DE3921920A1 - Tunnelvortriebs- und ausbauvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebs- und Ausbauvorrichtung, bei der einer Tunnelvortriebsmaschine eine Ausbauvorrichtung folgt, mit der eine vorzugsweise nicht begehbare Tunnelröhre mittels eines Profilbandes ausgebaut wird, das der Ausbauvorrichtung kontinuierlich zugeführt und spiralförmig zu einem Ausbaurohr gewickelt wird, wobei die einzelnen Windungen der Bandspirale im Bereich der Seitenkanten insbesondere durch Verklemmen miteinander verbunden und gegen die Wandung des Tunnels gedrückt werden.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 24 42 357 bekannt, bei der die Wände des mit einer Vortriebsmaschine gebildeten Tunnels während des Vortriebs mit einer aus einem weichen Band gebildeten wendelförmigen Wicklung ausgekleidet werden. Der Abtransport des ausgebrochenen Materials erfolgt dabei mit einer Fördereinrichtung, die im Bereich der Mittelachse des Tunnels und der wendelförmigen Auskleidung verlegt ist. Da das Wickelband kontinuierlich als Spirale über die Fördereinrichtung und gegebenenfalls benötigte Versorgungs­ und Entsorgungsleitungen geschoben werden muß, können diese nur an der Vortriebsmaschine und am Eingangsschacht aufgehängt und daher nur relativ kurze Vortriebslängen erreicht werden. Soweit die bekannte Vorrichtung vorsieht, das Profilband auf Rollen aufzuwickeln und zu speichern, erweist sich der Vorschlag für den Ausbau nicht begehbarer Tunnel als praktisch ungeeignet, weil nur eine geringe Anzahl von Windungen aufgenommen werden kann und der Trennvorgang zum erneuten Aufwickeln des Profils zu häufig erfolgen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung dieser Art so auszubilden, daß die Zuführung des Profilbandes kontinuierlich ohne Unterbrechung des Wickelvorganges über beliebig lange Ausbaustrecken erfolgen kann, was voraussetzt, daß die Versorgungsleitungen im Bereich der Wickeleinrichtung aus dem Bereich der Mittelachse nach außen, also aus der sich drehenden Wendel herausgeführt werden, so daß sie weiterführend, z. B. auf dem Boden des Tunnels verlegt werden können, ohne daß eine Abstützung erforderlich ist, die die Zuführung des Profilbandes stören würde.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß die von der Vortriebsvorrichtung im mittleren Bereich der Tunnelröhre nach hinten geführten Versorgungs­ und Entsorgungsleitungen in Längsbohrungen münden, die in dem zylindrischen Innenteil einer Drehdurchführung für die einzelnen Leitungen vorgesehen sind und mit Längsbohrungen in Verbindung stehen, die in dem Mantel eines Außenrohres der Drehdurchführung angebracht sind und mit außerhalb des Profilbandes verlegten Leitungen verbunden sind.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Drehdurchführung aus einem sich drehenden doppelwandigen Rohr, das das feststehende Innenteil unter Bildung von gegeneinander abgedichteten Ringräumen mit Abstand umgibt und einem feststehenden Außenrohr besteht, das das doppelwandige Rohr unter Bildung von Ringkanälen umschließt und daß die in dem Mantel des Außenrohres angebrachten Längsbohrungen, die mit den in Vortriebsrichtung gesehen nach hinten verlaufenden weiterführenden Leitungen verbunden sind über radiale Bohrungen mit einem der Ringkanäle in Verbindung stehen, die über Durchlässe mit einem der Ringräume und über diesen mit einer der von der Vortriebsmaschine kommenden Leitungen in Verbindung stehen. Die Abdichtung zwischen den feststehenden Teilen und dem sich drehenden Teil erfolgt zweckmäßigerweise mit Schleifdichtungen.

Erfindungsgemäß enthält das sich drehende doppelwandige Rohr Schraubengänge zur Führung des spiralförmig verlaufenden Profilbandes, die aus Stegen gebildet werden, die in dem Ringraum zwischen den beiden Wandungen des Rohres verlaufen. Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Übertragung der elektrischen Energie und der Steuer- und Meßsignale von den außerhalb des Profilbandes verlegten Leitungen zu den im Bereich der Mittelachse des Tunnels verlaufenden Leitungen drahtlos über Sender und Empfänger oder über Schleifringe und Schleifkontakte erfolgt, die auf dem sich drehenden oder den feststehenden Teilen der Drehdurchführung angebracht sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wir das Profilband durch die Rotation des mit dem Schraubengang versehenen Doppelrohres in Verbindung mit einer an dem Doppelrohr angebrachten Vorschubrolle sowie einer Gegenrolle vorwärts transportiert und einer Fügestelle zugeführt, an der es über eine Druckrolle zusammengefügt und gegen eine Schildschwanzdichtung gedrückt wird, die an der Wandung des Tunnels anliegt, so daß das Eindringen von Wasser verhindert wird. Dabei kann der Antrieb der Vorschubrolle über einen eigenen Antrieb oder über ein Ritzel an einem Zahnkranz erfolgen, der mit der Schildkonstruktion verbunden ist.

Um zu verhindern, daß sich das Außenrohr während der Rotation des doppelwandigen Rohres mitdreht sieht die Erfindung vor, daß das Ritzel für den Antrieb der Vorschubrolle über eine Welle mit einem weiteren Ritzel verbunden ist, das in einen Zahnkranz eingreift, der mit dem Mantel des Außenrohres verbunden ist.

Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Ausbauvorrichtung und die Drehdurchführung und

Fig. 2 einen Querschnitt im hinteren Bereich der Drehdurchführung längs der Linie B-B der Fig. 1.

Mit (1) ist die Ausbauvorrichtung bezeichnet, die aus einem doppelwandigen Rohr (2) besteht, das in einem Lager (4) in der Schildkonstruktion (5) gelagert ist und durch die Antriebe (3) in Rotation versetzt wird. Das zum Ausbau der Tunnelröhre dienende Profilband (7) wird in dem Hohlraum zwischen den beiden Wandungen des Rohres (2), durch einen Schraubengang geführt, der durch Stege (6) gebildet wird, die zwischen den Wandungen des Rohres angeordnet sind. Die Vorwärtsbewegung des Profilbandes (7) in der Ausbauvorrichtung erfolgt durch die Rotation der Ausbauvorrichtung in Verbindung mit einer Vorschubrolle (8), die auf dem Rohr befestigt ist sowie einer Gegenrolle (9). Dabei wird das Band einer Fügestelle (10) zugeführt, an der es über eine Druckrolle (11) zusammengefügt wird, so daß ein endloses, spiralförmiges gewundenes Ausbaurohr (12) gebildet wird. Das Zusammenfügen kann beispielsweise durch Ineinanderdrücken einer Nut- und Federverbindung erfolgen, die an den Längskanten des Profilbandes vorgesehen ist. Der Antrieb der Vorschubrolle (8) erfolgt durch einen eigenen Motor oder wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Abwälzen eines mit der Vorschubrolle (8) verbundenen Ritzels (13) an einem Zahnkranz (14), der mit der Schildkonstruktion (5) verbunden ist.

Die ersten Windungen des Profilbandes (7) werden durch Zusammenwirken der Vorschubrollen (8) und der Andruckrollen (11) gegen die in diesem Bereich konisch ausgebildete Schildkonstruktion (5) und eine in Verlängerung der Schildkonstruktion ebenfalls konisch verlaufende Schildschwanzdichtung (5a) gepreßt, so daß das Eindringen von Wasser verhindert wird. Am Ende der Schildschwanzdichtung (5a) liegt das Profilband dann dicht als Ausbaurohr (12) an der Wandung der Tunnelröhre an.

Die Ver- und Entsorgung der Vortriebs- und Ausbauvorrichtung erfolgt über eine Anzahl von Leitungen, z. B. Ölvor- und -rücklaufleitungen (15, 16) , eine Vorlaufleitung (17) mit dem dazugehörigen Rücklauf (18) für den hydraulischen Transport des Bohrgutes und weitere gegebenenfalls benötigte Leitungen für Frischwasser und Druckluft. Außerdem werden Stromkabel (19) und Leitungen zur Übermittlung von Steuer- und Meßsignalen benötigt, soweit deren Übermittlung nicht drahtlos erfolgt.

Die von der Vortriebsmaschine im Bereich der Mittelachse der Tunnelröhre ankommenden Leitungen werden erfindungsgemäß über eine Drehdurchführung in den äußeren Bereich der Tunnelröhre, vorzugsweise den Bodenbereich geführt, so daß sie außerhalb des spiralförmig gewundenen Profilbandes, in Ausbaurichtung gesehen, nach hinten weitergeführt werden können. Die mit (20) bezeichnete Drehdurchführung besteht aus einem feststehenden Innenteil (21), einem sich drehenden Mittelteil (22), das praktisch eine Verlängerung des doppelwandigen Rohres (2) darstellt und einem feststehenden rohrförmigen Außenteil (23), das das doppelwandige Rohr (22) unter Bildung von Ringkanälen (z. B. 29, 32) umgibt.

Die Arbeitsweise der Drehdurchführung, bei der es sich um eine doppelte Drehdurchführung handelt, ergibt sich aus den Fig. 1 und 2 und wird in Zusammenhang mit der Leitung (18) erläutert, bei der es sich um eine Rücklaufleitung handelt, über die das Bohrgut von der Vortriebsvorrichtung durch die Drehdurchführung über die weiterführenden Leitungen nach hinten abtransportiert wird. Das mit Feststoff beladene Wasser tritt in Richtung des Pfeils (24) in die Längsbohrung (18) des feststehenden Innenteils (21) der Drehdurchführung (20) ein und gelangt durch mit (25) bezeichnete Öffnungen in einen Ringraum (26), der zwischen dem Innenteil (21) und der Innenwandung des sich drehenden doppelwandigen Rohres (22) ausgebildet ist. Der Ringraum (26) ist seitlich durch mit (27) bezeichnete Dichtungen abgedichtet. Von dem Ringraum (26) gelangt das Wasser über Durchlässe (28), die in der Doppelwandung des Rohres (22) vorgesehen sind, in einen Ringkanal (29), bei dem es sich um einen der Ringkanäle handelt, die in dem Raum zwischen dem doppelwandigen Rohr (22) und dem Mantel des Außenrohres (23) vorgesehen sind. Das das Mittelteil bildende Rohr (22) enthält ebenfalls Stege (6) zur Führung des Profilbandes (7), die Durchlässe (28) werden daher nicht an den Stellen angeordnet, an denen sich der durch die Stege (6) gebildete Schraubengang befindet.

Der Mantel des Außenteils (23) ist mit in Längsrichtung verlaufenden Bohrungen versehen; die Bohrung, in die das Wasser aus dem Ringkanal (29) gelangt, ist mit (18a) bezeichnet; sie ist an die entsprechenden Entsorgungsleitungen (30) angeschlossen.

Die Zuleitung des Wassers erfolgt über die Vorlaufleitung (17a, 17) in umgekehrter Reihenfolge; dabei verläuft die Vorlaufleitung parallel zur Rücklaufleitung (18), wie es in Fig. 2 zu erkennen ist.

Der Ringraum (31) und der Ringkanal (32) sowie die Durchtrittsöffnungen im Innenteil (21) und in dem äußeren Mantel (23) der Drehdurchführung (20) und der Durchlaß durch das sich drehende Mittelteil (22) verlaufen in der in Fig. 1 durch die Linie (40) angedeuteten Ebene und sind daher in Fig. 2 nicht zu erkennen.

Entsprechendes gilt für die Ölleitungen (15 und 16).

Der Anschluß der elektrischen Leitungen für die Übertragung der elektrischen Energie und der Steuer- und Meßsignale erfolgt in der Drehdurchführung durch Schleifringe (33), die an dem sich drehenden Mittelteil (22) oder den feststehenden Teilen befestigt sind und dazugehörige Schleifkontakte (34), wobei die Anbringung an den Mittelteil (22) an einer Stelle erfolgt, die nicht durch den Spiralgang zur Führung des Profilbandes belegt ist. In dem Innenteil (21) der Drehdurchführung kann ein durchgehender Kanal (39) gebildet werden, der zur Übertragung von Meß- oder Steuersignalen auf drahtlosem Wege sowie für den Durchgang von Laserstrahlen, zur Steuerung der Vortriebsmaschine benutzt werden kann.

Das Außenteil (23) der Drehdurchführung (20) hat wegen der schleifenden Wirkung der Dichtungen (z. B. 27) das Bestreben, sich mitzudrehen. Da die Ausbauvorrichtung (1) rotiert, ist eine direkte Abstützung des Außenteils an der Schildkonstruktion (5) nicht möglich. Um ein Mitdrehen des Außenteils zu verhindern, wird erfindungsgemäß eine Gegenlaufeinrichtung (35) benutzt, die wie die Vorschubrolle (8) über den an der Schildkonstruktion (5) befestigten Zahnkranz (14) und das Ritzel (13) angetrieben wird, das über eine Welle (37) mit einem weiteren in den Zahnkranz (38) eingreifenden Ritzel (36) verbunden ist. Bei entsprechender Untersetzung wird das Außenteil (23) der Drehdurchführung (20) in seiner Ruhelage gehalten und nicht mitgedreht.

Claims (8)

1. Tunnelvortriebs- und Ausbauvorrichtung, bei der einer Tunnelvortriebsmaschine eine Ausbauvorrichtung folgt, mit der eine vorzugsweise nicht begehbare Tunnelröhre mittels eines Profilbandes ausgebaut wird, das der Ausbauvorrichtung kontinuierlich zugeführt und spiralförmig zu einem Ausbaurohr gewickelt wird, wobei die einzelnen Windungen der Bandspirale im Bereich der Seitenkanten insbesondere durch Verklemmen miteinander verbunden und gegen die Wandung des Tunnels gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Vortriebsvorrichtung im mittleren Bereich der Tunnelröhre nach hinten geführten Versorgungs- und Entsorgungsleitungen (15, 16 u. 17, 18) in Längsbohrungen münden, die in dem zylindrischen Innenteil (21) einer Drehdurchführung (20) für die einzelnen Leitungen vorgesehen sind und mit Längsbohrungen in Verbindung stehen, die in dem Mantel eines Außenrohres (23) der Drehdurchführung angebracht sind und mit außerhalb des Profilbandes verlegten weiterführenden Leitungen verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehdurchführung aus einem sich drehenden doppelwandigen Rohr (2, 22), das das feststehende Innenteil (21) unter Bildung von gegeneinander abgedichteten Ringräumen (z. B. 26) mit Abstand umgibt und einem feststehenden Außenrohr (23) besteht, das das doppelwandige Rohr (22) unter Bildung von Ringkanälen (z. B. 29) umschließt und daß die in dem Mantel des Außenrohres angebrachten Längsbohrungen (z. B. 18a), die mit den in Vortriebsrichtung gesehen nach hinten verlaufenden weiterführenden Leitungen (z. B. 30) verbunden sind über radiale Bohrungen mit einem der Ringkanäle (z. B. 29) in Verbindung stehen, die über Durchlässe (z. B. 28) mit einem der Ringräume (z. B. 26) und über diesen mit einer der von der Vortriebsmaschine kommenden Leitungen (z. B. 18) in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischen den feststehenden Teilen und dem sich drehenden Mittelteil mit Schleifdichtungen (z. B. 27) erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das sich drehende doppelwandige Rohr (2, 22) Schraubengänge zur Führung des spiralförmig verlaufenden Profilbandes (7) enthält, die aus Stegen (6) gebildet werden, die in dem Ringraum zwischen den beiden Wandungen des Rohres verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der elektrischen Energie und der Steuer- und Meßsignale von den außerhalb des Profilbandes verlegten Leitungen zu den im Bereich der Mittelachse des Tunnels verlaufenden Leitungen drahtlos über Sender und Empfänger oder über Schleifringe (33) und Schleifkontakte (34) erfolgt, die auf dem sich drehenden oder den feststehenden Teilen der Drehdurchführung angebracht sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilband (7) durch die Rotation des mit dem Schraubengang versehenen Doppelrohres (2, 22) in Verbindung mit einer an dem Doppelrohr angebrachten Vorschubrolle (8) sowie einer Gegenrolle (9) vorwärts transportiert und einer Fügestelle (10) zugeführt wird, an der es über eine Druckrolle (11) zusammengefügt und gegen eine Schildschwanzdichtung gedrückt wird, die an der Wandung des Tunnels anliegt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Vorschubrolle (8) über einen eigenen Antrieb oder über ein Ritzel (13) an einem Zahnkranz (14) erfolgt, der mit der Schildkonstruktion verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (13) über eine Welle (37) mit einem weiteren Ritzel (36) verbunden ist, das in eine Verzahnung (38) eingreift, der mit dem Mantel des Außenrohres (2) verbunden ist.