DE2508407C3

DE2508407C3 - Messerschild für den Vortrieb unterirdischer Strecken, wie insbesondere Tunnel u.dgl

Info

Publication number: DE2508407C3
Application number: DE2508407A
Authority: DE
Inventors: Siegmund Dipl.-Ing. 6368 Bad Vilbel Babendererde; Reinhard Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Bokemeyer; Hans 4600 Dortmund Juette
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH; Hochtief AG
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1975-02-27
Filing date: 1975-02-27
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2508407A1; JPS51101337A; DE2508407B2; US4022029A

Description

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Messer- ^x schild für den Vortrieb unterirdischer Strecken, wie insbesondere Tunnel, Stollen u.dgl., mit einzeln oder gruppenweise vorpreßbaren, an einem nachholbaren Stützrahmen abgestützten Vortn-.bsmessern und mit einem von dem Schild rnitge'übrten Nachlaufschild, der mit dem Stützrahmen fest oder ai ttandsveränderlich verbunden ist, wobei die Vortriebsmesser zumindest im Firstbereich sich auf dem Nachlaufschild verschiebbar abstützende Messerschwänze aufweisen.

Bei einer solchen Ausgestaltung des Messerschildes nach dem Hauptpatent erhalten die Messerschwänze der Vortriebsmesser in jeder Arbeitsstellung eine sichere Auflage und Abstützung durch den mit dem Stützrahmen gekoppelten Nachlaufschild, wodurch zugleich der Ausbruchsquerschnitt im rückwärtigen « Schildbereich zuverlässig gesichert wird. Dabei ist es möglich, die Vortriebsmesser einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung vorzupressen, wobei die den Vortriebsmessern zugeordneten Pressen sich an dem gemeinsamen Stützrahmen abstützen, der seinerseits über die jeweils stehenden und an der Ausbruchswandung anliegenden Vortriebsmesser reibungsschiüssig gehalten ist Beim Vorpressen der Vortriebsmesser bleibt der Ausbruchsbereich am Schildende durch den Nachlaufring gesichert. Erst wenn sämtliche Vortriebsmesser vorgepreßt sind, kann der Stützrahmen in einem Schritt nachgeholt werden. Sofern hierbei der Nachlaufschild mitgenommen wird, öffnet sich hinter dem Nachlaufring über den gesamten Ausbruchsquerschnitt ein Ringspalt, der sofort durch Einbringen einer μ vorläufigen oder auch der endgültigen Streckenauskleidung gesichert werden kann, was in verfahrensmißig besonders zweckmäßiger und wirtschaftlicher Weise durch Aufspritzen von Spritzbeton od. dgl. erfolgen kann. Eine noch weitergehende Unabhängigkeit zwi- <>5 sehen Vortriebs- und Ausbauarbeit läßt sich erreichen, wenn der Nachlaufschitd seinerseits abstandsveränderlich mit dem Stützrahmen des Messerschildes gekoppelt ist. In diesem Fall kann der Messerschild zusammen mit seinem Stützrahmen gegenüber dem Nachlaufschild um eine bestimmte Strecke vorlaufen, bevor dann der Nachlaufschild in einem Schritt oder auch in mehreren Schritten nachgeholt wird.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung des Messerschildes gemäß dem Hauptpatent Ihr liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, den Messerschild bzw. dessen Nachlaufschild so auszubilden, daß sich das den Ausbruchsqut-"schnitt umgebende Erdreich oder Gebirge selbst bei hohen Vertriebsleistungen am Schildende besonders wirkungsvoll sichern und unterfangen läßt, so daß Auflockerungen des Erdreiches oder ein Hereinbrechen desselben in den Ausbruchsquerschnitt auch unter schwierigen Verhältnissen vermieden werden können.

In weiterer Ausgestaltung des Messerschildes nach dem Hauptpatent ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Nachlaufschild im Sohlbereich offen ist

Diese Ausgestaltung des als Auflager für die Messerschwänze dienenden Nachlaufschildes ermöglicht es, einen Ausbau oder Auskleidungselemente als vorläufigen oder auch als endgültigen Ausbau voreilend in den Nachlaufschild einzubringen, bevor dieser gegenüber den in ihrer Setzposition verbleibenden eingebrachten Ausbauteilen in Vortriebsrichtung vorgeholt wird. Dabei können die in den Nachlaufschild eingebrachten Ausbau- bzw. Auskieidungselemente od. dgl. ihr festes Auflager auf der Streckensohle finden. Hiermit gelingt es, den kritischen Bereich zwischen dem rückwärtigen Ende des Messerschildes und dem fertiggestellten Ausbau der Tunnelstrecke od. dgl. besonders wirkungsvoll zu sichern, so daß hier übermäßige Auflockerungen des umgebenden Erdreiches oder ein Hereinbrechen desselben in die Tunnelstrecke wirksam vermieden werden. Insbesondere ergibt sich die Möglichkeit, in den Nachlaufschild z. B. aus Ausbauringen oder Ausbaubögen od. dgl. bestehende Ausbauelemente einzubringen, die den Nachlaufschild im Firstbereich unterstützen und sich dabei gegen die Sohle abstützen, so daß der Nachlaufschild ohne Beeinflussung der Standsicherheit der eingebrachten Ausbauelemente vorgezogen werden kann. Im Hinblick auf ein störungsfreies Nachholen des Nachlaufschildes empfiehlt es sich, für den Nachlaufschild eine glattwandige Blechschürze od. dgl. zu verwenden, die sich ohne weiteres aus dem Spalt zwischen dem umgebenden Erdreich und den eingebrachten Ausbauelementen herausziehen läßt. Der beim Nachholen des Nachlaufschildes freiwerdende Spalt zwischen Erdreich und Ausbauelementen kann z. B. durch Einbringen einer aushärtenden Spritzmasse, wie vor allem Spritzbeton, geschlossen werden.

Die Verwendung eines im Sohlbereich offenen Nachlaufschildes ermöglicht es auch, eine Betonauskleidung im Sohlbereich unterhalb des Nachlaufschildes, vorzugsweise als Spritzbeton, voreilend einzubringen und dann die Betonauskleidung von der Sohle zur Firste hin aufzubauen. Bei Unterstützung des Nachlaufschildes durch stählerne Ausbaubögen oder Ausbauringe können diese Ausbauelemente in der fertiggestellten Betonauskleidung stehenbleiben.

Insbesondere dann, wenn als vorläufige oder endgültige Streckenauskleidung eine Spritzbetonauskleidung eingebracht wird, empfiehlt es sich, den rückspringenden Nachlaufschild so auszubilden, daß er im Firstbereich die größte Rücksprunglänge aufweist, wobei sich die Rücksprunglänge von der Firste zu den Seitenstö-

Ben hin in Richtung zur Sohle verringert Diese Ausgestaltung des Nachlaufschildes ermöglicht es, bei wirksamer Sicherung des Ausbruchsquerschnitts durch den Nachlaufschild und durch die hierauf ruhenden Messerschwänze die Streckenauskleidung bis dicht an den Messerschild heranzuführen und beim Nachholen des Nachlaufschildes die hierbei freigelegte Ausbruchswandung rasch zu sichern.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausfühnmgsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Messerschild gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

F i g. 2 den Messerschild gemäß F i g. 1 in einer Ansicht von hinten, d. h. in Richtung auf die Ortsbrust,

F i g. 3 schematisch im Querschnitt durch die Tunnelstrecke eine Ansicht auf die Rückseite des Messerschildes und seines Nachlaufschildes,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3,

F i g. 5 bis 7 schematisch die Vorgänge beim Einbringen einer Tunnelauskleidung im rückwärtigen Bereich des Messerschildes.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist der Me serschild einen ringförmigen Stützrahmen 10 auf, an dessen Außenumfang sich eine Vielzahl von Vortriebsinessern 11 abstützen und führen. Die parallel dicht nebeneinander angeordneten Vortriebsmesser 11 sind einzeln oder gruppenweise mittels hydraulischer Pressen 12 in Vortriebsrichtung Vvorpreßbar. Die Pressen 12 stutzen sich bei 13 an dem gemeinsamen Stützrahmen 10 ω gelenkig ab, während ihre Kolbenstangen bei 14 an Konsolen 15 der Vortriebsmesser angelenkt sind. Bei Ausschub der Kolbenstangen werden daher die zugeordneten Vortriebsmesser 11 gegen die Ortsbrust vorgepreßt, wobei sich die Pressen 12 rückseitig an dem Stützrahmen 10 abstützen. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 11 um den Pressenhub vorgepreßt sind, wird der Stützrahmen 10 nachgeholt, was durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung der Pressen 12 bewirkt wird. Messerschilde dieser Art sind insoweit an sich bekannt, -to

Der Vortrieb des Tunnels od. dgl. erfolgt mit Hilfe einer Vortriebsmaschine 16, die auf einer Plattform 17 des Stützrahmens 10 gelagert ist Für die Abförderung des Haufwerks ist im Messerschild ein Förderer 18 angeordnet

Der dargestellte Messerschild weist an seiner Sohle ein über den Kreisumfang der Vortritbsmesser 11 radial nach außen vorspringendes, etwa trapezförmig ausgebildetes Dränagemesser 19 auf, welches im Sohlbereich eine Dränagerinne schneidet über die zufließendes Wasser abgeleitet wird.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Stützrahmen 10 an seinem hinteren Ende mit einem Ringflansch 20 versehen, an welchem ein Nachlaufschild 21 befestigt ist. Der Nachlaufschild wird von einer glattwandigen Blechschürze gebildet, die nach Art eines Kreissegmentes ausgebildet ist und sich vom Firstbereich der Strecke nach beiden Seiten zum Sohlbereich erstreckt, wobei sie im Abstand oberhalb der Sohle, jedoch unterhalb der Streckenlängsachse bei 2Γ endet. In der Seitenansicht t>o gemäß Fig. 1 gesehen hat der Nachlaufschild 21 im Firstbereich bei 21" den größten Rücksprung, während er sich nach unten hin stetig verjüngt Mit 21"' ist die rückwärtige Stirnkante des Nachlaufschildes bezeichnet, die unter stetiger Verminderung der axialen Länge μ des Nachlaufschildes bis etwa zur Streckenlängsachse hin schräg verläuft und hier in die unteren Abschnitte 21"" übergeht, die bis ?ir Unterkante 21' eine etwa gleichbleibende axiale Länge aufweisen. Es ist erkennbar, daß der Nachlaufschild somit den Ausbruchsquerschnitt unmittelbar hinter dem Messerschild bzw. dtm Stützrahmen 10 im Firstbereich und im Bereich der beiden Seitenstöße unterfängt und sichert, während die Ausbruchswandung im Sohlbereich, d. h. etwa im unteren Drittel des Ausbruchsquerschnitts von dem Nachlaufschild nicht abgedeckt wird. Erfolgt die Auskleidung der Strecke durch Ortbeton, so kann dieser Sohlbereich voreilend betoniert werden, bevor nach dem Vorholen des Nachlaufschildes der zuvor von diesem abgedeckte Umfangsbereich des Ausbruchsquerschnitts betoniert wird.

Die Vortriebsmesser 11 weisen aus glattwandigen Blechen bestehende Messerschwänze iV auf, welche den Nachlaufschüd 21 übergreifen. Beim Vorpressen der Vortriebsmesser 11 gleiten die Messerschwänze 11' auf dem Blechmantel des Nachlaufschildes. Sind sämtliche Vortriebsmesser 11 um den Pressenhub vorgepreßt so wird der Stützrahmen 10 und zusammen mit ihm der Nachlaufschüd 21 in einem Schritt nachgeholt

Beim Nachholen des Nachlaufscmides 21 wird der zuvor von dem Nachlaufschüd 21 abgedeckte und gesicherte Umfangsbereich des Ausbruchsquerschnitts freigelegt, so daß es hier zu Auflockerungen des Erdreiches oder sogar zu einem Hereinbrechen desselben kommen könnte. Um dies zu verhindern, können Ausbauelemente bereits vor dem Vorholen des N achlauf Schildes 21 in diesen eingebracht werden, so daß diese Ausbauelemente nach dem Rücken des Nachlaufschildes den zuvor von dem Nachlaufschüd abgedeckten Umfangsbereich des Ausbruchsquerschnitts sichern. Diese Arbeitsweise ist in den F i g. 3 bis 7 schematisch dargestellt Aus den Fig.3 bis 7 ist der Stützrahmen 10 mit dem Nachlaufschüd 21 zu erkennen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich in Fig.4 einige Vortriebsmesser 11 angedeutet Die endgültige Tunnelauskleidung wird zunächst im Sohlbereich bis unter den Nachlaufschüd 21 eingebracht In den F i g. 3 und 4 ist dieser voreilend eingebrachte Ausbau mit 22 bezeichnet Dieser Ausbau besteht aus einer Sp^r'tzbetonauskleidung, die mit Hilfe einer Betonspritzmaschine angenähert bis zur Höhe der Unterkante 21' des Nachlaufschiides 21 eingebracht wird. Nach dem Aushärten des Spritzbetons werden unter den Nachlaufschüd 21 Aufbauelemente, insbesondere Stahlbogen gesetzt, die, wie bekannt, aus mehreren Segmenten bestehen. In F i g. 4 sind zwei derartige Ausbauelemente bei 23 angedeutet, die sich mit ihren Füßen 23' auf dem ausgehärteten Betonsegment im Sohlbereich abstützen. Zwischen die Ausbauelemente 23 werden zweckmäßig Verzugsmatten 24 eingebracht. Nach dem Setzen der Ausbauelemente 23 kann der Messerschild zusammen mit dem Nachlaufschüd 21 in Vortriebsrichtung V vorgeholt werden. Hierbei schiebt sich der aus der Blechschürze bestehende Nachlaufschüd ?1 aus dem Spalt zwischen den Ausbauelementen 23 und dem umgebenden Erdreich, welches nun von den in ihrer Setzposition verbleibenden Ausbauelementen 23 unterfangen und gesichert wird. In den genannten Spalt der in Fig.4 bei 25 angedeutet ist, kann Spritzbeton eingepreßt werden. Das Einbringen des Betonausbaus erfolgt im übrigen zweckmäßig in der Weise, daß der gesamte Raum zwischen den benachbarten Ausbauelementen 23 und zwischen diesen und dem umgebenden Erdreich mit Spritzbeton verpreßt wird, so daß, wie in F i g. 4 rechts gezeigt, ein Betonmantel 26 gebildet wird, in welchem die Ausbauelemente 23 stehen. Die

Aiisbauclcmcntc 23 verbleiben also in der endgültigen Betonauskleidung.

Bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise wird also die Spritzbetonauskleidung so hergestellt, daß die Einbringung des Spritzbetons im Sohlbereich dem Firstbereich um eine der axialen Länge des Nachlaufschildes en'sprechende Distanz vorlaufend erfolgt, wobei der Spritzbeton mit zunehmender Höhe aufgrund des sich zur Firste hin erhöhenden Rücksprunges des Nachlaufschildcs jeweils rückspringend angesetzt wird, so daß sich jede Schicht auf der vorher erhärteten Spriubetonschicht abstützt. FIs ist mit dieser Vcrfah rensweise möglich, den Spritzbetonalisbau sehr rasch im rückwärtigen Bereich des Messcrschildcs einzubringen.

Wie die I" i g. 5 bis 7 zeigen, erfolgt bei dieser Verfahrensweise das Einbringen des Spritzbetons /weckmäßig derart, daß zunächst c'·■ ■ Spritzbeton schicht 27 mit Hilfe einer Spritzmaschine 28 unterhalb des Nachlaufschildes 21 hergestellt wird, die bis zur Innenwandung des Nachlaufschildes 21 reicht. Nach dem Aushärten dieser Spritzbetonschicht, in welche die Matten 24 eingebettet sind, wild der Nachlaufschild von der Position gemäß F i g. 6 in die Position gemäß F i g. 7 vorgezogen, wobei zugleich der sich öffnende Spaltraum 29 mit Spritzbeton verfüllt wird, so daß eine /weite Spritzbetonschicht 30 zwischen der Ausbruchswandung und der Spritzbetonschicht 27 gebildet wird. In die so fertiggestellte Spritzbetonauskleidung sind die Ausbaubögen 23 eingebettet.

Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise läßl

s sich in verschiedener Weise abändern. Beispielsweise isi es möglich, anstelle der Stahlbögen 23 aus Einzelsegmenten bestehende Stahlringe einzusetzen, die sich beim Einbringen in den Nachlaufschild 21 unmittelbai unter diesem auf der Sohle abstützen. Anstelle des irr

ίο Sohlbereich unterhalb des Nachlaufschildes voreilenc eingebrachten Spritzbetonausbaus kann hier auch eir anderer Ausbau, z. B. aus Betonfertigteilen, vorgeseher werden. Auch ist es möglich, die Ausbauclementc 23 irr Sohlbcreich auf Fußschwellcn od. dgl. abzustützen ferner besieht die Möglichkeit, in den Nachlaufschild 21 spreizbare ring- oder bogenförmige Ausbauelementc einzubringen, welche nach dem Vorholen des Nachlauf Schildes unter Schließen des Umfangspaltes 25 (F t ^. 4, peppn dip Aiishrin!·■ νντηΗπησ 3b^l7CSⁿrei2t und YCf-

2n spannt werden.

Bei dem dargestellten Ausführung^beispiel ist der Nachlaufschild 21 am rückwärtigen Ende des Stützrah mens 10 befestigt. Wie in dem Hauptpatent vorgesehen besteht aber auch die Möglichkeit, den Nachlaufschild

r. über hydraulische Schubkolbengetriebe abstandsveränderlich mit dem Stützrahmen zu koppeln.

Hier7«< ? Blatt Zeichnungt.i

Claims

Patentansprüche:

1. Messerschild für den Vortrieb unterirdischer Strecken, wie insbesondere Tunnel, Stollen u.dgl., mit einzeln oder gruppenweise vorpreBbaren, an einem nachholbaren Stützrahmen abgestützten Vortriebsmessern und mit einem von dem Schild mitgeführten Nachlaufschild, der mit dem Stützrahmen fest oder abstandsverändernd! verbunden ist, wobei die Vortriebsmesser zumindest im Firsibe- ι ο reich sich auf dem Nachlaufschild verschiebbar abstützende Messerschwänze aufweisen, nach Patent 24 31652, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlaufschild (21) im Sohlbereich offen ist

2. Messerschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rückspringende Nachlaufschild (21) im Firstbereich die größte Rücksprunglänge aufweist, wobei sich die Rücksprunglänge von der Firste zu den Seitenstößen hin in Richtung zur Sohle verringert.

3. Messerschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlaufschild (21) aus einem kreissegmentförmigen, glattwandigen Blechmantel besteht.