DE3201587A1

DE3201587A1 - Tunnelvortriebsmaschine zum auffahren von tunnelroehren mit kreisrunden oder unrunden oder auch asymmetrischen querschnitten

Info

Publication number: DE3201587A1
Application number: DE19823201587
Authority: DE
Inventors: Egon Theelen; Werner 3160 Lehrte Wippig
Original assignee: Bade & Theelen 3160 Lehrte GmbH; BADE AND THEELEN GmbH
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1983-07-28

Description

Tunnelvortriebsmaschine zum Auffahren von Tunnelröhren mit
kreisrunden oder unrunden oder auch asymmetrischen Querschnitten Die Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebsmaschine zum Auffahren von Tunnelröhren mit kreisrunden oder unrunden oder auch asymmetrischen Querschnitten. Das Auffahren von Tunnelröhren mit anderen als runden Querschnitten mit Teilschnittmaschinen ist an sich bekannt. Das Auffahren njittels Teilschnittmaschinen ist jedoch nicht sehr wirtschaftlich wenn man beim Auffahren auf Teilschnittmaschinen angewiesen ist. Auch sind Teilschnittmaschinen nicht bei Hartgestein besonders gut geeignet.
Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Tunnelröhre mit dem kleinsten notwendigen Ausbruchquerschnitt zu erzeugen, wie er für den Einsatzzweck des Tunnels am günstigsten ist. Durch die BeschrEnkung auf den kleinsten notwendigen Ausbruchquerschnitt können die Herstellungskosten des Tunnels erheblich verringert werden, weil der Ausbruch auf die kleinste Menge beschränkt wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf aus einem Zentrumsbohrkopf und verschiedenen Werkzeugträgern besteht, deren Bohrköpfe bzw. Planetenbohrköpfe teilweise fest und teilweise verstellbar angeordnet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Drehachsen der Bohrkbpfe bzw. Planetenbohrköpfe aahsparallel zur Rotationsachse des Zentrumsbohrkopfes angeordnet. Die Steuerung der Werkzeugträger für die verstellbaren Planetenbohrköpfe kann durch auswechselbare Kurvensoheiben oder einer elektronischen Steuereinrichtung erfolgen. Die Werkzeugträ.ger sind mechanisch oder hydraulisch verstellbar und im Grundkörper des Bohrkopfes geführt.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die vorzugsweise auch bei kleinen unrunden Querschnitten Anwendung finden kann, ist gekennzeichnet durch die Kombination von festen Planetenbohrköpfen und verschiebbaren bzw. verstellbaren Planetenbohrköpfen. Ein Zentrumsbohrkopf entfällt bei dieser Ausführungsform. Die übrigen Ausrüstungen und Steuerungseinrichtungen werden sinngemäß wie bei den übrigen Ausführungsformen angewendet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination mit einem nachfolgenden Maschinenkörper, der aus einem Schildmantel oder hydraulisch verfahrbaren Schutzdächern bzw. Stützplatten besteht. Bei dieser Ausführungsform ist die nachfolgende Maschineneinheit mit mechanischen oder hydraulischen Mitteln zur Erzeugung eines erforderlichen Andruckes der Bohrwerkzeuge auf die Ortsbrust ausgerüstet.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Bohrkopf-Kombination durch Einziehen der Werkzeugträger auch durch die ausgebaute Tunnelröhre zurückfahrbar ausgebildet ist.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, insbesondere bei größeren Tunnelquerschnitten, den Zentrumskopf in Arbeitsrichtung vorzuschieben, so daß er vor der Arbeitsebene der Planetenbohrköpfe arbeiten kann.
Ein besonders wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es nicht mehr notwendig ist, einen Kreisquerschnitt größeren Durchmessers aufzubohren, da mit der erfindungsgemäßen Tunnelvortriebsmaschine auch polygone oder hufeisenförmige Profile erzeugbar sind, die nur den tatsächlich benötigten Tunnelquerschnitt auffahren. Dieser Umstand hat zur Folge, daß die Menge des abzufördernden, abgebohrten Gebirges gering gehalten werden kann und auch die Materialien zur Auskleidung des Tunnels ebenfalls in der nur unoedingt erforderlichen Menge benötigt werden.
Vorteilhaft ist insbesondere, daß mit der Tunnelvortriebsmaschine nach der Erfindung auch sehr genau ein Hureisenprofil oder Eillipsenprofil aufgefahren werden kann, die bei Tunnelbauten oflt bevorzugt werden. DarUberhinaus kann jedes andere beliebige Profil mit der Tunnelvortriebsmaschine nach der Erfindung aufgefahren werden.
Da zur automatischen Steuerung der Ausfahrhübe der einzelnen Werkzeugträger entweder Kurvenscheiben verwendet werden können oder auch eine elektronische Steuerung der Ausfahrhübe möglich ist, kann bei der Rotation der Werkzeugtrager bzw. Segmente um die Drehachse des Gesamtbohrkopfes ein regelmäßiges zyklisches Ein- und Ausfahren der verstellbaren Planetenbohrköpfe im Sinne des gewünschten Querschnittes erfolgen. Durch die Verwendung von Zusatzsteuereinrichtungen können auch beispielsweise asymmetrische Querschnitte erzeugt werden. Durch Auswechseln der Steuerkurvenscheiben bzw. der elektronischen Vorgabedaten kann der Tunnelquerschnitt beliebig und jedereit verändert werden.
Die Erfindung bietet auch die Mbglichkeit, ein Verfahren zum Auffahren einer Tunnelröhre, insbesondere bei größeren Tunnelquerschnitten, durchzuführen, bei dem der Zentrumsbohrkopf vor den Planetenbohrköpfen auffahrbar ist.
Vorteilhaft ist schließlich, daß die Ausbildung die M6glichkeit bietet, alle Werkzeuge auf den Bohrköpfen in einer Arbeitsebene anzuordnen.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Schnittansicht einer Ausführungsform, bei der die Planetenbohrkörper außerhalb des Bereichs des Zentrumsbohrkopfes angeordnet sind; Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Bohrkopfes der Tunnelvortriebsmaschine nach Fig. 1; Fig. 3 zeigt in der Schnittansicht eine zweite AusfUhrungsform bei der die Planetenbohrköpfe auch im Bereich des Zentrumsbohrkopfes arbeiten können; Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht des Bohrkopfes der Tunnelvortriebsmaschine nach Fig. 7; Fig. 5 zeigt die Vorderansicht einer dritten Ausführungsform' bei der der Bohrkopf nur mit festen und verstellbaren Planetenbohrköpfen versehen ist.
Die Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Tunnelvortriebsmaschine mit dem Schildmantel 1 und der auf der Innenseite vorgesehenen Verstärkung, die den Hydraulikzylinder 3 aufnimmt, der sich gegen die Verkleidung 4 abstützt. Die Darstellung in Fig. 2 zeigt die Gesamtheit des Bohrkopfes mit dem Zentrumsbohrkopf 5 in dessen Wirkungsebene außerhalb des Bereichs des Zentrumsbohrkopfes 5 fest angeordnete. Planetenbohrköpfe 7 und verstellbar angeordnete Planetenbohrköpfe 8. Die Planetenbohrköpfe 8 sind bei dieser Ausfuhrungsform radial verstellbar an Werkzeugträgern 9 angeordnet, so daß mit dieser Anordnung ein hufeisenförmiges Profil der Tunnelröhre hergestellt werden kann, wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Zentrumsbohrkopf 5 vier Arme die im inneren Teil des Bohrkopfes wirken, während durch die verstellbaren Planetenbohrköpfe 8 eine hufeisenförmige Profilierung des Tunnelquerschnitts erfolgt. Im Bereich des 3ohrkopfes sind ferner Bohrgut-Aufnahmemittel, nämlich Fördertaschen 10, angeordnet, bei denen, wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt, durch den Rand der Fördertaschen der kleinste Bohrdurchmesser bestimmt ist. In Fig. 1 ist der Antrieb des Bohrkopfes mit 6 bezeichnet.
Die Bohrgut-Förderung hat das Bezugszeichen 12 erhalten. 13 ist in schematischer Darstellung der Antrieb für die Planetenbohrköpfe.
Wie die Darstellung in Fig. 1 ferner zeigt, arbeiten der Zentrumsbohrkopf 5 und die Planetenbohrköpfe 7 bzw. 8 in der gleichen Arbeitsebene.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel reicht der Durchmesserbereich von dem kleinsten Durchmesser = 3 m bis zum größten Durchmesser von etwa 15 m oder auch mehr.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 3 und 4 dargestellt ist unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 dadurch, daß der Zentrumsbohrkopf 15 einen größeren Bereich des Tun-selquerschnitts bearbeitet und daß die verstellbaren Planetenbohrköpfe 18 teilweise im Bereich des Zentrumsbohrkopfes 15 arbeiten. Die Darstellung in Fig. 3 zeigt im oberen Teil einen Arm des Zentrumsbohrkopfes 15, während im unteren Teil ein verstellbarer Planetenbohrkopf 18 dargestellt ist, der durch einen Schwenkarm 20 verstellbar ist. Der Antrieb der verstellbaren Planetenbohrköpfe 18 erfolgt jeweils durch ein Zwischengetriebe 19, 21, das als Flüssigkeitsgetriebe, Zahnradgetriebe, Kolbengetriebe, Riemengetriebe od. dgl. ausgebildet sein kann. Die Planetenbohrköpfe 18 und der Antrieb sind in einer Halterung 22 angeordnet. Der in Fig. 4 dargestellte Planetenbohrkopf 18t soll lediglich den Verstellbareich der Planetenbohrköpfe 18 sichtbar machen. Da es sich im vorliegenden Fall nämlich beNdem zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls um die Herstellung eines Hufeisenprofils 23 handelt, an dessen Umrisslinie die Planetenbohrköpfe 18 durch Verschwenken oder Verschieben arbeiten.
Fig. 5 zeigt die Vorderansicht des Bohrkopfes einer Tunnelvortriebsmaschine mit der Anordnung von zwei oder mehr festen Planetenbohrköpfen 25, die allein um die Hauptachse der Maschine rotieren und zwei oder mehr verschiebbaren, verschwenkbaren oder verstellbaren Planetenbohrköpfen 26. Biede Planetenbohrkopfarten sind auf einem gemeinsamen Werkzeugträger 28 angeordnet. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders zur Herstellung von Tunnelquerschnitten in Hufeisenform geeignet. Diese Hufeisenform ist durch die Ziffer 29 gekennzeichnet.
Die Bohrköpfe bei allen Ausführungsformen der Erfindung können je nach der Art des Gebirges mit den dafür passenden Werkzeugen bestückt werden, d. h. es können sowohl Schrämmeissel jeder Art als auch Rollenmeissel jeder Art aufgebaut werden.

Claims

PATENTANS PRUCHE 1. Tunnelvortriebsmaschine zum Auffahren von Tunnelröhren mit kreisrunden oder unrunden oder auch asymmetrischen Querschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf aus einem Zentrumsbohrkopf (5, 15) und verschiedenen Werkzeugträgern (9) besteht, deren Planetenbohrköpfe (7, 8, 18) mit den Werkzeugträgern (9) teilweise fest und teilweise verstellbar angeordnet sind.
2. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 mit kreisrunden oder unrunden oder asymmetrischen Querschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf oder Zentrumsbohrkopf nur mit zwei oder mehr festen Planetenbohrköpfen und zwei oder mehr radial verschiebbaren Planetenbohrköpfen ausgerüstet ist.
3' Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Planetenbohrköpfe (, 8, 18) achsparallel zur Rotationsachse des Zentrumsbohrkopfes (5, 15) angeordnet sind.
4. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Werkzeugträger (9) für die verstellbaren Planetenbohrkbpfe (8, 18) durch auswechselbare Kurvenscheiben oder einer elektronischen Steuereinrichtung durchführbar ist.
5. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (9, 20) mechanisch oder hydraulisch verstellbar und im Grundkörper des Bohrkopfes (5) gerührt sind.
6. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Kombination mit einem nachfolgenden Maschinenkörper, der aus einem Schildmantel (1) oder hydraulisch verfahrbaren Schutzdächern bzw. Stützplatten besteht.
7. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgende Maschineneinheit mit mechanischen oder hydraulischen Mitteln zur Erzeugung eines erforderlichen Andruckes der Bohrwerkzeuge auf die Ortsbrust ausgerüstet ist.
8. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkopfkombination durch Einziehen der Werkzeugträger auch durch die ausgebaute Tunnelröhre zurückfahrhar ausgebildet ist.
9. Verfahren zum Auffahren einer Tunnelröhre, insbesondere bei größerem Tunnelquerschnltt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrumsbohrkopf vor den Planetenbohrköpfen aufgefahren wird und erst danach die Planetenbohrköpfe zur Bearbeitung eingestellt werden.
10. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrköpfe mit Sohrämmeisseln, Rollenmeisseln oder anderen jeweils zu dem abzubohrenden Gebirge passenden Werkzeugen bestückt sind.
11. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge auf den Bohrköpren in einer Arbeitsebene angeordnet sind.