DE3928342C2 - - Google Patents
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/1093—Devices for supporting, advancing or orientating the machine or the tool-carrier
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
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Description
Die Erfindung betrifft Verspannelemente für eine
selbstschreitende Schildvortriebsmaschine für den Tunnelbau, die aus
einem Steuerschild, in dem eine Schneideinheit verlagert ist, und aus
mindestens zwei Verspannschilden besteht, die durch Vorschubzylinder
miteinander verbunden sind, wobei die Verspannschilde durch daran
angebrachte Verspannelemente unabhängig voneinander radial mit der
Wandung des Tunnels verspannbar sind.
Schildmaschinen werden im
Tunnelbau in der Regel mit Tübbingausbau oder Gleitverschalung und im
Kanalbau, insbesondere im nicht begehbaren Bereich, im Rohrvortrieb
betrieben. Bei diesem Verfahren erfolgt der Vortrieb der Maschine
über Vorschubzylinder, die sich axial auf der neu erstellten
Tunnelauskleidung, dem Ausbau abstützen. Die Richtungssteuerung
erfolgt dabei über die Vorschubzylinder oder über eigene
Steuerzylinder, über die ein gelenkig angeschlossener Steuerschild in
die gewünschte Richtung vorgeschoben wird.
Durch die EP 01 92 847 B1 ist bereits eine Schildvortriebsmaschine
bekanntgeworden, die mit Verspannelementen ausgestattet ist, die in
vom äußeren Umfang ausgehenden Ausnehmungen auf dem Umfang versetzt
angeordnet sind. Bei dieser Maschine werden die kurzen
Verspannelemente von Hydraulikzylindern gegen die Tunnelwandung
gedrückt.
Darüber hinaus ist durch die Veröffentlichung auf den Seiten 30 und
31 in der Zeitschrift Tunnels & Tunnelling, Dezember 1988, eine im
Großtunnelbau eingesetzte Schildvortriebsmaschine bekanntgeworden,
die ebenfalls mit Verspannelementen ausgerüstet ist, wie die in der
vorgenannten Druckschrift bereits beschriebenen.
Unabhängig davon gehört ein steuerbares Horizontalbohrgerät für nicht
begehbare Rohrleitungen bereits zum Stand der Technik (vergleiche den
Artikel in der Zeitschrift TIS 3/83, Seite 109 bis 112 und 121) bei
dem sich das Bohrgerät während des eigentlichen Bohrvorganges mit
Hilfe zweier Gummigripper und vier Verspannzylindern in einem
Preßrohr, welches hinter dem Schneidschuh angeordnet ist, verspannt.
Bei den bekannten Schildmaschinen, bei denen die Verspannung in einem
Bereich vorgenommen wird, indem noch kein Ausbau vorhanden ist,
erfolgt die Verspannung durch radial nach außen verschiebbare
Einzelelemente oder durch Spreizschilde, die Teil der
Schildkonstruktion sind. Infolge der erforderlichen Relativbewegung
zwischen beweglicher und fester Konstruktion entstehen Spalte, die
leicht zu Undichtigkeiten führen.
Ferner ist es bekannt Verspannelemente als
aktivierbare Dichtungen und als Gripperelemente, z. B. zum Halten von
zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Rohren bei Hubinseln
und Pfahlbohrgeräten zu verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
Verspannelemente der
gattungsgemäßen Art einfacher auszubilden und das Auftreten von Spalten und damit
Undichtigkeiten beim Ausfahren der Verspannelemente zu vermeiden.
Erfindungsgemäß bestehen die Verspannelemente die an dem ersten und
dem zweiten Verspannschild vorgesehen sind, aus elastischen,
dickwandigen Druckschläuchen, die in umlaufende Ausnehmungen -
gebildet durch je zwei sich in radialer Richtung erstreckende
umlaufende, den Schildmantel nicht überragende Flansche mit
Befestigungen an der Schildkonstruktion zur Kraftübertragung in
Längsrichtung - um die geschlossene Schildkonstruktion gelegt sind
und deren Umfang durch ein Druckmedium, wie Luft, kontinuierlich
vergrößerbar ist und die an ihrem äußeren Umfang mit Verdickungen
versehen sind, die sich in die Tunnelwandlung eindrücken.
Die Verspannelemente bilden ein in sich
geschlossenes System, das um die geschlossene Schildkonstruktion
gelegt wird, so daß der Schild selbst keine abzudichtenden Öffnungen
und Spalte aufweist.
Die Erfindung sieht vor, daß die dickwandigen Schläuche seitliche
Verdickungen, vorzugsweise in Form von Widerhaken, aufweisen, die die
Flansche hintergreifen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die
elastischen Schläuche aus dünnwandigen Schläuchen bestehen, über
denen ein Ring aus elastischem Material angeordnet ist.
Um Verschiebungen der Verspannelemente zu vermeiden sieht die
Erfindung vor, die elastischen Druckschläuche und den Ring aus
elastischem Material zwischen zwei sich in radialer Richtung
erstreckenden umlaufenden Flanschen anzuordnen, die an der Außenseite
der Schildkonstruktion angebracht sind. Die Flansche können lösbar,
insbesondere durch Schraubverbindungen, an der Schildkonstruktion
befestigt sein.
Erfindungsgemäß sind in die elastischen Druckschläuche Ventile dicht
eingelassen, die in der Wandung der Schildkonstruktion befestigt
sind. Über diese Ventile und über zugehörige Leitungen, die sich im
Schutze des Schildinnenraumes befinden, sind die Druckschläuche mit
einem Druckmedium beaufschlagbar.
Die Erfindung ermöglicht es, beliebig viele Spannelemente zu einer
Einheit zusammenzufassen. Die Verspannelemente können sowohl für die
Verspannung in kreisrunden als auch in beliebigen anderen
Querschnittsformen benutzt werden.
Die Vorteile der Erfindung und deren bevorzugte Anwendung für eine
Schildvortriebsmaschine der vorstehend erwähnten Art werden im
einzelnen anhand der Zeichnungen erläutert, auf denen
Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.
Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht der Schildvortriebsmaschine in
schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Verspannschild im
Bereich eines Spannelementes und
Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen eines
Spannelementes in einer der Fig. 2 entsprechenden
Darstellung.
Die auf Fig. 1 gezeigte Vortriebsmaschine besteht aus einem
Steuerschild (1), einem ersten Verspannschild (2), einem zweiten
Verspannschild (3) und einer Ausbaueinheit (4), die hintereinander in
der gleichen Längsachse (L) angeordnet sind. In dem Steuerschild (1)
ist eine Schneideinheit (5), z. B. ein Schneidrad, verlagert, das in
bekannter Weise in Rotation versetzt wird und das Bohrgut löst, das
über Transporteinrichtungen, z. B. ein Förderband, durch den
Innenraum der Maschine abgeführt wird.
Der Vorschub des Steuerschildes (1) erfolgt über Vorschubzylinder
(6), die sich in dem vorderen Verspannschild (2) abstützen, der mit
Verspannelementen versehen ist, die in radialer Richtung mit der
Wandung des Tunnels verspannbar sind und die für den Vorschub
erforderliche Kraft in den umgebenden Boden ableiten. Es können
übliche Verspanneinheiten, z. B. Spannpratzen, oder die auf der
Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Spannelemente (7) benutzt
werden, die weiter unten erläutert werden.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, hat der in Vorschubrichtung gesehen
vordere Abschnitt des zylindrischen Spannschildes (2) einen
verkleinerten Durchmesser, so daß er in den Steuerschild (1)
teleskopartig einschiebbar ist. Der im Bereich der Überlappung
gebildete Spalt ist mit einer Dichtung (8) abgedichtet. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Steuerung des
Steuerschildes (1) über den vorderen Vorschubzylinder (6). Die
Steuerung kann auch über getrennte Steuerzylinder und ein
zusätzliches Gelenk zwischen den beiden Schilden erfolgen.
Der zweite Verspannschild (3) ist in identischer Weise ausgebildet
wie der Schild (2) und enthält Vorschubzylinder (9), die sich
andererseits an dem Spannschild (2) abstützen. Das hintere Ende des
Spannschildes (2) und das vordere Ende des Schildes (3) greifen
ebenfalls teleskopartig ineinander. Der in dem sich überlappenden
Bereich gebildete Flansch ist mit einer Dichtung (10) abgedichtet.
Der Verspannschild (3) ist mit Verspannelementen (11) versehen. Bei
dem mit (4) bezeichneten Bauteil handelt es sich um ein Ausbauschild,
der teleskopartig in das hintere Ende des Schildes (3) unter
Zwischenlegung von Dichtungen (12) eingreift. Die beiden Schilde sind
gelenkig durch ein mit gestrichelten Linien (13) angedeutetes Gelenk
miteinander verbunden, um den Steuerbewegungen des Steuerschildes
folgen und Kurvenradien fahren zu können. Der Ausbau des
Querschnittes in dem Ausbauschild (4) kann in Form von
Einzelsegmenten oder kontinuierlich, z. B. durch bandförmiges
Material oder mit Hilfe eines üblichen Extrudierverfahrens, erfolgen.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Wenn der Zylinderhub der vorderen Vorschubzylinder (6) ausgefahren ist, muß der vordere Spannschild beigerückt werden. Zu diesem Zweck werden die Verspannelemente (7) gelöst, der Spannschild (3) mit Hilfe der Spannelemente (11) im Erdreich verspannt und der vordere Verspannschild über die vorderen Vorschubzylinder vorgeschoben. Dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt. Nachdem der vordere Spannschild vorgeschoben ist, muß der hintere Spannschild nachgerückt werden. Dazu werden die Verspannelemente im Spannschild (2) verspannt und im hinteren Spannschild gelöst und der hintere Spannschild beigerückt. Zusammen mit dem hinteren Spannschild (3) wird dann auch der gelenkig angeschlossene Ausbauschild nachgezogen. Während dieses Vorganges kann der Steuerschild bereits wieder vorgeschoben werden, so daß es möglich ist während des Bohrens den Ausbau zu setzen.
Wenn der Zylinderhub der vorderen Vorschubzylinder (6) ausgefahren ist, muß der vordere Spannschild beigerückt werden. Zu diesem Zweck werden die Verspannelemente (7) gelöst, der Spannschild (3) mit Hilfe der Spannelemente (11) im Erdreich verspannt und der vordere Verspannschild über die vorderen Vorschubzylinder vorgeschoben. Dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt. Nachdem der vordere Spannschild vorgeschoben ist, muß der hintere Spannschild nachgerückt werden. Dazu werden die Verspannelemente im Spannschild (2) verspannt und im hinteren Spannschild gelöst und der hintere Spannschild beigerückt. Zusammen mit dem hinteren Spannschild (3) wird dann auch der gelenkig angeschlossene Ausbauschild nachgezogen. Während dieses Vorganges kann der Steuerschild bereits wieder vorgeschoben werden, so daß es möglich ist während des Bohrens den Ausbau zu setzen.
Die Geräteanordnung ermöglicht zwei weitere Möglichkeiten, nämlich
den Vorschub des Steuerschildes über beide Verspannschilde, für den
Fall, daß besonders große Vorschubkräfte erforderlich sind und der
ßoden im Bereich der Verspannschilde sehr nachgiebig ist, und einen
kontinuierlichen Vortrieb.
Beim Vorschub über beide Verspannschilde sind diese verspannt, so daß
sie beide als Widerlager für die vorderen Vorschubzylinder wirken.
Nach dem Vortrieb des Steuerschildes wird zunächst der vordere
Verspannschild und dann der dahinter liegende Verspannschild
beigerückt. Selbstverständlich ist der gleichzeitige Ausbau mit dem
Vortrieb bei dieser Arbeitsweise nicht möglich.
Für den kontinuierlichen Vorschub, bei dem zuerst über den vorderen
Verspannschild (2) das Steuerschild (1) und dann über den hinteren
Verspannschild, sowohl der vordere Verspannschild (3) als auch die
Schneideinheit zusammen mit dem Steuerschild mit erhöhter
Geschwindigkeit vorgeschoben werden, entfällt die Zeit für das
Nachrücken der Spannschilde. Allerdings kann der Ausbau dabei nur zu
der Zeit erfolgen, wenn der Steuerschild über den vorderen
Verspannschild vorgeschoben wird.
Auf den Fig. 2, 3 und 4 sind mehrere Ausführungsformen für die
zweckmäßige Ausbildung der Verspannelemente dargestellt, die
erfindungsgemäß in Zusammenhang mit der Schildvortriebsmaschine
eingesetzt werden. Auf den Zeichnungen ist jeweils eins der drei in
Fig. 1 dargestellten Verspannelemente dargestellt, die für jeden
Schild benutzt werden. Im Prinzip besteht das Verspannelement aus
einem elastischen Druckschlauch, der um die geschlossene
Schildkonstruktion gelegt wird und deren Umfang durch Aufblasen
kontinuierlich vergrößerbar ist. Gemäß Fig. 2 wird ein dickwandiger
Schlauch (14) benutzt, in den ein Ventil (15) eingesetzt ist, das in
der Wandung (16) der Schildkonstruktion befestigt und vom Innenraum
des Schildes zugänglich ist. Der Druckschlauch (14) ist zwischen zwei
sich in radialer Richtung erstreckenden umlaufenden Flanschen (17)
und (18) angeordnet, die an der Außenseite der Schildkonstruktion
befestigt sind. Die Anbringung der Flansche kann durch eine
Schweißverbindung erfolgen, wie es für den Flansch (17) dargestellt
ist; der Flansch kann aber auch durch eine durch die strichpunktierte
Linie (19) angedeutete Schraubverbindung befestigt werden, wie es für
den Flansch (18) auf den Fig. 2 und 4 dargestellt ist.
Bei der auf Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird ebenfalls ein
dickwandiger Schlauch (14) benutzt, der mit seitlich vorstehenden
Verdickungen in Form von Widerhaken (20) versehen ist, die die
Flansche (17, 18) hintergreifen. Mit (21) ist eine am äußeren Umfang
angebrachte Verdickung bezeichnet, die dazu dient, die axialen
Schubkräfte besser zu übertragen und sich in die den Schild umgebende
Tunnelwandung einzugraben. Bei der auf Fig. 4 dargestellten
Ausführungsform, bei der sich entsprechende Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wurden, wird statt eines dickwandigen
Schlauches ein einfacher dünnwandiger Druckschlauch (22) benutzt, an
dessen äußerem Umfang ein Ring (23) aus elastischem Material anliegt,
der zwischen den beiden Flanschen (17 und 18) angeordnet ist und den
beim Erweitern des Druckschlauches auftretenden Druck auf die das
Verspannelement umgebende Wandung überträgt.
Mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Verspannelementen können große
Spannflächen erzielt werden, indem beliebig viele Spannelemente zu
einer Einheit zusammengefaßt werden. Die Verspannungsart kann sowohl
für kreisrunde als auch für beliebige andere Querschnittsformen
eingesetzt werden.
Claims (5)
1. Verspannelemente für eine selbstschreitende
Schildvortriebsmaschine für den Tunnelbau, die aus einem
Steuerschild, in dem eine Schneideinheit verlagert ist, und aus
mindestens zwei Verspannschilden besteht, die durch
Vorschubzylinder miteinander verbunden sind, wobei die
Verspannschilde durch daran angebrachte Verspannelemente
unabhängig voneinander radial mit der Wandung des Tunnels
verspannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem ersten
und dem zweiten Verspannschild (2, 3) vorgesehenen
Verspannelemente (7, 11) aus elastischen, dickwandigen
Druckschläuchen (14) bestehen, die in umlaufende Ausnehmungen -
gebildet durch je zwei sich in radialer Richtung erstreckende
umlaufende, den Schildmantel nicht übertragende Flansche (17, 18)
mit Befestigungen an der Schildkonstruktion (16) zur
Kraftübertragung in Längsrichtung - um die geschlossene
Schildkonstruktion gelegt sind und deren Umfang durch ein
Druckmedium, wie Luft, kontinuierlich vergrößerbar ist und die an
ihrem äußeren Umfang mit Verdickungen (21) versehen sind, die
sich in die Tunnelwandung eindrücken.
2. Verspannelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
dickwandigen Schläuche (14) seitliche Verdickungen (20),
vorzugsweise in Form von Widerhaken, aufweisen, die die Flansche
(17, 18) hintergreifen.
3. Verspannelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
elastischen Schläuche aus dünnwandigen Schläuchen (22) bestehen,
über denen ein Ring (23) aus elastischem Material angeordnet ist.
4. Verspannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Flansche (18) lösbar, insbesondere durch Schraubverbindungen
(19), an der Schildkonstruktion befestigt sind.
5. Verspannelemente nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in die elastischen Druckschläuche (14, 22)
Ventile (15) dicht eingelassen sind, die in der Wandung (16) der
Schildkonstruktion befestigt sind, und daß über diese Ventile
(15) und über zugehörige Leitungen, die sich im Schutze des
Schildinnenraums befinden, die Druckschläuche (14, 22) mit einem
Druckmedium beaufschlagbar sind.
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DE3928342A1 DE3928342A1 (de) | 1991-03-14 |
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ID=6388002
Family Applications (1)
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