DE3627272C2 - Vortriebsschild, insbesondere für den Vortrieb mit erddruckgestützter 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, entsprechend der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Bei Vortriebsarbeiten in Lockerböden, wie z. B. Kies- oder Sandböden, wird zumeist mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust gearbeitet, wobei während der Vortriebsarbeit der zum rückwärtigen Schildraum hin abgeschotteten Abbaukammer ständig 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. Bei den sogenannten Erddruckschilden erfolgt die Stützung der Ortsbrust durch ein plastifizierendes Bodengemisch in der Abbaukammer. Dabei ist es bekannt, an dem rotierenden Schneidrad rückseitig in Richtung auf die Trennwand weisende Mischarme anzuordnen, um ein möglichst homogenes Gemisch aus Bodenmaterial und Flüssigkeit, ggf. unter Zusatz von Bentonit, zu erreichen (Zeitschrift "Straßen- und Tiefbau" 1980, Seite 18, Bild 19).

Um den Misch- und Homogenisierungseffekt zu verbessern, ist es bekannt, hinter dem Schneidrad und dessen Mischarmen zusätzliche Mischarme in der Abbaukammer anzuordnen. Diese zusätzlichen Mischarme befinden sich an radialen Tragarmen, die mit der die Abbaukammer und die Trennwand durchgreifenden Welle des Schneidrades verbunden sind, so daß sie sich mit der Schneidradwelle drehen (FR 25 26 855). Die Anordnung der zusätzlichen Mischarme an der Schneidradwelle erfordert erhöhte Antriebsleistungen für das Schneidrad und kräftig ausgelegte Wellenlager für die Schneidradwelle.

Ausgehend von dem Vortriebsschild der vorgenannten, gattungsgemäßen Ausführung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die mit Hilfe der Mischarme bewirkte Konditionierung des in der Abbaukammer befindlichen Bodenmaterials oder des Gemisches aus Bodenmaterial mit Wasser oder Suspension zu verbessern, ohne daß dabei an der Schneidradwelle zusätzliche Mischarme angeordnet werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung sind hinter dem Schneidrad und dessen Mischarmen zusätzliche Mischarme an der Trennwand angeordnet, so daß die Schneidradwelle den im Schneidbetrieb auf diese zusätzlichen Mischarme wirkenden Kräften entzogen ist. Die zusätzlichen Mischarme können feststehend an der Trennwand angeordnet werden, was zu baulichen Vereinfachungen des Mischarmsystems führt. Zugleich sind die zusätzlichen Mischarme so an der Trennwand gelagert, daß sich die Mischarme des Schneidrades bei dessen Drehbewegung durch die Lücken zwischen den Mischarmen der Trennwand hindurchbewegen. Das Zusammenwirken der am Schneidrad angeordneten Mischarme mit den Mischarmen der Trennwand führt zu einer deutlichen Verbesserung des Misch- und Homogenisierungseffektes und darüber hinaus auch zu einem gewissen Zerkleinerungseffekt bei etwaigen grobstückigen Bestandteilen des Bodenmaterials. Durch den verbesserten Mischeffekt in Verbindung mit einem etwaigen Zerkleinerungseffekt wird auch das Entstehen von Luftpolstern in der Abbaukammer wirksam unterbunden.

Im Ergebnis wird daher mit Hilfe des bei dem erfindungsgemäßen Vortriebsschild vorgesehenen Mischarmsystems eine gute Konditionierung des Bodens in der Abbaukammer bewirkt bei der das Bodenmaterial, ggf. im Zusammenwirken mit vorhandenem Wasser oder einer in die Abbaukammer eingeführten Suspension, wie z. B. eine Bentonit-Suspension, in eine weitgehend homogene bzw. plastische wasserundurchlässige Masse verwandelt wird, die aufgrund ihres hydrostatischen Charakters unter anderem eine zuverlässige Kontrolle des anstehenden Erd- oder Grundwasserdrucks erlaubt. Da die Mischarme der Trennwand in die Lücken zwischen die Mischarme des Schneidarmes eingreifen, kann die axiale Abmessung der Abbaukammer auch verhältnismäßig klein gehalten werden.

Es empfiehlt sich, an der Trennwand mehrere Mischarme auf unterschiedlichen Teilkreisen anzuordnen. Insbesondere im Hinblick auf den vorgenannten Zerkleinerungseffekt vorteilhaft ist es, wenn die Mischarme mit Zähnen od. dgl. bestückt werden, die zweckmäßig leicht auswechselbar an den Mischarmen angeordnet sind.

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 (3)

1. Vortriebsschild, insbesondere für den Vortrieb mit erddruckgestützter Ortsbrust, mit einer im Vortriebsschild angeordneten Trennwand, mit einem in der Abbaukammer vor der Trennwand angeordneten angetriebenen Schneidrad od. dgl., mit einer Fördervorrichtung für den Abzug des Bodenmaterials aus der Abbaukammer, und mit an der Rückseite des Schneidrades angeordneten, in Richtung auf die Trennwand weisenden Mischarmen sowie zwischen dem Schneidrad und der Trennwand in Richtung auf das Schneidrad weisenden zusätzlichen Mischarmen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Mischarme (21) an der Trennwand (10) angeordnet sind, wobei die Mischarme (20, 21) des Schneidrades (12) und der Trennwand (10) auf unterschiedlichen Teilkreisen so angeordnet sind, daß sich die Mischarme (20) des Schneidrades (12) beim Umlauf durch die Lücken zwischen den Mischarmen (21) der Trennwand (10) hindurchbewegen.

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 und/oder 21) mit, vorzugsweise auswechselbaren, Zähnen od. dgl. bestückt sind.