DE2020320A1 - Vorrichtung zum Auffahren von Stollen,Tunneln u.dgl. - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Auffahren von Stollen, Tunneln u.dgl.
• Die Erfindung bet-rifft eine Vorrichtung zum Auffahren von Stollen, Tunneln u.dgl., insbesondere in Rohrvorpreßbetrieben, mit einem aus mehreren gegeneinander beweglichen Abschnitten bestehenden Vortriebsschild, dessen vorderer Schildabschnitt einen Schneidkopf aufweist, der an einem dahinter befindlichen Stützschild abgestützt ist.
• Bei einer bekannten Vortriebsvorrichtung dieser Art besteht der Vortriebsschild aus zwei hintereinandergeschalteten Schildabschnitten, die über ein biegsames Zwischenteil verbunden sind, so daß der vordere, als Schneidschuh ausgebildete Schildabschnitt gegenüber dem hinteren Schildabschnitt abgewinkelt werden kann, wenn der Stollen z.B. in einer Kurve aufgefahren werden soll. Der hintere Schildabschnitt weist die Vorschubzylinder auf, mit denen der Schneidkopf in Vortriebsrichtung vorgeschoben wird. Das Widerlager der Vorschubzylinder kann mittels Preßzylinder, die an radial beweglichen Schildsegmenten angreifen, gegen die Stollenwand verspannt werden. Zur Ubertragung des Reaktionsmomentes des rotierenden Schneidkopfes ist eine Versteifung vorgesehen, über die das Drehmoment auf den endgültigen Ausbau abgesetzt wird.
• Die Ubertragung des Drehmoments auf den endgültigen Ausbau des Tunnels, Stollens od.dgl. ist in verschiedener Hinsicht insbesondere dann nachteilig, wenn der Tunnel od.dgl. mittels Betonrohre verkleidet wird, wie sie z.B. bei Rohrvorpreßbetrieben zur Verwendung kommen. Dies gilt in gewissem Maße auch für die Abfangung der Druckkräfte der Vorschub-und Anpreßzylinder. Außerdem können sich bei den bekannten Vortriebsvorrichtungen dann Schwierigkeiten einstellen, wenn der Stollen od.dgl. in einer Kurve aufgefahren werden soll.
• Wird in diesem Fall der Schneidkopf mittels der ihm zugeordneten Schwenkzylinder winklig zur Stollenachse eingestellt, so können sich beim Vorpressen des den Schneidkopf tragenden, gewöhnlich als ßchneidschuh ausgebildeten vorderen Schildabschnitts Schwierigkeiten ergeben, da dieser dem Kurvenverlauf unter Umständen nicht ohne weiteres zu folgen vermag.
• Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Vortriebsvorrichtungen zu beheben.
• Gemäß der Erfindung ist der den Schneidkopf aufweisende Schildabschnitt gegenüber dem Stützschild in Vortriebsrichtung verschiebbar und über eine Drehmomentstütze an dem Stützschild drehfest abgestützt, die aus drehschlüssig zueinander geführten, in Vortriebsrichtung gegeneinander verschiebbaren Führungsteilen besteht. Vorzugsweise sind hierbei an dem vorderen, im allgemeinen als Schneidschuh ausgebildeten Schildabschnitt, zweckmäßig am Umfang desselben, Stütz- oder Führungsbalken od.dgl. angeordnet, die in Führungen des Stützschildes drehfest geführt sind.
• Erfindungsgemäß wird somit zwischen dem vorderen, den Schneidkopf tragenden Schildabschnitt und der z.B. aus Betonrohren bestehenden Stollen- bzw. Tunnelauskleidung ein verformungssteifer -Druckring bzw. ein Stützschild als Abspannstation angeordnet, der nicht nur die von den Yorschubzylindern herriihrenden Druckkräfte, sondern zugleich auch das Reaktionsmoment des rotierenden Schneidkopfes auf zunehmen in der Lage ist. Dieser Stützschild kann eine vergleichsweise kurze Baulänge erhalten; er besteht aus einem formsteifen Druckring, zweckmäßig einem solchen mit versteiftem Doppelmantel, in dem sich auch die Führungen für die Drelhmomentstützen unterbringen lassen. Damit der Stützschild die genannten Kräfte und Momente aufnehmen kann, empfiehlt es sich, am Stützschild in an sich bekannter Weise gegen die Wand des Stollens od.dgl. anpreßbare Spannvorrichtungen anzuordnen. Vorzugsweise bestehen diese Spannvorrichtungen aus schwenkbaren Krallen od.dgl., die mittels Preßzylinder gegen die Wand des Tunnels, Stollens od.dgl.
• anpreßbar sind und die zweckmäßig in Hohlräumen des Doppelmantels des Stützschildes liegen.
• Aufgrund der teleskopartigen Führung der Drehmomentstützen läßt sich der vordere Schildabschnitt zusammen mit dem hier angeordneten Schneidkopf gegenüber dem Stützschild vorschieben, ohne daß die Drehmomentabstützung aufgehoben wird. Um in jeder Vorschubstellung der Schildabschnitte eine vollständige Auskleidung des Stollens im Bereich des Vortriebsschildes zu erhalten, empfiehlt es sich, zwischen dem vorderen Schildabschnitt und dem Stützschild einen Zwischenschild anzuordnen, der zusammen mit dem vorderen Schildabschnitt gegenüber dem Stützschild teleskopartig vorschiebbar ist. Das Maß, um das der Zwischenschild den Stützschild überdeckt, entspricht zumindest dem Hub der zwischen dem Stütz schild und dem vorderen Schildabschnitt angeordneten Vorschub zylinder.
• Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist zwischen dem vorderen Schildabschnitt und dem auf dem Stützschild teleskopartig geführten Zwischenschild ein Kardangelenk angeordnet. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß der vordere Schildabschnitt und der Zwischenschild in Richtung der Längsachse des Vortriebsschildes gegen eine Federrückstellkraft begrenzt bewegbar sind. Zu diesem Zweck können zwischen den genannten Schildabschnitten, vorzugsweise mittelbar hinter dem Mantel derselben mehrere über den Umfang verteilte Federvorrichtungen, gegebenenfalls zusammen mit Anschlägen vorgesehen sein, welche das Maß der gegenseitigen Beweglichkeit der beiden genannten Schildabschnitte durch Anschlag begrenzen.
• Die Schwenkbewegung des stoßseitigen Teils der Vortriebsmaschine kann mit Hilfe der dem Schneidkopf zugeordneten Vorschubzylinder vorgenommen werden, die zu diesem Zweck bei ihrem Aug schub entsprechend gesteuert werden. Erfindungsgemäß läßt sich die Anordnung weiterhin so treffen, daß der Schneidkopf auch gegenüber dem vorderen Schildabschnitt verschiebbar und/oder schwenkbar ist.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vortriebsvorrichtung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemäße Vortriebsvorrichtung im Längsschnitt; Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 13 Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 1 Fig. 4 und 5 in größerem Maßstab die elastische Verbindung zwischen dem als Schneidschuh ausgebildeten vorderen Schilda-bschnitt und dem Zwischenschild.
• Der im Rohrvorpreßbetrieb herzustellende Tunnel od.dgl. 1 wird mittels Betonrohre 2 verkleidet, die im Zuge des Vortriebs mittels einer (nicht dargestellten) Vorpreßeinrichtung in den Tunnel hineingedrückt werden. Am Kopf der Betonrohre 2 ist die Vortriebsvorrichtung in Gestalt eines mehrteiligen Vortriebsschildes 3 angeordnet.
• Der Vortriebsschild besteht aus einem vorderen Schildabschnitt 4, der nach Art eines Schneidschuhes ausgebildet ist und zu diesem Zweck eine stirnseitige Anschrägung 5 aufweist. An diesen Schildabschnitt 4 schließt sich nach hinten ein Zwischenschild 6 an, welcher einen an dem vorderen Schildabschnitt rückseitig angeordneten, nach innen eingezogenen Ringkragen 7 mit Spiel so übergreift, daß der Schildabschnitt 4 gegenüber dem Zwischenschild 6 um einen kleinen Winkelbetrag allseitig abwinkelbar ist. Zwischen den beiden Schildteilen ist somit ein Gelenk vorhanden, welches die Möglichkeit bietet, den Tunnel od.dgl. kurvenförmig aufzufahren. Der Zwischenschild 6 stellt eine Zwischenabdeckung zwischen dem vorderen Schildabschnitt 4 und einem Stützschild 8 dar, der als verformungssteifer Druckring ausgebildet ist und zu diesem Zweck einen durch Querabsteifungen 9 abgesteiften, kastenförmigen Doppelmantel aufweist. Der Stützschild 8 weist einen nach vorne ragenden Mantelabschnitt 10 auf. Der Zwischenschild 6 übergreift den Stützschild 8 und ist auf diesem in Vortriebsrichtung teleskopartig geführt.
• Der vordere Schildabschnitt 4 trägt stirnseitig einen Schneidkopf 11, der mit (nicht dargestellten) Löse- und Gewinnungswerkzeugen, wie Rollmeißeln oder feststehenden Schneidmeißeln, bestückt ist. Der rotierende Schneidkopf 11 schneidet den Tunnel od.dgl. auf vollem Profilquerschnitt. Der Antrieb des Schneidkopfes 11 erfolgt mittels eines Hydromotors 12 über ein bei 13 verlagertes Getriebe 14. Der Hydroantrieb ist im Inneren des vorderen Schildabschnitts 4 angeordnet.
• Der in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Schneidkopf ist so ausgebildet, daß er nach Abnehmen der an seinem äußeren Umfang angeordneten Lösewerkzeuge nach hinten in den stirnseitig offenen Schildabschnitt 4 eingezogen werden kann. Es ist also möglich, den Schneidkopf gegenüber dem vorderen Schildabschnitt 4 in Vortriebsrichtung zu verstellen, wobei die Verstellung mittels einer Bolzensteckverbindung oder mittels besonderer Stellzylinder 15 erfolgen kann.
• Im Bereich des hinteren Endes des Schildabschnittes 4 ist an diesem eine ringförmige Rippe 16 od.dgl. vorgesehen, an der mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete hydraulische Vorschubzylinder 17 mit ihren Kolbenstangen angreifen. Die Vorschubzylinder 17 stützen sich rückseitig an einer Rippe oder Konsole 18 ab, die etwa auf halber Länge des Stützringes 8 an dessen Innenseite angeordnet ist.
• Der Stützschild 8 weist rückseitig einen Ringflansch 19 auf, mit dem er das benachbarte Ende des Betonrohres 2umfaßt.
• Wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt, sind in dem hohlen Doppelmantel des Stützschildes 8 Spannvorrichtungen angeordnet, die aus schwenkbaren Krallen 20 bestehen, welche mittels Schwenkzylinder 21 um axiale Schwenkbolzen 22 schwenkbar sind. Die Krallen und deren Schwenkzylinder liegen in den Hohlräumen des Doppelmantels des Stütz schildes 8. Der Mantel des Stützschildes und des Zwischenschildes weist hier Durchbrechungen 23 auf, durch die die Krallen zur Abstützung an der Stollen- oder Tunnelwand nach außen herausschwenkbar sind. Es ist auf diese Weise möglich, den Stützschild so in dem Tunnel od.dgl. zu verankern, daß er die im Betrieb auftretenden Belastungen aufzunehmen vermag.
• An dem vorderen Schildabschnitt 4 sind rückwärtig aus U-Schienen bestehende, einander diametral gegenüberliegende Führungs-und Stützbalken 24 (Fig. 2) angeordnet, die in Führungen 25 am Doppelmantel des hinteren Stützschildes drehschlüssig geführt sind. Beim Ausschub der Zylinder 17 wird der vordere Schildabschnitt 4 mit dem Schneidkopf 11 in Vortriebsrichtung vorgeschoben, wobei sich die Führungsbalken 24 in den Fuhrungen 25 des Stützschildes führen; Die verdrehsichere Führung der Führungsbalken in den puhrungen des Stützschildes hat den Zweck, das Drehmoment des Schneidkopfes über den Führungsbalken auf den Stütz schild zu übertragen. Der vordere Schildabschnitt 4 und der Zwischenschild 6 sind nicht geeignet, die am Schneidkopf auftretenden Drehmomente voll auf das Nebengestein zu übertragen. Es ist daher wesentlich, daß die Drehmomente sowie die Druckkräfte der Zylinder 17 von dem formsteifen, gegen die Tunnelwand festlegbaren Stützschild abgefangen werden.
• In den Fig. 4 und 5 ist die Verbindung des vorderen Schildabschnitts 4 mit dem die Uberdeckung herstellenden Zwischenschild 6 in größerem Maßstab dargestellt. Der Zwischenschild 6 weist stirnseitig einen Ringflansch 26 auf, der den Ringflansch 7 des vorderen Stützabschnitts 4 übergreift. Es empfiehlt sich, die aufeinander gleitenden und sich gegeneinander abstützenden Flächen der beiden Ringflansche 7 und 26 leicht ballig auszuführen, so daß zwischen diesen Teilen ein Kardangelenk gebildet wird. Die beiden Schildabschnitte 4 und 6 werden im Bereich des Gelenks mittels an der Mantelinnenseite angeordneter Federvorrichtungen zusammengehalten.
• Diese Federvorrichtungen bestehen aus Schrauben- oder Tellerfedern 27, die auf Ankerbolzen 28 angeordnet sind, welche an den beiden Schildteilen angeordnete Konsolen 29 od.dgl. durchgreifen und an ihren beiden Enden Muttern 30 tragen. Außerdem sitzen auf den Ankerbolzen 28 zwischen den Konsolen 29 zwei als Anschlag dienende Gegenmuttern 31. Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Federn 27 das Bestreben haben, die beiden Schildabschnitte 4 und 6 zusammenzuziehen, so daß der Ringkragen 26 des Zwischenschilds 6 den Ringkragen 7 des vorderen Schildabschnitts 4 voll übergreift. Werden die beiden Schildabschnitte gegeneinander bewegt, so erfolgt dies gegen die Rückstellkraft der Federn 27. Wie Fig. 5 zeigt, sind die Anschlagmuttern 31 so auf den Ankerbolzen angeordnet, daß sie zum Anschlag an den Konsolen 29 dienen, bevor die Schildabsehnitte an den das Gelenk bildenden Ringflanschen 7 und 26 ihre Uberdeckung verlieren. Die Kraft der Federn 27 ist so bemessen, daß beim Ausschub der Zylinder 17 der Zwischenschild von dem vorderen Schildabschnitt entgegen der auf den Zwischenschild wirkenden Reibung an der Stollenwand mitgenommen wird. Wird der vordere Schildabschnitt gegenüber dem Zwischenschild um einen geringen Winkelbetrag abgewinkelt, so erfolgt dies unter teilweisem Zusammendrücken der Federvorrichtungen.
• Die vorgenannte Schwenkbewegung des vorderen Schildabschnitts 4 mit dem Schneidkopf 11 erfolgt mit Hilfe der Zylinder 17, die zu diesem Zweck in ihrer Druckbeaufschlagung und demgemäß ihrem Ausschub einzeln steuerbar sind. Es ist erkennbar, daß bei der Schwenkbewegung der vordere Schildabschnitt zusammen mit dem Schneidkopf, und nicht der Schneidkopf gegenüber dem vorderen Schildabschnitt verstellt wird. Die Zylinder 17 dienen demgemäß als Vorschubzylinder sowie zugleich als Schwenkzylinder für den vorderen Schildabschnitt und den Schneidkopf.
• Zusätzlich ist der Schneidkopf mittels Steuerzylinder 15', die zweckmäßig am Getriebegehäuse angreifen, gegenüber dem Schildabschnitt 4 winkelverstellbar. Ein am Schneidkopf angeordnetes Mannloch erlaubt das Auswechseln der Schneidwerkzeuge, wenn der Schneidkopf mittels der Zylinder 15 eingeführten ist.
• Die Hydraulikaggregate und der Schaltschrank sind hinter dem Vortriebsschild im Inneren der Betonröhre 2 auf Wagen verfahrbar. Sie sind in Fig. 1 mit 32 und 33 bezeichnet.
• Am Boden des Vortriebsachildes und der Betonröhre ist ein Förderer 34 verlegt, welcher das vom Schneidkopf gelöste Gut von der Ortsbrust abführt.

Claims (13)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Auffahren von Stollen, Tunneln od.dgl., inßbesondere in Rohrvorpreßbetrieben, mit einem aus mehreren gegeneinander beweglichen Abschnitten bestehenden Vortriebsschild, dessen vorderer Schildabschnitt einen Schneidkopf aufweist, der an einem dahinter befindlichen Stützschild abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schneidkopf (11) aufweisende Schildabschnitt (4) gegenüber dem Stützschild (8) in Vortriebsrichtung verschiebbar und über eine Drehmomentstütze an dem Stützschild drehfest abgestützt ist, die aus drehschlüssig zueinander geführten, in Vortriebsrichtung gegeneinander verschiebbaren Führungsteilen (24, 25) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vorderen Schildabschnitt (4), vorzugsweise am Umfang desselben, Stützbalken (24) angeordnet sind, die in Führungen (25) des Stützschildes (8) drehfest geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vorderen Schildabschnitt (4) und dem Stützschild (8) ein Zwischenschild (6) angeordnet ist, der zusammen mit dem vorderen Schild gegenüber dem Stützschild teleskopartig vorschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein zwischen dem vorderen Schildabschnitt (4) und dem auf dem Stützschild (8) teleskopartig geführten Zwischenschild (6) angeordnetes Gelenk (7).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Schildabschnitt (4) und der Zwischenschild (6) in Richtung der Längsachse des Vortriebsschildes gegen eine Federrückstellkraft begrenzt bewegbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vorderen Schildabschnitt (4) und dem Zwischenschild (6) Federn (27) und mechanische Anschläge (31) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützschild (8) einen versteiften Doppelmantel aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützschild (8) in bekannter Weise mit gegen die Wand des Stollens od.dgl. anpreßbaren Spannvorrichtungen (20, 21) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen aus schwenkbaren Krallen (20) od.dgl. bestehen, die mittels Preßzylinder (21) gegen die Wand des Stollens od.dgl. anpreßbar sind und vorzugsweise in dem Doppelmantel des Stützschildes liegen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem vorderen Schildabschnitt (4) und dem Stütz schild (8) angeordneten Vorschubzylinder (17) zugleich die Schwenkzylinder zum Schwenken des am Stoß arbeitenden Teils der Maschine sind und daß sie als solche in ihrer Druckbeaufschlagung unabhängig voneinander steuerbar sind.L

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (11) mittels Steuerzylinder in vertikaler Ebene gegenüber dem vorderen Schildabschnitt (4) verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (11) gegenüber dem vorderen Schildabschnitt (4) verschiebbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (11) ein Mannloch aufweist zum Umrüsten der Meißel bei eingefahrenem Schneidkopf.