EP0288707A1 - Earth pressure shield - Google Patents

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Publication number
EP0288707A1
EP0288707A1 EP88103959A EP88103959A EP0288707A1 EP 0288707 A1 EP0288707 A1 EP 0288707A1 EP 88103959 A EP88103959 A EP 88103959A EP 88103959 A EP88103959 A EP 88103959A EP 0288707 A1 EP0288707 A1 EP 0288707A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
working chamber
earth pressure
annular space
behind
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP88103959A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0288707B1 (en
Inventor
Siegmund Dipl.-Ing. Babendererde
Otto Dipl.-Ing. Braach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochtief AG
Original Assignee
Hochtief AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hochtief AG filed Critical Hochtief AG
Publication of EP0288707A1 publication Critical patent/EP0288707A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0288707B1 publication Critical patent/EP0288707B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/0875—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket
    • E21D9/0879—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering

Definitions

  • the invention relates to an earth pressure shield with a front working chamber formed by a partition and having a dismantling tool standing annular space is formed and from the extracted soil material can be removed with the aid of a conveying unit, at least one liquid line from a liquid compartment with level control and liquid supply being guided through the annular space to a liquid outlet open to the removal tool.
  • the partial wall forms a stiffening annular space with a triangular cross-section, into which soil material mixed with liquid can enter, the corresponding liquid lines being able to clog.
  • Tunnels are driven into the loose soil with the help of tunneling machines.
  • the partitioned front part of the tunneling machine is preferably filled with a liquid which is under an adjustable pressure.
  • the excavation device mainly a cutting wheel, is located in this partitioned part, with which the soil is loosened. It then falls into the support liquid and is pumped out of the partitioned area together with it and fed to a separation system. There the Soil separated from the support liquid and the support liquid pumped again into the front part of the tunneling machine.
  • This method has proven itself, especially if an immersed wall almost reaching to the bottom is installed in the partitioned part of the tunneling machine, the so-called working chamber, and an adjustable compressed air cushion for a constant pressure of the supporting fluid at the rear part, the working chamber divided by the immersed wall Local face provides.
  • the stability of the working face in a non-cohesive loose soil is only guaranteed with a constant support pressure.
  • the pressure cushion reduces pressure fluctuations that arise when the volume of the pumped support liquid enriched with soil material does not correspond exactly to the volume of the cleaned liquid that is supplied again.
  • pressure transducers are installed in the rear wall of the working chamber in order to obtain a more reliable, direct statement about the support pressure in the working chamber.
  • these pressure load cells are usually unreliable measuring instruments. They are often bridged by the relatively rigid floor material. In addition, they only provide information about the pressure in a very limited local area.
  • the invention has for its object to drive tunnels in cohesive: loose soil and thereby achieve reliable support of the working face.
  • the earth pressure shield of the type mentioned behind the working chamber or the annular space formed with a baffle as a partial wall with the help of a bulkhead in a liquid compartment in its lower part and in its upper part through an opening in the partition with the bulkhead space connected to the head region of the annular space is provided.
  • a further partitioned space is therefore created behind the working chamber which is sealed off in the front part of the tunneling machine and in which a baffle wall is arranged in particular. It is penetrated by the drive of the cutting wheel, the compressed air lock for climbing the working chamber, any mixing devices and the conveyor unit, e.g. B. a screw conveyor.
  • the lower, much larger part of this bulkhead space is filled with water or a suspension, the upper part with compressed air, which, because of the upper connection to the compressed air cushion behind the diving wall, is under the same predetermined pressure, which acts on the floor material behind the diving wall.
  • the water or the suspension leads through the compressed air-filled upper part of the bulkhead and through the compressed air cushion arranged behind the baffle in the ridge area of the front part of the working chamber.
  • the feeds of water or a suspension which supply the space through which the cutting tools pass through the cutting wheel, are also connected to the water-filled, partitioned space.
  • the compressed air cushion regulated with a given pressure ensures the same constant pressure on the floor material and behind the baffle the water or suspension in the partitioned part. Measuring and control systems ensure that the level of the soil material and that of the water are at approximately the same level.
  • the shear resistance of the floor material in the working chamber now prevents the predetermined support pressure in the compressed air cushion from being transferred to the working face, especially in the sensitive ridge area.
  • a zone of low pressure is therefore created there, into which water or suspension then flows via the pipeline from the sealed-off rear space into the ridge area of the front part of the working chamber.
  • a check valve only opens if the specified support pressure has not been reached there.
  • the water or the suspension under the specified support pressure flows into the space in front of the cutting wheel through the cutting tools via the feed lines in the cutting wheel.
  • the liquid under the specified support pressure ensures the constant support pressure at the working face.
  • the viscosity of the soil material is reduced and homogenized by the liquid which is mixed with the soil material by mixing tools.
  • the shear resistance is gradually reduced to such an extent that the pressure transfer of the support pressure from the gas pressure cushion gradually reaches the ridge area. Then the liquid flow is interrupted, it only starts again when the support pressure in the roof drops below the pressure of the gas cushion due to an increased shear resistance in the floor material.
  • the automatic pressure control through the gas pressure cushion not only ensures a constant support pressure for the working face, especially in the ridge area, but also an automatic stabilization of the soil material to be removed. Mixing and agitators behind the baffle also ensure a homogeneous mixing of the soil material with the added liquid.
  • the regulated compressed air supply is guided through the bulkheads into the bulkhead space.
  • at least one stirring unit is expediently arranged in the lower part of the working chamber behind the baffle.
  • the liquid outlet is formed by a check valve in order not to exceed a predetermined support pressure.
  • This check valve preferably consists of a perforated metal plate, which is covered on its free side with a slotted rubber or plastic plate.
  • a level control can work with the help of a conveyor unit.
  • the earth pressure shield shown in the figures initially has a front working chamber 2 formed by a partition 1, in which a removal tool 3 in the form of a cutting wheel works.
  • a baffle 4 which is connected in its foot region to the part of the working chamber 2 which has the dismantling tool 3 and is operatively connected in its head region to a regulated compressed air supply 6.
  • Extracted soil material can be removed with the aid of a conveyor unit 7 in the form of a screw conveyor.
  • Two liquid lines 8 are guided from a liquid compartment 9 with level control 10 and liquid supply 11 through the annular space 5 to a liquid outlet 12 which is open to the removal tool 3.
  • the liquid regularly consists of water or a support suspension (bentonite). Behind the working chamber 2 or the annular space 5, a bulkhead 13 is provided with the aid of a bulkhead 13, which receives or forms the liquid compartment 9 in its lower part and is connected in its upper part through an opening 15 in the partition 1 to the head region of the annular space 5 is.
  • the regulated compressed air supply 6 is guided through the bulkheads 13 into the bulkhead space 14.
  • two stirring units 17 are arranged behind the baffle 4 next to a drive axis 16 of the removal tool 3.
  • the liquid outlet 12 is formed by a check valve 18.
  • this check valve 18 is formed by a perforated metal plate 19 which is covered on its free side with a slotted rubber or plastic plate 20. If there is excess pressure in the liquid lines 8, the liquid exits through the metal plate 19 and the slotted rubber or plastic plate 20. If the back pressure is higher, it will hold slotted rubber or plastic plate 20 automatically closes the perforated metal plate 19.
  • the part of the working chamber 2 lying behind the baffle 4 is provided with a level control 21 which uses the conveying unit 7 as an actuator.

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Abstract

Ein Erddruckschild weist eine durch eine Trennwand (1) gebildete, ein Abbauwerkzeug (3) aufweisende vordere Arbeitskammer (2) auf, in der hinter dem Abbauwerkzeug (3) mit Hilfe einer Teilwandung ein in seinem Fußbereich mit dem das Abbauwerkzeug (3) aufweisenden Teil der Arbeitskammer (2) verbundener und mit seinem Kopfbereich mit einer geregelten Druckluftzuführung (6) in Wirkverbindung stehender Ringraum (5) gebildet ist und aus der hereingewonnenes Bodenmaterial mittels eines Förderaggregates (7) entfernbar ist, wobei wenigstens eine Flüssigkeitsleitung (8) von einem Flüssigkeitsabteil (9) mit Niveauregelung (10) und Flüssigkeitszufuhr (11) durch den Ringraum (5) hindurch zu einem zum Abbauwerkzeug (3) hin offenen Flüssigkeitsauslaß (12) geführt ist. Besondere Betriebssicherheit wird dabei erreicht, wenn hinter der Arbeitskammer (2) bzw. dem mit einer Tauchwand (4) als Teilwandung gebildeten Ringraum (5) mit Hilfe einer Schotte (13) ein in seinem Unterteil das Flüssigkeitsabteil (9) aufnehmender und in seinem Oberteil durch eine Öffnung (15) in der Trennwand (1) mit dem Kopfbereich des Ringraumes (5) verbundener Schottenraum (14) vorgesehen ist.An earth pressure shield has a front working chamber (2), which is formed by a partition (1) and has a removal tool (3) The working chamber (2) is connected to the annular area (5), which is connected to its head area with a regulated compressed air supply (6) and can be removed from the soil material obtained by means of a conveyor unit (7), at least one liquid line (8) from a liquid compartment (9) with level control (10) and liquid supply (11) through the annular space (5) through to a dismantling tool (3) open liquid outlet (12). Particular operational safety is achieved if behind the working chamber (2) or the annular space (5) formed as a partial wall with a baffle (4) with the help of a bulkhead (13) a liquid compartment (9) in its lower part and in its upper part through an opening (15) in the partition (1) with the head region of the annular space (5) connected bulkhead space (14) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Erddruckschild mit einer durch eine Trenn­wand gebildeten, ein Abbauwerkzeug aufweisenden vorderen Arbeitskam­mer, in der hinter dem Abbauwerkzeug mit Hilfe einer Teilwandung ein in seinem Fußbereich mit dem das Abbauwerkzeug aufweisenden Teil der Arbeitskammer verbundener und mit seinem Kopfbereich mit einer gere­gelten Druckluftzuführung in Wirkverbindung stehender Ringraum gebil­det ist und aus der hereingewonnenes Bodenmaterial mit Hilfe eines Förderaggregates entfernbar ist, wobei wenigstens eine Flüssigkeitslei­tung von einem Flüssigkeitsabteil mit Niveauregelung und Flüssigkeits­zufuhr durch den Ringraum hindurch zu einem zum Abbauwerkzeug offe­nen Flüssigkeitsauslaß geführt ist.The invention relates to an earth pressure shield with a front working chamber formed by a partition and having a dismantling tool standing annular space is formed and from the extracted soil material can be removed with the aid of a conveying unit, at least one liquid line from a liquid compartment with level control and liquid supply being guided through the annular space to a liquid outlet open to the removal tool.

Ein solcher Erddruckschild ist in einer älteren, nicht vorveröffentlich­ten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben. Die Teil­wandung bildet dabei einen im Querschnitt dreieckförmigen Aussteifungs­ringraum, in dem mit Flüssigkeit vermischtes Bodenmaterial eintreten kann, wobei die entsprechenden Flüssigkeitsleitungen verstopfen können.Such an earth pressure shield is described in an older, not previously published German patent application by the applicant. The partial wall forms a stiffening annular space with a triangular cross-section, into which soil material mixed with liquid can enter, the corresponding liquid lines being able to clog.

Tunnel werden im Lockerboden mit Hilfe von Vortriebsmaschinen aufge­fahren. Zur Stützung der Ortsbrust während des Abbaus des Bodens ist der abgeschottete vordere Teil der Vortriebsmaschine vorzugsweise mit einer Flüssigkeit gefüllt, die unter einem regelbaren Druck steht. In diesem abgeschotteten Teil befindet sich das Abbaugerät, vorwiegend ein Schneidrad, mit dem der Boden gelöst wird. Er fällt dann in die Stützflüssigkeit und wird zusammen mit dieser aus dem abgeschotteten Bereich gepumpt und einer Separationsanlage zugeführt. Dort wird der Boden von der Stützflüssigkeit getrennt und die Stützflüssigkeit erneut in den vorderen abgeschotteten Teil der Vortriebsmaschine gepumpt. Dieses Verfahren hat sich bewährt, insbesondere wenn im abgeschotteten Teil der Vortriebsmaschine, der sogenannten Arbeitskammer, eine fast bis zum Boden reichende Tauchwand eingebaut ist und im hinteren Teil, der durch die Tauchwand unterteilten Arbeitskammer, ein regelbares Druckluftpolster für einen konstanten Druck der Stützflüssigkeit an der Ortsbrust sorgt. Nur mit einem konstantem Stützdruck ist die Standsi­cherheit der Ortsbrust in einem kohäsionslosen Lockerboden gewährlei­stet. Durch das Druckpolster werden Druckschwankungen abgemin­dert, die dann entstehen, wenn das Volumen der mit Bodenmaterial an­gereicherten angepumpten Stützflüssigkeit nicht genau dem Volumen der wieder zugeführten gereinigten Flüssigkeit entspricht.Tunnels are driven into the loose soil with the help of tunneling machines. To support the working face during the excavation of the ground, the partitioned front part of the tunneling machine is preferably filled with a liquid which is under an adjustable pressure. The excavation device, mainly a cutting wheel, is located in this partitioned part, with which the soil is loosened. It then falls into the support liquid and is pumped out of the partitioned area together with it and fed to a separation system. There the Soil separated from the support liquid and the support liquid pumped again into the front part of the tunneling machine. This method has proven itself, especially if an immersed wall almost reaching to the bottom is installed in the partitioned part of the tunneling machine, the so-called working chamber, and an adjustable compressed air cushion for a constant pressure of the supporting fluid at the rear part, the working chamber divided by the immersed wall Local face provides. The stability of the working face in a non-cohesive loose soil is only guaranteed with a constant support pressure. The pressure cushion reduces pressure fluctuations that arise when the volume of the pumped support liquid enriched with soil material does not correspond exactly to the volume of the cleaned liquid that is supplied again.

Es sind auch andere Verfahren bekannt, bei denen die ab- und zuge­führte Flüssigkeitsmenge laufend gemessen werden. Entstehende Volumen­differenzen werden dann durch geregelte Ventile und Pumpen wieder ausgeglichen. Doch diese maschinellen Einrichtungen reagieren im Ver­hältnis zu dem automatischen Druckausgleich im Druckluftpolster lang­sam. Die Druckschwankungen in der Stützflüssigkeit sind damit größer.Other methods are also known in which the amount of liquid removed and supplied is continuously measured. Any volume differences are then compensated for by controlled valves and pumps. However, these mechanical devices react slowly in relation to the automatic pressure compensation in the compressed air cushion. The pressure fluctuations in the supporting fluid are therefore greater.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren sind jedoch auf Böden be­schränkt, bei denen die festen Bodenbestandteile in einer Separations­anlage von der Stützflüssigkeit getrennt werden können. Dies ist jedoch bei kohäsiven Böden mit einem hohen Feinstoffzuteil nicht möglich oder nur mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand. Tunnel in diesen Böden werden mit Vortriebsmaschinen aufgefahren, bei denen das gelöste Bo­denmaterial selbst anstelle einer Stützflüssigkeit in der abgeschotteten Arbeitskammer die Ortsbrust stützen soll. Das Bodenmaterial ist jedoch wesentlich viskoser und wird deshalb nicht mit Kreiselpumpen aus der Arbeitskammer gepumpt, sondern mit anderen Fördergeräten, vorwiegend mit Schneckenförderern. Es wird dann vorwiegend ohne zusätzliche Auf­bereitung abgefahren und deponiert. Die zuverlässige Stützung der Orts­brust mit dem gelösten Bodenmaterial ist jedoch problematisch. Bei den bisher bekannten Vortriebsmaschinen dieser Art wird versucht, einen konstanten Stützdruck auf die Ortsbrust dadurch zu gewährleisten, daß das durch das Schneidrad hereingewonnene Volumen an Bodenmaterial nie geringer ist, als das durch den Förderer entzogene. Dies wird be­wirkt durch eine Kontrolle und Regelung der Vortriebspressen der Vor­triebsmaschine und der Leistung des Fördergerätes. Doch diese Steuer- und Regelungselemente sind zu grob. Wenn zu viel Boden der Arbeits­kammer entzogen wird, sinkt der Stützdruck, die Ortsbrust wird ent­spannt, Boden von oberhalb der Firste der Vortriebsmaschine dringt in den Tunnelquerschnitt ein und es entstehen Senkungen der Geländeober­fläche. Wird zu wenig Boden der Arbeitskammer entzogen, wird das her­eingewonnene Bodenmaterial verdichtet. Es neigt auch dazu, die För­dergeräte zu verkleben. Ein überhöhter Stützdruck auf die Ortsbrust be­wirkt zudem Hebungen der Geländeoberfläche. Um diese Unzulänglichkei­ten zu verringern, werden Druckmeßdosen in die Rückwand der Arbeits­kammer eingebaut, um eine zuverlässigere, direkte Aussage über den Stützdruck in der Arbeitskammer zu erhalten. Doch diese Druckmeßdosen sind in der Regel unzuverlässige Meßinstrumente. Sie werden oft durch das relativ steife Bodenmaterial überbrückt. Außerdem geben sie nur Aufschluß über den Druck in einem sehr begrenzten örtlichen Bereich.However, the methods described above are limited to soils in which the solid soil components can be separated from the supporting liquid in a separation system. However, this is not possible with cohesive soils with a high proportion of fines or only with a high economic outlay. Tunnels in these soils are excavated with tunneling machines, in which the loosened soil material itself instead of a support liquid in the sealed-off one Chamber of Labor to support the working face. However, the soil material is much more viscous and is therefore not pumped out of the working chamber with centrifugal pumps, but with other conveyors, mainly with screw conveyors. It is then driven off and deposited primarily without additional preparation. The reliable support of the face with the loosened soil material is problematic. In the previously known tunneling machines of this type, an attempt is made to ensure a constant support pressure on the working face in that the volume of soil material gained by the cutting wheel is never less than that extracted by the conveyor. This is achieved by checking and regulating the jacking presses of the jacking machine and the performance of the conveyor. But these control and regulation elements are too rough. If too much soil is removed from the working chamber, the support pressure drops, the face is relaxed, soil from above the ridge of the tunneling machine penetrates the tunnel cross-section and the surface of the terrain is lowered. If too little soil is removed from the working chamber, the soil material gained is compacted. It also tends to stick the conveyors together. Excessive support pressure on the working face also causes the terrain surface to be raised. In order to reduce these shortcomings, pressure transducers are installed in the rear wall of the working chamber in order to obtain a more reliable, direct statement about the support pressure in the working chamber. But these pressure load cells are usually unreliable measuring instruments. They are often bridged by the relatively rigid floor material. In addition, they only provide information about the pressure in a very limited local area.

Ein wesentlicher Grund für eine nur bedingt zuverlässige Stützung der Ortsbrust bei Vortriebsmaschinen, die als Stützmedium das hereingewon­ nene Bodenmaterial selbst nutzen, liegt darin, daß das Bodenmaterial verdichtbar ist und deshalb einen Druck nur örtlich sehr eingegrenzt übertragen kann. Dies hat zur Folge, daß der errechnete Stützdruck auf die Ortsbrust, insbesondere im Firstbereich der Vortriebsmaschine, nicht zuverlässig übertragen werden kann. Hinzu kommt, daß eine Än­derung des anstehenden Bodenmaterials auch die Übertragbarkeit eines Stützdruckes auf die Ortsbrust erheblich verändert.This is a major reason for the limited reliable support of the face in tunneling machines, which has been used as a support medium Nene use soil material itself is that the soil material is compactible and can therefore only transmit a very localized pressure. The result of this is that the calculated support pressure cannot be reliably transmitted to the working face, especially in the ridge area of the tunneling machine. In addition, a change in the existing soil material also significantly changes the transferability of a support pressure to the working face.

Bei den bisher bekannten Verfahren wird versucht, durch Zuführung von Wasser oder Suspension örtlich oder auch generell das Bodenmate­rial in der Arbeitskammer in seiner physikalischen Eigenschaft einer viskosen Flüssigkeit anzunähern, um die vorstehenden Nachteile zu verringern. Dazu werden Mischflügel am Schneidrad und an der Druck­wand angebaut, um das Bodenmaterial mit der zugeführten Flüssigkeit zu vermischen und zu homogenisieren. Es sind Verfahren bekannt, bei denen durch die Arme des Schneidrades eine Flüssigkeit in den Raum unmittelbar vor dem Schneidrad gepumpt wird, in dem die Schneidwerk­zeuge den Boden lösen. Auch existieren Verfahren, bei denen durch ge­zieltes und geregeltes Injizieren von Flüssigkeit, z. B. in den Firstbe­reich, versucht wird, zumindest dort einen konstanten Stützdruck zu erreichen. Doch bei all diesen Bemühungen werden maschinelle Einrich­tungen verwendet, die wie Ventile und Pumpen nur langsam reagieren. Auch die verwendeten Meßgeräte leisten nur einen bescheidenen Beitrag, um die Zuverlässigkeit des auf die Ortsbrust aufgebrachten Stützdruckes zu erhöhen.In the previously known methods, attempts are made to bring the soil material in the working chamber in its physical property closer to a viscous liquid in order to reduce the above disadvantages by adding water or suspension. For this purpose, mixing blades are attached to the cutting wheel and the pressure wall in order to mix and homogenize the soil material with the supplied liquid. Methods are known in which a liquid is pumped through the arms of the cutting wheel into the space immediately in front of the cutting wheel, in which the cutting tools loosen the ground. There are also methods in which by targeted and controlled injection of liquid, for. B. in the ridge area, an attempt is made to achieve a constant support pressure at least there. However, all of these efforts use machinery that is slow to respond, such as valves and pumps. The measuring devices used also make only a modest contribution to increasing the reliability of the support pressure applied to the face.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Tunnel in kohäsivem: Locker­boden aufzufahren und dabei eine zuverlässige Stützung der Ortsbrust zu erreichen.The invention has for its object to drive tunnels in cohesive: loose soil and thereby achieve reliable support of the working face.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei dem Erddruck­schild der eingangs genannten Art hinter der Arbeitskammer bzw. dem mit einer Tauchwand als Teilwandung gebildeten Ringraum mit Hilfe ei­ner Schotte ein in seinem Unterteil das Flüssigkeitsabteil aufnehmender und in seinem Oberteil durch eine Öffnung in der Trennwand mit dem Kopfbereich des Ringraumes verbundener Schottenraum vorgesehen.To solve this problem is according to the invention in the earth pressure shield of the type mentioned behind the working chamber or the annular space formed with a baffle as a partial wall with the help of a bulkhead in a liquid compartment in its lower part and in its upper part through an opening in the partition with the bulkhead space connected to the head region of the annular space is provided.

Beim erfindungsgemäßen Erddruckschild wird also hinter der im vorde­ren Teil der Vortriebsmaschine abgeschotteten Arbeitskammer, in der insbesondere eine Tauchwand angeordnet ist, ein weiterer abgeschotteter Raum, der Schottenraum, geschaffen. Er ist durchdrungen vom Antrieb des Schneidrades, der Druckluftschleuse zum Besteigen der Arbeitskam­mer, eventuellen Mischgeräten und dem Förderaggregat, z. B. einem Schneckenförderer. Der untere, weitaus größere Teil dieses Schottenrau­mes ist mit Wasser bzw. einer Suspension gefüllt, der obere Teil mit Druckluft, die wegen der oberen Verbindung zum Druckluftpolster hinter der Tauchwand unter dem gleichen vorgegebenen Druck steht, der auf das Bodenmaterial hinter der Tauchwand wirkt. Die z. B. als ringför­mige Rohrleitung ausgeführte Flüssigkeitsleitung, die im unteren Teil geöffnet ist, führt das Wasser bzw. die Suspension durch den mit Druck­luft gefüllten oberen Teil des Schottenraumes und durch das hinter der Tauchwand angeordnete Druckluftpolster in den Firstbereich des vorde­ren Teils der Arbeitskammer. Auch die Zuführungen von Wasser bzw. einer Suspension, die durch das Schneidrad den Raum versorgen, der von den Schneidwerkzeugen durchfahren wird, sind mit dem wasserge­füllten, abgeschotteten Raum verbunden. Das mit einem vorgegebenen Druck geregelte Druckluftpolster gewährleistet den gleichen konstanten Druck auf dem hinter der Tauchwand befindlichen Bodenmaterial und dem im abgeschotteten Teil befindlichen Wasser bzw. der Suspension. Meß- und Regelsysteme sorgen dafür, daß das Niveau des Bodenmate­rials und das des Wassers sich auf etwa gleicher Höhe befindet. Der Scherwiderstand des Bodenmaterials in der Arbeitskammer verhindert nun, daß der vorgegebene Stützdruck im Druckluftpolster auf die Orts­brust übertragen werden kann, insbesondere im sensiblen Firstbereich. Es entsteht deshalb dort eine Zone niederen Drucks, in die dann über die Rohrleitung aus dem abgeschotteten hinteren Raum Wasser bzw. Suspension in den Firstbereich des vorderen Teils der Arbeitskammer fließt. Ein Rückschlagventil öffnet sich nur, wenn der vorgegebene Stützdruck dort nicht erreicht ist. Gleichzeitig fließt über die Zulei­tungen im Schneidrad das unter dem vorgegebenen Stützdruck stehende Wasser bzw. die Suspension in den durch die Schneidwerkzeuge durch­fahrenen Raum vor dem Schneidrad. Die unter dem vorgegebenen Stütz­druck stehende Flüssigkeit gewährleistet an der Ortsbrust den konstan­ten Stützdruck. Durch die Flüssigkeit, die durch Mischwerkzeuge mit dem Bodenmaterial vermengt wird, wird die Viskosität des Bodenmate­rials herabgesetzt und dieses homogenisiert. Dadurch verringert sich der Scherwiderstand nach und nach so weit, daß die Druckübertragung des Stützdruckes aus dem Gasdruckpolster nach und nach auch den Firstbereich erreicht. Danach wird der Flüssigkeitszufluß unterbrochen, er setzt erst wieder ein, wenn der Stützdruck in der Firste wegen ei­nes erhöhten Scherwiderstandes im Bodenmaterial unter den Druck des Gaspolsters sinkt. Die automatische Druckregelung durch das Gasdruck­polster bewirkt nicht nur einen konstanten Stützdruck der Ortsbrust, insbesondere im Firstbereich, sondern auch eine automatische Versteti­gung des abzufördernden Bodenmaterials. Misch- und Rührwerke hinter der Tauchwand sorgen auch dort für eine weitgehende homogene Ver­mischung des Bodenmaterials mit der zugegebenen Flüssigkeit.In the earth pressure shield according to the invention, a further partitioned space, the partition space, is therefore created behind the working chamber which is sealed off in the front part of the tunneling machine and in which a baffle wall is arranged in particular. It is penetrated by the drive of the cutting wheel, the compressed air lock for climbing the working chamber, any mixing devices and the conveyor unit, e.g. B. a screw conveyor. The lower, much larger part of this bulkhead space is filled with water or a suspension, the upper part with compressed air, which, because of the upper connection to the compressed air cushion behind the diving wall, is under the same predetermined pressure, which acts on the floor material behind the diving wall. The z. B. designed as an annular pipeline liquid line that is open in the lower part, the water or the suspension leads through the compressed air-filled upper part of the bulkhead and through the compressed air cushion arranged behind the baffle in the ridge area of the front part of the working chamber. The feeds of water or a suspension, which supply the space through which the cutting tools pass through the cutting wheel, are also connected to the water-filled, partitioned space. The compressed air cushion regulated with a given pressure ensures the same constant pressure on the floor material and behind the baffle the water or suspension in the partitioned part. Measuring and control systems ensure that the level of the soil material and that of the water are at approximately the same level. The shear resistance of the floor material in the working chamber now prevents the predetermined support pressure in the compressed air cushion from being transferred to the working face, especially in the sensitive ridge area. A zone of low pressure is therefore created there, into which water or suspension then flows via the pipeline from the sealed-off rear space into the ridge area of the front part of the working chamber. A check valve only opens if the specified support pressure has not been reached there. At the same time, the water or the suspension under the specified support pressure flows into the space in front of the cutting wheel through the cutting tools via the feed lines in the cutting wheel. The liquid under the specified support pressure ensures the constant support pressure at the working face. The viscosity of the soil material is reduced and homogenized by the liquid which is mixed with the soil material by mixing tools. As a result, the shear resistance is gradually reduced to such an extent that the pressure transfer of the support pressure from the gas pressure cushion gradually reaches the ridge area. Then the liquid flow is interrupted, it only starts again when the support pressure in the roof drops below the pressure of the gas cushion due to an increased shear resistance in the floor material. The automatic pressure control through the gas pressure cushion not only ensures a constant support pressure for the working face, especially in the ridge area, but also an automatic stabilization of the soil material to be removed. Mixing and agitators behind the baffle also ensure a homogeneous mixing of the soil material with the added liquid.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung meh­rere Möglichkeiten. So ist nach einer bevorzugten Ausführungsform die geregelte Druckluftzuführung durch die Schotte in den Schottenraum ge­führt. Um eine möglichst gute Vermischung des hereingewonnenen Boden­materials mit der Flüssigkeit (Wasser bzw. Suspension) zu erreichen, ist zweckmäßigerweise im unteren Teil der Arbeitskammer hinter der Tauchwand wenigstens ein Rühraggregat angeordnet. Nach einer weiter­hin bevorzugten Ausführungsform ist der Flüssigkeitsauslaß von einem Rückschlagventil gebildet, um einen vorgegebenen Stützdruck nicht zu überschreiten. Dieses Rückschlagventil besteht vorzugsweise aus einer gelochten Metallplatte, die auf ihrer freien Seite mit einer geschlitzten Gummi- oder Kunststoffplatte belegt ist. Im übrigen empfiehlt es sich, daß der hinter der Tauchwand liegende Teil der Arbeitskammer eben­falls mit einer Niveauregelung versehen ist; diese Niveauregelung kann mit Hilfe eines Förderaggregates arbeiten.There are several possibilities for further configuration within the scope of the invention. According to a preferred embodiment, the regulated compressed air supply is guided through the bulkheads into the bulkhead space. In order to achieve the best possible mixing of the soil material obtained with the liquid (water or suspension), at least one stirring unit is expediently arranged in the lower part of the working chamber behind the baffle. According to a further preferred embodiment, the liquid outlet is formed by a check valve in order not to exceed a predetermined support pressure. This check valve preferably consists of a perforated metal plate, which is covered on its free side with a slotted rubber or plastic plate. For the rest, it is recommended that the part of the working chamber behind the baffle is also provided with a level control; this level control can work with the help of a conveyor unit.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung.

  • Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Erddruckschild,
  • Fig. 2 in der linken Hälfte einen Schnitt A-A und in der rechten Hälfte einen Schnitt B-B durch den Gegenstand der Fig. 1 und
  • Fig. 3 das Detail C aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung mit zu­sätzlicher Untenansicht.
The invention is explained in more detail below with the aid of a drawing representing an exemplary embodiment. They show a schematic representation.
  • 1 shows a longitudinal section through an earth pressure shield,
  • Fig. 2 in the left half a section AA and in the right half a section BB through the subject of Fig. 1 and
  • Fig. 3 shows the detail C of Fig. 1 in an enlarged view with an additional bottom view.

Der in den Figuren dargestellte Erddruckschild weist zunächst eine durch eine Trennwand 1 gebildete vordere Arbeitskammer 2 auf, in der ein Abbauwerkzeug 3 in Form eines Schneidrades arbeitet. In der Ar­beitskammer 2 ist hinter dem Abbauwerkzeug 3 mit Hilfe einer Tauch­wand 4 ein Ringraum 5 gebildet, der in seinem Fußbereich mit dem das Abbauwerkzeug 3 aufweisenden Teil der Arbeitskammer 2 verbunden ist und in seinem Kopfbereich mit einer geregelten Druckluftzuführung 6 in Wirkverbindung steht. Hereingewonnenes Bodenmaterial ist mit Hilfe ei­nes Förderaggregates 7 in Form einer Förderschnecke entfernbar. Zwei Flüssigkeitsleitungen 8 sind von einem Flüssigkeitsabteil 9 mit Niveau­regelung 10 und Flüssigkeitszufuhr 11 durch den Ringraum 5 hindurch zu einem Flüssigkeitsauslaß 12 geführt, der zum Abbauwerkzeug 3 hin offen ist. Die Flüssigkeit besteht regelmäßig aus Wasser oder eine Stützsuspension (Bentonit). Hinter der Arbeitskammer 2 bzw. dem Ring­raum 5 ist mit Hilfe einer Schotte 13 ein Schottenraum 14 vorgesehen, der in seinem Unterteil das Flüssigkeitsabteil 9 aufnimmt bzw. bildet und in seinem Oberteil durch eine Öffnung 15 in der Trennwand 1 mit dem Kopfbereich des Ringraumes 5 verbunden ist. Die geregelte Druck­luftzuführung 6 ist durch die Schotte 13 in den Schottenraum 14 geführt. Im unteren Teil der Arbeitskammer 2 sind hinter der Tauchwand 4 ne­ben einer Antriebsachse 16 des Abbauwerkzeuges 3 zwei Rühraggregate 17 angeordnet. In Fig. 1 erkennt man, daß der Flüssigkeitsauslaß 12 von einem Rückschlagventil 18 gebildet ist. Ausweislich Fig. 3 ist die­ses Rückschlagventil 18 von einer gelochten Metallplatte 19 gebildet, die auf ihrer freien Seite mit einer geschlitzten Gummi- oder Kunststoff­platte 20 belegt ist. Herrscht in den Flüssigkeitsleitungen 8 Überdruck, tritt die Flüssigkeit durch die Metallplatte 19 und die geschlitzte Gum­mi- bzw. Kunststoffplatte 20 aus. Ist der Gegendruck höher, hält die geschlitzte Gummi- oder Kunststoffplatte 20 die gelochte Metallplatte 19 selbsttätig verschlossen. Der hinter der Tauchwand 4 liegende Teil der Arbeitskammer 2 ist mit einer Niveauregelung 21 versehen, die das För­deraggregat 7 als Stellglied einsetzt.The earth pressure shield shown in the figures initially has a front working chamber 2 formed by a partition 1, in which a removal tool 3 in the form of a cutting wheel works. In the working chamber 2, an annular space 5 is formed behind the dismantling tool 3 with the aid of a baffle 4, which is connected in its foot region to the part of the working chamber 2 which has the dismantling tool 3 and is operatively connected in its head region to a regulated compressed air supply 6. Extracted soil material can be removed with the aid of a conveyor unit 7 in the form of a screw conveyor. Two liquid lines 8 are guided from a liquid compartment 9 with level control 10 and liquid supply 11 through the annular space 5 to a liquid outlet 12 which is open to the removal tool 3. The liquid regularly consists of water or a support suspension (bentonite). Behind the working chamber 2 or the annular space 5, a bulkhead 13 is provided with the aid of a bulkhead 13, which receives or forms the liquid compartment 9 in its lower part and is connected in its upper part through an opening 15 in the partition 1 to the head region of the annular space 5 is. The regulated compressed air supply 6 is guided through the bulkheads 13 into the bulkhead space 14. In the lower part of the working chamber 2, two stirring units 17 are arranged behind the baffle 4 next to a drive axis 16 of the removal tool 3. In Fig. 1 it can be seen that the liquid outlet 12 is formed by a check valve 18. 3, this check valve 18 is formed by a perforated metal plate 19 which is covered on its free side with a slotted rubber or plastic plate 20. If there is excess pressure in the liquid lines 8, the liquid exits through the metal plate 19 and the slotted rubber or plastic plate 20. If the back pressure is higher, it will hold slotted rubber or plastic plate 20 automatically closes the perforated metal plate 19. The part of the working chamber 2 lying behind the baffle 4 is provided with a level control 21 which uses the conveying unit 7 as an actuator.

Claims (6)

1. Erddruckschild mit einer durch eine Trennwand gebildeten, ein Ab­bauwerkzeug aufweisenden vorderen Arbeitskammer, in der hinter dem Abbauwerkzeug mit Hilfe einer Teilwandung ein in seinem Fußbereich mit dem das Abbauwerkzeug aufweisenden Teil der Arbeitskammer ver­bundener und mit seinem Kopfbereich mit einer geregelten Druckluftzu­führung in Wirkverbindung stehender Ringraum gebildet ist und aus der hereingewonnenes Bodenmaterial mit Hilfe eines Förderaggregates entfernbar ist, wobei wenigstens eine Flüssigkeitsleitung von einem Flüssigkeitsabteil mit Niveauregelung und Flüssigkeitszufuhr durch den Ringraum hindurch zu einem zum Abbauwerkzeug hin offenen Flüssig­keitsauslaß geführt ist, dadurch gekennzeich­net, daß hinter der Arbeitskammer (2) bzw. dem mit einer Tauch­wand (4) als Teilwandung gebildeten Ringraum (5) mit Hilfe einer Schotte (13) ein in seinem Unterteil des Flüssigkeitsabteil (9) aufneh­mender und in seinem Oberteil durch eine Öffnung (15) in der Trenn­wand (1) mit dem Kopfbereich des Ringraumes (5) verbundener Schot­tenraum (14) vorgesehen ist.1.Earth pressure shield with a front working chamber formed by a partition and having a dismantling tool, in which an annular space is connected behind the dismantling tool with the help of a partial wall in its foot area to the part of the working chamber which has the dismantling tool and its head region is in operative connection with a regulated compressed air supply is formed and can be removed from the extracted soil material with the aid of a conveying unit, at least one liquid line being led from a liquid compartment with level control and liquid supply through the annular space through to a liquid outlet that is open towards the removal tool, characterized in that behind the working chamber (2) or the annular space (5) formed with a baffle (4) as a partial wall with the help of a bulkhead (13) receiving in its lower part of the liquid compartment (9) and in its upper part through an opening (15) in the partition (1) with the Cop f area of the annular space (5) connected bulkhead space (14) is provided. 2. Erddruckschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Druckluftzuführung (6) durch die Schotte (13) in dem Schot­tenraum (14) geführt ist.2. Earth pressure sign according to claim 1, characterized in that the regulated compressed air supply (6) through the bulkheads (13) in the bulkhead space (14) is guided. 3. Erddruckschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Arbeitskammer (2) hinter der Tauchwand (4) wenigstens ein Rühraggregat (17) angeordnet ist.3. Earth pressure sign according to claim 1 or 2, characterized in that at least one stirring unit (17) is arranged in the lower part of the working chamber (2) behind the baffle (4). 4. Erddruckschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Flüssigkeitsauslaß (12) von einem Rückschlagventil (18) gebildet ist.4. Earth pressure sign according to one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid outlet (12) is formed by a check valve (18). 5. Erddruckschild nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (18) aus einer gelochten Metallplatte (19) besteht, die auf ihrer freien Seite mit einer geschlitzten Gummi- oder Kunst­stoffplatte (20) belegt ist.5. Earth pressure sign according to claim 4, characterized in that the check valve (18) consists of a perforated metal plate (19) which is covered on its free side with a slotted rubber or plastic plate (20). 6. Erddruckschild nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß der hinter der Tauchwand (4) liegende Teil der Arbeits­kammer (2) mit einer Niveauregelung (21) versehen ist.6. Earth pressure sign according to one of claims 1 to 5, characterized in that the part of the working chamber (2) lying behind the baffle (4) is provided with a level control (21).
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