DE2654422A1

DE2654422A1 - Verbauschild fuer den vortrieb von tunneln, stollen o.dgl.

Info

Publication number: DE2654422A1
Application number: DE2654422A
Authority: DE
Inventors: Hans Juetten; Rolf Stoltz
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1976-12-01
Publication date: 1978-06-08
Also published as: JPS5370527A; ES457989A1; DE2654422C2

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. BUSCHHOFF

DIPL.-ING. HENNICKE

DIPL.-ING. VOLLBACH

5 KOLN/RH.

K A I S E R-Wl LH E LM-R I N G 24

Aklenz.:

Reg.-Nr.

ilte angeben

KÖLN, den 18.11 . 1976

vo /gr

Patentanmeldung

der Firma

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen

Verbauschild für den Vortrieb von Tunneln, Stollen od.dgl.

Die Erfindung betrifft einen Verbauschild für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder Strecken u.dgl., insbesondere in wasserführenden Schichten, bestehend aus den Schildmantel bildenden, auf einem nachführbaren Stützrahmen verschiebbar abgestützten und mittels hydraulischer Pressen vorpreßbarer Vortriebsmesser, wobei mit dem Stützrahmen dn die Ausbruchswandung im rückwärtigen Bereich sichernder Nachlaufschild verbunden ist.

Aus DT-OS 25 08 407 der Anmelderin ist ein Verbauschild dieser Art bekannt, bei dem der Nachlaufschild aus einer im Sohlbereich offenen, kreissegmentförmlgen Blechhaube besteht, in welche eine vorläufige oder auch die endgültige Auskleidung des Tunnels eingebracht werden kann.

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Bei einteiligen, zylindrischen Vortriebsschilden ist es auch schon vorgeschlagen worden, den eigentlichen Vortriebsraum des Schildes abzuschotten, so daß die Ortsbrust auch in wasserführenden Schichten ohne Grundv/as s er Senkung abgebaut werden kann. Solche Vortriebsschilde lassen sich aber nur mit Hilfe von gegen den endgültigen Ausbau abgestützten Pressen vordrücken, was unter Umständen erhebliche Schwierigkeiten bereiten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbauschild der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Vortrieb mit hohen Vortriebsleistungen auch in lockeren, nicht standfesten Böden und/oder in wasserführenden Schichten gefahrlos und ohne nennenswerte Bodenabsenkungen möglich istο

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Stützrahmen des Verbauschildes mit einer Schottwand versehen, welche mit dem ringförmigen Nachlaufschild einen zur Rückseite des Schildes hin offenen, etwa topfförmlgen Körper bildete

Der Nachiaufring, welcher die Ausbruchswandung im rückwärtigen Bereich sichert und zugleich den Einbauraum für das Einbringen des Ausbaus darstellt, bildet mit der den Vortriebsraum abschottenden Schottwand einen formsteifen und stabilen topfförmigen Körper, der auch zur Aussteifung des Stützrahmens beitragen kann und an dem sich die l'ie ss er schwänze der Vortriebsmesser gleitend abstützen können. Dabei kann an der Schottwand oder zweckmäßiger an die Schottwand tragenden Stützen ein an sich bekannter Erektor für das Einbringen des endgültigen Ausbaus gelagert werden« Die Abförderung des Bodenmaterials erfolgt zweckmäßig mit Hilfe eines die Schottwand durchdringenden

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Förderers, vorzugsweise einer hydraulischen Fördereinrichtung, deren Förderleitung durch die Schottwand hindurchgeführt wird.

Die Abschottung des eigentlichen Vortriebsraumes innerhalb eines Verbauschildes ist unter anderem den Vorteil, daß auch in schwierigen, nicht standfesten und/oder wasserführenden Böden gefahrlos mit hohen Vortriebsleistungen gearbeitet werden kann, da sich die Ortsbrust durch das vorausgehende Vorpressen der Vortriebsmesser soweit sichern läßt, daß stärkere Einbrüche an der Ortsbrust weitestgehend vermieden werden können. Es ist daher auch möglich, für den Abbau der Ortsbrust eine Voll- oder Teilschnittmaschine einzusetzen, ohne daß die Gefahr besteht, daß diese durch Einbrüche zugeschüttet wird. In wasserführenden Schichten kann der Vortrieb ohne Grundwasserabsenkung erfolgen. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, mit solch hohen Vortriebsgeschwindigkeiten zu arbeiten, daß auch ohne Grundwassersenkung eine vollständige Überflutung des abgeschotteten Vortriebsraumes nicht eintreten kann. Dabei kann zumeist von der sonst erforderlichen Stützung der Ortsbrust durch Einleiten von Druckluft, Wasser oder einer Bentonittrübe in den abgeschotteten Vortriebsbereich abgesehen werden, so daß auch die hiermit verbundenen Kosten entfallen. Lediglich während der Stillstandszeiten kann der abgeschottete Vortriebsraum innerhalb des Verbauschildes mit den vorgenannten Maßnahmen gesichert werden.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Verbauschildes, bei welchem der Unterteil des Schildmantels aus einer Wanne besteht, während der Oberteil des Schildmantels von einer Vielzahl an Vortriebsmessern gebildet ist.

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Der wannenförmige Schildunterteil bildet zweckmäßig zusammen mit dem Stützrahmen der Vortriebsmesser und der Schottwand sowie dem Nachlaufring eine geschlossen vorbewegbare Einheit. Für die Vorbewegung dieser Einheit können die hydraulischen Pressen der Vortriebsmesser und/oder besondere hydraulische Pressen verwendet werden, die an dem eingebrachten Ausbau ihre Widerlager finden. Dadurch, daß der Schildmantel im Sohlbereich aus einer geschlossenen Wanne besteht, ergibt sich eine zuverlässige Abdichtung des abgeschotteten Vortriebsraumes gegenüber der rückwärtigen Tunnelstrecke, während andererseits mit Hilfe der im Firstbereich angeordneten Vortriebsmesser der Ausbruchsquerschnitt zuverlässig gesichert werden kann, so daß unerwünschte Bodensetzungen und Einbrüche an der Ortsbrust nicht auftreten können.

Der erfindungsgemäße Verbauschild läßt auch ein rasches Einbringen der endgültigen Tunnelauskleidung zu, was, wie erwähnt, mit Hilfe des Erektors innerhalb des Nachlaufringes erfolgen kann. Dabei ist es auch möglich, Boden-Setzungen dadurch weitestgehend zu vermeiden, daß der Ringspalt am Außenumfang des Nachlaufringes mit Hilfe einer aushärtenden Verpreßmasse, wie Insbesondere Spritzbeton, verpreßt wird. Dies läßt sich In besonders zweckmäßiger Weise verfahrensmäßig so durchführen, daß in den Nachlaufring den Spaltraum zwischen dessen Schildmantel und den Tübbingausbau dichtende Dichtungen eingebracht werden, die als verlorene Dichtungen in dem verfüllten Spaltraum verbleiben können»

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert,, In der Zeichnung zeigt:

FIg₀ 1 einen erfindungsgemäßen Verbauschild im Längsschnitt;
Flg. 2 einen Querschnitt durch den Verbauschild nach ^{Figo 1o} 809823/0075

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Der dargestellte Verbauschild weist einen zylindrischen Schildmantel auf, dessen Unterteil von einer ringsegmentförmigen Wanne 10 aus einem ausgesteiften Kastenprofil und dessen übriger Umfangsbereich von einer Vielzahl von Vortriebsmessern 11 gebildet ist« Die Vortriebsmesser 11 sind an einem gemeinsamen Stützrahmen 12 abgestützt und geführt, der aus Rahmenteilen 13 und 14 besteht, die mit der Wanne 10 starr verbunden sind. Die Vortriebsmesser 11 sind mittels hydraulischer Preßzylinder 15 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung vorpreßbaro Die Preßzylinder 15 stützen sich an dem rückwärtigen Stützrahmen 14 ab und greifen mit ihren Kolbenstangen bei 16 gelenkig an den Vortriebsmessern an„

Der Rahmenteil 14 des Stützrahmens 12 ist mit einer Schottwand 17 versehen, welche den eigentlichen Vortriebsraum 18 vor der Ortsbrust 19 gegenüber dem rückwärtigen Bereich der Tunnelstrecke 20 abschottet. In dem Vortriebsraum 18 ist eine als Vollschnittmaschine ausgebildete Vortriebsmaschine 21 mit angetriebenem Schneidkopf 22 gelagert«, Die Vortriebsmaschine 21 weist auf diametral gegenüberliegenden Seiten Lagerarme 23 auf, die in Lageröffnungen 24 des Stützrahmenteils 13 abgestützt und geführt sind.

Für die Aböfrderung des Bodenmaterials aus dem Vortriebsraum 18 ist eine hydraulische Fördereinrichtung mit einer Saugleitung 25 vorgesehen, welche durch die Schottwand 17 hindurchgeführt ist und in Nähe des Bodens der Wanne 10 vor der Ortsbrust 19 endet. Die Leitung 25 ist außerhalb des Vortriebsraumes 18 mit einer Förderpumpe 26 verbunden, die zusammen mit ihrem Antrieb 27 auf einem Nachlaufwagen 28 angeordnet ist, welcher auf Schienen 29 in der Tunnelstrecke fahrbar ist. Für die Zuführung von Wasser in den Vortriebsraum 18 ist eine Leitung 30

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vorgesehen, welche ebenfalls durch die Schottwand 17 hindurchgeführt ist„

Mit dem rückwärtigen Rahmenteil 14 des Stützrahmens 12 ist ein ringförmiger Nachlaufschild 31 verbunden, auf welchem sich die Vortriebsmesser 11 mit verjüngten Messerschwänzen 32 gleitend abstützen. Der ringförmige Nachlaufschild bildet zusammen mit der Schottwand 17 einen zur Tunnelstrecke hin offenen topfförmigen Körper_o Im Inneren des Nachlaufschildes 31 ist ein an sich bekannter Erektor 33 mit zwei Erektorarmen "5h und hieran angeordneten Greiferköpfen 35 gelagert. Der um die Tunnelachse schwenkbare Erektor 33 ist an Stützen 36 gelagert, welche Bestandteil der Schottwand 17 sind und diese versteifen. Der Nachlaufwagen 28 wird zweckmäßig an dem Erektor oder an der Schottwand bzw„ den Stützen 36 über ein Zugglied angeschlossen, so daß er von dem Stützrahmen des Verbauschildes mitgenommen wird.

Mit Hilfe des Erektors können Tübbingsegmente 37 in den Nachlaufschild 31 eingebracht werden. Dies erfolgt zweckmäßig unter Einlegen von nachgiebigen Dichtungen 38, die den Umfangsspalt zwischen der Innenwandung des ringförmigen Nachlaufschildes 31 und der Umfangswand des Tübbingringes 37 abdichten„ In den Spaltraum 39 zwischen dem Außenumfang des Tübbingausbaus und der Ausbruchswandung wird eine härtbare Verpreßmasse, insbesondere Spritzbeton, eingepreßt, welche den Spaltraum ausfüllt und einen dichten Anschluß des Tübbingausbaus an die Ausbruchswandung bewirkt. Die Dichtungen 38 verhindern, daß die Verpeßmasse in den Innenraum des Nachlaufschildes 31 fließt,, Die Dichtungen 38 bleiben nach dem Verpressen als verlorene Dichtungen in dem Spaltraum 39 zurück.

Während der Vortriebsarbeit werden die Vortriebamesser 11 mittels der Preßzylinder 15 einzeln oder gruppenweise

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in die Ortsbrust 19 vorgepreßt, wodurch diese insbesondere im Firstbereich so weit gesichert werden, daß keine Bodeneinbrüche eintreten können. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 11 vorgepreßt sind, kann die starre Wanne 10 zusammen mit dem Stützrahmen 12 nachgeholt werden, was mit Hilfe der Preßzylinder 15 und/oder mit Hilfe weiterer Pressen erfolgen kann, die sich an dem endgültigen Tübbingausbau 37 abstützen. Das Einbringen des Tübbingausbaus in den Nachlaufschild 31 und das Verpressen des Spaltraumes 39 erfolgt während der Vortriebsarbeit. Die Wanne 10 erstreckt sich von der Sohle nach oben bis zu einer Stelle, die unterhalb der Lagerungen 23, 24 der Vortriebsmaschine 21 liegt.

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Claims

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Ansprüche :

1. Verbauschild für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder Strecken u.dgl_o, insbesondere in wasserführenden Schichten, bestehend aus den Schildmantel bildenden, auf einem nachführbaren Stützrahmen verschiebbar abgestützten und mittels hydraulischer Pressen vorpreßbarer Vortriebsmesser, wobei mit dem Stützrahmen ein die Ausbruchswandung im rückwärtigen Bereich sichernder Nachlaufschild verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (12) mit einer Schottwand (17) versehen ist, welche mit dem ringförmigen Nachlaufschild (31) einen zur Rückseite des Schildes hin offenen, etwa topfförmigen Körper bildete

2. Verbauschild nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß in den eine Vortriebsmaschine (21) aufnehmenden, durch die Schottwand (17) abgeschotteten und zur Ortsbrust (19) hin offenen Arbeitsraum (18) des Schildes eine Leitung

(25) für die hydraulische Abförderung des Haufwerks hineingeführt ist.

Verbaußchild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ringförmigen Nachlaufschild (31) ein Erektor (33) für das Einbringen des Ausbaus angeordnet ist.

4. Verbauschild nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Erektor (33) an Stützen (36) der Schottwand (17) gelagert ist.

5. Verbauschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteil des Schildmantels aus einer Wanne (10)

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und der Oberteil des Schildes aus einer Vielzahl von Vortriebsmessern (11) besteht.

6- Verbauschild nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der wannenförmige Schildunterteil (10) mit dem Stützrahmen (12) der Vortriebsmesser (11) sowie mit der Schottwand (17) und dem Nachlaufring (31) eine geschlossen vorbewegbare Einheit bildet,,

7. Verbauschild nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wannenförmige Schildunterteil (10) mit sich gegen den eingebrachten Ausbau abstützenden Pressen versehen ist.

8. Verfahren zum Vortrieb von Tunneln, Stollen oder Strecken u.dgl. im Schildvortriebsverfahren unter Verwendung eines Verbauschildes, dessen Vortriebsmesser einzeln oder gruppenweise gegen die Ortsbrust vorgepreßt werden, wobei in einen von dem Schild mitgeführten, ein Auflager für die Messerschwänze der Vortriebsmesser bildenden Nachlaufring ein Tübbingausbau od.dgl. eingebracht wird, während der Spalt zwischen der Ausbruchswandung und dem Ausbau abschnittsweise mittels einer härtbaren Preßmasse verfüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nachlaufring (31) den Spaltraum (39) zwischen dem Tübbingausbau und der Ausbruchswandung dichtende Dichtungen (38) eingebracht werden, die als verlorene Dichtungen in dem verfüllten Spaltraum verbleiben«