DE2805362A1

DE2805362A1 - Advancing shield tunnelling machine - has frame inside shield supporting cutting tools at front and cladding material erector at rear

Info

Publication number: DE2805362A1
Application number: DE19782805362
Authority: DE
Inventors: Vilmos Dipl Ing Goldfahrt; Gabor Dipl Ing Gozon; Istvan Dipl Ing Tari
Original assignee: UT VASUTTERVEZOE VALLALAT
Current assignee: UT VASUTTERVEZOE VALLALAT
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2805362B2; HU174578B; YU44378A; PL113949B1; PL205452A1

Abstract

The tunnelling machine has an advancing shield (1) with a cutting edge (25) at the front. Inside is a framework (9) which has an extending frame (10) supported on it, with a cutting tool (11) mounted on it. This can be changed for an injection device (24). The extending frame is operated by hydraulic cylinders (28) attached to it. The main frame (9) carries horizontal cylinders (17) which push horizontal supports (13) forwards. These supports carry swinging arms (14) which can be wedged against the side of the tunnel in advance of the cutting shield (1). These are swung by further cylinders (20). Behind the main frame is an erector (18) which can be moved towards and away from the cutting face, to position the wall cladding elements (27).

Description

VORRICHTUNG ZUM TUNNELBAU, INSBESONDERE FÜR STANDFESTEDEVICE FOR TUNNELING, IN PARTICULAR FOR STABILITY

UND INHOMOGENE BODENVERHALTNISSE Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tunnelbau, insbesondere für stand feste und inhomogene Bodenverhältnisse, die mit einer» mit Schildmantel begrenzten und auf die schon fertige Tunnelwandung gestützt vorwärtebewegbaren Schildvorrichtung versehen ist.AND INHOMOGENOUS SOIL CONDITIONS The invention relates to a device for tunnel construction, especially for solid and inhomogeneous soil conditions that with a »bounded by a shield jacket and supported on the already completed tunnel wall advancing shield device is provided.

Wie bekannt, wurden zum Tunnelbau, den verschiedenen geologischen Verhältnissen entsprechend, verschiedene Technologien ausgearbeitet. Für Verehrsstraßen, Eisen- bahn1 öffentliche Werke und Wasserspeicher stehen schon Tunnelbaumethoden für homogene Gesteine von verschiedener Festigkeit» auf entsprechendem technischen Niveau zur Verfügung. As is known, the various geological ones were used to build tunnels Different technologies worked out according to the circumstances. For streets of worship, Iron- bahn1 public works and water reservoirs are already tunneling methods for homogeneous rocks of different strengths »on the appropriate technical Level available.

Sowohl die Technologie als auch die Vorrichtungen des Tunnelbaus für homogene baufeste Boden können als gelöst betrachtet werden. Both the technology and the devices of tunneling for homogeneous solid flooring can be regarded as solved.

Das Problem tritt aber beim Tunnelbau unter unbaufesten Bodenverhältnissen auf. Hier sind die Tunnelbauvorrichtungen mit teils oder völlig geschlossenen Schildoberflächen am verbreitesten. Bei diesen Vorrichtungen wird der Ausbau mit den an der Stirnseite der Vorrichtung angeordne-ten Schneid- und Reibwerl<zeugen durch Drehbewegung ausgeführt, wobei die Stirnseite mit der nötigen Stützkraft gedrückt wird0 Nachteil dieser Methode bzw. However, the problem arises when building tunnels under unbuilt ground conditions on. Here are the tunnel construction devices with partially or completely closed shield surfaces most common. With these devices, the expansion is carried out with the at the front The cutting and rubbing tools arranged on the device produce a rotary motion executed, whereby the front side is pressed with the necessary supporting force0 disadvantage this method or

dieser Vorrichtung besteht darin, daß der mit Drehbewegung durchgeführte Tiefbau auf die Vorrichtung ein bedeutendes Drehmoment ausübt, das den Schildkörper in gegengesetzter Richtung zu verdrehen bestrebt ist, und muß daher während des Betriebes kontinuierlich oder periodisch korrigiert werden. Dieses Korrigieren erschwert wiederum die Steuerung des Schildes. Diesen Nachteil bestrebt diejenige Vorrichtung zu beseitigen, wo die an die Stirnfläche gedrOckten, in Sternform angeordneten, spezial einstellbaren Schneidkanten und Stützplatten - mit je ein Viertel Umdrehung - abwechselnd in beide Richtungen bewegt werden.this device consists in the fact that the rotary motion Civil engineering exerts a significant torque on the device, which the shield body Tends to twist in the opposite direction, and must therefore during the Corrected continuously or periodically during operation. This makes correcting difficult turn the control of the shield. That device strives for this disadvantage to eliminate where the star-shaped, pressed on the face, specially adjustable cutting edges and support plates - each with a quarter turn - be moved alternately in both directions.

Die mit einer geschlossenen Stirnoberfläche åusgebildeten Bohrschilde haben den Nachteil, daß während der Arbeit ein oben abkommender Bruch nicht kontrollierbar ist und sich sehr oft unerwünschte Hohlräume über dem anzufertigenden Tunnelprofil bilden» was wiederum zu problematischen Setzungen an der Oberfläche führte Bedeutende Schwierigl<eiten ergeben sich weiterilir bei den trümmeligen, vernaßten, nicht wasserdichten, flüssigen, bröckeligen, Schlamm-gemischten Schichten, oder bei dem aus deren Mischung mit Steinschichten von verschiedener Härte bestehenden, nicht homogenen Boden. The drill shields formed with a closed front surface have the disadvantage that a break coming off the top cannot be controlled during work and very often there are unwanted cavities above the tunnel profile to be made form »which in turn led to problematic subsidence on the surface Significant Difficulties still arise with the messy, wet ones waterproof, liquid, crumbly, mud-mixed layers, or at the consisting of their mixture with layers of stone of different hardness, not homogeneous soil.

Für die verschiedenen Bodenverhältnisse wurden bereits speziale Tunnelbauvorrichtungen ausgearbeitet, deren gemeinsamer Nachteil aber darin besteht, daß das Vorwärtskommen immer von den ungünstigsten Bodenverhältniseen bedingt ist. Gelangt aber eine solche Vorrichtung zum stabilen Boden1 so erweist sie sich unwirtschaftlich. Special tunneling devices have already been put in place for the different soil conditions worked out, but their common disadvantage is that they get ahead is always caused by the most unfavorable soil conditions. But you get one Device for a stable floor1 so it turns out to be uneconomical.

Es sind ferner Vorrichtungen bekannt die sich den verschiedenen Bodenverhältnissen anpassen können, auch diese Vorrichtungen müssen aber bei einem Uebergang von einem zu anderen Bodentype abgestellt und sogar unter schweren Umständen ummontiert werden. Demzufolge sind auch diese Vorrichtungen wegen der schwierigen und arbeitsaufwändigen Ummontierung nicht wirtschaftlich. There are also devices known that the different soil conditions can adapt, but these devices must also be used in the event of a transition from one to other types of flooring and can even be remounted under difficult circumstances. As a result, these devices are also difficult and labor intensive because of their complexity Remounting not economical.

Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile und die Ausbildung einer Tunnelbauvorrichtung, mit der sowohl bei standfesten, als auch bei inhomogenen Bodenverhältnissen wirtschaftlich gearbeitet werden kann. The purpose of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned and the formation of a tunneling device, with both stable, as well as can be worked economically in inhomogeneous soil conditions.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Bodenverhältnisse einer geplanten Tunnelstrecke schon bei Beginn des Bauens bekannt sind, die ungünstigsten Bodenverhältnisse lokalisiert werden können, und die anzuwendenden Methoden schon im voraus auswählbar sind. Wie z.B. eine Bodenbefestigung von oben, Anwendung von Ueberdruck usw. Bei inhomogenen Bodenstrecken können jedoch trotz dem sorgfältigsten, vorhergehenden bodenmechanischen Aufschluß z.B. im Falle eines Dtirchdringens von Drockcnverwerfunyen, uner-wartsto Situationen wie z.R. The invention is based on the knowledge that the soil conditions of a planned tunnel section are known at the start of construction, the most unfavorable Soil conditions can be localized, and the methods to be used already are selectable in advance. Such as a floor fastening from above, application of Overpressure etc. In the case of inhomogeneous soil sections, however, previous soil mechanical exploration e.g. in case of penetration of Drying, unexpected situations such as

Wasser- und Schlammeinbruch auAlrften, zu deren Beseitigung rascher Eingriff (mit Uberdruck kombinierte Hantierung) nötig ist.Detect water and sludge ingress to clear them up more quickly Intervention (handling combined with overpressure) is necessary.

Bei der Ausarbeitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde vorausgesetzt, daß die Betriebsstrecke zumeist durch standfeste Bodenstrecken verläuft, entlang des anzufertigenden Tunnels können aber auch ungünstige, von den Erwähnten abweichende Verhältnisse auftreten. When developing the device according to the invention, it was assumed that that the operating route mostly runs through stable ground stretches along of the tunnel to be made can also be unfavorable, deviating from those mentioned Circumstances occur.

Die Erfindung ist eine Vorrichtung zum Tunnelbau, insbesondere für standfeste und inhomogene Bodenverhältnisse,die mit einer mit Schildmantel begrenzten und auf die schon fertige Tunnelwandung gestützt vorwärtsbewegbaren Schildvorrichtung versehen ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zum Stirnteil - aber noch im Schildmantel - um eine mit der Schildvorrichtung gleichachsiger Achse drehbar befestigter, mit Arbeitszylinder versehener, mehrgelenkiger Hebelmechanismus ein zum Ende des Hebelme-> chanismus befestigtes und durch den Hebelmechanismus im ganzen Tunnelquerschnitt bewegbares Abbauwerkzeug, und in dem Schildmantel angeordnete durch Hydraulikzylinder bewegbare Balken und zu den Enden der Balken gelenkig gekoppelte und durch Arbeitszylinder in Radialrichtung bewegbare Stirnstützorgane vorhanden sind, ferner daß ein in Längsrichtung in der Schildvorrichtung geführtes, die in die Schildvorrichtung eingefahrenen Wandelemente erfassendes stützendes und auf die gewünschte Wandstelle lieferndes Erektor vorhanden ist. The invention is a device for tunneling, in particular for stable and inhomogeneous soil conditions, which are limited with a shield coat and the forward movable shield device supported on the already completed tunnel wall is provided. The essence of the invention is that for the forehead part - but still in the shield jacket - rotatable about an axis coaxial with the shield device attached, multi-articulated lever mechanism provided with a working cylinder attached to the end of the lever mechanism and through the lever mechanism in the entire tunnel cross-section movable excavation tool, and arranged in the shield jacket Beams movable by hydraulic cylinders and articulated to the ends of the beams and forehead support members which can be moved in the radial direction by working cylinders are, further that a longitudinally guided in the shield device, which in the shield device retracted wall elements supporting and on the erector delivering the desired wall location is available.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollführt das Abbaugerät den Abbau unter dem Schutz des vorderen Schildteiles. Bei Durchbohrung von schütteligen, inhomogenen Bodenstrecken wird die Unterstützung des Bodens durch die separat oder auch gemeinsam betatigbaren Stirnstützorgane gesichert Die Zusammenstellung de@ Tunnelbandung bzw. das Einheben und Montieren de@ vorgelertigen Gußeisen-oder Eisenbeton-Schalenelemente geschieht durch Erektorkonstruktion unter dem Schutz der hinteren Schildmantelstrecke. In the device according to the invention, the dismantling device performs the Dismantling under the protection of the front part of the shield. When piercing shaky, inhomogeneous stretches of soil is supported by the soil the separately or jointly operable forehead support organs secured The compilation de @ tunnel banding or lifting and assembling de @ pre-made cast iron or Reinforced concrete shell elements are made by erector construction under the protection the rear shield coat stretch.

Um die Vorrichtung den verschiedensten Bodenverhältnissen anzupassen, weist die Vorrichtung ein am Abbaugerät zurn Hebelmechanismus befestigtes Abbaugewinnwerkzeug aut Bei festem Boden wie z.B. Schiefergestein, ist das Gewinnungswerkzeug nötig, wogegen bei nicht standfesten Boden iss die Injektierung vonnöten. Somit konnte die Vorrichtung mit den erwähnten zwei Ergänzungsgeräten - welche übrigens Leicht aiif den Hebelmechanismus montierbar sind, für verschiedene Bodenverhältnisse vüllig universal gemacht werden' fltirch den Hebelmechanismus sind sowohl das Gewinnungswerkzeug als auch das Injektierwerkzeug im vollen Tunnelquerschnitt bewegbar und anwendbsr. To adapt the device to the most varied of ground conditions, the device comprises a mining tool attached to the mining device for the lever mechanism aut In the case of solid ground such as slate, the extraction tool is necessary whereas if the soil is not stable, the injection is necessary. So could the device with the two supplementary devices mentioned - which, by the way, are light aiif the lever mechanism can be mounted, completely for different ground conditions to be made universal 'for the lever mechanism are both the extraction tool as well as the injection tool in the full tunnel cross-section movable and applicable.

Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 den Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Strecke des schon fertigen Tunnels und der mechanischen Einrichtungen, wobei letztere nicht den Gegenstand der Erfindung bilden Fig. 2 ist die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung. The invention is explained in more detail using the exemplary embodiments. In the drawings, Fig. 1 shows the longitudinal section of the device according to the invention with a stretch of the already completed tunnel and mechanical facilities, the latter not forming the subject of the invention. Fig. 2 is the front view the device according to the invention.

Fig. 3 ist der Schnitt nach A-A der Fig. 1. FIG. 3 is the section along A-A of FIG. 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem Kreisprofil autweisenden, zylinderförmigen Schildmantel a begrenzt. In diesem Schildmantel 1 bzw. unter dessen Schutz sind die weiteren Vorrichtungsteile angeordnet. The device according to the invention is autweisenden with a circular profile, cylindrical shield jacket a limited. In this shield jacket 1 or under it Protection are arranged the other parts of the device.

Das vordere Ende des Schildmantels 1 ist als Schnittkante 25 asugebildet. Eine Sektion des Schildmantels ist inwärtig von rundlaufenden und longitudinalen Rippen 3 versteift. In den Längsräumen, die von den Rippen 3 und dem Schildmantel 1 begrenzt sind, sind Druckpressen 4 eingebaut. Die Enden c?6 der Kolbenstangen der hydraulischen Druckpressen 4 sind gelenkig ausgebildet und stützen sich auf den lastverteilenden Druckring 5, Bei der Vorwärtsbewegung der Schildkonstruktion ist der Druckring 5 auf die bereits fertiggebaute Tunnelwand an der Stirnseite gestützt Von den konzentrisch angeordneten Druckpressen 4 sind einige durch Kugelgelenk mit dem Druckring 5 verbunden. Auf diese Weise ziehen sie den Druckring beim Einziehen der Kolbenstange nach sich. Der hintere Teil des Schildmantels ist die sog. Schwanzplatte G unter deren Deckung die Anfertigung der- Tunnelwandung geschieht und die Schwanzplatte 6 sich auf die bereits fertige Wandung streckt- Eine Verbindung zwischen der erbauten Tunnelstrecke und dem Schildmantel 1 ist durch die an der hinteren Kante der Schwanzplatte 6 angebrachte ringförmige Dichtungskonstruktion 8 gesichert.The front end of the shield jacket 1 is formed as a cut edge 25. A section of the shield mantle is inwardly circular and longitudinal Ribs 3 stiffened. In the longitudinal spaces of the ribs 3 and the shield jacket 1 are limited, printing presses 4 are installed. The ends c? 6 of the piston rods the hydraulic printing presses 4 are articulated and are supported on the load-distributing pressure ring 5, during the forward movement of the shield structure the pressure ring 5 is supported on the already completed tunnel wall on the front side Of the concentrically arranged printing presses 4, some are with a ball joint the pressure ring 5 connected. This way they pull the thrust ring as it retracts the piston rod after itself. The rear part of the shield mantle is the so-called tail plate G under the cover of which the tunnel wall is made and the tail plate 6 stretches onto the already finished wall - a connection between the built Tunnel route and the shield jacket 1 is through the at the rear edge of the tail plate 6 attached annular sealing structure 8 secured.

Die Schildkonst ruktion wird von den erwähnten Druckpressen 4 durch Druckring 5 mit solcher Kraft auf die angefertigte Wandung gepreßt, daß die Schneidkante 25 einem Locher ähnlich in den Boden eindringt. Dieser, den gegebenen Bodenstreckenverhältnissen angepaßt durchgeführte Vorgang ermöglicht, daß der Abbau besonders bei sturzgefährdeten Boden, innerhalb des Schildkörpers, d.h. im Schutzraum durchgetührt werden kann. The Schildkonst ruktion is of the printing presses 4 mentioned Pressure ring 5 pressed with such force on the finished wall that the cutting edge 25 penetrates the ground similar to a hole punch. This, the given ground conditions Adapted operation enables dismantling, especially for those at risk of falling Floor, inside the shield body, i.e. in the shelter.

Die als steifer Ring ausgebildete Strecke des Schildkörpers ist mit dem, in der Nähe der waagerechten Halbierebene angeo rdne t, en schachtelart ig ausgebildeten Podium verbunden. Zum vorderen Teil dieses Podiums ist mit Hilfe eines Motors, ein umlaufend mehrgelenkiger Hebelmechanismus 10 angeschlossen. The section of the shield body, designed as a stiff ring, is with which, arranged near the horizontal bisector plane, is box-like trained Connected podium. To the front of this podium a rotating multi-articulated lever mechanism 10 is connected with the aid of a motor.

Das von der Stirnoberfläche gewonnene abgebaute Material häuft sich gravitationsgemäß unten, in der Nähe der Schildstirnfläche auf. Zwecks Aufsammeln und Wegschaffen dieses Materials, dient das innerhalb des Schildes sich in der senkrechten Symmetrieebene nach vorne neigende Krazband 13. Dieses Krazband 13 schließt sich der im fertigen Tunnel befindlichen Förderkonstruktion 30 an und übergibt die Ausbeute. The degraded material obtained from the forehead surface piles up gravitationally down, near the shield face. For the purpose of collecting and removing this material, that within the shield serves itself in the vertical The plane of symmetry that inclines forwardly Krazband 13. This Krazband 13 closes the conveyor structure 30 located in the finished tunnel and transfers the yield.

Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung in standfestem Boden arbeitet, so wird der Abbau durch die Schneidkante und durch die am Hebelmechanismus 10 befestigten Werkzeuge durchgeführt. Eine Unterstützung des Bodens ist an der Stirnseite überflüssig. If the device according to the invention works in stable ground, thus mining is carried out by the cutting edge and by those attached to the lever mechanism 10 Tools carried out. There is no need to support the floor at the front.

Um zu sichern, daß die Vorrichtung auch bei unstabilen, brüchigen Bodenstrecken einwandfrei arbeiten soll, ist sie mit einer entsprechenden Stützeinrichtung versehen. To ensure that the device is also unstable and brittle Floor stretches should work properly, it is with an appropriate support device Mistake.

Diese Stützeinrichtung besteht aus einem durch den Hydraulikzylinder 17 bewegbaren Balken 13 und aus den zu den Enden der Balken 13 gelenkig gekoppelten Stirnstützorgane 14. Die Stirnstützorgane 14 können durch die Arbeitszylinder 20 in Radialrichtung geöffnet werden. Nach Bedarf werden die Stirnstützorgane 14 in einer gewissen Dichtheit angebracht, unterstützen in geöffnetem Zustand den Boden an der Stirnseite verhindern dadurch den unerwünschen Bodeneinbruch. Durch die Arbeitszylinder 20 sind die Stirnstützorgane 14 völlig rückklppbar, wodurch die ganze Stirnoberfläche frei und bearbeitbar ist.This support device consists of a hydraulic cylinder 17 movable beams 13 and from the hingedly coupled to the ends of the beams 13 Forehead support organs 14. The forehead support organs 14 can be supported by the working cylinders 20 be opened in the radial direction. If necessary, the forehead support organs 14 in attached to a certain tightness, support the floor when open on the front side, this prevents the undesired collapse of the floor. Through the working cylinder 20, the forehead support members 14 are completely retractable, whereby the entire forehead surface is free and editable.

Zum Einbefördern der einzubauenden Wandungeelemen te 27' dient der Rollentransporteur 31. To convey the to be installed Wanduneelemen te 27 'is used Roller conveyor 31.

Zum Angreifen der Wandungselemente 27 und zum deren Befördern an die gewünschte Stelle, dient Erektrokonstruktion 18. Die Erektrokonstruktion 18 ist umdrehbar mittels Tragorgan 32, so daß das Tragorgan 32 ringförmig ausgebildet und mit Verzahnung versehen ist, wobei letztere in den Führungsraden 33 gelagert und durch Zahnrad 39 drehbar ist. Der Erektor 18 verfügt über einen, in die Injektieröffnung des Wandungselementes 27 einschiebbare Zapfen 34. Die durch Zapfen 34 und Zylinder 36 bewegbaren Stützen 37 ermöglichen das Aufheben und Verdrehen des Wandungselementes in gewünschter Richtung. To grip the wall elements 27 and to transport them the desired location serves erectro-construction 18. erectro-construction 18 is rotatable by means of support member 32, so that the support member 32 is annular and is provided with toothing, the latter being mounted in the guide wheels 33 and rotatable by gear 39. The erector 18 has a, in the injection opening of the wall element 27 retractable pin 34. The pin 34 and cylinder 36 movable supports 37 enable the wall element to be lifted and rotated in the desired direction.

Das Einziehen bzw. Ausdrücken des Wandungselementes bzw. Erektors wird durch die Hydraulikzylinder 38 durchgeführt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, durchführt der Erektor das Angreifen, Aufheben und Tragen der Wandungselemente unter dem Schutz der Schwanzplatte 6. Der Erektor und das Krazband 12 sind ungestört voneinander angeordnet. Im Vergleich mit dem Schild ist der Erektor vor-und rückbewegbar.Pulling in or pushing out the wall element or erector is performed by the hydraulic cylinders 38. As can be seen from Fig. 1, performs the erector grasping, lifting and carrying the wall elements under the protection the tail plate 6. The erector and the Krazband 12 are undisturbed from one another arranged. Compared to the shield, the erector can be moved back and forth.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Device for tunneling, especially for stable ones and inhomogeneous soil conditions which are limited by the shield coat and which are already the finished tunnel wall is provided with a shield device that can be moved forward, characterized in that a to the front part of the shield device but still in the shield jacket, around an axis coaxial with the shield device rotatably attached with working cylinder 28, multi-articulated hollow mechanism 10, one attached to the end of the lever mechanism 10 and through the lever mechanism 10 in the whole tunnel cross section movable construction tool 11, and in the shield jacket 1 arranged, by hydraulic cylinder 17 movable beam 13 and to the ends of the Beams 13 connected in a gel-like manner and by working cylinders 20 in the radial direction movable forehead support organs 14 are also present that a longitudinally in the shield device guided2 the wall elements retracted into the shield device 27 grasping, supporting erector delivering to the desired site on the wall '18 is available.

2. Device according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c It should be noted that the lever mechanism 10 has a mining tool 23 and / or an injector tool Associated with 24 are those which can be fastened to the lever mechanism in the excavation tool 11 are.

3. Device according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c It should be noted that the erector 18 has a single injection cavity of the wall elements 27 engaging lifting pin 34 is provided.