DE1534637A1 - Vorrichtung zum Vortrieb eines Tunnels in der Erde - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Vortrieb von Tunneln in der Erde.

jLs sind bereits Vorrichtungen zum Vortrieb eines Tunnels in der Erde bekannt, die einen bewegbaren Tunnelschneidschild, eine Einrichtung zum Vortreiben des Schildes durch die Erde und eine durch den Schild getragene Halteeinrichtung zum Abstützen der Lrde an der Fläche des Tunnels aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Vorrichtungen so zu verbessern, daß der Einsturz der Tunnelstirnfläche insbesondere während der Arbeit vermieden wird.

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ι ν y τ υ

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung zum Vortrieb eines Tunnels in der Erde, mit einem bewegbaren Tunnelschneidschild, einer Einrichtung zum Vortreiben des ochildes durch die Erde und einer durch den Schild getragenen !ladeeinrichtung zum Abstützen der Erde an der Fläche des Tunnels, erfindungsgemäß an die Vorderseite des Schildes angrenzende iirdangriffsglieder und eine federnd rückwärtig gegen die Erdangriffsglieder und vorn gegen den Schild einwirkende Einrichtungen vorgesehen sind, um auf die Erdangriffsglieder Druck aufrechtzuerhalten.

Die federnd einwirkenden Einrichtungen sind Vorzugs weise durch von dem ochild'getragene aus Kolben und Zylinder bestehende Pressen gebildet.

Die aus Kolben und Zylindern bestehenden Pressen können durch .Luft betrieben werden.

Im allgemeinen sind eine Mehrzahl von fressen in der L'ähe der Mittelhorizontalebene des ochildes und eine Mehrzahl von Pressen in der Hähe der Spitze des Schildes angeordnet, um zwei G-ruppen von Erdangriffsgliedern zu tragen.

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Die. Erdangriffsglieder enthalten Brustplanken oder -platten, von denen jedes durch seitlich im Abstand angeordnete Paare der Pressen abgestützt ist.

Das freie. Ende des Kolbens jeder Presse trägt vorzugsweise eine im allgemeinen L-förmige Tragkonsole, um die Brustplanken in einer Lage anzugreifen und abzustützen, in der sie in Querrichtung verlaufen.

Da die Pressen für die Brustplanken durch Luft betätigt werden, werden sie nachgiebig oder federnd gegen die Tunnelstirnfläche gedruckt und werden die Axialbewegung des Gehäuses in die Tunnelstirnfläche gestatten, während die Brustplankenkolben in ihre Kraftzylinder zurückgedrückt werden, was von der Kontur der Stirnfläche des Tunnels abhängt. Auf diese i'teise wird der Einsturz der Tunnelstirnfläche ausgeschaltet.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnungen ein Ausfuhrungsbeispiel beschrieben.

In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch eine Tunnelvortriebsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei sich der Schild und ein Kadelbalkenträger in den Stellungen mit Bezug zu dem Hadelbalken befinden, die sie normalerweise bei Vollendung eines Tunnel-

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abschnittes einnehmen würden sowie vor dem Vorwärtsdrücken des Schildes in die Tunnelstirnfläche,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht, die aber den Schild

■» in der ausgefahrenen Stellung und einen Hilfsnadelbalkenträger in einer bodenangreifenden, nadelbalkenabstützenden Stellung zeigt, Hauptnadelbalkenabs tützhebezeuge zurückgezogen' sind, um dem Hauptnadelbalkenträger zu ermöglichen, in eine neue Stellung mit Bezug auf den Nadelbalken vorgebracht zu werden und wobei die Kolben der Schildvorschubpressen in gebrochenen Linien in einer voll ausgefahrenen Stellung gezeigt sind,
Fig. 3 eine Aufrißansicht der Tunnelvortriebsvorrichtung

nach Fig. 1 und 2,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht nach Linie 4-4 in Fig.

Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält einen im allgemeinen U-förmigen Schild d, der eine äußere Platte aufweist, die sich von dem Körper des Schildes nach rückwärts erstreckt, um einen länglichen Mantel und eine innere Platte 2 zu bilden, die in geeigneter Weise verstärkt und durch Konstruktionsglieder 3 miteinander ver-

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"bunden sind. An seinem vorderen Ende ist der Schild S mit einer Schneidkante 4 versehen. Die Innenwand des Schildes S ist mit einem winklig angeordneten Vorderabschnitt 5 versehen, Der Schild S hat eine bogenförmige obere Vorderkante 6, die im wesentlichen quer zu dem Tunnel angeordnet ist und ein Paar nach abwärts verlaufende Abschnitte 7, welche die Seitenwände des Schildes bilden, welche Seitenwände gegen das Hinterende des ochildes von der Dpitze gegen den Boden desselben zurückweichen. In der Mitte gehaltert und in Längsrichtung in dem 'Schild S angebracht und an ihm befestigt befindet sich ein Nadelbalken N, der im einzelnen nachfolgend beschrieben wird. Der Nadelbalken ist mit einem Paar Nadelbalkenhaltern oder -trägern versehen, und.zwar einem Hauptträger A, der im allgemeinen in der Form gewölbt oder U-förmig ist und der mit Bezug auf den Nadelbalken .Ii relativ dazu verschoben werden kann, sowie einem Hilfsträger B, der schwenkbar an dem Balken,, wie bei 8, angebracht ist und der aus einer unwirksamen Stellung parallel zu dem Nadelbalken, wie 'in Fig* 1. gezeigt ist,, in eine wirksame .Stellung zum Bo-dejiangriff. bewegt werden kann, wie in Fig. 2 gezeigt ist,-

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Beim Gebrauch der Vorrichtung kann eine luft- oder' sonstwie kraftbetätigte Vorderlader - Überkopfablademaschine oder ein "Auflader" M zwischen die gegenüberliegenden seitlich im Abstand angeordneten Seiten des Hauptnadelbalkenträgers A bewegt werden, um die Erde aufzunehmen und dieselbe Überkopf an eine Fördervorrichtung X zu übertragen, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Fördervorrichtungen sind übliche Einrichtungen und brauchen ./ nicht weiter beschrieben zu werden, da ihr Betrieb den Fachleuten bekannt ist und sie gewöhnlich im Tunnelbau" benutzt werden.

Wie vorher erwähnt, sind der Nadelbalkenträger A und der Nadelbalken Ii mit Bezug aufeinander verschiebbar. Der ladelbalken N ist vorzugsweise aus einem Paar ü-förmiger Konstruktionsglieder 10 zusammengesetzt, die Rücken an Rücken in Abstandsbeziehung angeordnet und an ihren Enden durch querverlaufende Platten, 11,11 miteinander .verbunden sind. An seiner Oberseite ist der Nadelbalken N durch Bolzen 12 an die Innenplatte 2 des Schildes S geschraubt und an seiner Basis hat der Nadelbalken N daran geschweißt oder sonstwie in geeigneter Weise daran befestigt ein Paar längs verlaufende Schienen 13. Dex Nadelbalkenträger A

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hat an seinem oberen Ende und im wesentlichen an seinem Mittelpunkt ein Paar seitlich im Abstand angeordnete aufragende Walzenträger 14»14, in welchen in geeigneter ■ Weise ein Paar Walzen 15,15 gelagert sind, die sich quer zu dem Nadelbalken erstrecken und in rollender Berührung mit den vorhererwäbnten Schienen 13 stehen. Ferner haben die Walzenträger 14 ein Paar nach aufwärts vorstehende Lagerblöcke 16,16, die drehbar ein Paar Walzen 17,17 abstützen können, welche drehbar auf Achsen parallel zu den Achsen der falzen 15,15 angebracht sind, um mit den unteren Flanschen 18,18 der U-förmigen Konstruktionsglieder 10,10 rollend in Eingriff zu treten. Ferner sind die Walzenträger 14 mit entgegengesetzten Paaren von nach außen stehenden Vorsprüngen 19,19 und 20,20 versehen, in welchen ein Paar Walzen 21 und 22 angebracht sind, welch letztere auf Achsen senkrecht zu den Achsen der Walzen 15 und 17 angeordnet sind. Die Walzen 21 und 22 können die Außenkanten der ochienen 13,13 rollend angreifen. Dementsprechend stützen die falzen 15,17,21 und 22 den Nadelbalkenträger A auf dem Madelbalken zur Relativbewegung dieser Teile vollständig ab.

Um eine solche Relativbewegung des Nadelbalkenträgers A mit Bezug auf den Nadelbalken N zu bewirken,

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..- 8 -ORtGtNAL INSPECTED

sind ein Paar von strömungsmitteldruckbetätigte Pressen 23 an einem Ende mit dem Nadelbalken N an den entgegengesetzten Seiten des letzteren, wie bei 24, verbunden und jede Presse 23 enthält eine Antriebsstange 25, die mit einer aufragenden Konsole 26 an dem Nadelbalkenträger A verbunden ist.

Die Pressen 23 wirken so, um den Nadelbalkenträger A,

wie in Fig. 1 zu sehen ist, mit Bezug auf den Nadelbalken und dasMantelgehäuse nach links zu verschieben und es sind auch Mittel vorgesehen, um "diese Bewegung zu begrenzen. Eine solche Einrichtung hat vorzugsweise die Form von ein Paar Stangen 28, die sich von dem Nadelbalken nach hinten beiderseits zu den Hilfsnadelbalkenträger B erstrecken und die untereinander z.B. durch ein Bügelglied mit einem Folgeteil 30 (comealong) verbunden sind. Der Folgeteil ist, wie bei 31, mit einem Paar Stangen, die mit 32 bezeichnet sind, verbunden, die an ihrem Ende mit irgendeinem geeigneten feststehenden Träger verbunden sein können.

Wie am besten in Fig. 3 und 4 zu sehen ist, ist der Nadelbalkenträger A an seinen gegenüberliegenden Seiten mit einem Paar durch ein Druckströmungsmittel betätigten

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Hebevorrichtungen 33 sowie mit Teleskopbeinen 34 versehen, die die Erde an dem Fußboden des Tunnels bei Ausdehnung der Pressen 33 angreifen können, um den Nadelbalken H und den Schild S empor zu heben. Die Hebevorrichtungen 33 dienen auch dazu, die Beine 34 anzuheben, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, so daß der Nadelbalken K auf dem Hilfsnadelbalkenträger B in einer neuen Abstützstellung abgestützt werden kann. Der Hilfsnadelbalkenträger B ist ebenfalls mit einem Anhebevorrichtungsglied 35 versehen, welches als ein solches der Schraubenart gezeigt ist, aber welches natürlich auch hydraulisch betätigt werden kann. In jedem Falle kann die Hebevorrichtung 35 so gehandhabt werden, um einen Aufwärt sdruck auf den Schild S auszuüben, um denselben abzustützen, wenn die Beine oder Hebevorrichtungen 34 des Hauptnadelbalkenträgers A angehoben werden und der Träger A in eine neue Stellung verschoben wird.

Um die Bewegung des Hilfsnadelbalkenträgers B aus der Abstützstellung, die in Fig. 2 gezeigt ist, in eine angehobene unwirksame Stellung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, zu erleichtern, ist eine Kette 36 vorzugsweise mit dem ladelbalkenträger B verbunden und steht wirksam im Eingriff mit Antriebsmitteln, die durch einen

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Motor 37 der luft- oder hydraulisch angetriebenen Art angetrieben werden, der an dem hinteren Ende des Nadelbalkens Ii befestigt ist und der geeignet ist, die. Kette 36 durch die Antriebseinrichtung zu befördern, um die letztere um den Drehzapfen 8 in die vorerwähnte unwirksame Stellung zu schwenken.

Um den Schild S aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung vorzubringen, hat der Schild darin angebracht eine Reihe von im wesentlichen äquidistant im Abstand angeordnete längs verlaufende durch ein Strömungsmittel betätigte Pressen, wie am besten in Fig. 4 ersichtlich ist. Diese Pressen sind diesbezüglich mit den Bezugszeichen 38,39,40,41,42 und bezeichnet. Die Kolben dieser Antriebsvorrichtungen können durch eine Einrichtung abgestützt werden, die nachfolgend besonders beschrieben wird. Die Zylinder - . dieser Vorrichtungen sind starr mit dem Schild S verbunden, so daß bei Zulassung eines Strömungsmittels von einer Lieferquelle die Zylinder axial mit Bezug auf die Kolben verschoben werden und dementsprechend/der Sehild S axial in die Stirnfläche des Tunnels gedrückt wird.

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Das Strömungsniittel für die Pressen 38 bis 43 ist vorzugsweise ein hydraulisches Strömungsmittel, welches aus einem VorratsbehälterR zugeführt wird, der aus einem zylindrischen Tank besteht, der sich in dem ITadelbalken W . befindet, wie am besten in den Fig. 4 und 6 zu sehen ist.

Wenn der Schild S in die Tunnelstirnfläche vorrückt, wird die letztere normalerweise einzustürzen suchen, und gemäß der Erfindung trägt der Schild eine Mehrzahl von Brustplanken haltenden Zylindern 44,45,46 und 47. Die Zylinder 44 und 47 sind, wie am besten in Fig. 3 ersichtlich ist, vorzugsweise im wesentlichen in der "Federlinie" (spring line) des Tunnels angeordnet, während die Zylinder 45 und 46 in der Mhe der Spitze des Schildes an gegenüberliegenden Seiten der vertikalen Mitte des letzteren angeordnet sind.

Jede der Brustplankenpressen ist an dem freien Ende ihres Kolbens mit einer im allgemeinen L-förmigen Stützkonsole 48 versehen, die darauf in querverlaufend obere und untere Brustplanken 49 bzw» 50 tragen kann, welche . die Tunnelstirnfläche angreifen und den Einsturz derselben, verhindern. Wenn gewünscht, kann ein geeignetes Glied aus

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senkrecht angeordneten Planken, wie es bei 51 gezeigt ist, zwischen die Brustplanke 50 und die Tunnelstirnfläche ■ eingefügt werden, um die Tunnelstirnfläche weiter gegen Zusammenbruch zurückzuhalten.. Die Bruetostplankenpressen 44 bis 47 werden vorzugsweise durch Luft betätigt, so daß wenn der schild S, an welchem die Zylinder der Brustplankenpressen gehalten werden, in die Tunnelstirnfläche vorrückt, die diesbezüglichen Kolben in die Zylinder zurückgedrückt werden, so daß auf diese Weise die Luft zusammengedrückt und dadurch bewirkt wird, daß die Planken infolge der zusammengedrückten Luft in den Antrieben nachgiebig, gegen die Tunnelstirnfläche gehalten werden.

Im Betrieb der Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wird ein Strömungsmittel aus dem Vorratsbehälter R an die schildvortreibenden hydraulischen Pressen 58 bis zugelassen, um den Schild S axial in die Stirnfläche des Tunnels zu drücken, während die Brustplankenpressen 44 bis 47 dazu dienen, die Brustplanken nachgiebig gegen die Tunnelstirnfläche zu halten, um einen wesentlichen Einsturz zu verhindern. Wenn der Schild zu dem in Fig. 2 gezeigten Punkt vorgeschritten ist, wobei die Kolben der Pressen 38 bis 43 im wesentlichen voll ausgefahren sind,

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• wie es in gebrochenen Linien in dieser Ansicht gezeigt ist, wird jede der aufeinanderfolgenden hufeisenförmigen Trageinrichtungen C, die in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, installiert.

Beginnend am Boden an jeder Seite des gewölbten Balkenträgers werden Planken oder die Auskleidung, die allgemein mit 57 bezeichnet ist, längs des Tunnels in Stellung-gebracht, um den Zwischenraum zwischen dem vorhergehenden gewölbten Träger oder der Rippe C und der nächsten,, die installiert wird, zu überspannen. Um die Installation der Auskleidung in dem Scheitel des Tunnels zu erleichtern, sind Arme 27 vorzugsweise an einem Ende an den Beinen des Nadelbalkenträgers A abgestützt und verlaufen längs des Tunnels. Diese Arme bieten Stützmittel, auf welchen eine Plattform oder eine Bühne angeordnet werden kann;

Folgend auf den Endanzug·der gewölbten Balkenträger C, die gerade installiert sind, wird der Eilfsnadelbalkenträger B in die in Fig. 2 gezeigte Stellung gesenkt und die Hebevorrichtung 35 betätigt, um eine Aufwärtskraft auf den Iadelbalken N auszuüben, wobei so die Belastung auf den Hauptnadelbalkenträger A gelöst wird.

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Darauf werden' die Teleskopbeine 34 des Nadelbalkenträgers A durch die strömungsmitteldruckbetätigten Hebevorrichtungen 33 darin angehoben, wie es auch in Fig. 2 gezeigt ist. Bei einer solchen Anhebung der Beine 34 können die Antriebsvorrichtungen 23 unter Druck gesetzt werden, um den Nadelbalkenträger A in die Stellung zu verschieben, die in Fig. 1 gezeigt ist. Jedoch muß, um diese Bewegung des ladelbalkens A zu bewirken, die upannung an der Bügelhalteeinrichtung 28 durüh die Wirkung des Folgeteiles 30 gelöst werden und nachdem die Wiedereinstellung des ladelbalkenträgers A bewirkt worden ist, kann der I'olgeteil benutzt werden, um die Bügellenker 28 zurückzuspannen, um eine weitere Vorwärtsbewegung des ladelbalkenträgers A zu verhindern.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Teleskop-beine zurück in den Eingriff mit der Erdoberfläche gebracht und die Hebevorrichtung wird aus-dem Stützeicgriff mit dem Boden gelöst und der strömungsmittelbetätigte Motor 37 kann dann gesteuert werden, um die Kette 36 nach rückwärts zu ziehen, um den Hilfsnadelfcalkenträger in die in Fig. 1 gezeigte Stellung anzuheben.

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Wie Fig. 4 zeigt, ist an der unteren linken Seite der Verbindung eine Steuertafel D gezeigt und alle vorhergehenden Operationen werden vorzugsweise von Hand von dieser Steuertafel aus bewirkt, die ein Teil eines Gehäuses ist, welches geeignete Steuerventile und Betätigungsvorrichtungen enthält. In der Ventilvorrichtung würde ein Ventil zur Betätigung jedes der Zylinder 44 bis 48 eingeschlossen sein, so daß sie geschützt oder zurückgezogen werden können.

Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung wesentliche Verbesserungen in der Technik des Vortreibens von Tunneln schafft, wo ein Schutzschild gebraucht wird, um das Deckgebirge aus Erde abzustützen, wenn eine dauernde Tragkonstruktion im Schutz des Schildes errichtet wird. Wenn gewünscht, kann der Tunnel gelassen werden, wie er ist, d.h. mit der Erde allein durch die Rippen G und die Verschalung darauf abgestützt oder wenn gewünscht, können geeignete Formen in der Bahmenkonstruktion angeordnet werden, um die Einspritzung von hydraulischem Beton in den Zwischenraum zwischen der Form und der Tragkonstruktion zu ermöglichen, um eine Betonleitung herzustellen.

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Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden.

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Claims (6)

1. ( 1«)Vorrichtung zum Vortrieb eines Tunnels in der Erde, • · mit einem bewegbaren Tunnelschneidschild, einer Einrichtung zum Vortreiben des Schildes durch die Erde und einer durch den Schild getragenen Halteeinrichtung zum Abstützen der Erde an der Fläche des Tunnels, gekennzeichnet durch an die Vorderseite des Schildes angrenzende"Erdangriffsglieder (50, 51) und nachgiebig · rückwärtig gegen die Erdangriffsglieder und vorn gegen den Schild (S) einwirkende Einrichtungen (44» 45, 46, 47), um auf die Erdangriffsglieder Druck aufrechtzuerhalten.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebig einwirkenden Einrichtungen durch von dem Schild getragene aus Kolben und Zylinder bestehende Pressen (44,45,46,47) gebildet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2; ,dadurch gekennzeichnet,.daß die aus Kolben und Zylindern bestehende Pressen (44, 45, 46, 47) durch Luft betrieben werden.
4. 4. Vorrichtung nach inspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Pressen (44,47) in der Nähe der Mittelhorizontalebene des Schildes (S) und eine Mehrzahl von

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   Pressen (45, 46) in der Nähe der Spitze des Schildes angeordnet sind, um zwei Gruppen von Erdangriffsgliedern (49,50) zu tragen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch

   • gekennzeichnet, daß die Erdangriffsglieder Brustbretter oder Platten enthalten, τοη denen jedes durch seitlich im Abstand angeordnete Paare (44, 45 bzw. 46, 47) der Pressen abgestützt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Kolbens jeder Presse eine im allgemeinen L-förmige Tragkonsole (48) trägt, um die Brustplanken in einer Lage anzugreifen und abzustützen, in der sie in Querrichtung verlaufen·

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