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Vortriebsschild zur Herstellung von Tunnels Bei dem Vortrieb von Tunnels
mit Hilfe von hohlzylindrischen oder prismatischen, in eine Schneide endenden Vortriebsschilden
ist eine rein mechanische Lenkung der Schilde eine besonders schwierige Aufgabe,
da der fest in das zu durchörternde Erdreich eingespannte Schild nur unter Aufwendung
besonders großer Kräfte aus seiner jeweiligen Lage in eine andere Richtung zu bringen
ist. Zu einer mechanischen Lenkung der Vortriebsschilde ist vorgeschlagen, den Schildmantel
in einem Abstand von der Schildschneide mit in Abständen voneinander befindlichen,
keilig nach außen steilbaren Flächen auszustatten. Das Verstellen dieser Flächen
macht jedoch infolge des hohen Widerstandes des mit Druck auf dem Schildmantel lagernden
Erdreichs Schwierigkeit, und es sind die Schrägflächen auch nur wenig zweckwirksam,
weil der Schildvorderteil in seiner Lage im Erdreich eingezwängt verbleibt und infolgedessen
das Bestreben hat, bei dem weiteren Schildvorschub in dieser Lage zu verharren.
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Gemäß der Erfindung soll die Aufgabe einer mechanischen Schildlenkung
in einer besseren Weise dadurch gelöst werden, daß der vordere Teil des zylindrischen
oder prismatischen Schildmantels einschließlich der Schildschneide auf seinem ganzen
Umfang oder auf einem Teil seines Umfanges aus nebeneinanderliegenden Mantelteilen
besteht, von denen jeder unabhängig von den anderen schräg zur Schildachse einstellbar
ist. In diesem Fall kann der vordere Mantelteil auf seinem ganzen Umfang oder auf
einem entsprechenden Teil seines Umfanges schräg zur Achse des übrigen Mantelteils
gestellt werden, so daß nach einer Schrägstellung des vorderen Mantelteils bei einem
weiteren Vortrieb des Schildes die neue Tunnelstrecke sofort eine von der bisherigen
Richtung abweichende Richtung erhält, in welche der nachfolgende starre Schildmantel
verhältnismäßig leicht einlenken kann, d. h. es wirkt der vordere schräggestellte
Schildmantel gleichsam wie die Lenkräder eines Fahrzeugs. Bei der vorbekannten Schildausbildung
hingegen sind lediglich im Abstand von der Schildmantelschneide befindliche und
einen seitlichen Abstand voneinander aufweisende Schildmantelstücke schräg aus der
Mantelebene steilbar, so daß sie eine entsprechend größere Verdrängung des Erdreichs
bedingen und außerdem an ungünstigerer Stelle wirken, da sie auf den zunächst in
seiner Lage verbleibenden starren Schildmantel mit einem kürzeren Hebelarm zur Wirkung
kommen als in dem vorliegenden Fall, wo die Schrägflächen mit dem längstmöglichen
Hebelarm wirksam sind.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die einstellbaren Mantelteile
in bezug auf den anschließenden starren Schildteil derart
angeordnet,
daß sie sich bei zur Schildachse paralleler Lage in einem einwärtigenAbstand von
der anschließenden starren Mantelfläche befinden, und die Abmessungen können hierbei
so getroffen sein, daß die Mantelteile auch in der äußersten Schräglage weder mit
ihrer Spitze noch umgekehrt mit ihrem rückwärtigen Ende über oder nicht wesentlich
über die Umfläche des starren Schildteils hinausragen. Infolgedessen bewirken auch
die schräggestellten Mantelteile leinen Aushub des Erdreichs über das erforderliche
Tunnelprofil hinaus, also nicht über das Profil hinaus, welches der nachfolgende
starre Schildteil einnimmt.
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Um die Merführung der Mantelteile aus der parallelen Lage in die Schräglage
zu erleichtern, sollen gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal an der Schneide der
Mantelstücke äußere, vorzugsweise keilige Erhebungen solcher Höhe angeordnet sein,
daß in der zur Schildachse parallelen Stellung-der Mantelteile die Außenkanten der
Erhebungen in einer Flucht mit der Mantelfläche des starren Schildmantels liegen;
in diesem Fall befindet sich nämlich um jene beweglichen Mantelteile herum in Höhe
jener -Erhebungen durch diese gelockertes Erdreich, welches infolgedessen einer
Schrägstellung der Mantelstücke nur einen entsprechend geringen Widerstand entgegensetzt.
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Bildet man den vorderen Mantelteil auf seinem ganzen Umfang schrägstellbar
aus, so bietet dies den besonderen Vorteil, daß man den zur Erzielung einer -ablenkenden
Wirkung mit ihrer Schneide schräg einwärts gestellten Mantelteilen gegenüber die
Mantelteile mit ihrer Schneide -schräg auswärts stellen kann: In diesem Fall kommt
auf die ersteren schräg gerichteten Mantelteile das äußere-feste Erdreich in ablenkender
Richtung zur Wirkung; während das innenseitig dieser Schrägflächen sowie innenseitig
der entgegengesetzten, mit der Schneide nach außen gerichteten Flächen befindliche
Erdreich in gelockertem Zustand ist und infolgedessen nicht oder nur unwesentlich
gegenwirksam wird, und das außerhalb der letzteren Schrägflächen befindliche- Erdreich
befindet sich in noch mehr gelockertem Zustand, da es hier ja bis zur Umfläche-
des anschließenden starren Schildteils durch die Schildschneide entfernt worden
ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht- in den Abb. z und 2- einen gemäß ,
der Erfindung ausgebildeten -Vortriebsschild - bruchstückweise im- Längsschnitt
bei zwei verschiedenen Stellungen der beweglichen Mantelteile und in Abb.3 bruchstückweise
im Querschnitt als ein Ausführungsbeispiel.
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Der Schildvorderteil, d. h. die -Schildschneide a und ein daran anschließendes
Mantelstück b, besteht mindestens auf seinem unteren Teil oder auf seinem ganzen
Umfang aus schräg zur Schildachse steilbaren Abschnitten, deren Schwenkpunkt c sich
nahe der Schneide. a an einem innenseitig vor den schwenkbaren Abschnitten befindlichen
starren Mantelteil d -befindet. Die Lage des Schwenkpunktes c ist besonders derart
gewählt, daß in der in Abb. z dargestellten Lage der schwenkbaren Mantelabschnitte,
in welcher sich die Mantelstücke b parallel zur Schildachse befinden, die äußere
Umfläche der Mantelstücke sich in einem gewissen einwärtigen Abstand x gegenüber
der rückwärtig anschließenden starren Mantelfläche e befindet und ,daß,wenn die
Schildschneide a,wieAbb.2 unten veranschaulicht, nach auswärts geschwenkt wird,
die Schneidenspitze a1 mit der Umfläche des starren Mantelteils e fluchtet und daß,
wenn die Schildschneide a, wie Abb. z oben .veranschaulicht, nach einwärts geschwenkt
wird, das rückwärtige Ende des Mantelstückes b mit der Umfläche des starren Schildmantels
e fluchtet. Die Mantelstücke a weisen ferner an der Schneide äußere, zweckmäßig
-keilige Erhebungen k auf, deren Höhe wenigstens annähernd gleich dem Abstand x
bemessen ist, so daß in der in Abb. t dargestellten parallelen Lage der Mantelstücke
a, b
die äußere Kante der Erhebungen k mit der Umfläche des starren Schildmantelteils
e fluchtet. Zum Verstellen -der Mantelabschnitte d, b -dienen hydraulisch
oder pneumatisch oder mechanisch bewegte Spindeln f, und zum Vortrieb des Schildes
dienen in beliebiger üblicher Weise an dem starren Schildteil e angreifende Pressen
g.
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Die Wirkungsweise des Schildes ist nun derart, daß, wenn die schwenkbaren
Schildmäntelstücke in der in Abb. t veranschaulichten Mittelstellung, also parallel
zur Schildachse, sich befinden, dasErdreich inRichtung und mit Hilfe der Erhebungen
k wenigstens annähernd im Umfang des starren Schildmantelteils e von der Schneide
des vorderen Schildmantelteils durchörtert wird; infolgedessen findet auch die Ringfläche
x des starren Schildteils e bei ihrem Vordringen in dem vor ihr stark gelockerten
Erdreich keinen nennenswerten Widerstand.
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Will man nun den Schild aus seiner Richtung ablenken, so muß man auf
derjenigen Schildseite, auf welcher die Ablenkung erfolgen soll, die Mantelstücke
b etwa 'bis zur Schildmantelebene hin in die in Abb.2 oben dargestellte Schräglage
einstellen, in welcher die Schneide a nach einwärts und das anschließende Mantelstück
b nach auswärts gerichtet ist. In diesem Fall tritt auf die schräggestellten Mantelstücke
eine schräg zur
Schildachse gerichtete Erddruckgegenkraft auf, welche
den Schildvorderteil in dieser Richtung ablenkt. Da die Mantelstücke b bei dieser
Schrägstellung in zuvor bereits durch die Erhebung k getockertes Erdreich hineinzudrücken
sind, so ist zu dieser Verstellung kein größerer Kraftaufwand erforderlich. Durch
jene Verstellung jener Schildmantelstücke verengert sich ferner das bisherige Tunnelprofil
auf dieserSchildseite, und durch eine jenen Mantelstücken entsprechende parallele
Schrägstellung der auf der entgegengesetzten Schildseite befindlichen Mantelstücke
in die in Abb.2 unten dargestellte Lage, in welcher sich also die Schneide a dieser
Mantelstücke nach auswärts gerichtet und der anschließende Mantelteil b nach 'einwärts
gerichtet befindet, erfährt das Tunnelprofil auf dieser Schildseite eine entsprechende
Erweiterung, insgesamt also, wie Abb. 2 veranschaulicht, eine Winkelstellung zu
dem durch den starren Mantelteil e gegebenen Tunnelprofil. Aber auch das neue Profil
bleibt, wie Abb. 2 gleichfalls veranschaulicht, in dem Umfangsausmaß des durch den
starren Schildteile e gegebenen Profils. Da bei der Verstellung der Mantelstücke
b in die in Abb. 2 unten dargestellte Schräglage lediglich der vordere kleine Teil
der Mantelstücke festes Erdreich zu verdrängen hat, so erfordert auch diese Verstellung
der Mantelstücke nur einen verhältnismäßig geringen Kraftaufwand. Durch das hierbei
von den Erhebungen k über den Umfang des starren Mantelteils e hinaus entfernte
Erdreich wird jedoch das Ablenken des starren Schildteils in die neue Richtung entsprechend
erleichtert. Um etwaig in den zwischen dem starren Mantelteil d und den beweglichen
Mantelstücken befindlichen Hohlraum eingedrungenes Erdreich entfernen zu können,
können Spülrohre i vorgesehen sein, mittels welcher das Erdreich durch eine in dem
Mantelteil d vorgesehene Öffnung j ausgespült werden kann.
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Außer, wie in Abb. 3 dargestellt, für hohlzylindrische Schilde kommt
die Ausbildung auch für Schilde prismatischer Umform in Betracht.