DE1534667A1 - Process for the construction of tunnels in the ground and for the expansion of routes by means of shield driving - Google Patents
Process for the construction of tunnels in the ground and for the expansion of routes by means of shield drivingInfo
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Description
Μ,-ΙΝΟ. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-5NG. TH. MEYER DR. FUES *■*■■■■■■■■■■■■■■■■Μ, -ΙΝΟ. BY KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-5NG. TH. MEYER DR. FUES * ■ * ■■■■■■■■■■■■■■■■
Köln 1,DEtCHMANNHAUS Sch/Schi« - 26.Januar 1966Cologne 1, DEtCHMANNHAUS Sch / Schi «- January 26, 1966
Artur Simon Baugesellschaft KiIdH0 , Köln~Deutzf poller Kirchweg 60-68Artur Simon Baugesellschaft KiIdH 0 , Cologne ~ Deutz f poller Kirchweg 60-68
Dr.ExpLDrExpL
Verfahren zur Herstellung von Tunneln im Erdreich und. zum Ausbau von Strecken mittels des Schildvortriebs gProcess for the construction of tunnels in the ground and. for the expansion of routes by means of shield tunneling g
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Tunneln im Erdreich und zum Ausbau von Strecken mittels des Schildvortriebs und mit Hilfe einer Maschine mit umlaufendem Schneidrad, das insbesondere beim Bau von unterirdischen Verkehrsanlagen von Bedeutung ist«,The invention relates to a method for the construction of tunnels in the ground and for expansion of routes by means of shield jacking and with the help of a machine with a rotating cutting wheel, the is particularly important in the construction of underground transport systems «,
Je nach der Beschaffenheit des Gebirges, in dem der tunnel zu erstellen ist, -wendet man verschiedene Arten von Tunnelsehild-Vortriebsverfahren- ano Zum Aushöhlen des Gebirges dient im allgemeinen eine Maschine mit einem zentrisch angetriebenen Schneidrad von bestimmter Umlaufgeschwindigkeit, wobei die Schneidzähne ausgewechselt werden können» Damit <r,n der Maschine ein Vortrieb erzielt werden kann, ist ein Abstützen der Maschine nach hinten gegen den fertigen Ausbau erforderliche Bei dem SehillTortrieb sind erhebliche Sreßkräfte notwendig, um den nötigen Schildandruck zu erzeugen. Bei einem anstehenden Gebirge der Bodenklasse 2O23 - 2„26 (DII 18300), das mit wenig stichfest bis stichfest bezeichnet wird, verwendete man bisher einen auf dem Umfang geschlossenen Schild* Bei dieser Vortriebsart ist es üblich, einen sogenanntenDepending on the nature of the rock in which the tunnel is to be built, different types of tunnel shield propulsion methods are used o To excavate the rock, a machine with a centrally driven cutting wheel with a certain rotational speed is generally used, with the cutting teeth being exchanged can »In order for the machine to be propelled, it is necessary to support the machine to the rear against the finished construction. With the Sehill door drive, considerable stress forces are required to generate the necessary pressure on the shield. In the case of an upcoming rock of soil class 2 O 23 - 2 "26 (DII 18300), which is referred to as a little puncture-proof to puncture-proof, a shield closed around the circumference has been used up to now
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Tübbing-Ausbau zu verwenden. Man benutzt hierbei Tübbinge aus Gußstahl oder Beton» Die als Segmente verwendeten Tübbinge werden zu einem geschlossenen Ring bsWo zu einer geschlossenen Röhre zusammengesetzte Da bei dem Gebirge der genannten Beschaffenheit der Tübbing-Ausbau zuv Aufnahme der Preßkräfte bei dem Schildvortrieb mit herangezogen werden muß, ist ein überdimensionierter Tübbing-Ausbau erforderlich, damit die zusätzlich auftretenden Druck- und Schubkräfte während des-Vortriebes übernommen werden können« Bei des Tübbing-Ausbau entstehen weiterhin Abdichtungsschwierigkeiten zwischen äen aneinandergesetzten Tübbing-Segmenten« Sin solcher Ausbau erfordert hohe Kosten und kann nicht als wirtschaftlich angesprochen werden,,To use segment expansion. In this case one uses lining segments made of cast steel or concrete "The lining segments used as segments into a closed ring bsWo to a closed tube composite Since in the mountains of the above nature of the tubbing extension zuv receiving the press force at the shield tunneling must be used with, a oversized tubbing expansion required for the pressure additionally occurring and shear forces during-jacking can be adopted "At the tubbing expansion continue to emerge sealing problems between AEEN placed together tubbing segments" Sin of such expansion requires a high cost and can not be regarded as economically ,,
Bei einem Gebirge, das aus einem Gestein besteht und sich in der Härte wesentlich von dem sandartigen Gebirge unterscheidet j ist es möglich, den Schildandruck für den Schildvortrieb unmittelbar auf das Gebirge zu übertragen. Man kann erhebliche, radial wirkende Preßkräfte, unmittelbar auf das Gebirge wirken lassen„ Bei einem solchen harten Gebirge kann von vornherein ein bei sandigem Gebirge notwendiger Tübbing-Ausbau entfallen« Infolge des harten Gesteins, in welchem der Tunnel zu erstellen ist, liegen grundsätzlich andere .Verhältnissse gegenüber einem leichten Boden der genannten Bodenklasse vor, so ciaß die Grundlage des bei dem harten Gebirge entwickelten Vortriebsverfahrens bei einem Gebirge völlig anderer Beschaffenheit nicht gegeben ist0 In the case of a mountain that consists of a rock and differs significantly in hardness from the sand-like mountain j it is possible to transfer the shield pressure for the shield drive directly to the mountain. Considerable, radial compressive forces can be applied directly to the rock. “With such a hard rock, a tubbing expansion, which is necessary for sandy rock, can be dispensed with from the outset.” The hard rock in which the tunnel is to be constructed is fundamentally different. Verhältnissse against a light ground said bottom class before, the basis of the developed ciaß at the hard rock tunneling method in a mountain entirely different nature is not given 0
Aufgabe der Erfindung ist, ein Vortriebsverfahren bei der Erstellung von Tunneln in einem aus leichtem BodenThe object of the invention is to provide a propulsion method the creation of tunnels in a light ground
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testehenden. Gebirge zu schaffen, bei dem der Ausbau der Strecke möglichst nicht für den Schildandruck herangezogen zu werden braucht, um die Tunnelerstellung wirtschaftlicher gestalten zu können«, Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auch bei einem leichten Gebirge von der Beschaffenheitsklasse wenig stichfest bis stichfest als Schild für die Aufnahme der Preßkräfte der Vortriebsmaschine ein solcher von nicht geschlossenem Umfang, vorzugsweise von etwa 270° Umfangsfläche angewendet wird, gegen den die radial gerichteten Abstützkräfte der Yortriebs~Schneidmaschine wirken. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem leieht%en Gebirge der Bodenklasse 2«,23 bis 2026 die !Fortpflanzung der auf den Schild wirkenden Kräfte des Berges in einem Winkel verläuft, der durch den Böschungskegel des betreffenden Materials des Gebirges bestimmt ist. Man braucht deshalb auch bei einem Gebirge der genannten Beschaffenheit keinen als Röhre geschlossenen Schild, sondern es genügt die Anwendung von Teilschilden, wie solche bei hartem Gestein, jedoch aufgrund völlig anderer Bedingungen und Voraussetzungen, bekannt sind. Der Böschungswinkel liegt bei Sand, Kies u.dgl. der genannten Art etwa bei 30 bis 35°. Aufgrund dieser Erkenntnis ist es überraschenderweise möglich, mit einem Teilschild von etwa 270° Umfangsfläche zur Abstützung für die Vornahme des Schildvortriebes auskommen zu können. Die Umfangsflache von etwa 270° ist in dem Gebirge nach oben gerichtete Die Druckkräfte des anstehenden Gebirges, seitlich von einem solchen Teilschild, treiben das Material nicht über den Schüttwinkel in den durch den Schild sich ergebenden Hohlräume Ein Zuschütten in dem unterhalb des Teilschildes sich ergebenden Bereich der Strecke ist nicht zu befürchten und tritt nicht ein.testing. To create mountains in which the extension of the route does not need to be used for the shield pressure as far as possible in order to be able to make the tunnel construction more economical. " Shield for absorbing the compressive forces of the jacking machine is used with a non-closed circumference, preferably around 270 ° circumferential surface, against which the radially directed support forces of the jacking machine act. The invention is based on the knowledge that in a light mountain range of soil class 2 ", 23 to 2 0 26, the propagation of the forces of the mountain acting on the shield runs at an angle which is determined by the slope cone of the relevant material of the mountain is. There is therefore no need for a shield closed in the form of a tube, even with a mountain of the type mentioned, but the use of partial shields, such as are known for hard rock, but due to completely different conditions and prerequisites, is sufficient. The angle of repose for sand, gravel and the like of the type mentioned is around 30 to 35 °. On the basis of this knowledge, it is surprisingly possible to be able to get by with a partial shield with a circumferential surface of approximately 270 ° for support for carrying out the shield drive. The circumferential surface of about 270 ° is upward in the mountains.The pressure forces of the upcoming mountains, to the side of such a partial shield, do not drive the material beyond the angle of repose into the cavities resulting from the shield the route is not to be feared and does not occur.
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Es ist ein genügender Baum für die Vortriebsmaschine zum Arbeiten und zur Handhabung mit dieser vorhanden^ Die erfindungsgemäße Maßnahme bei dem Gebirge der genannten Beschaffenheit hat wesentliche Vorteile zur folge« Ss ist nicht mehr erforderlich, einen schweren Ausbau der Strecke, ζ.B0 durch die bekannten Tübbiiige aus Gußstahl bsw. Beton vorzusehen. Hierbei ist ew nicht mehr notwendigf den Sohildandruck auf den Ausbau zu übertragen. Die erforderlichen Kräfte der hydraulischen Pressen der Vortriebsmaschine können auch bei dieser Bodenbeschaffenheit auf das anstehende Gebirge übertragen werden« Da der Ausbau wie bei einem vollen Schild nicht mehr für die Vortriebsmaschine herangezogen wirds ist ein wesentlich leichterer Ausbau durchführbar, Dadurch läßt sich eine ¥irtschaftlichkeit für den Ausbau der Strecke erreichen, die an diejenige bei dem Ausbau für, hartes Gestein herankommt. Das Verfahren ist durch Ausnutzung des ligenspannungsaustandes in Verbindung mit dem natürlichen Schüttkegel des Materials sowohl bei Arbeiten ohne Wasserahdrang, wie auch bei Wasserandrang unter Verwendung von Druckluft bzw. Wasserhaltung durchführbar«There is a sufficient tree for the tunneling machine for work and for handling this Add ^ The inventive measure in the mountains of that nature has important advantages to follow "Ss is no longer required, a serious upgrade of the line, ζ .B 0 through known Tübbiiige made of cast steel bsw. Provide concrete. Here ew is no longer necessary to transfer the f Sohildandruck on expanding. The necessary forces of hydraulic presses of the tunneling machine can also be transmitted in this soil on the upcoming mountain "Since the expansion as no longer contribute to a full plate for the tunnel boring machine s is a much lighter expansion feasible result, a ¥ CONOMY to give for achieve the upgrading of the route that comes close to that in the upgrading for hard rock. The process can be carried out by utilizing the ligenspannungsausandes in connection with the natural cone of the material both when working without water penetration, as well as with water penetration using compressed air or water retention «
Vorteilhaft folgt deai nur über einen begrenzten Umfang sich erstreckenden Hauptschild ein starrer Schildschwanz, und zwar ebenfalls nur mit einer nach oben gerichteten Umfangsflache, unter dessen Schutz die Stollenauskleidung durchgeführt wird, für den Ausbau der Vortriebsßtreoke können Stollenprofile bsw. Gitterträgerkonstruktionen verwendet werden. Hierbei kann der Zwischenraum zwischen den Trägern mit verhältnismäßig dünnen Stollenbleohen ausgekleidet sein,Deai only follows advantageously to a limited extent extending main shield has a rigid shield tail, also only with one pointing upwards Circumferential surface under whose protection the tunnel lining is carried out for the expansion of the jacking treoke can cleat profiles bsw. Lattice girder structures are used. Here, the space between the carriers with relatively thin studs be lined,
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Als zusätzlicher Schutz kann bis zur endgültigen Auskleidung ein Torkret-Beton aufgebracht werden« Dies ist aber nur dann zweckmäßig, wenn eine Isolierung des !Tunnels unterbleiben soll, da die !Tragfähigkeit des Sqrkretbetons nur im lalle des fortfalle der Isolierung berücksichtigt werden kann. Wenn eine Isolierung Torgenommen werden soll, kann nach Anbringung der Isolierlage auf den Stollenblechen der statisch volltragende Stahlbetonquerschnitt angeordnet werden.Torkret concrete can be applied as additional protection up to the final lining « But this is only useful if there is insulation of! the! tunnel is to be omitted, since the! load-bearing capacity of the concrete concrete is only possible in the lapse of the Isolation can be considered. If insulation is to be removed, it can be installed after it has been installed the insulating layer on the cladding sheets, the statically fully load-bearing reinforced concrete cross-section can be arranged.
Da durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ausbau der Strecke ohne Rücksicht auf den Pressendruck und die dadurch entstehenden zusätzlichen Spannungen erfolgen kann, kann man bei der Art des Ausbaues freizügig vorgehen. Insbesondere kann die Wahl der Ausbauart nur von den an das Bauwerk zu stellenden Ansprüchen bestimmt werden.Since the inventive arrangement of the expansion of Route without taking into account the press pressure and the resulting additional stresses you can proceed freely with the type of expansion. In particular, the choice of the type of construction can only be determined by the demands to be made on the structure will.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nachstehend erläutert.The invention is illustrated with reference to the drawing Embodiments explained below.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Durchführung des Vortriebes gemäß der Erfindung im Schaubild schematisch, *Fig. 1 shows an embodiment of the implementation of the advance according to the invention in a diagram schematically, *
Pig. 2 iat ein Längsschnitt durch die Strecke zur !Darstellimg des Ausbaues derselben, wobei die obere Hälfte einen Sitterträgerausbau mit Sorkretierung und die untere Hälfte einen GrubenprofHausbau mit Isolierimg zeigt*Pig. 2 iat a longitudinal section through the route ! Representation of the expansion of the same, with the upper Half of a Sitter carrier extension with Sorkretierung and the lower half with a pit-type building Isolierimg shows *
β 5 zeigt einen Querschnitt durch den Tunnel. β 5 shows a cross section through the tunnel.
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Für den Schildvortrieb dee zu erstellenden Tunnels 1 dient eine Schildvortriebsmaschine 2, die ein zentrisch angetriebenes Schneidrad 3 mit entsprechend ausgebildeten Schneidzähnen aufweist. Die Vortriebsmaschine weist radial sich erstreckende Abstützelemente 4 auf t die sich gegen den Schild und nach unten gegen das Erdreich abstützen» Der Hauptschild 5 besteht aus mehreren, z.B.'vier Teilschilden, die sich auf eine Umfangsfläche von etwa insgesamt 2?O° erstrecken. Das radiale Verankerungssystem kann mit Hilfsabstützung für den Vorschub versehen seino Bei der'Gesamtfläche der Teilschilde überschreitet die Belastung - auch unter Einrechnung der auftretenden Scherspannungen - 2 kg/cm nicht. Die Verankerung gewährleistet den erforderlichen Anpreßdruck des Schneidrades 3* Unmittelbar hinter dem Schneidrad 3 ist ein kurzer Vollschild 6 vorgesehenj, der während des Schneidvorschubes den vor den Seilschilden entstehenden Hohlraum gegen Einbrechen ties Gebirges schützt. An diesem Vollschild kann bei Eedarf ein Brustverbau befestigt werden. An dem I'eilschild 5 kann sich weiterhin ein starrer Schildschwanz 7 befinden, unter dessen Schutz die Stollenauskleidung mit Hilfe eines Erektor-Arms 8 vorgenommen werden kann* Mit cfeai Schild ist eine Vortriebs steuerung durch Einselbetätigung der Verankerungspressen mit einer hohen Genauigkeit möglich,A shield driving machine 2, which has a centrally driven cutting wheel 3 with correspondingly designed cutting teeth, is used for the shield driving of the tunnel 1 to be created. The tunneling machine comprises radially extending support elements 4 to t the "bear against the plate, and downwardly against the ground, the main plate 5 consists of several zB'vier part shields, which extend to a circumferential area of approximately a total of 2? O °. The radial anchoring system can be provided with an auxiliary support for the feed o With the total area of the partial shields, the load does not exceed 2 kg / cm - even taking into account the occurring shear stresses. The anchoring ensures the necessary contact pressure of the cutting wheel 3 * Immediately behind the cutting wheel 3 there is a short full shield 6, which protects the hollow space in front of the cable shields from breaking in the mountains during the cutting advance. If necessary, a breast brace can be attached to this full shield. A rigid shield tail 7 can also be located on the partial shield 5, under the protection of which the tunnel lining can be carried out with the help of an erector arm 8
Ua spätere Setzungen zu vermeiden und die Durchbiegung auf ein geringsänö gliches Maß zu beschränken, kann der vorläufige, im Bauwerk verbleibende Ausbau der Vortriebsstreeke duroii Stollenprofile 9a oder Gitterträgerkonstruktionea 9 erfolgen, so daß keine größeren Verformungen auftreten» Der Zwischenraum zwischen den TrägernAmong other things, to avoid later subsidence and deflection To limit it to a minimal level, the provisional expansion of the tunneling line remaining in the structure duroii tunnel profiles 9a or lattice girder structures a 9 so that no major deformations occur »The space between the beams
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wird zweckmäßig mit Stollenblechen 10 ausgekleidet. Wenn keine Isolierung des !Tunnels erforderlich ist, kann als zusätzlicher Schutz bis zur endgültigen Auskleidung ein Torkretbeton 11 aufgebracht werden«,is expediently lined with cleat plates 10. If insulation of the tunnel is not required, it can be used as additional protection up to the final lining a gate concrete 11 can be applied «,
Als endgültiger Betonausbau dient ein Konstruktionsbeton 12 in entsprechender Schichtstärke. Hierbei kann der vorläufige Ausbau im Bauwerk verbleiben, so daß keine zusätzlichen Hohlräume entstehen können. Lediglich der Konstruktionsbeton stellt den statisch volltragenden Stahlbetonq.uerschnitt dar« Der Beton wird zweckmäßig als Ortbeton zwischen Schalwaagen und verbleibendem Verbau eingebracht«A structural concrete 12 in the appropriate layer thickness is used as the final concrete lining. Here can the provisional expansion remain in the structure so that no additional cavities can arise. Only the structural concrete represents the statically fully load-bearing reinforced concrete cross-section «The concrete is functional placed as in-situ concrete between the formwork scales and the remaining sheeting "
Bei dem vorgesehenen Ausbau der Vortriebsstrecke ist es möglich, eine exakte Abdichtung des Tunnelquerschnittes zu erreichen« Zur Abdichtung verwendet man. vorteilhaft eine entsprechende Folie 18, die unmittelbar auf den provisorischen Ausbau aufgeklebt werden kann, so daß eine einwandfreie Abdichtung garantiert ist.The planned expansion of the tunneling section is it is possible to achieve an exact sealing of the tunnel cross-section «For sealing one uses. advantageously a corresponding film 18, which can be glued directly to the temporary expansion, so that a perfect seal is guaranteed.
In der Schicht des Konstruktionsbetons 12 können Löcher zum Injizieren eines geeigneten Materials, ζ.Β« von Perlkies, vorgesehenesein« Mit 14 ist eine aus verblasenem Perlkies bestehende Schicht bezeichnet.In the layer of structural concrete 12 holes for injecting a suitable material, ζ.Β «of Pearl gravel, intended to be “At 14, one is made of blown Called pearl gravel existing layer.
Das beim Arbeiten der Vortriebsmaschine sich ergebende Aushubmaterial kann beispielsweise von einem Eimerbecherelevator 15 auf ein Austragsförderband 16 gefördert werden«, Hieran schließt sich der anderweitigeThe excavated material resulting from the work of the tunneling machine can, for example, come from a bucket elevator 15 are conveyed onto a discharge conveyor belt 16 «, this is followed by the other
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Transport des Materials zum Stollenmund an» der beispielsweise mittels entsprechender Wagen 17 vorgenommen werden kann» Das Verfahren ermöglicht die Ausnutzung des eigenstatischen Spannungszustandes des durchfeuchteten Materials beim Tortrieb, so daß auch Arbeiten im Peinsand möglich sind.Transport of the material to the tunnel mouth, for example by means of a corresponding carriage 17 can be carried out »The process enables the use of the inherent static stress state of the moistened material when driving the gate, so that work in painful sand is also possible.
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BE1011386A4 (en) * | 1997-09-09 | 1999-08-03 | Hendriks Pieter Jozef | Industrial tunnel construction system |
EP2706192A1 (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-12 | TPH Bausysteme GmbH | Method for creating a pressure tunnel in segment-based construction for hydro-electric plant construction |
EP2706146A1 (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-12 | TPH Bausysteme GmbH | Method for constructing a traffic tunnel in segment design |
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1966
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Cited By (4)
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