DE2619940C2 - Schildvortriebsmaschine mit Einrichtung zum Einbringen von Ortsbeton - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schildvortriebsmaschine, bei der die den Vortriebsschild beaufschlagenden doppelt beaufschlagbaren Vortriebspressen sich an der Ortsbetonschalung abstützen und bei der mit dem Vortriebsschild Pressen zum Verdichten des hinter die Schalung eingebrachten Frischbetons zumindest mittelbar verbunden sind, die mit ihrem anderen Ende jeweils an einem die Stirnschalung der Ortsbetonschalung darstellenden, in Streckenlängsrichtung verschiebbaren Dichtring angreifen und die unabhängig von den Vortriebspressen mit Druckmittel beaufschlagbar sind.

Der Nachteil der bekannten Schildvortriebsmaschine besteht im wesentlichen darin, daß in gewissen Betriebszuständen die Zwei-Pressensysteme, nämlich das System zur Erzeugung des Druckes auf den Frischbeton und das System zur Erzeugung der Vortriebsbewegung des Schildes, sich in ihrer Wirkung mittelbar beeinflussen können, so daß es nicht möglich ist, auf den Frischbeton mit Sicherheit einen optimalen Verdichtungsdruck auszuüben. Durch diese mittelbare Wirkung besteht nicht die Gewähr, eine ausreichende Festigkeit beim Erhärten des Frischbetons zu erzielen (US-PS 35 61 223).

Zur Beseitigung dieses Nachteils besteht die Erfindung in der Kombination der folgenden Merkmale:
a) Die Vortriebspresse greift in bekannter Weise an einem sich an der Ortsbetonschalung abstützenden Druckverteilerring an;

b) die Betonpressen mit ihrem ortsbrustsekigem Ende sich an dem Druckverteilerring abstützend angeordnet sind; und

c) zwischen dem Schildmantel des Vortriebsschildes und dem Druckverteilerring zusätzliche, unabhängig von den Vortriebspressen doppelt beaufschlagbare Zusatzpressen vorgesehen sind, die bei in Vortriebsrichtung beaufschlagten Vortriebspressen letztere beim Vortrieb des Schildmantels unterstützen und bei während des Einbringens von Schalungselementen eingezogenen Vortriebspressen zum Teil gegen die Ortsbetonschalung verspannt bleiben.

Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Betonpressen einzeln oder in Gruppen steuerbar. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in dem die Stirnschalung bildenden Dichtring eine beliebige Anzahl von Ausnehmungen zum Durchführen von in Strecken-Längsrichtung verlaufenden Bewehrungsstäben vorgesehen. Nach der Erfindung können schließlich die Zusatzpressen in mit Abstand zueinander angeordneten Gruppen vorgesehen sein.

Der technische Fortschritt der Erfindung besteht darin, daß in allen denkbaren Betriebszuständen durch die Betonpressen auf den Frischbeton ein vorher bestimmter und kontrollierbarer Druck ausgeübt werden kann, so daß eine optimale Festigkeit des Betons beim Erhärten erzielbar ist. Hierbei wirkt sich auch vorteilhaft aus, daß bei der Bemessung des Druckes auf den Frischbeton die Widerstandsfähigkeit des Erdreiches berücksichtigt werden kann, so daß ein unkontrollierbares Eindrücken des Betons in das Erdreich wodurch instabile Druckverhältnisse entstehen können, vermieden wird. Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, daß die erfindungsgemäß vorgesehenen Zusatzpressen einerseits die Vortriebspressen beim Vortrieb des Schildmantels unterstützen und andererseits während des Einbringens von Schalungselementen gegen die Ortsbetonschalung verspannt bleiben, so daß ein willkürliches Verschieben des Schildmantels verhindert wird. Durch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird schließlich die Möglichkeit gegeben, die Bewehrung in den Frischbeton genau einzubringen und zu verfestigen.

Die Erfindung wird nunmehr erläutert unter Benutzung von Zeichnungen, die einerseits den Aufbau einer vollmechanischen Schildmaschine nach der Erfindung und außerdem mehrere Schemata zeigen, aus denen sich die Arbeitszyklen der Schildmaschine ergeben.
F i g. 1 zeigt eine Schnittdarstellung entsprechend der in Fig. Γ dargestellten Schnittlinie I-I einer vollmechanischen Schildmaschine, die alle Mittel zur Durchführung der Erfindung aufweist;

Fig. Γ zeigt eine Schniltansicht entsprechend der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie H-II;
F i g. 2 erläutert den ersten Arbeitszyklus;
F i g. 3 erläutert den zweiten Arbeitszyklus;
F i g. 4 erläutert den dritten Arbeitszyklus.

In den Schildmantel 1 einer beispielsweise vollmechanischen Schildvortriebsmaschine ist ein über Hydraulikzylinder 16 horizontal beweglicher Bohrkopf 2 bekannter Bauart eingebaut (Fi g. 1, V). Im Schildmantel 1 sind ferner Schildvortriebspressen 3 sowie Zusatzpressen 4 gelagert. Beide Pressentypen sind verbunden mit einem Druckverteilerring 5. Dieser Druckverteilerring 5 stützt sich auf die Ortsbetonschalung 6 ab, die aus soviel Ringen besteht, daß die volle Ausdehnung der Ortsbetonschalung 6, in Tunnelachse gesehen, soweit reicht, bis in eingebrachten Ortsbeton 7 der ausgehärtete Bereich gefunden ist. Im Druckverteilerring 5 sind eine Reihe weiterer, unabhängig gelagerter und hydraulisch gesteuerter Betonpressen 8 vorhanden, die ihrerseits einen gemeinsamen Dichtring 9 besitzen, in dem Spezialdichtungen 10 eingebaut sind. Die eingebaute Bewehrung ist mit 11 bezeichnet In ihrer Einführung sind im Dichtring Ausnehmungen vorgesehen, die in der Zeichnung nicht gekennzeichnet sind.

Es ist selbstverständlich, daß auch Hanuschilde oder teilweise mechanisierte Schildanlagen die grundsätzlich gleiche Ausrüstung haben können.

Die Vortriebspressen 3 haben also allein die Aufgabe, den Schildmantel gegen die Ortsbrust zu drücken, während die Zusatzpressen 4 einerseits die Aufgabe haben, die Vortriebspressen 3 bei dieser Arbeitsleistung zu unterstützen, andererseits die Aufgabe haben, während des Einziehens der Vortriebspressen gegen die Ortsbetonschalung 6 abschnittweise angepreßt zu bleiben, wie das in Fig.4 dargestellt ist, wodurch das Einpressen des Frischbetons 7 möglich gemacht wird. Die unabhängig arbeitenden Betonpressen 8 hingegen haben lediglich die Aufgabe, einen Kompressionsdruck auf den Frischbeton auszuüben.

Der Bohrkopf 2 ist über Druckzylinder 16 und Halterungen 15 gegen eine Querversteifung 17 abgestützt. An den Seiten wird der Bohrkopf 2 durch Zapfen 19 in Lagern 20 geführt, die seitliche Schwenkbewegungen des Bohrkopfes zulassen, wie es in der Darstellung von F i g. 1 angeueutet ist.

Die erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine funktioniert wie folgt:

Im ersten Arbeitszyklus (F i g. 2) sind der Bohrkopf 2 sowie die Vortriebspressen 3 und die Zusatzpressen 4 in den Schildmantel 1 eingezogen. Die Bewehrung 11 ist eingebaut und der freie Raum zwischen Schildmantel 1 und Ortsbetonschalung 6 ist mit Frischbeton 7 vollgepumpt. Der mit den Vortriebspressen 3 und den Zusatzpressen 4 verbundene Druckverteilerring 5 liegt kraftschlüssig an den Schalungselementen 6 an, während durch die unabhängig gesteuerten und gelagerten Betonpressen 8 mit dem Dichtring 9 dei eingebrachte Frischbeton 7 durch den Druck der Verpreßpumpen wie durch Eigenbewegung der Betonpressen 8 mit Dichtring 9 verdichtet wird.

Im zweiten Arbeitszyklus (F i g. 3) wird der Schildmantel 1 durch die Vortriebspressen 3 und die Zusatzpressen 4 vorwärtsgedrückt, wobei die Reaktionskräfte kontrolliert über den Druckverteilerring 5 in die Ortsbetonschalung 6 eingeleitet werden. Da die Ortsbetonschalung 6 wegen ihrer Länge bis in den bereits erhärteten ßoden der Tunnelröhre reicht, ist es möglich, Kurskorrekturen des Schildmantels 1, z. B. Kurven, exakt kraftschlüssig zu steuern. Während des Vorschiebens des Schildmantels 1 durch die Vortriebspressen 3 und die Zusatzpressen 4 arbeitet der Bohrkopf 2 und baut den Boden ab.

Besonders wichtig ist während dieses Arbeitszyklus, daß die unabhängigen Betonpressen 8 ihren Dichtring 9 mit kontrolliertem Druck gegen den Frischbeton 7 drücken, wobei mögliche unerwünschte Druckerhöhungen und Herabsetzungen durch die getrennte Steuerung der Betonpressen 8 vermieden werden. Der Frischbeton 7 wird also nur mit dem sich aus den geologischen odei bodenmechanischen Notwendigkeiten ergebenden Druck belastet und verdichtet. Nach Beendigung des zweiten Arbeitszyklus ist der Schildmantel 1 entsprechend der Hublänge der Vortriebspressen 3 und der Zusatzpressen 4 vorgeschoben und der anstehende Boden durch den Bohrkopf 2 abgebaut. Der Druckvei teilerring 5 stützt sich auf die Schalungselemente 6 ab, die aus so viel Ringen bestehen, daß die Schalung bis in den ausgehärteten Bereich des bereits eingebrachten Ortsbetons 7 reicht

Im dritten Arbeitszyklus (Fig.4) werden die Vortriebspressen 3 eingezogen, während die Zusatzpressen 4 mit ihren Stützelementen gegen die Ortsbetonschalung 6 abschnittweise angepreßt bleiben. Durch gruppenweises Einziehen bzw. Ausfahren der Ziisatzpressen 4 kann nunmehr die Längs- und Radialbewehrung 11 eingelegt und die erforderliche Ortsbetonschalung 6 vorgebaut werden. Zwischen Schildmantelende 1 und Ortsbetonschalung 6 entsteht so der Raum für die nächste Füllung mit Frischbeton 7. Gleichzeitig und während dem Einlegen der Bewehrung 11 wird der Bohrkopf 2 mit Hilfe seiner unabhängigen Vorschubpressen 3 horizontal um den möglichen Hub vorwärtsgebohrt, so daß für den Tunnelvortrieb keine Zeit verloren geht. Dabei bleibt der Kraftfluß kontrolliert über die jeweils an der Ortsbetonschalung 6 noch anliegenden Gruppen der Zusatzpressen 4 erhalten.

Der vierte Arbeitszyklus betrifft die Veränderung der Anordnung gemäß F i g. 4, um die in F i g. 2 dargestellte Anordnung zu erreichen. Im dritten Arbeitszyklus wurde der Freiraum gemäß der Darstellung in F i g. 4 für die nächste Füllung mit Frischbeton 7 durch Einbringen der Ortsbetonschalung 6 gebildet, wie der Pfeil in F i g. 4 andeutet.

Im vierten Arbeitszyklus wird der Schildmantel 1 durch die Vortriebspressen 3 sowie die Zusatzpressen 4 vorgeschoben, während gleichzeitig der Frischbeton 7 eingepumpt wird. Die Betonpressen 8 sind so weit ausgefahren, daß der Dichtring 9 am eingepumpten Frischbeton 7 unter Druck anliegt, wobei die Spezialdichtungen 10 an die Ortsbetonschalung 6 sowie am Schildmantel 1 anliegen, so daß der noch weiche Frischbeton 7 nicht austreten kann. Nach dem allmählichen Aufbau eines entsprechenden Druckes durch weiteres Einpumpen von Frischbeton 7 fahren die Betonpressen 8 mit dem Dichtring 9 unter Aufrechterhallung des erforderlichen Druck-Gleichgewichtes und halten dieses Druck-Gleichgewicht konstant, unabhängig davon, welche Reaktionskräfte von den Vortriebspressen 3 bzw. Zusatzpressen 4 abgegeben werden müssen. Der Bohrkopf 2 ist gemäß der Darstellung in F i g. 2 im Vergleich zur Darstellung in F i g. 3 wieder in die hintere Stellung im Schildmantel 1 gefahren. Damit hat die Vorrichtung diejenigen Positionen erreicht, die in F i g. 2 dargestellt sind, so daß der erste Zyklus, ausgehend von der Darstellung in Fig.2, beginnen kann.

Durch die Anordnung der beschriebenen maschinellen Einrichtung und vorstehend erläuterte Arbeitsweise wird es auch möglich, daß die Ortsbetonschalung 6 in bezug auf die Formgebung gegen den eingepumpten Frischbeton 7 jede gewünschte Ausbildung erhalten

können. Die Formgebung des komprimierten Ortsbetons kann so beispielsweise den statischen Bedürfnissen einer Tunnelauskleidung gemäß den geologischen oder bodenmechanischen Erfordernissen optimal angepaßt werden.

Die verwendeten Schalungselemente der Ortsbetonschalung 6 sind derart in Einzelelemente aufgelöst, daß sie jeweils nach Erhärten des Betons einzeln demontiert und beim Neueinbau im Bereich der Vortriebspressen 3 und der Zusatzpressen 4 wieder vorgebaut werden können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schildvortriebsmaschine, bei der die den Vortriebsschild beaufschlagenden doppelt beaufschlagbaren Vortriebspressen sich an der Ortsbetonschalung abstützen und bei der mit dem Vortriebsschild Pressen zum Verdichten des hinter die Schalung eingebrachten Frischbetons zumindest mittelbar verbunden sind, die mit ihrem anderen Ende jeweils an einem die Stirrischalung der Ortsbetonschalung darstellenden, in Streckenlängsrichtung verschiebbaren Dichtririg angreifen und die unabhängig von den Vortriebspressen mit Druckmittel beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Vortriebspressen (3) in bekannter Weise an einem sich an der Ortsbetonschalung abstützenden Di'uckverteilerring (5) angreifen;

b) die Betonpressen (8) mit ihrem ortsbrustseitigem Ende sich an dem Druckverteilerring (5) abstützend angeordnet sind und

c) zwischen dem Schildmantel (1) des Vortriebsschildes und dem Druckverteilerring (5) zusätzliche, unabhängig von den Vortriebspressen (3) doppelt beaufschlagbare Zusatzpressen (4) vorgesehen sind, die bei in Vortriebsrichtung beaufschlagten Vortriebspressen (3) letztere beim Vortrieb des Schildmantels unterstützen und bei während des Einbringens von Schalungselementen eingezogenen Vortriebspressen (3) zum Teil gegen die Ortsbetonschalung (6) verspannt bleiben.

2. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonpressen (8) einzeln oder in Gruppen steuerbar sind.

3. Schildvortriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Stirnschalung bildenden Dichtring (9) eine beliebige Anzahl von Ausnehmungen zum Hindurchführen von in Streckenlängsrichtung verlaufenden Bewehrungsstäben vorgesehen sind.

4. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzpressen (4) in mit Abstand zueinander angeordneten Gruppen vorgesehen sind.