DE1271744B

DE1271744B - Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels

Info

Publication number: DE1271744B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Juergen Sander
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-03-08
Filing date: 1965-03-08
Publication date: 1968-07-04

Description

Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels, bestehend aus einem Vortriebsschild und einer im Querschnitt dem Vortriebsschild etwa entsprechenden Abstützvorrichtung, die den Vorschubpressen des Vortriebsschildes als Widerlager dient und deren Umfang zur Vergrößerung ihrer Reibung vergrößert werden kann.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art besteht die Abstützvorrichtung aus einem dem Schildquerschnitt etwa entsprechenden Zylinder, der entlang seiner horizontalen Mittelebene in eine obere und eine untere Hälfte geteilt ist. Diese beiden Hälften können durch zwischen ihnen angeordnete Kolben-Zylinder-Antriebe voneinander weg und aufeinander zu bewegt werden. Beim Vorschieben des Schildes werden die beiden Zylinderhälften voneinander weg gegen das umgebende Erdreich gepreßt. Nach dem Vorschieben des Schildes werden die Hälften aufeinander zu bewegt und durch die Vorschubpressen des Schildes dem Schild nachgezogen. Diese Konstruktion weist den Nachteil auf, daß nur an einem Teil des Umfangs des Abstützzylinders eine hohe Querpressung erreicht wird, und zwar nimmt der Druck von seinem Maximum am Scheitel der Zylinderhälften allmählich bis auf Null an den Trennfugen zwischen den Hälften ab. Dies hat zur Folge, daß bei einer maximal zulässigen Druckbelastbarkeit des Erdreiches, die dicht unter der Erdoberfläche sehr gering ist, und einem geforderten bestimmten Reibungswiderstand die Länge des Abstützzylinders relativ groß sein muß. Das führt zu erhöhten Kosten und vermindert die Steuerfähigkeit der gesamten Vortriebsvorrichtung. Die im Inneren des Abstützzylinders angeordneten Kolben-Zylinder-Antriebe vermindern außerdem den Durchtrittsquerschnitt und behindern dadurch den Durchlaß von Mensch und Material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Abstützvorrichtung aus einem starkwandigen Rohr und einem auf der Außenseite des Rohres angeordneten, in Umfangsrichtung dehnbaren Mantel besteht, der an seinen Rändern mit dem Rohr dicht verbunden ist und damit zwischen sich und dem Rohr einen Raum abschließt, der zum radialen Aufweiten des Mantels mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist. Der dehnbare Mantel legt sich am ganzen Umfang der Abstützvorrichtung mit gleichmäßigem Druck an das umgebende Erdreich an und weckt dadurch einen hohen Reibungswiderstand. Außerdem sind keine Kolben-Zylinder-Antriebe im Inneren der Abstützvorrichtung erforderlich. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Vortriebsschild einen Rohrkörper und ebenfalls auf der Außenseite des Rohrkörpers angeordnete, in Umfangsrichtung dehnbaren Mantel auf, der an seinen Rändern mit dem Rohrkörper dicht verbunden ist und damit zwischen sich und dem Rohrkörper einen Raum abschließt, der zum radialen Aufweiten des Mantels mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß während des Nachziehens der Abstützvorrichtung der Reibungswiderstand des Vortriebsschildes vergrößert werden kann. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn bei ungünstigen Bodenverhältnissen die Gefahr besteht, daß beim Einfahren der Vorschubpressen nicht die Abstützvorrichtung dem Schild nachgezogen, sondern die Abstützvorrichtung in ihrer Lage verbleibt und der Schild wieder zurückgezogen wird. Zum anderen ist es bei dieser Ausbildung der Vortriebsvorrichtung möglich, nach Beendigung des Aushubes mit ihr wieder durch die noch nicht ausgekleidete Tunnelröhre zurückzufahren.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 7.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den oberen Teil einer Vorrichtung nach der Erfindung, F i g. 2 in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch eine der Vorschubpressen, F i g. 3 a und 3 b einen Schnitt nach der Linie A-Ä in der F i g. 1 mit zwei verschiedenen Ausführungsformen des dehnbaren Mantels.
Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, ist der Rohrkörper 1 des Vortriebsschildes über die Vorschubpressen 8,14 mit dem Rohr 4 der Abstützvorrichtung verschiebbar gekuppelt. Die Pressenzylinder 8 sind fest mit dem Rohrkörper 1 und die Kolben samt Kolbenstangen 14 fest mit dem Rohr 4 verbunden. Der Rohrkörper 1 besitzt am Kopfende eine schneidartige Abschrägung. Am hinteren Ende des Rohres 4 ist der Schwanz 7 befestigt, dessen Länge ungefähr der doppelten Breite der Tübbings 13 entspricht.
Der Rohrkörper 1 ist mit dem Mantel 2 und das Rohr 4 mit dem Mantel. 5 umhüllt. Der Mantel 2 ist nur an seinem vorderen Rand mit dem Rohrkörper 1, und der Mantel 5 nur an seinem hinteren Rand mit dem Rohr 4 fest verbunden. Die freien Ränder überdecken sich, wobei die überlappung so groß gehalten ist, daß sich auch bei ausgefahrenen Kolbenstangen 14 die beiden Ränder noch etwas übergreifen.
Zwischen den Mänteln 2 und 5 einerseits und dem Rohrkörper 1 bzw. dem Rohr 4 andererseits sind die elastischen Dichtungen 3 bzw. 6 vorgesehen. Die unter den Dichtungen 3 und 6 zwischen ihnen und dem Rohrkörper 1 bzw, dem Rohr 4 beim Belüften durch Dehnung entstehenden Drucklufträume sind über die Rohrleitungen 10 mit dem Steuerpult 9 verbunden, wobei zur Be- oder Entlüftung die Bohrungen 12 dienen. Ebenfalls mit dem Steuerpult 9 stehen die Vorschubpressenzylinder 8 durch die Druckleitungen 11 in Verbindung.
Die F i g. 3 a und 3 b zeigen im Schnitt A -A Querschnittsformen des Mantels 5. Der Mantel 2 kann in gleicher Weise ausgebildet werden. Nach der F i g. 3 a ist der Mantel 5 längsgeschlitzt, während er nach der F i g. 3 b gewellt ist.
Im einzelnen läßt sich mit der Vorrichtung nach der Erfindung wie folgt arbeiten: Nachdem die Vortriebsvorrichtung zunächst in einem offenen Schacht bis zur Tunnelsohle abgesenkt worden ist, wird ihr Schild auf der Vorderseite des Schachtes in bekannter Weise mit Hilfe der Vorschubpressen in einen kurzen Anfahrtstollen geschoben, wobei die Vorschubpressen auf der Abstützvorrichtung und letztere vermittels Bohlen auf der rückwärtigen Schachtwand abgestützt ist.
Sobald die Vortriebsvorrichtung in ihrer ganzen Länge unter Tage ist, erfolgt der weitere Vorschub in vier zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten.
1. Der Mantels wird belüftet und preßt sich an das Erdreich. Das Rohr 4 bildet dadurch ein Widerlager für die Kolbenstangen 14.
2. Die Vorschubpressen 8,14 stützen sich an dem Rohr 4 ab und schieben den Rohrkörper 1 des Schildes, dessen Mantel 2 entlüftet ist, hydraulisch vorwärts.
3. Der bisher entlüftete Mantel 2 wird belüftet und preßt sich an das Erdreich. Der Rohrkörper 1 bildet dadurch ein Widerlager für die Vorschubpressenzylinder B. Der Mantel 5 wird entlüftet.
4. Die Vorschubpressen 8,14 stützen sich an dem Rohrkörper 1 ab und ziehen das Rohr 4 der Abstützvorrichtung nach.
Anschließend wiederholen sich diese Schritte in gleicher Reihenfolge, bis der Bau der Tunnelröhre beendet ist.
Das radiale Dehnen der Mäntel 2 und 5 erfolgt, indem vom Steuerpult 9 durch die Leitungen 10 Druckluft unter die elastischen Dichtungen 3 bzw. 6 geleitet wird. Dabei findet eine Flächenpressung zwischen dem jeweils gedehnten Mantel und dem ihn einschließenden Erdreich statt, die so hoch gehalten werden muß, daß der dadurch erzeugte Reibungswiderstand beim Ausfahren oder Einziehen der Vorschubpressen das Fortschieben des Rohres 4 bzw. des Rohrkörpers 1 verhindert. Um diesen Zustand zu gewährleisten, d: h:, die -radiale Dehnung bei der jeweils erforderlichen Druckluftspannung möglichst groß zu halten, sind die Mäntel 2 und 5 durch Längsschlitze in Streifen aufgeteilt (F i g. 3 a) oder im Querschnitt wellenförmig geformt (F i g. 3 b). Obendrein erleichtert den Dehnungsvorgang ein bei jedem Mäntel durch überlappung geführter und in Längsachsrichtung verschiebbarer Mantelrand.
Das Steuerpult 9 ist für den Druckluftkreis mit Mehrwegeventilen bekannter Bauart ausgestattet, die durch die Leitungen 10 derart mit den Drucklufträumen der Mäntel 2 und 5 verbunden sind, daß jeweils bei Füllen des einen Druckluftraumes der andere entleert wird und umgekehrt. Hierdurch wird eine Beschädigung der Vorrichtung als Folge eines falschen Anfahrmanövers vermieden. überdies befinden sich im Steuerpult 9 die Ventile für den Ölkreislauf der Vorschubpressen, deren Zylinder 8 durch die Leitungen 11 mit den Ventilen verbunden sind.
Im Schutze des Schwanzes 7, der am hinteren Ende des Rohres 4 befestigt ist, erfolgt der Einbau des jeweils letzten Tübbingringes.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels, bestehend aus einem Vortriebsschild und einer im Querschnitt dem Vortriebsschild etwa entsprechenden Abstützvorrichtung, die den Vorschubpressen des Vortriebsschildes als Widerlager dient und deren Umfang zur Vergrößerung ihrer Reibung vergrößert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtung aus einem starkwandigen Rohr (4) und einem auf der Außenseite des Rohres angeordneten, in Umfangsrichtung dehnbaren Mantel (5) besteht, der an seinen Rändern mit dem Rohr dicht verbunden ist und damit zwischen sich und dem Rohr einen Raum abschließt, der zum radialen Rufweiten des Mantels mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist. 2: Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortriebsschild einen Rohrkörper (1) und einen auf der Außenseite des Rohrkörpers angeordneten, in Umfangsrichtung dehnbaren Mantel (2) aufweist, der an seinen Rändern mit dem Rohrkörper dicht verbunden ist und damit zwischen sich und dem Rohrkörper einen Raum abschließt, der zum radialen Rufweiten des Mantels mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Mäntel (5, 2) Längsschlitze aufweisen, die gegen das Druckmittel durch eine zwischen dem Rohr (4) bzw. dem Rohrkörper (1) und dem Mantel (5,2) angeordnete elastische Dichtung (6, 3) abgedichtet sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Mäntel (5, 2), ausgenommen den Bereich der Ränder, im Querschnitt gewellt sind. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Mäntel (5, 2) an dem einen Mantelrand mit dem Rohr (4) bzw. dem Rohrkörper (1) fest verbunden sind, während der andere Mantelrand durch eine Dichtung abgeschlossen gegenüber dem Rohr (4) bzw. dem Rohrkörper (1) axial beweglich ist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelraum am Vortriebsschild und der Druckmittelraum an der Abstützvorrichtung durch Rohrleitungen (10) über Mehrwegeventile derart miteinander verbindbar sind, daß jeweils beim Füllen des einen Druckmittelraumes der andere Druckmittelraum entleert wird und umgekehrt. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel Druckluft zur Verwendung kommt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 3 075 591.