DE2550050C2

DE2550050C2 - Einrichtung zum Auffahren von Tunnels o.dgl. mittels eines Verbauschildes unter Einbringen einer Ortbetonauskleidung

Info

Publication number: DE2550050C2
Application number: DE2550050A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Rüdiger Freiherr von Dr.-Ing. 2091 Borstel Schenck; Eberhard 4670 Lünen Unger
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1975-11-07
Filing date: 1975-11-07
Publication date: 1983-12-29
Also published as: US4118938A; FR2330850A1; GB1521162A; JPS5267134A; DE2550050A1; ES452128A1; FR2330850B1; JPS5617516B2

Description

²⁰

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auffahren einer Strecke, insbesondere eines Tunnels od. dgl., mittels eines Verbauschildes, dessen Vortriebsmessei ⁵ⁿ mittels an einem den Vortriebsmessern nachführbaren Stützrahmen abgestützter Preßzylinder vorpreßbar sind und der zum Einbringen einer Betonauskleidung hinter dem Verbauschild eine umsetzbare Innenschalung und eine Stirnschalung aufweist, wobei die Stirnschalung " über doppeltwirkende hydraulische Andruckzylinder mit dem Stützrahmen des Verbauschildes verbunden ist.

Es ist bekannt, beim Vortrieb von Tunnels u. dgl. im Erdreich oder in bindigen Böden den zumeist kreisförmigen Ausbruchsquerschnitt mittels eines Ortbetonaus- ^M> baus zu sichern. Dabei wird pumpfähiger Beton hinter eine Schalung gebracht, die mit dem Vortrieb des Tunnels mitgeführt wird. Wichtig ist im allgemeinen, daß der Betonausbau möglichst rasch hinter der Ortsbrust eingebracht wird, um Erdsetzungen und ^h5 Einbrüche des Erdreiches in den Ausbruchsquerschnitt zu vermeiden. Bei hohen Vortriebsleistungen läßt sich dies aber aufgrund der langen Verfestigungszeiten des Betons nicht erreichen. Es muß daher nicht sehen mit Rücksicht auf den einzubringenden Betonausbau mit geringeren Vortriebsgeschwindigkeiten gearbeitet werden als an sich möglich.

Aus der DE-OS 22 40 091 ist es bekannt, für den Vortrieb eines Tunnels einen Vortriebsschild zu verwenden, der mittels hydraulischer Pressen als Schildeinheit vorgepreßt wird. Die hydraulischen Pressen stützen sich hierbei an einem Druckring ab, der seinerseits gegen den bereits eingebrachten und verfestigten Betonausbau abgestützt ist Um dabei eine vorzeitige Verfestigung des Betonausbaus zu erreichen, ist der Druckring zugleich als Stirnschalung so ausgebildet, daß der hinter die Schalung eingebrachte pumpfähige Beton durch ein an den Druckring angelegtes Vakuum über Filteröffnungen des Druckringes entwässert werden kann. Mit dieser Arbeitsweise läßt sich zwar die Vortriebsleistung steigern; nachteilig ist aber, daß auch hier die Vortriebsarbeit und die Betonierarbeit nicht unabhängig voneinander durchgeführt werden können, da ein Vorpressen des Schildes selbstverständlich nur dann möglich ist wenn der hinter die Schalung eingebrachte Beton sich so verfestigt hat, daß er das Widerlager für die hydraulischen Pressen des Schildes bilden kann. Da die hohen Preßzylinderkräfte von dem noch nicht vollständig abgebundenen Beton aufgenommen werden müssen, werden bei dieser Verfahrensweise auch sehr stabile und schwere Gleitschalungen benötigt

Beim Auffahren von Tunnels oder sonstigen unterirdischen Hohlräumen mittels eines Verbauschildes wird bekanntlich kein sich gegen den endgültigen Ausbau abstützender Druckring benötigt, da sich die den Vortriebsmessern zugeordneten Preßzylinder an einem gemeinsamen Stützrahmen abstützen, der zugleich zur Führung der reibungsschlüssig an dem umgebenden Erdreich anliegenden Vortriebsmesser dient. Es ist in diesem Fall möglich, die Vortriebsarbeit weitgehend unabhängig von der ßptonieorheit durchzuführen. Nachteilig ist hier aber, daß bei hohen Vortriebsleistungen der Betonausbau häufig nicht so schnell nachgeführt werden kann, wie dies erforderlich ist, um eine Sicherung des Ausbruchsquerschnittes in dem kritischen Bereich zwischen dem rückwärtigen Ende des Verbauschildes und dem fertiggestellten, tragfähigen Betonausbau zu erreichen und unerwünschte Erdsetzungen zu vermeiden.

Gegenstand des älteren DE-Patents 25 22 029 ist eine Einrichtung zum Auffahren eines Tunnels od. dgl, die aus einem Verbauschild mit an einem nachführbaren Stützrahmen abgestützten und geführten Vortriebsmessern sowie einer nachführbaren Schalung zum Einbringen einer Ortsbetonauskleidung besteht, die von einer umsetzbaren Innenschalung und einer Stirnschalung gebildet ist, die über doppeltwirkende Andruckzylinder mit dem Stützrahmen des Verbauschildes verbunden ist. Mit Hilfe dieser Vortriebseinrichtung ist ein weitgehend kontinuierlicher Tunnelvortrieb bei gleichzeitiger Durchführung der Betonierarbeiten möglich.

Die Erfindung geht von der Einrichtung nach dem älteren Patent 25 22 029 aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diese Einrichtung so auszubilden, daß der Ortsbetonausbau rascher als bisher eingebracht werden kann, so daß insgesamt auch mit erhöhten Vortriebsleistungen gearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Stirnschalung als eine an sich bekannte, mit Betonent-

Wässerungsöffnungen versehene Vakuumschalung ausgebildet ist.

Nach der Erfindung wird also die an sich bekannte Vakuum-Stirnschalung in Verbindung mit einer Vortriebseinrichtung nach dem älteren Patent 25 22 029 verwendet, bei der die Stirnschalung über hydraulische Andruckzylinder mit dem Stützrahmen des Verbauschildes verbunden ist Da hier die .Stirnschalung nicht zur Abstützung der Preßzylinder des Schildes dient, können die Vortriebsmesser einzeln oder gruppenweise vorgepreßt werden, ohne daß hierbei die Stirnschalung das Widerlager zu bilden braucht. Damit ist es möglich, die Vortriebsarbeit weitgehend unabhängig von der Betonierarbeit durchzuführen. Zugleich lassen sich die Betonierarbeiten aufgrund der Entwässerung des in den '³ Schalungsraum eingebrachten Betons mittels der Vakuumschalung beschleunigt durchführen, so daß insgesamt auch mit erhöhten Vortriebsleistungen gearbeitet werden kann. Die Entwässerung des Betons über die als Vakuumschalung ausgebildete Stirnschalung braucht nur so weit durchgeführt i;u werden, daß der Beton stirnseitig in sich so weit standfest ist, daß die Schalung vorgebracht werden kann. Da die Schalung nicht die hohen Preßzylinderkräfte aufzunehmen braucht, kann sie als Leichtschalung ausgebildet werden. Die Stirnschalung besteht zweckmäßig aus einem Druckring mit Hohlprofil, z. B. Kastenprofil, der an eine ein- und abschaltbare Vakuumquelle anschließbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Hub der an der Stirnschalung angreifenden Andruckzyiinder ^3Ü vorzugsweise größer als der Hub der den Vortriebsmessern zugeordneten Preßzylinder. Er beträgt zweckmäßig mindestens das Zweifache des Preßzylinderhubes. Hierdurch ist es möglich, die Vortriebsarbeiten auch dann weitgehend unabhängig von der Betonierarbeit ^r> durchzuführen, wenn die Betonierarbeit in größeren Betonierabschnitten durchgeführt wird. Die Andruckzyiinder sind als doppeltwirkende hydraulische Zylinder ausgebildet, die sich hydraulisch in eine Schwimmstellung schalten l."<>sen, so daß auch beim Nachführen des Stützrahmens des Verbauschildes der Andruck der Stirnschalung gegen den eingebrachten Beton erhalten bleibt.

Es empfiehlt sich, zumindest einen Teil der Vortriebsmesser des Verbauschildes mit bis hinter die Stirnscha- ⁴> lung reichenden Messsrschwänzen zu versehen, deren Länge zweckmäßig größer ist als die Länge der einzelnen Betonierabschnitte. Im allgemeinen genügt es, wenn »ur die im Bereich der Firste und der Seitenstöße des Ausbruchsquerschnitt:; liegenden Vortriebsmesser '" mit solchen Messerschwänzen versehen werden. Die MesserschwSnze stellen einen Anschluß des Verbauschildes zu dem bereits fertiggestellten Betonausbau her und dienen dabei zur Sicherung des kritischen Bereiches zwischen dem fertiggestellten Betonausbau und dem ^5> rückwärtigen Ende des Verbauschildes.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung im Längs- ^bu schnitt durch einen Tunnel- oder Stollenvortrieb od. dgl.:

Fig. 2 einen Teil-Querschnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1. wobei die Stirnschalung teilweise aufgebrochen dargestellt ist. ^bi

Zum Vortrieb eine Tunnels. Stollens oder einer anderen unterirdischen Strecke dient ein an sich bekannter Verbauschild 10, dessen Messerbohlen 11 einzeln oder gruppenweise mittels hydraulischer Preßzylinder 12 in Vortriebsrichtung V vorpreßbar sind. Jedem Vortriebsmesser 11 ist ein eigener Preßzylinder 12 zugeordnet, der sich rückseitig über ein Gelenk 13 an dem gemeinsamen Stützrahmen 14 des Verbauschildes abstützt und dessen Kolbenstange über ein Gelenk 15 mit einem Anschlußstück 16 an der Unterseite des Vortriebsmessers verbunden ist Der Stützrahmen 14 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Rahm.enteilen 14A und 14ß, die über Verstrebungen 17 zu einem starren Rahmengestell verbunden sind, welches zur Abstützung und Führung der Vortriebsmesser dient.

Beim Vorpressen eines Vortriebsmessers Il stützt sich der betreffende Preßzylinder 12 somit an dem Stützrahmen 14 ab, der seinerseits von den anderen Vortriebsmessern, die reibungsschlüssig an dem umgebenden Erdreich anliegen, gehalten wird. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 11 um den Zylinderhub vorgepreßt und, wird der Stützrahmen 14 durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagur<„ der Pteßzylinder 12 in Vortriebsrichtung V" nachgeholt. Hierbei stützen sich die Preßzylinder 12 an den vorgepreßten Vortriebsmessern ab, die ihrerseits reibungsschlüssig am umgebenden Erdreich anliegen. Verbauschilde dieser Art sind ·;π sich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Unmittelbar hinter dem Verbauschild 10 wird "der Betonausbau in einzelnen Abschnitten von z. B. 2 m unter Verwendung einer nachführbaren innenschalung 18 eingebracht. Der letzte Betonierabschnitt ist mit 19 bezeichnet. Die Stirnschalung 20 besteht aus einem Druckring mit Hohl- bzw. Kastenprofil, dessen dem Beton zugewandte Ringseite mit Filteröffnungen bzw. Entwässerungsöffnungen 21 versehen ist Mit 22 ist ein Vakuumanschluß bezeichnet. Mit Hilfe einer Vakuumquelle kann im Inneren der Stirnschalung 20 ein Unterdruck erzeugt werden, so daß der hinter die Schalung eingebrachte Beton 19 im Bereich der Stirnschalung vorzeitig entwässert wird. Das über die Entwässerungsöffnungen 21 abgezogene Wasser wird über eine (nicht dargestellte) Leitung abgeführt.

Die Stirnschalung 20 ist über mehrere doppeltwirkende hydraulische Andruckzyiinder 23 mit dem Stützrahmen 14 des Verbauschildes verbunden. Sie weist zu diesem Zweck konsolenartige Anschlußorgane 24 auf, an denen die Zylinder 23 bei 25 angelenkt sind. Die Kolbenstangen der Zylinder 23 sind über Gelenke 26 mit Anschlußorganen des Stützrahmens 14 verbunden. Der Hub der Andruckzyiinder 23 ist erheblich größer als der Hub der Preßzylinder 12. Er beträgt zweckmäßig mindestens das Zweifache des Preßzylindorhubes. Beispielsweise sind auf dem Umfang der Stirnschalung 20 v'er LIs sechs Andruckzyiinder 23 vorgesehen.

Mit Hilfe der Andruckzyiinder 23 läßt sich die Stirnschalung 20 mil einem vorbestimmten Anpreßdruck gegen den hinter die Schalung eingebrachten Beton 19 andrücker·, während der Beton zugleich über das angelegte Vakuum stirnseitig entwässert wird. Während der Durchführung der Betonierarbeiten können die Vortriebsmesser 11 mit Hilfe der ihnen zugeordneten Preßzylinder 12 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung V vorgepreüt werden. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 11 vorgepreßt sind, läßt sich der Slützrahmen 14 durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung der Preßzylinder 12 nachholen. Bei diesem Vorgang sind die Andruckzyiinder 23 auf Schwimmstellung so geschaltet, daß der Andruck der

Stirnschalung 20 gegen den eingebrachten Keton 19 unverändert aufrechterhaken wird und die Kolbenstangen der Andruckzylinder der Schreitbewegung des Stützrahmens folgen können. Sobald der eingebrachte Beton 19 stirnseitig über die Stirnschalung 20 so weit · entwässert ist und sich dabei so weit verfestigt hat. daß er hier hinreichend standfest ist, kann durch engegenge· setzte Druckbeaufschlagung der Andruckzylinder 23 die .Stirnschalung in Vortriebsrichtung um den Hub der Andruckzylinder vorgeholt werden. Vor die bis zum >" Verfestigen des Betons 19 in ihrer Position bleibende Schalung 18 wird eine entsprechende Schalung 18 vorgebaut, deren Länge gleich dem Hub der Andruckzylinder 23 ist. Anschließend kann dann ein weiterer Betonicrabschnitt in der beschriebenen Weise einge- '· bracht werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise kann das Verfüllen der Schalung mit dem Ortbeton

durchgeführt werden. Bei Bedarf kann die Ausbruchs- -'" wandung vor dem Einbringen des Ortsbetons und vor dem Umsetzen der Innenschalung 18 mit einer Folie 27, zweckmäßig einer gewebearmierten Kunststoffolie.abgedeckt werden, um den Innenraum der Schalung gegenüber dem umgebenden Erdreich abzudichten und - · damit sicherzustellen, daß das an der Stirnschalung 20 angelegte Vakuum voll zur Wirkung kommt. Die Folienabdeckung kann in bekannter Weise aus einzelnen Folienbahnen hergestellt werden, so daß eine dichte Folicnummantclung erreicht wird. Ferner empfiehlt es sich, zumindest diejenigen Vortriebsmesser 11. die sich im Bereich der Firste und der Seitenstöße des A.usbruchsquerschnittes befinden, mit rückwärtigen Messerschwänzen 1Γ zu versehen, deren Länge mindestens gleich der Länge eines Betonierabschnittes von z. B. 2 m ist. Beim Vorpressen der Vortriebsmesser 11 werden die Messerschwänze 11' aus dem Spaltraum zwischen der Folie 27 und dem umgebenden Erdreich herausgezogen. Dieser Spaltraum kann zur Vermeidung von Erdsetzungen in an sich bekannter Weise mittels einer härtbaren Verpreßmasse, insbesondere Beton, ausgefüllt werden. Zu diesem Zweck sind an der Innenseite der Messerschwänze 11' Verpreßrohre 28 !

K*»f*»cii«i rliirnh Hio pm«¹ Rnhrrfiirrhfiihriini? 3Q Hpr

Stirnschalung 20 hindurchgeführt sind und an deren Anschlußenden 28' eine Leitung für die Zuführung der Verpreßmasse angeschlossen wird. Das Einbringen des Betons hinter die Schalung erfolgt über Anschlüsse 30 der Innenschalung 18. Letztere kann als umsetzbare I .eichlschalung ausgebildet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Auffahren einer Strecke, insbesondere eines Tunnels, mittels eines Verbausehildes, dessen Vortriebsmesser mitteis an einem den Vortriebsmessern nachführbaren Stützrahmen abgestützter Preßzylinder vorpreßbar sind und der zum Einbringen einer Betonauskleidung hinter dem Verbauschild eine umsetzbare Innenschalung und eine Stirnschalung aufweist, wobei die Stirnschalung über doppeltwirkende hydraulische Andruckzylinder mit dem Stützrahmen des Verbauschildes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (20) als eine an sich bekannte, mit Betonentwässerungsöffnungen (21) versehene Vakuumschalung ausgebildet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Andruckzylinder (23) größer ist als der Hub der den Vortriebsmesaern (11) zugeoRJ;eten Preßzylinder (12), vorzugsweise mindestens das Zweifache des Preßzylinderhi.ibes beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (20) aus einem an eine ein- und ausschaltbare Vakuumquelle anschließbaren Druckring mit Hohlprofil besteht

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Vortriebsmesser (U) mit bis hinter die Schalung reichenden Messerschwänzen (11') versehen ist

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur die im Bereich der Firste und der Seitenstöße des Adsbruct.oquerschnittes liegenden Vortriebsmesser (11/ -mit Messerschwänzen (1Γ) versehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Messerschwänze (1Γ) größer ist als die Länge der einzelnen Betonierabschnitte.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschalung (18) in an sich bekannter Weise aus einer abschnittsweise umsetzbaren Leichtschalung besteht.

¹⁰