DE3446895A1 - Messerschildvortriebseinrichtung - Google Patents

Messerschildvortriebseinrichtung

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DE3446895A1
DE3446895A1 DE19843446895 DE3446895A DE3446895A1 DE 3446895 A1 DE3446895 A1 DE 3446895A1 DE 19843446895 DE19843446895 DE 19843446895 DE 3446895 A DE3446895 A DE 3446895A DE 3446895 A1 DE3446895 A1 DE 3446895A1
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DE
Germany
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shield
knife
cutting wheel
trailing
bulkhead
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DE19843446895
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English (en)
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Jürgen 4670 Lünen Hein
Dieter 4714 Selm Stuckmann
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Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Original Assignee
Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/0692Cutter drive shields

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

  • Titel: Messerschildvortriebseinrichtung
  • Die Erfindung betrifft eine Messerschildvortriebseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Eine solche Messerschildvortriebseinrichtung ist aus der DE-OS 28 52 663 bekannt. Da hier als Tunnelausbau ein Ortbetonausbau eingebracht wird, ist der Nachlaufschild Träger einer nachholbaren Stirnschalung, die den Schalungsraum stirnseitig verschheßt. Beim Vortrieb im Grundwasserbereich soll der abgeschottete Innenraum des Messerschildes durch Einleiten von Druckluft unter Überdrück gehalten werden.
  • Durch die DE-OS 26 54 422 ist weiterhin ein Messerschild bekannt, der für den Einsatz in wasserführenden Schichten bestimmt ist und dessen den Messermantel tragender Stützrahmen aus einem der Lagerung einer Vortriebsmaschine dienenden vorderen Rahmenteil und einem hiermit starr verbundenen, einen Einbauraum für den einzubringenden Tübbingausbau bildenden Nachlaufschild besteht, in dem eine Schottwand angeordnet ist. In die zur Ortsbrust hin offene, die Vortriebsmaschine aufnehmende Abbaukammer wird Wasser eingeführt, um das Bodenmaterial hydraulisch aus der Abbaukammer abfördern zu können. Am Nachlaufschild ist ein um die Schildachse schwenkbarer Erektor zum Einbringen des Tübbingausbaus gelagert.
  • Aus der DE-OS 30 43 268 ist eine Messerschildvortriebseinrichtung mit einem geteilten Stützrahmen bekannt, an dessen vorderem Stützrahmenteil eine Vortriebsmaschine gelagert ist und dessen mit dem vorderen Stützrahmenteil über Vorschubzylinder verbundenes rückwärtiges Stützrahmenteil über Pressen mit einem Nachschleppwiderlager gekoppelt ist, welches sich gegen die Ausbruchswandung verspreizen läßt.
  • Aufgrund der Zweiteiligkeit des Stützrahmens ist es möglich, das vordere Stützrahmenteil zusammen mit der Vortriebsmaschine vorzupressen, wobei das hintere Stützrahmenteil, das durch das Nachschleppwiderlager gehalten wird, das Abstützwiderlager für die Vorschubzylinder bildet.
  • Es ist bekannt, daß bei Verlagerung eines rotierenden Schneidrades od.dgl. im Messerschild dieser unter der Wirkung des Reaktionsmomentes unerwünschte Rol lbewegungen, d.h. Drehbewegungen um seine Achse, ausführen kann. Um diesen Verrollbewegungen entgegenzuwirken, ist es aus der DE-OS 30 33 480 bekannt, den Stützrahmen des Messerschildes über hydraulische Vorschubzylinder mit einem Nachschleppwiderlager zu koppeln, wobei die hydraulischen Vorschubzylinder zur Vortriebsrichtung spitzwinklig verlaufend angeordnet werden, derart, daß eine Zylindergruppe in Schildumfangsrichtung nach links und eine andere Zylindergruppe in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt ist, wobei die Pressen der einen Gruppe unabhängig von denen der anderen Gruppe vom Druck beaufschlagbar sind.
  • Schließlich gehören auch schon Messerschildezum Stand der Technik, deren Stützrahmen über längenveränderliche Ausleger gegen den eingebrachten Tunnelausbau abgestützt sind, so daß der Stützrahmen ein zuverlässiges Widerlager für das Vortreiben der Vortriebsmesser bildet und das Nachziehen des Stützrahmens auch dann möglich ist, wenn die Reibung des Messermantels am umgebenden Erdreich für den Nachziehvorgang nicht ausreicht. Solche Stützausleger-Vorrichtungen sind der DE-PS 24 58 569 und der DE-PS 25 17 874 zu entnehmen.
  • Schließlich ist es in der Schildvortriebstechnik auch schon bekannt, beim Tunnelvortrieb in nicht-standfesten Schichten in die zur Schildrückseite hin abgeschottete, eine Schürfscheibe od.dgl. aufnehmende Abbaukammer des Schildes eine Stützflüssigkeit, im allgemeinen eine Bentonit-Suspension einzuleiten, um die Ortsbrust zu halten. Aus der DE-OS 27 09 739 ist eine Schildvortriebseinrichtung bekannt geworden, bei der die Abbaukammer über eine Leitung ständig mit einem Druckspeicherbehälter oder einer Behälterbatterie verbunden ist, der bzw. die die unter Gasdruck stehende Stützflüssigkeit enthält. Die ständige Druckgasbeaufschlagung der Stützflüssigkeit erlaubt es, den Flüssigkeitsdruck in der abgeschotteten Abbaukammer des Schildes stets auf der erforderlichen Höhe zu halten und die mit der hydraulischen Bodenabförderung abgezogene Stützflüssigkeit ständig zu ersetzen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Vortriebsverfahren mit Stützung der Ortsbrust durch eine Stütz flüssigkeit beim Messerschildvortrieb zur Anwendung zu bringen und die gattungsgemäße Mes serschi ldvortriebseinrichtung so auszugestalten, daß der Messerschildvortrieb auch bei wechselnden Bodenbeschaffenheiten und insbesondere beim Vortrieb in wasserführenden Schichten mit zuverlässiger Ortsbruststützung durch eine Stützflüssigkeit auch unter schwierigen Verhältnissen, insbesondere bei niedriger Bodenüberdeckung sicher und wirtschaftlich durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Die bei der erfindungsgemäßen Messerschildvortriebseinrichtung im Vorlaufschild angeordnete Schottwand dichtet die das Schneidrad od.dgl. aufnehmende Abbaukammer gegenüber dem rückwärtigen Schildbereich ab, so daß aus der Abbaukammer keine Stützflüssigkeit entweichen kann. Während der Vortriebsarbeit ist die Abbaukammer stets mit Stützflüssigkeit gefüllt, die unter Druckbeaufschlagung eines Druckgaspolsters steht. Vorzugsweise wird hierbei das aus der DE-OS 27 09 739 bekannte System mit Zuführung der Stütz flüssigkeit von einem Druckspeicher bzw. einer Druckbehälterbatterie verwendet. Da sich die Schottwand im vorderen Bereich des Vorlaufschildes befindet, kann die Abbaukammer eine kleine Baulänge erhalten, so daß das benötigte Stützflüssigkeitsvolumen kleingehalten werden kann. Der Vortrieb des Vorlaufschildes mit der Vortriebsmaschine erfolgt mittels der gegen den Nachlaufschild abgestützten Vorschubzylinder. Auch die den Vortriebsmessern zugeordneten Messerzylinder stützen sich am Nachlaufschild ab, so daß der Vorlaufschild nicht als Widerlager für die Messerzylinder zu dienen braucht. Bei dieser Ausgestaltung des Messerschildes braucht das Schneidrad nicht axial verschieblich im Vorlaufschild gelagert zu sein. Dadurch, daß die Messerzylinder gegen Ausschub hydraulisch verriegelbar sind, wird der Nachlaufschild über die verriegelten Messerzylinder mit den im Reibschluß zu dem umgebenden Erdreich stehenden Vortriebsmessern gekoppelt und gehalten, so daß er die Reaktionskräfte der Vorschubzylinder aufzunehmen vermag.
  • Der Abbau der Ortsbrust kann je nach den Bodenverhältnissen bei vorgepreßten Vortriebsmessern oder auch bei zurückgefahrenen Vortriebsmessern durchgeführt werden. Der Messerschild ist zur Ortsbrust hin durch die Schottwand, am Umfang durch die rohrartig-geschlossene Ausbildung des Vorlauf- und Nachlaufschildes sowie durch die umlaufende Gleitdichtung zwischen Vorlauf- und Nachlaufschild gegen Wassereinbruch gesichert. Die Abdichtung des Schildraumes irbrückwärtigen Bereich erfolgt durch die Umlaufdichtung, die an dem rohrförmigen Ansatz der Nachlaufschildes angeordnet ist, der in den Spalt zwischen den eingebrachten Tübbingausbau und die Messerschwänze einfaßt. Damit ist eine zuverlässige Abdichtung des Schildraumes in allen Betriebssituationen gegeben.
  • Es empfiehlt sich, die Seitenflächen der Vortriebsmesser zumindest im vorderen Bereich mit Gleitdichtungen zu bestücken, um das Auslaufen der Stützflüssigkeit aus der Abbaukammer durch die Messerfugen hindurch zu unterdrücken.
  • Insbesondere dann, wenn der Reibschluß des Messermantels am umgebenden Erdreich nicht ausreicht, um im Schneidbetrieb den Nachlaufschild zuverlässig in seiner Lage zu halten, wird zweckmäßig ein Stützausleger vorgesehen, der den Nachlaufschild hinter dem Messerschild gegen den eingebrachten Tübbingausbau abstützt. Vorzugsweise wird hierzu eine Stützausleger-Anordnung verwendet, wie sie aus der DE-PS 25 17 874 bekannt ist.
  • Wie erwähnt, ist das Schneidrad an bzw. in der Schottwand gelagert, wobei der Schneidradantrieb tunnelseitig hinter der Schottwand angeordnet ist. Mit dem Schneidrad ist zweckmäßig rückseitig ein Zahnkranz verbunden, der im Inneren der Schottwand drehbar gelagert ist und mit dem angetriebene Ritzel der rückseitig an der Schottwand angeordneten Schneidradantriebe im Eingriff stehen. Ferner empfiehlt es sich, an oder in der Schottwand eine Mehrkammerschleuse anzuordnen, um die Abbaukammer nach Abpumpen der Stützflüssigkeit und ggf. Einleiten von Druckluft zu Reparatur- und Wartungszwekken begehen zu können.
  • Um der Verrolltendenz des Messerschildes entgegenzuwirken, werden zweckmäßig die vorgenannten Vorschubzylinder zur Vortriebsrichtung spitzwinklig verlaufend zwischen dem Vorlaufschild und dem Nachlaufschild angeordnet, wobei eine Gruppe der Vorschubzylinder in Schildumfangsrichtung nach links und die andere Gruppe der Vorschubzylinder in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt angeordnet ist. Diese Anordnung von Vorschubzylindern ist aus der DE-OS 30 33 480 bekannt.
  • Insbesondere bei Vortriebsarbeiten im Grundwasserbereich empfiehlt es sich, einen Tübbingausbau einzubringen, dessen Tübbingsegmente bzw. Tübbingringe durch Schweißen fest und dicht miteinander verbunden werden. Besonders geeignet ist in diesem Fall die Verwendung sogenannter Wellentübbings, die auch eine gewisse Nachgiebigkeit bei auftretenden Bodenbewegungen u.dgl. aufweisen. Bei Vorhandensein des oben erwähnten Stützauslegers empfiehlt es sich, an dem Stützausleger eine um die Streckenachse schwenkbare Schweißvorrichtung zum Verschweißen der Tübbingsegmente, vorzugsweise zusammen mit einem Tübbing-Erektor, zu lagern.
  • Die Anpassung der Messerschildvortriebseinrichtung an unterschiedliche, ggf. während der Vortriebsarbeit wechselnde Bodenverhältnisse wird dadurch weiterhin begünstigt, daß das Schneidrad mit Freischnittwerkzeugen u.dgl. versehen ist, die sich von ihrer Ruheposition in eine Arbeitsposition ausstellen lassen, in der sie vor den Messerschneiden der Vortriebsmesser Schneidarbeit verrichten. Bei härteren Bodenschichten kann demgemäß das Erdreich vor den Messerschneiden durch die am Schneidrad gelagerten Freischnittwerkzeuge freigeschnitten werden, so daß die Vortriebsmesser ohne größeren Widerstand vorgeschoben werden können. In lockeren, nichtstandfesten Bodenschichten empfiehlt es sich dagegen, die Vortriebsmesser so weit ins Erdreich vorzupressen, daß das Schneidrad im Schutz der Vortriebsmesser arbeitet, wobei die Freischnittwerkzeuge eingefahren sind. Falls im Tunnelquerschnitt unterschiedliche Bodenschichten anstehen, lassen sich die Freischnittwerkzeuge auch in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Schneidrades derart steuern, daß sie über einen Teilbereich der Schneidradumdrehung in die Arbeitsstellung ausgestellt sind und die härteren Bodenschichten vor den Vortriebsmessern schneiden, während sie über einen anderen Teilbereich der Schneidradumdrehung in die Ruhestellung zurückgestellt sind, so daß hier die weicheren Schichten durch die vorgepreßten Vortriebsmesser gehalten werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Messerschildvortriebseinrichtung im Längsschnitt.
  • Die dargestellte Messerschildvortriebseinrichtung besteht aus einem zylindrischen Messerschild 1 mit einem Stützrahmen für den Messermantel, der von einem Vorlaufschild 2 und einem Nachlaufschild 3 gebildet ist. Der Vorlaufschild 2 und der Nachlaufschild 3 sind jeweils am Umfang geschlossen, also etwa rohrförmig ausgebildet, wobei sie zugleich doppelwandig ausgeführt sind. Die den zylindrischen Schildmantel bildenden Vortriebsmesser 4 sind in Messerführungen 5 des Vorlauf schildes 2 in der durch den Pfeil 6 angegebenen Vortriebsrichtung geführt. An den Vortriebsmessern 4 sind in Gelenken 7 Nachlaufmesser bzw. Messerschwänze 8 angeschlossen, die sich auf der zylindrischen Umfangsfläche des Nachlaufschildes 3 verschieblich abstützen. Der Nachlaufschild 3 ist im Durchmesser gestuft ausgeführt, wobei der im Durchmesser größere, der Auflage der Messerschwänze 8 dienende Schildteil 9 Messerzylinder 10 aufnimmt, die sich in Gelenken 11 am Schildteil 9 abstützen und deren Kolbenstangen 12 Stangenöffnungen in der Stirnwand 13 des Schildteils 9 durchgreifen und rückwärtig in Gelenken 14 an den Vortriebsmessern angeschlossen sind. Die Kolbenstangen 12 sind in den Stangenöffnungen mittels Dichtungen 15 abgedichtet. Jedem Vortriebsmesser 4 ist ein eigener Messerzylinder 10 zugeordnet, der aus einem doppeltwirkenden hydraulischen Schubkolbengetriebe besteht, dessen ringförmiger Zylinderraum hydraulisch verriegelbar ist. An dem im Durchmesser abgesetzten Schildteil 16 des Nachlaufschildes 3 sind Vorschubzylinder 17 in Gelenken 18 abgestützt, deren Kolbenstangen in Gelenken 19 mit dem Vorlaufschild 2 verbunden sind. Die Vortriebszylinder 17 bestehen ebenfalls aus doppeltwirkenden hydraulischen Schubkolbengetrieben.
  • Der Vorlaufschild 2 und der Nachlaufschild 3 übergreifen einander und sind in Umfangsrichtung mittels einer umlaufenden Gleitdichtung gegeneinander abgedichtet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gleitdichtung 20 stirnseitig an dem Schildteil 16 des Nachlaufschildes 3 gelagert.
  • Sie steht in Dichtanlage an einem rohrförmigen Ansatz 21 des Vorlaufschildes 2. Der Gleitdichtung 20 kann eine weitere Dichtung 22 vorgeschaltet sein, die als Notdichtung dienen kann.
  • Im vorderen Bereich des Vorlaufschildes 2 ist eine Schottwand 23 vorgesehen, die den Messerschild zur Ortsbrust hin abschottet. Die Schottwand 23 ist kastenförmig ausgesteift.
  • In der Schottwand 23 ist eine Vortriebsmaschine mit einem um die Schildachse rotierenden Schneidrad 24 gelagert. Der Raum vor der Schottwand 23, in welchem sich das Schneidrad 24 befindet, bildet die zur Ortsbrust hin offene Abbaukammer 25. Das Schneidrad ist in der Zeichnung lediglich schematisch dargestellt. Es besteht zweckmäßig aus einem Speichenrad, dessen radiale Arme mit den Lösewerkzeugen bestückt sind, wie dies bekannt ist. Mit dem Schneidrad 24 ist rückseitig eine Abdeckplatte 26 fest verbunden, die eine ringförmige Öffnung 27 der Schottwand 23 abdeckt und rückseitig einen Zahnkranz 28 mit Innenverzahnung trägt, der bei 29 in der Schottwand 23 drehbar gelagert ist. An der Rückseite der Schottwand 23 sind mehrere Schneidradantriebe 30 angebaut, deren angetriebene Ritzel 31 im Zahneingriff mit dem Zahnkranz 28 stehen und damit das Schneidrad 24 drehen. Die Schneidradantriebe 30 bestehen zweckmäßig aus Hydraulikmotoren mit Planetengetrieben 32. Die Schottwand 23 weist im mittleren Bereich eine Durchbrechung 33 auf, in der eine Mehrkammerschleuse 34 eingebaut ist, die eine Personenschleuse zur Begehung der Abbaukammer 25 bildet.
  • Beim Vortrieb in nicht-standfesten wasserführenden Bodenschichten wird die das Schneidrad 24 aufnehmende, zwischen der Ortsbrust und der Schottwand 23 liegende Abbaukammer 25 vollständig mit einer Stützflüssigkeit, insbesondere einer Bentonit-Suspension, gefüllt, wie dies an sich bekannt ist.
  • Hierfür wird zweckmäßig das aus der DE-OS 27 09 739 bekannte System verwendet. Hierbei befindet sich in der fertig ausgebauten Tunnelstrecke hinter dem Messerschild mindestens ein Druckbehälter, vorzugsweise eine Batterie mehrerer Druckbehälter, welche die Stützflüssigkeit enthalten und zweckmäßig auf einem auf Schienen laufenden Nachläufer angeordnet sind. Die Stützflüssigkeit wird in den Druckbehältern ständig von einem Gaspolster bzw. einem Druckluftpolster beaufschlagt und über eine Zuführungsleitung 35, welche durch die Schottwand 23 hindurchgeführt ist, der Abbaukammer 24 zugeführt. Die Abbaukammer wird von den unter Gasdruck stehenden Druckbehältern ständig mit Stützflüssigkeit gefüllt gehalten, so daß in der Abbaukammer ein gleichbleibender Druck aufrechterhalten wird. Das von dem rotierenden Schneidrad 24 gelöste Bodenmaterial wird über eine Absaugleitung 36, die ebenfalls durch die Schottwand 23 hindurchführt, aus der Abbaukammer abgesaugt. Die mit dem Bodenmaterial abgepumpte Stützflüssigkeit wird ständig durch über die Zuführungsleitung 35 zugeführte Stützflüssigkeit ersetzt.
  • In den Tunnel wird im Schutze des von den Messerschwänzen 8 gebildeten Schildschwanzes mittels eines um die Schildachse drehbaren Erektors 37 ein Tübbingausbau 38 eingebracht, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Wellentübbings besteht und demgemäß eine gewisse Nachgiebigkeit besitzt, was beim Tunnelvortrieb in durch Bergsenkungen gefährdeten Bereichen u.dgl. vorteilhaft ist. Die Wellentübbings werden miteinander verschweißt und bilden demgemäß einen durchgehenden dichten Tübbingausbau. Der Nachlaufschild 3 weist eine rückwärtige Verlängerung in Gestalt eines zylindrischen rohrförmigen Ansatzes 39 auf, der in den Umfangsspalt zwischen dem eingebrachten Tübbingausbau 38 und dem umgebenden Erdreich einfaßt und hier eine Umlaufdichtung 40 trägt, die sich dichtend gegen die Scheitel der Wellentübbings legt und damit den Spalt zwischen dem Ansatz 39 und dem Tübbingausbau gegen Wasserzufluß abdichtet. Die Umlaufdichtung 40 weist eine solche Länge auf, daß sie in jeder Stellung des Nachlaufschildes 3 mindestens mit einem Tübbingring in Dichtanlage steht. Die Länge der Umfangsdichtung 40 ist größer als die Breite eines einzelnen Tübbingringes, der, wie üblich, aus einzelnen Segmenten besteht. Beim Setzen des Tübbingausbaus werden in die einzelnen Segmente Matrizen 41 eingelegt und angeschraubt, welche mit (nicht dargestellten) Zentrieröffnungen versehen sind, in die eine Tübbingzentriervorrichtung 42 mit einem Zentrierdorn 43 einfaßt. Es empfiehlt sich, eine Gruppe von Zentriervorrichtungen 42 über den Schildumfang verteilt derart anzuordnen, daß jedem Tübbingsegment zwei Zentriervorrichtungen zugeordnet sind. Die Zentriervorrichtungen sind auf einer am Nachlaufrahmen 3 innenseitig angeordneten Konsole 44 mittels Hydraulikzylinder 45 gegen den Tübbingausbau vorschiebbar gelagert, wobei die Konsolen 22 in Nut-Federführungen 46 über den Schildumfang verschiebbar angeordnet sind. Mit Hilfe der Zentriervorrichtungen 42 werden die zuletzt angesetzten Tübbingsegmente in Anlage an dem zuvor eingebrachten Tübbingring positioniert und gehalten, so daß die Tübbingsegmente und die Tübbingringe untereinander mit Hilfe einer Schweißvorrichtung miteinander verschweißt werden können. Die Schweißvorrichtung ist zweckmäßig mit dem Erektor 37 baulich vereinigt oder neben dem Erektor 37 so angeordnet, daß sie ebenfalls um die Tunnelachse verschwenkt werden kann.
  • Der Nachlaufschild 3 des Messerschildes 1 ist über einen Stützausleger 47 gegen den hinter dem Messerschild eingebrachten Tübbingausbau 38 abgestützt. Hierfür wird zweckmäßig eine Vorrichtung verwendet, wie sie im grundsätzlichen Aufbau aus der DE-PS 25 17 874 bekannt ist. Der Stützausleger 47 ist über ein Gelenk 48 an einem Schreitwerk 49 abgestützt, das sich seinerseits mittels höhenverschwenkbarer Klinken 50 gegen Stützschienen 51 abstützt, die am Tübbingausbau 38 angeordnet sind. Das Schreitwerk 49 umfaßt einen oder mehrere doppeltwirkende hydraulische Vorschubzylinder 52, wie dies bekannt ist. Der Stützausleger 47 ist als eine dem Nachlaufschild nachgeführte Nachlaufbrücke ausgebildet und über mindestens einen Hydraulikzylinder 53 im Gelenk 54 mit dem Nachlaufschild 3 verbunden. An dem Stützausleger 47 ist der Erektor 37 und die oben erwähnte Schweißvorrichtung zum Verschweißen der Tübbings gelagert. Die Anbindung des Stützauslegers an den Nachlaufschild 3 über den Hydraulikzylinder 53 ermöglicht es, daß die Schweißvorrichtung ihre Arbeitsposition am Stützausleger beibehält, wenn der Nachlaufschild im Zuge der Vortriebsarbeit vorbewegt wird.
  • Das am Ende des Stützauslegers 47 angeordnete Schreitwerk 49 mit Klinken-Einrastung ist in der Lage, während der Vortriebsarbeiten den Vortrieb zu unterstützen, wobei es jedoch kraftschlüssig mit den Wellentübbings über das Schienengestell51 verbunden bleibt. Während der Vortriebsarbeit wird der Vorlaufschild 2 zusammen mit dem Schneidrad 24 mit Hilfe der Vorschubzylinder 17 vorgeschoben, die sich hierbei an dem Nachlaufschild 3 abstützen. Die Messerzylinder 10 sind auf ihren kolbenstangenseitigen Ringräumen hydraulisch verriegelt, so daß die Reaktionskräfte der Vorschubzylinder 17 über die verriegelten Messerzylinder 10 auf die Vortriebsmesser 4 und über diese reibschlüssig auf die Tunnelwandung übertragen werden. Falls die Reibung der Vortriebsmesser 4 an der Tunnelwandung nicht ausreicht, um die Reaktionskräfte der Vorschubzylinder 17 zuverlässig aufzunehmen, können die verbleibenden Kräfte über den Stützausleger 47 hinter dem Messerschild auf den Tübbingausbau abgesetzt werden.Um den Tübbingerektor 37 und die (nicht dargestellte) Schweißvorrichtung während des Nachziehens des Nachlaufschildes 3 stationär zu halten, werden diese Vorrichtungen beim Ausschub des im Schreitwerk 49 angeordneten Vorschubzylinders 52 durch gleichzeitigen Ausschub des Hydraulikzylinders 53 ent~gegen der Vortriebsrichtung verschoben. Nachdem mit Hilfe der Schweißvorrichtung die Tübbingsegmente und Tübbingringe miteinander verschweißt worden sind, werden die Matrizen 41 entfernt. Der rohrförmige Ansatz 39 des Nachlaufschildes 3 ist so lang ausgeführt, daß sich die Umlaufdichtung 40 an einer Stelle befindet, an der die Tübbings bereits miteinander verschweißt sind.
  • Das Schneidrad 24 weist mehrere radiale Arme auf, die mit den Lösewerkzeugen bestückt sind. Vorzugsweise sind an den radial außenliegenden Enden der Arme Freischnittwerkzeuge 55 verstellbar gelagert, derart, daß sie von einer Ruhestellung, in der sie keine Lösearbeit verrichten, in eine Arbeitsstellung radial ausstellbar sind, in der sie Schneidarbeit vor den Schneiden 56 der Vortriebsmesser 4 verrichten, die hierbei selbstverständlich zurückgefahren sind. Die Zeichnung zeigt die Freischnittwerkzeuge 55 schematisch in einer teilweise ausgestellten Position. Bei voller Ausstellung schneiden die Freischnittwerkzeuge den Boden vor den Schneiden 51 der Vortriebsmesser 4. Mit dieser Ausgestaltung des Schneidrades ist eine Anpassung an unterschiedliche Bodenverhältnisse möglich. Bei relativ weichen Böden werden zunächst die Vortriebsmesser 4 einzeln oder gruppenweise vorgepreßt, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, worauf dann der Boden bei eingefahrenen Freischnittwerkzeugen 55 mittels des rotierenden Schneidrades 24 abgebaut wird. Bei härteren Bodenschichten werden die Vortriebsmesser 4 so weit zurückgefahren, daß ihre Schneiden 56 hinter dem Schneidrad 24 liegen. Die Freischnittwerkzeuge 55 werden ausgefahren, so daß sie bei der Drehbewegung des Schneidrades 24 den Boden vor den Schneiden 56 der Vortriebsmesser 4 lösen, so daß letztere anschließend mit verhältnismäßig geringen Vorpreßkräften vorgefahren werden können.
  • Steht an der Ortsbrust z.B. im oberen Bereich relativ weiches Erdreich und im unteren Bereich relativ harter Boden an, so ist es möglich, die Freischnittwerkzeuge 55 in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Schneidrades 24 derart zu steuern, daß sie über den Teilbereich der Schneidradumdrehung, der sich durch die härtere Bodenschicht erstreckt, in die Arbeitsstellung ausgestellt sind und den Freischnitt ausführen, während sie über den anderen Teilbereich der Schneidradumdrehung, der sich über die weichere Schicht erstreckt, in die Ruhestellung zurückgestellt sind. Die Steuerung der Aus-und Rückstellbewegung der Freischnittwerkzeuge 55 in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Schneidrades kann mit Hilfe einer Winkelcodiereinrichtung od.dgl. erfolgen.
  • Die Vorschubzylinder 17 sind, wie aus der DE-OS 30 33 480 bekannt, zur Vortriebsrichtung spitzwinklig verlaufend zwischen dem Vorlaufschild 2 und dem Nachlaufschild 3 angeordnet, wobei eine Gruppe der Vorschubzylinder in Schildumfangsrichtung nach links und die andere Gruppe der Vorschubzylinder in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt angeordnet ist, so daß etwaigen Verrollbewegungen der Schildteile entgegengewirkt werden kann.
  • Die beschriebene Messerschildvortriebseinrichtung ermöglicht es, den Messerschildvortrieb mit hohen Vortriebsleistungen auch in grundwasserführenden Bodenschichten unter zuverlässiger Sicherung der Ortsbrust durch eine in die Abbaukammer eingebrachte Stützflüssigkeit durchzuführen, wobei eine gute Anpassung an unterschiedliche Bodenverhältnisse möglich ist und auf den eingebrachten Ausbau, wenn überhaupt, so nur vergleichsweise geringe Reaktionskräfte abgesetzt werden müssen. Zugleich ist eine zuverlässige Abdichtung des Schildraumes gewährleistet. Der die rückwärtige Umlaufdichtung 40 tragende Ansatz 39 ist vorzugsweise doppelwandig ausgebildet, wobei Hinterfüllrohre eingeschaltet sind, die am Ende des Ansatzes hinter der Umlaufdichtung münden und über die eine Verpreßmasse in den Spalt zwischen den Tübbingausbau 38 und das Erdreich eingebracht werden kann.
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Claims (15)

  1. Ansprüche : 1. Messerschildvortriebseinrichtung, bestehend aus einem am Umfang geschlossenen Vorlaufschild, an dem die den Messermantel bildenden Vortriebsmesser in Messerführungen geführt sind, einem dem Vorlauf schild nachgeschalteten, ebenfalls am Umfang geschlossenen Nachlaufschild, der von Messerschwänzen der Vortriebsmesser übergriffen wird, einer umlaufenden Gleitdichtung zwischen sich übergreifenden Teilen des Vorlauf- und Nachlaufschildes und an den Vortriebsmessern angreifenden Messerzylindern sowie zwischen dem Vorlaufschild und dem Nachlaufschild angeordneten Vorschubzylindern, wobei im Messerschild eine die ortsbrustseitige Abbaukammer zum rückwärtigen Schildbereich abdichtende Schottwand angeordnet ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: - die Schottwand (23) befindet sich im Vorlaufschild (2), wobei in der Schottwand ein Schneidrad (24) gelagert ist; - die das Schneidrad (24) aufnehmende Abbaukammer (25) ist an einer Anschlußleitung (35) zur Zuführung einer Stützflüssigkeit sowie an eine Förderleitung (36) zur hydraulischen Abförderung des Bodenmaterials angeschlossen; - die Messerzylinder (10) sind am Nachlaufschild (3) abgestützt und hydraulisch verriegelbar; - der Nachlaufschild (3) weist einen in den Spalt zwischen den Messerschwänzen (8) und dem eingebrachten Tübbingausbau (38) einfassenden, umlaufend geschlossenen Ansatz (39) auf, der eine Umlaufdichtung (40) trägt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Vortriebsmesser (4) an ihren Seitenflächen Gleitdichtungen aufweisen.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Nachlaufschild (3) über einen Stützausleger (47) hinter dem Messerschild (1) gegen den eingebrachten Tübbingausbau (38) abgestützt ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß am Stützausleger (47) eine um die Streckenachse schwenkbare Schweißvorrichtung zum Verschweißen der Tübbingsegmente, vorzugsweise zusammen mit einem Tübbingerektor (37), gelagert ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schweißvorrichtung bzw. der Tübbingerektor (37) an dem Stützausleger (47) in Richtung der Streckenachse verstellbar gelagert und/oder der Stützausleger mittels eines Schubkolbengetriebes (53) teleskopartig verlängerbar ist bzw. über das Schubkolbengetriebe (53) mit dem Nachlaufschild (3) gekoppelt ist.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stützausleger (47) über ein Schreitwerk (49) an am Tübbingausbau (38) befestigten Schienen (51) abgestützt ist.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Tübbingausbau (38) aus Wellentübbings besteht.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Nachlaufschild Zentriervorrichtung (42) aufweist, die zur Zentrierung und Halterung der Wellentübbings gegen in diese eingesetzte Matrizen (41) anstellbar und vorzugsweise in Umfangsrichtung beweglich am Nachlaufschild (3) gelagert sind.
  9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit dem Schneidrad (24) rückseitig ein Zahnkranz (28) verbunden ist, der im Inneren der Schottwand (23) drehbar gelagert ist und mit dem angetriebene Ritzel (31) der rückseitig an der Schottwand angeordneten Schneidradantriebe (30) im Eingriff stehen.
  10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit der Schottwand (23) eine Mehrkammerschleuse (34) verbunden ist.
  11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Nachlauf schild (3) im Durchmesser gestuft ausgeführt ist, wobei der im Durchmesser größere, der Auflage der Messerschwänze (8) dienende Schildteil (9) die Messerzylinder (10) aufweist, deren Kolbenstangen (12) unter Abdichtung (15) Stangenöffnungen in der Stirnwand (13) dieses Schildteils (9) durchgreifen und daß die Vorschubzylinder (17) an dem im Durchmesser kleineren Schidteil (16) des Nachlaufschildes (3) abgestützt sind.
  12. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorschubzylinder (17) zur Vortriebsrichtung (Pfeil 6) spitzwinklig verlaufend zwischen dem Vorlaufschild (2) und dem Nachlaufschild (3) angeordnet sind, wobei eine Gruppe der Vorschubzylinder in Schildumfangsrichtung nach links und die andere Gruppe der Vorschubzylinder in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt angeordnet ist.
  13. 13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Messerschwänze (8) gelenkig an den Vortriebsmessern (4) angeschlossen sind.
  14. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schneidrad (24) mit nach außen in den Bereich vor den Schneiden (56) der Vortriebsmesser (4) ausstellbaren Freischnittwerkzeugen (55) od.dgl. bestückt ist.
  15. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Freischnittwerkzeuge (55) in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Schneidrades (24) derart gesteuert sind, daß sie über einen Teilbereich der Schneidradumdrehung in die Arbeitsstellung ausgestellt und über einen anderen Teilbereich der Schneidradumdrehung in die Ruhestellung zurückgestellt sind.
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