Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Verbindungsglieder
am Hauptschild oder am Schleppschild über Kolben-Zylinder-Aggregate abgestützt sind,
deren bei Einwirkung der Schleppkraft auf der Druckseite der Kolben liegende Zylinderräume
mit einem Druckmittel gefüllt und miteinander verbunden sind. Diese Ausbildung gestattet
die jeweils selbsttätige Einstellung des Schleppschildes zum Hauptschild, so daß
Umrüstzeiten entfallen. Gleichzeitig ist mit Sicherheit ständig eine gleichmäßige
Verteilung der Schleppkraft über den Umfang der beiden Schildteile gewährleistet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung nach der Erfindung ist der andere, nicht mit
Druckmittel gefüllte Zylinderraum jedes Kolben-Zylinder-Aggregates mit der Außenluft
verbunden.
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Eine der weiteren Ausgestaltungen des Vortriebsschildes nach der Erfindung
besteht erfindungsgemäß darin, daß die Kolbenstangen der Kolben-Zylinder-Aggregate
als Verbindungsglieder dienen und die freien Enden der Kolbenstangen an dem einen
Schildteil (Hauptschild oder Schleppschild) und die Zylinder an dem anderen Schildteil
gelenkig abgestützt sind.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus,
daß die Verbindungsglieder jeweils mit ihrem einen Ende gelenkig an dem einen Schildteil
(Hauptschild oder Schleppschild) abgestützt und an ihren anderen Enden paarweise
durch Traversen verbunden sind, an denen jeweils die Kolbenstange eines an dem anderen
Schildteil gelenkig abgestützten Kolben-Zylinder-Aggregates aasgelenkt ist, das
sich von der Traverse aus nach der gleichen Seite wie die Verbindungsglieder erstreckt.
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Schließlich können über den Schildumfang verteilt vorgespannte, den
Hauptschild und den Schleppschild auseinanderdrückende Stabilisierungsfedern angeordnet
sein. Dadurch wird verhindert, daß der Schleppschild gegenüber dem Hauptschild schon
durch kleinere Kräfte bewegt werden kann. Die Vorspannung der Stabilisierungsfedern
ist zweckmäßig einstellbar.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
welches nachfolgend beschrieben wird. Es zeigt F i g. 1 einen axialen Schnitt durch
eine erfindungsgemäß ausgebildete Verbindung zwischen dem nur teilweise angeschnittenen
Hauptschild und dem Schleppschild mit vorgebauter. Tübbingauskleidung,
F
i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1 und F i g. 3 einen Schnitt
nach der Linie IH-III in F i g. 1.
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Hauptschild 1 und Schleppschild 2 sind mittels der über den Umfang-
verteilt .angeordneten Verbindungen 3 für eine Richtungsabweichung allseitig beweglich
miteinander verbunden.
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Diese Verbindungen weisen Zugbolzen 4 auf, die jeweils als
Kolben 4 a mit Kolbenstange 4 b ausgebildet sind. Die freien Kolbenstangenenden
sind gelenkig am Hauptschild 1 abgestützt. Dazu dienen einerseits die am Kranz 1
a des Hauptschildes befestigten Kugelpfannen 5 und andererseits die mittels Muttern
6 an den Enden der Kolbenstangen 4 b abgestützten Kugelausschnitte 7. Die Kolbenstangenenden
sind aufgenommen von den Bohrungen 8 im Kranz 1 a des Hauptschildes 1. Diese Bohrungen
sind im Durchmesser größer bemessen als die Kolbenstangen 4 b der Zugbolzen 4 und
gestatten dadurch eine gewisse Schwenkbewegung der Zugbolzen gegenüber dem Hauptschild
1.
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Am Schleppschild 2 sind die Kolbenstangen 4 b der Zugbolzen von im
Kranz 2 a vorgesehenen Bohrungen 9 aufgenommen, deren Durchmesser aus oben erwähnten
Gründen größer' als der Kolbenstangendurchmesser gewählt ist. Die Kolben 4 a der
Zugbolzen 4 sind aufgenommen von Zylindern 10, deren kolbenstirnseitiger Zylinderraum
10 a über die Bohrung 11 dauernd mit der Außenluft verbunden ist und deren kolbenstangenseitiger
Zylinderringraum 10 b mit einem Druckmittel angefüllt ist, auf das sich der
Kolben 4 a beim Vordrücken des Hauptschildes 1 zum Mitschleppen des Schleppschildes
2 abstützt. Die druckmittelbeaufschlagten Zylinderringräume 10 b der Zylinder
10 sind jeweils mittels zweier Anschlußstücke 12 und 13, die je einen Absperrhahn
12 a bzw. 13 a aufweisen, an eine Ringleitung 14 angeschlossen, so daß sich in allen
Zylindern 10 jeweils ein gleichgroßer Druckmitteldruck einstellt und dadurch
die Schleppkraft sich unabhängig von der jeweiligen Winkelstellung von Hauptschild
1 -und Schleppschild 2 zueinander stets gleichmäßig auf die am Umfang verteilt angeordneten
Zugverbindungen 3 aufteilt.
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Die Schrauben 15 dienen. zum - Verschließen von Bohrungen, über die
zuvor beim Druckmittelauffüllen bzw. -einpumpen die Zylinderringräume 10 b entlüftet
wurden.
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Wie die Kolbenstangenenden am Hauptschild 1 so sind die Zylinder 10
gelenkig am Kranz 2 a des Schleppschildes 2 abgestützt. Hierfür dienen die am Kranz
2 a befestigten Kugelpfannen 16 und die an den Zylindern 10 angebrachten
Kugelausschnitte 17.
Die Kugelpfannen 16 weisen wie auch die Kugelpfannen
5 notwendigerweise größer als der Kolbenstangendurchmesser der Zugbolzen 4 bemessene
Bohrungen auf.
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An den Kolben 4 a sind die Dichtungen 18 und die Dichtungshalter 19
vorgesehen. Der Abdichtung zwischen Zylindergehäuse 10 und Kolbenstange 4 b dienen
die Dichtungen 20 nebst Dichtungshaltern 21.
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Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, sind in dem der Abstützung
der Zugverbindungen 3 am Schleppschild 2 dienenden Kranz 2 a sowie im Kranz 1 a
jeweils zwischen den Zugverbindungen 3 die halbkreisförmigen Ausnehmungen 2 d und
1 d vorgesehen. Durch 'diese Ausnehmungen greifen die nicht dargestellten, ebenfalls
über den Umfang verteilt angeordneten Vortriebspressen hindurch, die sich rückwärtig
gegen die Stirnseite der Tübbingauskleidung 23 abstützen und nach vorn gegen .das
rückwärtige Ende des Hauptschildes 1 drücken.
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An dem Kranz 2 a und dem Kranz 1 a sind Längsrippen 2 b bzw. 1 b angebracht.
Zwei Rippen rahmen die Zylinder 10 jeweils seitlich ein. Zum Durchtritt der Ringleitung
14 und der Zylinderanschlüsse 12
und 13 dienen die Ausnehmungen 24
und 25 in den Rippen 2 b. Die zwischen dem Hauptschild 1 und dem Schleppschild 2
angeordneten, die Zugbolzen 4 konzentrisch umgebenden und sich gegen die Kränze
1 a und 2 a abstützenden Federn 34 dienen der Stabilisierung. Sie weisen eine Vorspannung
auf und sollen verhindern,.daß der Schleppschild durch kleinere Kräfte gegenüber
dem Hauptschild bewegt werden kann. Die Vorspannung kann in einfacher Weise durch
das Einpumpen des Druckmittels in die Zylinderringräume 10 b bemessen werden.
Das Druckmittel kann über einen oder mehrere, nicht dargestellte Anschlußnippel
in die Ringleitung 14 eingepumpt werden, von wo aus es sich bei überall gleich
großem Druckanstieg auf die Zylinderringräume 10 b verteilt.
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Der Abdichtung an der Verbindungsstelle der beiden Schilde zum Gebirge
hin dient eine Gelenkdichtung 26 aus elastisch verformbarem Material, die sich als
geschlossener Ring. über den ganzen Schildumfang erstreckt und durch aus Segmenten
zusammengesetzte Metallringe 27,und 28 gegen die Flächen 29 und 30 an den Schildteilen
gepreßt wird.
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Der Abdichtung zwischen der Innenseite des Schleppschildes 2 und der
Außenseite der Tübbingauskleidung 23 dient eine sich ebenfalls über den ganzen Umfang
durchgehend erstreckende sogenannte Schwanzdichtung 31, die mittels der Halterungen
32 und der Schraubenbolzen 33 am Schleppschild 2 befestigt ist.
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Die Dichtungen 26 und 31 sollen vornehmlich beim sogenannten Druckkammerverfahren
das Abströmen der Druckluft aus dem stirnseitigen Teil des Hauptschildes über die
Außenseite des Schildes in den Schild- und Tübbinginnenraum verhindern. Zwischen
die Tübbingauskleidung und das anstehende Erdreich wird bekanntlich Beton eingebracht.