DE2550050C2 - Einrichtung zum Auffahren von Tunnels o.dgl. mittels eines Verbauschildes unter Einbringen einer Ortbetonauskleidung - Google Patents
Einrichtung zum Auffahren von Tunnels o.dgl. mittels eines Verbauschildes unter Einbringen einer OrtbetonauskleidungInfo
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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 !
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.
Claims (7)
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.
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