DE3627272A1 - Vortriebsschild, insbesondere fuer den vortrieb mit erddruckgestuetzter ortsbrust, mit an einem angetriebenen schneidrad od.dgl. angeordneten mischarmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild, insbesondere für den Vortrieb mit erddruckgestützter Ortsbrust, mit einer im Schild angeordneten Trennwand, einem in der Abbau­ kammer vor der Trennwand angeordneten angetriebenen Schneid­ rad od.dgl. und einer Fördervorrichtung für den Abzug des Bodenmaterials aus der Abbaukammer, wobei das Schneidrad an seiner Rückseite mit zur Trennwand weisenden Mischarmen ver­ sehen ist.

Vortriebsschilde dieser Art sind z.B. aus der Zeitschrift "Straßen- und Tiefbau" 1980, Seite 18 (Bild 19) bekannt. Bei Vortriebsarbeiten in Lockerböden, wie z.B. Kies- und Sand­ böden u.dgl., wird zumeist mit flüssigkeitsgestützter Orts­ brust gearbeitet, wobei während der Vortriebsarbeit der zum rückwärtigen Schildraum hin abgeschotteten Abbaukammer stän­ dig frische Stützflüssigkeit in dem Maße zugeführt wird, wie das Boden-Flüssigkeitsgemisch mit Hilfe des Bodenförderers aus der Abbaukammer abgezogen wird. Die Bodenförderung er­ folgt auf hydraulischem Wege oder mittels einer mechanischen Fördervorrichtung, zumeist eines Schneckenförderers. Die Ab­ stützung der Ortsbrust wird entweder mittels eines Boden- Wassergemisches oder mittels einer Bentonit-Suspension in der Weise bewirkt, daß sich in der Abbaukammer ein weitge­ hend plastisches, nur wenig wasserdurchlässiges Gemisch aus der Suspension und dem Bodenmaterial einstellt. Der Mischpro­ zeß wird während des Schneidvorganges mit Hilfe von Mischar­ men erzielt, die sich an der Rückseite des rotierenden Schneid­ rades befinden. Mit Hilfe der Mischarme läßt sich ein weit­ gehend homogenes Gemisch aus Bodenmaterial und Stützflüssig­ keit bzw. Suspension erzielen, so daß eine wirksame Stützung der Ortsbrust bei einwandfreier Abförderung des Gemisches aus der Abbaukammer erreicht wird.

Ausgehend von einer Schildvortriebseinrichtung der genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die mit Hilfe der Mischarme bewirkte Konditionierung des in der Abbaukammer befindlichen Bodenmaterials oder des Gemisches aus Bodenmate­ rial mit Wasser oder Suspension so zu verbessern, daß auch beim Durchfahren unterschiedlicher Bodenformationen ein ein­ wandfreier Abzug des Bodenmaterials aus der Abbaukammer und/ oder eine jederzeit zuverlässige Ortsbruststützung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu­ sätzlich zu den beweglichen Mischarmen des Schneidrades oder dgl. in Richtung auf das Schneidrad weisende Mischarme an der Trennwand angeordnet sind. Vorzugsweise befinden sich dabei an der Trennwand mehrere Mischarme auf unterschiedlichen Teil­ kreisen.

Durch das Zusammenwirken der mit dem Schneidrad umlaufenden Mischarme und der an der Trennwand angeordneten Mischarme wird der Misch- und Homogenisierungseffekt innerhalb der Ab­ baukammer erheblich verbessert, so daß eine zuverlässige Ab­ förderung des Bodenmaterials aus der Abbaukammer z.B. mittels einer Förderschnecke oder auf hydraulischem Wege auch bei ei­ nem schwierig zu fördernden Bodenmaterial möglich ist. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Mischarmsystems wird demgemäß eine Konditionierung des Bodens bewirkt, die das Bodenmate­ rial, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit vorhandenem Wasser oder einer in die Abbaukammer eingeführten Suspension, wie z.B. einer Bentonit-Suspension, in eine weitgehend homogene bzw. plastische wasserundurchlässige Masse verwandelt, die aufgrund ihres hydrostatischen Charakters unter anderem eine zuverlässige Kontrolle des anstehenden Erd- und Grundwasser­ druckes erlaubt. Das Zusammenwirken der am Schneidrad ange­ ordneten Mischarme mit den Mischarmen der Trennwand, die fest­ stehend angeordnet werden können, führt nicht nur zu einer deutlichen Verbesserung des Mischeffektes, sondern auch zu einem gewissen Zerkleinerungseffekt bei grobstückigen Be­ standteilen des Bodenmaterials. In dieser Hinsicht vorteil­ haft ist es, wenn die Mischarme des Schneidrades und der Trennwand auf unterschiedlichen Teilkreisen so angeordnet werden, daß die Mischarme des Schneidrades beim Umlauf sich durch die Lücken zwischen den Mischarmen der Trennwand bewe­ gen. Durch den Misch- und Zerkleinerungseffekt wird auch das Entstehen von Luftpolstern in der Abbaukammer wirksam unter­ bunden. Hiermit wird ein kontinuierlicher Schildandruck ge­ währleistet.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen erfindungsgemäßen Vortriebsschild mit Mischarmsystem im vertikalen Längsschnitt.

Der dargestellte zylindrische Vortriebsschild 1 ist mehrteilig ausgebildet; er besteht aus mehreren hintereinander geschalte­ ten und sich am Zylindermantel übergreifenden zylindrischen Schildabschnitten 2, 3 und 4, wobei der vordere Schildabschnitt 2 mit der Schildschneide 5 versehen ist. Mit 6 sind hydrau­ lische Schildpressen bezeichnet, mit deren Hilfe der vordere Schildabschnitt 2 gegen die Ortsbrust gedrückt wird. Die Schildpressen 6 stützen sich rückwärtig über einen Druckring 7 an einem Widerlager 8 ab, das z.B. von der Tunnelausklei­ dung oder, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, aus einer Innenschalung besteht, die beim Einbringen eines Ortbeton­ ausbaus Verwendung findet. Zwischen dem mittleren Schildab­ schnitt 3 und dem vorderen Schildabschnitt 2 befinden sich hydraulische Steuerzylinder 9. Der hintere Schildabschnitt 4 ist über hydraulische Nachziehzylinder 10 an den mittle­ ren Schildabschnitt 3 angebunden.

Vortriebsschilde dieser oder ähnlicher Art sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Im vorderen Schildabschnitt 2 befindet sich eine Trennwand 10, die die Abbaukammer 11 gegenüber dem rückwärtigen Schild­ raum abschottet. In der Abbaukammer 11 ist ein Schneidrad 12 od. dgl. angeordnet, das mit Lösewerkzeugen 13 bestückt ist und mittels eines Schneidradantriebes in Drehung um die Schildachse versetzt werden kann. Der Schneidradantrieb be­ steht in bekannter Weise aus mehreren über den Umfang ver­ teilt an der Rückseite der Trennwand 10 angeordneten Einzel­ antrieben 14, deren angetriebene Ritzel 15 im Zahneingriff mit der Innenverzahnung eines Zahnkranzes 16 stehen, der mit dem rotierenden Schneidrad 12 verbunden ist. Solche Schneid­ radantriebe sind ebenfalls bekannt. Es versteht sich, daß die Durchführung der den Zahnkranz 16 tragenden Umfangsteile 17 an der Trennwand 10 abgedichtet wird.

Das bei der Umdrehung des Schneidrades 12 an der Ortsbrust gelöste Bodenmaterial gelangt durch schlitzartige Durchbre­ chungen des Schneidrades in die Abbaukammer 11 zwischen Trenn­ wand 10 und Schneidrad 12; es wird aus der Abbaukammer 11 z.B. mit Hilfe des dargestellten Schneckenförderers 18 abgefördert, dessen Einlauföffnung im unteren Bereich in der Trennwand 10 liegt. Der nach hinten ansteigende Schneckenförderer 18 über­ gibt das Bodenmaterial einem nachgeschalteten Fördermittel, z.B. einem Bandförderer 19.

Das Schneidrad 12 weist an seiner Rückseite in Richtung auf die Trennwand 10 weisende axiale Mischarme 20 auf, die bei der Vortriebsarbeit mit dem Schneidrad um die Schildachse um­ laufen. Die Mischarme 20 befinden sich auf unterschiedlichen Teilkreisen, also im radialen Abstand zueinander, wobei die Anzahl der Mischarme auf den verschiedenen Teilkreisen unter­ schiedlich sein kann.

Zusätzlich zu den beweglichen Mischarmen sind an der Trenn­ wand 10 feststehende Mischarme 21 angeordnet, die in Richtung auf das Schneidrad 12 weisen und in die Lücken zwischen die Mischarme 20 einfassen. Die Mischarme 20 und 21 können in ihrer Form und in ihren Abmessungen untereinander gleich sein. Die Anzahl der an der Trennwand 10 angeordneten Mischarme 21 kann ebenfalls unterschiedlich sein. Auch hier werden zweck­ mäßig mehrere Mischarme 21 jeweils auf mehreren Teilkreisen angeordnet.

Bei Vortriebsarbeiten im Grundwasserbereich befindet sich in der Abbaukammer 11 ein Gemisch aus gelöstem Bodenmaterial und Grundwasser, das während der Vortriebsarbeit mit Hilfe des Schneckenförderers 18 kontinuierlich abgefördert wird. Das Gemisch aus Wasser und Bodenmaterial hat eine Stützwirkung auf die nicht-standfeste Ortsbrust. Gleiches gilt selbstver­ ständlich dann, wenn zur Erzielung einer Stützwirkung Wasser vom Schildraum her in die Abbaukammer 11 eingeleitet wird. Statt dessen kann zur Ortsbruststützung,wie bekannt, aber auch mit einer Suspension, z.B. einer Bentonit-Suspension gearbeitet werden, die während der Vortriebsarbeit in die Abbaukammer 11 eingeleitet wird.

Durch das Zusammenwirken der mit dem Schneidrad 12 umlaufen­ den Mischarme 20 und der an der Trennwand angeordneten Misch­ arme 21 wird der Misch- und Homogenisierungseffekt innerhalb der Abbaukammer 11 erheblich verbessert, so daß eine zuver­ lässige Abförderung des Bodenmaterials aus der Abbaukammer mit Hilfe des Schneckenförderers 18 oder einer anderen Boden­ fördervorrichtung erreichbar ist. Mit dem Mischarmsystem wird demgemäß eine Konditionierung des Bodens bewirkt, die das Bo­ denmaterial im Zusammenwirken mit gegebenenfalls vorhandenem Wasser bzw. einer in die Abbaukammer 11 eingeführten Suspen­ sion, z.B. einer Bentonit-Suspension, in eine plastische wasserundurchlässige Masse verwandelt, die aufgrund ihres hydrostatischen Charakters eine zuverlässige Kontrolle des an der Ortsbrust anstehenden Erd- und Grundwasserdruckes er­ laubt. Dadurch, daß die Mischarme 21 in die Lücken zwischen die Mischarme 20 fassen, ergibt sich auch neben der gründ­ lichen Vermischung ein vorteilhafter Zerkleinerungseffekt in Bezug auf grobstückige Bodenmaterial-Bestandteile, wodurch eine störungsfreie Abförderung des Bodenmaterialgemisches gewährleistet wird.

Die Erfindung ist auf das vorstehend beschriebene Ausführungs­ beispiel nicht beschränkt. Es genügt, wenn die Mischarme 21 feststehend an der Trennwand 10 angeordnet werden, obwohl auch eine drehbewegliche Anordnung der Mischarme 21 unter Verwendung eines geeigneten Drehantriebs nicht ausgeschlossen ist. Die Mischarme 20 und/oder 21 können insbesondere im Hin­ blick auf den genannten Zerkleinerungseffekt auch mit Zähnen oder sonstigen Zerkleinerungsorganen bestückt werden, die zweckmäßig auswechselbar an den Mischarmen angeordnet werden.

Claims (4)

1. Vortriebsschild, insbesondere für den Vortrieb mit erddruckgestützter Ortsbrust, mit einer im Schild angeordneten Trennwand, einem in der Abbaukammer vor der Trennwand angeordneten angetriebenen Schneidrad od. dgl. und einer Fördervorrichtung für den Abzug des Bodenmaterials aus der Abbaukammer, wobei das Schneid­ rad an seiner Rückseite mit zur Trennwand weisenden Mischarmen versehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich zu den beweglichen Mischarmen (20) des Schneidrades (12) in Richtung auf das Schneidrad weisende Mischarme (21) an der Trenn­ wand (10) angeordnet sind.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trennwand (10) mehrere Mischarme (21) auf unterschiedlichen Teilkreisen angeordnet sind.

3. Vortriebsschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischarme (20, 21) des Schneidrades (12) und der Trennwand (10) auf unterschiedlichen Teilkreisen so angeordnet sind, daß die Mischarme (20) des Schneidrades beim Umlauf sich durch die Lücken zwischen den Mischarmen (21) der Trenn­ wand bewegen.

4. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischarme (20 und/oder 21) mit vorzugsweise aus­ wechselbaren Zähnen od. dgl. bestückt sind.