DE2750229C2 - Messerschild zum Auffahren von unterirdischen Kanälen, Tunnels o.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Messerschild zum Auffahren von Tunnels, unterirdischen Kanälen u. dgl., dessen Vortriebsmesser an einem Stützrahmen verschiebbar abgestützt sind, der aus wenigstens zwei in Vortriebsrichtung hintereinander angeordneten Rahmenteilen mit im Sohlbereich liegenden Untergurten gebildet ist, wobei an dem Stützrahmen mindestens eine zur Ortsbrust hin verschiebbare Arbeitsbühne vorgesehen ist, über die das an der Ortsbrust anstehende Bodenmaterial zu einer im unteren Bereich des Schildes angeordneten Fördereinrichtung abziehbar ist.

Bekannte Messerschilde, die zum Vortrieb unterirdischer Bauwerke, wie Tunnels, Stollen u. dgl., eingesetzt werden, weisen einen Stützrahmen auf, an dem sich die den Schildmantel bildenden Vortriebsmesser abstützen und führen. Der Stützrahmen besteht im allgemeinen aus mindestens zwei in Vortriebsrichtung hintereinander angeordneten Rahmenteilen, die über Längs- und/oder Diagonalverstrebungen zu einem starren Rahmengestell miteinander verbunden sind, gegen welches sich die den einzelnen Vortriebsmessern zugeordneten Pressen abstützen.

Beim Messerschildvortrieb im lockeren Erdreich ergibt sich die Notwendigkeit, die Ortsbrust mittels eines Brustverbaues zu sichern, um ein Hereinbrechen oder Hereinfließen des Bodenmaterials in den Schild zu verhindern. Es ist zu diesem Zweck bekannt, die .Ortsbrust mit Hilfe von Bohlen od. dgl. zu sichern, welche beim Abbau der Ortsbrust entfernt und anschließend wieder eingebaut werden müssen. Diese Arbeit ist umständlich und zeitraubend.

Bei einem bekannten Messerschild der eingangs

ίο genannten Art ist der Stützrahmen Träger einer Brustverbaueinrichtung, welche aus übereinander angeordneten Bühnen mit zur Ortsbrust hin offenen Bühnenkammern von einer solchen Höhe und Tiefe bestehen, daß von der Ortsbrust einfließendes Bodenmaterial mit seiner natürlichen Böschung in der jeweiligen Bühnenkammer steht Die einzelnen Bühnen sind in Bühnenfüh'rungen des Stützrahmens geführt und mittels hydraulischer Vorschubvorrichtungen gegenüber den Vortriebsmessern und dem Stützrahmen gegen die Ortsbrust vorschiebbar und von dieser zurückfahrbar (DE-AS 25 30127). Die verschiebbare Anordnung der Zwischenbühnen am Stützrahmen des Messerschildes bietet die Möglichkeit, einen Anschluß der Bühnsn an die Ortsbrust unabhängig vor der Lage des Stützrahmens herzustellen. Die unterste Bühne befindet sich im Abstand von der Schildsohle, so daß hier eine Löse- und Ladeeinrichtung für den Abbau der Ortsbrust und für die Abförderung des Bodenmaterials angeordnet werden kann.

Bei Vortriebsschilden ist es auch bekannt, in dem als Baueinheit vorpreßbaren Schild mehrere Arbeitsbühnen übereinander anzuordnen, welche mit hydraulisch gegen die Ortsbrust vorschiebbaren Zwischenböden versehen sind (DE-OS 17 84 555). Die Arbeitsbühnen weisen fensterartige Durchbrechungen für die Abförderung des auf den Zwischenböden liegenden Bodenmaterials in ein im unteren Bereich des Schildes befindliches Fördermittel auf. Dabei kann das lockere Bodenmaterial auch über Fallrohre u. dgl. von der jeweils höheren Bühne auf die nächsttiefere Bühne nach unten zur Schildsohle abgefördert werden (»Die Bautechnik« 6/1968, Seite 184). Auch ist es bei solchen Schildvortriebseinrichtungen nicht mehr neu, auf den einzelnen Arbeitsbühnen maschinelle Abbau- und Fördereinrichtungen, wie Fräswalzen, Schneckenförderer u. dgl. anzuordnen, die das Bodenmaterial z. B. einem Fallschacht od. dgl. zuführen (DE-OS 14 59 869, DE-AS 12 05 576).
Schließlich ist es beim Schildvortriebsverfahren bekannt, mit hydraulischer Gewinnung unter Verwendung von Spritzdüsen, Spritzköpfen od. dgl. und auch mit hydraulischer Abförderung des Bodenmaterials zu arbeiten. Das gelöste Bodenmaterial gelangt hierbei in ein im Sohlbereich des Schildes angeordnetes Absaugbecken, aus dem es als Boden-Wassergemisch abgesaugt wird (GB-PS 10 74 613, GB-PS 7 030, Zeitschrift »Der Tiefbau«, 1964, Seite 487, »Technische Blätter« 1975/76 vom 3. 3. 1977,Seite 3, DE-AS 24 31 512).
Ausgehend von einem Messerschild der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen Messerschild und insbesondere seinen Stützrahmen bei hoher Rahmenstabilität so auszugestalten, daß auch beim Messerschild Vortriebsverfahren mit einer Spülförderung für die Abförderung des Bodenmaterials gearbeitet werden kann, ohne daß es dabei zu Überschüttungen des Absaugbeckens vor allem bei rolligem und fließfähigem Bodenmaterial kommen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fördereinrichtung aus einem mit einer Zuführungsleitung für die Wasserzuführung und einer Absaugleitung für die Abforderung des Wasser-Bodengemischs versehenen, in den Untergurt-Verband des Stützrahmens einbezogenen Absaugbecken besteht, und daß die Arbeitsbühne über dem Absaugbecken liegende Boden-Abzugsöffnungen aufweist, die von einer in Streckenlängsrichtung verschiebbaren Platte überdeckt sind, die mit über den Bodenabzugsöffnungen liegenden Durchlaßöffnungen versehen ist

Bei dieser Ausgestaltung des Messerschildes ist das Absaugbecken in raumsparender Weise in den tragenden Verband des Stützrahmens einbezogen, wodurch eine einfache und zugleich stabile Stützrahmenkonstruktion erhalten wird. Oberhalb des Absaugbeckens ist iii dem Stützrahmen in bekannter Weise mindestens eine gegen die Ortsbrust ausfahrbare Arbeitsbühne angeordnet, auf die Bodenmaterial von der Ortsbrust herfließt und hier eine Schüttgutböschung bildet. Über die Boden-Abzugsöffnungen der Arbeitsbühne und die Durchlaßöffnungen der Platte kann das Bodenmaterial in das Absaugbecken abgezogen werden. Da hierbei der Abstand der Durchlaßöffnungen von der Ortsbrust veränderlich einstellbar ist, ohne daß zugleich die von dem Bodenmaterial belastete Arbeitsbühne zur Ortsbrust hin vorgeschoben oder von der Ortsbrust zurückgefahren werden muß, ist es möglich, den Abfluß des Bodenmaterials in das Absaugbecken in einfacher Weise zu regeln, so daß die Gefahr von Überschüttungen des Absaugbeckens nicht besteht. Dabei gelingt es, das hereingewonnene Bodenmaterial dem Absaugbekken weitgehend gleichmäßig zuzuführen, so daß sich ein für die Spülförderung günstiges Feststoff-Flüssigkeitsverhältnis aufrechterhalten läßt. Zugleich ist eine Anpassung der in ihrer Lage veränderlichen Durchlaßöffnungen an unterschiedliche Böschungswinkel des auf der oder den Arbeitsbühnen liegenden Bodenmaterials möglich. Die geregelte Abförderung des Bodenmaterials von den Arbeitsbühnen läßt sich durchführen, ohne daß hierbei die Arbeitsbühnen gegenüber dem Stützrahmen des Messerschildes vorgeschoben oder zurückgefahren werden müssen.

Insbesondere bei rolligen und fließfähigen Bodenschichten empfiehlt es sich, die Arbeitsbühne aus gegen die Ortsbrust vorschiebbaren Bühnenmessern zu bilden und dabei die Anordnung so zu treffen, daß die Durchlaßöffnungen der oberhalb der Bühnenmesser liegenden Platte Langlöcher der Bühnenmesser in jeder Ausschublage der Bühnenmesser überdecken. Mit den in die Ortsbrust vorpreßbaren Bühnenmessern läßt sich die nicht-standfeste Ortsbrust jederzeit beherrschen und zugleich ein geregelter Abbau der Ortsbrust durchführen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann im Abstand oberhalb der Arbeitsbühne und vor den Boden-Abzugsöffnungen eine die Abböschung der Ortsbrust begrenzende Bohle am Stützrahmen angeordnet sein, wobei zum Abziehen des Bodenmaterials in die Boden-Abzugsöffnungen ein die Boh|p untergreifendes Förderelement vorgesehen ist. Solche aus schwenkbaren Ladearmen od. dgl. bestehende Förderelemente sind in ähnlicher Form bei Schildvortriebseinrichtungen bekannt (DE-OS 25 50 051). Mit Hilfe solcher Förderelemente läßt sich das hereingewonnene Bodenmaterial ebenfalls in geregelter Menge dem Absaugbecken zuführen.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Messerschild im Vertikalschnitt;

Fig.2 die halbe Frontansicht des Messerschildes nach F i g. 1;

F i g. 3 eine geänderte Ausführungsform des Messerschildes nach den F i g. 1 und 2 in einem horizontalen Teilschnitt und in Draufsicht auf .eine Arbeitsbühne;

F i g. 4 einen Teilschnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3.

Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte Messerschild besteht in bekannter Weise aus im Abstand hintereinander angeordneten Rahmenteilen 1, die zu einem Stützrahmen verbunden sind. Auf den Rahmenteilen 1 des Stützrahmens stützen sich außenseitig längs der Vortriebsachse 2 vorschiebbare, in Schildumfangsrichtung nebeneinanderliegende und somit einen Schildmantel 3 bildende Vortriebsmesser 4 ab. Jedem Vortriebsmesser 4 ist ein Vorschubzylinder 5 zugeordnet, der an einem am Vortriebsmesser 4 befestigten Anbauteil 6 angreift und sich in einem am rückwärtigen Rahmenteil 1 des Stützrahmens befestigten Auge 7 gelenkbeweglich abstütit

Im Sohlbereich des Messerschildes weist der Stützrahmen ein Absaugbecken 8 auf, welches rückseitig an eine Zuführleitung 9 für die Wasserzuführung und an eine Absaugleitung 10 für die Absaugung des Boden-Wassergemischs angeschlossen ist Das Absaugbecken 8 ist mit Untergurten 11 der beiden Stützrahmenteile 1 des Stützrahmens vereinigt und auf diese Weise in die Stützrahmenkonstruktion integriert

Oberhalb des Absaugbeckens 8 befinden sich in Horizontallage zwei übereinanderliegende Arbeitsbühnen 12, die jeweils aus nebeneinanderliegenden und längs der Vortriebsachse 2 vorschiebbaren Vortriebsmessern 13 gebildet sind, die auf sich quer zur Vortriebsrichtung erstreckenden Traversen 14 des Stützrahmens aufliegen. Auf den Traversen 14 sind Messerführungen 15 angeordnet, weiche die Vortriebsmesser 13 der Arbeitsbühnen 12 führen. Der Vorschub der Vortriebsmesser 13 erfolgt mittels hydraulischer Vorschubzylinder 16, die einerseits mit an den Vortriebsmessern 13 befestigten Konsolen 17 und andererseits mit an den Traversen 14 befestigten Augen

18 in der Vertikalebene gelenkbeweglich verbunden sind. Auf den eine gemeinsame Arbeitsbühne 12 bildenden Vortriebsmessern 13 liegt eine Platte 19, die an ihren gegenüberliegenden Seitenkanten Abkantungen 22 mit Langlöchern 21 aufweist und hierdurch längs der Vortriebsachse 2 verstellbar am vorderen Rahmenteil 1 des Stützrahmens geführt ist. In der Platte 19 ist oberhalb jedes Vortriebsmessers 13 eine Durchlaßöffnung 23 vorgesehen, unter der sich im Vortriebsmesser 13 eine als Langloch ausgebildete Bodenabzugsöffnung 24 erstreckt, derart, daß in jeder Vortriebsstellung des Vortriebsmessers 13 ein Durchgang durch die sich überdeckenden öffnungen 23, 24 für das Bodenmaterial vorhanden ist. Aufgrund der Verstellbarkeit der Platte

19 in Richtung der Vortriebsachse 2 ist der Abstand a der Durchlaßöffnungen 23 von der nicht dargestellten Ortsbrust innerhalb eines bestimmten Bereichs einstellbar. Einfachheitshalber sind in der Zeichnung die Durchlaßöffnungen 23 nur in einer Reihe dargestellt. In der Praxis ist es vorteilhaft, wenn die Durchlaßöffnungen 23 gitterartig zwei- oder mehrreihig angeordnet werden.

Beim Messerschildvortrieb werden die Vortriebsmesser 4 und 13 durch Beaufschlagung ihrer hydraulischen

Vorschubzylinder 16 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung 36 vorgepreßt. Dabei löst sich Bodenmaterial von der Ortsbrust ab, das auf die Arbeitsbühnen 12 gelangt, wo es eine Böschung 37 bildet. Beim weiteren Vortrieb fällt das die Böschung 37 bildende Bodenmaterial durch die Durchlaßöffnungen 23 in das darunteir befindliche Absaugbecken 8, wo es mit Frischwasser aus der Zuführleitung 9 aufgerührt und durch die Absaugleitung 11 abgesaugt wird. Das in den Sohlbereich vor das vordere Rahmenteil 1 des Stützrahmens fallende Bodenmaterial gelangt über eine Schräge 38 in das Absaugbecken 8. Durch die Verstellbarkeit des Abstandes a der Durchlaßöffnungen 23 von der Ortsbrust ist es möglich, die Lage der Durchlaßöffnungen 23 in bezug auf die Ortsbrust einzustellen und den unterschiedlichen natürlichen Böschungswinkeln des Bodenmaterials anzupassen. Hierdurch läßt sich eine gleichmäßige Zuführung des Bodenmaterials in das Absaugbecken 8 und dadurch eine ungestörte hydraulische Abförderung des Boden-Wassergemischs aus dem Absaugbecken 8 erreichen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 sind an jeder Arbeitsbühne 25 zusätzlich eine Bohle 26 und zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Förderelemente 27 vorgesehen. Die Bohle 26 erstreckt sich in einem Abstand b oberhalb von der Platte 28 quer zur Vortriebsachse 2 und ist mittels Konsolen 29 am vorderen Rahmenteil 1 des Stützrahmens befestigt. Die Förderelemente 27 bestehen in bekannter Weise jeweils aus einem Hebel 31, der um einen auf der Platte 28 befestigten Gelenkbolzen 32 schwenkbar ist. Die Schwenkbewegung erfolgt mittels eines hydraulischen Schwenkzylinders 33, der am Hebel 31 in der Horizontalebene gelenkig angreift und sich andererseits in der gleichen Ebene schwenkbeweglich am hinteren Rahmenteil 1 des Stützrahmens abstützt. Das freie Ende 34 des Hebels 31 erstreckt sich durch den Spalt 35 zwischen der Bohle 26 und der Platte 28, welche hinter der Bohle 26 die Durchlaßöffnungen 23 aufweist.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 staut sich das von der Ortsbrust her auf die Arbeitsbühnen fließende Bodenmaterial vor der Bohle 26. Die Abförderung des Bodenmaterials erfolgt hier mechanisch durch die Schwenkbewegungen der aus den Hebeln 31 bestehenden Förderelemente 27, die durch den Spalt 35 zwischen der Bohle 26 und der Platte 28 hindurchfassen und bei ihrer Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles 39 das Bodenmaterial zu den Durchlaßöffnungen 23 befördern. Die Fördergeschwindigkeit, d. h. die Anzahl der Schwenkbewegungen der Förderelemente 27 je Zeiteinheit läßt sich unter Berücksichtigung des Abstandes a der Durchlaßöffnungen 23 von der Ortsbrust in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Bodenmaterials regeln, so daß auch beim Vortrieb in Böden unterschiedlicher Festigkeiten eine gleichmäßige Zuführung des Bodenmaterials zum Absaugbecken 8 gewährleistet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Messerschild zum Auffahren von Tunnels, unterirdischen Kanälen u. dgl., dessen Vortriebsmesser an einem Stützrahmen verschiebbar abgestützt sind, der aus wenigstens zwei in Vortriebsrichtung hintereinander angeordneten Rahmenteilen mit im Sohlbereich liegenden Untergurten gebildet ist wobei an dem Stützrahmen mindestens eine zur Ortsbrust hin verschiebbare Arbeitsbühne vorgesehen ist, über die das an der Ortsbrust entstehende Bodenmaterial zu einer im unteren Bereich des Schildes angeordneten Fördereinrichtung abziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung aus einem mit einer Zuführungsleitung (9) für die Wasserzuführung und einer Absaugleitung (10) für die Abförderung des Wasser-Bodengemischs versehenen, in den Untergurt-Verband des Stützrahmens (1) einDezogenen Absaugbecken (8) besteht, und daß die Arbeitsbühne (12,25) über dem Absaugbecken (8) liegende Boden-Abzugsöffnungen (24) aufweist, die von einer in Streckenlängsrichtung verschiebbaren Platte (19,28) überdeckt sind, die mit über den Bodenabzugsöffnungen (24) liegenden Durchlaßöffnungen (23) versehen ist.

2. Messerschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsbühne (12, 25) von gegen die Ortsbrust vorschiebbaren Bühnenmessern (13) gebildet ist, und daß die Durchlaßöffnungen (23) der oberhalb der Bühnenmesser (13) liegenden Platte (19, 28) Langlöcher (24) der Bühnenmesser (13) in jeder Ausschublage der Bühnenmesser überdecken.

3. Messerschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand (b) oberhalb der Arbeitsbühne (25) und vor den Boden-Abzugsöffnungen (23) eine die Abböschung der Ortsbrust begrenzende Bohle (26) am Stützrahmen angeordnet ist, und daß zum Abziehen des Bodenmaterials in die Boden-Abzugsöffnungen (23) ein die Bohle untergreifendes Förderelement (27) vorgesehen ist.