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Tunnel-Vortriebsvorrichtung mit messerartigen, zueinander parallelverschiebliohen
Vortriebsbohlen (Messervortrieb) Die Erfindung betrifft eine Tunnel-Vortriebsvorrichtung,
welche mit bis an den letzten Abschnitt eines nachfolgend errichteten Tunnelausbaus
(Auskleidung) heranreichenden bzw.
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diesen Ubergreifenden und mindestens die davorliegende freigeschnittene
Tunneldecke unterfangenden Vortriebsbohlen versehen ist, die messerartige Stirnseiten
aufweisen und auf einem aestell in Vortriebsrichtung verschieblich nebeneinander
angeordnet und durch Druckvorrichtungen, insbesondere hydraulische Zylinder, vorschiebbar
sind. Vortriebsvorrichtungen dieser oattung werden eingesetzt beim Auffahren eines
Tunnels in Ortschaften, insbesondere bebauten aebieten, wo ein Arbeiten in offener
Baugrube nicht möglich ist bzw. vermieden werden soll.
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Vorbedingung ist eine erdige oder in ähnlicher Weise abbaufahige Bescharrenheit
des Baugrundes, in den sich die als Vortriebsbohlen auagebildeten Messer vortreiben
bzw. vordrUcken lassen.
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Es sind außerdem fUr das Auffahren eines Tunnels Vorrichtungen bekannt,
die nach der Sohildbauweise arbeiten. In diesem Fall muß ein dem Tunneiquerschnitt
angepaßter, stirnseitig als Messer ausgebildeter Ring bzw. röhrenartiger Sahild
in seiner ganzen Größe und Masne mit schweren Druckaggregaten vorgeschoben werden.
Der bedeutende Vorteil beim Messervortrieb besteht darin, daß die messerartigen
Vortriebabohlen leichter zu transportieren und einzubauen und auch mit kleineren
Druokvorrichtungen vorschiebbar sind, wobei das Vorsohubmaß in Anpassung
an
die jeweilige Beschaffenheit des Erdreichs unterschiedlich gehalten werden kann.
Die Vortriebsbohlen erfordern zu ihrer Lagesicherung und zu ihrer Führung zusätzliche
Mittel. So hatte man zunächst vorgesehen, die Bohlen stirnseitig des aufgefahrenen
Tunnels auf einem Lehrbogen und am hinteren Ende mit einem grösseren Längenabschnitt
auf dem aus Betonringen errichteten Tunnelausbau bzw. der Tunnelauskleidung aufzulegen.
Die Belastung des jeweils zuletzt errichteten Ausbaues ist in diesem Fall erheblich,
andererseits vermag der Lehrbogen die Lage der Vortriebsbohlen nicht ausreichend
zu sichern. Die Abstützung der Vortriebsbohlen auf dem nachgeführten Ausbau hat
über den Ausbauringen größere Hohlräume zur Folge, die das Absinken der Deckschichten
des Erdreiches begünstigen können. Der Ausbau muß außerdem in kleinem Abstand vom
Tunnelende errichtet werden, so daß Vortriebs- und Ausräumarbeiten und Ausbauarbeiten
gegenseitige Behinderungen nicht ausschließen. Nach dem vor6enannten Prinzip hatte
man seinerzeit durch Druckzylinder ins Erdreich vorschiebbare Vortriebsbohlen auf
einem türstockartigen starken Holzausbau verschieblich gelagerte Dieser Ausbau wurde
besonders weit vorgezogen, so daß die Vortriebsbohlen mit einem kurzen Längenabschnitt
freitragend, d.h. vorpfändend, verwendet werden konnten. Die Vortriebsbohlen waren
dafür auf nahezu ganzer Länge zwisohen dem Ausbau und den aufliegenden Erdschichten
eingeklemmt und nur schwierig vortreibbar. Vorgeschlagen wurde bereits vor Jahrzehnten
die Ausnutzung eines im Sinne eines Lehrbogens unter den Vortriebsbohlen errichteten
Gestells als Widerlager fUr die das Vorschieben der Bohlen bewirkenden Druckzylinder.
Die hier erzielte Abstützung und Führung der Vortriebsbohlen ist unzureichend und
außerdem besteht die Gefahr, daß beim Vortrieb der Bohlen der Stutzbogen umgedruckt
wird, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die nach dem Prinzip des Meervortrieba
arbeitende Tunnel-vortriebavorriehtung in ihrer Gesamtausbildung zu verbessern.
Dabei soll zwischen dem Tunnelende (orts- bzw. Streckenbrust) und der endgUltigen
Tunnelauskleidung,
d.h. dem Ausbau, ein längerer, gesicherter Raum geschaffen werden, der die Fortführung
der Ausräum- und Ausbauarbeiten erlaubt und erleichtert. Es gehört dabei zur Erfindungsaufgabe,
eine Unterstützungsart für die Vortriebsbohlen zu schaffen, die eine vertikale bzw.
radiale Belastung des Tunnelausbaus weitestgehend ausschließt, das sichere und stabile
Unterstützen der Vortriebsbohlen jedoch gewährleistet und Voraussetzungen zum Richten
der Bohlen schafft und unter ständiger Unterstützung der Bohlen dem fortschreitenden
Auffahren des Tunnels zu folgen vermag.
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Die Vortriebsvorrichtung nach der Erfindung kennzeichnet sich demgemäß
dadurch, daß alle Vortriebsbohlen mit an ihnen gelagerten Druckvorrichtungen gegen
den Tunnelausbau abstützbar und im Bereich der vor dem Tunnelausbau verbleibenden
erheblichen Länge an einem aus mtceren abwechselnd rückbaren Rahmengruppen gebildeten
Schreit- bzw. Pilgergestell an mehreren tängenabschnitten abgestützt und geführt
und mittels des Schreitgestells auf die Vortriebsvorrichtung einstellbar sind.
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Die Vortriebsbohlen und das sie tragende Schreit- bzw.
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Pilgergestell bilden nunmehr eine ständig in stabiler Lage stehende
bzw. sich vorwärtsbewegende Vortriebsvorrichtung. Der Tunnelausbau dient nicht mehr
als eigentlicher Träger der Vortriebsbohlen, sondern bildet zunächst das Vorschubwiderlager
für die Vortriebsbohlen einerseits und für das Schreitgestell andererseits. Die
Vortriebsbohlen können deshalb lediglich dünne, mit einem Verzug zu vergleichende
schwertartige Fortsätze erhalten, die das Hereinbrechen des Erdreichs während des
Setzens der Ausbauringe verhindern und beim Vorschieben der Vortriebsbohlen ohne
Hinterlassung nennenswerter Zwischenräume leicht nachzuziehen sind. Mit Hilfe des
Schreitgestells und der in diesem vorgesehenen Rahmengruppen wird erreicht, daß
die Vortriebsbohlen bei ausreichend starker Ausbildung die Sicherung eines längeren
Tunnelabsohnittes Ubernehmen können und ständig auf der einen oder der anderen Rahmengruppe
ausgerlchtbt und geführt
bleiben. Es kann damit ohne die Notwendigkeit
eines komplizierten Umbaues die zweite Rahmengruppe um ein Schrittmaß vorgeschoben
werden und zugleich die Unterstützung der Bohlen ergänzen oder übernehmen. Die Unterstützung
der Bohlen durch zueinander relativbewegliche bzw. verstellbare Rahmengruppen eines
Schreit-bzw. Pilgergestells ermöglicht eine gewisse Lenkung der Vortriebsvorrichtung,
so daß die Vortriebsvorrichtung auch einem geplanten kurvenmäßigen Verlauf des aufzufahrenden
Tunnels zu folgen vermag. Das Schreitgestell ist in der Lage, besonders große Druckbelastungen
aufzunehmen, wobei die Schreitfähigkeit erhalten bleibt.
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Von den für den Vorschub der Vortriebsbohlen aufgewendeten Druckkräften
bleibt das Schreitgestell weitestgehend unbelastet.
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Die Vortriebsvorrichtung nach der Erfindung erhält zweckmäßig einen
solchen Aufbau, daß die Vortriebsbohlen an zwei quer zur Vortriebsrichtung verstellbaren
und längs zur Vortriebsrichtung vorrückbaren, gestellartig verbundenen, sich um
etwa ein Schrittmaß übergreifenden Rahmengruppen abgestützt sind. Ein Gestell dieser
Art ist bei hoher Tragfähigkeit im Aufbau verhältnismäßig einfach, dabei stabil
und bezüglich der gewünschten quer- bzw. längsgerichteten Bewegungen gut zu überwachen.
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Die im Schreitgestell verbundenen Rahmen jeder Rahmengruppe werden
zweckmäßig mit Mitteln zur Höhenverstellung, z.B.
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mit Hubzylindern, versehen. Durch eine geeignete Steuerung der Hubzylinder
kann unter Beibehaltung der stetigen, sicheren Unterstützung der Vortriebsbohlen
deren Lage geändert und auch die gewünschte Vortriebsrichtung eingestellt werden.
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Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der in dem Schreitgestell
jeweils mehr als zwei Rahmen, insbesondere drei Rahmen, zu einer gemeinsam vorrückbaren
Rahmengruppe verbunden sind, derart, daß die Bohlen jederzeit außer an den Endabschnitten
auch im Mittelabschnitt abgestützt sind. Mit den jeweils die Bohlenendabschnitte
stützenden Rahmen lassen sich die Bohlen in einfacher Weise ausrichten, während
die mittleren Rahmen das
Durchbiegen der Bohlen bei größeren, freien
Längen verhindern und dadurch das Vorschieben der Bohlen auf dem Schreitgestell
mit größerer Sicherheit gewährleisten.
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Die die messerartigen Vortriebsbohlen stützenden und führenden Schreit-
bzw. Pilgergestelle nach der Erfindung eignen sich in besonders vorteilhafter Weise
für eine Vortriebsvorrichtung, die auf vor dem Vortrieb des Tunneiquerschnittes
in an sich bekannter Weise in Seitenstollen errichteten Widerlagern aufstützbar
ist. In diesem Falle erhalten die Rahmen des Schreitgestells etwa die Form eines
einem Kreisabschnitt entsprechenden Gitterträgers, der an den Enden mittels HubZylinder
auf den Widerlagern aufstützbar ist und über der von einem Bogensegment gebildeten
Oberseite die Vortriebsbohlen führt, während die unteren horizontalgerichteten rahmenartigen
Gurtungen jeder Rahmengruppe durch längsgerichtete Schienen verbunden sind, die
im Zusammenwirken mit Stützansätzen der jeweils anderen Rahmengruppe das vertikale
Verstellmaß begrenzen. Diese gittertrKgerartigen Rahmen des Schreitgestelis sind
besonders tragfähig und verbleiben stets im oberen Querschnittsbereich des aufgefahrenen
Tunnelabschnittes. Die Abstützung und Stabilisierung der Rahmen einer Rahmengruppe
kann in einer die Arbeit nicht behindernden Weise zwischen den horizontalgeriohteten
Gurtungen vorgesehen werden. Das Sohrittmaß zwischen den Rahmengruppen kann groß
gehalten sein.
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FUr die Bohlen ist eine solche Ausbildung vorteilhaft, gemäß weloher
mit den Bohlenuntersetten kastenförmige Gehäuse verbunden sind, welche die Druckvorrichtungen
aufnehmen, Die Gehäuse der Vortriebabohlen werden zweckmäßig an den einander zugewandten
Seitenwänden durch Mittel zur Parallelführung gekuppelt. Diese Führungen erhalten
ein begrenzter Spiel, damit eine verklemmungsfreie Führung auch wShrind des Auarlohtns
bzw. Einstellens gewährleistet ist.
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In der Zeichnung ist die Tunnel-Vortriebsvorrichtung nach der Erfindung
beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 bis 6 zeigen die Vortriebsvorrichtung in Seitenansicht und
einen aufgefahrenen Tunnelabschnitt in vertikalem Längsschnitt in jeweils verschiedenen
Stellungen, die schrittweise aufeinander folgen, Fig. 7 und 8 zeigen den zu den
Fig. 1 bis 6 zugehörigen vertikalen Querschnitt der Strecke einschließlich Endansicht
auf die Vortriebsvorrichtung in zwei verschiedenen Stellungen, Fig. 9 zeigt die
Ausbildung der Parallelführung zwischen benachbarten Vortriebsbohlen, die unterseitig
mit Gehäusen versehen sind.
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Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Vortriebavorriohtung,
die in Verbindung mit seitlichen Widerlagern 1 Anwendung finden soll, die vor dem
Vortrieb des Tunnelquerschnittes in Seitenstollen errichtet wurden. Bei der gezeiohneten
Ausführungsform weist die Tunnel-Vortriebsvorrichtung im Querschnitt etwa die Form
eines Kreisabechnittes auf. AbstUtzung und Verfahrung der Vorrichtung können jedoch
auch auf söhlig verlegten Schienen erfolgen, Die nachfolgend beschriebenen Schreitgestelle
können in diesem Falle Portalrahmen mit aufgeständerten Bogen sein.
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Die Vortriebivorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Schreit-
bzw. Pilgergestell, auf welchem die freigeschnittene Tunneldecke 2 unterfangende
Vortriebabohlen 3 in Vortriebsrichtung x verschieblich in größerer Anzahl nebeneinander
angel ordnet sind. Die Vortriebsbohlen erhalten zweckmäßig unterseitig ein aus Fig.
9 ersichtliches kastenförmiges Gehäuse 3'. Die vor deren Stirnseiten 4 sind messerartig
ausgebildet. In den an der Unterseite der Vortriebsbohlen befindlichen kastenförmigen
Gehäusern sind Druckvorrichtungen, insbesondere hydraulisch beaufschlagbare
Schubzylinder
5 gelagert, die sich mit dem ausschiebbaren Teil 6, z.B. der Kolbenetange, gegen
die Stirnseite 7 des zuletzt gesetzten Ausbauringes 8 der endgültigen Tunnelauskleidung
abstützen. Die Vortriebsbohlen haben eine verhältnismäßig große Länge und unterfangen
somit einen entsprechend langen, dem Ausbau voraufgehenden Tunnelabschnitt. Die
Vortriebsbohlen haben einen großen Verf ormungswiderstand insbesondere gegenüber
Durohbiegung und damit eine entsprechend große Höhe, die ausreicht, um in dem Kastenprofil
den Druckzylinder 5 und gegebenenfalls auch die zusätzlichen Mittel zu seiner Steuerung
einschließlich Druckmitte lbehälter unterbringen zu können; Die Außenflächen der
Vortriebsbohlen sind nach rückwärts nach Art schwertartiger Verlängerungen 9 ausgebildet.
Diese schwertartigen Verlängerungen übernehmen die Aufgabe einer dünnen Verschalung,
unter welcher die Ausbauringe 7 bei ausreichendem Schutz für den Arbeiter gesetzt
werden können. Ein solcher dünner, schwertartiger Fortsatz zieht sich beim Vorschieben
der Bohle 3 leicht über die Ausbauringe hinweg und. hinterläßt nur einen völlig
unbedeutenden Spalt.
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Die Vortriebsbohlen 3, insbesondere diejenigen, die im Bereich der
Tunneldecke vorgesehen sind, werden im Bereich der vor dem Tunnelausbau verbleibenden
erheblichen Länge an einem aus mehreren abwechseled rückbaren Rahmengruppen gebildeten
Schreit- bzw. Pilgergestell abgestützt und geführt. Entsprechend dem Abstand y zwischen
den Rahmen jeder Rahmengruppe sind die Bohlen 3 an mehreren kurzen Längenabschnitten
unterstützt. Die Länge der Bohle und der Abstand der Rahmen einer Rahmengruppe sowie
das Sohritt- oder Vorschubmaß jeder Rahmengruppe, aber auch das Vorschubmaß des
Zylinders 5 der Bohle, sind derart aufeinander abgestimmt, daß in jeder Stellung
jede Bohle an mindestens zwei in größerem Abstand voneinander befindlichen Längenbereichen,
und 3war möglichst nahe den Endbereichen, unterstützt ist.
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Beim Ausführungsbeispiel ist ein Schreit- bzw. Pilgergestell vorgesehen,'
bei dem jede Rahmengruppe drei in gleich großen Abständen voneinander angeordnete
Rahmen 10 bzw. 11 aufweist. Die Bohlen sind dadurch außer an den Endbereichen auch
im Mittelbereich unterstützt. Jeder Rahmengruppe sind Druckvorrichtungen, insbesondere
Druckzylinder 12 und 13, zugeordnet, die sich mit ihrem ausschiebbaren Teil, z.B.
der Kolbenstange, auf stirnseitige Flächen des zuletzt gesetzten Ausbauringes 7
abstützen können. Die Steuerung der Zylinder 12 und 13 ist derart ausgebildet, daß
die beiden Rahmengruppen eines Schreitgestells im Wechsel verschoben werden müssen,
und zwar jeweils derart, daß außer der Vorschubvorrichtung auch in gegebenem Falle
eine Rückwärtsbewegung durchgeführt werden kann. Die Rahmen der Rahmengruppen des
Schreitgestells sind höhenverstellbar ausgebildet und dabei gegenüber den aufgestützten
Bohlen vertikal beweglich.
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Es werden zweckmäßig den Rahmen Hubvorrichtungen, insbesondere hydraulische
Hubzylinder 14, zugeordnet. Während die Rahmen der einen Rahmengruppe die Unterstützung
und Sicherung der Vortriebsbohlen 3 übernehmen, kann jeweils die zweite Rahmengruppe
in geringem Maße entspannt, und zwar abgesenkt, und in dieser Stellung bereits um
ein Schrittmaß vorgerückt werden. Nach dem Hochfahren dieser zweiten Rahmengruppe
kann die erste Rahmengruppe gesenkt und um ein Schrittmaß vorgefahren werden. Dieser
Schreitvorgang ist auf die Länge der Bohlen begrenzt. Innerhalb dieses Gesamtschreitmaßes
sind die Bohlen einzeln oder in Gruppen und jeweils um das geeignet erscheinende
Maß vorrückbar, wobei sie sich auf den hochgefahrenen Rahmen führen.
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Durch unterschiedliches Ausfahren der Hubzylinder der Rahmen einer
Rahmengruppe kann die Lage und damit die grund-.
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sätzliche Vortriebsrichtung jeder Vortriebsbohle verändert werden.
Man kann auf diese Weise neben der die Schreitfähigkeit des UnterstUtzungsgestells
erhaltenden mehrfachen Unterstützung jeder Bohle deren Lage korrigieren oder neu
bestimmen und damit die Vortriebsrichtung beeinflussen.
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Die Rahmen jeder Rahmengruppe können in der verschiedenartigsten
Weise untereinander verbunden und bezüglioh der vertikalen Stellung gegeneinander
gesichert sein. Die Verbindungsmittel sind jedoch so anzuordnen, daß eine begrenzte
vertikale Höhenverstellung der Einzelrahmen möglich und ein ausreichend großes Schreitmaß
gewährleistet ist.
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Bei der in der Zeichnung veranschaulichten AusfUhrungsform besitzen
die Rahmen der Rahmengruppen 10 und 11 des Schreitgestells jeweils die Form eines
einem Kreisabschnitt entsprechenden Gitterträgers, der an den Enden mit den Hubzylindern
14 auf den vorbereiteten, als Seitenwände ausgebildeten Widerlagern 1 aufgestützt
ist. Auf den von einem Bogensegment/gebildeten Oberseiten der Rahmen sind die unterseitig
mit kastenförmigen Gehäusen versehenen Vortriebsbohlen 3 abgestützt und geführt.
Die unteren horizontalgerichteten rahmenartigen Gurtungen 16 jeder Rahmengruppe
sind durch längsgerichtete Schienen 17 verbunden, die mit Stützansätzen 18 der jeweils
anderen Rahmengruppe zusammenarbeiten und das vertikale Verstellmaß, d.h.
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den Hub der beiden Rahmengruppen zueinander, begrenzen. Diese längsgerlchteten
Schienen verbinden und stabilisieren die Rahmen einer Rahmengruppe und schließen
eine Behinderung der Schreitbewegung aus. Die Schienen führen außerdem die Rahmen
der beiden Rahmengruppen und verhindern ein unerwünschtes Ausbrechen aus der grundsätzlichen
Vorschubrichtung. Die Begrenzung der vertikalen Hubbewegung mittels der Schienen
17 und der Anschläge 18 erlaubt es außerdem, die Hubzylinder 14 der vorzurückenden
Rahmengruppe von den Oegenflächen der Widerlager 1 abzuheben. Hierdurch wird das
gegenseitige Vorschieben der Rahmengruppen erleichtert.
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Die mit kastenförmigen Gehäusen versehenen Vortriebsbohlen 3 werden
zweckmäßig Im bereich ihrer mit den Messern 4 in gleloher Ilöhe liegenden Außenwände
mittels Überlappungen 19 aneinan<jer geführt. Zwischen den Seitenw1nden der kastenförmigen
Gehäuse
sind Mittel 20 zur Kupplung und Parallelführung vorgesehen, wobei ein ausreichendes
Spiel für notwendige Eigenbewegungen der Bohlen vorgesehen ist. Die Geradeführungen
befinden sich in einem durch die Außenwände der Bohlen abgedeckten Bereich, wo sie
weitestgehend vor dem Verschmutzen und Zusetzen geschützt liegen, jedoch für Reparatur-
und Kontrollarbeiten zugänglich sind.