DE2533904C3 - Schildvortriebseinrichtung zum Vortrieb eines Grabens und zum Verlegen eines Rohrstranges im Graben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schildvortriebseinrichtung zum Vortrieb eines Grabens im offenen Verbau und zum Verlegen eines Rohrstranges im Graben, bestehend aus einem Vortriebsschild und einem hiermit rückwärtig verbundenen, durch eine Zwischenwand abgetrennten und in Vortriebsrichtung mitführbaren Rohrverlegekasten, in den die an den bereits verlegten Rohrstrang anzusetzenden Rohre von oben einsenkbar sind und der an seiner dem Vortriebsschild abgewandten Seite eine Schottwand mit einer Rohrdurchgangsöffnung aufweist wobei zum Vordrücken des Vortriebsschildes und des Rohrverlegekastens in letzterem eine sich gegen den verlegten Rohrstrang abstützende Vorpreßvorrichtung angeordnet ist.

Es ist bekannt, bei der Rohrverlegung in Gräben Messerschilde einzusetzen, weiche aus einzeln oder gruppenweise in das Erdreich vorpreßbaren, den offenen Graben im Vortriebsbereich sichernden Vortriebsmessern bestehen, die sich gegen einen gemeinsamen Stützrahmen abstützen. Die Rohrschüsse werden im Zuge der Vortriebsarbeit hinter dem Messerschild

to einzeln in den Graben abgesenkt und an den bereits im Graben verlegten Rohrstrang angebaut Um in stark wasserführenden Böden Gräben zum Verlegen von Rohren vortreiben zu können, bedarf es hierbei einer kostspieliegen Grundwasserabsenkung, damit die Vortriebs- und Rohrverlegearbeit einigermaßen trocken durchgeführt werden kann.

Durch die US-PS 33 54 661 ist es schon bekannt, zur Verlegung von Rohrleitungen in wasserführenden Böden einen im Graben vorbewegten Rohrverlegekasten einzusetzen, in den die an den bereits verlegten Rohrstrang anzusetzenden Rohre von oben einsenkbar sind und der an seiner rückwärtigen Kastenwand mit einer Rohrdurchgangsöffnung versehen ist, durch welche bei der Vorbewegung des Rohrverlegekastens der Rohrstrang nach hinten aus dem Kasten austritt. Der Vortrieb des Grabens muß hier mittels gesonderter, vom Rohrverlegekasten unabhängiger Aushubgeräte od. dgl. erfolgen.

Für den Vortrieb von Tunneln oder sonstigen unterirdischen Bauwerken ist z. B. durch die DE-AS 17 08 739 ein Vortriebsschild bekannt, dessen Schildraum gegenüber dem Schildschwanzraum durch eine Schottwand abgedichtet ist, wobei in dem nach hinten abgeschotteten Schildraum eine mit einer Schürfscheibe versehene Gewinnungsvorrichtung angeordnet ist. In den Schildschwanzraum wird die z. B. aus einem Tübbingausbau bestehende Tunnelauskleidung eingebracht.

Durch das ältere Patent 24 37 012 ist schließlich eine

•»ο Vortriebs- und Rohrverlegevorrichtung bekanntgeworden, mit welcher der Grabenvortrieb und die Rohrverlegung auch in wasserführenden Böden ohne aufwendige Grundwasserabsenkung vorgenommen werden können. Zu diesem Zweck wird dem abgedichteten Rohrverlegekästen ein Messerschild vorgeschaltet, welcher den Graben im Vortriebsbereich sichert. Da der Rohrverlegekasten wasserdicht ausgeführt ist, läßt sich die Rohrverlegung selbst in stark wasserführenden Böden ohne Grundwasserabsenkung durchführen.

Die Erfindung geht von einer Schildvortriebsvorrichtung nach dem vorgenannten älteren Patent aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, bei Vermeidung des dem Rohrverlegekasten vorgeschalteten Messerschildes eine insbesondere für den Grabenvortrieb in wasserführenden Böden geeignete Schildvortriebseinrichtung zu schaffen, die sich durch eine möglichst kurze Baulänge auszeichnet, wodurch auch ihre Steuerbarkeit verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vortriebsschild als Schildkasten mit Gewinnungsvorrichtung ausgebildet und mit dem Rohrverlegekasten zu einer gemeinsam vordrückbaren Baueinheit verbunden ist, eine kleinere Baulänge als der Rohrverlegekasten hat und an seiner der Ortsbrust zugewandten

h5 Seite im oberen Bereich eine Schottwand aufweist.

Dadurch, daß der dem Rohrverlegekasten vorgeschaltete Schildkasten an seiner der Ortsbrust zugewandten Seite im oberen Bereich die Schottwand

aufweist, ist es möglich, hier die steil stehende Ortsbrust auch in nichtstandfesten Böden zuverlässig zu halten und ein unkontrolliertes Hineinfließen des Erdreiches Ln den Schildkasten zu verhindern. Ohne die Verwendung dieser Schottwand müßte der vorgeschaltete Schildkasten eine erheblich größere Baulänge erhalten, damit sich die Ortsbrust etwa im natürlichen Böschungswinkel einstellen könnte. Mit der Erfindung ist es daher möglich, die Gesamt-Baulänge der Schildvortriebseinrichtung erheblich herabzusetzen, zugleich den Bauaufwand zv vermindern und als Folge der geringeren Baulänge auch die Steuerbarkeit der Schildvortriebseinrichtung zu verbessern. Der Rohrverlegekasten ist dem Schildkasten als Nachläufer nachgeschaltet. Die Sicherung des Grabens im unmittelbaren Vortriebsbereich erfolgt durch den Schildkasten, während der Rohrverlegekasten die Grabensicherung im Rohrverlegebereich übernimmt Damit ist es ohne weiteres möglich, den Rohrverlegekasten wasserdicht auszuführen, so daß die Rohrverlegearbeiten auch in wasserführenden Böden ohne Grundwasserabsenkung und weitgehend unbeeinflußt von den Vortriebsarbeiten durchgeführt werden können.

Der oben offene Schildkasten und der ebenfalls an der Oberseite offene Rohrverlegekasten können aus einem einheitlichen, geschlossenen und durch eine Zwischenwand in eine Vortriebskammer und eine Rohrverlegekammer unterteilten Kasten bestehen. Insbesondere im Hinblick auf die Richtungssteuerung der Schildvortriebseinrichtung empfiehlt es sich aber, den Schildkasten und den Rohrverlegekasten gelenkig zu koopeln. Beide Kästen können hierbei eine geschlossene Baueinheit bilden, die mittels der Vorpreßvorrichtung in Vortriebsrichtung vorpreßbar ist.

Die in dem Schildkasten angeordnete Gewinnungsvorrichtung, mit deren Hilfe der Graben vorgetrieben wird, ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Ortsbrust im Bereich unterhalb der Schottwand angreift und abstützt Die Sicherung der Ortsbrust im darüberliegenden Bereich erfolgt, wie erwähnt, mittels der Schottwand, die vorzugsweise höhenverstellbar an dem Schildkasten angeordnet ist. Sind. z. B. im oberen Schildbereich bindige Böden abzubauen, so wird die genannte Schottwand hochgefahren, wodurch die Ortsbrust hier für den Abbau freigelegt wird. Bei rolligen und zum Fließen neigenden Böden empfiehlt es sich dagegen, die Schottwand abzusenken, um ein Hereinbrechen der Ortsbrust im oberen Bereich und ein Zuschütten der im Schildkasten angeordneten Gewinnungsvorrichtung zu verhindern.

Die stirnseitig am Schildkasten angeordnete höhenverstellbare Schottwand erhält zweckmäßig an der Unterseite eine Schneide, so daß sie beim Absenken das Erdreich absticht. Außerdem empfiehlt es sich, die Schottwand mit Durchgangsöffnungen zu versehen, durch welche sich beim Vorpressen der Schildvortriebseinrichtung das an der Ortsbrust anstehende Erdreich hindurchdrücken kann. Die Durchgangsöffnungen sind vorteilhafterweise von Klappen verschlossen, die gegen die Rückstellkraft einer Schließfedervorrichtung öffnen. Ruht der Vortrieb, so schließen sich die Klappen unter der Federrückstellkraft selbsttätig, so daß die Ortsbrust im oberen Bereich gesichert ist. Die Sicherung der Ortsbrust im darunter befindlichen Bereich wird dagegen, wie erwähnt, von der Gewinnungsvorrichtung übernommen.

Beim Vortrieb des Grabens in wasserführenden Böden empfiehlt es sich, die Wände des Schildkastens und des Rohrverlegekastens doppelwandig auszubilden, so daß sie Ballasttanks bilden, welche die Schildvortriebseinrichtung im Graben stabilisieren. Um den Einbau von sperrigen Fördereinrichtungen in dem Schildkasten zu vermeiden, ist es angebracht das an der Ortsbnist hereingewonnene Haufwerk mittels einer Spülfördereinrichtung an sich bekannter Art aus dem Schildkasten abzufordern.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang

ι u mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Schildvortriebseinrichtung gemäß der Erfindung schematisch im Längsschnitt;
F i g. 2 die Einrichtung gemäß F i g. 1 nach dem Vorpressen in Vortriebsrichtung;

F i g. 3 eine Ansicht auf die Rückseite des Rohrverlegekastens der Einrichtung gemäß den F i g. 1 und 2.

Die dargestellte Schildvortriebseinrichtung umfaßt in einer Baueinheit einen Schildkasten 10 und einen ihm nachgeschalteten Rohrverlegekastens 11, die beide an der Oberseite offen sind und einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der Schildkasten 10 hat eine axiale Baulänge, die erheblich kleiner ist als die Baulänge des Rohrverlegekastens 11. Letzterer ist, wie bei 12 schematisch angedeutet geringfügig allseitig gelenkbeweglich an den Schildkasten angehängt Mit 13 ist die den Innenraum des Schildkastens 10 gegenüber dem Innenraum des Rohrverlegekastens 11 dicht abschließende Zwischenwand bezeichnet

J" In der Vortriebskammer des Schildkastens 10 ist eine drehend arbeitende Gewinnungsvorrichtung 14 verhältnismäßig kleiner Baulänge angeordnet deren rotierender Schneidkopf 15 so ausgebildet ist, daß er die Orstbrust nur im Bereich unterhalb einer Schottwand 16 abbaut und zugleich hier die Ortsbrust gegen Hereinfließen oder Hereinbrechen in den Schildkasten 10 flächig abstützt. Die Abstützung der Ortsbrust oberhalb des Schneidkopfes 15 erfolgt mittels der Schottwand 16, die, wie aus Fig.3 zu ersehen, mittels hydraulischer Hubzylinder 17 höheneinstellbar an der Stirnseite des Schildkastens 10 geführt ist. Die Schottwand 16 weist Durchgangsöffnungen 18 auf, die innenseitig durch schwenkbare Klappen 19 verschlossen sind. Die Klappen 19 sind nach Art von federbelasteten

Überdruckventilen ausgebildet; sie werden von einer (nicht dargestellten) Schließfedervorrichtung in die Schließlage gebracht, in der sie die Durchgangsöffnungen 18 verschließen. Bei einem bestimmten Druck des an der Ortsbrust anstehenden Erdreiches werden die Klappen 19 gegen die Rückstellkraft der Schließfedervorrichtungen geöffnet, so daß das Erdreich durch die Durchgangsöffnungen 18 in den Schildkasten 10 fließen kann. Dies erfolgt vor allem beim Vorpressen der gesamten Vorrichtung mittels einer Vorpreßvorrichtung, die aus mehreren hydraulischen Teleskopzylindern 20 mit mehreren Ausschubstufen besteht. Die Teleskopzylinder 20 stützen sich an der Zwischenwand 13 bzw. an dem Schildkasten 10 ab; sie greifen mit ihren Kolbenstangen an einem gemeinsamen Druckorgan,

^b° zweckmäßig einem Druckring 21, an, der sich gegen die Stirnfläche eines Rohrstranges 22 abstützt

Es ist erkennbar, daß die Gewinnungsvorrichtung 14 in der Rückwand des Schildkastens bzw. der Zwischenwand 13 abgestützt und gelagert ist, wobei ihr

^h5 Antriebsende 15' mit dem Antriebsaggregat im Inneren des Rohrverlegekastens 11 angeordnet ist.

In dem Rohrverlegekasten ist, wie in Fig. 1 angedeutet, ein Rollenbett 23 mit einer Vielzahl von

Laufrollen angeordnet, auf das bzw. die der von oben in den Rohrverlegekasten eingesenkte Rohrschuß 22 abgesetzt wird. In der F i g. 2 + 3 ist das Rollenbett 23 nicht dargestellt.

Wie erwähnt, dient die Gewinnungsvorrichtung 14 zum Abbauen und zum Halten der Ortsbrust im Bereich unterhalb der Scho· ι wand 16. Das von der Gewinnungsvorrichtung 14 abgebaute Erdreich fällt in die Kammer des Schildkastens 10, von wo es zweckmäßig mittels einer Spülfördereinrichtung 24 abgefördert wird. In den Rohrverlegekasten 11 werden im Zuge des Vortriebes die Rohrschüsse 22 einzeln eingesenkt und auf das Rollenbett 23 abgelegt. Mit 22' ist in F i g. 1 der bereits im Graben verlegte Rohrstrang bezeichnet. Das Ansetzen des eingesenkten Rohrschusses 22 an den verlegten Rohrstrang 22' kann mittels der Vorpreßvorrichtung 20,21 erfolgen. Beim Ausschub der Zylinder 20 schiebt der Druckring 21 den Rohrschuß 22 auf dem Rollenbett 23 gegen den verlegten Rohrschuß 22 auf dem Rollenbett 23 gegen den verlegten Rohrstrang 22'. Um die gesamte Vortriebs- und Rohrverlegeeinrichtung vorzudrücken, werden die Zylinder 20 vom hydraulischen Druck beaufschlagt, wobei sie sich über den Druckring 21 an dem Rohrschuß 22 und über diesen an dem verlegten Rohrstrang 22' abstützen. Beim Vordrükken der Vorrichtung bewegt sich der zuletzt eingesenkte Rohrschuß 22 durch die rückwärtige Durchgangsöffnung 25 aus dem Innenraum des Rohrverlegekastens 11 heraus. Es ist erkennbar, daß das Rollenbett 23 die Reibung zwischen dem Rohrstrang 22' und dem Rohrverlegekasten 11 vermindert und damit das Vordrücken der gesamten Schildvortriebsvorrichtung erleichtert.

Ist die Vorrichtung um etwa den Betrag einer Rohrschußlänge vorgedrückt, wie dies F i g. 2 zeigt, werden die Teleskopzylinder 20 eingeschoben, wobei sie den Druckring 21 mitnehmen. Anschließend kann, wie in F i g. 1 gezeigt, ein neuer Rohrschuß 22 in den Rohrverlegekasten 11 eingesenkt werden.

Sind im oberen Schildbereich bindige Böden abzubauen, so empfiehlt es sich, die stirnseitige Schottwand 16 vollständig hochzufahren. In gewissen Vortriebsabständen kann die Schottwand 16 das Erdreich mit ihrer als Schneide 26 ausgebildeten Unterkante abstechen. Sind rollige Böden zu durchfahren, so wird die Schottwand 16 zweckmäßig in die dargestellte Position abgesenkt. Beim Vorpressen der Vorrichtung kann sich das Erdreich durch die Durchgangsöffnungen 18 in den Schildkasten 10 hineinpressen, wobei die Klappen 19 selbsttätig öffnen. Ruht der Vortrieb, so ist auch der aus dem Anpreßdruck der Teleskopzylinder 20 herrührende Reaktionsdruck der Ortsbrust an den Klappen 19 nicht mehr wirksam. Die Klappen 19 schließen daher unter der Rückstellkraft ihrer Schließfedervorrichtungen. Die Ortsbrust ist somit im oberen Bereich durch die Schottwand 16 und im unteren Bereich durch die Gewinnungsvorrichtung 14 gegen Einbrechen gesichert.

Die Schildkastenwände bzw. die Rohrkastenwände können doppelwandig ausgebildet werden, so daß sie als Ballasttanks für Wasserballast od. dgl. dienen können. Der Ballast stabilisiert den gesamten Kasten in dem wasserführenden Graben. Es versteht sich, daß die hintere Durchgangsöffnung 25 für den Rohrstrang mit einer Dichtung versehen ist, so daß hier kein Wasser in den Rohrverlegekasten 11 eindringen kann. Um außerhalb des Rohrverlegekastens 11 ein festes Auflager für den Rohrstrang 22' zu schaffen, werden hier zweckmäßig Betonstege 27 angelegt, auf denen sich der Rohrstrang 22' im Niveau des Rollenbettes 23 abstützt. Es empfiehlt sich, mittels Pump- oder Spritzvorrichtungen 28, die an der Rückseite des Rohrverlegekastens 11 im Sohlbereich angeordnet sind. Kies oder Magerbeton zwischen die parallelen Betonstege 27 zu pressen, wodurch ein den Rohrstrang 22' großflächig abstützendes Rohrauflagerbett geschaffen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schildvortriebseinrichtung zum Vortrieb eines Grabens im offenen Verbau und zum Verlegen eines Rohrstranges im Graben, bestehend aus einem Vortriebsschild und einem hiermit rückwärtig verbundenen, durch eine Zwischenwand abgetrennten und in Vortriebsrichtung mitführbaren Rohrverlegekasten, in den die an den bereits verlegten Rohrstrang anzusetzenden Rohre von oben einsenkbar sind und der an seiner dem Vortriebsschild abgewandten Seite eine Schottwand mit einer Rohrdurchgangsöffnung aufweist, wobei zum Vordrücken des Vortriebsschildes und des Rohrverlegekastens in letzterem eine sich gegen den verlegten Rohrstrang abstützende Vorpreßvorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortriebsschild als Schildkasten (10) mit Gewinnungsvorrichtung (14) ausgebildet und mit dem Rohrverlegekasten (U) zu einer gemeinsam vordrückbaren Baueinheit verbunden ist, eine kleinere Baulänge als der Rohrverlegekasten (11) hat und an seiner der Ortsbrust zugewandten Seite im oberen Bereich eine Schottwand (16) aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Schildkasten (10) und der Rohrverlegekasten (U) gelenkig gekoppelt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottwand (16) höhenverstellbar am Schildkasten (10) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die höhenverstellbare Schottwand (16) an der Unterseite eine Schneide (26) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die höhenverstellbare Schottwand (16) mit Durchgangsöffnungen (18) für das Erdreich versehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (18) von Klappen (19) verschlossen sind, die gegen die Rückstellkraft einer Schließfedervorrichtung öffnen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schildkasten

(10) angeordnete Gewinnungsvorrichtung (14) die Ortsbrust im Bereich unterhalb der Schottwand (16) abbaut und abstützt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungsvorrichtung (14) in der rückwärtigen Zwischenwand (13) zwischen Schildkasten (10) und Rohrverlegekasten

(11) abgestützt ist, wobei ihr Antrieb vorzugsweise im Rohrverlegekasten (11) angeordnet ist.