DE2437669B2 - Vortriebsvorrichtung fuer das auffahren von tunneln, stollen und strecken - Google Patents

Description

c:e Maschine auch ohne Einsatz eines Vortriebsschildes stets im geschützten Bereich arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Widerlager für den Vorschub der Vortriebsmaschine von einem Manipulator für das Einbringen einer den Ausbruchsraum im Arbeitsbereich der Vortriebsmaschine sichernden Auskleidung gebildet ist.

Erfindungsgemäß ist also die Vortriebsmaschine über ein aus Vorsciiubzylindern od. dgl. bestehendes Schreitwerk mit dem Manipulator bzw. Erektor so gekoppelt, daß dieser beim Vorschub der Vortriebsmaschine das Widerlager bilden kann. Zu diesem Zweck ist der Manipulator gegenüber den Führungsschienen festlegbar. Umgekehrt kann der Manipulator bei gegenüber den Führungsschienen festgelegter Vortriebsmaschine mit Hilfe der Schreitwerkzylinder nachgezogen werden. Von Bedeutung ist ferner, daß die Vortriebsmaschine und der hiermit verbundene Manipulator so ausgebildet werden können, daß mit Hilfe des Manipulators eine Auskleidung im Arbeitsbereich der Vortriebsmaschine bzw. im Schwenkbereich ihres Schneidauslegers eingebracht werden kann, so daß die Vortriebsmaschine sich stets im gesicherten Bereich befindet. Damit ergibt sich zugleich die Möglichkeit, die Führungsschienen im Zuge des Vortriebes abschnittsweise vorzuverlegen und in Nähe der Ortsbrust an der Auskleidung des Tunnels lösbar zu befestigen. Für das Vorverlegen der Führungsschienen kann dabei auch der Manipulator verwendet werden.

Die Führungsschienen für die Vortriebsmaschine und den Manipulator können z. B. an Spannrahmen und Spannringen befestigt werden, welche sich gegen die Tunnelauskleidung legen und gegen diese verspannbar sind. Vorzugsweise erfolgt jedoch die Befestigung der Führungsschienen unmittelbar an der Tunnelauskleidung bzw. an hieran angeordneten Anschlußorganen.

Die erfindungsgemäße Vortriebsvorrichtung ist insbesondere für den Tunnel- und Streckenvortrieb geeignet, bei welchem die vorläufige Sicherung des Ausbruchsquerschnitts durch unmittelbar im Vortriebsbereich eingebrachte stählerne Ausbaubögen erfolgt, die in einem später eingebrachten Betonausbau stehenbleiben. Die Arbeitsweise kann hier so erfolgen, daß im Abstand hinter der Ortsbrust eine Schaltung nachgeführt wird, hinter welche der Beton gespritzt wird. Die Ausbaubögen, die der vorläufigen Sicherung des Ausbruchsquerschnitts im Vortriebsbereich dienen, werden dabei vorteilhafterweise zur Befestigung der Führungsschienen herangezogen, wobei an den Ausbaubögen Anschlußorgane befestigt werden, mit welchen die Führungsschienen lösbar verbunden werden.

In bevorzugter Ausgestaltung ist ein den Manipulator tragendes Drehglied an einem Tragorgan um die Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. drehbar gelagert, wobei das Tragorgan mit sich an den Führungsschienen abstützenden und führenden radialen Auslegearmen versehen ist. Hierdurch ist es möglich, mit dem Manipulator den gesamten Umfang des Ausbruchsraumes zu bestreichen, so daß die einzubringenden Ausbauteile an einer Übernahmestelle aufgenommen und an die jeweilige Einbaustelle transportiert werden können. Der Manipulator weist zweckmäßig einen radial verstellbaren und längsverschieblich an dem Drehglied angeordneten Greiferkopf auf. Hierbei wird die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß der Greiferkopf des Manipulators von einer im Bereich der Rückseite der Vortriebsmaschine liegenden Stelle an Hpr Vortriebsmaschine seitlich vorbei bis etwa in eine im Bereich des Schneidkopfes oder seines Schneidarmes liegende Position bewegbar ist. Auf diese Weise ist es mög'ich, den Ausbau bzw. die Au-sbaubögen dicht hinter der Ortsbrust einzubringen. In baulicher Hinsicht empfiehlt es sich, den Greiferkopf des Manipulators an einem Schlitten oder Wagen anzuordnen, der mittels einer am Drehglied abgestützten Vorschubvorrichtung seitlich an dem Lagerglied der Vortriebsmaschine vorbei in Richtung auf die Ortsbrust vorschiebbar ist.

Für die Vortriebsmaschine wird, wie erwähnt, eine Teilschnittmaschine vorgesehen, die in zweckmäßiger Ausführung einen schwenkbaren Schneidarm mit einem Scl'.neidkopf aufweist, der um eine quer zur Längsachse des Schneidarmes verlaufende Achse drehbar ist und vorzugsweise, wie an sich bekannt, aus zwei Schneidwalzen besteht. In baulicher Hinsicht empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß der Schneidarmträger mit dem daran exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. angelenkten Schneidarm um eine mit der Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. im wesentlichen zusammenfallende Achse drehbar an einem in Vortriebsrichtung vorschiebbaren Lagerglied angeordnet ist, welches mit diametral gegenüberliegenden radialen Trag- und Führungsarmen versehen ist, die in den Führungsschienen geführt sind. Da der Schneidarmträger somit um eine mit der Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. zusammenfallende Achse schwenkbar ist, läßt sich ein kreisförmiger Ausbruchsquerschnitt schneiden. Das Lagerglied kann verhältnismäßig kleine axiale und radiale Abmessungen erhalten, so daß genügend Freiraum für die Arbeitsbewegungen des Manipulators und seines Greiferkopfes verbleibt.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vortriebsvorrichtung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt durch einen Tunnel die in dessen Vortriebsbereich angeordnete Vortriebsvorrichtung gemäß der Erfindung, bestehend aus einer Teilschnittmaschine und einem hiermit zu einer Baueinheit verbundenen Manipulator;

Fig.2 die Vortriebsmaschine gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von hinten zur Darstellung ihrer Lagerung und Führung an parallelen Führungsschienen.

In der Zeichnung ist mit 10 der Tunnel oder eine sonstige im Gestein oder Erdreich mit Kreisquerschnitt aufgefahrene Strecke bezeichnet, welche durch einen ringförmigen Betonausbau 11 gesichert wird. Die vorläufige Sicherung des Tunnelquerschnitts im Bereich der Ortsbrust 12 erfolgt mittels stählerner Ausbauringe 13, die aus mehreren Ringsegmenten bestehen und als verlorener Ausbau im Betonausbau 11 stehenbleiben. Der Betonausbau 11 wird als Ortsbetonausbau eingebracht, indem z. B. hinter eine nachführbare Schalung (nicht dargestellt) der Beton eingespritzt wird.

Die Vortriebsmaschine weist einen Schneidarm bzw. einen Schwenkausleger 14 auf, der in einem Gelenk 15 mit horizontaler und senkrecht zur Vortriebsrichtung verlaufender Gelenkachse schwenkbar an einem etwa ring- oder kreisförmigen Schneidarmträger 16 gelagert ist. Die Verschwenkung des Schneidarmes 14 in der Vertikalebene erfolgt mittels hydraulischer Schwenkzylinder 17, die zwischen dem Schneidarm und dem Schneidarmträger oder einem hiermit verbundenen Teil gelenkig eingeschaltet sind.

Der Schneidarm 14 trägt einen Schneidkopf 18, der aus zwei mit Schneidwerkzeugen bestückten Schneidwalzen 19 und 19' besteht, welche um eine gemeinsame Achse 20 drehbar sind. Der Schneidkopfantrieb ist

zweckmäßig im Inneren des etwa kastenförmigen Schneidarmes 14 angeordnet. Die gemeinsame Drehachse 20 der Schneidwalzen 19 und 19' verläuft senkrecht zur Längsachse des Schneidarmes 14. Die beiden Schneidwalzen 19 und 19' liegen demgemäß bei 5 den verschiedenen Schwenklagen des Schneidarmes 14 schräg bzw. senkrecht übereinander (letzteres bei horizontaler Ausstellung des Schneidarmes).

Die beiden Schneidwalzen 19 und 19' sind in ihrer Umrißform jeweils nach Art eines Doppelkegelstumpfes ausgebildet, derart, daß die einander zugewandten und voneinander abgewandten Seitenflächen 21 der Walzen unter einem spitzen Winkel zur Drehachse 20 geneigt sind und sich die Walzen in ihrer axialen Abmessung von der Drehachse 20 zum Außenumfang hin konisch verjüngen. Die Seitenflächen 21 bilden somit Schrägflächen, deren Winkelstellung so gewählt ist, daß bei der in F i g. 1 dargestellten vollen Ausschwenkung des Schneidarmes 14 die äußere Seitenfläche 21 der Schneidwalze 19 genau in der Ebene der kreisförmigen Tunnelwand 22 liegt. Auf diese Weise ist es möglich, kreisförmige Querschnitte zu schneiden, indem der gesamte Schneidarm 14 mit den rotierenden Schneidwalzen 19 und 19' um eine Achse geschwenkt wird, welche mit der Tunnel-Längsmittelachse zusammenfällt. Fig. 1 läßt erkennen, daß bei dieser Arbeitsweise beide Schneidwalzen 19 und 19' Schneidarbeit verrichten.

Der Schneidarmträger 16, an dem im Gelenk 15 der Schneidarm 14 exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. angelenkt ist, ist an einem Maschinengestell bzw. einem Lagerglied 24 um die Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. drehbar gelagert. Das Lagerglied 24 weist den erforderlichen Drehantrieb 25 auf, der z. B. aus einem hydraulischen Antrieb besteht. Die gesamte Vortriebsmaschine ist an Führungsschienen 26 abgestützt und geführt, welche an der Tunnelauskleidung befestigt sind. Wie insbesondere F i g. 2 zeigt, weist das Lagerglied 24 zwei diametral gegenüberliegende horizontal und radial auskragende Trag- und Führungsarme 27 auf, die mit in der Führungsschiene 26 gleitenden Führungsschuhen 28 versehen sind. Das Lagerglied 24 weist verhältnismäßig kleine radiale und axiale Bauabmessungen auf.

Die beiden parallelen Führungsschienen 26 sind an Anschlußorganen 29 befestigt, welche mit den Ausbaubögen 13 verbunden sind. Die Anschlußorgane 29 bestehen z. B. aus Laschen, welche, wie in F i g. 2 links dargestellt, den Betonausbau 11 durchfassen und an welchen Konsolen 30 od. dgl. angeordnet sind, mit so denen die Führungsschienen 26 lösbar verbunden werden, so daß sie entsprechend dem Vortrieb des Tunnels nachgezogen bzw. umgesetzt werden können.

Der Vorschub der Vortriebsmaschine erfolgt mittels eines Schreitwerks, welches mehrere beidseitig beaufschlagbare hydraulische Vorschubzylinder 31 aufweist, deren Kolbenstangen 32 an dem Lagerglied 24 angreifen. Die Zylinder 31 sind bei 34 an einem Erektor bzw. einem Manipulator 33 abgestützt, der sich ebenfalls mit radialen Trag- und Führungsarmen an den U-förmigen Führungsschienen 26 abstützt und führt. Sowohl die Vortriebsmaschine als auch der Manipulator können gegen Bewegung in Richtung der Tunncllangsachse festgelegt werden, was mit Hilfe (nicht dargestellter) Riegel- oder Spannvorrichtungen bewerkstelligt werden kann, welche an den Führungsschienen 26 oder den hieran geführten Teilen der Trag- und Führungsarme angeordnet sind. Werden die Vorschubzylinder 31 in Ausschubrichtung beaufschlagt, so läßt sich die gesamte Vortriebsmaschine in Richtung auf die Ortsbrust vorschieben, wobei der gegenüber den Führungsschienen festgelegte Manipulator 33 das Widerlager für die Vorschubzylinder 31 bildet. Umgekehrt kann der Manipulator 33 bei festgelegter Vortriebsmaschine zur Ortsbrust hin nachgezogen werden, indem die Vorschubzylinder 31 in Einschubrichtung beaufschlagt werden. Die Vortriebsmaschine und der Manipulator sind somit über ein Schreitwerk wechselseitig vorschiebbar und nachziehbar gekoppelt.

Der Manipulator 33 kann zum Einbau der Ringsegmente der Ausbaubögen 13 verwendet werden. Falls ein Tübbingausbau in Stahl oder Beton vorgesehen wird, kann er auch für das Einbringen der Tübbings dienen. Der Manipulator besteht aus einem Greiferkopf 35, der mittels eines Parallelogramm-Hebelsystems 36 radial beweglich an einem Schlitten oder Wagen 37 angeordnet ist, welcher in einer Führung 38 in Vortriebsrichtung beweglich geführt ist. Die Bewegung in Vortriebsrichtung erfolgt mittels mindestens eines hydraulischen Zylinders 39. Für die Radialbewegung des Greiferkopfes 35 sind mit dem Parallelogramm-Hebelsystem 36 zusammenwirkende hydraulische Zylinder 40 vorgesehen. Der gesamte Manipulator 33 ist nach Art eines axialen Auslegers an einem Drehglied 41 angeordnet, welches mit einem Tragorgan 42 um eine mit der Liingsmittelachse des Tunnels od. dgl. zusammenfallende Achse drehbar verbunden ist. Das Tragorgan 42 weist die den Trag- und Führungsarmen 27 (F i g. 2) der Vortriebsmaschine entsprechenden radialen Arme auf, welche in den Führungsschienen 26 geführt sind. Außerdem ist an dem Tragorgan 42 ein Drehantrieb 43 angeordnet, mit welchem der Manipulator 33 um die Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. geschwenkt werden kann. Es ist daher möglich, den Greiferkopf 35 des Manipulators 33 von einer hinter der Vortriebsmaschine z. B. in Sohlennähe liegenden Stelle, an der ein Ausbausegment aufgenommen wird, zu der im Arbeitsbereich der Vortriebsmaschine in Nähe der Ortsbrust liegenden Einbaustelle zu bringen, an der das aufgenommene Ausbauteil eingebaut wird.

Während des Vortriebs schwenkt der Schneidarm 14 mit den rotierenden Schneidwalzen 19 und 19' um die Längsmittelachse des Tunnels, wobei ein Kreisbogenschnitt hergestellt wird, dessen Durchmesser abhängig ist von der Schwcnklage des im Gelenk 15 schwenkbar gelagerten Schncidnrmcs 14. Bei unterschiedlicher Schwenklage kann auf diese Weise der gesamte Arbeitsstoß in konzentrischem Schnitten hercingewonnen werden. Um Tunnel- oder Streckcnqucrschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern gluttwandig auffahren zu können, ist der Schneidarmtriiger 16 in Pfeilrichtung 5, d. h. in Vcrtiknlrichtung bzw. senkrecht zur Tunncllllngsachse, an dem Lagcrglicd 24 beweglich angeordnet, was /.. B. mit Hilfe (nicht durgestclltcr) Glcitführungcn und Verstellzylindcr, Spindeln od. dgl. erfolgen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vortriebsvorrichtung für das Auffuhren von Tunneln, Stollen und Strecken, insbesondere unter S Einbringung einer Betonauskleidung mit darin stehenden Ausbaubögen, mit einer einer schwenkbaren Schneidausleger aufweisenden Vortriebsmaschine, die an in Vortriebsrichtung vorvcdegbaren, an der ortsfesten Auskleidung des Tunnels od. dgl. festgelegten Führungsschienen aufgehängt und über ein Schreitwerk mit einem ebenfalls! an den Führungsschienen geführten, gegenüber den Führungsschienen festlegbaren und hieran nachziehbaren Widerlager gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager für den Vorschub der Vortriebsmaschine von einem Manipulator (33) für das Einbringen einer den Ausbruchsraum im Arbeitsbereich der Vortriebsmaschine sichernden Auskleidung gebildet ist. to

2. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Manipulator (33) tragendes Drehglied (41) an einem Tragorgan (42) um die Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. drehbar gelagert ist, wobei das Tragorgan (42) mit sich an den Führungsschienen (26) abstützenden und führenden radialen Ausleg?armen (27) versehen ist.

3. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (33) einen radial verstellbaren und längsverschieblich an dem Drehglied (41) angeordneten Greiferkopf (35) aufweiüt.

4. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferkopf (35) des Manipulators (33) von eine, im Bereich der Rückseite der Vortriebsmaschine liegenden Stelle an der Vortriebsmaschine seitlich vorbei bis etwa in eine im Bereich des Schneidkopfes (18) oder eines Schneidarmes (14) liegende Position bewegbar ist.

5. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferkopf (35) des Manipulators (33) an einem Schlitten oder Wagen (37) angeordnet ist, der mittels: einer am Drehglied (41) abgestützten Vorschubvorrichtung (39) seitlich an dem Lagerglied (24) der Vortriebsmaschine vorbei in Richtung auf die Ortsbrust (12) vorschiebbar ist.

6. Vortriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen (26) an in der Betonausklddung (11) des Tunnels od. dgl. stehenden Ausbaubögen (13) angeschlossen sind, wobei an den Ausbaubögen Anschlußorgane (29, 30) befestigt sind, mit welchen die Führungsschienen lösbar verbunden sind.

7. Vortriebsmaschine nach einem der Ansprüehe 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidarmträger (16) mit dem daran exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. angelenkten Schneidarm (14) um eine mit der Längsmittelachs-e des Ttnneis od. dgl. im wesentlichen zusammenfallende Achse drehbar an einem in Vortriebsrichtung vorschiebbaren Lagerglied (24) angeordnet ist, welches mit diametral gegenüberliegenden radialen Trag- und Führungsarmen (27) versehen ist, die in den Führungsschienen (26) geführt sind. &:>

Die Erfindung betrifft eine Vortriebsvornchtung für das Auffahren von Tunneln, Stollen und Strecken, insbesondere unter Einbringen einer Betonauskleidung mit darin stehenden Ausbaubögen, mit einer einen schwenkbaren Schneidausleger aufweisenden Vortriebsmaschine, die an in Vortriebsrichtung vorverlegbaren, an der ortsfesten Auskleidung des Tunnels od. dgl. festgelegten Führungsschienen aufgehängt und über ein Schreitwerk mit einem ebenfalls an den Führungsschienen geführten, gegenüber den Führungsschienen festlegbaren und hieran nachziehbaren Widerlager gekoppelt ist.

Bei dem für das Auffahren von Tunneln u.dgl. bekannten Schildvortrieb wird als Vortriebsmaschine zumeist eine Vollschnittmaschine eingesetzt, welche mit ihrem Schneidkopf gleichzeitig das gesamte Tunnelprofil schneidet und zusammen mit ihrem Antrieb in dem mittels hydraulischer Pressen vordrückbaren Schild verlagert ist. Für den Vorschub der Vortriebsmaschine können besondere hydraulische Vorschubpressen vorgesehen werden, die sich am Tunnelausbau, z. B. einem Tübbingausbau, abstützen. Für das Einbringen eines Tübbingausbaus kann rückseitig an dem Vortriebsschild ein Erektor angebaut sein (DT-AS 15 34 602 und Berger »Der moderne Tunnel- und Stollenvortrieb«, 197O₁S. 107/108).

Bekannt ist auch eine als Vollschnittmaschine ausgebildete Tunnelbohrmaschine, die mit einem Schreitwerk versehen ist, welches zwei in Vortriebsrichtung hintereinander angeordnete, über Schubkolbengetriebe verbundene und jeweils gegen die Tunnelwandung verspannbare Abstützvorrichtungen aufweist (DT-AS 12 79 053). Bei einer anderen bekannten Tunnelbohrmaschine dieser Art sind am Maschinengestell gegen die Ausbruchswandung ausfahrbare Spannschilde angeordnet, welche das Maschinengestell beim Vorschub des Bohrkopfes festlegen. Eine rückseitig an die Maschine angehängte Abfangeinrichtung, die ebenfalls mit gegen die Ausbruchswandung ausfahrbaren Spannschilden versehen ist, fängt die gesamte Maschine beim Nachholen des Maschinengestells und seiner Spannvorrichtung ab, so daß sie in der ansteigenden Strecke nicht zurückrutschen kann (DT-AS 19 31 775).

Schließlich ist auch eine Gewinnungs- oder Vortriebseinrichtung bekannt, bei welcher ein z. B. als Schlaghammer ausgebildetes Gewinnungswerkzeug an einem Gelenkarm angeordnet ist, welcher an einem Werkzeugwagen schwenkbar gelagert ist, der an mit dem Ausbau verbundenen Schienen läuft (DT-OS 22 46 338). Mit dem Wagen ist über Vorschubzylinder ein ebenfalls an den Schienen geführter Nachlaufwagen verbunden, der mittels hydraulischer Spannvorrichtungen an den Schienen festlegbar ist, so daß er das Widerlager für die Vorschubzylinder beim Vorschub des Werkzeugwagens bildet. Beim Nachziehen des Nachlaufwagens stützen sich umgekehrt die Vorschubzylinder an dem Werkzeugwagen ab, der hierbei gegenüber den Schienen festgelegt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Vortriebsvorrichtung der eingangs genannten Art bei möglichst gedrungener Bauweise so auszubilden, daß sie sich mit besonderem Vorteil beim Vortrieb von Tunneln oder sonstigen Strecken ohne die herkömmlichen Schildkonstruktionen einsetzen läßt und dabei die Möglichkeit bietet, die Auskleidung des Ausbruchsraumes im Bedarfsfall im Arbeitsbereich der Vortriebsmaschine unmittelbar hinter der Ortsbrust einzubringen, so daß