DE2517874C3 - Messerschild für das Auffahren von Tunnels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Messerschild für das Auffahren von Tunnels und dergleichen mit einen; Stützrahmen, der das Auflager und die Führung für den Stützrahmen außenseitig umgebende Vortriebsmesser bildet, die mit dem Stützrahmen über eine Relativbewegung zwischen Stützrahmen und Vortriebsmesser ermöglichende hydraulische Schubkolbengetriebe miteinander verbunden sind.

Es ist ein Verfahren zum Vortreiben von Tunnels oder Stollen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, bei der dem Stützrahmen ein zusätzlicher Vortriebsrahmenteil zugeordnet ist, der jeweils mit einem oder mehreren Messern verbunden ist, wobei durch hydraulische Schubkolbengetriebe zwischen dem Stützrahmen und dem Vortriebsrahmenteil der Vorschub einzelner oder mehrerer Messer gleichzeitig erfolgt.

Beim Auffahren von Tunnels größerer Durchmesser verzichtet man auf dieses zusätzliche Vortriebsrahmenteil und ordnet jedem einzelnen Vortriebsmesser ein mit dem Stützrahmen verbundenes Schubkolbengetriebe zu.

Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß mii Hilfe der hydraulischen Schubkolbengetriebe jeweils nur ein oder wenige Messer in das anstehende Erdreich eingedrückt werden, während die — beispielsweise über die verstarrten Schubkolbengetriebe — mit dem Stützrahmen verbundenen übrigen Messer infolge ihrer Reibung mit dem umgebenden Erdreich die beim Vorschub des einzelnen Messers entstehenden Rückstellkräfte aufnehmen, so daß der Rahmen und die mit diesem Rahmen verbundene Gesamtzahl der Messer nicht oder nicht nennenswert zurückweichen. Erst wenn alle Messer in die neue Position vorgetrieben worden sind, wird durch Beaufschlagung aller zwischen den einzelnen Vortriebsmessern und dem Stützrahmen angeordneter Schubkolbengetriebe der Stützrahmen insgesamt nachgeholt; dabei ist die infolge des auf den Vortriebsmessern auflastenden Druckes gegebene Reibung zwischen Vortriebsmesser und Erdreich größer als die Reibung zwischen Vortriebsmesser und Stützrahmen, so daß der Stützrahmen nachgeholl wird.

Die besonderen Vorteile eines derartigen Verfahrens liegen zum einen darin, daß während des Vortriebs der einzelnen Messer bereits ständig die Ortsbrust abgearbeitet und das anfallende Haufwerk abgefahren werden kann, so daß ein relativ kontinuierliches Arbeiten ermöglicht wird; zum anderen liegt ein besonderer Vorteil darin, daß nach dem bekannten Verfahrensprinzip keine Abstützung an irgendwelchen nachfolgend eingebrachten Tunnelausbauten erforderlich ist.

Zwar ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, die sich des bekannten Messervortriebsverfahrens bedient, wobei jedoch zwei Rahmengruppen zu einem Schreitgestell vereinigt sind. Diese Rahmengruppen werden im Wechsel verschoben, wobei die jeweils zu verschiebende Rahmengruppe in geringem Maße entspannt, d. h. abgesenkt wird und gewissermaßen unter erheblicher Reibung bei ständiger Abstützung des Gebirges vorschreiten soll. Dieses Vorschreiten erfolgt durch zwischen der jeweiligen Rahmengruppe und dem bereits eingebrachter Ausbau wirksame hydraulische Zylinder, die an der jeweiligen Rahmengruppe so

angeordnet sind, daß sie gegebenenfalls auch eine Rückwärtsbewegung durchführen können.

Die Fachwelt ist jedoch bisher immer dann von dem vorbeschriebenen sogenannten »Messervortriebsverfahren« abgegangen, wenn das an der Ortsbrust anstehende Material dem Verbauschild bzw. dessen Einzelteilen einen solchen Widerstand entgegensetzt, daß die Reibung zwischen der Gesamtzahl der Vortriebsmesser und dem Erdreich zu gering wird und ein erfolgreiches Vortreiben einzelner VortriebsmesFer ι ο oder das Nachholen des Stützrahmens in Frage stellt Man hat airo nicht etwa deshalb — wie in dem bekannten Falle — auf die Verwendung eines Messerschildes verzichtet, weil der Reibungswert zwischen Messer und Erdreich zu groß ist, sondern man hat deswegen darauf verzichtet, weil der Reibungswert zu klein war und deshalb dann, wenn der Stützrahmen nachgeholt werden sollte, der Stützrahmen praktisch seine Lage nicht veränderte, sondern die bereits vorgefahrenen Messer wieder in ihre Ursprungsstellung zurückfuhren. In diesen Fällen ist man zur Verwendung wesentlich aufwendigerer Voilschnittmaschinen oder dergleichen übergegangen, mit deren Hilfe nur Auffahrquerschnitte mit bestimmten Krümmungsradien aufgefahren werden können, während mit Hilfe eines »Messervortriebes« Auffahrquerschnitte beliebiger Gestaltung gefahren werden können. Im letzten Fall ist dies lediglich von der Ausbildung des Stützrahmens und den daraufgeführten Vortriebsmessern abhängig.

Von dieser Problemstellung ausgehend hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, bei einem Messerschild der eingangs genannten Gattung eine Lösung zu finden, die ein einwandfreies Vortreiben der einzelnen Vortriebsmesser bzw. das Nachholen des Stützrahmens und somit einen kontinuierlichen Ablauf des Vortriebs- und Gewinnungsprozesses auch in dem Fall ermöglicht, in dem der auf die Summe der Messer einwirkende, durch das Erdreich verursachte Druck nicht ausreicht, um ein ausreichendes Widerlager für den Vorschub einzelner Messer oder für das Nachholen des Stützrahmens zu bilden. Das Nachholen des Stützrahmens in Vortriebsrichtung wird insbesondere dann besonders erschwert, wenn die Ortsbrust zum Auslaufen neigt und durch Stützplatten, die am Stützrahmen befestigt sind, gehalten werden muß.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einem Messerschild der eingangs genannten Gattung dadurch, daß an dem Stützrahmen ein oder mehrere längenveränderliche Ausleger gelenkig befestigt sind, die wenigstens über Teile ihrer Länge in Intervallen nachholbar sind und im Abstand von der Vorderkante des bereits eingebrachten Ausbaus an in der Ausbauwandung vorgesehenen Widerlagern gelenkig angreifen. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es nunmehr möglich, bei abgestütztem Stützrahmen sowohl die mit diesem verbundenen einzelnen Messer in das Erdreich vorzutreiben als auch dem Stützrahmen selbst — gegebenenfalls gegen den Andruck der Brustplatten — in Richtung auf die Ortsbrust vorzutreiben.

Die Erfindung wird vorteilhaft dadurch verwirklicht, daß die Abstützung des oder der Ausleger in Ausnehmungen im Ortbeton erfolgt. Dabei kann nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung die Abstützung des oder dp, Ausleger am Tunnelausbau im Bereich der Tunnelsohle und/oder an der seitlichen (·<, Tunnelwand durch etwa in halber Querschnittshöhe parallel zu dieser verlaufende Ausleger erfolgen. Die Anordnung der Ausleger etwa in halber Querschnittshöhe und parallel zur Tunnelwandung verlaufend hat den Vorteil, daß die Abstützkräfte optimal am Stützrahmen abgesetzt werden können und der gesamte mittlere Bereich des Tunnelquerschnitts für Transport und Befahrung frei bleibt.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann aber auch der Ausleger als Führungs- oder Befahrungsmittel für Versorgungsaggregate und/oder als Träger für Transportmittel bzw. als verfahrbare Arbeitsbühne dienen. Diese Lösung ist besonders dann von Vorteil, wenn zwei unmittelbar rechts und links der Tunnellängsachse verlaufende Ausleger Anwendung finden, die im Bereich der Tunnelsohle in Ausnehmungen der Tunnelsohle bzw. des Ortbetons abgestützt sind.

Ein besonders vorteilhaftes Merkmal wird darin gesehen, daß die Abstützung des Auslegers an der Tunnelsohle (oder auch an der Seitenwandung des Tunnels) mittels eines die Wirklänge des Auslegers verändernden Schubkolbengetriebes erfolgt und der Ausleger und/oder das Schubkolbengetriebe über eine Klinkvorrichtung an der Tunnelsohle bzw. an der Tunnelwandung abstützbar sind. Steht beispielsweise an den Brustverbauplatten ein starker Druck an, so könnte die Situation eintreten, daß nach Beaufschlagung aller zwischen Stützrahmen und Vortriebsmesser wirksamen Schubkolbengetriebe nicht der Stützrahmen vorschreitet, sondern die Gesamtzahl der Messer einschließlich evtl. Stützplatten zurückweicht. Dies wird durch die erfindungsgemäße Abstützung des Auslegers verhindert.

Das die Wirklänge des Auslegers verändernde Schubkolbengetriebe bewirkt eine Unterstützung der Vorschreitbewegung des Stützrahmens, so daß dieser auf jeden Fall in seine neue Position vorschreitet. Das die Wirklänge des Stützrahmens verändernde Schubkolbengetriebe ist über die Klinkvorrichtung durch bei der Erstellung des Ortbetons im Ortbeton gefertigte Stützflächen am Ortbeton abgestützt. Hierbei verfährt man in der Praxis so, daß man bei der Erstellung des Ortbetons entsprechend profilierte Holzstücke eingießt, die später entfernt werden und so Ausnehmungen gebildet werden, an deren Stützflächen — gegebenenfalls unter Einfügung von Stützblechen oder dergleichen — sich die Klinken des Klinkengesperres abstützen können.

Das die Wirklänge des Auslegers verändernde Schubkolbengetriebe besteht somit aus einem Zylinder und einer Kolbenstange, die erfindungsgemäß jeder für sich über eine Klinkvorrichtung gegen den Tunnelausbau abstützbar sind, derart, daß das mit der Kolbenstange verbundene Klinkengesperre das Nachholwiderlager für den Zylinder bildet und umgekehrt. Dabei verfährt man vorteilhaft so, daß beim Vorschreiten des Stützrahmens und damit bei Vorschreiten des Auslegers der Zylinder über zwei ihm zugeordnete Klinken in bzw. an der Tunnelwand abgestützt ist, während die Kolbenstange so weit ausfährt, bis der erforderliche Schreitweg des Stützrahmens gefahren, d. h. der Hub, der zwischen Vortriebsmesser und Stützrahmen angeordneten Schubkolbengetriebe erschöpft ist. Das die Wirklänge des Auslegers verändernde Schubkolbengetriebe wird dann bis zum nächsten Schreitvorgang des Stützrahmens auf »Sperren«, d. h. auf Verriegelung geschaltet.

Daii.it nicht zu viele Ausnehmungen im Beton der Tunnelwandung oder an der Tunnelwandung oder nicht zu viele sonstige Widerlager für das Klinkengesperre erforderlich sind, ist nach einem weiteren Merkmal der

Erfindung der Hubweg des die Wirklänge des Auslegers verändernden Schubkolbengetriebes größer als der Hubweg der zwischen Stützrahmen und Vortriebsmesser wirksamen Schubkolbengetriebe. In der Praxis bedeutet dies, daß erst nach mehreren Hüben der zwischen Stützrahmen und Vortriebsmesser wirksamen Schubkolbengetriebe das der Kolbenstange des die Wirklänge des Auslegers verändernden Schubkolbengetriebes zugeordnete Klinkengesperre in eine Ausnehmung der Belonwandung einrastet und nunmehr das Widerlager für den nachzuholenden Zylinder bildet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an dem Stützrahmen die Ortsbrust abstützende Brustplatten über etwa in Vortriebsrichtung wirksame Schubkolbengetriebe gelenkig angeordnet. Bei derartig angeordneten Brustverbauplatten überträgt sich der Druck von der Ortsbrust auf den Verbauschüd. Dieser Druck kann — insbesondere nach längeren Standzeiten, wie beispielsweise nach einem Wochenende — so groß werden, daß bei der folgenden Inbetriebnahme des Verbauschildes nicht die Vortriebsmesser oder der Stützrahmen nach vorne rücken, sondern die jeweils anderenends mit den beaufschlagten Schubkolbengetrieben verbundenen Teile des Verbauschildes nach hinten ausweichen. Dies kann mit der erfindungsgemäßen Lehre sicher verhindert werden.

Zwar ist die Verwendung von Brustplatten zur Abstützung der Ortsbrust bei solchen Schilden, die einen geschlossenen Mantel aufweisen, bereits bekannt, jedoch hat man nach Möglichkeit von der Verwendung von Brustplatten bei Messerschilden abgesehen, weil die aus der Ortsbrust auf die Brustplatten einwirkenden Druckkräfte sich auf den Stützrahmen in nachteiliger Weise auswirken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Messerschildes, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 eine Aufsicht auf den Messerschild nach Fig.1.

Der Messerschild gemäß F i g. 1 besteht in seinen wesentlichen Bauelementen aus dem Stützrahmen t, den den Stützrahmen umgebenden Vortriebsmessern 2 sowie den zwischen diesen beiden Teilen wirksamen Schubkolbengetrieben 3. Die Vortriebsmesser 2 sind einzeln gegen den Abbaustoß 4 vordrückbar und schälen so in ihrer Gesamtheit die für den Tunnelbau gewünschte Kontur aus der anstehenden Ortsbrust heraus.

Über ein Gelenk 19 an einer rückwärtigen Verlängerung 20 des Stützrahmens t — die gleichzeitig eine rückwärtige Verlängerung einer Zwischenbühne 21 bildet — ist in vertikaler Ebene schwenkbar ein Ausleger 7 befestigt, der sich mit seinem rückwärtigen Ende am Tunnelausbau 6 abstützt.

In dem aufgezeichneten Ausführungsbeispiel erfolgt die Abstützung über ein Schubkolbengetriebe 12 im Ortbeton 9 im Bereich der Tunnelsohle 10. Die Abstützung erfolgt dabei in einem solchen Abstand vom Stützrahmen 1, in dem der Ortbeton bereits ausreichend ausgehärtet ist. Wie aus der Fig. 1 erkennbar, ist der s Ausleger 7 etwas unterhalb der Tunnelmitte am Stützrahmen 1 gelenkig befestigt, weil in diesem Bereich die Kräfte am günstigsten in den Stützrahmen einzuleiten sind. Die rückwärtige Abstützung am Schubkolbengetriebe 12 erfolgt ebenfalls über ein

ίο Gelenk 22, das sich an einer Konsole 23 auf der Kolbenstange 16 des Schubkolbengetriebes 12 befindet.

Während in der Zeichnung lediglich der Ausleger 7

als solcher dargestellt ist, kann er jedoch gleichzeitig als Träger von Fördermitteln oder dergleichen dienen, die

is der Befahrung, dem Transport zur Ortsbrust oder dem Abtransport von an der Ortsbrust hereingewonnener Materialien oder dergleichen, dienen.

Das Schubkolbengetriebe 12, mit dessen Hilfe die Wirklänge des Auslegers 7 veränderbar ist, arbeitet wie folgt:

Der Zylinder 15 des Schubkolbengetriebes 12 trägt an seinem dem Abbaustoß zugewandten Ende eine Brücke 24, die in ihren beiden äußeren Bereichen der Führung und Lagerung dtr Klinken 14, 14' einer Klinkvorrichtung dient. Diese Klinken 14 und 14' stützen sich an Stützflächen 13 ab, die bereits bei der Erstellung des Ortbetons durch Ausnehmungen 8 im Ortbeton gebildet werden.

Wird nun die Kolbenstange 16 in ausfahrendem Sinne beaufschlagt, so wird über den Ausleger 7 der Stützrahmen 1 gegen die Ortsbrust bewegt, bis der Hub der Schubkolbengetriebe 3 erschöpft ist.

Dabei hat die dem Kolbenstangenkopf zugeordnete Klinke 14" noch nicht die nächstfolgende Ausnehmung 8 im Ortbeton erreicht. Erst nach einem doppelten oder mehrmaligen Vorschreiten des Stützrahmens 1 ist der Hub der Kolbenstange 16 erschöpft, so daß nunmehr die Kolbenstange 16 mit ihrer zugeordneten Klinke 14" in die nächste Ausnehmung 8 einrastet, derart, daß die Kolbenstange 16 das Widerlager zum Nachholen des Zylinders 15 bildet.

Aus der Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß die Brustplatten 5 in Vortriebsrichtung (Pfeil 17) über weitere Schubkolbengetriebe 18 mit dem Stützrahmen 1 verbunden sind. Die hydraulische Schaltung ist so getroffen, daß während des Schreitvorganges des Stützrahmens 1 der Abbaustoß 4 weiter unterstützt bleibt, d. h., die Schubkolbengetriebe 18 bleiben weiter beaufschlagt und pressen weiter die Brustplatten 5 gegen den Abbaustoß 4 an, wobei allerdings die den Stützrahmen 1 vorrückenden Schubkolbengetriebe 3 sowie das zusätzliche Schubkolbengetriebe 12 eine solche Druckkraft aufbringen, daß die unter Druck stehenden, die Brustplatten abstützenden Schubkolbcngetriebe 18 unter Druck eingefahren werden und die Druckflüssigkeit aus diesen Schubkolbengetrieben über ein einstellbares Oberdruckventil abfließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Messerschild für das Auffahren von Tunnels und dergleichen mit einem Stützrahmen, der das Auflager und die Führung für die den Stützrahmen außenseitig umgebende Vortriebsmesser bildet, die mit dem Stützrahmen über eine Relativbewegung zwischen Stützrahmen und Vortriebsmesser ermöglichende hydraulische Schubkolbengetriebe mitein- '° ander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stützrahmen (1) ein oder mehrere längenveränderliche Ausleger (7) gelenkig befestigt sind, die wenigstens über Teile ihrer Länge in Intervallen nachholbar sind und im Abstand von >S der Vorderkante des bereits eingebrachten Ausbaus an in der Ausbauwandung vorgesehenen Widerlagern (8) gelenkig angreifen.

2. Messerschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung des oder der Ausleger (7) in Ausnehmungen (8) im Ortbeton (9) erfolgt.

3. Messerschild nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung des oder der Ausleger (7) am Tunnelausbau (6) im Bereich der Tunnelsohle (10) und/oder an der seitlichen Tunnelwand (11) durch etwa in halber Querschnittshöhe parallel zu dieser verlaufende Ausleger erfolgt.

4. Messerschild nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch ge- 3" kennzeichnet, daß der oder die Ausleger (7) als Führungs- oder Befahrungsmittel für Versorgungsaggregate, als Träger für Transportmittel und/oder als verfahrbare Arbeitsbühne dienen.

5. Messerschild nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung des Auslegers (7) an der Tunnelsohle (10) mittels eines die Wirklänge des Auslegers verändernden Schubkolbengetriebes (12) erfolgt und der Ausleger und/oder das Schubkolbengetriebe über eine Klinkvorrichtung (14,14', 14") an der Tunnelsohle abstützbar sind.

6. Messerschild nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, gekennzeichnet durch bei der Erstellung des Ortbetons (9) im Ortbeton gefertigte Stützflächen (13) für die Abstützung der Klinkvorrichtung (14,14', 14").

7. Messerschild nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wirklänge des Auslegers (7) verändernde Schubkolbengetriebe (12) aus einem Zylinder (15) und einer Kolbenstange (16) besteht, die jeder für sich über eine Klinkvorrichtung (14,14', 14") gegen den Tunnelausbau (6) abstützbar sind, derart, daß das mit der Kolbenstange verbundene Klinkengesperre das Nachholwiderlager für den Zylinder bildet und umgekehrt.

8. Messerschild nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubweg des die Wirklänge &> des Auslegers (7) verändernden Schubkolbengetriebes (12) größer ist als der Hubweg der zwischen Stützrahmen (1) und Vortriebsmesser (2) wirksamen Schubkolbengetriebe (3).

9. Messerschild nach Anspruch I und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stützrahmen (1) die Ortsbrust abstützende Brustplatten (S) über die etwa in Vortriebsrichtung (Pfeil 17) wirksame Schubkolbengetriebe (18) gelenkig angeordnet sind