DE2522029C3 - Vortriebsschild zum gleichzeitigen kontinuierlichen Auffahren und Auskleiden von Tunnels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vortriebsschild zum gleichzeitigen kontinuierlichen Auffahren und Auskleiden von Tunnels, bei dem unter Verwendung eines widerlagerfrei arbeitenden Messerschildes, dessen Vortriebsmesser nebeneinanderliegend axial verschieblich auf paarweise in Vortriebsrichtung umsetzbarer, in der Stützstellung ipreizbarer Stützrahmen aufgelagert sind, in kontinuierlicher Arbeitsweise ein Tunnelraum aufgefahren und abschnittsweise mit einer unter Druck durch eine Stirnschaliung in einen durch den Schildschwanz als Außenschalung und eine nachrückbare Innenschalung begrenzten Schalungsraum einbringbaren Ortbetonauskleidung versehen wird, wobei die Stirnschalung über parallel zur Tunnelachse gerichtete Hydraulikzylinder mit dem Stützrahmen des Schildes gekoppelt ist.

Es rind bereits Vorrichtungen zum Auskleiden eines unter Verwendung eines Vortriebsschildes aufgefahrenen Tunnelraumes mit einer Ortbetonauskleidung bekannt. Mit Hilfe dieser bekannten Vorrichtungen wird nach dem Auffahren jeweils eines bestimmten Tunnelraumes die Ortbetonauskleidung abschnittsweise durch Einpressen von Beton in einen teils durch den Schildschwanz als Außenschalung und teils durch eine nachrückbare Innenschalung sowie eine Stirnschalung begrenzten Schalungsraum hergestellt und durch Beaufschlagen der Stirnschalung mit wenigstens einem Teil der Vortriebs-Reaktionskräfte des Schildes verdichtet (DT-AS 16 58 732).

Der die Außenschalung bildende Schildschwanz übergreift dabei jeweils lediglich den gerade mit Ortbeton zu verfüllenden Schalungsraum und gibt diesen beim unmittelbar nachfolgenden Vorrücken des Schildes wieder frei, so daß der Ortbeton unter der Wirkung der Vortriebs-Reaktionskräfte des Schildes teilweise nach außen aus dem Schalungsraum herausgepreßt wird. Mit Hilfe anderer bekannter Vorrichtungen zum Herstellen einer Ortbetonauskleidung für mittels eines Vortriebsschildes aufgefahrene Tunnelräume wird der in den Schalungsraum eingebrachte Beton bei in Ruhe verbleibendem Schalungsmantel durch die gegen die Stirnschalung abgestützten Vortriebspressen des Schildes vorverdichtet, wobei anschließend bei Aufrechterhaltung des auf die Stirnschalung wirkenden Druckes der Vortriebspressen der das hintere Ende des Schildschwanzes bildende äußere Schalungsmantel mittels besonderer Nachziehpressen eingezogen wird, so daß auch hier der noch nicht abgebundene Beton aus dem Schalungsraum nach außen herausgepreßt wird (DT-AS 12 06 938).

Beiden bekannten Vorrichtungen ist gemeinsam, daß infolge der Notwendigkeit, die Stirnschalung durch die Vortriebs-Reaktionskräfte des Schildes zu beaufschlagen, Vortriebs- und Ausbauarbeiten nur absatzweise und abwechselnd ausgeführt werden können und daher nur verhältnismäßig geringe Vortriebsgeschwindigkeiten erzielbar sind. Darüber hinaus führt die Verwendung der Vorschub-Reaktionskräfte des Schildes zur Verdichtung der Ortbetonauskleidung bei Richtungsänderungen des Vortriebes zu Ungleichmäßigkeiten der

Verdichtung des Betons über den Tunnelumfang hin.

Weiterhin ist bereits eine Kombination aus einem Messerschild und einer absatzweise nachführbaren Innenschalung bekannt.bei der die Vortiiebsmesser des Schildes nebeneinanderliegend axial verschieblich auf s einer Anzahl paarweise in Vortriebsrichtung umse'zbarer, in der Stützstellung jeweils spreizbarer Stützrahmen aufgelagert sind und mit inren nach hinten über die Stützrahmen hinausragenden Enden eine Außenschalung für einen andererseits durch eine ahnlich ausgebildete, absatzweise umsetzbare Innenschalung begrenzten Schalungsraum bilden (DT-AS 20 21 734).

Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht auch die Innenschalung aus einer Anzahl nebeneinanderliegend iiuJ axial verschieblich auf Stützrahmen aufgelagerter .Schalungsbretter, wobei keinerlei Stirnschalung vorgesehen ist. Das Umsetzen der Innenschalung erfolgt dabei zwar innerhalb gewisser Grenzen, unabhängig vom Vortriebsfortschritt des Messerschildes, jedoch können infolge der kurzen, lediglich einen Betonierabschnitt übergreifenden Ausbildung der Nachlaufmesser des Vortriebsschildes größere Ungleichmäßigkeiten im Vortriebsfortschritt des Schildes hinsichtlich einer taktmäßig kontinuierlichen Einbringung einer Innenauskleidung aus Ortbeton nicht ausgeglichen werden. Infolge des Fehlens einer Stirnschalung besteht hierbei auch keine Möglichkeit, die jeweils abschnittsweise in den Schalungsraum eingebrachte Ortbetonauskleidung wenigstens innerhalb gewisser Grenzen so weit zu verdichten, daß eine gleichmäßige Beschaffenheit der Auskleidung über längere Vortriebsstrecken hin gewahrleistet ist.

Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Auffahren von Tunnels, Strecken cd. dgl. mittels eines Schildes und zum nachfolgenden Auskleiden des Vortriebes mit Ortbeton zu schaffen, welche bei Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen, kontinuierlichen Vortriebes eine absatzweise Einbringung einer Ortbetonauskleidung im Schütze des Schildschwanzes und in einer über die gesamte Vortriebsstrecke hin gleichmäßigen Beschaffenheit nebeneinander ermöglicht und bei der darüber hinaus die gewählten Vorrichtungen Richtungsänderungen der vorzutreibenden Strecke bzw. des vorzutreibenden Tunnels keine Rückwirkung hinsichtlich der gleichmäßigen Beschaffenheit der Ortbetonauskleidung über den Tunnelumfang hin zur Folge haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem hinteren Stützrahmen und dem Schalungswagen einerseits Hydraulikzylinder und zwischen dem hinteren Stützrahmen und einer Stirnschalung andererseits Hydraulikzylinder vorgesehen sind, wobei das Arbeitsspiel beider Zylindergruppen unabhängig voneinander nach Maßgabe des Vortriebs des Messerschildes, der Verfüllung des Ringraumes zwischen dem Schalungswagen und den Nachlaufmessern sowie schließlich dem Nachziehen des Schalungswagens erfolgt und die Nachlaufmesser eine solche Länge aufweisen, daß sie bei größtmöglichem Pufferraum mehrere Betonierabschnitte überdecken.

Auf diese Weise ist es möglich, eine weitgehende Unabhängigkeit des Vortriebsfortschritts von dem Abbindevorgang des Betons zu erreichen. Störungen während des Vortriebsfortschrittes wirken sich nicht auf die Erstellung der eigentlichen Tunnelauskleidung aus; umgekehrt haben Störungen bei der Erstellung der Tunnelauskleidung keine Auswirkung auf den Vortriebsfortschritt; das heißt beide Maßnahmen können durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen unabhängig voneinander ablaufen.

Im einzelnen kennzeichnet sich die Erfindung vorteilhaft dadurch, daß zwischen dem Vortriebsschild und der Stirnschalung des Schalungsraumes bzw. dem Schalungswagen ein Arbeits- und Pufferraum zum Ausgleich unterschiedlicher Vortriebsfortschritte des Schildes gegenüber der Auskleidung bzw. dem Schalungswagen vorgesehen ist. Dieser Pufferraum ist vorteilhaft so bemessen, daß er geeignet ist, bei unterschiedlichen Vortriebsgeschwindigkeiten gegenüber gleichbleibenden Abbindezeiten des Ortbetons um die Länge wenigstens eines Auskleidungsabschnittes verlängert bzw. verkürzt werden zu können, so daß auch unter derart ungünstigen Verhältnissen einerseits ein kontinuierlicher Vortrieb und andererseits eine gleichbleibende Taktfolge beim Einbringen der Ortbetonauskleidung aufrechterhalten werden kann. Naturgemäß können über eine Verlängerung bzw. eine Verkürzung des zwischen den Schildkopf und die nachfolgende Stirnschaiung eingeschalteten Pufferraumes lediglich vorübergehende Abweichungen von der regelmäßigen Vortriebsgeschwindigkeit ausgeglichen werden und muß beim Anstehen schwieriger Bodenverhältnisse über längere Vortriebsstrecken hin eine Änderung der Verhältnismäßigkeit hinsichtlieh der zeitlichen Abstimmung von Vortriebs- und Auskleidearbeiten in Betracht gezogen werden.

Nach einer besonderen Maßgabe der Erfindung bei einem Vortriebsschild mit auf Stützrahmen axial verschiebüch nebeneinander aufgelagerten Vortriebsmessern, deren nachlaufende Enden einen Schildschwanz bilden, schlägt die Erfindung zur Erzielung eines möglichst wirksamen Pufferraumes vor, daß die dem jeweils hintersten Stützrahmen des Messcrschüdes gegenüber nachlaufenden Nachlaufmesser einen zwischen den Kopf des Vortriebsschildes und eine Stirnschalung des Schalungsraumes eingeschalteten Arbeits- und Pufferraum und darüber hinaus noch mindestens drei Auskleidungsabschnittc übergreifen

Dieser weitgehende Übergriff (drei Auskleidungsabschnitte) garantiert ein letztendlich kontinuierliches Arbeiten bei Störungen sowohl im Vortriebs- als auch im Betonierbereich.

Die Innenschalung ist dabei durch einen sogenannten Schalungswagen gebildet und von d< r Vortriebsbewegung des Schildes unabhängig durch Vermittlung von die jeweilige Länge des Arbeits- und Pufferraumes übergreifenden Hydraulikzylindern gegen den hintersten Stützrahmen des Vortriebsschildes abgestützt. Zweckmäßigerweise ist dementsprechend auch die Stirnschalung des Schalungsraumes über hydraulische Zylindereinheiten gegen den hintersten Stützrahmen des Schildes abgestützt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die Stirnschaiung des Schalungsraumes und der die innenschalung bildende Schalungswagen über starre Gestänge mit dem hintersten Stützrahmen des Schildes gekoppelt sind.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung aufgezeigten, schematischen .Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben, !n der Zeichnung zeigt die

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Vortriebsschild und eine im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Ortbetonauskleidung eines Tunnels zu Beginn des ersten Verfahrensschrittes,

F-" i g. 2 einen Schnitt durch einen Vortriebsschild und eine Tunnelauskleidung gemäß F i g. 1, nach Ausführung des /weiten Verfahrensschrittes,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Vortriebsschildes und der Auskleidung nach Durchführung des dritten Vcifahrensschrittes,

F i g. 4 eine Schnittdarstellung des Vortriebsschildes und der Tunnelauskleidung zu Beginn eines neuen Arbeitszyklus, entsprechend F i g. 1.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird zum Auffahren eines Tunnelraumes ein widerlagerfrei arbeitender Messerschild 1 verwendet, dessen Vortriebsmesser 2 nebeneinanderliegend axial verschieblich auf paarweise umsetzbaren, in der Stützstellung spreizbarer Stützrahmen 3 und 4 aufgelagert sind. Beim Auffahren des Tunnelraumes werden die Vortriebsmesser 2 über den Stützrahmen 3 und 4 einzeln oder gruppenweise vorgeschoben und bilden dabei einen den Tunnelraum ununterbrochen sichernden Schildmantel. Im Zuge der Vortriebsarbeiten werden dem Vorschub der Vortriebsmesser 2 nachfolgend die Stützrahmen 3 und 4 jeweils paarweise durch Verkleinerung ihres Umfanges gelöst und nach vorne umgesetzt und in ihrer neuen Stützstellung wiederum gespreizt. Während des Umsetzens eines Stützrahmenpaares 3 bzw. 4 übernimmt jeweils das andere Stützrahmenpaar 3 bzw. 4 die Abstützung der den Schildmanlei bildenden Vortriebsmesser 2, sowie des auf diesem lastenden Gcbirgsdruckes. Die Vortriebsmesser 2 sind mit langen Nachlaufmessern 5 versehen b/.w. einteilig ausgebildet, weiche einen an den Sdiildkopf anschließenden Arbeits-Pufferraum 6, sowie wenigstens drei Auskleidungsabschnitte 7, 8, 9 einer Ortbetonausklcidung des Tunnels übergreifen. Die Abschnitte 7, 8, 9 der Ortbctonauskleidung des Tunnels werden durch Einpressen von Beton in einen einerseits durch den Schildschwanz als Außenschalung und andererseits durch einen Schalungswagen 10 als Innenschalung und schließlich eine Stirnschalung 11 begrenzten Schalungsraum aufeinanderfolgend hergestellt, wobei die einzelnen Abschnitte 7, 8, 9 der Auskleidung miteinander eine über die gesamte Tunnellänge hin kontinuierliche und gleichmäßige Auskleidung bilden. Der die Innenschalung bildende Schalungswagen 10 ist durch Vermittlung den Arbeitsbzw. Pufferraum übergreifender Hydraulikzylinder 12 mit dem jeweils hintersten Stützrahmen 3 bzw. 4 des Schildes 1 gekoppelt und kann durch Vermittlung der Hydraulikzylinder 12 absatzweise über eine mehreren Auskleidungsabschnitten 7, 8, 9 entsprechende Länge hin nachgezogen werden. Die Stirnschalung 11 ist ihrerseits über den Arbeits- und Pufferraum 6 übergreifende Hydraulikzylinder 13 mit einem der hinteren Stützrahmen 3 bzw. 4 des Schildes 1 gekoppelt. Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen absatzweisen Taktfolge in der Erstellung der Auskleidungsabschnitte 7, S, 9 bei einem kontinuierlichen Vortrieb des Schildes 1 ist im gewählten Ausführungsbeispie! vorgesehen, daß die Länge der Auskleidungsabschnitte 7, 8, 9 jeweils dem innerhalb eines Drittels der Abbindezeit des Betons bewerkstelligbaren Schildvortrieb entspricht. Falls durch ungünstige Verhältnisse des jeweils anstehenden Bodens vorübergehend eine Verringerung der Vortriebsgeschwindigkeit des Schildes 1 in Kauf genommen werden muß, kann zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Taktfolge bei der Einbringung der

ίο Ortbetonauskleidung der Arbeits- und Pufferraum 6 mehr oder minder verringert werden. Das in der Zeichnung aufgezeigte Verfahren besteht, ausgehend von der in der F i g. 1 dargestellten Grundstellung, in der der die Innenschalung bildende Schalungswagen 10 in seine vorderste Stellung geschleppt ist und die den Schildschwanz bildenden Nachlaufmesser 5 noch die beiden Auskleidungsabschnitte 7 und 8 übergreifen, darin, daß dem in der F i g. 2 dargestellten Vortriebsfortschritt entsprechend das Stützrahmenpaar 4 des Schildes 1 dem Stützrahmenpaar 3 gegenüber in Vortriebsrichtung nach vorne umgesetzt und dabei die mit dem hintersten Stützrahmen 4 über die Hydraulikzylinder 13 gekoppelte Stirnschalung 11 um einen entsprechenden Betrag nach vorne geschleppt wird, wobei synchron mit dem Umsetzen der Stützrahmen 4 Ortbeton unter einem höchstens dem Vorschubwiderstand der Stützrahmen 4 entsprechenden Druck in den sich zunehmend vergrößernden Schalungsraum 15 eingepreßt wird. Im Zuge des weiteren Vortriebes des Schildes 1 werden nunmehr die Vortriebsmesser 2 weiter vorgetrieben, so daß die Nachlaufmesser 5 zunehmend den Auskleidungsabschnitt 9 freigeben, während sie die Auskleidungsabschnitte 7,8 und 15 noch übergreifen, so daß entsprechend der Drittelung der Abbindezeit des Ortbetons jeweils drei aufeinanderfolgend erstellte Auskleidungsabschnitte durch die die Außenschalung bildenden Nachlaufmesser 5 übergriffen sind und damit sichergestellt ist, daß die Auskleidung den durch die Nachlaufmesser 5 und den Schalungswagen 10 gebildeten Schalungsraum erst nach Abbinden des Ortbetons verläßt. Bei dem infolge des weiteren Vortriebes erneut erforderlich werdenden Umsetzen der Stützrahmen 3 des Schildes 1 wird die Stirnschalung 11 erneut um einen entsprechenden Betrag nach vorne geschleppt und in den dadurch zunehmend frei werdenden Schalungsraum 15a Ortbeton unter einem höchstens des Vorrückwiderstandes der Stützrahmen 3 entsprechenden Druck eingepreßt. Nach Beendigung des Einpressens von Ortbeton in den Schalungsraum 15a wird nunmehr der die Innenschalung 10 bildende Schalungswagen mittels der Hydraulik des Zylinders \7 um einen der Länge von zwei Auskleidungsabschnitter 8 und 9 entsprechenden Betrag nach vorne gezogen, se daß der in der Darstellung der Fig. 1 aufgezeigt« Ausgangszustand wieder hergestellt ist und ein neue! Verfahrenszyklus beginnen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vortriebsschild zum gleichzeitigen kontinuierlichen Auffahren und Auskleiden von Tunnels, bei dem unter Verwendung eines widerlagerfrei arbe¹-tenden Messerschildes, dessen Vortriebsmesser nebeneinanderiiegend axial verschieblich auf paarweise in Vortriebsrichtung umsetzbarer, in der Stützstellung spreizbarer Stützrahmen aufgelagert sind, in kontinuierlicher Arbeitsweise ein Tunnelraum aufgefahren und abschnittsweise mit einer unter Druck durch eine Stirnschalung in einen durch den Schildschwanz als Außenschalung und eine nachrückbare Innenschalung begrenzten Schalungsraum ein'oringbaren Ortbetonauskleidung versehen wird, wobei die Stirnschalung über parallel zur Tunnelachse gerichtete Hydraulikzylinder mit den Stützrahmen des Schildes gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem hinteren Stützrahmen (3, 4) und dem Schalungswagen (10) einerseits Hydraulikzylinder (12) und zwischen dem hinteren Stützrahmen (3, 4) und einer Stirnschalung (11) andererseits Hydraulikzylinder (13) vorgesehen sind, wobei das Arbeitsspiel beider Zylindergruppen (12 bzw. 13) unabhängig voneinander nach Maßgabe des Vortriebs des Messerschildes (1), der Verfüllung des Ringraumes zwischen Schalungswagen (10) und Nachiaufmessern (5) sowie dem Nachziehen des Schalungswagens (10) erfolgt und die Nachlaufmesser (5) eine solche Länge aufweisen, daß sie bei größtmöglichem Pufferraum (6) mehrere Betonierabschnitte (7,8,9,15,15a;überdecken.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vortriebsschild (Messerschild 1) und der Stirnschalung (11) des Schalungsraumes (15, \5a) bzw. dem Schalungswagen (10) ein Arbeits- und Pufferraum (6) zum Ausgleich unterschiedlicher Vortriebsfortschritte des Schildes gegenüber der Auskleidung (7, 8, 9) bzw. dem Schalungswagen (10) vorgesehen ist.

2. Vortriebsschild mit auf Stützrahmen axial verschiebüch nebeneinander aufgelagerten Vortriebsmessern, deren nachlaufende Enden einen Schildschwanz bilden, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem jeweils hintersten Stützrahmen (3 bzw. 4) des Messerschildes (1) gegenüber nachlaufenden Nachlaufmesser (5) einen zwischen den Kopf des Vortriebsschildes und eine Stirnschalung (11) des Schalungsraumes eingeschalteten Arbeits- und Pufferraum (6) und darüber hinaus noch mindestens drei Auskleidungsabschnitte (15,15aj(7,8 bzw. 9) übergreifen.

4. Vortriebsschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lnnenschalung durch einen sogenannten Schalungswagen (10) gebildet und vom Vortriebsfortschritt des Schildes (1) unabhängig durch Vermittlung von die jeweilige Länge des Arbeits- und Pufferraumes (6) übergreifenden Hydraulikzylindern (12) gegen den hintersten Stützrahmen (4) des Vortriebsschildes (1) abgestützt ist.

5. Vortriebsschild nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (11) des Schaiungsraumes (i5, \5a) über Hydraulikzylinder (13) gegen den hinteren Stützrahmen (4) des Schildes (1) abgestützt ist.

6. Vortriebsschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (11) des Schalungsraumes (15) und der die Innenschalung bildende Schalungswagen (10) über starre Gestänge mit dem hintersten Stützrahmen (4) des Schildes (1) gekoppelt sind.