DE3623553A1

DE3623553A1 - Earth-pressure shield

Info

Publication number: DE3623553A1
Application number: DE19863623553
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1986-07-12
Filing date: 1986-07-12
Publication date: 1988-01-28

Abstract

An earth-pressure shield possesses a front working chamber (1), formed by a partition wall (2) and having a mining tool (3), and an annular reinforcing space (4) of essentially triangular cross-section which is arranged directly in front of the partition wall (2). The annular reinforcing space (4) in turn has a lower fluid feed (5), a regulated upper compressed-air feed (6), fluid pipelines (7) which are guided from the lower region to an upper fluid outlet (8) open towards the working chamber (1), and a fluid-level regulator (9). Such an earth-pressure shield can also be used for fluid operation if the annular reinforcing space (4) is connected to the working chamber (1) underneath the fluid feed (5), the upper fluid outlet (8) can be closed and the working chamber (1) has a further fluid feed (14) which can be used when the fluid feed (5) in the annular reinforcing space (4) is closed and when the fluid outlet (8) is closed. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechenden Erddruckschild, wie er in einer älteren, nicht vor veröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin beschrie ben ist.The invention relates to the preamble of the claim 1 corresponding earth pressure sign, as in an older one, not before published German patent application of the applicant ben is.

Bei wechselnden geologischen Bedingungen eines Schildvortriebs ist es vorteilhaft, die Art und Weise der Ortsbruststützung der jeweiligen Geologie anzupassen. So es ist z. B. zweckmäßig, bei feinkörnigen, weichen Böden, die unter dem Grundwasserspiegel liegen, die Ortsbrust während des Bodenabbaus durch den gelösten plastischen Boden selbst zu stützen. Dabei wird der vom Schneidrad gelöste Boden in eine zum Schildinneren hin abgeschlossene Arbeitskammer gefördert. Aus der Arbeitskammer wird mit einem Schneckenförderer nur soviel Boden ab gezogen, wie gleichzeitig durch das Schneidrad hineingewonnen wird. Dadurch soll erreicht werden, daß der Druck, den das gelöste plasti sche Bodenmaterial durch die Öffnungen im Schneidrad hindurch auf die Ortsbrust ausübt, immer einen Wert hat, der höher ist, als der Erd- und Wasserdruck aus der Auflast aus Boden und Grundwasser. Durch die druckstabile Zugabe einer Flüssigkeit, insbesondere im Firstbereich der Ortsbrust, ist gewährleistet, daß die Ortsbruststüt zung mit dem abgebauten Bodenmaterial auch dann zuverlässig wirk sam ist, wenn das Bodenmaterial allein sich nicht so verhält wie eine Flüssigkeit.In the case of changing geological conditions, shield driving is it is advantageous to the manner of supporting the respective face Adapt geology. So it's z. B. useful for fine-grained, soft soils that lie below the water table, the face during soil degradation through the loosened plastic soil itself to support. The soil loosened by the cutting wheel is turned into a Supported inside the shield closed working chamber. From the Working chamber is only so much soil off with a screw conveyor pulled, as is simultaneously gained through the cutting wheel. This is to ensure that the pressure that the dissolved plasti soil material through the openings in the cutting wheel the face has always a value that is higher than that Earth and water pressure from soil and groundwater. The pressure-stable addition of a liquid, especially in the Ridge area of the working face, it is guaranteed that the working face tion with the dismantled soil material also works reliably is if the soil material alone does not behave as a liquid.

Die Stützung der Ortsbrust mit dem Erddruck ist bei feinkörnigen, weichen Böden deshalb wirtschaftlich, weil der weiche Boden bei Zu gabe von nur wenig Wasser mit Kolbenpumpen im Dickstromverfahren über Tage gefördert werden kann. Der Feststoffanteil beträgt dabei bis zu 70% der Fördermenge. Eine Trennung des Feststoffes vom För dermedium ist bei feinkörnigen Böden sehr aufwendig. Auf sie kann verzichtet werden, wenn der Boden mit nur wenig Wasserhalt geför dert werden kann.The support of the face with the earth pressure is with fine-grained, soft floors economically because the soft floor at Zu only a little water with piston pumps using the thick-flow method can be funded for days. The solids content is up to 70% of the output. A separation of the solid from the För dermedium is very complex with fine-grained soils. On it can to be dispensed with if the soil has little water retention can be changed.

Wechselt die Geologie jedoch zu härteren Bodenformationen, die sich nicht so leicht in Wasser auflösen und deshalb nicht plastifiziert werden können, dann ist eine Erddruckstützung nicht möglich. Wenn auch dann die Ortsbrust gestützt werden muß, falls beispielsweise in der Firste eine weiche Bodenformation ansteht, dann muß eine Flüs sigkeit, entweder Wasser oder eine Tonwasser-Suspension, zur Stüt zung in die Arbeitskammer gepumpt werden. Das gelöste Bodenmaterial wird dann mit der Stützflüssigkeit aus der Arbeitskammer gesaugt und im Dünnstromverfahren mit Kreiselpumpen übertage gefördert und einer Separationsanlage zugeführt. Dort wird der Feststoffanteil von etwa 10 % des transportierten Volumens abgetrennt und die Stützflüs sigkeit wiederum in die Arbeitskammer gepumpt.However, the geology changes to harder ground formations that change not easily dissolve in water and therefore not plasticized earth pressure support is not possible. If the face must also be supported if, for example there is a soft ground formation in the roof, then a river liquid, either water or a tonewater suspension, for support be pumped into the working chamber. The loosened soil material is then sucked out of the working chamber with the support liquid and conveyed above ground using the centrifugal pumps and fed to a separation plant. There the solids content of about 10% of the transported volume separated and the supporting rivers again pumped into the working chamber.

Die wechselnden Gebirgseigenschaften erfordern bei einem Schildvor trieb unterschiedliche Stützverfahren zur Sicherung der Ortsbrust wäh rend des Bodenabbaus und unterschiedliche Verfahren für den hydrau lichen Transport des Bodenmaterials. Dies erforderte bisher einen aufwendigen Umbau der Vortriebseinrichtung, wobei der Zeitpunkt des Umbaus bei einem schleifenden Übergang von weichen und festen Bo denschichten nicht zweifelsfrei feststand.The changing mountain characteristics require a shield in front drove different support procedures to secure the face Soil mining and different processes for hydrau transport of the soil material. Previously, this required one complex conversion of the jacking device, the time of Conversion with a sliding transition from soft and firm Bo layers were not clearly established.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde anzugeben, wie man den Erddruckschild der eingangs genannten Art ohne größere Umbauten sowohl als Erddruck- als auch als Flüssigkeitsschild fahren kann. The invention has for its object to provide how Earth pressure sign of the type mentioned at the beginning without major modifications can drive both as an earth pressure and as a liquid shield.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Patentanansprüchen beschrieben.The achievement of this task results from the Characteristics of claim 1. Advantageous refinements are described in the further claims.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es wichtig ist, den auf die Ortsbrust wirkenden Stützdruck bei beiden Betriebsarten stets konstant zu halten. Dazu wird der Ringraum mit dreieckigem Quer schnitt, der unmittelbar hinter der Schildschneide liegt und der üb licherweise zur Aussteifung der Schildschneide dient, als Druckaus gleichreservoir für die Stützflüssigkeit genutzt. Auch Räume in der Stahlkonstruktion im rückwärtigen Bereich könnten mit herangezogen werden.The invention is based on the knowledge that it is important that support pressure acting on the working face in both operating modes to keep constant. For this purpose, the annulus with a triangular cross cut that lies immediately behind the shield edge and the over serves to brace the shield edge, as a pressure relief Equal reservoir used for the support fluid. Even rooms in the Steel structures in the rear area could also be used will.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform hat der Ringraum im unteren Viertel einen geringeren Querschnitt und dient dieser hier nur zur Aussteifung der Schildschneide. Dieser Teil ist am Übergang zum größeren Querschnitt nach oben abgeschlossen, so daß hier weder Wasser noch Boden eindringen kann. Der größere Querschnitt ist nach unten offen, so daß die Verbindung zur Arbeitskammer besteht.According to a preferred embodiment, the annular space in the lower Quarter a smaller cross-section and this is only used for Bracing of the shield edge. This part is at the transition to larger cross section completed at the top, so that neither Water can still penetrate the soil. The larger cross section is after open at the bottom so that there is a connection to the working chamber.

lm folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen in schematischer DarstellungIn the following the invention is based on an embodiment illustrative drawing explained in more detail; it show in schematic presentation

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Erddruckschild und Fig. 1 shows a cross section through an earth pressure shield and

Fig. 2 eine Vorderansicht des Gegenstandes der Fig. 1 bei entfern tem Abbauwerkzeug. Fig. 2 is a front view of the object of FIG. 1 with removal tool.

Der in den Figuren dargestellte Erddruckschild weist eine vordere Arbeitskammer 1 auf, die durch eine Trennwand 2 gebildet ist und ein Abbauwerkzeug in Form eines Schneidrades 3 aufweist. Unmittel bar hinter dem Schneidrad 3 bzw. unmittelbar vor der Trennwand 2 ist ein im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmiger Aussteifungs ringraum 4 gebildet. Dieser Aussteifungsringraum 4 ist zunächst mit einer unteren Flüssigkeitszuführung 5 und einer geregelten oberen Druckluftzuführung 6 versehen. Wie man aus Fig. 2 ohne weiteres erkennt, ist der Aussteifungsringraum 4 außerdem mit zwei gleichsam symmetrisch angeordneten Flüssigkeitsrohrleitungen 7 versehen, die von der unteren Hälfte zu einem zur Arbeitskammer 1 hin offenen obe ren Flüssigkeitsauslaß 8 geführt sind. In Fig. 2 ist angedeutet, daß dem Aussteifungsringraum 4 eine Flüssigkeitsniveauregelung 9 zuge ordnet ist, die den Flüssigkeitspegel konstant hält. In Fig. 1 erkennt man ferner, daß das hereingewonnene Bodenmaterial mit Hilfe eines Saugrechens 10 und/oder einem Schneckenförderer 11 mit nachgeschal tetem Brecher 12 aus der Arbeitskammer 1 entfernt werden kann.The earth pressure shield shown in the figures has a front working chamber 1 , which is formed by a partition 2 and has a removal tool in the form of a cutting wheel 3 . Immediately bar behind the cutting wheel 3 or immediately in front of the partition 2 , a cross-sectionally triangular stiffening ring space 4 is formed. This stiffening annular space 4 is initially provided with a lower liquid supply 5 and a regulated upper compressed air supply 6 . As seen from Fig. 2 readily, the Aussteifungsringraum 4 also is provided with two symmetrically arranged as it were liquid conduits 7, which are guided from the lower half to a open towards the working chamber 1 obe ren liquid outlet. 8 In Fig. 2 it is indicated that the stiffening annular space 4 is assigned a liquid level control 9 , which keeps the liquid level constant. In Fig. 1 it can also be seen that the soil material obtained can be removed from the working chamber 1 with the aid of a suction rake 10 and / or a screw conveyor 11 with a breaker 12 connected downstream.

Der Aussteifungsringraum 4 steht unterhalb der Flüssigkeitszuführung 5 mit der Arbeitskammer 1 in Verbindung. Hierzu sind im unteren Viertel beiderseitige Querschnittsverminderungen 13 des Aussteifungs ringraumes 4 vorgesehen, wobei dessen verminderten Querschnitt auf weisender Abschnitt 41 an seinen oberen Enden verschlossen und des sen einen größeren Querschnitt aufweisender Abschnitt an seinen unte ren Enden offen ausgebildet ist. Der obere Flüssigkeitsauslaß 8 ist aus nachfolgend noch zu erläuternden Gründen verschließbar ausge bildet, und zwar mit Hilfe eines im einzelnen nicht dargestellten Schiebers. Außerdem weist die Arbeitskammer 1 eine weitere Flüssig keitszuführung 14 auf, die bei geschlossener Flüssigkeitszuführung 5 im Aussteifungsringraum 4 und verschlossenem Flüssigkeitsauslaß 8 einsetzbar ist. Wie man jedenfalls aus beiden Figuren ohne weiteres zu erkennen vermag, weist die Flüssigkeitszuführung 14 in der Ar beitskammer 1 nach unten gerichtete Auslässe 15 auf, während die Flüssigkeitszuführung 5 im Aussteifungsringraum 4 nach oben zu den Flüssigkeitsrohrleitungen 7 gerichtete Auslässe 16 aufweist. Vor den Auslässen 15, 16 der Flüssigkeitszuführungen 5, 14 sind miteinander gekoppelte Schieber 17 angeordnet.The stiffening annular space 4 is connected to the working chamber 1 below the liquid supply 5 . For this purpose, cross-sectional reductions 13 on both sides of the stiffening annular space 4 are provided in the lower quarter, the reduced cross section of which is closed on the pointing section 41 at its upper ends and the section having a larger cross section is open at its lower ends. The upper liquid outlet 8 is formed from closable for reasons to be explained below, with the help of a slide, not shown in detail. In addition, the working chamber 1 has a further liquid supply line 14 , which can be used when the liquid supply 5 is closed in the stiffening annular space 4 and the liquid outlet 8 is closed. As one can in any case be seen from both figures readily 14 has the liquid supply in the Ar Chamber of Labor 1 downward outlets 15, whereas the liquid supply comprises 5 in Aussteifungsringraum 4 upward to the liquid conduits 7 outlets sixteenth Coupled slides 17 are arranged in front of the outlets 15 , 16 of the liquid feeds 5 , 14 .

Für den Erddruckbetrieb arbeitet der beschriebene Schild wie folgt: In den Aussteifungsringraum 4 wird über die Flüssigkeitszuführung 5 eine Flüssigkeit gepumpt. Die nach unten gerichteten Auslässe 15 der Zuführung 14 sind dabei abgeschiebert. Die Auslässe 16 für den Erddruckbetrieb sind in einem gewissen Abstand über der Unterkante des größeren Ringraumquerschnittes angeordnet und nach oben gerich tet. Dadurch ist gesichert, daß das plastische Bodenmaterial aus der Arbeitskammer 1 nicht in den Ringraum 4 eindringt und die Flüssig keitszuführung 5 verstopft, denn die Flüssigkeit, die in vorgegebenen Grenzen einen bestimmten Flüssigkeitsspiegel einhalten soll, steht unter einem vorbestimmten Druck eines Druckluftpolsters im oberen Teil des Ringraumes 4. Dabei ist der Druck des Druckluftpolsters mit Hilfe einer Druckluft-Regelungsanlagen 18 auf den gewünschten Stützdruck in der Firste der Ortsbrust eingestellt. Die zur Stützung der Ortsbrust erforderliche Flüssigkeit wird über die Rohrleitungen 7 im Ringraum 4, deren Einlaß oberhalb der Auslässe 16 der Flüssig keitszuführung 5 im Ringraum 4 liegt, in die Schildfirste geführt und dort über den Flüssigkeitsauslaß 8 in die Arbeitskammer 1 ge drückt. For the earth pressure operation, the described shield works as follows: A liquid is pumped into the stiffening annular space 4 via the liquid feed 5 . The downward outlets 15 of the feed 14 are pushed off. The outlets 16 for earth pressure operation are arranged at a certain distance above the lower edge of the larger annular space cross section and are directed upwards. This ensures that the plastic floor material from the working chamber 1 does not penetrate into the annular space 4 and clogged the liquid supply 5 , because the liquid, which is to maintain a certain liquid level within predetermined limits, is under a predetermined pressure of a compressed air cushion in the upper part of the Annulus 4 . The pressure of the compressed air cushion is adjusted with the aid of a compressed air control system 18 to the desired support pressure in the roof of the working face. The liquid required to support the working face is fed through the pipes 7 in the annular space 4 , the inlet of which is above the outlets 16 of the liquid supply 5 in the annular space 4 , guided into the shield ridges and pressed there via the liquid outlet 8 into the working chamber 1 .

Das Druckluftpolster im Ringraum 4 sorgt automatisch dafür, daß der Druck in der Flüssigkeit konstant bleibt, auch wenn größere Mengen durch den Flüssigkeitsauslaß 8 in der Schildfirste abfließen. Der Flüssigkeitsspiegel im Ringraum 4 wird ständig mit der Niveaurege lung 9 überwacht, die die Flüssigkeitszuführung steuert. Das Boden material wird mit dem Schneckenförderer 11 aus der Arbeitskammer 1 abgezogen und einer Kolbenpumpe 19 zur Dickstofförderung zuge führt. Dabei wird der Saugrechen 10 als Erlaß für die Dünnstromförde rung geschlossen.The compressed air cushion in the annular space 4 automatically ensures that the pressure in the liquid remains constant, even if larger quantities flow through the liquid outlet 8 in the shield ridge. The liquid level in the annular space 4 is constantly monitored with the level control 9 , which controls the liquid supply. The soil material is withdrawn from the working chamber 1 with the screw conveyor 11 and supplied to a piston pump 19 for conveying thick matter. The suction rake 10 is closed as a waiver for the thin-current promotion.

Für den Flüssigkeitsbetrieb wird nach Schließen des oberen Flüssig keitsauslasses 8 die Stützflüssigkeit über die Flüssigkeitszuführung 14 in die Arbeitskammer durch die nach unten zum Schneckenförderer 11 gerichteten Auslässe 15 gepumpt. Die nach oben gerichteten Aus lässe 16 im Ringraum 4 sind dann abgeschiebert. Durch den nach unten offenen Aussteifungsringraum 4 besteht eine ungehinderte Verbin dung von Arbeitskammer 1 und Ringraum 4. Im oberen Teil des Ring raumes sorgt wie beim Erddruckbetrieb ein geregeltes Druckluftpolster für einen konstanten Druck auf die Flüssigkeitsspiegel, wodurch der geregelte, auf die Ortsbrust wirksame Stützdruck gewährleistet wird. Auch hier überwacht die Niveauregelung 9 die Bewegungen des Flüs sigkeitsspiegels und steuert die Zuführung der Flüssigkeit. Das ge löste Bodenmaterial wird zusammen mit der Stützflüssigkeit aus der Arbeitskammer 1 über den Saugrechen 10 abgezogen und durch eine Kreiselpumpe 20 im Dünnstromverfahren übertage gefördert. Der Schneckenförderer 11 dient hierbei nur als Einlaufräumgerät, um ge gebenenfalls harte Gesteinsbrocken dem nachgeschalteten Brecher 12 zuzuführen, der das gebrochene pumpfähige Material für den Dünn stromtransport aufbereitet. Die Kolbenpumpe 19 des Erddruckbetriebes ist hierbei außer Funktion. Die Rohrleitungen hinter den Pumpen kön nen jedoch für beide Transportverfahren - Dickstrom und Dünnstrom - verwendet werden.For liquid operation after closing the upper liquid keitsauslaß 8, the support liquid is pumped through the liquid supply 14 into the working chamber through the downward directed to the screw conveyor 11 outlets 15 . The upward from outlets 16 in the annular space 4 are then pushed off. Due to the downwardly open Aussteifungsringraum 4 is an unobstructed Verbin extension of the working chamber 1 and the annular space. 4 In the upper part of the annulus, as with earth pressure operation, a regulated compressed air cushion ensures a constant pressure on the liquid level, which ensures the regulated, effective pressure on the working face. Here, too, the level control 9 monitors the movements of the liquid level and controls the supply of the liquid. The ge dissolved soil material is withdrawn together with the supporting liquid from the working chamber 1 via the suction rake 10 and conveyed above ground by a centrifugal pump 20 in the thin-stream process. The screw conveyor 11 serves only as an inlet clearing device to supply possibly hard rocks to the downstream crusher 12 , which processes the broken pumpable material for the thin current transport. The piston pump 19 of the earth pressure operation is inoperative. The piping downstream of the pumps Kings nen however, for both transportation method - used - thick and thin flow stream.

Claims

1.Earth pressure shield with a front wall formed by a partition, a dismantling tool and an un arranged directly in front of the partition, in cross-section essentially union triangular stiffening annular space, which with a lower liquid supply, a regulated upper compressed air supply, liquid pipelines that run from the lower Area to an upper liquid outlet open to the working chamber, and a liquid level control is provided, characterized in that the stiffening annular space ( 4 ) is connected to the working chamber ( 1 ) below the liquid supply ( 5 ), the upper liquid outlet ( 8 ) can be closed and the working chamber ( 1 ) has a further liquid supply ( 14 ) which can be placed in the stiffening annular space ( 4 ) when the liquid supply ( 5 ) is closed and when the liquid outlet ( 8 ) is closed.

2. earth pressure shield according to claim 1, characterized in that the connection of Aussteifungsringraumes (4) are formed with the working chamber (1) by two-sided cross-sectional reductions (13) of Ausstei Fung annular space (4), wherein the reduced cross-section having Direction portion (41) to closed its upper ends ver and from a larger cross-section From section is open at its lower ends.

3. Earth pressure sign according to claim 1 or 2, characterized in that the upper liquid outlet ( 8 ) can be closed ver with the aid of a slide.

4. Earth pressure sign according to one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid supply ( 14 ) of the working chamber ( 1 ) has downward outlets ( 15 ).

5. Earth pressure sign according to one of claims 1 to 4, characterized in that the liquid supply ( 5 ) in the stiffening ring space ( 4 ) has upward outlets ( 16 ).

6. Earth pressure sign according to one of claims 1 to 5, characterized in that before the outlets ( 15 , 16 ) of the liquid feed stanchions ( 5 , 14 ) coupled slider ( 17 ) are arranged.