DE2216423B2 - Einrichtung zum Einbringen von Ortsbeton beim Bau von Stollen und Tunneln - Google Patents

Description

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für Bohren mit stetigem Vorschub das Rohr (Ib) am hinteren Ende der aufblasbaren Tasche mit einem Rohschuß (22) oder einer Außenschulter von einer Länge versehen ist, die etwas größer als die Länge eines Auskleidungsringes ist (F i g. 5).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid Druckluft oder Druckwasser ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einbringen von Ortsbeton beim Bau von Stollen und Tunneln, bestehend aus einem mit einer Schildvortriebsmaschine verbundenen Schalungsrohr, dessen den Ortsbeton vom Stolleninneren her abstützende Wandung einen Durchmesser aufweist, der etwa dem Innendurchmesser des Ortsbetonausbaus entspricht, ferner aus einer oder mehreren Rohrleitungen, durch die der Beton hinter das Schalungsrohr eingebracht wird, weiterhin aus einer elastischen Dichtung, die den mit Beton zu füllenden Raum gegen die Schildvortriebsmaschine abschließt, sowie aus einer Vorrichtung, welche die Ausbruchswandungen im Bereich des einzubringenden Be tons abstützt

Es sind zwei Einrichtungen bekannt (die eine aus Zeitschrift »Baumaschinen und Bautechnik« 1965. S. 183/184. die andere aus DT-AS 12 79 054) mit einem Bohrschild und einem an dessen Rückseite befestigten, vom Bohrschild mitzunehmenden !nntnschalungs-Rohr und mit Rohrleitungen für das Einspritzen des Betons in den beim Vorschub des Schildes zwischen der Tun nelbohrungswand und dem Schalungsrohr entstehenden Ringraum. Bei jenen Einrichtungen fehlt eine Vor richtung, welche hinter dem Bohrschild das die Tunnelbohrung umgebende Erdreich abstützen, also Hereinfallen von Erdreichbrocken in den Ringraum und daraus resultierende Vermengung des in den Ringraum einfließenden Betons mit solchen Erdreichbrocken verhindern kann; solche Vermengung würde die Betonauskleidung des Tunnels schwächen.

Es is. freilich noch eine Einrichtung mit einer Vorrichtung, welche das die Tunnelbohrung umgebende Erdreich stützt und Eindringen von Erdreichbrocken in den noch weichen Beton verhindert, bekannt (aus US-PS 35 61 223), und zwar eine Einrichtung mit einem ortsfesten, schrittweise vorzurückenden Innenschalungs-Rohr für die Betonauskleidung, mit einem Bohrschild und einem an dessen Rückseite befestigten, vom Bohrschild mitzunehmenden Außenschalungs-Rohr von gleichem Außendurchmesser wie der Bohrschild, mit einer den Ringraum zwischen der Außen- und der Innenschalung abdichtenden, ringförmigen, beweglichen Trennwand, die mittels am Bohrschild befestigter Hydraulik-Stellmotoren bewegt wird, und mit Rohrleitungen zum Einspritzen von Beton in den von dieser Trennwand abgeschlossenen Ringraum; das Außenschaltungs-Rohr erstreckt sich so weit rückwärts, daß es beim Vorrücken des Bohrschildes den zwischen den Schalungen befindlichen Beton erst dann freigibt, wenn er schon genügend erhärtet ist, das Erdreich selbst stützen zu können. Diese Einrichtung ist infolge ihrer doppelten Schalung, ihrer beweglichen ringförmigen Trennwand und der zu deren Bewegung nötigen Hydraulik-Steilmotoren in höchst unerwünschtem Maße verwickelt und teuer.

Diese bekannten Einrichtungen haben einen gewichtigen Nachteil: Ihr Gleitschalungsrohr — das ist bei den beiden erstgenannten Einrichtungen das Innenschsilungsrohr und bei der letztgenannten das Außenschalungsrohr — wird vom Beton berührt und daher in dem

Maße, wie dieser erhärtet und an der Schalung festhaftet, am Gleiten gehindert Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn infolge irgendweicher Betriebsstörung der Vorschub des Bohrschildes verzögert worden, also bei Wiederbeginn des Vorschubes der Beton schon sehr hart geworden ist.

Die Erfindung soll die genannten Nachteile beheben: Sie soll das die Tunnelbohrung umgebende Erdreich stützen, solange der Beton noch zu weich ist. dies sett st zu tun; und sie soll Festhaften des erhärteten Betons am Sehalungsrc.hr verhindern.

Diese zweifache Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dicht- und Abstützvorrichtung durch eine aufblasbare Tasche gebildet wird, welche an der Außenwand des Schalungsrohres sowohl im Bereich von deren der Ortsbrust zugewandten vorderen als auch im Bereich des hinteren Randes befestigt und zur Zuführung des Druckmediums mit einer Rohrleitung versehen ist, und daß die Rohleitung oder Rohrleitungen, durch die der Beton zugeführt wird, zwischen der Außenwand der Tasche und der Ausbruchswandung des Stollens mündea

Es sind freilich bei Tunnelbau-Vorrichtungen elastische Dichtungen, die den mit Beton zu füllenden Raum gegen die Schildvortriebsmaschine abdichten sollen. bekannt (aus der CH-PS 484 326 und der DT-AS 12 44 222); jedoch sind sie dort nur dazu bestimmt und geeignet, abzudichten, und nicht etwa auch dazu, die Ausbruchswandungen abzustützen: Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist nämlich der Durchmesser des nut dem Bohrschild verbundenen Schalungsrohres nicht gleich dem Innen-, sondern gleich dem Außendurchmesser des Ortsbetonausbaus; und dort wird der Tunnel aus Tübbings innerhalb des Schalungsrohres hergestellt, also der Raum, in den der Ortsbeton einzubringen ist, von dem Schalungsrohr und den Tübbings gebildet. Auch diese bekannten Vorrichtungen haben also den obenerwähnten Nachteil, daß der Beton beim Erhärten am Schalungsrohr festzuhaften droht; und mit der Erfindungsaufgabe, das Erdreich zu stützen, haben ihre Dichtungstaschen nichts zu tun.

Die Vorteile der Erfindung sind ebenso beträchtlich wir offenkundig: Die elastische Tasche legt sich, solange ν c durch Zufuhr von Druckfluid aufgebläht ist. an das die Tunnelbohrung umgebende Erdreich an und stützt dieses, so daß keine Erdreichbrocken in den beim Vorschub des Bohrschildes zwischen Tunnelbohrungswand und Schalungsrohr entstehenden Ringraum hineinfallen können; und die Tasche löst sich, wenn das Druckfluid aus ihr abgelassen wird, dank ihrer Bieg- so samkeit leicht vom erhärteten Beton ab, so diß dieser den weiteren Vorschub des Bohrschildes kaum behindern kann.

Damit bei schrittweisem Vorschub des Bohrschildes die aufblasbare Tasche nach dem Einspri'zen und Erhärten des Betons noch leichter sich vom Beton löst und von ihm freigeht, empfiehlt sich, wie im Anspruch 2 angegeben, die radial innere Wand der Tasche ebenfalls aufblasbar zu machen. Diese Wand wird während des Einspritzens und Erhärtens durch Zufuhr von Druckfluid aufgeweitet; und sie wird, wenn der Beton erhärtet ist und der Bohrschild vorgeschoben werden soll, durch Abfuhr dieses Druckfluids wieder verengt, so daß die Außenwand der Tasche sich noch weiter verengen und beim Vorschub des Schildes mit größerem Spiel vom erhärteten Beton freigehen kann.

Damit, was sich bei nicht schrittweisem, sondern stetieem Vorschub des Bohrschildes besonders empfiehlt, die aufblasbare radial innere Wand der Tasche auf beliebigem, gewünschtem Teil ihrer Länge radial erweitert und verengt werden kann, empfiehlt sich, wie im Anspruch 3 angegeben, als Mittel zu dieser Erweiterung eine Vielzahl aneinandergereihter aufblasbarer Schlauchringe vorzusehen.

Um die Montage der aufblasbaren Tasche auf dem Schalungsrohr zu erleichtern, kann man die dem Bohrschild zugewandte Endwand der Tasche als hydraulisch aufblasbare Kammer ausbilden, wie in den Ansprüchen 3,4 und 5 angegeben.

Die Länge des Verschalungsrohres sollte für schrittweisen Vorschub des Bohrschildes so, wie im Anspruch 6 angegebea und für stetigen Schildvorschub so. wie im Anspruch 7 angegeben, gestaltet sein; die Gründe hierfür werden aus der Beschreibung der Zeichnung ersichtlich.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform vor dem Einspritzen des Betons,

F i g. 2 dieselbe nach dem Einspritzen des Betons.

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform im gleichen Stande des Arbeitsfortschriltes wie F i g. I.

F i g. 4 diese zweite Ausführungsform nach dem Einspritzen des Betons,

F i g. 5 eine dritte Ausführungsform nach dem Einspritzen des Betons und

F i g. 6 eine vierte Ausführungsform.

Bei den in F i g. I bis 4 gezeigten Ausführungsformen, dem Falle schrittweisen Vorschubes, sind die Einrichtungen in derjenigen Stellung gezeigt, die sie am Ende des Schildvortriebes innehaben.

Wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, enthält die Einrichtung zum Herstellen der Abstützung ein Rohr 1 von wesentlich gleichbleibender Dicke, dessen Außendurchmesser wesentlich gleich dem Innendurchmesser des erhärteten Betons 2 der Abstützung des Erdreiches 3 ist. Über den größeren Teil dieses Rohres ist eine aufblasbare Tasche 4 angebracht; diese ist am Rohr 1 an dessen Vorderrand und an einer Zone 6, die dem Hinterrand 7 benachbart ist. befestigt. Eine durch das Rohr I hindurchgeführte Rohrleitung 8 ermöglicht, den Innenraum der Tasche 4 mit einer Druckluftquelle zu verbinden. Eine Leitung 9. die oberhalb der Außenwand der Tasche 4 ausmündet, dient zum Einspritzen frischen Betons. Das Ganze ist am Schild 10 befestigt

Die beschriebene Einrichtung wird folgendermaßen benutzt:

Am Ende des Vorschubs des Schildes 10 ist zwischen dem Hinterrand 7 des Rohres 1 und dem zuletzt eingebrachten Auskleidungsring 11 ein Zwischenraum e entstanden, der gleichlang wie der Ring U ist. Während dieses Vorschubes ist die Tasche 4 unter Druck gehalten, so daß sie sich sowohl der Form des Erdreiches 3 als auch der Form des schon erstarrten Betons 2 anschmiegt. Dann wird durch die Leitung 9 frischer Beton eingespritzt; dieser kann sich nicht vor der Tasche 4, die an einem starren Ring 12 befestigt ist, ablagern und fließt daher zwischen dem Erdreich 3 und der Tasche 4 zur Stelle 13. Das Einspritzen wird beendet, wenn die Länge des bei 13 eingespritzten frischen Betons wesentlich gleich e ist. Der erhärtende Beton haftet an der Anschlußfläche 14 des schon erhärteten Betons 2. Während der Beton eingespritzt wird und erhärtet wird auf die Innenfläche der Abstützung 2 eine Dichtungsschicht 15, z. B. aus Teer oder Kunstharz, aufgebracht. Danach

wird ein weiterer Auskleidungsring 16 (P i g. 2) eingebracht; dabei benutzt man, um seine Segmente an den Auskleidungsring 11 anzupressen, in bekannter Weise die Schildpressen 17; an diese sind diese Segmente gekoppelt S

Die hier beschriebene Einrichtung verbürgt ständige Stützung des Erdreiches ohne Einsturzgefahr und, ohne daß im Schwimmsand irgendeine vorherige und kostspielige Einspritzung ins Erdreich, die dieses Erdreich festhalten sollte, nötig wäre. Jedoch kann man zusatzlieh Einspritzungen geringer Tiefe rings um den Schneidzylinder des Bohrschildes anwenden, um das Einbringen des Betons ohne Zerfall des Erdreiches zu erleichtern.

Die in F i g. 3 und 4 gezeigte Einrichtung unterscheidet sich von derjenigen der F i g. 1 und 2 nur durch ihr Innenrohr la. Dieses enthält eine äußere vordere Schulter 18 von geringer Länge; auf der restlichen Länge dieses Rohres ist eine zweite aufblasbare Wand 19 befestigt Eine Rohrleitung 20 verbindet die so gebildete Kammer 21 mit einer Druckluftquelle. Diese Ausführungsform kann man verwenden, um jede Gefahr auszuschließen, daß der vor dem Vorschieben des Schildes neu eingespritzte Beton an dem Rohr und der aufblasbaren Wand Aa haften bleibt. Diejenigen Bauteile der in F i g. 3 und 4 gezeigten Einrichtung, die denen der F i g. 1 und 2 gleichen, haben gleiche Bezugszeichen, jedoch mit dem Zusatz a.

Die in F i g. 5 gezeigte Ausführungsform läßt sich bei stetigem Vorschub des Vortriebsschildes anwenden. Sie unterscheidet sich von derjenigen der F i g. 1 und 2 nur durch das Innenrohr 1 b. Dieses enthält im hinteren Teil einen Rohrschuß 22 von größerer Länge als der Länge e der Auskleidungsringe; dieser ist als Außenschulter ausgebildet um die Dicke der aufblasbaren Wand Ab auszugleichen. Die übrigen Bauteile der Einrichtung haben die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen der F i g. 1 und 2, jedoch mit dem Zusatz b.

Bei der Einrichtung gemäß F i g. 5 wird der Bohrvorschub so eingestellt daß er die Länge e zurücklegt in derjenigen Zeit die das Erhärten von Beton auf einer Länge e erfordert. Bei der in dieser F i g. 5 gezeigten Stellung entspricht die Zone A dem η-ten eingebauten Ring, die Zone β dem Beginn des Einbaues (n+1)-ten Ringes. In dem erhärteten Beton entspricht die Zone C dem Beton, der sich im Stadium des Erhärtens befindet und die Zone D dem frischen Beton; alle diese Zonen haben die Länge e. Auch dort ist wie im Falle der F i g. 1 bis 4 die Stützung des Erdreiches aufrechterhalten unter der Wirkung des vom Rohrschuß gehaltenen frischen und erhärtenden Betons und unter der Wirkung der druckluftgefüllten ringförmigen Kammer 23.

Um den Einbau. Ausbau und Wechsel der weichen Wände zu erleichtern, wird man die aufblasbare Wand vorzugsweise so ausführen, wie in F i g. 6 gezeichnet, worin diejenigen Bauteile, die denjenigen der vorhergehenden Figuren entsprechen, mit Bezugszeichen mit Index c versehen sind. Die zur Pressung des Erdreiches dienende Kammer 23c ist außen durch die aufblasbare Wand 4c und innen durch eine Gummiwand 25 begrenzt, die auf dem Innenrohr Ic mitteis aufblasbarer Schläuche 26 aufliegt Diese Schläuche 26 und die Gummiwand 25 ersetzen die zweite aufblasbare Wand 19 der F i g. 3 und 4, und die Gummiwand 25 verbürgt die innere Dichtung der Druckkammer 23c. An der Seite des Ringes 12c ist zwischen der aufblasbaren Wand 4c und der Gummiwand 25 eine Kammer 27 angeordnet, die durch eine weiche Wand 24 begrenzt ist. Die beiden Ränder 28 und 29 der Wand 24 und die aufblasbare Wand 4c und die Gummiwand 25 sind auf dem Ring 12c befestigt durch stählerne Segmente, die das Rohr Ic bilden.

Bei Montage ist die Kammer 27 abgeflacht; dadurch wird das Einbringen der aufblasbaren Wand 4c erleichtert

Diese Kammer 27 füllt man dann mit Flüssigkeit, im allgemeinen Wasser, um die aufblasbare Wand endgültig gegen den Ring 12c anzupressen, der zu diesem Zweck wie ein Kegelstumpf geformt ist, welcher sich nach hinten erweitert wie in der Zeichnung dargestellt. Die aufblasbaren Schläuche 26 werden entweder mit Druckluft oder besser noch mit Wasser gefüllt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: 22 423

1. Einrichtung zum Einbringen von Ortsbeton beim Bau von Stollen und Tunneln, bestehend aus einem mit einer Schildvortriebsmaschine verbundenen Schalungsrohr, dessen den Ortsbeton vom Stolleninneren her abstützende Wandung einen Durchmesser aufweist, der etwa dem Innendurchmesser des Ortsbetonausbaus entspricht, ferner aus einer oder mehreren Rohrleitungen, durch die der Beton hinter das Schalungsrohr eingebracht wird, weiterhin aus einer elastischen Dichtung, die den mit Beton zu füllenden Raum gegen die Schildvortriebsmaschine abschließt, sowie aus einer Vorrichtung, welche die Ausbruchswandungen im Bereich des einzubringenden Betons abstutzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht- und Abstützvorrichtung durch eine aufblasbare Tasche (4) gebildet wird, weiche an der Außenwand des Schalungsrohres (1) sowohl im Bereich von deren der Ortsbrust zugewandten vorderen (5) als auch im Bereich (6) des hinteren Randes (7) befestigt und zur Zuführung des Druckmediums mit einer Rohrleitung (8) versehen ist, und daß die Rohrleitung oder Rohrleitungen (9). durch die der Beton zugeführt wird, zwischen der Außenwand der Tasche (4) und der Ausbruchswandung des Stollens münden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (la) gleichmäßige Dicke oder eine äußere vordere Schulter (18) von geringer Länge, ferner eine aufblasbare Wand (19). die an dieser Schulter (18) und am Hinterrand dieses Rohres (la) befestigt ist, und eine Einrichtung für Zufuhr (20) von Druckfluid in diese aufblasbare Wand (19) aufweist (F i g. 3 und 4).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufblasbare Tasche außen durch eine aufblasbare Wand (4c) und iniwn durch eine Wand (25) aus Gummi oder ähnlichem Stoff, weleher an dem Rohr (Ic) mittels aufblasbarer Schlauchringe (26) anliegt, und durch eine Kammer (27) begrenzt ist. die durch eine weiche Wand (24) begrenzt ist. welche vorn zwischen der aufblasbaren Wand (4c) und der Gummiwand (25) angeordnet ist, wobei die Vorderräder der aufblasbaren Wand (4c), der die Kammer (27) begrenzenden Wand (24) und der Gummiwand (25) auf dem Verbindungsring zum Vortriebsschild (10) durch Segmente des Rohres (Ic)befestigt sind(Fig.6).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (27) mit inkompressibler Flüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllt ist (F i g. 6).

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsring (12c) die Po .m eines Kegelstumpfes hat. der sich nach hinten erweitert(F ig.6).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rohres (1, la, 16, Ic) wesentlich gleich der doppelten Länge eines Ringes der Abstützungs-Auskleidung (11, Ha,