DE3738485A1

DE3738485A1 - METHOD FOR PRODUCING A TUNNEL OR TUBE AND TUNNEL DRILLING MACHINE FOR CARRYING OUT THE METHOD

Info

Publication number: DE3738485A1
Application number: DE19873738485
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Harpf
Original assignee: Alfred Kunz and Co; Alfred Kunz GmbH and Co
Current assignee: Alfred Kunz and Co; Alfred Kunz GmbH and Co
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1989-05-24
Also published as: ATE72480T1; EP0315743A1; EP0315743B1; DE3868310D1

Abstract

The method serves to make a tunnel or gallery with a tunnelling machine. So that a method of this type enables the drilling work to be pursued with a tunnelling machine without prolonged clearing and safety work even if the tunnelling machine cuts fault locations, a drill rod (13) is advanced from the drill head (1) in a rotary and/or percussive manner in a radial direction into the rock if fault locations appear and is then left behind. The annular space surrounding the drill rod (13) is filled with a stiffening material. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tunnels oder Stollen mit einer Tunnelbohrmaschine sowie eine Tunnelbohrmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for producing a Tunnels or tunnels with a tunnel boring machine as well as one Tunnel boring machine for performing this method.

Beim Bohren von Tunneln oder Stollen mit Vollschnitt-Tunnel bohrmaschinen wird eine gute Bohrleistung erreicht, die 40-60 m/Tag betragen kann, wenn der Tunnel in einem standfesten Gebirge vorgetrieben werden kann. Die Tunnelbohrmaschine besteht in ihrem Grundaufbau aus einem rotierenden Bohrkopf, hinter dem die Antriebs- und Verklammerungseinrichtungen angeordnet sind, wobei der erforderliche Andruck des Bohrkopfes durch Vorschub pressen aufgebracht wird, die sich auf eine durch Spannbacken mit der Tunnelröhre verspannte Stützeinrichtung abstützen. Probleme beim Tunnelbohren mit einer Tunnelbohrmaschine ergeben sich dann, wenn der Bohrkopf eine Störungsstelle, die beispiels weise aus brüchigem oder rolligem Gebirge wie Kies oder Sand oder einer Wasserader bestehen kann, anschneidet. Im Falle des Auftretens derartiger Störungsstellen kann es zu einem Einbruch der Tunnelröhre unmittelbar hinter dem Bohrkopf kommen, also in einem Bereich, der schlecht zugänglich ist und der bei dem Bohrfortschritt nicht sofort mit Spritzbeton oder anderen sichernden Einrichtungen verkleidet werden kann. Als sichernde Einrichtungen kommen Bögen oder Anker in Betracht, die normaler weise in dem Raum hinter dem Bohrkopf angebracht werden, der als Arbeitsraum dient. Diese Einrichtungen können aber nicht in stalliert werden, wenn es zu Einbrüchen des Gebirges unmittelbar hinter dem Bohrkopf kommt. Treten im Falle einer Störungsstelle Einbrüche unmittelbar hinter dem Bohrkopf auf, die nicht sofort abgefangen werden können, ergeben sich komplizierte Räum- und Sicherungsarbeiten, die einen zügigen Fortschritt der Bohrung stören und zu teuren Stillstandszeiten führen.When drilling tunnels or tunnels with full-cut tunnels drilling machines a good drilling performance is achieved, the 40-60 m / day if the tunnel is in a stable Mountains can be driven. The tunnel boring machine exists in its basic structure from a rotating drill head, behind which the drive and clamping devices are arranged, the necessary pressure of the drill head by feed Press is applied, which is based on a clamping jaw Support the support device clamped with the tunnel tube. Problems with tunnel drilling with a tunnel boring machine arise if the drill head has a fault location, for example wise from brittle or uneven mountains like gravel or sand or a water vein can be cut. In the case of Such breakdowns can lead to a break-in the tunnel tube come directly behind the drill head, i.e. in an area that is difficult to access and that Drilling progress is not immediate with shotcrete or others securing devices can be disguised. As a safeguard Facilities include arches or anchors that are more normal be placed in the space behind the drill head as Serves work space. However, these facilities cannot be in be installed if there is immediate collapse of the mountains comes behind the drill head. Occur in the event of a fault location Burglaries immediately behind the drill head that are not immediate can be intercepted, there are complicated clearing and Securing work, which is a rapid progress of the drilling disturb and lead to expensive downtimes.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Fortführung der Bohrarbeiten mit einer Tunnelbohr maschine ohne langwierige Räumungs- und Sicherungsarbeiten auch dann ermöglicht, wenn die Tunnelbohrmaschine Störungsstellen anschneidet.The object of the invention is therefore to propose a method that the continuation of drilling with a tunnel boring machine without lengthy clearance and security work too then enables if the tunnel boring machine malfunctions cuts.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß beim Auftreten von Störungsstellen aus dem Bohrkopf in radialer Richtung ein Bohr gestänge in das Gebirge drehend und/oder schlagend vorgetrieben und anschließend stehengelassen wird und daß der das Bohrge stänge umgebende Ringraum mit einem aushärtenden Material verfüllt wird. Normalerweise kündigen sich Störungsstellen bereits beim Bohren durch eine Veränderung des Drucks auf die Tunnelbohrmaschine an, so daß bei derartigen kritischen Druck veränderungen darauf geschlossen werden kann, daß eine Störungs stelle zu erwarten ist. Das Wesen der Erfindung liegt nun darin, daß die sichernden Maßnahmen beim Auftreten von Störungsstellen nicht erst hinter dem Bohrkopf vorgenommen werden, also zu einem Zeitpunkt, zu dem diese möglicherweise wirksam nicht mehr ausgeführt werden können, sondern bereits im Bereich des Bohrkopfes, so daß ein Einbruch der Tunnelröhre mit Sicherheit vermieden wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in die Störungsstelle Bohrgestänge vorgetrieben, die nach dem Vortrieb stehenbleiben, wobei der Ringraum zwischen dem Bohrge stänge und dem Gebirge mit einem aushärtendem Material verfüllt wird, so daß stabilisierende Säulen oder Pfähle gesetzt werden, die den Boden oder das Gebirge der Störungsstelle verklammern und verankern und damit Einbrüche verhindern. Nach dem Setzen eines aussteifenden Pfahles kann der Bohrkopf um einen gewünschten Winkelschritt gedreht und sodann der nächste Pfahl in entsprechender Weise in das Gebirge eingebracht werden. Strah lenartig können so viele Pfähle gesetzt werden, wie zur Stabili sierung und Abstützung einer Störungsstelle erforderlich sind. Das Bohrgestänge kann rechtwinkelig zur Achse des Bohrkopfes oder aber auch um einen Winkel geneigt vorgetrieben werden.According to the invention, this object is achieved in a method of initially specified type solved in that when Disturbances from the drill head in the radial direction of a drill propelling rods into the mountains rotating and / or striking and then left standing and that the Bohrge rod surrounding annular space with a hardening material is backfilled. Fault locations usually terminate already during drilling by changing the pressure on the Tunnel boring machine so that at such critical pressure Changes can be concluded that a fault is expected. The essence of the invention is now that the safeguarding measures when malfunctions occur not only be made behind the drill head, i.e. to one When this may no longer be effective can be carried out, but already in the area of Drill head, so that a collapse of the tunnel tube with certainty is avoided. According to the inventive method the fault location propelled drill pipe, which after the Propulsion is stopped, the annular space between the Bohrge poles and the mountains filled with a hardening material so that stabilizing columns or piles are placed, that clamp the ground or the mountains of the fault location and anchor and thus prevent break-ins. After putting of a stiffening pile, the drill head can be desired angle step rotated and then the next pile be brought into the mountains in a corresponding manner. Beam As many piles can be placed in a len-like manner as for stabilization a fault location is required. The drill pipe can be perpendicular to the axis of the drill head or driven forward inclined at an angle.

Wird der Bereich einer Störungsstelle in der beschriebenen Weise durch Pfähle stabilisiert, kann nach dem Anbringen der erforderlichen Zahl von Pfählen der Bohrbetrieb fortgesezt werden, so daß hinter den Bohrkopf eine einbruchgesicherte Tunnelröhre in den Arbeitsraum eintritt und ein den Bohrbetrieb unterbrechender Einbruch des Gebirges nicht befürchtet werden muß.Will the area of a fault location in the manner described stabilized by piles, after attaching the required number of piles of drilling operations continued be so that a burglar-proof behind the drill head Tunnel tube enters the work area and the drilling operation intermittent collapse of the mountains are not to be feared got to.

Das den das Bohrgestänge umgebenden Ringraum verfüllende aus steifende und/oder verdichtende Material kann aus Betonit, Zement, kunststoffverbessertem Mörtel o.dgl. oder aus Gemischen dieser Stoffe bestehen. Der Bohrer kann mit einer das ausge bohrte Material freispülenden Spülung versehen sein, die nach dem Vortreiben und Setzen des Bohrgestänges durch eine Einrich tung zum Einbringen einer aushärtenden Zementschlempe o.dgl. ersetzt wird. Das aussteifende oder aushärtende Material wird zweckmäßigerweise durch im Bereich des Bohrkopfes angeordnete Düsen ejiziert. Dabei wird ein so großer Druck angewandt, daß auch Hohlräume des Gebirges mit dem aushärtenden Material verfüllt werden. That which fills the annular space surrounding the drill pipe stiffening and / or compacting material can be made of concrete, Cement, plastic-improved mortar or the like or from mixtures of these substances exist. The drill can do that with one Drilled material can be flushed out after the the advancement and setting of the drill pipe by a facility device for introducing a hardening cement slurry or the like. is replaced. The stiffening or hardening material will expediently arranged in the area of the drill head Nozzles ejected. So much pressure is applied that also cavities in the mountains with the hardening material be filled.

Eine Tunnelbohrmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem an einer Antriebseinrichtung gelagerten pilzförmigen Bohrkopf und mit Verspanneinrichtungen und Vorschub pressen zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Bohr kopf mit einer radialen Kulissenführung versehen ist, in der ein Bohrer geführt ist, dessen Bohrgestänge radial aus dem Bohrkopf vorschiebbar ist. In der Kulissenführung können bekannte Bohrer verwendet werden, beispielsweise solche, deren Gestänge aus durch Hammer vorgetriebene Anker bestehen. Geeig nete Bohrer bietet beispielsweise die Firma Atlas Copco unter der Bezeichnung "Heavy Rock Drills" mit "Drifter Feeds" und "Down-the-hole Hammers" an. Als geeignete Bohrantriebe können auch die "Hydraulic Drifter" und "Hydraulic Chain Feeds for Tunneling" der Firma Tamrock eingesetzt werden. Da die als Radialbohrer verwendeten Bohrer bekannter Art sind, werden diese hier näher nicht beschrieben.A tunnel boring machine for performing the invention Method with a mounted on a drive device mushroom-shaped drill head and with bracing devices and feed According to the invention, pressing is characterized in that the drill is provided with a radial link guide, in which a drill is guided, the drill pipe radially out the drill head can be advanced. Can in the backdrop known drills are used, for example those whose Linkages consist of anchors driven by a hammer. Appropriate Atlas Copco, for example, offers nete Bohrer at the name "Heavy Rock Drills" with "Drifter Feeds" and "Down-the-Hole Hammers". Can be used as suitable drilling drives also the "Hydraulic Drifter" and "Hydraulic Chain Feeds for Tunneling "from Tamrock can be used Radial drills are used drills of known type, these are not described in more detail here.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigtAn embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail. In this shows

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Tunnelbohr maschine, Fig. 1 is a perspective view of a known machine tunnel boring,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Stollen mit einer in diesem in Einsatz befindlichen diesen bohrenden Tunnelbohrmaschine, Fig. 2 is a longitudinal section through a tunnel with a located therein in use of this tunneling machine drilling,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Bohrkopf einer Tunnelbohrmaschine mit einer radialen Kulissenführung und einem in dieser geführten Bohrer, Fig. 3 shows a longitudinal section through a drill head of a tunnel boring machine with a radial sliding guide and a guided in this drill,

Fig. 4 einen um 90 Grad gedrehten Längsschnitt durch den Bohrkopf nach Fig. 3 und Fig. 4 is a longitudinal section rotated by 90 degrees through the drill head according to Fig. 3 and

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Bohrkopf nach den Fig. 3 und 4. Fig. 5 shows a cross section through the drill bit of Figs. 3 and 4.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Tunnelbohrmaschine besteht aus dem Bohrkopf 1, den Vorschubpressen 2 sowie den der Verspannung dienenden Einrichtungen 3.The tunnel boring machine shown in FIGS. 1 and 2 consists of the boring head 1 , the feed presses 2 and the bracing devices 3 .

Aus Fig. 2 ist zusätzlich die Nachlaufkonstruktion ersichtlich. Diese enthält die Lüftung 4, die elektrische Ausrüstung 5 und weitere Versorgungs- und Arbeitseinrichtungen 6, 7.From Fig. 2, the trailing structure is also apparent. This contains the ventilation 4 , the electrical equipment 5 and further supply and work facilities 6 , 7 .

Wie aus den Fig. 3-5 ersichtlich ist, ist der Bohrkopf hinter dem Bohrschild mit einer radialen Kulissenführung 8 versehen, die auf einer Durchmesserlinie liegt und rechtwinkelig zur Achse 9 des Bohrkopfes 1 steht. In dieser Kulissenführung mit den Füh rungsstangen 10 ist der Bohrer 11 bekannter Bauart geführt. Der Bohrkopf 1 ist mit einer seitlichen Durchtrittsöffnung 12 zum Durchtritt des Bohrgestänges 13 versehen. Das Bohrgestänge 13 wird drehend und/oder schlagend vorgetrieben und der den Bohrer oder Anker 13 umgebende Ringraum 14 wird mit einem aussteifenden Material verfüllt, wenn ein Anker gesetzt worden ist. Das Material wird in nicht dargestellter Weise aus Düsen ejiziert, die sich im Bereich der Bohrkrone des Gestänges 13 befinden.As can be seen from FIGS. 3-5, the drill head behind the drill shield is provided with a radial link guide 8 , which lies on a diameter line and is perpendicular to the axis 9 of the drill head 1 . In this backdrop guide with the Füh approximately rods 10 , the drill 11 is of a known type. The drill head 1 is provided with a lateral passage opening 12 for the passage of the drill pipe 13 . The drill pipe 13 is driven in a rotating and / or striking manner and the annular space 14 surrounding the drill or anchor 13 is filled with a stiffening material when an anchor has been set. The material is ejected in a manner not shown from nozzles which are located in the area of the drill bit of the rod 13 .

Claims

1. A method for producing a tunnel or tunnel with a tunnel boring machine, characterized in that when malfunctions occur from the drill head in a radial direction, a drill string is driven into the mountains rotating and / or striking and then left standing and that the annular space surrounding the drill string is included a stiffening material is filled.

2. The method according to claim 1, characterized in that the stiffening and / or compacting material made of concrete, Cement, plastic-improved mortar or the like or off Mixtures of these substances exist.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hardening material from in the area of the drill bit the nozzle provided nozzle is ejected.

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized records that the curing material after the full constant propulsion of the stabilizing anchor Drill pipe is ejected.

5. tunnel boring machine for performing the method according to any one of the preceding claims with a mounted on a drive device mushroom-shaped boring head and with bracing devices and feed presses, characterized in that the boring head ( 1 ) is provided with a radial link guide ( 8 , 10 ) in which a Drill is guided, the drill rod ( 13 ) can be pushed radially out of the drill head ( 1 ).