DE2259249B2

DE2259249B2 - Schildvortriebsmaschine

Info

Publication number: DE2259249B2
Application number: DE19722259249
Authority: DE
Inventors: Hans-Günter 4600 Dortmund; Beyer Albert 4712 Werne Folien
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1972-12-04
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1977-06-02
Also published as: FR2209012A1; DE2259249A1; CH568472A5; BE801222A; ATA517873A; FR2209012B1; ES421128A1; GB1450116A; AT329621B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schildvortriebsnvischine mit einem Außen- und einem Innenschild, in deren Innenschild ein Schneidkopf samt seinen Richt- und Antriebsaggregaten aufgehängt ist und bei der der Iniienschild zusammen mit dem Schneidkopf unter Abstützung gegen den Außenschild dem Abbaufortschritt folgend vorschiebbar ist.

Um bei möglichst ununterbrochener Abstützung des aufgefahrenen Tunnel- oder Streckenquerschnittes insbesondere im Bereich der Ortsbrust eine hohe Vortriebsleistung zu ermöglichen ist in einem eigenen, nicht vorveröffentlichten Vorschlag, vorgesehen worden, daß die Vortriebsmaschine zwei ineinander verfahrbare, jeweils rohrförmige Schildmäntel umfaßt, die mittels über den Schildumfang hin verteilter doppeltwirkender Hydraulikzylinder wechselweise vorschiebbar sind und deren innerer stirnseitig den Schneidkopf und die diesem zugeordneten Rieht- und Antriebsaggregate aufnimmt. Unzulänglich dabei ist, daß der innere, zusammen mit dem in ihm gelagerten Schneidkopf vorschiebbare Schildmantel gegenüber dem mit Rücksicht auf den äußeren Schildmantel erforderlichen Auffahrquerschnitt ein Untermaß besitzen muß und somit insbesondere in weniger standfestem Gebirge die Gefahr einer Auflockerung und eines Hereinbrechens der Wandungen des aufgefahrenen Tunnelquerschnittes besteht, und das Nachziehen des äußeren Schildmantels erschwert oder gar ganz verhindert wird.

Gemäß einem weiteren, ebenfalls nicht vorveröffentlichten Vorschlag ist bei einer Schildvortriebsmaschine die Anwendung zweier etwa umfangsgleicher, ineinanderverfahrbarer Schildmantelteile vorgesehen, wobei beide Schildmantelteile nach Art von Messerschilden ausgebildet und durch Vermittlung von Spreizringen

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^df?^tützung des aufgefahrenen Tunnelquerschnittes "ΤSeS werden, jedoch ergeben sich hierbei ⁸TiHHAe Schwierigkeiten hinsichtlich der Unterbnnünd Lagerung eines Schneidkopfes und seiner St-und Antriebsaggregate.

Zr Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ^vortriebsmaschine mit einem Außen- und einem «ch d zu schaffen, bei der der Schneidkopf den l,_Pn Tunnelquerschnitt freischne.det und der f^eSa;,rhnittene Tunnelquerschnitt durch den Außen-Srunümerbrochen'abgestützt ,st so daß bei -fttmöelicher Vortriebsleistung und kontinuierlicher Äwe'se ein Hereinbrechen der Tunnelwandungen Th in weniger standfesten Gebirgen vermieden wird, niese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, . R _lk,_r Außenschild zwei umfanggleiche, ineinandergreifende Schildmantelteile umfaßt und insgesamt Sgstens über einen Teil seines Umfanges hm aus Pr Vielzahl gegeneinander sowohl in axialer als auch S «dialer Richtung zur Maschinenachse verstellbarer, nebeneinanderliegend angeordneter Stutzbohlen bec,eht die über Stütz- und/oder Spre.zemnchtungen zu Gruppen zusammengefaßt und als solche jeweils «mehischaftlich bewegbar sind, wöbe, e.ne erste f3S3.lengn.ppe in Vortnebsnchtung mn dem Innenschild gekoppelt ist und eine zwe.te Stutzbohlenruppe diese' ersten gegenüber absatzweise nachruck-K Der die Lagerung und die Antriebsaggregate des Schneidkopfes aufnehmende Innenschild ist durch einen riiiteil gen ringförmigen Schildmantel gebildet und über ene vorzugsweise aus radial abstehend am Innenschild „geschlagenen, mit Schlitzführungen bildenden Aus-"Xungen in. am Außenschild angeordneten Tragkon-Sn zusammenwirkenden Führungsleisten geb.ldete. Denmomentabstützung in Vortnebsnchtung ver-Sich im Außenschild aufgehängt. Ein wesent .ehe Merkmal der Erfindung besteht ferner dann, daß der &hneTdkopf der Maschine den beabsichtigten Tunnelcumchnitum vollen Umfang freischne.det. so daß die _: Sn Außenmantel bildenden Stützbohlen kerne SchnejdfunkVion auszuüben brauchen und daher vorderendig stumpf ausgebildet sein können.
T Einielausgestaltung der erf.ndungsgernaßen ScSldvortriebsmaschine ist vorgesehen, daß die be.den S h.ldmantelteile des Außensch.des ,m Bere.ch de oberen Schildhälfte untere.nander einheitlich breit ausgebildete und zueinander auf Lücke stehend angeordnete Stützbohlen aufweisen, während ,m BeS der unteren Schildhälfte das eine Sch.ldmantel-St drei breiteren Stützbohlen versehen ist, zu denen wei einfach breite Stützbohlen des anderen Schild^ elteiles auf Lücke stehend angeordnet s.nd. Den die obere Schildhälfte bildenden Stützbohlengruppen be de Schildmantelteile sind jeweils zwe, Spreunnghal· ten zugeordnet, wobei den dem einen Schildmantel eil tgeoEen Spreiznnghä.ften über .Tragkonsolen ZL· rfen Innenschild abgestützte Spre.zzylmdf al den dem anderen Schildmantelteil zugeordneten Spreizringhälften gegen die die untere Schildhälfte bildenden breiteren Stützbohlen abgestützte Spreizzylinder zugeordnet sind. ErfindungsgemäB sind den beiden in der unteren Schildhälfte angeordneten Stützbohien des einen Schildmantelteiies jeweils eigene, gegen den Innenschild abgestützte Spreizzylinder zugeordnet, während die breiteren Stützbohlen des anderen Schildmantelteiies über Stützarme zu einer Einheit ίο verbunden sind. Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß die einander benachbarten Stützbohlen beider Schildmantielteile Spaltöffnungen zwischen sich einschließen, die gegebenenfalls das Einbringen von Ankern in das Gebirge gestatten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenschild im anderen Schildmantelteil des Außenschildes über eine Drehmomentabstützung langsverschieblich geführt und gemeinsam mit dem einen Schildmantelteil des Außenschildes in Vortnebsnchtung vorschiebbar. Für den Vorschub der aus dem einen vorlaufenden Schildmantelteil des Außenschildes und dem Innenschild samt Schneidkopf und dessen Kicnt- und Antriebsaggregaten gebildeten Vortriebseinheit sind über den Schildumfang hin verte.lt angeordnete. 2s doppelt wirkende Zylindereinheiten vorgesehen, die ' sich während des Vorrückens der Vortriebse.nhe.t gegen den hinteren Spreizring bzw. die Stützarme des anderen, nachlaufenden Schildmantelte.les abstutzen und teils am vorderen Spreizring des vorlaufenden ,o Schildmantelte.les und teils über Konsolen am nnen-" sch.ld angreifen. Im Bereich der oberen Schildhalftc ist der Innenschild dabei mit radial vorspringenden, den vorderen Spreizring des vorlaufenden Sch.dmantclte,-les des Außenschildes teilweise übergreifenden Anis schlagplatten versehen. .

Die erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine zeichnet sich insbesondere dadurch aus. daß auch bei höchster Vortriebsle.stung des Schneidkopfes der volle von diesem aufgefahrene Tunnelraum durch die ₄₀ schreitend vorrückenden Schildmantelte.le des Außcn-⁴ Schildes ununterbrochen abgestützt ist. wöbe, der Auffahrquerschnitt so groß gewählt ist daß die die Schildmantelteile des Außenschildes bildenden Stutzbohlen be.m Vorrücken der Sch.ldmantelte.le keine ₄₅ Schneidarbeit zu leisten brauchen und daher■ fu ^ die ⁴⁵ Vorwärtsbewegung des Schildes nur ein verhältnismäßig gennger Kraftaufwand erforderlich .st. Die Ausbi dung des Außenschildes als Stützbohlenmantel vermit- ?elt^gdem Schild darüber hinaus noch eine gewisse ₅o Nachg.ebigkeit. die ein Festfahren des Sch.ldes bei ungünstigen Geb.rgsverhältnissen verhindert^ Schließlich sei als weiterer wesentlicher Vorzug noch angeführt daß der als Spreizschild gestaltete Außen-Ch^ alle auftretenden Vortr.ebs- und Vorschubreakonskräfte gegen das umgebende Geb.rge. m Fom,,von Reibkräften, absetzt und einen vom nachfolgenden Tunnetausb^i unabhängigen Betrieb der Vortnebsma-

ho zum Vortrieb eines Tunnels oder Stollens unter Verwendung einer Schildvortriebsmaschine gemäß der vorangehenden Kennzeichnung, welches darin besteht, daß die aus Schneidkopf, Innenschild und vorlaufendem Schildmantelteil des Außenschildes bei gelösten Spreiz-

6s zylindern des Schildmantelteiies unter Verwendung des bei erhöhter Vorspannung seiner Spreizringe gegen das umgebende Gebirge verspannten nachlaufenden Schildmantelteiies des Außenschildes als Widerlager die

Vorschubzylinder so lange kontinuierlich vorgeschoben wird, bis deren maximaler Hubweg erschöpft ist. anschließend das vorlaufende Schildmantelteil durch Beaufschlagung der diesem zugeordneten Spreizmittel gegen das umliegende Gebirge verspannt und mittels s der Vorschubzylinder nunmehr das nachlaufende Schildmantelteil des Außenschildes bei gelösten Spreizringen und unter Verwendung des vorlaufenden Schildmantelteiles als Widerlager nachgerückt wird, um dann erneut durch Beaufschlagung seiner Spreizmittel gegen das Gebirge verspannt zu werden und der Vortriebseinheit während eines weiteren Arbeitszyklus erneut als Widerlager zu dienen.

Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, daß dem Innenschild eine weitere Anzahl von gegen den vorlaufenden Schildmantel abgestützten Vorschubzylinder zugeordnet ist und der Vorschub des Schneidkopfes und des Innenschildes unabhängig von der Schreitbewegung des Außenschildes kontinuierlich gestaltet ist.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbe-Schreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine,

F1 g. 2 einen Schnitt durch eine crfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine entlang der Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine entlang der Linie 1II-I1I in Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine umfaßt im wesentlichen einen Außenschild 1. einen Innenschild 2, zwischen diesen angeordnete, als doppeltwirkende Hydraulikzylinder ausgebildete Vor-Schubeinheiten 3 und einen im Innenschild 2 samt seinen Antriebsaggregat^ 4 gelagerten Schneidkopf 5. Der Außenschild 1 ist aus zwei umfangsgleichen, ineinandergreifenden Schildmantelteilen 6 und 7 gebildet, die im Betrieb der Schildvortriebsmaschine relativ zueinander beweglich sind unci <*'nander abwechselnd als Widerlager zur Abstützung von Vorschubkräften dienen. In seiner Gesamtheit besteht der Außenschild 1 aus einer Vielzahl sowohl axial als auch radial zur Maschinenachse verstellbarer Stützbohlen 8, 8', 9 und 10. wobei die Stützbohlen 8 und 8' jeweils über zwei Spreizringhälften 11, 12 und 13, 14 zu gemeinsam verstellbaren Gruppen zusammengefaßt sind, die zusammen mit den Stützbohlen 9 oder 10 jeweils ein Schildmantelteil 6 oder 7 bilden Dabei sind im Bereich der oberen Schildhälfte beiden Schildmantelteilen 6 und 7 untereinander gleich breit ausgebildete Stützbohlen 8 und 8' zugeordnet während im Bereich der unteren Schildhälfte das eine, vorlaufende Schildmantelteil 6 lediglich zwei einfach breite Stützbohlen 9 aufweist die zwischen drei doppelt breite Stützbohlen 10 des anderea nachlaufenden Schildmantelteiles 7 eingreifen. Die Spreizringhälften 11, 12 des vorlaufenden Schildmantelteiles 6 sind über Spreizzylinder 15 gegen Tragkonsolen 16 des Innenschildes 2 abgestützt Die beiden unteren Stützbohlen 9 des vorlaufenden Schildmantelteiles 6 dagegen sind über Spreizzylinder 18 unmittelbar gegen den Innenschild 2 abgestützt Die Spreizringhälften 13,14 des nachlaufenden Schildmantelteiles 7 sind über Spreizzylinder 19 und Tragkonsolen 20 gegen die einander gegenüberliegen- t··, den. doppelt breiten Stützbohlen 10 abgestützt Anstelle von Spreizringen sind den doppeltbreiten Stützbohlen des nachlaufenden Schildmantelteiles 7 Stützarme 21 zugeordnet, die die Spreizkraft der Spreizzylinder V auch auf die unterste Stützbohle 10 übertragen. De Innenschild 2 ist als glatter, einteiliger Zylindermante ausgebildet und über Führungsleisten 22 in Schlitzfüh rungen 23 bildenden Ausnehmungen von, an dei einander gegenüberliegenden, breiteren Stützbohlen U des nachlaufenden Schildmantelteiles 7 angeordneter Tragkonsolen 24 in Vortriebsrichtung verschieblich in Außenschild 1 gehalten. Diese, gleichzeitig als Drehmo mentabstützung für die Drehmomentreaktionskräfu des Antriebsaggregates 4 des Schneidkopfes 5 dienends Lagerung des Innenschildes 2 im Außenschild 1 gestattet es beim Betrieb der Schildvortriebsmaschim den Innenschild 2 zusammen mit dem vorlaufender Schiidmantelteil 6 des Außenschildes 1 vorzuschieber, ohne daß die Führung und Abstützung im festgespann ten Schildmantelteil 7 unterbrochen wird. Der Schneid kopf 5 ist in der gezeichneten Ausführungsforni mii Rollenmeißeln bestückt und so ausgelegt, daß er einer dem Außenschildumfang entsprechenden Tunnelraurr 25 freischneidet und damit die vorderseitig stump! ausgebildeten Stützbohlen 8 bis 10 beim Vorschub dei Außenbildmantelteile 6 und 7 keinerlei Schneidfunktior übernehmen müssen. Über in der Zeichnung nicht nähei dargestellte Mitte! ist der Schneidkopf 5 samt seiner Antriebsaggregaten 4 im Innenschild 2 gelagert unc mittels sowohl am Schneidkopfträger als auch an Innenschild 2 gelenkig angeschlagener Stützstangen 2i in Vortriebsrichtung abgestützt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bilden der Schneidkopf 5>, der lnnenschilc 2 und das vorlaufende Schildmantelteil 6 des Außen Schildes 1 zusammen eine Vortriebseinheit, die ah solche durch die Vorschubeinheiten 3 gegenüber dem nachlaufenden Schildmantelteil 7 dem Abbaufortschritt entsprechend kontinuierlich vorgeschoben wird. Die die Vorschubeinheiten 3 bildenden Hydraulikzylinder sind gleichmäßig über den Umfang des Innenschildes hm verteilt angeordnet und stützen sich beim Vorschieben der Vortriebseinheit 2, 5, 6 gegen den hinteren Spreizring 14 bzw. die Stützarme 21 des nachlaufenden Schildmantelteiles 7 des Außenschildes 1 ab. An der Vortriebseinheit 2,5, 6 greifen die Vorschubeinheiten 3 im Bereich der oberen Schildhälfte über die vordere Spreizringhälfte 11 des vorlaufenden Schildmantelteiles 6 an. die über radial vorspringende Anschlagplatten 27 am Innenschild 2 angreift und im Bereich der unteren Schildhälfte unmittelbar über Stützkonsoien 28 am Innenschild 2.

Das Arbeitsverfahren der erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine ist folgendes:

Bei vollständig ineinandergefahrenen Schildmantel- teilen 6 und 7 des Außenschildes 1 wird zunächst das nachlaufende Schildmantelteil 7 durch Beaufschlagung seiner Spreizzylmder 19 über die Stützbohlen 8' und 10 gegen das umgebende Gebirge verspannt so daß die Vorschubreaktionskräfte der Vorschubeinheiten 3 kraftschlüssig gegen das Gebirge abgestützt werden, wenn das nachlaufende Schildmantelteil 7 dem vorlaufenden Schildmantelteil 6 und dem Schneidkopf 5 als Widerlager dient Gleichzeitig werden die Spreizzylinder 15 und !8 des vorlaufenden SchiWmantelteiles 6 entlastet und die Vortriebseinheit 2, 5, 6 durch die Vorschubeinheiten 3 dem Abbaufortschritt des Schneidkopfes 5 entsprechend kontinuierlich vorgeschoben, bis der maximale Hubweg der Vorschubeinheiten 3 erschöpft ist Nach Erschöpfung des Hubweges der Vorschubeinheiten 3 werden die Spreizzylinder 15 und 18 beaufschlagt und damit die Stützbohlen 8 und 9 des

vorlaufenden Schildmantelteiles 6 gegen das umgebende Gebirge verspannt. Gleichzeitig werden die Spreizzylinder 19 des nachlaufenden Schildmantelteiles 7 entlastet. Unter Abstützung gegen das vorlaufende, nunmehr als Widerlager dienende Schildmantelteil 6 rücken die nunmehr entgegengesetzt beaufschlagten

Vorschubeinheiten 3 das nachlaufende Schildmantelteil 7 so lange nach, bis die beiden Schildmantelteile 6 und 7 wiederum vollständig ineinander gefahren sind und mit der Beaufschlagung der Spreizzylinder 19 des nachlaufenden Schildmantelteiles 7 ein erneuter Arbeitszyklus beginnt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schildvortriebsmaschine mit einem Außen- und einem Innenschild, in deren Innenschild ein Schneidkopf samt seinen Rieht- und Antriebseinrichtungen aufgehängt ist und bei der der Innenschild zusammen mit dem Schneidkopf unter Abstützung gegen den Außenschild dem Abbaufortschritt folgend vorschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenschild (1) zwei umfanggleiche, ineinandergreifende Schildmantelteile (6 und 7) umfaßt und insgesamt wenigstens über einen Teil seines Umfanges hin aus einer Vielzahl gegeneinander sowohl in axialer als auch in radialer Richtung z»ir Maschinenachse verstellbaren nebeneinunderliegend angeordneter Stützbohlen (8,8', 9, 10) besteht, die über Stütz- (11 bis 14,21) und/oder Spreizeinrichtungen (18) zu Gruppen zusammengefaßt und als solche jeweils gemeinschaftlich bewegbar sind, wobei eine erste Stützbohlengruppe (6) in Vortriebsrichtung mit dem Innenschild (2) gekoppelt ist und eine zweite Stützbohlengruppe (7) dieser ersten gegenüber absatzweise nachrückbar ist

2. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lagerung und die Antriebsaggregate (4) aufnehmende Innenschild (2) durch einen zylindrischen Schildmantel gebildet und über eine aus, in Schlitzführungen (23) von Tragkonsolen (24) eingreifende Führungsleisten (22) gebildete Drehmomentabstützung in Vortriebsrichtung verschieben im Außenschild (1) aufgehängt ist.

3. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopfdurchmesser gleich dem Durchmesser des Außenschildes (1) ist.

4. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der oberen Schildhälfte beide Schildmantelteile (6 und 7) des Außenschildes (1) untereinander gleich breite und zueinander auf Lücke stehend angeordnete Stützbohlen (8, 8') aufweisen, während im Bereich der unteren Schildhälfte zwei Stützbohlen (9) des vorlaufenden Schildmantelteiles (6) zu drei gegenüber diesen breiteren Stützbohlen (10) des nachlaufenden Schildmantelteiles (7) auf Lücke stehend angeordnet sind.

5. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Stützbohlen (8,8') im Bereich der oberen Schildhälfte jeweils Spreizringhälften (11 bis 14) zugeordnet sind, wobei die dem vorlaufenden Schildmantelteil (6) zugeordneten Spreizringhälften (11, 12) über Spreizzylinder (15) und Tragkonsolen (16) gegen den Innenschild (2) und die dem nachlaufenden Schildmantelteil (7) zugeordneten Spreizringhälften (13,14) über Spreizzylinder (19) und Tragkonsolen (20) gegen die einander gegenüberliegenden, breiteren Stützbohlen (10) abgestützt sind.

6. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden in der unteren Schildhälfte angeordneten Stützbohlen des einen Schildmantelteiles jeweils eigene, gegen den Innenschild abgestützte Spreizzylinder zugeordnet sind, während die breiteren Stützbohlen des anderen Schildmantelteiles über Stützarme zu einer Einheit verbunden sind.

7. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander unmittelbar benachbarten Stützbohlen (8, 8') beider Schildmantelteile (6 und 7) des Außenschildes (l) Spaltöffnungen zwischen sich einschließen.

8. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorlaufende Schildmantelteil (6) des Außenschildes (1) mit dem Innenschild (2) und dem Schneidkopf (5) zu einer Vortriebseinheit zusammengefaßt ist und als doppelwirkende Hydraulikzylinder ausgebildete Vorschubeinheiten (3) über den Umfang des Innenschildes (2) hin verteilt angeordnet und gegen den hinteren Spreizring (14) bzw. die Stützarme (21) des nachlaufenden Schildmantelteiles (7) abgestützt sind.

9. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinheiten (3) im oberen Bereich des Schildes an der vorderen Spreizringhälfte (11) des vorlaufenden Schildmantelteiles (6) angreifen und dieses mit dem Innenschild (2) über radial vorspringende Anschlagplatten (27) in Vortriebsrichtung gekoppelt ist.

10. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinheiten (3) im Bereich der unteren Schildhälfte unmittelbar am Innenschild (2) angreifen.

11. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schildmantelteile (6 und 7) wechselweise jeweils unter Benutzung des anderen Schildmantelteiles schreitend vorrückbar sind.