DE2725827C2

DE2725827C2 - Messerschild-Vortriebseinrichtung

Info

Publication number: DE2725827C2
Application number: DE19772725827
Authority: DE
Inventors: Dieter 4714 Selm Stuckmann
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1977-06-08
Filing date: 1977-06-08
Publication date: 1985-10-24
Also published as: DE2725827A1

Description

— der Nachlaufschild (17) weist etwa an seinem Ende eine Stirnschalung (18) für das Einbringen der Ortbetonauskleidung (26) auf;

— mit dem Messerschild ist eine als Nachlaufschalung ausgebildete Innenschalung verbunden, die von in Vortriebsrichtung verlaufenden Innenschalungssegmenten (23) gebildet ist, die mit den Vortriebsmessern (10) gekoppelt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die InnenschalungE Segmente (23), vorzugsweise über zweiseitige Kugelgelenkverbindungen oder Ketten (24), raumgelenkig mit den Vortriebsmessern (10) gekoppelt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die aus dem Nachlaufschild (17) und dec hiermit fest verbundener Stirnschalung (18) bestehende Baueinheit mit dem Stützrahmen (11) des Messerschildes über hydraulik -he Schubkolbengetriebe (21, 22) gekoppelt ist, die vorzugsweise an der Stirnschälung (18) angreifen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (11) aus einem die verschiebbaren Vortriebsmesser (10) tragenden vorderen Rahmenteil (12) und einem hiermit verbundenen rückwärtigen Rahmenteil (13) besteht, auf dem der Nachlaufschild (17) verschieblich abgestützt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Nachlaufschild (17) unterstützenden Rahmenteil (13) des Stützrahmens (11) die den Vortriebsmessern (10) zugeordneten hydraulischen Pressen (14) abgestützt sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nachlaufschild (17) und den lnnenschalungssegmenten (23) Justiervorrichtungen od. dgl., vorzugsweise radial angeordnete hydraulische Einstellzylinder (27), angeordnet sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschalungssegmente (23) eine erhebliche größere Länge aufweisen als die Messerschwänze (16).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschalungssegmente (23) auf ihrer Länge mindestens ein Zwischengelenk (28) aufweisen.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (18) in ihrer radialen Abmessung einstellbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Messerschild-Vortriebseinrichtung zum Auffahren von Hohlräumen im Erdreich, insbesondere zum Vortrieb von Tunneln, Stollen u. dgl, sowie zum Einbringen einer Ortbetonauskleidung, entsprechend der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Ausführung.

Für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Strecken werden Messerschilde eingesetzt, denen beim Einbringen einer Ortbetonauskleidung Schalungselemente nachgeführt werden, die es ermöglichen, die Betonierarbeit unmittelbar hinter dem Messerschild zugleich mit der Vortriebsarbeit durchzuführen. Aus der DE-OS 25 22 029 ist es bekannt, die Vortriebsmesser π dt langen Messerschwänzen, sogenannten Nachlaufmessern, zu versehen, die gemeinsam eine Außenschalung bilden. Als Innenschalung wird ein Schalungswagen verwendet, der über hydraulische Zylinder mit dem Stützrahmen des Messerschildes gekoppelt ist, so daß er entsprechend dem Betonierfortschritt vorgeholt werden kann. Um den Schalungsraum zwischen Außen- und innenschaiung stirnseitig zu verschließen, wird eine Stirnschalung benötigt, die über gesonderte Zylinder mit dem Stützrahmen verbunden ist Bei dieser Einrichtung können die Vortriebsarbeit und die Betonierarbeit in gewissem Umfang unabhängig voneinander durchgeführt werden. Nachteilig ist hier aber der \'erhältnismäßig hohe Bauaufwand für die aus Außen-, Innen- und Stirnschalung bestehende Schalungsvorrichtung sowie vor allem der Umstand, daß beim Vorziehen der die

jo Außenschalung bildenden Messerschwänze Umfangsspalte zwischen der Ausbruchswandung und der eingebrachten Betonauskleidung freigelegt werden, die zu unerwünschten Erdsetzungen führen können.
Aus der DE-OS 24 31 652 und der DE-OS 25 08 407 sind ferner Messerschilde bekannt, bei denen die Messerschwänze der einzelnen Vortriebsmesser auf einem ring- oder bogenförmigen Nachlaufschild verschiebbar abgestützt sind, der am rückwärtigen Ende des Stützrahmens befestigt oder mit diesem ajotandsveränderlieh verbunden ist, wobei die Messerschwänze eine solche Länge haben, daß in jeder Arbeitsstellung der Vortriebsmesser eine Oberdeckung des Nachlaufschildes durch die Messerschwänze vorhanden ist. Die Messerschwänze erhalten daher in jeder Arbeitsstellung eine sichere Auflage und Abstützung durch den Nachlaufschild, wodurch zugleich der Ausbruchsquerschnitt im rückwärtigen Schildbereich zuverlässig gesichert wird, da beim Vorspressen der Vortriebsmesser der Ausbruchsbereich am Schildende durch den Nachlaufschild geschützt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messerschild-Vortriebseinrichtung der eingangs genannten Art in zweckdienlicher Weise so auszubilden, daß im Zuge der Vortriebsarbeiten ein zügiges Einbringen der Ortbetonauskleidung möglichst ohne Verwendung von nachführbaren Außenschalungselementen bei Vermeidung von Setzungen des Erdreiches möglich ist, wobei die Vortriebs- und Betonierarbeiten in gewissem Umfang unabhängig voneinander durchführbar sein sollen, so daß sich Störungen und Betriebsstillstände in dem einen Arbeitsbereich nicht störend auf den anderen Arbeitsbereich auswirken können.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei der Messerschild-Vortriebseinrichtung der gattungsgemäßen Art mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Messerschild-Vortriebseinrichtung ermöglicht es, die Ortbe-

tonauskleidung im Zuge des Vortriebes unter Verzicht auf eine Außenschalung und bei Verwendung einer nachführbaren Innenschalung unmittelbar hinter dem Messerschild einzubringen, wobei der kritische Bereich zwischen dem hinteren Ende des Schildes und dem bereits eingebrachten Ortbetonausbau durch die Messerschwänze und den diese abstützenden Nachlaufschild gesichert wird. Dabei können die Vortriebsarbeit und die Betonierarbeit aufgrund der Oberdeckung zwischen den Messerschwänzen und dem Nachlaufschild, die mindes tens einem Schildschreithub oder auch mehreren Schildschreithüben entspricht, unabhängig voneinander durchgeführt werden, so daß sich zwischen diesen Arbeitsrvorgängen keine störenden Rückwirkungen ergeben. Die Anordnung der Stirnschalung an dem Nachlaufschild bietet die Möglichkeit, die Ortbetonauskleidung in aufeinanderfolgenden Betonierabschnitten der erforderlichen Länge herzustellen und dabei an den Betonierabschnitten einen umlaufenden, glatten Betonabschluß herzustellen, so daß zwischen die aufeinanderfolgenden Betonierabschnitte in bekannter Weise emstisehe Fugenbänder ohne Schwierigkeiten eingebracht werden können. Der Beton läßt sich dabei über mindestens eine an der Stirnschalung angeordnete Leitung in den Schalungsraum einführen. Da ohne Außenschalung gearbeitet wird, können sich auch keine schädlichen Erdsetzungen einstellen. Die nachführbare Innenschalung wird von Innenschalungssegmenten gebildet, die nach Art von Nachlaufmessern ausgebildet und mit den jeweiligen Vortriebsmessern des Messerschildes gekoppelt sind. Die Innenschalungssegmente werden somit beim Vorpressen der einzelnen Vortriebsmesser mitgenommen. Ebenso wie die Stirnschalung ist somit auch die aus den Innenschalungssegmenten bestehende Innenschalung in den Messerschild integriert. Die Stirnschalung kann dabei als Gleitschalung auf der Innenschalung abgestützt und geführt sein.

Es empfiehlt sich, die Innenschalungssegmente raumbeweglich mit den Vortriebsmessern zu koppeln, was zweckmäßig mittels zweiseitiger Kugelgelenkverbindüngen oder Ketten u. dgl. erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Innenschalung und der Messerschild gegeneinander einstellen lassen, so daß sich die Innenschalung auch bei Mnem Verlaufen des Messerschildes genau zu der Tunnelachse ausrichten läßt In letztgenannter Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Nachlaufschild und den Innenschalungssegmenten Justier- oder Einstellvorrichtungen od. dgl., vorzugsweise radial angeordnete hydraulische Einstellzylinder, angeordnet werden, mit welchen z. B. bei Schildversteuerungen eine Justierungsmöglichkeit des Schildes und/oder der Innenschalung gegenüber der zu betonierenden Röhre erreicht wird.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Stirnschalung mit dem Nachlaufschild fest verbi'nden, wobei die aus Stirnschalung und Nachlaufschild bestehende Baueinheit mit dem Stützrahmen des Messerschildes über hydraulische Schubkolbengetriebe od. dgl. gekoppelt ist, die vorzugsweise an der Stirnschalung angreifen. Die Länge der Messerschwänze ist eo zweckmäßig etwa gleich der axialen Länge des Nachlaufschildes, während die nach Art von Innenmessern ausgebildeten Innenschalungssegmente eine Länge erhalten, die erheblich größer ist als die Länge der Messerschwänze. Vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der der Stützrahmen des Messerschildes einen die Vortriebsmesser und einen den Nachlaufschild unterstützenden Rahmenteil aufweist, wobei sämtliche Rahmenteile zu einem stabilen Stützgestell verbunden sind. An demjenigen Rahmenteil, welcher den Nachlaufschild unterstützt, können die den Vortriebsmessern zugeordneten hydraulischen Pressen abgestützt werden. Im übrigen empfiehlt es sich, die Innenschalungssegmente so auszubilden, daß sie auf ihrer Länge mindestens ein Zwischengelenk aufweisen. Die lösbare Kupplung der Innenschalungssegmente mit den Vortriebsmessern in Verbindung mit den Zwischengelenken ermöglicht es, die Innenschalung zum Einführen eines Fugenbandes zu öffnen. Für die an dem Nachlaufschild angeordnete Stirnschalung werden zweckmäßig zwei radial gegeneinander bewegbare Schalungsringe verwendet, wie dies an sich bekannt ist

Die erfindungsgemäße Schildvortriebseinrichtung ist insbesondere für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Strecken mit kreisfönnigem Querschnitt bestimmt Hierbei kann ein geschlossener, ringförmiger Nachlaufschild verwendet werden, der zweckmäßig aus einer glattwandigen Blechkonstruk'.i ;n besteht. Die auf dem N'achiaufschiid gleitend aufliegenden rviesserschwänze sind, wie bekannt, ebenfalls glattwandig ausgebildet Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich auch zum Vortrieb von Strecken od. dgl. im standfesten Gebirge einsetzen. In diesem Fall brauchen die einzelnen Vortriebsmesser nicht unbedingt an ihren vorderen Enden mit Messerschneiden versehen zu werden, da sie lediglich eine Verbaufunktion haben.

Zur weiteren Erläuterung der Erfincking wird im folgenden auf das in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel Bezug genommen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schildvortriebseinrichtung im Längsschnitt;

F i g. 2 die Einrichtung nach F i g. 1 in einer Ansicht von hinten bzw. im Querschnitt

Der dargestellte Messerschild weist eine Vielzahl an Vortriebsmessern 10 auf, die gemeinsam einen zylindrischen Schildmantel bilden und die sich jeweils ar einem gemeinsamen Stützrahmen 11 verschiebbar abstützen, der aus zwei Stützrahmenteilen 12 und 13 besteht, die übcT (nicht dargestellte) Längs- und Diagonalverbindungen zu einem Rahmengestell verbunden sind. Die beiden Stützrahmen J 2 und 13 können als Spreizrahmen ausgebildet sein, die z. B. mittels hydraulischer Spreizzylinder in radialer Richtung spreizbar sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stützrahmenteile 12 und 13 als starre Rahmen ausgebildet, die zu einem stabilen Rahmengestell verbunden sind. Die Vortriebsmesser 10 sind an den Stützrahmen zwangsgeführt wie dies an sich bekannt ist

Zwischen den einzelnen Vortriebsmessern 10 und dem rückwärtigen Stüt7rahmenteil 13 sind doppeltwir- Veni'i hydraulische Pressen 14 gelenkig eingeschaltet. Mit Hilfe der Pressen 14 können daher die Vortriebsmesser 10 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung V vorgepreßt werden, wobei die an den vorderen Enden der Vortriebsmesser 10 angeordneten Schneiden 15 in das Erdreich eindringen können. Beim Vorschub eines Vortriebsmessers oder einer Messergruppe stützen sich die betreffenden Pressen 14 an dem Stützrahmen ab, der seinerseits durch den Reibschluß mit den übrigen Vortriebsmessern, die ihrerseits mit Reibkontakt am umgebenden Erdreich anliegen, festgelegt ist, so daß er das Widerlager für die Pressen bildet. Sobald sämtliche Vortriebsniesser 10 um den Pressenhub vorgepreßt sind, kann der Stützrahmen 11 durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung der Pressen 14 in einem Schritt nachgeholt werden. Hierbei bilden die reibungs-

schlüssig an dem umgebenden Erdreich anliegenden Vortriebsmesser 10 das Widerlager für die einschiebenden Pressen 14.

Die Vortriebsmesser 10 weisen an ihren hinteren Enden sogenannte Nachlaufmesser bzw. Messerschwänze 16 auf, die aus glattflächigen, gegenüber den Vortriebsmessern verjüngten Blechzungen od. dgl. bestehen. Die Messerschwänze 16 bilden am hinteren Ende des Messerschildes einen zylindrischen Schildschwanzmantel, weicher einen ringförmigen, glaltwandigen Nachlauf- ι ο schild 17 aufnimmt, dessen Länge etwa derjenigen der Messerschwänze 16 entspricht. Der Nachlaufschild 17 stützt sich gegen das ringförmige Stützrahmenteil 13 verschiebbar ab. Mit dem Nachlaufschild 17 ist eine Stirnschalung 18 verbunden. Diese besteht aus zwei Schalungsringen 19 und 20, von denen der eine 19 an dem hinteren Ende des Nachlaufschildes 17 befestigt ist, während der andere Schalungsring 20 an dem erstgenannten gleitend abgestützt ist. derart, daß beide Schalungsringe 19 und 20 auf unterschiedliche radiale Abmessungen des Schalungsraumes einstellbar sind. An dem mit dem Nachlaufschild 17 fest verbundenen Schalungsring 19 greifen die Kolbenstangen 21 hydraulischer Schubkolbengetriebe 22 an, die sich ihrerseits an dem Stützrahmenteil 12 des Stützrahmens 11 abstützen. Die Stirnschalung 18 ist infolgedessen zusammen mit dem Nachlaufschild 17 gegenüber dem Stützrahmen 11 in Vortriebsrichtung und in Gegenrichtung verstellbar.

An den vorlaufenden Teilen der Vortriebsmesser 10 sind als Innenschalungsmesser ausgebildete Innenschalungssegmente 23 raumgelenkig angeschlossen. Die Verbindung erfolgt über Zugglieder 24, die sowohl mit den Vortriebsmessern 10 als auch mit den Innenschalungssegmenten 23 kugelgelenkig verbunden sind. Die Verbindung ist derart getroffen, daß die Innenschalungssegmente von den Vortriebsmessern abkoppelbar sind.

Die Innenschalungssegmente 23 bilden die zylindrische Innenschalung der Schalungsvorrichtung; sie werden an umsetzbaren Innenschalungsrahmen 25 abgestützt und zwangsgeführt.

Der Vortrieb des Messerschildes erfolgt in der vorstehend beschriebenen Weise durch aufeinanderfolgendes oder gruppenweises Vorpressen der Vortriebsmesser 10 und anschließendes Nachholen des Stützrahmens 11. Beim Vorpressen der Vortriebsmesser 10 gleiten die Messerschwänze 16 über den Nachlaufschild 17, welcher von dem rückwärtigen Stützrahmenteil 13 des Stützrahmens 11 unterstützt wird und den Ausbruchsquerschnitt im Bereich zwischen dem Messerschild und der fertiggestellten ßeontauskleidung 26 sichert Beim Nachholen des Stützrahmens 11 gleitet der Stützrahmenteil 13 innerhalb des zylindrischen Nachlaufschildes 17. Hierbei fahren die hydraulischen Schubkolbengetriebe 22 die Stirnschalung 18 aus und halten dadurch den in den Schalungsraum eingebrachten Ortbeton unter dem erforderlichen Druck. Es ist aber auch möglich, beim Vorfahren des Stützrahmens 11 die Stirnschalung 18 gleichzeitig vorzuziehen. In beiden Fällen ist es wichtig, daß eine Betondrucküberwachung den Vortrieb der Stirnschalung bestimmt Der Ortbeton wird also beim Vorfahren der Stirnschalung 18 so in,den Schalungsraum eingebracht, daß dieser ständig mit Beton gefüllt wird und der eingebrachte Ortbeton unter ausreichend großem Druck steht Die Zuführung des Ortbetons kann über eine oder mehrere Zuführungsleitungen erfolgen, welche die Stirnschalung durchdringen.
Ober die raumgelenkige Verbindung 24 zwischen den Vortriebsmessern 10 und den Innenschalungssegmenten 23 und durch die einstellbare Stirnschalung 18 ist eine Steuerbarkeit des Messerschildes gewahrleistet. Zugleich ergibt sich die Möglichkeit, die aus den Innenschalungssegmenten 23 gebildete zylindrische Innenschalung genau in der Tunnelachse auszurichten. Dies kann mit Hilfe von Justier- oder Einstellvorrichtungen, insbesondere hydraulischen Einstellzylindern 27, erfolgen, die, wie F i g. 2 zeigt, zwischen dem Nachlaufschild 17 und den Innenschalungssegmenten 23 radial angeordnet sind. In Fig. 1 sind diese Vorrichtungen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Es besteht die Möglichkeit, die Innenschalungssegmente 23 von den vorlaufenden Vortriebsmessern 10 abzukoppeln, was durch Lösen der Kupplungsorgane 24 erfolgt. Die Innenschalungssegmente 23 sind durch Zwischengelenke 28 gelenkig unterteilt. Nach dem Abkoppeln der Innenschalungssegmente 23 und dem Entfernen des betreffenden innenschaiungsrahmens 25 können die vorderen Teile der Innenschalungssegmente 23 um die Gelenke 28 nach innen geklappt werden. Mit Hilfe der Schubkolbengetriebe 22 kann die Stirnschalung 18 von der Stirnfläche der Betonauskleidung 26 abgezogen werden, so daß sich zwischen die Stirnschaiung und die Betonauskleidung in bekannter Weise ein elastisches Fugenband einbringen läßt.

Es ist erkennbar, daß das Einbringen der Ortbetonauskleidung 26 ohne Verwendung einer besonderen Außenschalung erfolgt. Da die Innenschalungssegmente 23 mit den einzelnen Vortriebsmessern ·") gekoppelt sind, werden sie beim Vorpressen der Vortriebsmesser mitgenommen. Die Stirnschalung 18 ist zusammen mit dem Nachlaufschild 17 unabhängig von den Vortriebsmessern 10 und ihren Messerschwänzen 16 vorbewegbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Messerschild-Vortriebseinrichtung zum Auffahren von Hohlräumen im Erdreich, insbesondere zum Vortrieb von Tunneln, Stollen u. dgL, sowie zum Einbringen einer Ortbetonauskleidung, bestehend aus an einem Stützrahmen abgestützten, einzeln oder gruppenweise vorpreßbaren Vortriebsmessern, die mit auf einem Nachlaufschild aufliegenden Messerschwänzen versehen sind, wobei der abgestützte Nachlaufschild mit dem Stützrahmen gekoppelt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmaie: