DE3012189C2

DE3012189C2 - Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels mit einer monolithisch gepreßten Betonauskleidung

Info

Publication number: DE3012189C2
Application number: DE3012189A
Authority: DE
Inventors: Michail Ja. Moskva &Scaron;enkman; Vladimir A. Chodo&scaron;; Josif D. Fi&scaron;mann; Valentin A. Ivanov; Grigorij A. Jasinovataja Donezkaja oblast' Nedsvezkij; David N. Tarlavskij
Original assignee: SPECIAL'NOE KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKOE BJURO GLAVTONNELMETROSTROJA MOSKVA SU
Current assignee: SPECIAL'NOE KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKOE BJURO GLAVTONNELMETROSTROJA MOSKVA SU
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1983-10-20
Also published as: JPS55148895A; JPS6133958B2; DE3012189A1; SU1040161A2

Description

35

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels mit einer monolithisch gepreßten Betonauskleidung, bei dem im Schildschwanzraum eine auf Lagern abgestützte Formschalung vorgesehen ist, an die die eigentliche Ortbetongleitschalung⁴⁰ anschließt und die von einem aus mehreren Segmenten bestehenden Preßring umschlossen wird, dessen Segmente einzeln mit dem Schildmantel über Schubkolbengetriebe verbunden sind, welche an ein Hydrauliksystem angeschlossen sind, das Hydraulikverteiler mit zwei⁴⁵ Schaltstellungen besitzt, die jeweils einerseits mit den Druckräumen der Schubkolbengetriebe und andererseits mit der Druckrohrleitung verbunden sind.

In der Praxis kann bei einem Vortriebsschild die vorgegebene Sollrichtung nicht genau eingehalten⁵⁰ werden. Dies kann auf die ungenaue Herstellung der Schildkörperform oder auf sich ständig ändernde bergbau-geologische Verhältnisse u. a. zurückgeführt werden. Dadurch ist auch beim geradlinigen Tunnelschildvortrieb wie auch beim Kurvenfahren eine⁵⁵ Korrektur der Schildbewegungsrichtung erforderlich. Eine Änderung der Schildbewegungsrichtung kann dadurch bewirkt werden, daß den an einer Seite angeordneten Schubkolbengetrieben des Schildes ein größerer Druck zugeführt wird als den Schubkolbenge-⁶⁰ trieben an der gegenüberliegenden Seite.

Es ist ein Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels mit monolithisch gepreßter Betonauskleidung bekannt, der einen Schildmantel und einen darin angeordneten geschlossenen Preßring enthält, der durch Schubkolben-⁶⁵ getriebe mit dem Schildmantel verbunden ist (siehe z. B. Klornkjan, B. Ch. und Chodosch B. A. »Bergbauvortriebsschilder und -anlagen«, Moskau, Verlag Nedra 1977, S. 292—296).

Zu einer Richtungsänderung wird der Preßring durch einseitige Einwirkung der Schubkolbengetriebe geschwenkt Jedoch ist eine Schwenkung des Preßringes nur in geringem Maße möglich, so daß die Manövrierfähigkeit des Vortriebsschildes insgesamt gering ist.

Es ist ein Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels mit einer monolithisch gepreßten Betonauskleidnng mit einem geteilten Preßring bekannt, der einen Schildmantel mit einer starr verbundenen Gleitschalung enthält, die von einem Preßring umfaßt ist, der aus Segmenten ausgeführt ist, die mit dem Vortriebsschildmantel durch Schubkolbengetriebe verbunden sind (siehe z. B. Marenny Ja. I. »Tunnelauskleidungen aus gepreßtem monolithischen Beton«, Ausgabe IX, Moskau, Orgenergostroi, 1963, S. 24-26).

Hierbei übt der dem Vortriebsschild folgende und alle seine Abweichungen von der geradlinigen Bewegung wiederholende formende Teil der Gleitschalung eines große schädliche Einwirkung auf den bereits gepreßten Beton aus, wodurch diese Gleitschalung in der Praxis zum Auffahren von Tunnels bei kurvigen Trassenabschnitten nicht verwendet werden kann.

Es ist auch ein Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels mit monolithisch gepreßter Betonauskleidung bekannt, in dessen Schildniantel eine entlang der Längsachse des Vortriebsschildes verschiebbare Formschalung abgestützt angeordnet ist. Die Formschalung ist von einem Preßring umschlossen, der aus Segmenten ausgeführt wird, die über Schubkolbengetriebe mit dem Schildmantel verbunden sind (siehe z.B. UdSSR-PS 7 50 084).

Der Vortriebsschild der beschriebenen Bauart verhindert das Auftreten von Rissen im Beton und gewährleistet die Ausführung einer wasserundurchlässigen Tunnelauskleidung. Jedoch erfolgt bei freiem Ausschieben von einzelnen Preßringsegmenten zur Ausführung von Richtungsänderungen keine gleichmäßige Druckumverteilung im Betongemisch auf dem Querschnitt der Auskleidung.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Vortriebsschild der angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß mit dem Vortriebsschild Richtungsänderungen vorgenommen werden können, ohne die Güte des einzubringenden monolithisch gepreßten Ortbetonausbaues zu beeinträchtigen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die miteinander verbundenen benachbarten Segmente des Preßringes in Vortriebslängsrichtung begrenzt gegeneinander verschiebbar sind und die Abzweigstücke der Hydraulikverteiler miteinander durch eine zusätzliche Druckrohrleitung verbunden sind, die wiederum über einen Druckminderer und ein letzterem vorgeschaltetes Rückschlagventil an eine Druckrohrleitung angeschlossen ist.

Dadurch ist es möglich, die Güte der monolithisch gepreßten Betonauskleidung durch Erzeugung eines kontinuierlichen Drucks aller Segmente des Preßrings auf den Beton bei Richtungsänderungen zu erhöhen.

Vorzugsweise greifen die Preßringsegmente, die über Gelenkbolzen miteinander verbunden sind, zur Begrenzung ihrer Verschiebbarkeit mit ihren einander zugewandten Stirnseiten nut-federartig mit Spiel ineinander.

Diese Ausführungsart für die Begrenzung der Verschiebbarkeit ermöglicht es, dem geteilten Preßring die Eigenschaften eines starren Vollringes am Ende der Betonpressung zu verleihen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäß weiter entwickelten Vortriebsschildes zun: Auffahren von Tunnels mit monolithisch gepreßter Betonauskleidung,

Fi g. 2 einen Schnitt H-Il der Fi g. 1, Darstellung des erfindungsgemäßen Preßringes,

F i g. 3 einen Schnitt HI-111 der F i g. 2, Darbteilung der gegenseitigen Verbindung zwischen den Segmenten des erfindungsgemäßen Preßringes,

Fig.4 die Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Preßringes,

Fig.5 den hydraulischen Steuerschaltplan für die Schubkolbengetriebe.

Der erfindungsgemäße Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels mit monolithisch gepreßter Betonauskleidung enthält einen ringförmigen Schildmantel 1 (Fig. 1), in dessen Bohrungen auf seinem Umfang Schubkolbengetriebe 2 angeordnet sind, welche die zum Fortbewegen des Vortriebsschildes auf der Trasse erforderliche Kraft erzeugen und durch ein Hydrauliksystem 3 (Fig. 5) inbetriebgesetzt werden, eine Formschalung 4, die zum Formen der Innenoberfläche der Betonauskleidung 5 bestimmt ist und einen Preßring 6, der die Reaktionskraft von den Schubkolbengetrieben 2 aufnimmt und auf den plastischen Beton 7 im Laufe der Pressung des letzteren überträgt. Jedes Schubkolbengetriebe 2 hat ein starr im Schildmantel 1 des Vortriebsschildes angeordnetes Zylindergehäuse und eine Kolbenstange 8, deren eines Ende mit einem Kolben 9 verbunden ist, der den Hohlraum des Schubkolbengetriebes in einen Kolbenraum 10 und einen Stangenraum 11 teilt, und dessen anderes Ende sich gegen den Preßring 6 stützt.

Die Formschalung 4 ist im Schildmantel 1 mit dem letzteren gemeinsam drehbar längs der Tunneltrasse bei der Pressung angeordnet und kann danach von einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Einzelantrieb entlang der Längsachse 12 nach Beendigung der Pressung des gegebenen Abschnittes verschoben werden.

Die Formschalung 4 stellt einen zylinderförmigen Ring (nach Fig.4) dar. Die Form der Außenoberfläche der Formschalung 4 sichert das Entstehen der erforderlichen Gestalt des Querschnittes der auszuführenden Tunnelbetonauskleidung 5.

Die hinter dem Vortriebsschild (Fig. 1) gezeigte monolithisch gepreßte Betonauskleidung 5 stellt einen Vollbetonring dar, der dicht an das umgebende Gebirge gepreßt ist und einen Umriß der Innenoberfläche aufweist, der der Tunnelentwurfsgestalt entspricht.

Hinter der Formschalung 4 ist eine Tragschalung 13 angeordnet, die entlang der Längsachse der Petonauskleidung 5 verschiebbar ist.

Im Einzelfall stellt die Tragschalung 13 einen Ring dar, auf dessen Umfang radial Schubkolbengetriebe angeordnet sind, die einen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Einzelantrieb bilden und eine Verschiebung der Tragschalung 13 entlang der Längsachse der Betonauskleidung 5 gewährleisten.

Im Schildmantel 1 des Vortriebsschildes ist ein Kragarm 14 starr befestigt und koaxial angeordnet, auf dem Stützglieder 15 montiert sind, die Wälzlager darstellen.

Erfindungsgemäß umfaßt der Preßring 6 (F i g. 1) die Formschalung 4 und bes'.eh¹. aus Segmenten 16. Ein jedes Segment des Preßringes 6 ist mit einem Schubkolbengetriebe 2 oder mit einer Gruppe davon verbunden.

Die benachbarten Segmente 16 sind miteinander so verbunden, daß eine begrenzte Verschiebbarkeit gegeneinander in Längsrichtung möglich ist, wodurch eine ständige Berührung aller Segmente 16 des Preßringes 6 mit der Formschalung gesichert ist- Die Begrenzung der Verschiebbarkeit des einen Segmentes 16 des Preßringss 6 in bezug auf das benachbarte wird durch eine Verbindung gewährleistet, bei der die benachbarten Segmente 16 mit ihren einander zugewandten Stirnseiten nut-federartig 17,18 mit Spiel ineinandergreifen und über Gelenkbolzen 19 miteinander verbunden sind.

Das Hydraulikantriebssystem 3 der Schubkolbengetriebe 2 (F i g. 5) besteht aus einer Pumpenanlage 20, die einen Behälter 21 mit Arbeitsflüssigkeit, einen Pumpensatz 22 und ein Sicherheitsventil 23 enthält, das zum Schutz des Hydrauliksystems 3 gegen Überlastungen dient, sowie aus einem Hydraulikverteilersatz 24, einem Rückschlagventil 25 und einem Druckminderer 26. Der Hydraulikverteilersatz 24 besteht aus einem reversierbaren, z. B. Dreistellungs-Hydraulikverteiler 27, der drei Stellungen aufweist: neutrale, linke Randstellung und rechte Randstellung und aus zweistelligen Hydraulikverteilern 28, die zwei Stellungen aufweisen: linke und rechte (F i g. 5). Die Anzahl der zweistelligen Hydraulikverteiler 28 entspricht derjenigen der Schubkolbengetriebe 2. Der Pumpensatz 22 gewährleistet eine Zuführung der Arbeitsflüssigkeit in die Hochdruckrohrleitung 29, die den Pumpensatz 22 mit dem Zuführungs-Abzweigstück 30 des dreistelligen Hydraulikverteilers 27 verbindet, dessen anderes Abzweigstück 31 mit der Niederdruckrohrleitung 32 in Verbindung steht. Das dritte Abzweigstück 33 des dreistelligen Hydraulikverteilers 27 ist mit den Stangenhohlräumen 11 der Schubkolbengetriebe 2 verbunden und das vierte Abzweigstück 34 mit einem Ende der Druckrohrleitung 35 des Hydraulikantriebs; in das andere Ende der Druckrohrleitung ist das Rückschlagventil 25 geschaltet, das zum Durchlassen der Arbeitsflüssigkeit in Richtung vom Abzweigstück 34 zum Druckminderer 26 bestimmt ist, der an den Ausgang des Rückschlagventils 25 geschaltet, ist. Der Ausgang des Druckminderers 26 ist durch eine zusätzliche Druckrohrleitung 36 mit dem ersten Abzweigstück 37 eines jeden zweistelligen Hydraulikverteilers 28 verbunden, das andere Abzweigstück 38 der Hydaulikverteiler 28 ist mit den Kolbenhohlräumen 10 der Schubkolbengetriebe 2 verbunden und das dritte Abzweigstück 39 mit der Druckrohrleitung 35. Das Abzweigstück 33 ist mit den Stangenhohlräumen 11 durch die Rohrleitung 40 verbunden.

Der zweistellige Hydraulikverteiler 28 verwirklicht in einer seiner Stellungen, z. B. in Rechtsstellung, die Verbindung der Kolbenhohlräume 10 der Schubkolbengetriebe 2 mit der Druckrohrleitung 35, bei Linksstellung erfolgt die Verbindung der Kolbenhohlräume 10 der Schubkolbengetriebe 2 mit der zusätzlichen Druckrohrleitung 36 für reduzierten Druckwert.

Der dreistellige Hydraulikverteiler 27 erfüllt in Neutralstellung die Verbindung der Hochdruckrohrleitung mit der Niederdruckrohrleitung 32; wird der Hydraulikverteiler in Linksstellung geschaltet, erfolgt eint Verbindung der Hochdruckrohrleitung mit der Druckrohrleitung 35, bei Rechtsstellung eine Verbindung der Hochdruckrohrleitung 29 mit den Stangenhohlräumen 11 der Schubkolbengetriebe 2. Der Betrieb

des Vortriebsschildes beim Ausführen der monolithisch gepreßten Verkleidung verläuft in folgender Weise: Zur Ausführung einer geradlinigen Fortbewegung des Vortriebsschildes (Eindringen in das Gebirge) und gleichzeitiger Pressung durch den Preßring 6 des Betongemisches 7 wird der dreistellige Hydraulikverteiler 27 in Linksstellung, der zweistellige Hydraulikverteiler 28 in Rechtsstellung versetzt. Dann wird die Arbeitsflüssigkeit aus dem Pumpensatz 22 durch die Hochdruckrohrleitung 29 und durch den in Linksstellung eingeschalteten dreistelligen Hydraulikverteiler 27 der Druckrohrleitung 35 und weiter durch den in Linksstellung geschalteten zweistelligen Hydraulikverteiler 28 den Kolbenhohlräumen !Oder Schubkolbengetriebe 2 zugeführt. Da die Kolbenstangen 8 der Schubkolbengetriebe 2 gegen die Segmente 16 des Preßringes 6 abgestützt sind, und zwar unter der Einwirkung von gleichen Reaktionskräften, welche durch die unter gleichem Hochdruck stehenden Schubkolbengetriebe 2 erzeugt werden, erfolgt eine gleichmäßige Verteilung des plastischen Betons 7 bei der Pressung der Betonauskleidung 5.

Nach Beendigung des Preßablaufs mit gleichzeitiger Fortbewegung des Vortriebsschildes um ein Arbeitsspiel wird die Formschalung 4 durch einen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Einzelantrieb, dem Vortriebsschild folgend, vorwärts verschoben, ihr Platz wird durch die Tragschalung 13 besetzt. Danach wird der Preßring 6 ebenfalls durch die Schubkolbengetriebe 2 vorwärts versetzt. Dann wiederholt sich das Arbeitsspiel.

Ist die Ausführung einer Richtungsänderung des Vortriebsschildes bei seiner Fortbewegung erforderlich, werden die im Leerbetrieb stehenden Schubkolbengetriebe 2 (d. h. diejenigen, die an der konkaven Seite des Wendesegmentes liegen), z.B. die unteren in Fig. 5 unter reduziertem Druck eingeschaltet, und zwar durch Umschaltung ihrer zweistelligen Hydraulikverteiler 28 in Linksstellung, die inbetriebstehenden Schubkolbengetriebe (die an der gegenüberliegenden Seite) bleiben unter Volldruck eingeschaltet.

Bei Umschaltung der Hydraulikverteiler 28 in Linksstellung fließt die Arbeitsflüssigkeit der Druckrohrleitung 35 durch das Rückschlagventil 25 und den Druckminderer 26 und weiter unter reduziertem Druck durch die zusätzliche Druckrohrleitung 36 und den in Linksstellung geschalteten Hydraulikverteiler 28 und wird dem Kolbenhohlraum 10 der Schubkolbengetriebe 2 zugeführt, die an der konkaven Seite des Wendesegmentes liegen. Die Semgente 16 des Preßringes 6, die mit den unter reduziertem Druck stehenden Schubkol-

bengetrieben verbunden sind, dringen nur um eine sehr geringe Größe in den Beton ein und stehen still, wenn der Wert des reduzierten Druckes demjenigen des Druckes der Betonauskleidung 5 gleich wird; die anderen Segmente 16, die mit den unter Hochdruck stehenden Schubkolbengetrieben 2 verbunden sind, werden um einen größeren Abstand vorgeschoben, wobei das Spiel zwischen den nut- und federartig wirkenden Vorsprüngen und Aussparungen der benachbarten Segmente 16 nacheinander beseitigt wird, wodurch eine »stufenförmige Stirnfläche« des Preßringes entsteht. Das Randsegment, das an der gegenüberliegenden Seite in bezug auf das erste Segment liegt, welches mit dem unter reduziertem Druck stehenden Schubkolbengetriebe 2 verbunden ist, wird um einen Abstand verschoben, der zur Erzeugung eines Gegendruckes des Betons an der konvexen Seite des Wendesegmentes des Vortriebsschildes erforderlich ist.

Nach Beendigung der Vortriebsschildrichtungsänderung um die erforderliche Winkelgröße können alle Segmente des Preßringes gleichen Druck von den Schubkolbengetrieben 2 erhalten.

Um eine Umsteuerung der Schubkolbengetriebe auszuführen, ist der dreistellige Hydraulikverteiler 27 in Rechtsstellung umzuschalten, der zweistellige Hydraulikverteiler 28 aber in Linksstellung. Dann wird die Arbeitsflüssigkeit aus dem Pumpensatz 22 durch die Rohrleitung 29, den Hydraulikverteiler 27 und die Rohrleitung 40 den Stangenhohlräumen 11 der Schubkolbengetriebe 2 zugeführt, die Arbeitsflüssigkeit aber, welche im Kolbenhohlraum 10 der Schubkolbengetriebe 2 vorhanden ist, gelangt durch den zweistelligen Hydraulikverteiler 28, die Druckrohrleitung 34, den dreistelligen Hydraulikverteiler 27 und die Niederdruckrohrleitung 32 zum Ausfluß.

Auf diese Weise erhält der geteilte Ring bei Pressung des plastischen Betons die Eigenschaften eines starren Vollringes, sein auf den Beton ausgeübter Druck bleibt über den ganzen Querschnitt gleich, und folglich weist die Betonauskleidung des Tunnels eine gleiche Dichte auf ihrem ganzen Querschnitt auf.

Der erfindungsgemäße Vortriebsschild ermöglicht es, beim Vortrieb von Tunnels mit monolithisch gepreßter Betonauskleidung den erforderlichen Richtungswinkel des Schildes zu halten und bei der Kurvenfahrt einen kontinuierlichen Druck auf den Ortbeton und dessen gleichmäßige Verteilung auf dem Querschnitt des Auskleidungsringes zu gewährleisten, d. h. die Güte der Betonauskleidung und ihre Wasserundurchlässigkeit an den kurvigen Tunnelabschnitten zu verbessern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels mit einer monolithisch gepreßten Betonauskleidung, bei dem im Schildschwanzraum eine auf Lagern abgestützte Formschalung vorgesehen ist, an die die eigentliche Ortbetongleitschalung anschließt und die von einem aus mehreren Segmenten bestehenden Preßring umschlossen wird, dessen Segmente einzeln mit dem Schildmantel über Schubkolbengetriebe verbunden sind, welche an ein Hydrauliksystem angeschlossen sind, das Hydraulikverteiler mit zwei Schaltstellungen besitzt, die jeweils einerseits mit den Druckräumen der Schubkolbengetriebe und andererseits mit der Druckrohrleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen benachbarten Segmente (16) des Preßrings (6) in Vortriebslängsrbhtung begrenzt gegeneinander verscniebbar sind und die Abzweigstücke (38) der Hydraulikverteiler (28) miteinander durch eine zusätzliche Druckrohrleitung (36) verbunden sind, die wiederum über einen Druckminderer (26) und ein letzterem vorgeschaltetes Rückschlagventil (25) an eine Druckrohrleitung (35) angeschlossen ist. !5

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßringsegmente (16), die über Gelenkbolzen (19) miteinander verbunden sind, zur Begrenzung ihrer Verschiebbarkeit mit ihren einander zugewandten Stirnseiten nut-federartig so (17,18) mit Spiel ineinander greifen.