DE3526205C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung unterirdischer Hohlräume, wie Tunnel oder Stollen, insbeson­ dere in rolligem Gebirge bzw. Lockerboden, mit einem Vor­ triebsschild, wobei die Vortriebsschildreaktionskräfte über einen Druckring und einen nachsetzbaren Widerlagerring über ausfahrbare Elemente ins Gebirge abgetragen werden und wobei dem Vortriebsschild nachfolgend ein Ausbau eingebracht wird.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Vortriebs­ schild zum Vortreiben eines unterirdischen Hohlraums, wie Tunnel oder Stollen, insbesondere im rolligen Gebirge bzw. Lockerboden, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Vortriebsschildreaktionskräfte über einen Druckring und einen nachsetzbaren Widerlagerring über aus­ fahrbare Elemente ins Gebirge abgetragen werden.

Es sind bereits mehrere Verfahrensweisen dieser Art bekannt, bei denen nach Vortriebsfortschritt nachfolgend eine Aus­ kleidung oder ein endgültiger Ausbau eingebracht wird; dabei kann es sich um einen Ausbau aus Ortbeton, Tübbings oder aber mittels Ausbaurahmen handeln.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von unterirdischen Hohl­ räumen ist es durch die DE-OS 24 31 652 bekanntgeworden, daß beim Nachholen des Stützrahmens der Abbauvorrichtung ein mit diesem zu einer Baueinheit abstandsveränderlich verbun­ dener Nachlaufring nachgeholt wird, und daß während des Nachholens im Bereich der vom Nachlaufring freigegebenen Tunnelwandung Mittel zur Versiegelung oder endgültigen Sicherung der Tunnelwandung aufgebracht werden. Eine prinzi­ piell ähnliche Arbeitsweise zeigt auch die DE-OS 32 05 700.

Eine dem gattungsgemäßen Verfahren näherkommende Arbeitswei­ se ist durch die CH-PS 6 45 158 offenbart, bei dem ein Vor­ triebsschild als Spreizschild ausgebildet ist und aus einem Bodensegment und zwei mit diesem gelenkig verbundenen, im Firstbereich geschlossenen und mittels einer Spreizvorrich­ tung spreizbaren und dadurch verspannbaren Spreizsegmenten besteht. Hinter dem Spreizschild wird ein ringförmiger Ring­ ausbau eingebaut.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es gestatten, den Ausbau bei nahezu kontinuierlicher Vorgangsweise auch in kurzen Zeitab­ schnitten einzubringen, ohne daß ein öfteres Umsetzen der Widerlagerringverankerung erforderlich wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist ein Vortriebsschild geeignet, bei dem die Vor­ triebsschildreaktionskräfte über einen Druckring und einen nachsetzbaren Widerlagerring über ausfahrbare Elemente ins Gebirge abgetragen werden, wie dies prinzipiell aus der er­ wähnten CH-PS 6 45 158 hervorgeht. Dieses Vortriebsschild ist erfindungsgemäß in der Weise weitergebildet, daß der Druck­ ring mittels in Längsachse des Vortriebsschildes verlaufen­ den Stützstangen gegen den Widerlagerring abgestützt ist, in welchem die Stützstangen in Führungen in axialer Richtung längsverschiebbar und abschnittsweise verriegelbar sind, und daß aus dem Widerlagerring radial ausfahrbare Widerlager­ pratzen zum Eingriff in Ausnehmungen der Spritzbetonschale vorgesehen sind.

Weiterbildungen des Vortriebbschildes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die bekannten Vortriebsvorrichtungen haben den Nachteil, daß nach jedem Ausbauabschnitt der Widerlagerring umgesetzt werden muß, was längere Unterbrechungen des Vortriebs mit sich bringt.

Mit der Erfindung wird die Möglichkeit ge­ schaffen, im rolligen Gebirge oder Lockerboden dem Vortrieb folgend eine Spritzbetonschale als vorläufige Sicherung und Auskleidung einzubringen und damit nahezu kontinuierlich dem größtmöglichen Vortriebsfortschritt zu folgen. Lediglich durch kurze Intervalle zum Spritzbetonieren des aufgefahre­ nen Abschnitts und zum Nachziehen des Druckringes für die Vortriebszylinder wird der Vorgang unterbrochen.

Zur Durchführung des Verfahrens wird ein vorpreßbares Vortriebsschild eingesetzt, welches sich mittels seiner hydraulischen Vortriebszylinder auf einen Druckring abstützt, der mit seiner Außenkontur den Hohlraum-Querschnitt ausfüllt und bei dem das gelöste Hauf­ werk durch Lade- und Transportmittel nach rückwärts der Ortsbrust abgefördert wird. Hinter dem Vortriebsschild wird der jeweils zuletzt aufgefahrene Hohlraumabschnitt durch Einbringen einer Spritzbetonschale vorläufig gesichert, und innerhalb der Spritzbetonschale nimmt ein in Vortriebsrich­ tung nachsetzbarer Widerlagerring über ausziehbare, in diesem verriegelbare Stützstangen die auf den Druckring wir­ kende Vortriebs-Reaktionskraft auf, die über radial ausfahr­ bare Widerlager-Pratzen des Widerlagerrings auf die erhärte­ te Spritzbetonschale übertragen wird.

Dabei wird nach jedem Vortriebsabschnitt der freigelegte Hohlraum zwischen der Vorderkante der bereits fertiggestellten Spritzbetonschale und der Hinter­ kante des Vortriebsschildes, der zum größten Teil durch den Schildschwanz gesichert ist, durch Ausspritzen mit schnell abbindendem Spritzbeton mit einer Auskleidungsschale ver­ sehen, und zum Eingriff der Widerlager-Pratzen des Widerla­ gerrings werden Ausnehmungen in der Spritzbetonschale frei­ gelassen.

Durch diese Verfahrensweise ist es möglich, sofort nach Zu­ rücklegen eines Vortriebsabschnitts einen weiteren Abschnitt der Spritzbetonschale unmittelbar hinter dem Vortriebsschild einzubringen, den Druckring für den neuen Vortriebsabschnitt nachzuziehen und diesen vorzubereiten, wobei der im rückwär­ tigen Teil der bereits abgebundenen Spritzbetonauskleidung mittels der Widerlager-Pratzen verankerte Widerlagerring, auf den sich der Druckring mittels ausziehbarer Stützen ab­ stützt, in seiner Stellung verbleibt. Durch abschnittsweises Ausziehen der Stützen und Verbindung mit dem Verankern des Widerlagerrings im abgebundenen Teil der Spritzbetonschale können in rascher Folge immer weitere Vortriebsabschnitte mit nur kurzen Unterbrechungen fertiggestellt werden, bis die Stützen in ihrer Endlage ausgezogen sind. Erst dann ist es erforderlich, die Stützen wieder vollständig einzufahren und dabei den Widerlagerring nachzuziehen und in seiner vor­ dersten Stellung in einem vorderen abgebundenen Abschnitt der Spritzbetonschale mittels der Widerlager-Pratzen neu zu verankern.

Nach jedem Vortriebsabschnitt werden mittels der Vortriebs­ pressen der Druckring und die zuvor durch Entriegelung frei­ gegebenen Stützstangen um die Länge eines Vortriebsabschnitts nachgezogen und darauf wird in ihrer neuen Stellung deren Verriegelung gegenüber dem Widerlagerring wieder herge­ stellt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stützstangen in zwei teleskopähnlichen ineinander geführten, gegeneinan­ der ausziehbaren Stützelementen unterteilt sind, so daß bei einer Anzahl von Vortriebsabschnitten und jeweiligem neuen Nachziehen des Druckrings die Stützstangen entriegelt und aus den im Widerlagerring verriegelten Stützrohren herausge­ zogen und für die weiteren Vortriebsabschnitte in den Stütz­ rohren erneut verriegelt werden.

Bei diesen Vortriebsabschnitten verbleiben die Rohrstützen in ihrer verriegelten Stellung im Widerlagerring, und erst nach dem vollständigen Ausziehen der Stützstangen aus den im Widerlagerring verriegelten Stützrohren bei einer weiteren Anzahl von Vortriebsabschnitten und jeweiligen neuen Nach­ ziehen des Druckrings werden nach dem Entriegeln die Stütz­ rohre aus ihren Führungen im Widerlagerring jeweils um einen weiteren Vortriebsabschnitt herausgezogen und wieder im Widerlagerring verriegelt.

Eine Besonderheit des Verfahrens nach der Erfindung kann noch darin gesehen werden, daß nach vollständigem Ausziehen der Stützstangen aus den Stützrohren und der Stützrohre aus den Führungen im Widerlagerring dieser um jeweils soviele Vortriebsabschnitte in Vortriebsrichtung versetzt und in dieser Stellung mittels der Widerlager-Pratzen erneut in der Spritzbetonschale verankert wird, wie die Teleskopstützen und die Stützverlängerungen für die vorangegangenen Vor­ triebsabschnitte ausgezogen worden waren. Dabei wird zum Versetzen des Widerlagerrings in Vortriebsrichtung dieser abschnittweise mittels des Schreitwerks nach jeweiligem Lösen und Wiederherstellen der Verriegelung der Stützstan­ gen in den Stützrohren und der Stützrohre in den Führungen des Widerlagerrings nach vorne gezogen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich somit aus der Verfahrensweise, die es ermöglicht, die nach jedem Vor­ triebsabschnitt erforderliche Unterbrechung des Hereingewin­ nens oder Lösens und des Ladens und Transportierens des Haufwerks äußerst kurz zu halten, nämlich auf den Zeitauf­ wand zu beschränken, der zum Ausspritzen des neuen Hohlraum­ abschnitts und zum Nachsetzen des Druckringes erforderlich ist. Da der Druckring mittels des als Schreitwerk arbeiten­ den Vortriebspressen nachgezogen wird, ist der Zeitaufwand hierfür sehr gering. Die Abstützung und Überleitung der von dem Widerlagerring aufgenommenen Reaktionskräfte auf die er­ härtete Spritzbetonschale bleibt solange bestehen, bis die Stützstangen vollständig aus ihren Führungen im Widerlager­ ring augezogen sind. Es können daher zwanzig und mehr Vor­ triebsabschnitte aufgefahren werden, bis das Nachsetzen des Widerlagerrings und damit eine etwas längere Unterbrechung der Vortriebsarbeit erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße vorpreßbare Vortriebsschild weist einen Schneidschuh auf, der sich mittels Vortriebspressen auf einen Druckring abstützt, und der mit seiner Außenkontur den aufgefahrenen Hohlraumquerschnitt ausfüllenden Druckring mittels Stützstangen gegen einen Widerlagerring abgestützt ist, in welchem sie in Führungen in axialer Richtung längs­ verschiebbar und abschnittsweise verriegelbar sind, und wobei der Widerlagerring mit radial ausfahrbaren Widerlager- Pratzen zum Eingriff in Ausnehmungen der Spritzbetonschale ausgerüstet ist, die nach jedem Vortriebsabschnitt dem Vor­ triebsschild unmittelbar eingebracht ist.

Die an den Druckring angeschlossenen Stützstangen bestehen aus zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Rohrelemen­ ten, von denen die Stützrohre in Führungen des Widerlager­ rings abschnittsweise verriegelbar sind. Ferner sind die Stützstangen bzw. Stützrohre mit abschnittsweise angeordne­ ten erhabenen Bundringen oder eingeschnittenen Rundnuten versehen, die zur Verriegelung mit dem Widerlagerring dienen.

Weiters erscheint vorteilhaft, daß die Verriegelung bzw. Verkeilung der Stützstangen bzw. Stützrohre aus jeweils zwei jeder Stützstange bzw. jedem Stützrohr zugeordneten hinter deren Bundringe bzw. deren Rundnuten einsetzbaren Riegel­ schlösser besteht, die aus zwei mittels eines Gelenks ver­ bundenen, öffen- und schließbaren Halbringen gebildet sind, die in geschlossener Stellung mittels Verschraubungen oder Steckbolzen verbindbar sind, welche die an den Halbringen angebrachten Ösen zusammenhalten, oder aber darin, daß die in den Stützrohren geführten Stützstangen mittels in ent­ sprechend dimensionierte Durchbrüche einsetzbare Querriegel bzw. Querkeile in verschiedenen Auszieh-Längsabschnitten miteinander formschlüssig verbindbar sind.

Es kann ferner vorteilhaft sein, daß die umfangsverteilt an­ geordneten Vortriebspressen in zwei in Vortriebsrichtung hintereinander liegenden Bereichen angeordnet sind, von denen die am Druckring angreifenden Pressen an einen Zwi­ schenring angeschlossen und insgesamt gleichzeitig druckmit­ telbeaufschlagbar sind, und daß die am Schneidschuh angrei­ fenden Pressen ebenfalls an dem Zwischenring angeschlossen und ihre Druckmittelbeaufschlagung in Radialsektionen koor­ dinatenmäßig getrennt steuerbar sind.

Durch diese Ausbildungsweise wird die Steuerbarkeit der Vor­ triebsvorrichtung zum Auffahren von Kurven und Steigungs­ strecken verbessert. Die Vortriebszylinder sind von der Steuerfunktion entlastet und sie können stets insgesamt gleich beaufschlagt werden. Die Kurvensteuerung erfolgt durch eine getrennt und getrennt steuerbare Zylinderanord­ nung.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels mit ihren Merkmalen in der Zeichnung dargestellt und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung;

Fig. 2 einen Ausschnitt gemäß Fig. 1;

Fig. 3 den Ausschnitt gemäß Fig. 1 in einer anderen Stellung;

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Fig. 1;

Fig. 5 die Ansicht eines Riegelschlosses.

In Fig. 1 ist der Schneidschuh 1 mit seinem Ring 2 mittels der Steuerzylinder 2 a an dem Zwischenring 3 angeschlossen. Die Steuerzylinder sind radial-sektions­ weise koordinatenmäßig getrennt beaufschlagbar, so daß eine Schrägstellung des Scheidschuhes 1 gegenüber dem Zwischenring 3 und dem anschließenden Vortriebs­ schild in allen Radialrichtungen einstellbar ist.

Am Zwischenring 3 greifen die Vortriebszylinder an, die insgesamt gleichmäßig beaufschlagbar sind. Diese sind an dem Druckring 4 angeschlossen, der innerhalb des Schildmantels 1 a längsverschiebbar ist. Der Schild­ mantel läuft in den Schildschwanz 10 aus.

Mit 6, 7 und 8 sind die Grabschaufel, der Ausleger und der Auslegerzylinder des Bagger-Geräts zum Laden und mit 9 das Förderband zum Abtransport des herein­ gewonnenen Haufwerks bezeichnet.

Am Druckring 4 greifen die Stützstangen 15 an, die teleskopartig ausziehbar in den Rohrstangen 16 ge­ führt und mittels der Querkeile 22 in ihrer jeweili­ gen Ausziehstellung mit diesen verriegelt sind. Es sind jedoch auch andere Verriegelungsvorrichtungen anwend­ bar. Die Rohrstangen 16 sind im Widerlagerring 11 eben­ falls ausziehbar gelagert und in ihrer jeweiligen Aus­ ziehstellung gegenüber dem Widerlagerring 11 verrie­ gelt. Der Widerlagerring 11 ist mittels der radial ausfahrbaren Widerlager-Pratzen 12 in den Vertiefungen 21 der Spritzbetonschale 13 verankert.

Aus der Fig. 1 ist die Stellung ersichtlich, in wel­ cher der Schneidschuh 1 bereitsteht zu einem neuen Vor­ triebsabschnitt, und in welcher mittels der Vortriebs­ zylinder 5 der Druckring 4 um den letzten Vortriebs­ abschnitt H innerhalb des Schildmantels in Vortriebs­ richtung nach vorne gezogen und dadurch der zuletzt aufgefahrene Hohlraum H freigelegt ist, so daß mit dem Einbringen der Spritzbetonschale 13 a begonnen werden kann.

Aus den Fig. 2 und 3 sind weitere Einzelheiten der er­ findungswesentlichen Ausbildungsweise zu erkennen. Die Stützstangen 15 sind in den Rohrstangen 16 aus­ ziehbar geführt und mittels der Querkeile 22 in die­ sen verriegelt. Die Rohrstangen 16 sind in den Füh­ rungen 17 des Widerlagerrings 11 ausziehbar geführt und mit den Bundringen 18 versehen. Diese dienen im Zusammenwirken mit den Riegelschlössern 19 zum Ver­ riegeln der Rohrstangen 16 im Widerlagerring 11. Die Riegelschlösser 19 - besonders dargestellt in Fig. 5 - bestehen aus zwei Halbringen, die mittels eines Ge­ lenks 20 verbunden und durch Aufklappen zu öffnen sind. Mittels die Ösen 21 durchsetzender Verschrau­ bungen oder Steckbolzen werden die Halbringe in ge­ schlossener Stellung zusammengehalten.

Die Rohrstangen 16 sind mit erhaben angeordneten, d. h. aufgeschweißten Längsleisten versehen, in denen sie in den Führungen 17 gegen Verdrehen gesichert ist. Derartige Verdrehsicherungen können auch an den Stütz­ stangen 15 angebracht sein, falls deren gelenkiger An­ schluß am Druckring 4 eine nicht ausreichende Siche­ rung gegen Verdrehen gewährleistet, um die Keilver­ riegelung 22 ohne Schwierigkeiten herstellen zu kön­ nen.

Ferner sind die radial ausfahrbaren Widerlager-Pratzen 12 in ihrer Wirklage dargestellt, in der sie in die Ausnehmungen 21 in der Spritzbetonschale 13 eingreifen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die in Füh­ rungen des Widerlagerrings 11 verschiebbaren Widerla­ ger-Pratzen 12 mittels der Gewindespindeln 14 und Hand­ rädern manuell zu betätigen. Es ist selbstverständlich auch ein motorischer Antrieb der Gewindespindeln 14 oder ein hydraulischer Verstellantrieb der Widerlager- Pratzen möglich.

In der gezeichneten Stellung in Fig. 2 ist der zu­ letzt aufgefahrene Hohlraum zum Einbringen der Spritz­ betonschale bereit, welche in der Darstellung gemäß Fig. 3 eingebracht ist. Der Widerlagerring 11 ver­ bleibt solange in der gezeichneten Stellung in der Spritzbetonschale verankert, bis die Stützstangen 15 vollständig nach weiteren Vortriebsabschnitten aus den Rohrstangen 16 ausgezogen, und bis nach weiteren Vortriebsabschnitten auch die Rohrstangen 16 voll­ ständig aus den Führungen 17 des Widerlagerrings 11 ausgezogen sind, und beide Stangen ihre letzten Ver­ riegelungsstellungen erreicht haben. Erst dann ist es erforderlich, den Widerlagerring 11 in seine vorderste Stellung in Vortriebsrichtung nachzuziehen, was mit Hilfe der als Schreitwerk wirkenden Vortriebszylinder schrittweise geschehen kann. Nach dem neuen Verankern des Widerlagerrings in seiner am weitesten vorne mög­ lichen Stellung können erneut eine große Anzahl von Vortriebsabschnitten in rascher Folge aufgefahren werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung unterirdischer Hohlräume, wie Tunnel oder Stollen, insbesondere in rolligem Gebirge bzw. Lockerboden, mit einem Vortriebsschild, wobei die Vor­ triebsschildreaktionskräfte über einen Druckring und einen nachsetzbaren Widerlagering über ausfahrbare Elemente ins Gebirge abgetragen werden und wobei dem Vortriebsschild nachfolgend ein Ausbau eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Vortriebsabschnitt der freigelegte Hohlraum (H) hinter dem Vortriebsschild (1) mit schnell abbindendem Spritzbeton als vorläufigen Ausbau (13) gesichert wird und daß in der Spritzbetonschale Aussparungen (21) im Abstand von mehreren Vortriebsabschnitten vorgesehen werden, mit de­ nen Widerlagerpratzen (12) des Widerlagerrings (11) in Ein­ griff gebracht werden.

2. Vortriebsschild zum Vortreiben eines unterirdischen Hohlraums, wie Tunnel oder Stollen, insbesondere im rol­ ligen Gebirge bzw. Lockerboden, zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1, wobei die Vortriebsschildreaktions­ kräfte über einen Druckring und einen nachsetzbaren Widerla­ gerring über ausfahrbare Elemente ins Gebirge abgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (4) mittels in Längsachse des Vortriebs­ schildes verlaufenden Stützstangen (15, 16) gegen den Wider­ lagerring (11) abgestützt ist, in welchem die Stützstangen (15, 16) in Führungen (17) in axialer Richtung längsver­ schiebbar und abschnittsweise verriegelbar sind, und daß aus dem Widerlagerring (11) radial ausfahrbare Widerlagerpratzen (12) zum Eingriff in Ausnehmungen (21) der Spritzbetonschale (13) vorgesehen sind.

3. Vortriebsschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Druckring (49) angeschlossenen Stützstan­ gen (15, 16) aus zwei teleskopartig ineinander verschiebba­ ren Rohrelementen bestehen, von denen die Stützrohre (16) in Führungen (17) des Widerlagerrings (11) abschnittsweise ver­ riegelbar sind.

4. Vortriebsschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstangen (15) bzw. Stützrohre (16) mit ab­ schnittsweise angeordneten erhabenen Bundringen (18) oder eingeschnittenen Rundnuten versehen sind, die zur Verriege­ lung mit dem Widerlagerring (11) dienen.

5. Vortriebsschild nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch jeweils zwei jeder Stützstange (15) bzw. jedem Stützrohr (16) zugeordnete hinter deren Bundringe (18) bzw. deren Rundnuten einsetzbare Riegelschlösser (19), die aus zwei mittels eines Gelenks (20) verbundenen, zu öffnenden und schließbaren Halbringen bestehen, die in geschlossener Stel­ lung mittels Verschraubungen oder Steckbolzen verbindbar sind, welche in an den Halbringen angebrachten Ösen (21) zu­ sammenhalten.

6. Vortriebsschild nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Stützroh­ ren (16) geführten Stützstangen (15) mittels in entsprechend dimensionierte Durchbrüche einsetzbare Querriegel bzw. Querkeile in verschiedenen Ausziehlängsabschnitten miteinan­ der formschlüssig verbindbar sind.