DE1957877A1

DE1957877A1 - Driving shield for tunnel construction

Info

Publication number: DE1957877A1
Application number: DE19691957877
Authority: DE
Inventors: Werner Fernholz; Heinz Hilpert; Johannes Meissner
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1969-11-18
Filing date: 1969-11-18
Publication date: 1971-06-03

Description

"Vortrichtebsschild fllr den Tunnelbau" Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild für den Tunnelbau, der im vorderen Abschnitt seiner Bohrung eine um die Schildiängs achse drehbar gelagerte und sich in Richtung zur Ortsbrust -bis auf den Bohrungsdurchmesser des Schildes konisch erweiternde Schürze trägt. "Vorrichtebsschild for tunnel construction" The invention relates to a Driving shield for tunnel construction, which has a rotatably mounted around the shield longitudinal axis and in the direction of the face -bis wears a conically widening apron on the bore diameter of the shield.

Fs sind Vorrichtungen zum Herstellen von Tunneln kreisförmigen Querschnitts bekannt, die eine kleine Führungsbohrung vortreiben einen cl leser Führungsbohrung nacheilenden ringförmigen Schlitz in der Ortsbrust herstellen, dessen Außendurchmesser gleich dem Tunneldurchmesser ist. Dieser ringförmige Schlitz wird mit Hilfe eines Kernbohrers hergestellt, dessen zylindrischer Grundkörper stirnseii mit Fräswerkzeugen besetzt ist. Über den IJmfang des Kernbohrers verteilte Druckzylinder, die auf die rückwärte Kernbohrerstirnseite einwirken, drücken die Fräswerkzeuge gegen die Ortsbrust und erzewl£Jen so den ringförmigen ScIilitz.Fs are devices for making tunnels of circular cross-section known to drive a small guide hole a cl reader guide hole Establish trailing annular slot in the face, the outer diameter of which is equal to the tunnel diameter. This annular slot is made with the help of a Core drill manufactured, the cylindrical body of which stirnseii with milling tools is busy. Pressure cylinders distributed over the circumference of the core drill, which on the the back of the core drill face, press the milling tools against the face and thus create the ring-shaped ScIilitz.

Ferner kennt man hereits Vortriebsschilde zum Herstellen ausgekleideter Tunnel, Stollen od. dgl., die an ihrer Rückseite mit einer Gleitschaltung versehen sind, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Auskleidung angepaßt ist und in deren Schalungsraum Beton eingepreßt wird, der den Schild unter gleichzeitiger Bildung der Auskleidung gegen die Ortsbrust drückt. Zum Lösen der Ortsbrust werden hier mehrere Masserköpfe benutzt, die von einem innerhalb der Schildbohrung drehbar gelagerten Gestell gehalten und um die Tunnelachse gedreht werden. Die Ortsbrust ist hier, da sie druch die Masserköpfe zum großten Teil verdeckt wird, nicht zugänglich.Furthermore, jacking shields for producing lined ones are known here Tunnels, cleats or the like, which are provided with a sliding circuit on their back are whose outer diameter is adapted to the inner diameter of the lining and in the formwork space concrete is pressed, which the shield under the same time Formation of the lining presses against the face. To loosen the face Here several cutter heads are used, one of which can be rotated within the shield bore supported frame and rotated around the tunnel axis. The face is not accessible here, as it is largely covered by the cutter heads.

Weiterhin gehoren Zinetchichschilde zum Stand der Technik, die mit einem sich drehenden, den Schildquerschnitt im wesentlichen abdeckenden Brustschild ausgestattet sind, dessen Drehachse etwa mit der Längsachse des Vortriebsschildes zusammenfällt. Auch hier sind dem Brustschild mehrere rotierende Fräser zum Abbauen des anstehenden Erdreiches zugeordnet. Tonnenförmige Rollen stützen und führen den Brustschild innerhalb des Vortriebsschildes in radialer Rich- 1 tung, während die von den Pressen erzeugten, auf die Ortsbrust wirkenden Druckkräfte von radial angeordneten zylindrischen Rollen, an denen sich der Brustschild auf seiner Rückseite abstützt, übertragen werden. Fine stirnseitig vor dem Brustschild angeordnete, dem Vortriebsschild zugeordnete Schürze, die sich in Richtung zur Ortsbrust trichterförmig bis zum Bohrungsdurchmesser des Schild mantels erweitert, deckt die Lagerung des Brustschildes ab.Furthermore, Zinetchichschilde belong to the state of the art, with one rotating breastplate which essentially covers the cross-section of the shield whose axis of rotation coincides approximately with the longitudinal axis of the propulsion shield. Here, too, the breast shield has several rotating cutters for dismantling the pending Assigned to the ground. Barrel-shaped rollers support and guide the breastplate inside of the jacking shield in the radial 1 direction, while those generated by the presses pressure forces acting on the face from radially arranged cylindrical rollers, on which the breastplate is supported on its back, are transferred. Fine arranged on the face in front of the breast shield and assigned to the jacking shield Apron, which is funnel-shaped in the direction of the working face up to the bore diameter of the shield jacket, covers the storage of the breast shield.

Der Schildvortrieb bereitet auch in weichen Böden, Schwierigkeiten, wenn man eingelagerte harte Mineralschichten mit dem Schildmantel anfährt. Allein mit Hilfe der den Schild gegen die Ortsbrust pressenden Druckzylinder lassen sich diese Finlagerungen nicht durchfahren, und zwar auch dann nicht, wenn sie nur vor Teilen des Schildumfanges anstehen. Solche Einlagerungen können nur in zeitraubender Arbeit von Hand abgebaut werden und drileken vielfach den Vortriebsschild aus der vorgegebenen Richtung.The shield drive creates difficulties even in soft soils, when you approach embedded hard mineral layers with the shield coat. Alone with the help of the pressure cylinder pressing the shield against the face do not drive through these fins, not even if they are only in front of them Parts of the shield circumference are pending. Such storages can only be time consuming Work are dismantled by hand and often drileken the shield from the given direction.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten mittels einer Vorrichtung zu beheben, die nur im Bedarfsfall eingesetzt zu werden braucht und die Ortsbrust des Schildes für die Hereingewinnung des sich in die Schildbohrung hineinschiebenden Kernes weitgehend freiläßt.The object of the invention is to overcome these difficulties by means of a Fix device that needs to be used only when necessary and the face of the shield for getting into the shield bore pushing in core leaves largely free.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Vortriebsschild für den Tunnelbau aus, der im vorderen Abschnitt seiner Bohrung eine um die Schildlä@@sachse drehbar gelagerte und sich zur Ortsbrust bis auf den Bohrungsdurchmesser des Schildes konisch erweiternde Sciiilrze trägt. Die erfindungsgemäße Lösung kennzeichnet sich dadurch, daß die Schürze mit einem oder mit mehreren huber ihren Umfang verteilten Schrämaggregaten besetzt ist, die mit je einem bei der SchilrzendreIoung die Ortsbrust im Bereich des Schildumfanges einkerbenden und Schild und Schürze freischneidenden Schrämwerkzeug ausgestattet sind. Diese Schrämaggregate, die nach einem weiteren Erfindungsmerkmal parallel zur konischen Schürzenfläche verschiebbar gelagert und lösbar auf der Schilrze angeordnet sein können, lassen sich mit ihren Schrämwerkzeugen entweder bis vor die Stirnfläche des Vortriebsschildes vorschiehen oder aber bis in die Schildbohrung hinein zurfickziehen. Außerdem können sie, wenn der Schild in fiir den Vortrieb günstigen rrdformationen arbeitet, auch ganz entfernt werden. Diese Schrämaggregate lassen sich im Bedarfsfall rasch einsetzen und mit ihrer Ililfe harte Einlagerungen im Bereich des Schildumfanges zerkleinern. Der Schildvorschub kann daher durch Finlagerungen nicht beeinträchtigt werden und die Einlagerungen selbst können, soweit sie innerhalb der Schildbohrung liegen, nach dem Einkerben ohne besonderen Arbeitsaufwand gelöst werden.To solve this problem, the invention is based on a propulsion shield for the tunnel construction, which in the front section of its borehole has an axis around the Schildlä @@ rotatably mounted and extending to the face up to the bore diameter of the shield conical widening cape wears. The solution according to the invention is characterized in that the apron with one or more huber her Circumference distributed cutting units is occupied, each with one at the SchilrzendreIoung Notching the face in the area of the shield perimeter and the shield and skirt free-cutting cutting tools are equipped. These cutting units, which after Another feature of the invention can be displaced parallel to the conical apron surface can be stored and detachably arranged on the apron, can be with their Advance cutting tools either up to the face of the jacking shield or back up into the shield hole. Also, they can if the shield works in formations favorable for driving, even at a distance will. These cutting units can be used quickly if necessary and with their help crush hard deposits in the area of the shield circumference. Of the Shield advance can therefore not be impaired by fin bearings and the Deposits themselves can, as far as they are within the shield bore, after The notch can be solved without any special effort.

Das oder die Schrämaggregate sind mit je einer parallel zur konischen Schürzenfläche liegenden Schrämscheibe ausgerüstet, deren im Umfangsbereich angeordnete Schrämwerkzeuge die Tunnelwand mit zum Umfang des Vortriebsschildes paralleler, gleichachsiger Ringflflche freischneiden. Dabei stellt ein aus Schneckenrad und Schnecke bestehendes Untersetzungsgetriebe die getriebliche Verbindung zwischen Schrämscheibe und dem Antriebsmotor her.The cutting unit or units are each parallel to the conical one Skirt surface lying cutting disc equipped, their arranged in the circumferential area Cutting tools cut the tunnel wall with parallel to the circumference of the jacking shield, Cut free the coaxial ring surface. It represents a worm gear and The existing worm gear reducer is the geared connection between Cutting disc and the drive motor.

Die drehbar gelagerte, zur Ortsbrust konisch aufgeweitete Schürze, die das oder die Schrämaggregate trägt, besitzt.auf ihrer Innenseite mehrere auf ihrem Umfang verteilte Zahbsegmente, in die eine sie umschließende 7ahnkette eingreift. Mehrere über den Schitrzenumfang verteilte, die Schürzendrehung erzeugende ITydraulikmotoren, über deren Antriebsräder die Zahnkette geführt ist, sind mit einem Hydraulikaggregat verbunden und führen die Schrämaggregate um die Tunnelachse.The rotatably mounted apron, which is conically widened to the face, who carries the one or more inclined units, has several on their inside Tooth segments distributed over its circumference, in which engages a chain of teeth that surrounds it. Several over the circumference of the Schitrzen spread the apron rotation generating ITydraulic motors, over whose drive wheels the tooth chain is guided, are connected to a hydraulic unit and guide the cutting units around the Tunnel axis.

Anhand eines Ausführungsbeispieles ist die Frfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Vortriebsschild in einem Längsschnitt; Fig. 2 den Vortriebsschild in stirnansicht; Fig. 3 die Lagerung der konischen Schilrze als Einzelheit in einem Schnitt nach der linie a - a der Fig. 2; Fig. 4 die Schürzenlagerung als Einelheit in Ansicht; Fig. 5 das in seiner Arbeitsstellung befindliche Schrämggregat in einem anderen Maßstab.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. 1 shows the propulsion shield in a longitudinal section; Fig. 2 the propulsion shield in frontal view; 3 shows the storage of the conical aprons as a detail in one Section along the line a - a of FIG. 2; 4 shows the apron storage as a unit in view; 5 shows the cutting unit in its working position in one different scale.

Der Vortriebsschild ist mit 1 bezeichnet. Seine Stirnfläche ist durch den zur Ortsbrust aufgeweiteten Bohrungsdurchmesser zugeschärft und steht unter dem Druck der silber den Umfang der rückwärtigen Schildstirnfläche vertei-lten Druckzylinder 2. Die bereits eingebrachte Auskleidung S des Tunnels dient den Druckzylindern 2 als Widerlager. Vor der vordersten radialen, ringformigen Versteifung 4 des Vortriebsschildes 1 liegt - noch innerhalb der Schildbohrung - eine Schürze 5, die zur Ortsbrust trichterförmig aufgeweitet ist und bis dicht an den Umfang der Schildbohrung heranreicht. Rippen 6 dienen zur Absteifung der Schürze 5, die aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist und mit ihrer rückwärtigei' Stirnfläche 7 auf einen Ring 8 aufgeschraubt und zentriert ist.The propulsion shield is denoted by 1. Its frontal area is through sharpened the bore diameter widened to the face and is below the pressure of the silver pressure cylinders distributed around the circumference of the rear face of the shield 2. The lining S of the tunnel that has already been introduced is used for the pressure cylinders 2 as an abutment. In front of the foremost radial, annular stiffener 4 of the propulsion shield 1 is - still within the shield bore - a skirt 5, which is funnel-shaped to the face is widened and comes close to the circumference of the shield bore. Ribs 6 are used to stiffen the skirt 5, which is composed of individual segments is and screwed with their rearward face 7 on a ring 8 and is centered.

auch der Ring 8 besteht aus einzelnen Segmenten, deren Radialteile 9, 10 die entsprechenden Radialteile der Nachbarsegmente wechselseitig überlappen. Schrauben 11 verbinden die Segmente starr miteinander. Der rohrförmige Teil 12 des Ringes 8 ist mit den beiden Radialteilen 9, 10 und den Radialteilen 13, 14 verschweißt und miindet iii den kleineren Durchmesser der Schürze 5 ein. Schürze 5 und Ring 8 sind durch Schrauben 15 miteinander verl>unden, und Büchsen 16, die die Schäfte der Schrauben 15 umschließen, sorgen ffir eine genaue Zentrierung der sich Uberlappenden Segmentenden der Radialteile 9, 10 (Fig. 3).the ring 8 also consists of individual segments, their radial parts 9, 10 mutually overlap the corresponding radial parts of the neighboring segments. Screws 11 rigidly connect the segments to one another. The tubular part 12 of the Ring 8 is with the two Radial parts 9, 10 and the radial parts 13, 14 are welded and have the smaller diameter of the skirt 5. Apron 5 and ring 8 are connected to one another by screws 15, and bushes 16, which enclose the shafts of the screws 15, ensure precise centering the overlapping segment ends of the radial parts 9, 10 (Fig. 3).

Rollenböcke 17, die innerhalb der Schildbohrung über den Schildumfang verteilt sind, befinden sich in dem von der Schürze 5 und dem Ring 8 gebildeten Raum 18. Sie sind mit je einer Führungsrolle 19 und zwei Druckrollen 20 ausgestattet und sowohl mit dem Vortriebsschild 1 als auch mit der Versteifung 4 fest verschweißt. Die Führungsrolle 19 hesitzt zwei seitliche Spurkränze, zwischen denen sich die Radialteile 13, 14 des Ringes 8 befinden und auf dem Rollenumfang aufliegen. Die beiden Druckrollen 20 haben eine spurkranz lose zylindrische Lauffläche und liegen an der Außenfläche des Radialteiles 14 an. Sie nehmen die beim Arbeiten der Schrämaggregate 21 auftretenden Kräfte auf, die in Richtung der Tunnelachse wirken, und stützen die Schürze 5 auch gegenüber den Kräften ab, die beim Eintreten des Kernes in den Vortriebsschild auftreten.Roller blocks 17, which within the shield bore on the shield circumference are distributed, are located in the one formed by the skirt 5 and the ring 8 Room 18. They are each equipped with a guide roller 19 and two pressure rollers 20 and firmly welded to both the propulsion shield 1 and the reinforcement 4. The guide roller 19 hesitzt two lateral flanges, between which the Radial parts 13, 14 of the ring 8 are located and rest on the roller circumference. the two pressure rollers 20 have a flange loose cylindrical running surface and lie on the outer surface of the radial part 14. You take those when working the cutting units 21 occurring forces that act in the direction of the tunnel axis, and support the skirt 5 also against the forces that occur when the core enters the Propulsion shield occur.

Fin gleichfalls aus Segmenten zusammengesetzter Zylinder 22, der in Richtung aiif die Versteifung 4 über den rohrförmigen Teil 12 des Ringes 8 vorsteht und mit dem Teil 12 verschweißt ist, trägt über seinen Umfang verteilte Zahnsegmente 2, in die eine endlose ihn umschließende Zahnkette 24 eingreift. Zwei als Langsamläufer ausgebildete Hydraulikmotoren 25, die über Leitungen 27 mit dem Hydraulikaggregat 28 verbunden sind, treiben über Planetengetriebe 74, 15 die Zahnkette 24 an iind zwingen der Schürze 5 eine langsame Drehbewegung um die TunneLachse auf. Das auf der Schürze 5 befestigte Schrämaggregat (Fig. 1 und 5) wird daher erforderlichenfalls m den ganzen Tunnelumfang herumgeführt und schneidet dabei mit seiner Schrämscheibe 29 eine ringförmige Einkerbung in die-Ortsbrust ein. Das Schrämaggregat 21 ist lösbar befestigt und mit Hilfe des Schlittens SO parallel zur Schürze 5 verstellbar. Die Verstellbewegung wird über das Handrad 31 in den Schlitten 10 eingeleitet und bringt die Schrämscheibe 29. bis vor die Stirnfläche des Schildes 1 oder auch darüber hinaus bis in die Tunnelwandung, wenn der Schild eine von seiner bisherigen newegungsric1itung abweichenden Richtung einschlagen soll. Ilier kann sie bei entsprechender Einstellung eine bündig zur zylindrischen Außenfläche des Vortriebsschildes oder auch tiefer verlaufende Binkerbung herstellen, die das Vorrücken des Schildes l mit Itilfe der Druckzylinder 2 erleichtert. ner Antriebsmotor 32 des Schrämaggregates 21 ist mit der Schrämscheibe 29 über ein Schneckenradgetriebe 33 verbunden. Um unzulässige Verdrehungen des Zuleitungskabels für den Antriebsmotor 32 auszuschließen, wird die Schürze 5 wechselweise mit einer Links- und einer darauf folgenden Rechtsdrehung angetrieben.Fin likewise composed of segments cylinder 22, which in Direction aiif the stiffener 4 protrudes over the tubular part 12 of the ring 8 and is welded to the part 12, carries tooth segments distributed over its circumference 2, in which an endless tooth chain 24 enclosing it engages. Two as slow runners trained hydraulic motors 25, which via lines 27 with the hydraulic unit 28 are connected, drive the inverted tooth chain 24 via planetary gears 74, 15 force the apron 5 to rotate slowly around the tunnel. That on the apron 5 attached cutting unit (Fig. 1 and 5) is therefore if necessary m run around the entire circumference of the tunnel, cutting with its cutting disc 29 an annular notch in the face. The cutting unit 21 is detachable attached and with With the help of the slide SO parallel to the apron 5 adjustable. The adjustment movement is introduced into the slide 10 via the handwheel 31 and brings the cutting disc 29 up to the front face of the shield 1 or else in addition to the tunnel wall if the shield is one of its previous ones newegungsri1itung should take a different direction. Ilier can do it with the appropriate Setting one flush with the cylindrical outer surface of the shield or also create a deeper notch that allows the shield to advance l with the aid of the pressure cylinder 2 facilitated. ner drive motor 32 of the cutting unit 21 is connected to the cutting disk 29 via a worm gear 33. To inadmissible Eliminate twisting of the supply cable for the drive motor 32, is the apron 5 alternately with a left and a subsequent right turn driven.

Claims

Driving shield for tunneling, which is in the front section of its Bore a rotatably mounted about the shield longitudinal axis and up to the face Ring-shaped apron that widens conically to the bore diameter of the shield carries, characterized in that the apron (5) with one or more over their circumference distributed inclined units (21) is occupied, each with one at the turning of the skirt notch the face in the area of the shield circumference and Shield (1) and skirt (5) are equipped with a free-cutting cutting tool (29).

2. Advance> sschild according to claim 1, characterized in that the cutting units (21) can be moved parallel to the conical apron surface are stored and detachably arranged on the apron (5).

S. propulsion shield according to claims 1 and 2-, characterized in that that the cutting units (21) with a lying parallel to the conical skirt surface Cutting disc (29) are equipped, their cutting tools arranged in the circumferential area the tunnel wall with the circumference of the drive shield (1) parallel, equiaxed Cut out the ring surface.

4. propulsion shield according to claims 1 to 1, characterized 2 that the cutting disc (29) has a worm wheel and worm Reduction gear (33) is connected to the drive motor (32).

5. propulsion shield according to claims 1 to 4, characterized in that then the rotatably mounted apron (5), which is widened conically towards the face, on its Inside a plurality of toothed segments (23) distributed over its circumference, in which one enclosing them 7 tooth chain (24) engages.

6. propulsion shield according to claims 1 to 5, characterized in that that mellrere distributed over the perimeter of the apron, producing the apron rotation Drives (25) are provided over whose drive wheels the toothed chain (24) is guided is.