DE3605221C1 - Ground compactor in front of tunnelling machine - has drill for ground bores in free centre of cutter wheel mounted on spherical bearings - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verfesti­ gen des Bodens vor einer Schildvortriebsmaschine, wie sie gattungsmäßig im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Sie soll in porösen Böden Anwendung finden, in denen eine Stützung des Bodens mit Druck­ luft oder Stützflüssigkeit allein nicht mehr möglich ist.

Lockerböden, die durchörtert werden sollen, müssen während des Abbaus gestützt werden. Bei vollmecha­ nischem Bodenabbau hat sich die Stützung mit thixo­ troper Flüssigkeit bewährt. Sie setzt jedoch dafür ein geeignetes Korngefüge des Bodens voraus. In Locker­ böden mit zu großem Hohlraumgehalt entweicht die Stützflüssigkeit in den Boden, es kann sich keine Stützwirkung aufbauen und die Ortsbrust bricht ein.

Es ist bekannt, durch dem Vortrieb vorauseilende Injektionen die Eigenschaften der porösen Böden so zu beeinflussen, daß sie mit Schildvortrieben durchfahren werden können. Solche Injektionen werden von der Erdoberfläche her in der Trasse des Vor­ triebs vorgenommen.

Je nach Tiefenlage des Tunnels müssen mehr oder weniger dicke überlagernde Bodenschichten durchbohrt werden, ehe der eigentliche Injektionsraum erreicht wird. Da die Injektionen dem Vortrieb vorauslaufend aus­ geführt sein müssen, kann für sie nicht auf die sich während des Vortriebs aus dem abgeförderten Boden ergebenden Erkenntnisse über die tatsächliche Bodenstruktur an der Ortsbrust zurückgegriffen wer­ den. Die Injektionen müssen aufgrund vorher durchge­ führter Bodenaufschlüsse angesetzt werden. Um Kosten einzusparen, wird immer versucht werden, mit möglichst wenig, d. h. mit in möglichst weiten Abständen ange­ ordneten Aufschlußbohrungen auszukommen. In den Be­ reichen zwischen den einzelnen Aufschlußbohrungen kann auf die Bodenbeschaffenheit nur geschlossen werden. Zur Abdeckung von Unsicherheiten muß daher in der Regel eine größere Zahl von Injektionen als wirklich erforderlich sind, vorgesehen werden. Es kann jedoch auch vorkommen, daß Bereiche, die inji­ ziert werden müssen, durch die Aufschlüsse nicht erfaßt wurden, wenn sie vom Vortrieb erreicht werden, nachinjiziert werden müssen. Dann ent­ stehen zusätzliche Kosten infolge von Wartezeiten für den Schild.

Eine weitere Erschwernis ergibt sich für Injektionen, die von über Tage aus durchgeführt werden, daraus, daß unterirdische Vortriebe meist in Ballungsgebie­ ten ausgeführt werden und der Raum über der Trasse über Tage schwer oder gar nicht zugänglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verfestigen des Bodens vor einer Schildvortriebs­ maschine der anmeldungsgemäßen Gattung anzugeben, die ein Injizieren des Bodens ohne Zeitverluste innerhalb des normalen Auffahrungsablaufs von Untertage zuläßt.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 beschriebene Vorrichtung. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die dem Vortrieb vorauslaufenden, von über Tage niederge­ brachten Injektionen nicht mehr notwendig. Die Behandlung des Bodens vor der Ortsbrust kann auf die an der Ortsbrust angetroffene, durch Proben­ nahme aus dem abgeförderten Bodenmaterial analy­ sierbare Bodenbeschaffenheit gezielt ausgerichtet werden. Der Boden kann ohne Behinderung des Vor­ triebs injiziert werden. Für die Injektionsarbeiten eignen sich die Vortriebspausen beim Einziehen der Vortriebspressen und Nachbauen der Auskleidung.

Die Behandlung des Bodens ist durch die Wahl ge­ eigneter Injektionsmedien den angetroffenen Boden­ verhältnissen anpaßbar.

Durch Ausbildung des Injektionsgestänges gleichzei­ tig als Bohrgestänge können dem Vorschub des Injek­ tionsgestänges entgegenstehende Hindernisse besei­ tigt oder durchbohrt werden. Die sphärische Lagerung des Gestänges in der Schildachse läßt jedoch auch Injektionen während des Vortriebs zu, da durch diese Lagerung Bewegungen des Schildes aus der Schildachse in gewissen Grenzen ausgleichbar sind.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel in der Figur erläutert.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und einen Vortriebsschild.

Im Gebirge 1 wird der Schild 2 vorgetrieben. Der rückwärtige Teil 4 des Schildes ist von der Abbau­ kammer 3 durch eine dichte Schottwand 5 abgetrennt. Die Abbaukammer 3 ist durch eine Schleuse 6 zugäng­ lich. Im Schutz des rückwärtigen Schildraums 4 wird die Tunnelauskleidung 7 aufgebaut.

In der Abbaukammer 3 baut eine rotierende Bodenfräse 8 den Boden an der Ortsbrust 9 ab. Die Bodenfräse 8 weist eine exzentrische Lagerung 10 und einen exzentrischen An­ trieb 11 auf. In Schildachse durchdringt eine Einrich­ tung 12 in einem sphärischen Lager 13 die Bodenfräse 8. Die Einrichtung 12 enthält sowohl eine Zuleitung 14 und Düsen 15 zum Zwecke der Injektion des der Ortsbrust 9 vorge­ lagerten Bodens 18, als auch ein Bohrgestänge 16 mit Bohrkrone 17. Die Einrichtung 12 ist in Abschnitten 12/1, 12/2 . . . 12/n aufbaubar und durch doppelt wirkende Pressen 19 in Schildachse vor- und zurückbewegbar und durch einen Drehantrieb 20 zu Drehbewegungen um ihre Längsachse antreibbar. Pressen 19, Drehantrieb 20 und die zugehörigen Steuerorgane sind im rückwärtigen, unter atmosphärischem Druck stehenden Schildraum 4 angeordnet.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Verfestigen des Bodens vor einer Schildvortriebsmaschine mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust, einer durch eine Schottwand abgetrennten Abbaukammer, mittenfrei gelagertem und angetriebenem Schneidrad und hydraulischer Bodenabförderung für Lockerböden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung von einer in Schneidradmitte sphärisch gelagerten Einrichtung (12) zum Herstellen von der Ortsbrust vorlaufenden Injektionsbohrlöchern mit einer Injektionseinrichtung (14, 15) gebildet ist, wobei der Antrieb außerhalb der Abbaukammer (3) im Schildraum (4) angeordnet ist und zumindest aus einer am Schild (2) abgestützten, beidseitig beaufschlagbaren hydrauli­ schen Presse (19) sowie einem Drehantrieb (20) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (12) in Abschnitten (12/1, 12/2 . . . 12/n) aufbaubar und vorpreßbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bohrgestänge (16) einen unabhängigen Drehantrieb aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung (12) mit Verdrängungs- oder Bohrköpfen bestückbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Injektionsvorrichtung (14, 15) Bentonit, chemi­ sche Injektionsmittel und ein Zement-Wasser- Gemisch verpreßbar sind.