EP0476037B1 - Device for opening and supporting a headway - Google Patents
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- EP0476037B1 EP0476037B1 EP90909667A EP90909667A EP0476037B1 EP 0476037 B1 EP0476037 B1 EP 0476037B1 EP 90909667 A EP90909667 A EP 90909667A EP 90909667 A EP90909667 A EP 90909667A EP 0476037 B1 EP0476037 B1 EP 0476037B1
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- inner formwork
- cutter head
- lamella
- lamellae
- formwork
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Links
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Images
Classifications
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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
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/0692—Cutter drive shields
Definitions
- the invention relates to a device for breaking out and expanding a tunneling section according to the preamble of claim 1.
- Devices for breaking out and expanding a tunneling section in a closed construction pit which comprise a knife sheath consisting of knife heads and adjoining knife tails.
- the entire knife sheath is held by support frames during the advance.
- the individual support frames With an open, for example horseshoe-shaped cross section of the knife sheath, the individual support frames dissipate their forces into the tunnel sole while they support the individual knife heads or knife tails. If the knife sheath is closed in cross section, the supporting forces in the frame cancel each other out.
- the knives are driven individually or in groups and the support frames are then lowered in order to follow the knife sheath in the direction of the breakout.
- a formwork device with formwork elements with formwork elements is also provided in the end region of the knife tails.
- the second device serves as inner formwork and is arranged with its outside at a distance from the mountain or ground that corresponds to the inner diameter of the tunnel shell.
- the knife tails form the outer formwork.
- the expansion takes place, for example, by placing concrete in the space between the underside of the knife tails and the top of the formwork device is introduced. As the knife sheath advances, a space with a height corresponding to the thickness of the knife tails is created between the concrete layer and the mountain or floor.
- the intermediate space mentioned for example with concrete or granulate, must be filled and pressed when the knife is advancing so that the floor cannot break into the intermediate space.
- the concrete to be introduced into the intermediate space is supplied via lines, each of which opens into an outlet opening in the end region of the knife tail at its rear end edge. Such a known device is used when it comes to loose floors.
- the tunnel opening is first pre-drilled and then concreted out using slip formwork.
- slip formwork can comprise supporting frames on which individual formwork slats are supported, the outer skin of the entire formwork device tapering slightly from front to back, as seen in the feed direction, in order to avoid constraints in the freshly concreted area along the individual formwork slats as they advance. If, for example, thickness tolerances and / or load deflections of the slats in the longitudinal direction caused unevenness in the concrete and thus constraints are exerted on the fresh concrete, this would lead to considerable damage without the conical taper.
- the formwork slats serve as inner formwork elements or as inner formwork slats, while the fixed floor serves as outer formwork.
- the concrete is pressed in the direction of advance at the foremost end of the sliding formwork into the correspondingly sealed intermediate space, the tunnel shell, which has already been concreted, used as a repository.
- a device for breaking out and expanding a tunneling section in a closed construction pit has a knife jacket made of individual knives.
- the cutter heads and the trailing knives are supported by means of ring-shaped expansion frames, the expansion frames being radially expandable via expansion cylinders.
- the transition areas between each cutter head and the subsequent trailing blades have means for filling in self-hardening material.
- At least some of the end parts adjoining the cutter heads are used directly as inner formwork element or inner formwork slats.
- inner formwork element or inner formwork slats When advancing such an arrangement of the cutter heads and the subsequent inner formwork lamellas, a cavity is formed between the rock or ground and the top of the inner formwork lamellas. So that the cavity created above the inner formwork lamella, which is not supported, does not immediately collapse when the cutter heads are propelled, means for filling in self-hardening material or support material and binder are provided in the region of the transition between at least one cutter head and its inner formwork lamella.
- the internal formwork slats have means for filling in self-curing material or support material and binding agent.
- the arrangement of the abovementioned means for every third or fourth inner formwork lamella has proven to be particularly advantageous.
- the materials mentioned are continuously introduced into the cavity as the cutter heads advance in order to achieve the required support effect.
- the cutter heads and the adjoining end parts are supported on a support frame of a walking frame.
- the device is preferably designed in such a way that all end parts which connect to the cutter heads are designed as internal shuttering slats, in order thereby to achieve a uniform expansion over the tunnel wall.
- the cutter heads can be connected to the inner formwork lamella in one piece or also in a separable manner.
- a total length of the knife head and knife tail of usually around 10 to 15 m, it is advisable, at least with regard to the transport and the structure of the knife sheath, before it is introduced into the mountains, at least the knife heads and separate the inner formwork slats for transport and put them together on site. It may even be advisable to separate the inner formwork lamella and / or the cutter head at several points.
- a separation between the inner formwork lamella and the cutter head can take place, for example, perpendicular to the main plane thereof and can be designed step-like for structural reasons. With certain cutter head lengths, it may also be necessary to design the cutter head in two or more parts.
- a particularly favorable connection point between the parts of the cutter head is arranged at the top of the inner formwork lamella.
- the lower part of the head can also be formed in one piece with the inner formwork lamella.
- at least one insertable spacer or at least one insertable intermediate part is arranged between the parts of the cutter head.
- connection between the inner formwork slats and their cutter heads can be designed as an elastic or height-adjustable coupling, so that the inner formwork slat can move away from the concreted area during advance, whereby damage in the freshly concreted area can be avoided.
- the top of the inner formwork slats is adjustable in their distance from the mountain or ground. This is preferably achieved in that between each Inner formwork lamella and the support frame are each arranged in the support frame main level, height-adjustable and separately operable bearings. Due to the adjustability of the bearings, the inner formwork slats can move away from the concrete area individually or in groups.
- the inner formwork slat is either moved away due to the weight of the inner formwork slats when their bearings are loosened, or the inner formwork slat is pushed away from the freshly concreted area at the latest when constraints occur in the freshly concreted area, for example due to thickness tolerances.
- the proposed embodiment is at least intended to ensure that the inner formwork lamella does not press too hard against the fresh concrete as it advances and possibly damage it.
- the bearing between the cutter head and the support frame assigned to it should not be changed, so that the cutter head maintains its position when advancing and at a standstill.
- the height-adjustable coupling between the cutter head and the inner formwork lamella ensures that the inner formwork lamella can be easily moved away.
- the inner formwork lamella behaves like a self-supporting, clamped beam, with the clamping point representing the transition between the inner formwork lamella and the cutter head.
- a wedge bearing between the inner formwork slats and the support frame is a preferred embodiment of the actuatable bearing.
- the wedges provided at each support point and at each support point are on the one hand with the inner formwork slats and on the other hand with the support frame firmly connected.
- a hydraulic bearing between the inner formwork slats and the support frame fulfills the same function.
- the actuatable bearing between the inner formwork slats and the support frame consists partly of a wedge bearing and partly of a hydraulic bearing.
- the inner formwork slats from separate profiles, between which a bearing or a further bearing is arranged.
- the inner formwork slats then have an upper support profile facing the floor or the concreted shell and a lower box profile, which are connected via a shear-resistant coupling arranged between them.
- the shear-resistant coupling between the aforementioned profiles ensures that the profiles can move against each other perpendicular to the direction of the breakout, but are moved forward together in the direction of the breakout.
- the bearing provided between the support profile and the box profile can be designed hydraulically and / or pneumatically. If the upper support profile is to move away from the concreted area, this can be done by switching the hydraulic / pneumatic mounting from a rigid to a flexible mounting. It can also be arranged a gas buffer storage, which results in an elastic / resilient mounting of the upper support profile on the lower box section, the control of the storage can also be achieved with the help of a pressure relief valve that is arranged in the hydraulics or pneumatics. If the constraints are so great that a certain pressure between the support profile and the box profile is exceeded, the pressure relief valve automatically ensures that the bearing slackens or gives way.
- the means for filling in self-hardening material or support material and binding agent consist of at least one supply line, in particular a pipeline with filler neck, the outlet opening of which is arranged on the surface of the inner formwork lamella or on the back of the cutter head.
- the required support effect is achieved in that at least support material is pressed continuously into the resulting cavity by such a feed line during the advance of the cutter head.
- the support material can consist of granules, while the self-hardening material, which also serves as the support material, consists of liquid concrete, for example. If required, a certain proportion of metal and / or plastic fibers can be added to the liquid concrete in order to increase the strength of the concrete.
- binder for example in the form of cement slurry or cement milk
- the same filler neck through which the support material is also fed can be used for the binder.
- additional means for filling the binder which also consist of at least one feed line, in particular a pipeline with filler neck, the outlet opening of which is arranged on the top of the inner formwork lamella.
- a plurality of feed lines for the binders with outlet openings are arranged at the top of the inner formwork slats along their length and preferably distributed in the rear region or section thereof.
- the self-hardening material as well as the binder is pressed in with the greatest possible pressure, so that not only the cavity itself, but also the adjacent floor is penetrated and pressed with self-hardening material or binders, resulting in an overall stiffer lining shell is created.
- a sheet metal extension or a shielding plate is arranged in the area of the cutter head, which extends against a part of the inner formwork lamella in the direction of the breakout, the breakout area behind the cutter heads can first be supported by the shielding plate, so that no rock or soil particles enter the cavity can fall.
- the shielding plate used also results in a significant advantage in the open design, for example in a vertical construction. First of all, all cutter heads can be moved forward by a maximum of about the length of the shielding plate without, for example, concrete being immediately pressed into the cavity.
- the shielding plate It is most favorable when arranging the shielding plate that it is connected to the top of the cutter head facing the floor, as a result of which a maximum cavity can be obtained. It is particularly advantageous if the shielding plate extends over the entire width of the cutter head. It may be desirable for narrow strips to remain free in the shielding plates through which a non-interfering portion of material falls into the cavity, but on the other hand the pressed-in concrete or the pressed-in binders penetrate beyond the shielding plate into the surrounding soil.
- the shielding plate consists of individual spaced-apart individual plates which are connected with their free end to the cutter head. This creates a rust-like formation of the shielding plate.
- the hardening material or the binder is distributed in the surrounding earth when it is introduced with sufficient pressure. The proportion of the soil that falls into the cavity in this embodiment does not impair the strength of the shell or wall to be produced, since it mixes with the self-hardening material or the binder and care is taken to ensure that the spacing of the individual depends on the soil conditions Sheet metal parts is designed larger or smaller.
- At least some cutter heads have strips or teeth on their surface facing the mountain or ground.
- the teeth tear open the floor, loosen it and the directly pressed-in self-hardening material or the support material can penetrate into the resulting cavities.
- the use of teeth in gravel is particularly advantageous or loose floors, however, use with other floors is also possible.
- the gravel material falling into the cavity behind the cutter head can be immediately mixed into a favorable concrete mixture if, for example, cement slurry or similar binders are pressed in instead of liquid concrete.
- the hardening support material or the binder penetrate into the loosened soil and solidify it far beyond the surface of the cutter head.
- the entire gravel portion does not first have to be removed from the construction pit and other gravel mixed in the concrete has to be reintroduced, since the existing gravel can be used immediately to produce the required concrete.
- the teeth are advantageously arranged at a distance from one another. Forming the teeth as longitudinal teeth extending in one piece over the length of the cutter head guarantees continuous scoring and thus a continuous surface design of the cavity, which may be necessary under certain static conditions. This also applies to the arrangement of the tips of the teeth in one plane.
- the teeth on a lower part of the cutter head can be arranged, the thickness or thickness (cross-sectional height) of which corresponds to the thickness or thickness of the subsequent inner formwork lamella.
- the teeth on the lower part of the cutter head can be removed individually or on a common lower part and are therefore arranged interchangeably. If a height adjustment of the teeth is desired, this can be done by arranging at least one insertable spacer or at least one insertable intermediate part. Depending on the change in the nature of the rock or soil, it may be advantageous to alternately replace a closed upper part with a toothed upper part.
- sheet extensions can be arranged at their ends facing the inner formwork lamella, which extend against a part of the inner formwork lamella in the direction of the breakout. If, for example, the floor is very loose or if excessive penetration of material into the cavity behind the cutter head is not desired, the arranged sheet metal extensions provide partial support for the excavation surface.
- Fig. 1 shows a cross section through an embodiment of the device with the construction pit closed.
- a tunnel cross section is shown schematically, the section through an already completed, i.e. concrete part 10 of the tunnel is shown.
- Inner formwork elements 12 of the knife casing adjoin the concrete part 10.
- the inner formwork elements 12 are connected to a support frame 16 via bearings, in the case shown via wedge bearings 14.
- seals 18 are shown schematically between the inner formwork elements 12, which prevent fresh concrete from escaping between the inner formwork elements 12.
- the support frame 16 is supported in a known manner on a sole 20 of a tunnel cross section 22.
- FIG. 2a represents a longitudinal section through the device according to FIG. 1.
- the direction of advance or excavation is shown with an arrow.
- the cut is made through an inner formwork lamella 12 with an attached cutter head 24.
- the cutter head 24 is formed in two parts and has a horizontal connection point 28 running at the top 26 of the inner formwork lamella 12.
- the cutter head 24 and the inner formwork lamella 12 are collectively referred to as a cutter 30 of the cutter casing.
- a number of knives 30 lying next to one another are shown distributed over the tunnel cross section 22 up to the sole.
- Each knife 30 is supported on four support frames 16 connected in pairs, each pair of support frames 16 connected via frame feed presses 32 forming a walking frame 34.
- at least one frame feed press 32 is required, of which several are provided per walking frame 34, depending on the circumstances.
- the entire knife sheath is put together at the beginning of the tunnel cross section 22, which is prepared accordingly.
- the knives 30 are initially arranged with their knife tips 36 in the circumferential direction in one plane and are advanced individually or in groups during the advance.
- the tip 36 of each cutter head 24 penetrates the soil by a certain step. Because the surface 26 of each inner formwork lamella 12 is set back relative to the corresponding upper side 38 of the cutter head 24, a cavity is created at the end 40 of the cutter head 24 between the rock or ground - hereinafter referred to as soil. So that the soil does not fall into this cavity when the knife 30 is propelled, a filling opening 42 is arranged at the end 40 of the knife head 24. In the device shown in FIG.
- support material for example a granulate 44
- a granulate 44 is continuously pressed into the resulting cavity when the knife 30 is being driven through the filling opening.
- the knives 30 With the support of the granules 44, the knives 30 can be advanced in the cavity as long as the end region 46 of the inner formwork lamella 12 is still in contact with the part 10 that has already been concreted. It is therefore possible to advance the entire knife sheath in several steps by the approximate length of the inner formwork lamella 12 and to support the cavity only with the granulate 44.
- binders for example cement paste, must first be added to the granulate 44. The granules 44 and the binder then together form a further concreted section of the tunnel shell.
- the binder can either be supplied through the filler opening 42 or through additional injection or filler openings 48, so that the cement paste can mix well in the cavity, the cement paste is preferably replaced by those on the surface of the Inner formwork lamella is pressed in along the longitudinal direction of the filling openings 48 which are distributed.
- the cement paste it is advantageous, depending on the type of soil, that the cement paste not only distributes itself in the cavity, but also partially penetrates into the soil.
- the knives 30 can be advanced further.
- the problem may arise that constraints occur between the freshly concreted part (shell) 10 and the top 26 of the inner formwork lamella 12, which are caused by thickness tolerances in the inner formwork lamella 12 along its length and which affect the concrete as height tolerances transferred.
- the support of the inner formwork lamella 12 can be loosened by the wedge bearing, as a result of which the inner formwork lamella 12 moves away from the freshly concreted shell either by its own weight or at the latest when constraints occur. Moving away the inner formwork lamella 12 can be supported by a height-adjustable coupling of the inner formwork lamella 12 to the cutter head 24.
- the inner formwork lamella 12 will separate from the cutter head due to the elasticity of the material of the inner formwork lamella bend away. It is crucial that the cutter head 24 is not lowered during the advance. Therefore, as is also shown in FIG. 2a, there is no wedge bearing on the support frame 16, which is assigned to the cutter head 24. If the cutter head 24 is also lowered during the advance, the tunnel cross-section would taper correspondingly with increasing advance, which is not desirable.
- the inner formwork lamella 12 is then raised again to its original level, so that the top 26 of the inner formwork lamella 12 presses tightly against the previously concreted piece. This ensures that there is no step-like taper with increasing tunneling distance even in the finished construction.
- FIG. 2b shows a longitudinal section through an alternative device similar to that shown in FIG. 2a. Identical parts also have identical reference numerals with regard to FIG. 2a.
- the device according to FIG. 2b differs from that according to FIG. 2a on the one hand in that instead of supporting material a solidifying material is immediately pressed into the resulting cavity and on the other hand in that the height adjustment of the inner formwork slat is solved in a different way.
- the cutter head 24 has an insertable spacer as an intermediate part 29, with which the distance between the upper side of the cutter head 24 and that of the inner formwork lamella 56 has been increased compared to FIG. 2a.
- a solidifying material is for example concrete, pressed into the resulting cavity.
- Fresh concrete is pressed in continuously during the advance of each knife 50, so that the tunnel shell consists of pieces concreted together, the length of which corresponds to the advance length of the knife.
- the section that has just been concreted is numbered 52. This is followed by an at least partially solidified concrete area 54.
- FIG. 3a shows a section through a wedge bearing 14 along line 2-2 of the embodiment in FIG. 2a.
- the wedge bearing 14 consists of an upper wedge 64, which is fixedly connected to the inner formwork lamella 12, and a lower wedge 66, which is fixedly connected to the support frame 16.
- the wedge surfaces of the wedges 64, 66 can slide slightly on one another and loosen the connection between the support frame 16 and the inner formwork lamella 12.
- the wedges 64, 66 can move completely away from one another so that the underside of the inner formwork lamella 12 only rests on the lower wedge 66. This results in the desired possibility of moving the inner formwork lamella 12 away from concrete.
- FIG. 3b shows a section corresponding to FIG. 3a along the line 3-3 of the device from FIG. 2b.
- a fixed bearing is provided between the support frame 16 and an inner formwork lamella 56.
- the inner formwork lamella 56 is composed of an upper support section 58 and a lower box section 60, the side walls of the upper support section 58 partially overlapping the lower box section 60.
- the support profile 58 and the box profile 60 are connected to one another by a shear-resistant connection 62.
- a hydraulic and / or Pneumatic storage 68 is provided which, if necessary, namely when the knife 50 is advancing, allows the upper support profile 58 to move away from the concrete 54 to the lower box section 60, for example by switching to an additional gas buffer storage, which can be provided in the area of the storage 68 an elastic / resilient bearing is achieved.
- a hydraulic / pneumatic pressure relief valve can also be activated, so that when the pressure in the hydraulic / pneumatic bearing 68 increases, for example as a result of constraints, the pressure medium can escape via the pressure valve, so that the upper support profile 58 moves away from the concrete 54 can.
- FIG. 4 shows an enlarged side view of a cutter head 70 and part of an inner formwork lamella 72.
- the cutter head 70 has a special embodiment.
- the cutter head 70 usually consists of a profile which is closed in cross section, as is indicated by a dashed line 74 in FIG. 5.
- the cutter head can be formed in one piece and pass without a separating or connecting point to the inner formwork lamella.
- the cutter head can be connected to the inner formwork lamella via a connecting point running perpendicular to the main plane thereof, which can optionally also be height-adjustable.
- a connection running parallel to the main plane of the cutter head similar to that in FIG 2a at 28 connection may be advantageous, in which the cutter head consists of an upper part and a lower part, which is provided in one piece with the inner formwork lamella.
- the cutter head shown in FIGS. 4 and 5 has the special feature that its upper part 76 consists of strips or teeth 80 placed on an intermediate part 77.
- the intermediate part 77 is in turn detachably placed on a lower part 78 of the cutter head 70.
- the configuration of the teeth 80 can be any, depending on the static and / or soil conditions. In this way, the tips of the teeth 80 can be arranged on one plane or can have a different height.
- the teeth 80 can be formed in one piece as a strip when viewed in the direction of advance or individual individual teeth spaced apart in the direction of advance. Such individual teeth can also be arranged in an arbitrarily distributed manner on the lower part 78. Teeth 80 tear open and loosen the ground during the advance.
- the use of cutter heads with teeth 80 is advantageously used in particular with gravel soils or comparable loose soils or mixed gravel / loose soils.
- gravel soils instead of liquid concrete, only cement paste can be pressed in under pressure, which mixes with the gravel and results in the desired concrete mix.
- the cement paste or other support material pressed in under pressure penetrates deeply into the ground and thus ensures a solidification which extends far beyond the upper end of the teeth 80.
- part of the loosened gravel that falls into the cavity behind the cutter head is used to work with the Cement glue to give a liquid concrete mix. It can thus be avoided that first of all the detached gravel has to be brought out of the tunneling section and then a concrete mixture which also contains gravel has to be added again.
- FIGS. 6 and 7 show a further variant of a knife 82 in a side view and a top view.
- a shielding plate 84 is connected to the end of a cutter head 86, which covers part of an inner formwork lamella 88.
- the shielding plate 84 consists of individual plates 90 spaced apart from one another.
- the effect of the shielding plate 84 is that a certain area of the ground can be supported or covered during driving.
- the solidifying material pressed in under pressure or the support material between the individual sheets 90 can penetrate into the soil in order to specifically solidify specific areas.
- the pressed-in pressure can make it possible for a certain proportion of gravel to penetrate into the cavity behind the cutter head 86 in order to mix and solidify with the pressed-in material.
- the shielding plate 84 can also be formed as a continuous plate covering the entire width of the inner formwork lamella 88. With such a configuration of the shielding plate 84, for example the filling opening for the solidifying material can be arranged in the area of the covering of the shielding plate 84 in the inner formwork lamella 88. In the case of a completely covering shielding plate 84, the knife 82 can then also be advanced by approximately the length of the shielding plate 84, without immediately solidifying material or Support material is pressed in, since the soil is completely supported by the shielding plate 84 and cannot penetrate into the cavity behind the cutter head 86.
- the shielding plate 84 is then supported during propulsion on the shell which has already become at least partially solid, so that deflection of the shielding plate 84 is also avoided.
- a cavity can thus first be formed, which is only subsequently filled.
- FIG. 8 The use of the device according to the invention with an open excavation pit and the particularly advantageous effect of shielding plates behind the cutter heads is shown in FIG. 8, the arrow indicating the direction of the advance.
- the open construction pit shown is a vertical sheeting, on the side areas of which knives 92 are arranged one above the other. On the right side, the knives 92 are shown in a position in which the concreting process has been completed.
- a concrete wall 94 extends to the rear part of a cutter head 96.
- the cutters 92 On the left side, the cutters 92 are shown in a position in which they are driven, but a cavity 98 formed behind the cutter head 96 has not yet been filled with concrete.
- the effect of shielding plates 100 which protect the cavity 98 against the penetration of soil, can be clearly seen here.
- Each of the shielding plates 100 is supported with its rear part 102 on the already made concrete wall 94, which ensures that the shielding plates 100 are not bend.
- a cavity 98 extends from the top to the bottom of the building ground.
- the drive begins with the uppermost knife 92, which is the most distant from the ground floor.
- the shielding plates 100 can be designed such that they either cover the entire width of the inner formwork lamella or consist of spaced-apart individual plates in the manner of a grate.
- the introduced concrete can penetrate into the surrounding soil and additionally solidify it.
- the knives 92 arranged on both sides are supported by support frames 106 which are arranged between the opposing inner formwork slats 104 and head 96.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbrechen und Ausbauen einer Vortriebsstrecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for breaking out and expanding a tunneling section according to the preamble of claim 1.
Es sind Vorrichtungen zum Ausbrechen und Ausbauen einer Vortriebsstrecke in einer geschlossenen Baugrube bekannt, die einen Messermantel, bestehend aus Messerköpfen und sich daran anschließenden Messerschwänzen umfassen. Der gesamte Messermantel wird beim Vortrieb von Stützrahmen gehalten. Die einzelnen Stützrahmen leiten bei einer offenen, z.B. im Querschnitt hufeisenförmigen Ausbildung des Messermantels ihre Kräfte in die Tunnelsohle ab, während sie die einzelnen Messerköpfe bzw. Messerschwänze stützen. Wenn der Messermantel im Querschnitt geschlossen ist, heben sich die Stützkräfte in den Rahmen auf. Beim Ausbruch werden die Messer einzeln oder in Gruppen vorgetrieben und die Stützrahmen werden nachfolgend abgesenkt, um in Ausbruchsrichtung dem Messermantel zu folgen. Zum Fertigausbau bzw. Ausbau der Vortriebsstrecke ist eine ebenfalls rahmenförmig ausgebildete Schalvorrichtüng mit Schalungselementen im Endbereich der Messerschwänze vorgesehen. Die zweite Vorrichtung dient dabei als Innenschalung und wird mit ihrer Außenseite in einem Abstand vom Gebirge bzw. Boden angeordnet, der dem Innendurchmesser der Tunnelschale entspricht. Die Messerschwänze bilden dabei die Außenschalung. Der Ausbau erfolgt, indem beispielsweise Beton in den Zwischenraum zwischen der Unterseite der Messerschwänze und der Oberseite der Schalvorrichtung eingebracht wird. Beim Vorschreiten des Messermantels entsteht zwischen der Betonschicht und dem Gebirge bzw, Boden ein Zwischenraum mit einer Höhe, die der Dicke der Messerschwänze entspricht. Da die Messerschwänze im Fertigausbaubereich einerseits als Außenschalung dienen und andererseits den ausgebrochenen Tunnelquerschnitt abstützen, muß beim Vorschreiten der Messer der genannte Zwischenraum, z.B. mit Beton oder Granulat ausgefüllt und verpreßt werden, damit der Boden nicht in den Zwischenraum einbrechen kann. Der in den Zwischenraum einzubringende Beton wird über Leitungen zugeführt, die jeweils in einer Austrittsöffnung im Endbereich des Messerschwanzes an deren hinteren Abschlußkante münden. Eine derartige bekannte Vorrichtung wird dann eingesetzt, wenn es sich um Losböden handelt.Devices for breaking out and expanding a tunneling section in a closed construction pit are known, which comprise a knife sheath consisting of knife heads and adjoining knife tails. The entire knife sheath is held by support frames during the advance. With an open, for example horseshoe-shaped cross section of the knife sheath, the individual support frames dissipate their forces into the tunnel sole while they support the individual knife heads or knife tails. If the knife sheath is closed in cross section, the supporting forces in the frame cancel each other out. When breaking out, the knives are driven individually or in groups and the support frames are then lowered in order to follow the knife sheath in the direction of the breakout. For the final removal or expansion of the tunneling section, a formwork device with formwork elements with formwork elements is also provided in the end region of the knife tails. The second device serves as inner formwork and is arranged with its outside at a distance from the mountain or ground that corresponds to the inner diameter of the tunnel shell. The knife tails form the outer formwork. The expansion takes place, for example, by placing concrete in the space between the underside of the knife tails and the top of the formwork device is introduced. As the knife sheath advances, a space with a height corresponding to the thickness of the knife tails is created between the concrete layer and the mountain or floor. Since the knife tails in the prefabricated area serve on the one hand as external formwork and on the other hand support the excavated tunnel cross-section, the intermediate space mentioned, for example with concrete or granulate, must be filled and pressed when the knife is advancing so that the floor cannot break into the intermediate space. The concrete to be introduced into the intermediate space is supplied via lines, each of which opens into an outlet opening in the end region of the knife tail at its rear end edge. Such a known device is used when it comes to loose floors.
Bei Festböden wie Fels oder massives Gestein wird die Tunnelöffnung zuerst vorgebohrt und dann mittels einer Gleitschalung ausbetoniert. Eine solche Gleitschalung kann Stützrahmen umfassen, auf denen einzelne Schalungslamellen abgestützt sind, wobei sich die Außenhaut der gesamten Schalungsvorrichtung in Vorschubrichtung gesehen von vorne nach hinten leicht konisch verjüngt, um Zwängungen im frisch betonierten Bereich entlang der einzelnen Schalungslamellen bei deren Vorrücken zu vermeiden. Wenn nämlich beispielsweise durch Dickentoleranzen und/oder Lastdurchbiegungen der Lamellen in deren Längsrichtung Unebenheiten im Beton entstanden sind und somit Zwängungen auf den frischen Beton ausgeübt werden, würden diese ohne die konische Verjüngung zu erheblichen Schäden führen. Bei einer solchen Gleitschalung dienen die Schalungslamellen als Innenschalungselemente bzw. als Innenschalungslamellen, während der Festboden als Außenschalung dient. Der Beton wird in Vorschubrichtung gesehen am vordersten Ende der Gleitschalung in den entsprechend abgedichteten Zwischenraum eingepreßt, wobei die bereits ausbetonierte Tunnelschale als Wiederlager dient.In the case of hard floors such as rock or solid rock, the tunnel opening is first pre-drilled and then concreted out using slip formwork. Such sliding formwork can comprise supporting frames on which individual formwork slats are supported, the outer skin of the entire formwork device tapering slightly from front to back, as seen in the feed direction, in order to avoid constraints in the freshly concreted area along the individual formwork slats as they advance. If, for example, thickness tolerances and / or load deflections of the slats in the longitudinal direction caused unevenness in the concrete and thus constraints are exerted on the fresh concrete, this would lead to considerable damage without the conical taper. In such a sliding formwork, the formwork slats serve as inner formwork elements or as inner formwork slats, while the fixed floor serves as outer formwork. The concrete is pressed in the direction of advance at the foremost end of the sliding formwork into the correspondingly sealed intermediate space, the tunnel shell, which has already been concreted, used as a repository.
Aus der FR-A-2 380 413 ist eine Vorrichtung zum Ausbrechen und Ausbauen einer Vortriebsstrecke in einer geschlossenen Baugrube bekannt. Die Vorrichtung weist einen Messermantel aus einzelnen Messern auf. Die Messerköpfe und die Nachlaufmesser sind mittels ringsförmiger Spreizrahmen abgestützt, wobei die Spreizrahmen über Spreizzylinder radial spreizbar sind. Die Übergangsbereiche zwischen jedem Messerkopf und den sich anschließenden Nachlaufmessern weisen Mittel zum Einfüllen von selbsthärtendem Material auf.From FR-A-2 380 413 a device for breaking out and expanding a tunneling section in a closed construction pit is known. The device has a knife jacket made of individual knives. The cutter heads and the trailing knives are supported by means of ring-shaped expansion frames, the expansion frames being radially expandable via expansion cylinders. The transition areas between each cutter head and the subsequent trailing blades have means for filling in self-hardening material.
Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es von Nachteil, daß die als Innenschalungslamellen dienenden Nachlaufmesser beim Vortrieb der Vorrichtung großen Zwängungen unterworfen sind. Die durch die ringförmigen Spreizrahmen abgestützten Nachlaufmesser verhalten sich - statisch gesehen - wie Durchlaufträger und weisen demzufolge zwischen den Abstützungen entsprechende Durchbiegungen auf. Soll die Vorrichtung nach dem Betoniervorgang weiter vorgetrieben werden, bedarf es erheblicher Kräfte, die mit den Messerköpfen in Verbindung stehenden Nachlaufmesser in Vortriebsrichtung zu bewegen. Unter ungünstigen Umständen ist es dabei sogar möglich, daß ein weiterer Vortrieb völlig ausgeschlossen ist. Jedenfalls bedarf es einer erheblichen anfänglich aufzubringenden Kraft, um den Vortriebsvorgang überhaupt einleiten zu können.In this known device, it is disadvantageous that the trailing knives serving as inner formwork lamellae are subjected to great constraints when the device is being propelled. The trailing knives supported by the annular spreading frame behave - seen statically - like continuous beams and consequently have corresponding deflections between the supports. If the device is to be advanced further after the concreting process, considerable forces are required to move the trailing knife connected to the cutter heads in the direction of advance. Under unfavorable circumstances, it is even possible that further advance is completely excluded. In any case, it requires a considerable initial force to be able to initiate the propulsion process at all.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Ausbauen und Ausbrechen einer Vortriebsstrecke vorzuschlagen, bei welcher der Vortrieb nicht durch Zwängungen im Bereich der Innenschalungslamellen behindert wird und auch die anfänglich zum Vortrieb aufzubringenden Kräfte durch die Innenschalungslamellen nicht wesentlich erhöht werden.It is an object of the present invention to propose a device for removing and excavating a tunneling section, in which the tunneling is not hindered by constraints in the area of the inner formwork lamellae and the forces to be initially applied to the lane are not significantly increased by the inner formwork lamellae.
Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.In a generic device, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung werden zumindest teilweise die sich an den Messerköpfen anschließenden Endteile direkt als Innenschalungselement bzw. Innenschalungslamellen verwendet. Bei dem Vortreiben einer so vorgesehenen Anordnung der Messerköpfe und der nachfolgenden Innenschalungslamellen bildet sich jeweils ein Hohlraum zwischen dem Gebirge bzw. Boden und der Oberseite der Innenschalungslamellen. Damit beim Vortrieb der Messerköpfe der entstandene Hohlraum über den Innenschalungslamellen, der nicht abgestützt ist, nicht sofort einbricht, sind im Bereich des Übergangs zwischen mindestens einen Messerkopf und dessen Innenschalungslamelle Mittel zum Einfüllen von selbsthärtendem Material oder Stützmaterial und Bindemittel vorgesehen. Abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten und Anforderungen ist es von Vorteil, wenn einige oder gar alle Innenschalungslamellen Mittel zum Einfüllen von selbsthärtendem Material oder Stützmaterial und Bindemittel aufweisen. Als besonders vorteilhaft hat sich die Anordnung der vorgenannten Mittel bei jeder dritten oder vierten Innenschalungslamelle erwiesen. Die genannten Materialien werden kontinuierlich beim Vorschreiten der Messerköpfe in den entstehenden Hohlraum eingebracht, um den erforderlichen Abstützeffekt zu bewirken. Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung sind die Messerköpfe und die sich daran anschließenden Endteile auf Stützrahmen eines Schreitgestells abstützend geführt.In the proposed device, at least some of the end parts adjoining the cutter heads are used directly as inner formwork element or inner formwork slats. When advancing such an arrangement of the cutter heads and the subsequent inner formwork lamellas, a cavity is formed between the rock or ground and the top of the inner formwork lamellas. So that the cavity created above the inner formwork lamella, which is not supported, does not immediately collapse when the cutter heads are propelled, means for filling in self-hardening material or support material and binder are provided in the region of the transition between at least one cutter head and its inner formwork lamella. Depending on the particular circumstances and requirements, it is advantageous if some or even all of the internal formwork slats have means for filling in self-curing material or support material and binding agent. The arrangement of the abovementioned means for every third or fourth inner formwork lamella has proven to be particularly advantageous. The materials mentioned are continuously introduced into the cavity as the cutter heads advance in order to achieve the required support effect. In the proposed device, the cutter heads and the adjoining end parts are supported on a support frame of a walking frame.
Vorzugsweise wird beim Vortrieb die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß alle Endteile, die sich den Messerköpfen anschließen, als Innenschalungslamellen ausgebildet sind, um dadurch einen über die Tunnelwandung gleichmäßigen Ausbau zu erreichen.During the advance, the device is preferably designed in such a way that all end parts which connect to the cutter heads are designed as internal shuttering slats, in order thereby to achieve a uniform expansion over the tunnel wall.
Die Messerköpfe können mit den Innenschalungslamellen einstückig oder auch trennbar verbunden sein. Bei einer Gesamtlänge von Messerkopf und Messerschwanz von üblicherweise um die 10 bis 15 m empfiehlt es sich jedoch schon hinsichtlich des Transportes und der Aufbau des Messermantels vor dessen Einführung in das Gebirge zumindest die Messerköpfe und die Innenschalungslamellen für den Transport zu trennen und erst vor Ort zusammenzufügen. Es kann dabei sogar empfehlenswert sein, die Innenschalungslamelle und/oder den Messerkopf an mehreren Stellen zu trennen. Eine Trennung zwischen Innenschalungslamelle und Messerkopf kann beispielsweise senkrecht zu deren Hauptebene erfolgen und dabei aus konstruktiven Gründen stufenartig ausgebildet sein. Bei bestimmten Messerkopflängen kann es auch erforderlich sein, den Messerkopf zwei- oder mehrteilig auszubilden.The cutter heads can be connected to the inner formwork lamella in one piece or also in a separable manner. With a total length of the knife head and knife tail of usually around 10 to 15 m, it is advisable, at least with regard to the transport and the structure of the knife sheath, before it is introduced into the mountains, at least the knife heads and separate the inner formwork slats for transport and put them together on site. It may even be advisable to separate the inner formwork lamella and / or the cutter head at several points. A separation between the inner formwork lamella and the cutter head can take place, for example, perpendicular to the main plane thereof and can be designed step-like for structural reasons. With certain cutter head lengths, it may also be necessary to design the cutter head in two or more parts.
Eine besonders günstige Verbindungsstelle zwischen den Teilen des Messerkopfes ist auf Höhe der Oberseite der Innenschalungslamelle angeordnet. Dabei kann der Unterteil des Kopfes auch einstückig mit der Innenschalungslamelle ausgebildet sein. Für eine problemlose Höhenverstellung des Messerkopfes, auch während des Vortriebs, ist zwischen den Teilen des Messerkopfes mindestens eine einlegbare Distanzscheibe bzw. mindestens ein einlegbares Zwischenteil angeordnet.A particularly favorable connection point between the parts of the cutter head is arranged at the top of the inner formwork lamella. The lower part of the head can also be formed in one piece with the inner formwork lamella. For problem-free height adjustment of the cutter head, even during the advance, at least one insertable spacer or at least one insertable intermediate part is arranged between the parts of the cutter head.
Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung kann beim Vorrücken des Messermantels das Problem bestehen, daß Zwängungen zwischen den Innenschalungslamellen und der frisch betonierten Ausbruchswandung auftreten können. Aus diesem Grunde kann die Verbindung zwischen den Innenschalungslamellen und ihren Messerköpfen als elastische oder höhenverstellbare Ankopplung ausgebildet sein, so daß sich beim Vortrieb die Innenschalungslamelle von dem betonierten Bereich weg bewegen kann, wodurch Schäden in dem frisch betonierten Bereich vermieden werden können.In the case of the proposed device, when the knife sheath advances, the problem may arise that constraints can occur between the inner formwork slats and the freshly concreted breakout wall. For this reason, the connection between the inner formwork slats and their cutter heads can be designed as an elastic or height-adjustable coupling, so that the inner formwork slat can move away from the concreted area during advance, whereby damage in the freshly concreted area can be avoided.
Aus den vorgenannten Gründen ist es in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Oberseite der Innenschalungslamellen in ihrem Abstand zum Gebirge bzw. Boden einstellbar ausgebildet ist. Dies wird bevorzugterweise dadurch erreicht, daß zwischen jeder Innenschalungslamelle und den Stützrahmen jeweils in der Stützrahmenhauptebene höhenverstellbare und getrennt betätigbare Lagerungen angeordnet sind. Aufgrund der Verstellbarkeit der Lagerungen können sich die Innenschalungslamellen einzeln oder in Gruppen vom ausbetonierten Bereich weg bewegen.For the aforementioned reasons, it is provided in a preferred embodiment of the invention that the top of the inner formwork slats is adjustable in their distance from the mountain or ground. This is preferably achieved in that between each Inner formwork lamella and the support frame are each arranged in the support frame main level, height-adjustable and separately operable bearings. Due to the adjustability of the bearings, the inner formwork slats can move away from the concrete area individually or in groups.
Das Wegbewegen der Innenschalungslamelle erfolgt entweder aufgrund des Eigengewichtes der Innenschalungslamellen, wenn deren Lager gelockert werden, oder die Innenschalungslamelle wird spätestens dann von dem frisch betonierten Bereich weggedrückt, wenn Zwängungen durch beispielsweise Dickentoleranzen im frisch betonierten Bereich auftreten. Mit der.vorgeschlagenen ausführungsform soll zumindest erreicht werden, daß die Innenschalungslamelle beim Vorschreiten nicht zu stark gegen den frischen Beton drückt und ihn möglicherweise beschädigt. Die Lagerung zwischen dem Messerkopf und dem ihm zugeordneten Stützrahmen soll dabei nicht verändert werden, so daß der Messerkopf seine Lage beim Vorschreiten und im Stillstand beibehält. Die höhenverstellbare Ankopplung zwischen dem Messerkopf und der Innenschalungslamelle sorgt dafür, daß sich die Innenschalungslamelle problemlos weg bewegen läßt. Aber auch bei der einstückigen Ausbildung von Messerkopf und Innenschalungslamelle wird sich ein Wegbewegen der Innenschalungslamelle ergeben, da aufgrund der verwendeten Materialien die Innenschalungslamelle eine gewisse Elastizität zeigt. Die Innenschalungslamelle verhält sich wie ein frei tragender, eingespannter Träger, wobei die Einspannungsstelle den Übergang zwischen Innenschalungslamelle und Messerkopf darstellt.The inner formwork slat is either moved away due to the weight of the inner formwork slats when their bearings are loosened, or the inner formwork slat is pushed away from the freshly concreted area at the latest when constraints occur in the freshly concreted area, for example due to thickness tolerances. The proposed embodiment is at least intended to ensure that the inner formwork lamella does not press too hard against the fresh concrete as it advances and possibly damage it. The bearing between the cutter head and the support frame assigned to it should not be changed, so that the cutter head maintains its position when advancing and at a standstill. The height-adjustable coupling between the cutter head and the inner formwork lamella ensures that the inner formwork lamella can be easily moved away. But even with the one-piece design of the cutter head and inner formwork lamella, the inner formwork lamella will move away, since the inner formwork lamella shows a certain elasticity due to the materials used. The inner formwork lamella behaves like a self-supporting, clamped beam, with the clamping point representing the transition between the inner formwork lamella and the cutter head.
Eine Keillagerung zwischen den Innenschalungslamellen und den Stützrahmen ist dabei eine bevorzugte Ausbildung der betätigbaren Lagerung, Die an jedem Abstützpunkt vorgesehenen, aufeinanderliegenden Keile bei jedem Abstützpunkt sind dabei einerseits mit den Innenschalungslamellen und andererseits mit den Stützrahmen fest verbunden.A wedge bearing between the inner formwork slats and the support frame is a preferred embodiment of the actuatable bearing. The wedges provided at each support point and at each support point are on the one hand with the inner formwork slats and on the other hand with the support frame firmly connected.
Eine hydraulische Lagerung zwischen den Innenschalungslamellen und den Stützrahmen erfüllt dabei die gleiche Funktion. Aus konstruktiven Gründen kann es sich auch als günstig erweisen, daß die betätigbare Lagerung zwischen den Innenschalungslamellen und den Stützrahmen teilweise aus einer Keillagerung und teilweise aus einer hydraulischen Lagerung besteht.A hydraulic bearing between the inner formwork slats and the support frame fulfills the same function. For constructional reasons, it can also prove to be favorable that the actuatable bearing between the inner formwork slats and the support frame consists partly of a wedge bearing and partly of a hydraulic bearing.
Es ist auch möglich, anstelle der beschriebenen Lagerungen oder zusätzlich zu diesen die Innenschalungslamellen aus getrennten Profilen herzustellen, zwischen denen eine Lagerung bzw. eine weitere Lagerung angeordnet ist. Die Innenschalungslamellen weist dann ein oberes, dem Boden bzw. der ausbetonierten Schale zugewandtes Tragprofil und ein unteres Kastenprofil auf, die über eine dazwischen angeordnete schubfeste Kopplung verbunden sind. Die schubfeste Kopplung zwischen den vorgenannten Profilen sorgt dafür, daß sich die Profile senkrecht zur Ausbruchsrichtung gegeneinander bewegen können, aber in Ausbruchsrichtugn zusammen vorwärts bewegt werden.It is also possible, instead of or in addition to the bearings described, to produce the inner formwork slats from separate profiles, between which a bearing or a further bearing is arranged. The inner formwork slats then have an upper support profile facing the floor or the concreted shell and a lower box profile, which are connected via a shear-resistant coupling arranged between them. The shear-resistant coupling between the aforementioned profiles ensures that the profiles can move against each other perpendicular to the direction of the breakout, but are moved forward together in the direction of the breakout.
Die zwischen dem Tragprofil und dem Kastenprofil vorgesehene Lagerung kann dabei hydraulisch und/oder pneumatisch ausgebildet sein. Soll sich das obere Tragprofil von dem betonierten Bereich weg bewegen, kann dies dadurch geschehen, daß die hydraulisch/pneumatische Lagerung von einer starren auf eine nachgiebige Lagerung umgeschaltet wird. Es läßt sich auch zusätzlich eine Gaspufferlagerung anordnen, durch die sich eine elastisch/nachgiebige Lagerung des oberen Tragprofils auf dem unteren Kastenprofil ergibt, Die Steuerung der Lagerung kann auch mit Hilfe eines Überdruckventils erreicht werden, daß in der Hydraulik oder Pneumatik angeordnet wird. Werden die Zwängungen so groß, daß ein bestimmter Druck zwischen Tragprofil und Kastenprofil überschritten wird, sorgt das Überdruckventil automatisch für ein Nachlassen bzw. Nachgeben der Lagerung.The bearing provided between the support profile and the box profile can be designed hydraulically and / or pneumatically. If the upper support profile is to move away from the concreted area, this can be done by switching the hydraulic / pneumatic mounting from a rigid to a flexible mounting. It can also be arranged a gas buffer storage, which results in an elastic / resilient mounting of the upper support profile on the lower box section, the control of the storage can also be achieved with the help of a pressure relief valve that is arranged in the hydraulics or pneumatics. If the constraints are so great that a certain pressure between the support profile and the box profile is exceeded, the pressure relief valve automatically ensures that the bearing slackens or gives way.
Die Mittel zum Einfüllen von selbsthärtendem Material oder Stützmaterial und Bindemittel bestehen aus mindestens einer Zufuhrleitung, insbesondere einer Rohrleitung mit Einfüllstutzen, deren Austrittsöffnung an der Oberfläche der Innenschalungslamelle oder der Rückseite des Messerkopfes angeordnet ist. Der erforderliche Stützeffekt wird dadurch erreicht, daß durch eine solche Zufuhrleitung während des Vortriebs des Messerkopfes kontinuierlich zumindest Stützmaterial in den entstehenden Hohlraum eingepreßt wird.The means for filling in self-hardening material or support material and binding agent consist of at least one supply line, in particular a pipeline with filler neck, the outlet opening of which is arranged on the surface of the inner formwork lamella or on the back of the cutter head. The required support effect is achieved in that at least support material is pressed continuously into the resulting cavity by such a feed line during the advance of the cutter head.
Das Stützmaterial kann dabei aus Granulat bestehen, während das ebenfalls als Stützmaterial dienende selbsthärtende Material beispielsweise aus Flüssigbeton besteht. Dem Flüssigbeton kann bei Bedarf ein bestimmter Anteil an Metall- und/oder Kunststoffasern beigemengt werden, um die Festigkeit des Betons zu erhöhen.The support material can consist of granules, while the self-hardening material, which also serves as the support material, consists of liquid concrete, for example. If required, a certain proportion of metal and / or plastic fibers can be added to the liquid concrete in order to increase the strength of the concrete.
Bei der Verwendung von reinem Stützmaterial ist es für den Fertigausbau notwendig, daß Bindemittel, beispielsweise in Form von Zementschlemme oder Zementmilch, in das Granulat eingepreßt wird. Für das Bindemittel kann zwar der gleiche Einfüllstutzen benutzt werden, durch den auch das Stützmaterial zugeführt wird. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn zusätzliche Mittel zum Einfüllen des Bindemittels vorgesehen sind, die ebenfalls aus wenigstens einer Zufuhrleitung, insbesondere einer Rohrleitung mit Einfüllstutzen bestehen, deren Austrittsöffnung an der Oberseite der Innenschalungslamelle angeordnet ist.When using pure support material, it is necessary for the finished construction that binder, for example in the form of cement slurry or cement milk, is pressed into the granulate. The same filler neck through which the support material is also fed can be used for the binder. However, it is more advantageous if additional means for filling the binder are provided, which also consist of at least one feed line, in particular a pipeline with filler neck, the outlet opening of which is arranged on the top of the inner formwork lamella.
Zur besseren Verteilung des Bindemittels werden mehrere Zufuhrleitungen für die Bindemittel mit Austrittsöffnungen an der Oberseite der Innenschalungslamellen entlang deren Länge und bevorzugt in deren hinteren Bereich bzw. Abschnitt verteilt angeordnet.For better distribution of the binder, a plurality of feed lines for the binders with outlet openings are arranged at the top of the inner formwork slats along their length and preferably distributed in the rear region or section thereof.
An dieser Stelle soll bemerkt werden, daß das selbsthärtende Material so wie auch das Bindemittel mit möglichst großem Druck eingepreßt wird, damit nicht nur der Hohlraum an sich, sondern auch der angrenzende Boden mit selbsthärtendem Material bzw. Bindemitteln durchsetzt und verpreßt wird, wodurch eine insgesamt steifere Auskleidungsschale entsteht.At this point it should be noted that the self-hardening material as well as the binder is pressed in with the greatest possible pressure, so that not only the cavity itself, but also the adjacent floor is penetrated and pressed with self-hardening material or binders, resulting in an overall stiffer lining shell is created.
Wenn im Bereich des Messerkopfes ein Blechfortsatz bzw. ein Abschirmblech angeordnet wird, welches sich entgegen der Ausbruchsrichtung über einen Teil der Innenschalungslamelle erstreckt, kann der Ausbruchsbereich hinter den Messerköpfen zunächst durch das Abschirmblech gestützt werden, so daß kein Gestein oder Bodenpartikel in den sich bildenden Hohlraum fallen kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, in geschlossener Baugrube die Zufuhrleitungen für das Stützmaterial bzw. das selbsthärtende Material etwas weiter vom Messerkopf beabstandet anzuordnen. Durch das verwendete Abschirmblech ergibt sich aber auch in der offenen Bauweise, beispielsweise bei einem senkrechten Bau, ein wesentlicher Vorteil. So können zunächst sämtliche Messerköpfe maximal um etwa die Länge des Abschirmbleches nach vorne bewegt werden, ohne daß sofort beispielsweise Beton in den Hohlraum eingepreßt wird. Somit entsteht ein durchgehender Hohlraum, der sich von der Oberkante der Baugrube bis zur Baugrundsohle erstreckt. In diesen Hohlraum können vor dem Betoniervorgang Stahleinlagen eingebracht werden. Ferner ist es möglich, den Betoniervorgang auch von der Oberfläche auszuführen, so daß bei offener Baugrube unter Verwendung der Abschirmbleche Zufuhrleitungen im Übergangsbereich zwischen Messerkopf und Innenschalungslamelle entbehrlich sind. Es ist weiterhin auch denkbar, daß beispielsweise lediglich die obere oder einige obere Innenschalungslamellen bei offener Baugrube die Zufuhrleitungen für den Beton enthalten.If a sheet metal extension or a shielding plate is arranged in the area of the cutter head, which extends against a part of the inner formwork lamella in the direction of the breakout, the breakout area behind the cutter heads can first be supported by the shielding plate, so that no rock or soil particles enter the cavity can fall. This makes it possible, for example, to arrange the feed lines for the support material or the self-hardening material a little further away from the cutter head in a closed construction pit. The shielding plate used also results in a significant advantage in the open design, for example in a vertical construction. First of all, all cutter heads can be moved forward by a maximum of about the length of the shielding plate without, for example, concrete being immediately pressed into the cavity. This creates a continuous cavity that extends from the top edge of the excavation pit to the foundation bed. Steel inserts can be inserted into this cavity before the concreting process. Furthermore, it is possible to carry out the concreting process from the surface, so that when the construction pit is open, using the shielding plates, supply lines in the transition area between the cutter head and the inner formwork lamella can be dispensed with. It is also conceivable that, for example, only the upper or some upper inner formwork slats contain the feed lines for the concrete when the excavation pit is open.
Am günstigsten ist es bei der Anordnung des Abschirmbleches, daß dieses mit der dem Boden zugewandten Oberseite des Messerkopfes verbunden ist, wodurch ein maximaler Hohlraum erhalten werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn sich das Abschirmblech über die gesamte Breite des Messerkopfes erstreckt. Es kann erwünscht sein, daß schmale Streifen in den Abschirmblechen frei bleiben, durch die ein nicht beeinträchtigender Teil von Material in den Hohlraum fällt, andererseits aber der eingepreßte Beton oder die eingepreßten Bindemittel über das Abschirmblech hinaus in das umliegende Erdreich eindringen.It is most favorable when arranging the shielding plate that it is connected to the top of the cutter head facing the floor, as a result of which a maximum cavity can be obtained. It is particularly advantageous if the shielding plate extends over the entire width of the cutter head. It may be desirable for narrow strips to remain free in the shielding plates through which a non-interfering portion of material falls into the cavity, but on the other hand the pressed-in concrete or the pressed-in binders penetrate beyond the shielding plate into the surrounding soil.
Ein solches Eindringen von selbsthärtendem Material oder von Bindemittel wird auch dadurch erreicht, daß das Abschirmblech aus einzelnen voneinander beabstandeten Einzelblechen besteht, die mit ihrem freien Ende mit dem Messerkopf verbunden sind. Dadurch entsteht eine rostartige Ausbildung des Abschirmbleches. Durch die Unterbrechung des Bleches ist es auch bei dieser Ausgestaltungsform möglich, daß sich das härtende Material oder das Bindemittel in dem umliegenden Erdreich verteilt, wenn es mit genügendem Druck eingebracht wird. Der Anteil des Erdreiches, der bei dieser Ausgestaltungsform in den Hohlraum fällt, beeinträchtigt nicht die Festigkeit der herzustellenden Schale bzw. Wand, da er sich mit dem selbsthärtenden Material bzw. dem Bindemittel vermischt und darauf geachtet wird, daß je nach Bodengegebenheiten die Beabstandung der einzelnen Blechteile größer oder kleiner ausgestaltet wird.Such penetration of self-hardening material or of binding agent is also achieved in that the shielding plate consists of individual spaced-apart individual plates which are connected with their free end to the cutter head. This creates a rust-like formation of the shielding plate. By interrupting the sheet, it is also possible with this embodiment that the hardening material or the binder is distributed in the surrounding earth when it is introduced with sufficient pressure. The proportion of the soil that falls into the cavity in this embodiment does not impair the strength of the shell or wall to be produced, since it mixes with the self-hardening material or the binder and care is taken to ensure that the spacing of the individual depends on the soil conditions Sheet metal parts is designed larger or smaller.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weisen wenigstens einige Messerköpfe auf ihrer dem Gebirge bzw. Boden zugewandten Oberfläche Leisten oder Zähne auf. Die Zähne reißen dabei den Boden auf, lockern ihn und das unmittelbar eingepreßte selbsthärtende Material oder das Stützmaterial kann in die entstehenden Hohlräume eindringen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Zähnen bei Kies oder Losböden, jedoch ist die Verwendung bei anderen Böden ebenfalls möglich. Bei Kiesböden beispielsweise kann das in den Hohlraum hinter dem Messerkopf herunterfallende Kiesmaterial sofort zu einem günstigen Betongemisch vermischt werden, wenn beispielsweise Zementschlemme oder ähnliche Bindemittel anstelle von Flüssigbeton eingepreßt werden. Das erhärtende Stützmaterial oder das Bindemittel dringen in den aufgelockerten Boden ein und verfestigen ihn weit über die Oberfläche des Messerkopfes hinaus. Gerade bei Kiesböden muß dann nicht zuerst der gesamte Kiesanteil aus der Baugrube herausgeschafft und anderer, im Beton vermischter Kies wieder eingeführt werden, da der vorhandene Kies gleich zur Herstellung des benötigten Betons verwendet werden kann.In a further advantageous embodiment, at least some cutter heads have strips or teeth on their surface facing the mountain or ground. The teeth tear open the floor, loosen it and the directly pressed-in self-hardening material or the support material can penetrate into the resulting cavities. The use of teeth in gravel is particularly advantageous or loose floors, however, use with other floors is also possible. In the case of gravel soils, for example, the gravel material falling into the cavity behind the cutter head can be immediately mixed into a favorable concrete mixture if, for example, cement slurry or similar binders are pressed in instead of liquid concrete. The hardening support material or the binder penetrate into the loosened soil and solidify it far beyond the surface of the cutter head. In the case of gravel soils in particular, the entire gravel portion does not first have to be removed from the construction pit and other gravel mixed in the concrete has to be reintroduced, since the existing gravel can be used immediately to produce the required concrete.
Günstigerweise sind die Zähne voneinander beabstandet angeordnet. Eine Ausbildung der Zähne als in Ausbruchrichtung einstückig über die Länge des Messerkopfes verlaufende Längszähne garantiert durchgehende Riefen und somit eine kontinuierliche Oberflächengestaltung des Hohlraumes, was bei bestimmten statischen Verhältnissen erforderlich sein kann. Dies trifft auch für die Anordnung der Spitzen der Zähne in einer Ebene zu.The teeth are advantageously arranged at a distance from one another. Forming the teeth as longitudinal teeth extending in one piece over the length of the cutter head guarantees continuous scoring and thus a continuous surface design of the cavity, which may be necessary under certain static conditions. This also applies to the arrangement of the tips of the teeth in one plane.
Aus konstruktiven Gründen ist es sinnvoll, die Zähne auf einem Messerkopfunterteil anzuordnen, dessen Stärke bzw. Dicke (Querschnittshöhe) der Stärke bzw, Dicke der anschließenden Innenschalungslamelle entspricht. Vorteilhafterweise sind die Zähne auf dem Messerkopfunterteil einzeln oder auf einem qemeinsamen Unterteil abnehmbar und somit austauschbar angeordnet. Ist eine Höhenverstellung der Zähne gewünscht, kann dies durch die Anordnung mindestens einer einlegbaren Distanzscheibe bzw. mindestens eines einlegbaren Zwischenteils erfolgen. Je nach Veränderung der Beschaffenheit des Gebirges bzw. Bodens kann es von Vorteil sein, ein geschlossenes gegen ein mit Zähnen ausgebildetes Messerkopfoberteil wechselweise auszutauschen.For constructional reasons, it makes sense to arrange the teeth on a lower part of the cutter head, the thickness or thickness (cross-sectional height) of which corresponds to the thickness or thickness of the subsequent inner formwork lamella. Advantageously, the teeth on the lower part of the cutter head can be removed individually or on a common lower part and are therefore arranged interchangeably. If a height adjustment of the teeth is desired, this can be done by arranging at least one insertable spacer or at least one insertable intermediate part. Depending on the change in the nature of the rock or soil, it may be advantageous to alternately replace a closed upper part with a toothed upper part.
Bei der Verwendung von Messerköpfen mit aufgebrachten Zähnen können an deren, der Innenschalungslamelle zugewandten Enden Blechfortsätze angeordnet sein, die sich entgegen der Ausbruchrichtung über einen Teil der Innenschalungslamelle erstrecken. Sollte der Boden beispielsweise sehr locker sein oder ein zu starkes Eindringen von Material in den Hohlraum hinter dem Messerkopf nicht gewünscht sein, sorgen die angeordneten Blechfortsätze für eine teilweise Abstützung der Ausbruchsoberfläche.When using cutter heads with attached teeth, sheet extensions can be arranged at their ends facing the inner formwork lamella, which extend against a part of the inner formwork lamella in the direction of the breakout. If, for example, the floor is very loose or if excessive penetration of material into the cavity behind the cutter head is not desired, the arranged sheet metal extensions provide partial support for the excavation surface.
Anhand der nachfolgenden Figuren soll die Erfindung beispielshaft und schematisch anhand bevorzugter Ausführungsformen noch näher erläutert werden. Es zeigen dabei:
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung bei geschlossener Baugrube entlang dem Schnitt 2-2 in Figur 2a;
- Fig. 2a
- einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1;
- Fig. 2b
- einen Längsschnitt durch eine alternative Vorrichtung;
- Fig. 3a
- einen Schnitt durch eine Innenschalungslamelle entlang der Linie 2-2 aus Fig. 2a;
- Fig. 3b
- einen Schnitt durch eine Innenschalungslamelle entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2b;
- Fig. 4
- eine Seitenansicht einer Innenschalungslamelle mit Messerkopf;
- Fig. 5
- einen Schnitt durch den Messerkopf entlang der Linie 4-4 aus Fig, 4;
- Fig. 6
- eine Seitenansicht einer Innenschalungslamelle mit Abschirmblech;
- Fig. 7
- eine Draufsicht auf eine Innenschalungslamelle mit rostartigem Abschirmblech und
- Fig. 8
- einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung bei offener Baugrube.
- Fig. 1
- a cross section through an embodiment of the device with a closed excavation along section 2-2 in Figure 2a;
- Fig. 2a
- a longitudinal section through the device of Figure 1;
- Fig. 2b
- a longitudinal section through an alternative device;
- Fig. 3a
- a section through an inner formwork slat along the line 2-2 of Fig. 2a;
- Fig. 3b
- a section through an inner formwork slat along the line 3-3 of Fig. 2b;
- Fig. 4
- a side view of an internal formwork lamella with cutter head;
- Fig. 5
- a section through the cutter head along the line 4-4 of Fig. 4;
- Fig. 6
- a side view of an inner formwork lamella with shielding plate;
- Fig. 7
- a plan view of an inner formwork lamella with rust-like shielding plate and
- Fig. 8
- a section through an embodiment of the device with an open pit.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung bei geschlossener Baugrube. Schematisch dargestellt ist ein Tunnelquerschnitt, wobei der Schnitt durch einen bereits fertiggestellten, d.h. betonierten Teil 10 des Tunnels gezeigt ist. An den betonierten Teil 10 schließen sich Innenschalungselemente 12 des Messermantels an. Die Innenschalungselemente 12 sind über Lager, im gezeigten Fall über Keillager 14 mit einem Stützrahmen 16 verbunden. Weiterhin sind zwischen den Innenschalungselementen 12 Dichtungen 18 schematisch dargestellt, die ein Austreten von frischem Beton zwischen den Innenschalungselementen 12 verhindern. Der Stützrahmen 16 stützt sich in bekannter Weise auf einer Sohle 20 eines Tunnelquerschnitts 22 ab.Fig. 1 shows a cross section through an embodiment of the device with the construction pit closed. A tunnel cross section is shown schematically, the section through an already completed, i.e.
Die Funktionsweise der Vorrichtung läßt sich anhand der Figur 2a erläutern, die einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 darstellt. Die Vortriebs- oder Ausbruchrichtung ist mit einem Pfeil dargestellt. Der Schnitt ist dabei durch eine Innenschalungslamelle 12 mit einem vorgesetzten Messerkopf 24 geführt. Der Messerkopf 24 ist zweiteilig ausgebildet und weist eine in Höhe der Oberseite 26 der Innenschalungslamelle 12 verlaufende horizontale Verbindungsstelle 28 auf. Der Messerkopf 24 und die Innenschalungslamelle 12 werden zusammen als ein Messer 30 des Messermantels bezeichnet. In Fig. 1 sind über den Tunnelquerschnitt 22 bis zu der Sohle mehrere nebeneinanderliegende Messer 30 verteilt gezeigt. Jedes Messer 30 stützt sich auf vier, paarweise verbundene Stützrahmen 16, wobei jedes über Rahmenvorschubpressen 32 verbundene Paar von Stützrahmen 16 ein Schreitgestell 34 bildet. Zum Vorschreiten der Schreitgestelle 34 wird mindestens eine Rahmenvorschubpresse 32 benötigt, von denen je nach den vorhandenen Gegegebenheiten pro Schreitgestell 34 mehrere vorgesehen sind.The mode of operation of the device can be explained with reference to FIG. 2a, which represents a longitudinal section through the device according to FIG. 1. The direction of advance or excavation is shown with an arrow. The cut is made through an
Der gesamte Messermantel wird am Beginn des Tunnelquerschnitts 22, der entsprechend vorbereitet ist, zusammengesetzt. Die Messer 30 sind anfänglich mit ihren Messerspitzen 36 in Umfangsrichtung in einer Ebene angeordnet und werden beim Vortrieb einzeln oder in Gruppen vorgeschoben. Die Spitze 36 eines jede Messerkopfes 24 dringt um einen bestimmten Schritt in das Erdreich ein. Dadurch, daß die Oberfläche 26 jeder Innenschalungslamelle 12 gegenüber der entsprechenden Oberseite 38 des Messerkopfes 24 zurückversetzt ist, entsteht am Ende 40 des Messerkopfes 24 zwischen dem Gebirge oder Boden - im folgenden Erdreich genannt - ein Hohlraum. Damit das Erdreich beim Vortrieb des Messers 30 nicht in diesen Hohlraum fällt, ist am Ende 40 des Messerkopfes 24 eine Einfüllöffnung 42 angeordnet. Bei der in Fig. 2a gezeigten Vorrichtung wird durch die Einfüllöffnung Stützmaterial, beispielsweise ein Granulat 44 kontinuierlich beim Vortrieb des Messers 30 in den entstehenden Hohlraum eingepreßt. Der Vortrieb der Messer 30 kann unter Stützung durch das Granulat 44 im entstehenden Hohlraum so lange erfolgen, wie der Endbereich 46 der Innenschalungslamelle 12 noch an dem bereits betonierten Teil 10 anliegt. Es ist demnach möglich, den gesamten Messermantel in mehreren Schritten um die ungefähre Länge der Innenschalungslamellen 12 vorzutreiben und den Hohlraum lediglich mit dem Granulat 44 zu stützen. Um die Messer noch weiter vortreiben zu können, muß zunächst das Granulat 44 mit Bindemitteln, beispielsweise Zementleim, versetzt werden. Das Granulat 44 und das Bindemittel ergeben dann zusammen einen weiteren betonierten Abschnitt der Tunnelschale. Das Bindemittel kann entweder durch die Einfüllöffnung 42 zugeführt werden oder durch zusätzliche Injektions- bzw. Einfüllöffnungen 48, Damit sich der Zementleim gut in dem Hohlraum vermischen kann, wird der Zementleim bevorzugterweise durch die auf der Oberfläche der Innenschalungslamelle entlang deren Längsrichtung verteilt austretenden Einfüllöffnungen 48 eingepreßt. Für die Festigkeit der Tunnelschale ist es dabei je nach Art des Erdreiches günstig, daß sich der Zementleim nicht nur in dem Hohlraum verteilt, sondern auch zu einem Teil in das Erdreich dringt.The entire knife sheath is put together at the beginning of the
Nachdem das in dem Hohlraum befindliche Granulat/Zementleimgemisch eine bestimmte Festigkeit erreicht hat, können die Messer 30 weiter vorgetrieben werden.After the granulate / cement paste mixture in the cavity has reached a certain strength, the
Beim weiteren Vortrieb kann sich jedoch das Problem ergeben, daß Zwängungen zwischen dem frisch betonierten Teil (Schale) 10 und der Oberseite 26 der Innenschalungslamelle 12 auftreten, die durch Dickentoleranzen bei der Innenschalungslamelle 12 entlang deren Länge verursacht sind und die sich auf den Beton als Höhentoleranzen übertragen haben. Zudem ergibt sich eine Haftung zwischen dem Beton und der Oberseite 26 der Innenschalungslamelle 12. Damit beim weiteren Vortrieb der Messer keine Schäden an der frisch betonierten Schale auftreten, kann es gewünscht sein, die Abstützung der Innenschalungslamelle beim weiteren Vortrieb von einem starren Druck auf einen nachgiebigen Druck umzuschalten. Dies kann, wie in Fig. 2a gezeigt, beispielsweise durch Keillager 14 zwischen der Innenschalunglamelle 12 und den Stützrahmen 16 ermöglicht werden. Durch die Keillagerung kann die Abstützung der Innenschalungslamelle 12 gelockert werden, wodurch sich die Innenschalungslamelle 12 entweder durch ihr Eigengewicht oder spätestens beim Auftreten von Zwängungen von der frisch betonierten Schale weg bewegt. Das Wegbewegen der Innenschalungslamelle 12 kann dabei durch eine höhenverstellbare Ankopplung der Innenschalungslamelle 12 an den Messerkopf 24 unterstützt werden. Aber auch bei einer festen Kopplung oder einer einstückigen Ausgestaltung von Innenschalungslamelle und Messerkopf wird sich die Innenschalungslamelle 12 aufgrund der Elastizität des Materials der Innenschalungslamelle vom Messerkopf wegbiegen. Entscheidend dabei ist es, daß während des Vortriebs der Messerkopf 24 nicht abgesenkt wird. Deshalb befindet sich, wie in Fig. 2a auch dargestellt, an dem Stützrahmen 16, der dem Messerkopf 24 zugeordnet ist, keine Keillagerung. Wird nämlich der Messerkopf 24 beim Vortrieb mitabgesenkt, würde sich mit zunehmendem Vortrieb der Tunnelquerschnitt entsprechend verjüngen, was nicht gewünscht ist.However, with further driving, the problem may arise that constraints occur between the freshly concreted part (shell) 10 and the top 26 of the
In dem Bereich, in welchem erneut Granulat 44 zugeführt wird, und spätestens vor dem erneuten Einbringen von Zementleim wird die Innenschalungslamelle 12 dann wieder auf ihr ursprüngliches Niveau angehoben, so daß die Oberseite 26 der Innenschalungslamelle 12 dicht gegen das zuvor betonierte Stück preßt. Dadurch wird erreicht, daß sich auch bei dem Fertigausbau keine stufenartige Verjüngung mit zunehmender Vortriebsstrecke ergibt.In the area in which granulate 44 is again supplied, and at the latest before the cement glue is introduced again, the
In der Fig. 2b ist ein Längsschnitt durch eine alternative Vorrichtung ähnlich wie in Fig. 2a gezeigt. Identische Teile weisen dabei im Hinblick auf die Fig. 2a auch identische Bezugszeichen auf. Die Vorrichtung gemäß 2b unterscheidet sich von der gemäß Fig. 2a einerseits darin, daß anstelle von Stützmaterial sofort ein sich verfestigendes Material in den entstehenden Hohlraum eingepreßt wird und andererseits dadurch, daß die Höhenverstellbarkeit der Innenschalungslamelle auf eine andere Art gelöst wird. Schließlich weist der Messerkopf 24 zwischen seinem abnehmbaren Oberteil und seinem Unterteil als ein Zwischenteil 29 eine einlegbare Distanzscheibe auf, mit der der Abstand zwischen der Oberseite des Messerkopfes 24 und derjenigen der Innenschalungslamelle 56 vergrößert worden ist gegenüber Fig. 2a.2b shows a longitudinal section through an alternative device similar to that shown in FIG. 2a. Identical parts also have identical reference numerals with regard to FIG. 2a. The device according to FIG. 2b differs from that according to FIG. 2a on the one hand in that instead of supporting material a solidifying material is immediately pressed into the resulting cavity and on the other hand in that the height adjustment of the inner formwork slat is solved in a different way. Finally, between its removable upper part and its lower part, the
Während des Vortriebs eines Messers 50 wird durch dessen Einfüllöffnung 42 ein sich verfestigendes Material, beispielsweise Beton, in den entstehenden Hohlraum eingepreßt. Das Einpressen von frischem Beton erfolgt dabei kontinuierlich während des Vortriebs jedes Messers 50, so daß die Tunnelschale aus aneinanderbetonierten Stücken besteht, deren jeweilige Länge der Vortriebsschrittlänge der Messer entspricht. Mit 52 ist der Abschnitt beziffert, der frisch betoniert worden ist. Daran schließt sich ein bereits wenigstens teilweise fest gewordener Betonbereich 54 an.During the advance of a
Fig. 3a zeigt einen Schnitt durch ein Keillager 14 entlang Linie 2-2 der Ausführungsform in Fig. 2a. Das Keillager 14 besteht aus einem oberen Keil 64, der fest mit der Innenschalungslamelle 12 verbunden ist, und einem unteren Keil 66, der mit dem Stützrahmen 16 fest verbunden ist. Beim Vortrieb des Messers 30 können sich die Keilflächen der Keile 64, 66 aufeinandergleitend etwas verschieben und die Verbindung zwischen den Stützrahmen 16 und der Innenschalungslamelle 12 lockern. Dabei können sich die Keile 64, 66 vollständig voneinander weg bewegen, so daß die Unterseite der Innenschalungslamelle 12 nur noch auf dem unteren Keil 66 aufliegt. Dadurch ergibt sich die erwünschte Möglichkeit des Wegbewegens der Innenschalungslamelle 12 von Beton.3a shows a section through a wedge bearing 14 along line 2-2 of the embodiment in FIG. 2a. The
Fig. 3b zeigt einen Fig. 3a entsprechenden Schnitt entlang der Linie 3-3 der Vorrichtung aus Fig. 2b. Anstelle der Keillagerung 14 ist zwischen dem Stützrahmen 16 und einer Innensschalunglamelle 56 eine feste Lagerung vorgesehen. Die Innenschalungslamelle 56 setzt sich aus einem oberen Tragprofil 58 und einem unteren Kastenprofil 60 zusammen, wobei die Seitenwandungen des oberen Tragprofils 58 das untere Kastenprofil 60 teilweise übergreifen. Außerdem sind das Tragprofil 58 und das Kastenprofil 60 durch eine schubfeste Verbindung 62 miteinander verbunden. Zwischen den beiden Profilen 58, 60 ist eine hydraulische und/oder pneumatische Lagerung 68 vorgesehen, die bei Bedarf, nämlich beim Vorschreiten des Messers 50, ein Wegbewegen des oberen Tragprofils 58 vom Beton 54 zum unteren Kastenprofil 60 hin ermöglicht z.B. durch Umschalten auf eine zusätzliche Gaspufferlagerung, die im Bereich der Lagerung 68 vorgesehen sein kann, durch die eine elastisch/nachgiebige Lagerung erreicht wird. Anstelle eines Gaspuffers kann auch ein hydraulisches/pneumatisches Überdruckventil zugeschaltet werden, so daß bei einer Druckerhöhung in der hydraulischen/pneumatischen Lagerung 68, beispielsweise infolge von Zwängungen, das Druckmedium über das Druckventil entweichen kann, so daß sich das obere Tragprofil 58 vom Beton 54 wegbewegen kann.FIG. 3b shows a section corresponding to FIG. 3a along the line 3-3 of the device from FIG. 2b. Instead of the wedge bearing 14, a fixed bearing is provided between the
In Fig. 4 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Messerkopfes 70 und ein Teil einer Innenschalungslamelle 72 gezeigt.FIG. 4 shows an enlarged side view of a
Aus Fig. 5, die einen Schnitt entlang der Linie 4-4 durch den Messerkopf 70 gemäß Fig. 4 zeigt, ist ersichtlich, daß der Messerkopf 70 eine besondere Ausgestaltungsform aufweist. Gewöhnlich besteht der Messerkopf 70 aus einem im Querschnitt geschlossenen Profil wie dies durch eine gestrichelte Linie 74 in Fig. 5 angedeutet ist. An dieser Stelle soll bemerkt werden, daß es für den Aufbau eines Messerkopfes die verschiedensten konstruktiven Möglichkeiten gibt. So kann der Messerkopf einstückig ausgebildet sein und ohne eine Trenn- bzw Verbindungsstelle zur Innenschalungslamelle übergehen, Alternativ kann der Messerkopf an die Innenschalungslamelle über eine senkrecht zu deren Hauptebene verlaufende Verbindungsstelle angeschlossen sein, die gegebenenfalls auch höhenverstellbar ausgebildet sein kann. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung mit Innenschalungslamelle kann eine parallel zur Messerkopfhauptebene verlaufende Verbindung, ähnlich der in Fig. 2a bei 28 gezeigten Verbindung von Vorteil sein, bei der der Messerkopf aus einem Oberteil und einem Unterteil, das einstückig mit der Innenschalungslamelle vorgesehen ist, besteht.5, which shows a section along the line 4-4 through the
Der in den Fig. 4 und 5 gezeigte Messerkopf weist jedoch die Besonderheit auf, daß sein Oberteil 76 aus auf ein Zwischenteil 77 aufgesetzten Leisten bzw. Zähnen 80 besteht. Das Zwischenteil 77 ist seinerseits auf ein Unterteil 78 des Messerkopfes 70 abnehmbar aufgesetzt. Die Konfiguration der Zähne 80 kann dabei je nach statischen und/oder Bodengegebenheiten beliebig sein. So können die Spitzen der Zähne 80 auf einer Ebene angeordnet sein oder eine verschiedene Höhe aufweisen. Die Zähne 80 können in Vortriebsrichtung gesehen einstückig als Leiste ausgebildet sein oder einzelne, in Vortriebsrichtung beabstandete Einzelzähne. Solche Einzelzähne können auch beliebig verteilt auf dem Unterteil 78 angeordnet sein. Die Zähne 80 reißen beim Vortrieb den Boden auf und lockern ihn. Der beim Vortrieb kontinuierlich eingepreßte Flüssigbeton oder eingepreßtes Granulat vermischen sich mit dem gelockerten Boden. Der Einsatz von Messerköpfen mit Zähnen 80 wird vorteilhafterweise insbesondere bei Kiesböden oder vergleichbaren Losböden oder gemischten Kies/Losböden eingesetzt. Bei Kiesböden beispielsweise kann anstelle von Flüssigbeton lediglich Zementleim unter Druck eingepreßt werden, der sich zusammen mit dem Kies vermischt und das gewünschte Betongemisch ergibt. Durch die Auflockerung dringt der Zementleim oder anderes unter Druck eingepreßtes Stützmaterial tief in den Boden ein und sorgt damit für eine Verfestigung, die weit über den oberen Abschluß der Zähne 80 hinausgeht. Gerade bei Kiesböden wird ein Teil des gelockerten Kieses, der in den Hohlraum hinter dem Messerkopf fällt dazu verwendet, um zusammen mit dem Zementleim eine Flüssigbetonmischung zu ergeben. Es kann somit vermieden werden, daß zunächst der gesamte losgelöste Kies aus der Vortriebsstrecke herausgebracht und danach eine ebenfalls kiesenthaltende Betonmischung wieder zugeführt werden muß.The cutter head shown in FIGS. 4 and 5 has the special feature that its
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine weitere Variante eines Messers 82 in Seitenansicht und Draufsicht. Entgegen der Vortriebsrichtung ist ein Abschirmblech 84 an das Ende eines Messerkopfes 86 angeschlossen, das einen Teil einer Innenschalungslamelle 88 überdeckt. In Fig. 7 ist gezeigt, daß das Abschirmblech 84 aus voneiander beabstandeten Einzelblechen 90 besteht. Der Effekt des Abschirmbleches 84 besteht darin, daß ein bestimmter Bereich des Erdreiches beim Vortrieb abgestützt bzw. abgedeckt werden kann. Bei der Verwendung von Einzelblechen 90 kann das unter Druck eingepreßte sich verfestigende Material oder das Stützmaterial zwischen den Einzelblechen 90 hindurch in das Erdreich eindringen, um bestimmte Bereiche gezielt zu verfestigen. Bei Kiesböden beispielsweise kann es aufgrund des eingepreßten Druckes ermöglicht werden, daß ein gewisser Anteil von Kies in den Hohlraum hinter den Messerkopf 86 eindringt, um sich mit dem eingepreßten Material zu vermischen und zu verfestigen.FIGS. 6 and 7 show a further variant of a
Das Abschirmblech 84 kann aber auch als durchgehendes, die gesamte Breite der Innenschalungslamelle 88 überdeckendes Blech ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung des Abschirmbleches 84 kann beispielsweise die Einfüllöffnung für das sich verfestigende Material im Bereich der Abdeckung des Abschirmbleches 84 in der Innenschalungslamelle 88 angeordnet werden. Bei einem vollständig überdeckenden Abschirmblech 84 kann dann auch das Messer 82 um etwa die Länge des Abschirmbleches 84 vorgetrieben werden, ohne daß sofort kontinuierlich verfestigendes Material oder Stützmaterial eingepreßt wird, da das Erdreich durch das Abschirmblech 84 vollkommen abgestützt wird und nicht in den Hohlraum hinter dem Messerkopf 86 eindringen kann. Das Abschirmblech 84 stützt sich dann beim Vortrieb dabei auf der bereits wenigstens teilweise festgewordenen Schale ab, so daß auch eine Durchbiegung des Abschirmbleches 84 vermieden wird. Beim Vortrieb solchermaßen ausgestaltete Messer 82 läßt sich somit zunächst ein Hohlraum bilden, der erst anschließend verfüllt wird. Dadurch ist es in der geschlossenen wie auch in der offenen Baugrube möglich, das Vortreiben des Mantels und das Einfüllen von Stützmaterial wenigstens teilweise zu entzerren, d.h. zeitlich getrennt auszuführen. Außerdem braucht dann nicht jede der Innenschalungslamellen eine Einfüllöffnung für das sich verfestigende Material oder das Stützmaterial aufzuweisen.The shielding
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei offener Baugrube und der besonders vorteilhafte Effekt von Abschirmblechen hinter den Messerköpfen ist in Fig. 8 dargestellt, wobei der Pfeil die Richtung des Vortriebs angibt. Bei der gezeigten offenen Baugrube handelt es sich um einen senkrechten Verbau, an dessen Seitenbereichen Messer 92 übereinanderliegend angeordnet sind. Auf der rechten Seite sind die Messer 92 in einer Stellung gezeigt, bei der der Betoniervorgang abgeschlossen ist. Dabei reicht eine Betonwand 94 bis an das rückwärtige Teil eines Messerkopfes 96. Auf der linken Seite sind die Messer 92 in einer Stellung gezeigt, in der sie vorgetrieben sind, ein hinter dem Messerkopf 96 gebildeter Hohlraum 98 jedoch noch nicht mit Beton verfüllt ist. Deutlich zu erkennen ist hierbei der Effekt von Abschirmblechen 100, die den Hohlraum 98 vor dem Eindringen von Erdreich schützen. Jedes der Abschirmbleche 100 stützt sich mit seinem rückwärtigen Teil 102 auf der bereits erstellten Betonwand 94 ab, wodurch sichergestellt ist, daß sich die Abschirmbleche 100 nicht verbiegen. Wenn alle auf einer Seite der offenen Baugrube befindlichen Messer 92 um einem bestimmten Schritt vorgetrieben sind, entsteht ein von oben bis auf die Baugrundsohle durchgehender Hohlraum 98. Vorteilhafterweise wird bei dem Vortrieb mit dem obersten, der Baugrundsohle am entferntesten liegenden Messer 92 begonnen.The use of the device according to the invention with an open excavation pit and the particularly advantageous effect of shielding plates behind the cutter heads is shown in FIG. 8, the arrow indicating the direction of the advance. The open construction pit shown is a vertical sheeting, on the side areas of which
In der offenen Baugrube ist es bei der Verwendung von Messern 92 mit Abschirmblechen 100 von besonderem Vorteil, daß vor dem Betonieren oder in frisch eingefülltem Beton Stahleinlagen von oben in den Hohlraum eingebracht werden können. Zudem ist es nicht erforderlich, daß die Innenschalungslamellen 104 Einfüllöffnungen für sich verfestigendes Material oder Stützmaterial aufweisen, da beispielsweise Beton direkt von oben in den Hohlraum 98 eingefüllt werden kann. Auch bei der Verwendung der Vorrichtung in einer offenen Baugrube können die Abschirmbleche 100 so ausgebildet sein, daß sie entweder die gesamte Breite der Innenschalungslamelle überdecken oder in Art eines Rostes aus beabstandeten Einzelblechen bestehen. Bei der Verwendung von beabstandeten Einzelblechen oder beispielsweise gelochten Abschirmblechen 100 kann der eingebrachte Beton in das umliegende Erdreich eindringen und dieses zusätzlich verfestigen.When using
Die Abstützungen der zu beiden Seiten angeordneten Messer 92 erfolgt bei der offenen Bauweise über Stützrahmen 106, die zwischen den sich gegenüberliegenden Innenschalungslamellen 104 und Kopf 96 angeordnet sind.In the open construction, the
Da auch bei der offenen Bauweise beim Vortrieb der Messer 92 das Problem entstehen kann, daß der frisch betonierte Bereich durch Zwängungen beschädigt wird, können die obenbeschriebenen Lagerungen bzw. Ausgestaltungen der Innenschalungslamellen 104 analog angewandt werden.Since the problem that the freshly concreted area can be damaged by constraints can also arise in the open construction when the
Claims (12)
- Apparatus for excavating and supporting a headway in a closed or open excavation pit by means of a cutter mantle of advancable cutter heads (24; 70; 86; 96), which are in each case connected to an end part, which are arranged as inner formwork lamellae (12; 56; 72; 88; 104) with their upper side (26), directed towards the rock or floor, set back with respect of the corresponding upper side (38) of the assigned cutter head (24; 70; 86; 96), in which arrangement the cutter heads (24; 70; 86; 96) are guided in a supporting manner on supporting frames (16; 106) of a self-advancing formwork (34) and the end parts are guided in a supporting manner on supporting frames (16; 106), and in the region of the transition between at least one cutter head (24; 70; 86; 96) and its inner formwork lamella (12; 56; 72; 88; 104) there are means (42) provided for filling with self-hardening material (52) or supporting material (44) and a binder, characterized in that the upper side of the inner formwork lamellae (12; 56; 72; 88; 104) is designed to be adjustable, able to be actuated individually or in groups, in its distance from the rock or floor by means of mountings (14; 68).
- Apparatus according to claim 1, characterized in that the mounting (14) is arranged such that it can be vertically adjusted between each inner formwork lamella (12; 56; 72; 88; 104) and the supporting frames (16; 106), in each case in the principal plane of the supporting frame, and can be actuated separately.
- Apparatus according to claim 2, characterized in that the mounting is arranged in the form of a wedge bearing (14) between the inner formwork lamellae (12) and the supporting frames (16), the wedges (64, 66) being fixedly connected to the inner formwork lamellae (12) and the supporting frames (16), respectively.
- Apparatus according to claim 1, characterized in that inner formwork lamellae (56) are provided, comprising separate sections, which have an upper carrying section (58), facing the rock or floor, and a lower box section (60), and a shear-resistant connection (62) arranged in between, between which lamellae the mounting is arranged remote-controllably, in particular in the form of a hydraulically and/or pneumatically designed mounting (68) having a pressure-relief valve in the hydraulics/pneumatics or having an alternatively activatable gas buffer mounting.
- Apparatus according to claim 4, characterized in that the hydraulic and/or pneumatic mounting (68) can be switched over from a rigid mounting to a flexible or compliant mounting.
- Apparatus according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner formwork lamellae (12; 56; 72) are separably connected to their cutter heads (24; 70).
- Apparatus according to claim 6, characterized in that the cutter head (24; 70) is designed in two or more parts and a connection (28) is arranged between the parts of the cutter head (24; 70) approximately at the height of the surface of the inner formwork lamellae (12; 56; 72) parallel to their common principal plane.
- Apparatus according to claim 6, characterized in that the connection between the inner formwork lamellae (12; 56; 72) and their cutter heads (24; 70) is designed as a flexible and/or vertically adjustable coupling.
- Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for filing in each case comprise at least one feed line, in particular a pipeline with filling nozzle (42), the outlet opening of which is arranged the surface (26) of the inner formwork lamella (12; 56) or the rear side of the cutter head (24), and in this case the supporting material comprises granules (44) and additional means for feeding binders are provided along the surface (26) of each inner formwork lamella (12), and preferably in the rear section thereof, the said means comprising at least one additional feed line (48), in particular a pipeline with filling nozzle, the outlet opening of which is arranged on the surface (26) of the inner formwork lamella (12).
- Apparatus according to claim 1, characterized in that, in the region of the cutter head (86; 96) of at least some cutters there is arranged a sheet-metal continuation or a shielding plate (84; 100), which extends against the excavating direction over part of the length of the inner formwork lamella (88; 104), the shielding plate (84; 100) being connected to the upper side of the cutter head (86; 96) facing the rock or floor.
- Apparatus according to claim 1, characterized in that at least some of the cutter heads (70) have, on the surface facing the rock or floor, bars or teeth (80), which are arranged spaced apart form one another and are designed as longitudinal teeth running in one piece in the excavating direction over the length of the cutter head (70).
- Apparatus according to claim 11, characterized in that the teeth (80) are removably arranged on a cutter head lower part (78), the thickness (cross-sectional height) of which corresponds to the thickness of the adjoining inner formwork lamella (72), at least one insertable intermediate plate, or at least one insertable intermediate part (77), being arranged between the teeth (80) and the cutter head lower part (78).
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