DE3936801C1 - Method of driving tunnel - involves forming chamber by bulkhead in which milling disc operates to cut face and loosen earth - Google Patents

Method of driving tunnel - involves forming chamber by bulkhead in which milling disc operates to cut face and loosen earth

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Abstract

A method of driving a tunnel in enclosed construction in loose ground employing a shield driving machine (2). A chamber (4) is formed enclosed by a bulkhead (3), in which a milling disc (6) operates to cut the face (1), and kneading tools with the addition of a liq. plasticises the earth to support the face. Loosened earth is removed from the chamber by a conveyor. In the milling disc (6) are openings controlled by shutters which are adjusted by pressure from the plasticised earth. USE/ADVANTAGE - Sure support for the face with no reaction from any stoppage in conveyor installation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffahren von Tunneln, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, sowie eine Schildvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for driving tunnels, such as it is described in the preamble of claim 1, and a Shield boring machine to carry out the method.

Ein Verfahren der vorgenannten Art ist als erddruckgestütztes Vortriebsverfahren (EPB) bekannt. Es eignet sich für Böden, die - bedarfsweise durch Zugabe von Wasser - in eine knetbare, preßbare Konsistenz gebracht werden können. Ziel bei der Anwendung dieses Verfahrens ist es eine vollflächige Stützung zu bekommen, ohne die mit der Flüssigkeitsstützung, der Flüssigkeitsförderung und anschließenden Separation verbundenen Nachteile: Transport und Deponie der flüssigen Rückstände, für die häufig die nötigen Flächen fehlen, in Kauf nehmen zu müssen.A method of the aforementioned type is called earth pressure based Tunneling method (EPB) known. It is suitable for floors that - if necessary by adding water - in a kneadable, pressable Can be brought to consistency. Aim when applying this The procedure is to get full-surface support without the with fluid support, fluid delivery and Subsequent separation associated disadvantages: transport and Landfill of the liquid residues, for which the often necessary areas lack having to put up with.

Bei diesem Verfahren wird der Boden an der Ortsbrust möglichst trocken durch Bodenfräsen abgebaut, durch Schlitze in der Frässcheibe in die hinter der Frässcheibe gelegene Abbaukammer gedrückt und von dort durch Fördervorrichtungen aus dem Schild abgezogen. Die Förder­ menge der Fördervorrichtung wird so geregelt, daß die Abbaukammer immer mit unter Druck stehendem gelösten Boden gefüllt bleibt und der Druck des gelösten Bodens ausreicht, die Ortsbrust zu stützen. Schilde, die nach dem vorbeschriebenen Verfahren den Boden abbauen, sind aus der EP-Anmeldung 86 100 197.2 und von dem beim U-Bahnbau in Essen eingesetzten Schild z. B. aus der Zeichnung 25 32 228 der Fa. Hitachi Zosen Corporation bekannt. With this method, the ground on the working face is as possible mined dry by milling, by slots in the milling disc pressed into the excavation chamber behind the milling disc and by deducted from the shield there by conveyor devices. The funding amount of the conveyor is controlled so that the mining chamber always filled with loosened soil under pressure and the Soil pressure is sufficient to support the working face. Shields, that break down the soil according to the procedure described above, are off of EP application 86 100 197.2 and of that in the underground construction in Food used sign z. B. from the drawing 25 32 228 from Hitachi Zosen Corporation.  

Beim Bodenabbau mit diesen EPB-Schilden ist der gesamte Raum zwischen Bodenfräse und rückwärtiger Kammerwand mit unter Druck stehendem, plastiziertem Boden gefüllt. Der Stützdruck wird erst in der Fördervorrichtung aufgebaut. Mögliche Verstopfer in der Fördervorrichtung bringen den Abbaubetrieb zum Erliegen und sind nur mit großem Zeitaufwand durch Leeren des Abbauraumes be­ hebbar. Innere Reibung im gelösten Boden kann bei diesen bekannten Schilden zu erheblichen Schwankungen bis zum völligen Verschwinden des Stützdrucks an der Ortsbrust führen.When dismantling the ground with these EPB shields, the whole is Space between the tiller and the rear chamber wall filled with plasticized soil under pressure. The support pressure is only in the conveyor built up. Possible blockages in the conveyor bring the mining operation to a standstill and are only included great expenditure of time by emptying the mining space liftable. Internal friction in the loosened soil can these known shields to considerable fluctuations until the support pressure on the Lead face.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Arten derart weiterzubilden, daß Verstopfungen in der Fördereinrichtung keine Rückwirkung auf den Stützdruck haben und eine sichere Stützung der Ortsbrust gewährleistet wird.The invention has for its object a method and a device of the generic types such train that blockages in the conveyor have no effect on the support pressure and secure support of the face is guaranteed.

Die Aufgabe wird durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebene Verfahren und eine dem Ver­ fahren angepaßte Schildvortriebsmaschine gelöst. Der druckübertragende Erdkörper wird aus der Abbaukammer heraus vor die Bodenfräse verlegt. Die Frässcheibe dient als druckhaltende Stützwand für den Erdkörper. Vor der Frässcheibe steht nur eine sehr dünne unter Druck stehende Erdscheibe an, die die Ortsbrust stützt. Die in den der Abförderung des gelösten Bodens dienen­ den Schlitzen in der Frässcheibe angeordneten vorge­ spannten Klappen lassen den von den Werkzeugen gelösten und plastifizierten Boden unter kontrolliertem Druck durch die Schlitze in die dahinter liegende Abbaukammer abfließen. Nach Durchtritt durch die Schlitze fällt das gelöste Haufwerk hinter der Bodenfräse auf den Boden der Abbaukammer. Das dort in gelockertem Zustand anfal­ lende gelöste Haufwerk wird mit einer bekannten Förder­ einrichtung (Förderschnecke, Förderband oder Kratzband) aus der Abbaukammer abgefördert. Bei geeigneten Boden­ verhältnissen oder Baustellenbedingungen kann auch eine mit Flüssigkeit gefüllte Abbaukammer verwendet und der gelöste Boden hydraulisch abgefördert werden. Durch Regelbarkeit der Vorspannung der Klappen kann der einge­ stellte Stützdruck unterschiedlich durchörterten Bodenarten angepaßt werden.The task is performed by the in the characteristic part of the Claim 1 described method and a Ver drive adapted shield tunneling machine solved. The pressure-transmitting earth body is from the mining chamber laid out in front of the tiller. The milling disc serves as a pressure retaining wall for the earth's body. In front of the milling disc there is only a very thin one Pressurized earth disk that supports the face. The serve in the removal of the loosened soil pre-arranged the slots in the milling disc tensioned flaps leave the tool and plasticized soil under controlled pressure through the slots into the mining chamber behind flow away. After passing through the slots, it falls loosened pile behind the tiller on the ground the mining chamber. That started there in a relaxed state Loose loosened piling is using a known conveyor equipment (screw conveyor, conveyor belt or scraper belt) removed from the mining chamber. With suitable soil conditions or site conditions can also be a liquid-filled extraction chamber used and the  loosened soil are removed hydraulically. By The pre-tensioning of the flaps can be regulated put support pressure discussed differently Soil types can be adapted.

Die Erfindung wird durch die Fig. 1 bis 4 erläutert. Sie zeigen:The invention is illustrated by FIGS. 1 to 4. They show:

Fig. 1 einen Schnitt in Schildlängsachse durch eine Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 6, Fig. 1 is a section in plate longitudinal axis through a shield tunneling machine according to claim 6,

Fig. 2 die Ansicht eines Schildes nach Fig. 1 von vorn, Fig. 2 is a view of a shield according to Fig. 1 from the front,

Fig. 3 das Beispiel einer Klappe mit hydraulischem Antrieb nach Anspruch 9, Fig. 3 an example of a valve with hydraulic drive according to claim 9,

Fig. 4 das Beispiel einer Klappe mit Federantrieb nach Anspruch 10. Fig. 4 shows the example of a flap with spring drive according to claim 10.

In der vorderen, rückwärtig durch eine Druckwand 3 begrenzten Abbaukammer 4 einer Schildvortriebsmaschine 2 baut die Bodenfräse 5 den Boden der Ortsbrust 1 ab. Längs der steinbrechende und schälende Werkzeuge 11/1 und 11/2 tragenden speichenähnlichen Bereiche 8 der Frässcheibe 6 sind Schlitze 9 mit Klappen 10 angeord­ net. Die Öffnungsweite der Klappen stellt sich in Ab­ hängigkeit vom Druck des Bodengemischs im Raum 7, zwi­ schen Ortsbrust 1 und Frässcheibe 6 selbsttätig ein, sobald der Vorspanndruck überschritten wird. Auf der Frässcheibe können zusätzlich Knetwerkzeuge 12 zur wei­ teren Plastifizierung des gelösten Bodens verteilt sein. Aus Austrittsöffnungen 14 auf der Frässcheibe 5 kann über Leitungen 13 zugeführter Schmierstoff dem gelösten Boden zugegeben werden. Durch Revisionsklappen 15 ist die Ortsbrust zugänglich.In the front mining chamber 4 of a shield boring machine 2 , which is delimited at the rear by a pressure wall 3 , the tiller 5 removes the bottom of the working face 1 . Along the stone-breaking and peeling tools 11/1 and 11/2 carrying spoke-like areas 8 of the milling disk 6 , slots 9 with flaps 10 are net angeord. The opening width of the flaps is a function of the pressure of the soil mixture in room 7 , between face 1 and milling disc 6 automatically as soon as the preload pressure is exceeded. On the kneading tools milling disk 12 can be distributed to the direct wei plasticization of the dissolved soil addition. Lubricant supplied via lines 13 can be added to the loosened soil from outlet openings 14 on the milling disk 5 . The working face is accessible through inspection flaps 15 .

In Fig. 3 ist das Beispiel einer mit hydraulischen Antrieben 16 vorgespannten Klappe 10 dargestellt. Von Federn 17 werden die Klappe 10 in Fig. 4 vorgespannt.In Fig. 3 an example of a pre-tensioned with hydraulic drives 16 flap 10 is shown. The flap 10 in Fig. 4 is biased by springs 17 .

Claims (11)

1. Verfahren zum Auffahren von Tunneln in geschlossener Bauweise in Lockerböden unter Verwendung einer Schildvortriebsmaschine (2) mit einer gegen den rückwärtigen Schildteil durch eine Schottwand (3) ge­ schlossenen vorderen Abbaukammer (4), in der eine Frässcheibe (6) den Boden an der Ortsbrust (1) ab­ baut, bei dem der durch Knetwerkzeuge und gegebenen­ falls durch Zugabe von Flüssigkeit plastifizierte Boden die Ortsbrust stützt und der gelöste Boden über ein Fördermittel aus der Abbaukammer abtransportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Boden während des Abbaus durch Knetwerkzeuge in dem schmalen, von der Orts­ brust (1) und der nahezu geschlossenen, als druck­ haltende Stützwand ausgebildeten Frässcheibe (6) gebildeten Raum (7) plastifiziert und der plastifi­ zierte Boden durch in der Frässcheibe (6) angeordnete, über vorgespannte Klappen verschließbare schmale Schlitze (9) in die hinter der Frässcheibe (6) vorgesehene Abbaukammer (4) unter Aufrechterhaltung eines kontrollierten Stützdruckes der Ortsbrust abgezogen wird, wobei die Öffnungsweite der Klappen (10) sich in Abängigkeit vom Druck des plastifi­ zierten Bodens im Raum (7) einstellt und daß der in die Abbaukammer ausgetragene entspannte Boden mit der Fördereinrichtung abgefördert wird. 1. Procedure for driving tunnels in closed construction in loose soils using a shield boring machine ( 2 ) with a against the rear shield part through a bulkhead ( 3 ) ge closed front extraction chamber ( 4 ) in which a milling disc ( 6 ) the floor at the Working face ( 1 ), in which the soil plasticized by kneading tools and, if necessary, by adding liquid supports the working face and the loosened soil is transported out of the excavation chamber by means of a conveyor, characterized in that the loosened soil during kneading by kneading tools The narrow, from the local chest ( 1 ) and the almost closed, as a pressure-retaining retaining wall formed milling disc ( 6 ) plasticized space ( 7 ) and the plastifi ed floor by in the milling disc ( 6 ) arranged, via prestressed flaps closable narrow slots ( 9 ) into the removal chamber provided behind the milling disc ( 6 ) ( 4 ) is withdrawn while maintaining a controlled support pressure of the working face, the opening width of the flaps ( 10 ) being dependent on the pressure of the plastifi ed floor in the room ( 7 ) and that the relaxed soil discharged into the extraction chamber is conveyed away with the conveyor . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbaukammer (4) unter Luftüber­ druck steht.2. The method according to claim 1, characterized in that the mining chamber ( 4 ) is under air pressure. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bodenförde­ rung eine Förderschnecke verwendet wird.3. The method according to claims 1 or 2, characterized characterized that to the Bodenförde a screw conveyor is used. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bodenförderung ein Förderband verwendet wird.4. The method according to claims 1 or 2, characterized characterized that for soil promotion a conveyor belt is used. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abbaukammer (4) mit unter Überdruck stehender Flüssigkeit gefüllt ist und der durch die Schlitze (9) abgezogene ge­ löste Boden hydraulisch abgefördert wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the degradation chamber ( 4 ) is filled with liquid under pressure and the ge through the slots ( 9 ) extracted dissolved soil is conveyed hydraulically. 6. Schildvortriebsmaschine zur Durchführung des Ver­ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der im vorderen Schildteil eine durch eine Schottwand abge­ schlossene vordere Abbaukammer vorgesehen ist, in der für den Bodenbau eine Frässcheibe mit Knet­ werkzeugen angeordnet ist, bei der die Ortsbrust durch den gelösten, unter Druck stehenden, gegebenen­ falls durch Zugabe von Plastifizierungsmittel, pla­ stifizierten Boden abgestützt und für den Abtrans­ port des Bodens aus der Abbaukammer eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Frässcheibe (6) nahezu geschlossen ist und als druckhaltende Stütz­ wand für das im Raum (7) zwischen der Ortsbrust und der Frässcheibe (6) befindliche, mittels ortsbrust­ seitig an der Frässcheibe (6) angeordneter Knetwerk­ zeuge (12) plastifizierte Bodenmaterial ausgebildet ist, daß die Frässcheibe (6) beidseits längs radi­ aler, mit Abbauwerkzeugen (11) besetzter, speichen­ ähnlicher Bereiche (8) Schlitze aufweist, für deren Verschluß druckhaltende, vorgespannte Klappen (10) vorgesehen sind, deren Vorspannung einstellbar ist, und die sich zum Durchlaß von gelöstem Boden öffnen, wenn der Bodendruck den durch die eingestellte Vor­ spannung erzeugten Schließdruck der Klappen über­ schreitet.6. shield boring machine for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, in which in the front shield part a closed by a bulkhead front extraction chamber is provided, in which a milling disk with kneading tools is arranged for the groundwork, in which the face through the dissolved, pressurized, if necessary supported by the addition of plasticizers, pla stified soil and a conveyor is provided for the abtrans port of the soil from the mining chamber, characterized in that the milling disc ( 6 ) is almost closed and wall as a pressure-retaining support for the in the room ( 7 ) between the working face and the milling disk ( 6 ) located by means of the face side on the milling disk ( 6 ) arranged kneading tool ( 12 ) plasticized soil material is formed that the milling disk ( 6 ) on both sides along radi aler, with Removal tools ( 11 ) occupied, spoke similar areas ( 8 ) Schl itze, for the closure of which pressure-retaining, prestressed flaps ( 10 ) are provided, the pretension of which is adjustable, and which open to the passage of loosened soil when the soil pressure exceeds the closing pressure of the flaps generated by the pre-tension setting. 7. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Zulei­ tungen für die Zugabe von Schmierstoffen zu dem gelösten Boden in der Bodenfräse (5) mit Austritts­ öffnungen (14) in der Frässcheibe (6) angeordnet sind.7. shield tunneling machine according to claim 6, characterized in that feed lines for the addition of lubricants to the loosened soil in the tiller ( 5 ) with outlet openings ( 14 ) in the milling disc ( 6 ) are arranged. 8. Schildvortriebsmaschine nach Anpruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Frässcheibe (6) Revisionsklappen (15) angeordnet sind.8. shield boring machine according to claim 6 or 7, characterized in that inspection flaps ( 15 ) are arranged in the milling disk ( 6 ). 9. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorspannung der Klappen (10) mit hy­ draulischen oder pneumatischen Mitteln (16) bewirkt wird.9. shield tunneling machine according to one of claims 6 to 8, characterized in that the bias of the flaps ( 10 ) with hy draulic or pneumatic means ( 16 ) is effected. 10. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorspannung der Klappen (10) mecha­ nisch durch Federn (17) bewirkt wird.10. shield tunneling machine according to one of claims 6 to 8, characterized in that the bias of the flaps ( 10 ) is mechanically caused by springs ( 17 ). 11. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Klappen (10) und damit der Stützdruck regelbar ist.11. shield tunneling machine according to one of claims 6 to 8, characterized in that the bias of the flaps ( 10 ) and thus the support pressure is adjustable.
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