DE1534660A1

DE1534660A1 - Tunnelbaumaschine und Tunnelbauverfahren

Info

Publication number: DE1534660A1
Application number: DE19641534660
Authority: DE
Inventors: Gesta Pierre F; Winberg Douglas F; L Larrouze Raymond J; M Goussault Pierre J; Robbins Richard J
Original assignee: Robbins & Assoc James S
Current assignee: Robbins & Assoc James S
Priority date: 1963-05-31
Filing date: 1964-05-30
Publication date: 1969-06-12
Also published as: DE1534661A1; GB1070772A; DE1534661B2; DE1534660B2; DE1658757A1; DE1534661C3; US3266257A; DE1534660C3; DE1459879B1

Description

Tunnelbaumaschine und Tunnelbauverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tunnelbaumaschine mit einem Schild, der einen im wesentlichen zylindrischen Mantel mit einer nach vorne gerichteten Schneidkante aufweist und einen quer verlaufenden Support, der eine Vorderwand, eine Rückwand und eine zellenförmige Innenstruktur besitzt, wobei diese Rückwand eine Trennwand ,bildet, und mit einer Einrichtung zur Zuführung von Druckluft zu der vor dem quer verlaufenden Support befindlichen an der Stirnseite des Tunnels liegenden Zone, und mit einer Abdichtung, durch welche die an der Stirnseite des Tunnels befindliche Zone von der drucklosen, sich hinter dem Support befindlichen Zone hermetisch abgedichtet wird.

Es ist bereite bekannt, in einer mit einem Vortriebsschild ar-

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beitenden Tunnelbaumaschine eine Querwand vorzusehen, wobei der . vor der Querwand an der Stirnseite des Tunnels liegende Tunnelabschnitt unter erhöhtem Druck steht. Die Arbeiter befinden sich dabei ausserhalb der Druckkammer, jedoch ist die gesamte Anlage der Abraumbeförderung einschliesslich Förderband an die Zone erhöhten Druckes angeschlossen ("Stuva-Nachrichten" 1962, Heft 4, P Seiten 5-6). In der bekannten Anlege erfolgt der Abbau des Gesteins mittels Gesteinsbrecher und Abraumkratzer, die von in verschiedenen Etagen der !Trennwand befindlichen Arbeitern betätigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Abbauverfahren und eine Tunnelbaumaschine mit Druckkammer zu schaffen, bei welcher unter Verwendung eines an sich bekannten umlaufenden Sohneidkopfs der Abbau des Gesteins vollautomatisch k und in besonders einfacher Weise erfolgt.

Die Anordnung eines umlaufenden Schneidkopfs ist bei Anlagen ohne Druckkammer bereits bekannt (DAS 1 141 307)° Bei dieser Haschine fällt das durch die Kesser gelöste Gestein zunächst nach unten in umfangeseitig den Schneidkopf angeordnete Tröge, welche anschliessend bei Drehung des Schneidkopfe um 180° vor einer unteren Einfüllβteilung in eine obere Abgabestellung gebracht werden, in welcher das Material aus den Trögen in einen Trichter und auf ein Förderband fallen kann.

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Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Tunnelbaumaschine wird, abgesehen von Abdichtung der Tunnelstirnseite, eine erheblich günstigere Pörderbewegung für das Material geschaffen, da dieses nicht mehr jeweils vor seiner Weiterbeförderung vom untersten Funkt des Schilds zu dessen obersten Punkt angehoben werden muss.

Um dies zu erreichen, ist die erfindungsgemässe Tunnelbaumaschine dadurch gekennzeichnet, dass der Support einen umlaufenden, sich vom Support nach vorne erstreckenden Schneidkopf trägt, welcher radiale Förderschachte aufweist, die vom Umfang dee Schneidkopfe zu einer zentralen Öffnung im Support führem, von welcher aus sich eine ebenfalls unter erhöhtem Druck stehende Transportleitung nach hinten zu einer Materialabgabestation erstreckt.

Die erfindungsgemässe Ausbildung ermöglicht ferner trotz der erforderlichen Abdichtung des Schneidkopfsupports eine äusserst kompakte Ausbildung der Anlage.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Lager des Schneidkopfs mit einer Dichtung umgeben, durch welche das dringen von Schmutz in dasselbe verhindert wird.

Das erfindungsgemässe Tunnelbauverfahren ist dadurch gekenn

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zeichnet, dass der vor dem Support liegende, den Schneidkopf umfassende Tunnelabschnitt unter erhöhtem Luftdruck gehalten wird, dass Material kontinuierlich aus dem Bereich des Schneidkopf s durch den Schneidkopf über eine ZentralÖffnung im Support entfernt wird, und dass die unter Druok stehende Zone im Schneidkopfbereich sowie in einer Materialförderleitung, welche mit der ssentralen Öffnung des Supports verbunden ist, hermetisch gegenüber dem übrigen Tunnelabschnitt hinter dem Support abgedichtet wird.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäesen Maschine dar« Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht der Tunnelbaumaschine im Betrieb, wobei der Schneidkopf und der Schneidkopfsupport im Längsschnitt dargestellt sind.

Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht, in welcher die äussere Begrenzung der Druckzone durch eine gebrochene Linie eingetragen ist.

Figur 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Schneidkopfes mit teilweise weggebrochenen Teilen, so dass ein an der Rückseite des Schneidkopfs befestigter Zahnkranz erkennbar ist, welcher zu seinem Antrieb mit zwei Ritzeln in Eingriff steht.

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Figur 4 einen Teillängsschnitt durch eine Dichtungsanordnung zur Verwendung zwischen dem rückwärtigen Mantelabschnitt des Schilds und dem vorausgehend errichteten Abschnitt der Tunnelauskleidungo

Figur 5 eine Teilansicht der Stirnseite der Schildabdichtung gemäss Figur 4, nach einem Schnitt im wesentlichen längs der linie 5-5 der Figur 4°

Figur 6 eine Draufsicht auf die Tunnelbaumaschine der Figur 1, wobei die Aufstellvorrichtungen für die Tunnelauskleidung weggelassen und ein Rohrabschnitt derselben oberhalb des Förderers zur besseren Darstellung weggebrochen wurde.

Figur 7 eine Seitenansicht nebeneinander angeordneter Teile des Schilds und des Schneidkopfs, wobei die Halterungen für die Rammen im Schild im Längsschnitt gezeigt sind, um die stufenweise Anordnung dieser Halterungen deutlich zu machen_o

Figur 8 einen Schnitt des lagers und der Dichtungsanordnung» die sich zwischen dem umlaufenden Schneidkopf und dem stationären Schneidkopfsupport befindet„

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Figur 9 einen Querschnitt durch die Anordnung der Figo 1 längs der Linie 9=9 der Figur 1, der die Rückwand des Schneidkopf supports sseigt „

Figur 10 einen Querschnitt längs der Linie 10-10 der Figo 1, der die Abfüllvorrichtung und ihre Abstützung von hinten zeigt, mit dem Tunnelförderer, der das Gut von der Abfüllvorrichtung übernimmt und es aus dem Tunnel befördert, im Querschnitte

Figur 11 eine Ansicht des rückwärtigen Teils des Schneidkopfsupports und der Rammenhalterungen, wobei die hinter« ate Wand der Anordnung entfernt ist, um die Zellen der Anordnung erkenntlich zu machen_o

Figur 12 ein Teilschnitt längs der Linie 12-12 der Figur 11, welcher eine Anordnung zeigt, die zum unter Druck setzen und drucklos machen einer Einzelzelle aus der Gruppe der Zellen dient, wobei beispielsweise eine Zylinderzelle dargestellt ist»

Figur 13 einen Querschnitt durch die Förderröhre längs der Linie 13=13 der Figur 1, welche den Gang für das Bedienun£spersonal darstellt, sowie die Lage des Förderer« innerhalb der Röhre und die zwischen dem Gang und Förderer angeordneten Schutzvorrichtung»

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Die Tunnelbaumaschine gemäss Figur 1 weist ein Schild S auf, das aus einem im wesentlichen zylindrischen Mantel 10 be _f steht, der in bekannter Weise eine vordere Schnittkante 12 und einen rückwärtigen Abschnitt 14 besitzt„· Eine den Schneidkopf tragende Querwand CS erstreckt sich Über den Mantel Auf der Vorderseite 16 der Querwand CS ist ein umlaufender Schneidekopf C befestigt, und zwar vorzugsweise mit Hilfe eines ringförmigen Lagers 18 wie nachfolgend näher erläutert wird ο

Die Vorderseite des Schneidekopfs ist gemäss Figo 3 mit geeigneten Messern oder Schneiden versehen, von denen einige mit den Bezugszeichen 20 versehen sinde Die Schneiden 20 befinden sich in unterschiedlichem Abstand zur Mitte des Schneidekopfs C und schneiden bei Umlauf des Schneidkopfs konzentrische Nuten in die Stirnseite des Tunnels, so dass diese bis zur Tiefe der Einschnitte weggebrochen wird» Der Schneidekopf C wird durch eine Anzahl von Ritzeln 22 in Umlauf versetzt, von denen einige beispielsweise auf den Figo 1, 3 und 8 dargestellt sind« Die Ritzel stehen mit einem grossen Zahnkranz 24 in Eingriff„ der einen Teil des inneren Lauf= rings 26 des Lagers 18 bildet-, Der innere Laufring 18 und der Zahnkranz 24 sind in geeigneter Weise am Schneidkopf C befestigt, beispielsweise durch eine Reihe von Schraubbolzenanordnungen, woTon eine in Figo 8 mit 28 bezeichnet ist. Die

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Antriebskraft wird von einer Reihe von Motoren M abgegeben» Zweckmässig können dabei zehn Motoren vorgesehen sein, von denen vier oberhalb und sechs unterhalb der Horizontal-Mittel-Linie der Maschine angeordnet Bind»

(Jeraäss Figur 3 sind eine Anzahl von Bechern B am Umfang des die Schneiden tragenden Abschnitte des Schneidkopfs C verteilt,, Die Becher B sind in Drehrichtung des Schneidekopfs C geöffnet, um acfeilendes Material während der Dreh- und Vorschubbewegung des Sehneidkopfs vom Boden und der Stirnseite des Tunnels aufzunehmen» Die Becher B weisen radial nach innen gerichtete Materialschächte 30 (Pig. 1) auf, durch welche das Material auf einen Zuförderer 32 gebracht wild, der sich inrerhaJb einer Jffnung 34 befindet, welche sich durch den Schneidekopfsupport CS erstreckt. Das Material wird mit Hilfe eires Leitblechs 34 auf den Zuförderer 32 geleitet, der vorzugsweise aus gelenkig miteinander verbundenen Metallplatten besteht, um der Abnutzung durch den Aufprall des geförderten Materials zu widerstehen ο Der Zuförderer 32 bringt da&Materifl auf einen länger ausgebildeten Förderer 36, der ein⁵Förderband aufweist, das aus Gummi oder ähnlichen Material besteht . Der Förderer 36 befindet sich teilweise innorhclb einer Röhre 28 einer Aufstellvorrichtung für die Tunnelauskleidurig. und teilweise innerhalb einer Forderröhre 40, die aich anschliesaend an die Röhre 38 nach

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hinten erstreckt und an ihrem rückseitigen Ende mit einer Abfülle inrichtung 42 in Verbindung steht» Die Röhre 38 und die Förderröhre 40 sind durch eine geeignete Abdichtung, beispielsweise in der Form eines biegsamen ringförmigen Kragens 44 miteinander verbunden. Innerhalb der Abfülleinrichtung kippt der Förderer 36 das anfallende Material in einen von 2 Abfülltrichtern HI₈ H2₉ die im folgenden beschrieben werden,,

Die Röhre 38, die Förderröhre 40, die Abfülleinrichtung 42 und die Abfülltrichter H1 und H2 bilden zusammen die Materialabführung, durch welche das geförderte Material von der Stirnseite des Tunnels zu einem Tunnelförderer TC gebracht wird«

Ein vorderer Abschnitt 46 der Röhre 40 ist innerhalb der Röhre 38 universal beweglich am Schneidkopfsupport CS befestigt und zwar an einer Stelle, die in Figur 1 mit 48 bezeichnet ist= Das rückwärtige Ende der Materialabführung wird durch in seitlichem Abstand befindliche Wagen 48 abgestützt, deren mit Flanschen ausgestattete Räder auf Schienen 50 laufen. Die Schienen 50 sind in üblicher Weise verlegt und können wenn notwendig erweitert v/erden. Während der Tunnel gegraben wird, wird gleichzeitig die Auskleidung L angebracht, die aus einer Reihe von axial nebeneinander liegenden Ringen besteht, die aus umfangseitig aneinanderstossenden Segmenten geformt sind. Die Auskleidung wird im kontinuierlichen Betrieb

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anschliessend an den ochild S unter dem Schutz des hinteren Abschnitts 14 des Mantels 10 angebrachte Zum Aufstellen der Segmente dient eine mechanische Aufstellvorrichtung, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet; vorzugsweise wird eine Zwillingsaufstellvorrichtung der in den Zeichnungen dargestellten Art mit Aufstellvorrichtungen E1 und E2 ^ verwendet«

Der Vortrieb des Schilds S und des an ihm befestigten umlaufenden Schneidkopfs C erfolgt über hydraulische Rammen R₉ die mit dem Schild verbunden sind und gegen die vorausgehend errichtete Tunnelauskleidung einen Druck ausüben« Erfindungsgemäss sind die hydraulischen Rammen am Umfang des Schneidkopf supports CS verteilt angeordnet und liegen benachbart dem Endabschnitt 14 des zylindrischen Mantels. Das unterste Rammenpaar erstreckt sich bis zur Rückwand des Schneidkopfsupports CS, während die anderen Rammen R von dieser Rückwand ausgehend vom unteren Rammenpaar um zunehmend wachsende Beträge abgesetzt sind; die obersten drei Rammen sind dabei am weitesten um gleiche Beträge abgesetzt. In der dargestellten Maschine werden 37 hydraulische Rammen verwendet. Die Anzuhl der Raramen und ihre Lage kann jedoch offensichtlich geändert werden, wobei auf die stufenartige Anordnung der Rammen zu achten ist, deren Zweck im folgenden erläutert wird„Bisher wurde beim Schildvortrieb nach der Errichtung eines Rings

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der Tunnelauskleidung und nach Beendigung der für den nächsten Ring notwendigen Grabarbeit der Schild um eine Strecke vorgetrieben, die mindestens so gross war, wie die Weite eines Rings der Tunnelauskleidung, so dass die Aufstellung eines weiteren Rings erfolgen konnte., Mit anderen Worten, in den bekannten Maschinen sind alle hydraulischen Rammen in der gleichen vertikalen Ebene angeordnet und werden im wesentIichen alle gleichzeitig in. ihre Endstellung bewegt«, Beim Betrieb einer derartigen Maschine werden nebeneinander liegende ausgefahrene Kolben, beispielsweise drei, in ihre Zylinder zurückgezogen und lassen dabei einen Zwischenraum zwischen den Kolbenenden und den ungeordneten Seiten des zuletzt errichteten Rings der Tunne!auskleidung frei, indem ein neues Ringsegment eingesetzt wird» Dieser Vorgang wiederholt sich mit dem nächsten Satz nebeneinander liegender Rammen solange, bis ein Ringabschnitt der Auskleidung fertig» gestellt istc Darauf werden die Kolben erneut ausgefahren und der Schild wird erneut vorgetriebene Dieses Ve.fuhren mit unterbrochenen Vorwärtsbewegungen und Errichten eines vollständigen Ringsegments der Tunnelauskleidung während der Haltepause lässt sich zufriedenstellend mit bekannten Maschinen anwenden, die keine umlaufende, mechanische Grabvorrichtung besitzen, wobei an deren Stelle am Tunnelende Arbeiter eingesetzt werden, die mit Handgeräten oder kleinen, von Hand bedienbaren Grabgeräten arbeiten» Die vorteilhafteste

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Anwendung der erfindungsgemässen Tunnelbaumaschine mit umlaufenden Schneidekopf sieht eine kontinuierliche Vorwärts= bewegung des Schneidekopfs C ohne Anhalten vor, und die Rammenanordnung, (RP Figur 7) gemäss vorliegender Erfindung macht ein derartiges Arbeiten mögliche Infolge der stufenweisen Anordnung der Zylinderhalterungen PI bis P37 (Figo 7) \ ändert sich die Lage der Kolben längs des Urafängs des Tunnels_o Mit Ausnahme der obersten drei Rammen R, die um den gleichen Betrag versetzt sind und infolge der stufenweisen Anordnung symmetrisch zu einer vertikalen Mittellinie liegen₉ sind nur jeweils zwei dar JColt&a gleichzeitig in ihrer voll ausgefahreren Lage ο Die übrigen Kolben sind noch nicht am Ende ihres Hubes angelangt und können noch zur Vorwärtsbewegung des Schilds S und des Schneidekopfs C herangezogen werden,. Die ersten beiden in ihrer Endstellung angelangten Kolben werden zurückgezogen_f. während die übrigen Kolben weiterhin am Antrieb beteiligt sind ο Dieser Vorgang wiederholt sich mit dem vertikal anliegenden nächsten Kolbenpaar an jeder Seite nach aufwärts, bis auf beiden Tunnelhälften Hohlräume entstehen, die gross genug sind, um ein Ringsegment aufzunehmen„ Darauf werden Segmente zur Bildung eines neuen Rings der Tunnelauskleidung in die Hohlräume eingesetzt, während die übrigen Kolben die Maschine, weiterhin vorwärtsbewegen ο Da die Rammen R ausgehend von der Rückseite des Schneidekopfsupports GS stufenweise n^ch oben zu angeordnet sind, werden die untersten beiden Zylinder

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zuerst ihre Endlage erreichen, da diese Zylinder fluchtend mit der Rückseite : des sehneidekopfsupports OS liegen. Ausgehend von diesem untersten Rammenpaar R erreichen die Kolben der übrigen Rammen R an Jeder Tunnelseite nacheinander ihre Endstellung und können dann zurückgezogen werden, so- dass zusätzliche Ringsegmente eingesetzt werden können. Jeder neue Ring der Tunnelauskleidung beginnt damit am Boden des Tunnels und wird von dort symmetrisch entlang jeder Tunnelseite weitergeführt, bis das letzte Segment eingesetzt ist« Während dieser Zeit werden Schild und Schneidkopf durch die 30 oder 31 vorgesehenen hydraulischen Rammen vorwärtsgetrieben _o (Eine Gesamtzahl von 37 Rammen und eine Anzahl von drei nebeneinanderliegender, pro Segment zurückgezogener Rammen angenommen.) Bei Verwendung einer Zwillingsaufstellvorriehtung werden die Segmente auf beiden Tunnelseiten gleichzeitig eingelegte Miteiner konventionellen Aufstellvorrichtung, die nur eine einzige Aufstelleinrichtung besitzt, wird das unterste Segment zuerst eingesetzt, darauf das nächste Segment auf einer Seite und anschliessend das folgende auf der anderen Seite, wobei das Einsetzen abwechselnd durchgeführt wird, bis das oberste Segment eingesetzt ist„

Die Einrichtungen zum Transport der die Tunnelauskleidung bildenden Segmente von über Tage in die Umgebung der Aufstellvorrichtungen -E1 und E2 können üblicher Art sein und bei-

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spielsweise aus einer Laufkatzenanordnung 52 gemäss Fig. 1 bestehen. In üblicher Weise werden dabei nach Bedarf zusätzlich Schienenabschnitte an die Anordnung 52 angefügt.

Fig. 2 zeigt gestrichelt jene Zonen BP, die erfindungsgemäss unter Überdruck gehalten werden. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird nur der Abschnitt unter 1berdruck gehalten, der folgende Teile umfasst: Die Röhre 38, die Förderröhre 40, die Abfülleinrichtung 42 und die Abf umrichter H1, H2, durch die das geförderte Material von der Stirnseite des Tunnels weggebracht wird, das Innere des Schneid kopfsupports CS und der Abschnitt zwischen dem Schneidkopfsupport CS und der Stirnseite des Tunnels. Der verbleibende, sich rückwärts vom Schneidkopfsupport CS erstreckende, und mit der Auskleidung L versehene Tunnelabschnitt ist offen und steht an seinem Eingang mit der Atmosphäre in Verbindung» Somit erfolgen alle Arbeiten, mit Ausnahme jener in dem von der gestrichelten Linie BP eingeschlossenen Bereich durchgeführten, unter atmosphärischem Drucke Die Rückwand 54 der aus dem Schneidkopf CS und der Rammenhalterung RP bestehenden Anordnung bildet eine Trennwand zwischen den unter Druck stehenden und den drucklosen Abschnitten. Zwischen der Trennwand 54 und den Mo~ toreη M einerseits, sowie der Trennwand und den Rammenzylindern andererseits sind luftdichte Abdichtungen angeordnet. Die Verbindung zwischen der Röhre 58 mit dem Schneidkopfsupport CS

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ist luftdicht ausgeführt und ebenso die Abdichtung 44 zwischen der Röhre 38 und der Förderröhre 4Oo Gemäss Fig. 2 weist Jeder Abfülltrichter H1, H2 eine obere Klappe 56 und eine untere Klappe 58 auf. Jede der Klappen,ist derart ausgebildet, dass in ihrer geschlossenen Stellung ein vollständiger Abschluss erzielt wird und wenigstens eine Klappe jedes Abfülltrichters H1, H2 ist während jedes Betriebszustands der Maschine geschlossen»

Eine luftdichte Abdichtung SS befindet sich ferner zwischen dem rückwärtigen Abschnitt 14 des zylindrischen Mantels und der Aussenwand der Tunnelauskleidung L, an einer Stelle, wo der Abschnitt 14 über die Auskleidung L übersteht. Eine geeignete Abdichtung ist auf Fig. 4 gezeigt und besteht aus einem oder mehreren durch biegsame Metallfinger 60 gebildeten Ringen, die in geeigneter Weise an der Innenfläche des Abschnitts 14 befestigt sind und sich davon nach aussen erstrecken und gegen den äusseren Umfang der vorausgehend errichteten Auskleidung L anliegen. Ein ringförmig geformtes oder aus Ringsegmenten bestehendes Luftkissen 62 ist zwischen jeder Fingerreihe 60 und dem Abschnitt 14 angeordnet und dient im gefüllten Zustand dazu, die Finger 60 dichtend gegen die Aussenwand der Auskleidung L zu pressen. Druckluft wird von einer innerhalb des Schneid kopfs CS angebrachten Zuführung mit Hilfe von am Umfang verteilten Luftleitungen

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an das Luftkissen 62 herangeführt» Die Abdichtung zwischen dem Abschnitt 14 und der Auskleidung L umfasst ebenfalls eine endseitig angeordnete Abdichtung TS, die aus einem Ring von Fingern 66 besteht, der im wesentlichen identisch mit der Pingerreihe 60 ist. Jedoch v/erden die Finger 66 durch eine Anzahl von Blattfedern 68 nach innen gedrückt, um mit dem äusseren Umfang der Auskleidung L Kontakt zu machen» Die end seitige Abdichtung TS arbeitet in erster Linie als Schutz gegen Schmutz, während die Abdichtung SS, die aus den Fingern 60 und dem Luftkissen 62 besteht, zusammen mit den vorausgehend erwähnten Abdichtungen zur hermetischen Dichtung der Druckzone an der Stirnseite des Tunnels und in der Materialabführung gegenüber dem Hauptabschnitt des Tunnels dient, der wie erwähnt, unter Atmosphärendruck steht₀

Die Zuführung von Druckluft in das Innere der Materialab= führung und zur Tunnelstirnseite erfolgt vorzugsweise über Rohr-Abschnitte 70 und 72 (Fig. 1, 2 und 5)- Die Rohrabschnitte 70 und 72 werden abwechselnd verwendet, wobei an die gerade nicht angeschlossene Rohrleitung zusätzliche Abschnitte angegliedert werden, um ihre Länge entsprechend der Vorwärtsbewegung der Maschine zu erweitern» Die Kupplungen zur Verbindung der Luftleitungen 70 und 72 mit der Fülleinrichtung sind derart ausgebildet, dass die Tunne!baumaschine etwa um einen Betrag nach vorne bewegt werden kann, der der Länge

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eines leitungsabschnitts 70 entspricht, ohne dass ein Entkuppeln notwendig ist oder ein Entweichen von Luft stattfindet.

Gemäss Figo 11 besteht der Schneid kopfsupport CS mit der Rammenhalterung RP aus einzelnen Zellen. Die Fig. ,11 zeigt die Anordnung von hinten, wobei die Trennwand 54 entfernt ist. Es sind eine Anzahl Zylinderzellen vorhanden, von denen beispielsweise vier dargestellt sind, eine Getriebezelle für jeden Motor und Ritzeleinheit und zwei Schleusen für das Bedienungspersonal. Die Zylinderabschnitte werden von inneren, und äusseren, konzentrisch angeordneten Wänden 74 und 76 begrenzt, sowie von einem umfangsseitigen Abschnitt der Trennwand 54 auf der Tunnelseite und von. einem konischen V/andabschnitt 78 an der Stirnseite des Tunnels. Radial erstreckende· Wände 80, 82 und 86 dienen jeweils als Begrenzungswände für die Zylinderzellen CC1, CC2, CC3 und CC4. Jede Zylinderzelle ist luftdicht abgeschlossen, wenn die Rammenzylinder ordnungsgemäss untergebracht sind. Der sich radial nach innen an die Zylinderzellen CC1, GC2, CC3, CC4 anschliessende, und auf den Fig. 11 und 12 mit 88 bezeichnete BereiGh steht in dauernder Verbindung mit der Druckzone an der Stirnseite des Tunnels und in der Materialabführung 38, 40, 42. Eine Rohrleitung mit einem normalerweise geöffneten Ventil 92 verbindet jede Zylinderzelle CG1, CC2, CC3, CC4 mit der

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dauernd unter Druck gehaltenen Zone 83. Zusätzlich ist jede Zylinderzelle OCI, CC2, CC3, CC4 mit einem normalerweise ge-"* schlossenen Ablassventil 94 ausgestattet, wovon jedes in geöffneten Zustand die Verbindung zwischen der jeweiligen Zylinderzelle und dem Innern des Tunnels herstellt» Während des normalen Betriebs sind alle vier Auggleichsventile 92

* geöffnet und alle vier Z.ylinderzellen CC1, CC2, CC3, CC4 stehen unter Druck» Soll eine oder mehrere hydraulische Rammen aus der Rammenhalterung zur Instandhaltung ausgebaut werden» so wird die Zylinderzelle in der die Ramme R liegt, von den anderen Druckzonen durch Schliessen des zugehörigen Ausgleichsventils 92 isolierte Die Zylinderzelle wird dann durch öffnen seines zugehörigen Ablassventils 94 drucklos gemacht, wobei die Druckluft in den Tunnel abgelassen wird_o Die hydraulische Ramme R, die repariert oder ersetzt werden soll, kann dann entfernt werden, ohne dass dadurch weitere der unter Druck stehenden Zonen beeinflusst werden. Sobald die ausgebaute hydraulische Ramme wieder eingebaut ist, oder durch eine andere ersetzt wurde, wird das Ablassventil 94 für die jeweilige Zelle wieder geschlossen und das Ausgleichsventil 92 geöffnet, um die Zelle wieder unter Druck zu setzen.

Die Getriebezellen, die in Fig. 11 mit GB1 bis GB1O be- _{

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zeichnet sind, können ebenfalls einzeln isoliert und drucklos gemacht werden. Die Getriebezellen GB1 bis GB4 sind oben und unten durch konzentrische, bogenförmig ausgebildete Wände 96 und 98 begrenzt, wovon jede einen Zylinderabschnitt darstellt. Die Getriebezellen GB5 bis GB1Ö sind oben und unten durch konzentrisch angeordnete, halbzylindrische Wände 100 und 102 begrenzt. Eine Reihe radial angeordneter Wände 106 bis 126 trennt die einzelnen Getriebezellen GB1 bis GBtO voneinander. Sind die Motoren M innerhalb der Getriebezellen GB1 bis GB10 befestigt, so sind die Öffnungen in der Trennwand 54 und in der Stirnwand 16 des Schneidköpfsupports CS durch die Motoren M abgeschlossen und die Getriebezellen GB1 bis GB1O sind im wesentlichen allseitig luftdicht abgeschlossen". Geeignete Einrichtungen zur Zuführung und zum Ablassen des Drucks, die in ihrer Ausführung der Leitung 90 mit dem offenen Ventil 92 und dem Ablassventil 94 entsprechen können, sind für jede Getriebezelle vorgesehen.» Dadurch stehen die Getriebeaellen, solange alle Motoren M eingebaut sind, in Verbindung mit der dauernd unter Druck gehaltenen Zone 88 und sind daher ebenfalls unter Druck gesetzt. Soll eine Zelle, beispielsweise die Getriebezelle GB1 isoliert werden, so wird die von der Zelle GBi zur Druckzone 88 führende leitung geschlossen und das zugehörige Ablassventil geöffnet, so dass der Druck in dieser Zelle in den Tunnel entweicht ο Der in der Zelle befindliche Motor wird dann zwecks Wartung oder

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Ersatz durch einen anderen Motor ausgebaut ο

Da der ausbau des Motors 111 die Öffnung 128 (Figo 8) in der Vorderseite 16 des Schneidkopfsupports GS und die Öffnung in der Trennwand 54 freigibt, muss eine Einrichtung vorhanden sein, um einen Austritt von Druckluft von der Stirnseite des üchrieidkopfsupports CS durch die öffnung 128, die Getriebezelle GB1 und die Öffnung in der Trennwand 54 in den nicht unter Druck befindlichen Tunnelabschnitt verhindert wird» Eine derartige Einrichtung ist in Pig. 7 dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Gemäss Fig. 8 ist die innere Laufbahn des ringförmigen Lagers 18 mit dem zugehörigen Zahnkranz 24 am umlaufenden Schneidkopf durch eine Reihe von Gewindebolzen 28 befestigt, wie vorausgehend beschrieben wurde. Der äussere Laufring 130 des Lagers 18 wird durch einen ringförmigen Bauteil 132 gehalten, der einen Teil des Schneidkopfs C bildet und am Schneidkopfsupport CS beispielsweise durch eine Anzahl von Schrauben 134 befestigt ist_o Zwischen dem äusseren Laufring 130 und dem inneren.Laufring 26 sind in üblicher Weise Rollenlagerelemenie 136 angeordnet« D^s Ringlager 18 ist im Bereich der inneren und äusseren Laufringe in geeigneter Weise abgedichtet, um einen Druckverlust durch das Lager und den Eintritt von Schmutz zu den Lagerelementen 136 zu verhindern. Das Läger 18 stellt keinen Teil der vorliegenden

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Erfindung dar und wird nicht im einzelnen beschriebene Von der Rückwand des Schneid kopfs C erstreckt sich ein ringförmiger Plansch 138 nach hinten, der konzentrisch zum inneren Laufring 26 und innerhalb desselben angeordnet ist und mit ihm und einer ringförmigen Wand HO eine sich gegen den Schneidkopfsupport CS erstreckende ringförmige Öffnung bildet, in welcher die von den Motoren M angetriebenen Ritzel 22 angeordnet sind und in Eingriff mit dem Zahnkranz 24 stehen Die dabei gebildete ringförmige Kammer zur Aufnahme der Ritzel wird durch einen Abschnitt der Vorderseite 16 des Schneidkopfsupports CS, der sich zwischen dem ringförmigen Flansch 138 und dem inneren laufring 26 erstreckt, abgeschlossen. Eine Dichtung 142 liegt zwischen dem Schneidkopfsupport CS und dem Plansch 138, um diesen Abschnitt gegen Austritt von Luft in die ringförmige, zur Aufnahme der Ritzel bestimmte Kammer zu schützen, während der Sehneidkopf umläuft₀ Äussere Abdichtungen 144 und 146, wovon jede ringförmig ausgebildet ist, liegen genäss Figo 7 zwischen dem umlaufenden Schneidkopf C und dem stationären Schneidkopfsupport CS. Die Abdichtungen 142, 144 und 146 haben die Aufgabe, die ringförmige, zur Aufnahme der Ritzel dienende Kammer gegenüber der sich vor dem Schneidkopf befindlichen Druckzone abzudichten. Diese Abdichtungen verhindern den Austritt von Druckluft von der Schneidkopfzone durch die Öffnung 128 in der'V/and 16 und die Öffnung in der

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Querwand 54, wenn der Motor M1 aus seiner Kammer GB1 ausgebaut wird, Die Abdichtungen verhindern ferner den Eintritt von Schmutz in das Innere des Lagers 18 und zwischen die Ritzel und den Zahnkranz 26. Eine weitere Abdichtung 147 befindet sich vorzugsweise radial aussen am Lager 18 am Umfang des Schneidkopfs C.

Der Schneidkopfsupport GS ist mit einer oder zwei Wartungsschleusen ausgestattet, wobei in Pig.» 10 beispielsweise zwei dargestellt sind. Beispielsweise ist gemäss Fig» 1 jede Wartungsschleuse SL mit einer in der Trennwand 54 angeordneten Tür D1 und .einer weiteren Tür D2 in der Vorderwand 16 des Schneidkopfsupports CS ausgestattet« Die Türen D1, D2 bilden in üblicher Weise im geschlossenen Zustand einen luftdichten Abschluss. Es sei angenommen, dass die Wartungsschleuse SL drucklos ist und dass sie mit dem hinter dem Schneidkopf C befindlichen Raum in Verbindung gebracht werden soll. Der Luftdruck in der Wartungsachleuse SL entspricht jenem im Tunnel, so dass die Tür D1 ohne weiteres zum Eintritt in die Schleuse geöffnet werden kann ο Wird die Wartungsschleuse S1 und die Tür D1 geschlossen und ein nicht gezeigtes Ventil geöffnet, so strömt Druckluft in die Schleuse ein. Diese Zufuhr von Druckluft wird fortgesetzt, bis der Druck in der Schleuse mit jenem in der Zone vor der Wund 16 übereinstimmt.

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Darauf kann die innere Türe D2 mühelos geöffnet werden und die Verbindung mit der Druckzone am Schneidkopf ist hergestellt. Bei einer Rückkehr von der Druckzone wird der Betrieb , der Schleuse umgekehrt, ist aber im wesentlichen der gleiche₀ Es sind entweder Seiten- und Deckentüren und/oder Bodentüren vorgesehen ι wobei zwei derartige. Türen beispielsweise auf Fig. 1 dargestellt und mit D2 und D3 bezeichnet sind, durch ^ welche die innere Zone 88 des Schneidkopfsupports CS und/oder die Zylinderzellen von der \Yartungsschleuse SL aus zugänglich sind.

Die sich umfangsseitig und radial erstreckenden Platten, die die Querwand 54 und die Vorderwand 16 des Schneidkopfsupports GS verbinden, bilden die Wände für die verschiedenen Zellen des Schneidkopfsupports und dienen auch als Bauelemente für den Schneidkopfsupport CS₀ Der Schneidkopfsupport CS muss den zylindrischen Schild abstützen und diesen gegen Zusammenbruch infolge der radial nach innen auf ihn einwirkenden Drucke schützen. Der Schneidkopfsupport CS muss ferner das Gewicht des Schneidkopfs C tragen sowie die Drücke am Schneidkopf C und am Rammen R aufnehmen, wenn die Tunnelbaumaschine vorgetrieben wird, und darüber hinaus den grösseren Teil des Gewichts der Materialführung und der damit verbundenen Aufrichtvorrichtungen E1 und E2 tragen» In diesem Zusammenhang wird auf die Verankerung des vorderen Endes der

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Förderröhre 40 bis 48 am Schneidkopfsupport hingewiesen.

Längs der Förderröhre 40 erstreckt sich gemäss Fig. 6 eine Einstiegschleuse ML und ist mit der Förderröhre durch einen Verbindungsabschnitt 148 verbunden. Die Einstiegsschleuse ML ist in üblicher Weise mit einer Eingangstür 150 und einer

w zweiten Tür 152 versehen, die zwischen der Einstiegsschleuse ML und der Förderröhre 40 liegt» Die Einstiegschleuse ML zur Schaffung eines Zutritts von der drucklosen Tunnelzone in die unter Druck stehende Materialführung ist unter Verwendung Üblicher Bauteile zum Unterdrueksetzea und Drucklosmachen der Einstiegschleuse ML ausgeführte Der Durchmesser "der Förderröhre 40 ist relativ gross und die Förderröhre weist gemäss Figur 13 beispielsweise zusätzlich zum Förderer 35 einen Gang MV/ auf, der an einer Seite des Förderers 36 angeordnet ist und von diesem durch eine Trennwand 154, die aus Blech bestehen kann, getrennt wird, um ein Verschütten von Material vom Förder- 36 auf den Gang oder einen dort befindlichen Arbeiter zu verhindern» Der Gang MW wird von Arbeitern benutzt, die entweder in der Förderröhre 40 selbst arbeiten oder in einem der anderen Abschnitte der Materialführung, beispielsweise in der Nachbarschaft des Förderers 32ο

Durch die Anordnung einer lokalen Druckzone, do h„ der auf

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die Stirnseite des Tunnels und die Materialführung beschränkte Druckzone, können im wesentlichen alle am Tunnelbau beteiligten Arbeiter ihre Arbeit in einer Zone durchführen, die im wesentlichen unter atmosphärischem Druck steht ο Dies trifft beispielsweise zu für die Errichtung der Tunnelauskleidung L, für die Y/artung und Bedienung der Aufrichtvorrichtungen E1 und E2, der Rammen R und der Motoreinheiten ti, und ebenso für die Verlängerung der unteren Schienen 50 und des Laufkatzenabschnitts 53.

Ee ist offensichtlich, dass Abänderungen der vorliegenden Erfindung für den Fachmann möglich sind, die durch die Erfindung im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche erfasst werden» ^j

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Claims

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R 38 023 V/19 f - Tr. A₀ 2
James S₀ Bobbins and
Associates, Inc.

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Tunnelbauraaachine mit einem Schild, der einen im wesentlichen ) zylindrischen Mantel mit einer nach vorne gerichteten Schneidkante aufweist und einen quer verlaufenden Support der eine Vorderwand, eine Rückwand und eine zellenförmige Innenstruktur besitzt, wobei diese Rückwand eine Trennwand bildet, und mit einer Einrichtung zur Zuführung von Druckluft zu der vor dem quer verlaufenden Support befindlichen an der Stirnseite des Tunnels liegenden Zone, und mit einer Abdichtung, durch welche die an der Stirnseite des Tunnels befindliche Zone von der drucklosen, sich hinter dem Support befindlichen Zone hermetisch abgedichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Support einen umlaufenden, sich vom Support nach vorne erstreckenden Schneidkopf, trägt, welcher radiale Förderschächte aufweist, die vom Umfang des Schneidkopfs zu einer zentralen öffnung im Support führen, von welcher aus sich eine ebenfalle unter erhöhtem Druck stehende Transportleitung nach hinten zu einer Materialabgabestation erstreckt.
2. Tunnelbaumaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine das Lager dee Sohneidkopfs umgebende Dichtung, durch welche

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ein Eindringen von Schmutz in das Lager verhindert vrird„

3ο Tunnelbauverfahren mit Schildvortrieb, bei welchem ein rotierender Schneidkopf vorwärts bewegt wird,-dadurch gekennzeichnet, dass der vor dem Schneidkopf support liegende, dem öchneidkopf umfassenden Tunnelabsehnitt unter erhöhtem Luftdruck gehalten wird, dass Material kontinuierlich aus dem Bereich ™ des Schneidkopfs durch den Schneidkopf über eine zentral« ffnung im Support entfernt wird, und dass die unter Druck stehende Zone im Schneidkopfbereich sowie in einer Material= förderleitung, welche mit der zentralen öffnung des Supports verbunden ist, hermetisch gegenüber dem übrigen Tunnelabschnitt hinter dem Support abgedichtet wird.

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