EP0566711B1 - Schildschwanzdichtung - Google Patents

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EP0566711B1
EP0566711B1 EP92920860A EP92920860A EP0566711B1 EP 0566711 B1 EP0566711 B1 EP 0566711B1 EP 92920860 A EP92920860 A EP 92920860A EP 92920860 A EP92920860 A EP 92920860A EP 0566711 B1 EP0566711 B1 EP 0566711B1
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EP
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shield tail
tail seal
shield
sealing lip
outer sealing
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Siegfried Glang
Lothar Anheuser
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Phoenix AG
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Phoenix AG
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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
    • E21D9/0635—Tail sealing means, e.g. used as end shuttering

Definitions

  • the invention relates to a shield tail seal for jacking shields, consisting of a base body made of elastomeric (rubber or rubber-like) material, which has a substantially rectangular cross section in the longitudinal direction and is inclined against the direction of propulsion, with a sealing tab being formed on the inside of the sliding end thereof, which is in the operating state resiliently presses against the outside of the tunnel lining; and a holding means which runs essentially centrally in the base body and which is fastened to a holder arranged on the shield tail (end part of the shield shell).
  • a shield tail seal for jacking shields consisting of a base body made of elastomeric (rubber or rubber-like) material, which has a substantially rectangular cross section in the longitudinal direction and is inclined against the direction of propulsion, with a sealing tab being formed on the inside of the sliding end thereof, which is in the operating state resiliently presses against the outside of the tunnel lining; and a holding means which runs essentially centrally in the base body and which is fastened to a
  • annular gap is created behind the shield tail, which is limited on the outside by the surrounding mountains or soil and on the inside by the tunnel lining (formwork, segment segments).
  • the seal between the shield and the tunnel construction is made using a shield tail seal.
  • the annular gap must be completely filled with grout, it being customary to carry out this grouting through openings in the segment segments or through pipes through the shield.
  • a generic shield tail seal is known from DE-C-32 06 927, which has been tried and tested in practice, but the problem of pressing under pressure with overcut (breakouts) in the stable soil (for example always in rocky sections) has so far been unsatisfactorily solved.
  • FIG. 1B now shows the generic shield tail seal, the base body (2), which is inclined counter to the direction of advance (arrow direction), in the upper region (VI) adjacent to the shield tail has at least one sealing lip according to the invention - hereinafter referred to as the outer sealing lip - which now, when filling the annular gap (3) between the outside (4) of the segment segments and the geological tunnel environment (5), also prevents an overlap (6) of the grout from reaching the area of the shield machine.
  • the base body (2) of the shield tail seal (7) has a substantially rectangular cross section in the longitudinal direction.
  • a holding means (8) which runs essentially centrally in this base body is fastened to a holder (10) arranged on the shield tail (9).
  • a sealing lug (12) is formed on the sliding end of the inside (11) of the base body, which in the operating state presses resiliently against the outside (4) of the tunnel lining.
  • the outer side (13) of the base body now has an outer sealing lip (14) in the upper area adjacent to the shield tail (9), which is essentially triangular in shape when viewed in cross section.
  • the outer sealing lip is equipped with a single channel (15), which likewise has an essentially triangular cross-sectional shape, to be precise with the formation of two legs (16, 17) that run at an acute angle, that have a minimum wall thickness of 15 mm.
  • the wall thickness a of the leg (16) facing the shield tail (9) is expediently greater than the wall thickness b of the leg (17) facing away from the shield tail.
  • the nose (18) of the outer sealing lip (14) protrudes beyond the outer surface (19) of the shield tail or shield shell already in the installed state (shown here).
  • an overcut (6) which is the gap between the outer surface (19) and the geological tunnel environment (5), the grout, which is pressed into the annular gap (3) under pressure, is prevented from entering the shield machine.
  • the nose (18) of the outer sealing lip (14) does not turn forward even in the case of a compression pressure of up to 5 bar with a maximum overcut of 20 mm, ie in the direction of advance (arrow direction).
  • Fig. 3 now shows a shield tail seal (20), which also has a triangular-shaped outer sealing lip (21) seen in cross section, but which has a double-row arrangement of channels.
  • the row facing the nose (22) consists of a single channel (23) which is oval in cross section (largest diameter in the longitudinal direction of the base body), while the row facing the base body (2) consists of three channels (24) which have a substantially circular cross-sectional shape.
  • the shield tail seal (25) has a triangular outer sealing lip (26) with a nose (27), seen in cross section, but here the channels are arranged in three rows. All channels (28) have an essentially circular cross-sectional shape and form a lattice structure.
  • Fig. 5 now shows a shield tail seal (29) with an outer sealing lip (30), which is essentially finger-shaped in cross section and whose nose (31) in the installed state (shown here) protrudes beyond the outer surface (19) of the shield tail or shield shell .
  • the base body (2) is expediently equipped with a further finger-shaped outer sealing lip (32), the nose (33) of which also protrudes beyond the outer surface (19) in the installed state.
  • This additional outer sealing lip is provided in the transition area to the base body with a notch (34), which is located on the side facing away from the shield tail.
  • the distance c between the two sealing lips (30, 32) of essentially the same length should be at least half the lip length d.
  • FIG. 6 now shows the base body (2) with molded sealing lug (12) in the installed state (hatched illustration) as well as the position of this base body (2 ') and its sealing lug (12') in the operating state in which the lug (12 ') resiliently presses against the outside (4) of the tunnel lining.
  • the holding means (8) which runs essentially centrally in the base body is fastened to the holder (10) arranged on the shield tail (9), for which there are various embodiments.
  • the shield tail seal itself is interchangeably anchored by means of the screw system (35).
  • the shield tail seal is now expediently equipped on the side facing the tunnel lining (outside 4) with a spring plate (36) which is fastened (eg screwed) to the shield casing (37) and bears on the inside within the upper region of the base body (2).
  • a Dirt deflector supports the spring plate (36) in particular the adaptation of the outer sealing lip according to the invention (area VI) to the geological tunnel environment (5) in the event of an overcut (6), this tunnel environment generally not running uniformly, so that the overcut (6) also changes its gap distance e - based on the outer surface (19) of the shield tail or shield shell - constantly changed.
  • FIG. 7 is intended to illustrate a further expedient embodiment of the outer seal according to the invention on the basis of the shield tail seal (29) according to FIG. 5.
  • the nose (31) of the outer sealing lip (30) is protected from abrasion by means of a drag plate (38) which is attached to the shield jacket.
  • a drag plate (38) which is attached to the shield jacket.
  • the eruptions in rocky sections are often very sharp, so that the abrasion acting on the unprotected outer sealing lip (30) will be significantly higher than the abrasion acting on the sealing lug (12), especially since the sealing lug (12 ) resiliently presses against an essentially smooth outside (4) of the tunnel lining.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schildschwanzdichtung für Vortriebsschilde, bestehend aus einem Grundkörper aus elastomerem (Gummi oder gummiähnlichem) Werkstoff, der einen in Längsrichtung im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und entgegen die Vortriebsrichtung geneigt ist, wobei an dessem Gleitende innenseitig eine Dichtungsnase angeformt ist, die im Betriebszustand federnd gegen die Außenseite der Tunnelauskleidung drückt; sowie einem im Grundkörper im wesentlichen mittig verlaufenden Haltemittel, das an einer am Schildschwanz (Endteil des Schildmantels) angeordneten Halterung befestigt ist.
  • Beim Schildvortriebsverfahren entsteht hinter dem Schildschwanz ein Ringspalt, der nach außen hin durch das umgebende Gebirge bzw. Erdreich und nach innen durch die Tunnelauskleidung (Verschalung, Tübbing-Segmente) begrenzt wird. Die Abdichtung zwischen Schild und Tunnelkonstruktion geschieht mittels einer Schildschwanzdichtung. Dabei muß der Ringspalt vollständig mit Verpreßmörtel verfüllt werden, wobei es üblich ist, diese Verpressung durch Öffnungen in den Tübbing-Segmenten oder durch Rohrleitungen durch den Schild durchzuführen.
  • Eine gattungsgemäße Schildschwanzdichtung ist aus der DE-C-32 06 927 bekannt, die praxiserprobt ist, wobei jedoch das Problem des Verpressens unter Druck bei überschnitt (Ausbrüche) im standfesten Boden (z.B. immer in felsigen Abschnitten) bislang unbefriedigend gelöst ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schildschwanzdichtung bereitzustellen, die auch bei einem derartigen überschnitt verhindert, daß der Verpreßmörtel in den Bereich der Schildmaschine gelangt. Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1A, 1B
    den Schildvortrieb in Tübbing-Bauweise (Fig. 1A) sowie den Grundaufbau der Schildschwanzdichtung (Fig. 1B);
    Fig. 2 bis 4
    Schildschwanzdichtungen mit einer einzigen Außendichtlippe mit einer im wesentlichen dreiecksförmigen Querschnittsform (Variante A);
    Fig. 5
    eine Schildschwanzdichtung mit wenigstens einer Außendichtlippe mit im wesentlichen fingerförmiger Querschnittsform (Variante B);
    Fig. 6
    eine Schildschwanzdichtung mit einem Federblech;
    Fig. 7
    eine Schildschwanzdichtung mit Schleppblech.
  • Fig. 1A zeigt den Schildvortrieb in Tübbing-Bauweise (Tübbing-Segmente 1), wobei in den Bereichen I bis V Dichtungsprofile aus elastomerem Werkstoff eingesetzt werden, die verwendungsspezifisch einen unterschiedlichen Grundaufbau aufweisen. Im einzelnen:
    • I Schildschwanzdichtung (Fig. 1B);
    • II Tübbing-Dichtung;
    • III Schildgelenkdichtung;
    • IV Dichtung für die Schneidradverschiebung;
    • V Drucktürdichtung.
  • Fig. 1B zeigt nun die gattungsgemäße Schildschwanzdichtung, wobei der Grundkörper (2), der entgegen die Vortriebsrichtung (Pfeilrichtung) geneigt ist, im oberen, an den Schildschwanz angrenzenden Bereich (VI) außenseitig wenigstens eine erfindungsgemäße Dichtlippe - im folgenden Außendichtlippe genannt - aufweist, die nun beim Verfüllen des Ringspaltes (3) zwischen der Außenseite (4) der Tübbing-Segmente und der geologischen Tunnelumgebung (5) auch bei einem Überschnitt (6) verhindert, daß der Verpreßmörtel in den Bereich der Schildmaschine gelangt.
  • Nach Fig. 2 weist der Grundkörper (2) der Schildschwanzdichtung (7) einen in Längsrichtung im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Ein in diesem Grundkörper im wesentlichen mittig verlaufendes Haltemittel (8) ist an einer am Schildschwanz (9) angeordneten Halterung (10) befestigt. Am Gleitende der Innenseite (11) des Grundkörpers ist eine Dichtungsnase (12) angeformt, die im Betriebszustand federnd gegen die Außenseite (4) der Tunnelauskleidung drückt. Die Außenseite (13) des Grundkörpers weist nun im oberen, an den Schildschwanz (9) angrenzenden Bereich eine Außendichtlippe (14) auf, die im Querschnitt gesehen im wesentlichen dreiecksförmig gestaltet ist. Dabei ist die Außendichtlippe mit einem einzigen Kanal (15) ausgestattet, der ebenfalls eine im wesentlichen dreiecksförmige Querschnittsform aufweist, und zwar unter Bildung zweier in einem spitzen Winkel zuverlaufenden Schenkel (16, 17), die eine Mindestwandstärke von 15 mm besitzen. Zweckmäßigerweise ist dabei die Wandstärke a des dem Schildschwanz (9) zugewandten Schenkels (16) größer als die Wandstärke b des dem Schildschwanz abgewandten Schenkels (17). Die Nase (18) der Außendichtlippe (14) ragt bereits im Einbauzustand (hier dargestellt) über die Außenfläche (19) des Schildschwanzes bzw. Schildmantels hinaus. Dadurch wird bei einem Überschnitt (6), welches der Spalt zwischen der Außenfläche (19) und der geologischen Tunnelumgebung (5) ist, verhindert, daß der Verpreßmörtel, der unter Druck in den Ringspalt (3) gepreßt wird, in die Schildmaschine gelangt. Die Nase (18) der Außendichtlippe (14) schlägt selbst bei einem Verpreßdruck bis 5 bar bei maximalem Überschnitt von 20 mm nicht nach vorne, d.h. in Vortriebsrichtung (Pfeilrichtung), um.
  • Fig. 3 zeigt nun eine Schildschwanzdichtung (20), die ebenfalls eine im Querschnitt gesehen dreiecksförmige Außendichtlippe (21) aufweist, die jedoch eine zweireihige Anordnung von Kanälen besitzt. Dabei besteht die der Nase (22) zugewandte Reihe aus einem einzigen Kanal (23), der im Querschnitt gesehen ovalförmig gestaltet ist (größter Durchmesser in Längsrichtung des Grundkörpers), während die dem Grundkörper (2) zugewandte Reihe aus drei Kanälen (24) besteht, die eine im wesentlichen kreisförmige Querschnittsgestalt aufweisen.
  • Nach Fig. 4 besitzt die Schildschwanzdichtung (25) eine wiederum im Querschnitt gesehen dreiecksförmige Außendichtlippe (26) mit Nase (27), wobei jedoch hier die Kanäle dreireihig angeordnet sind. Sämtliche Kanäle (28) sind von im wesentlichen kreisförmiger Querschnittsgestalt und bilden eine Gitterstruktur.
  • Fig. 5 zeigt nun eine Schildschwanzdichtung (29) mit einer Außendichtlippe (30), die im Querschnitt gesehen im wesentlichen fingerförmig gestaltet ist und deren Nase (31) im Einbauzustand (hier dargestellt) über die Außenfläche (19) des Schildschwanzes bzw. Schildmantels hinausragt. Zweckmäßigerweise ist der Grundkörper (2) mit einer weiteren fingerförmigen Außendichtlippe (32) ausgestattet, wobei deren Nase (33) im Einbauzustand ebenfalls über die Außenfläche (19) hinausragt. Dabei ist diese zusätzliche Außendichtlippe im Übergangsbereich zum Grundkörper hin mit einer Einkerbung (34) versehen, die sich auf der dem Schildschwanz abgewandten Seite befindet. Der Abstand c der beiden im wesentlichen gleich langen Dichtlippen (30, 32) sollte dabei wenigstens der halben Lippenlänge d betragen.
  • Fig. 6 zeigt nun den Grundkörper (2) mit angeformter Dichtnase (12) im Einbauzustand (schraffierte Darstellung) wie auch die Position dieses Grundkörpers (2') und dessen Dichtungsnase (12') im Betriebszustand, bei dem die Nase (12') federnd gegen die Außenseite (4) der Tunnelauskleidung drückt. Das im Grundkörper im wesentlichen mittig verlaufende Haltemittel (8) ist an der am Schildschwanz (9) angeordneten Halterung (10), für die es verschiedene Ausführungsformen gibt, befestigt. Die Schildschwanzdichtung selbst ist mittels des Schraubensystems (35) austauschbar verankert. Zweckmäßigerweise ist nun die Schildschwanzdichtung auf der der Tunnelauskleidung (Außenseite 4) zugewandten Seite mit einem Federblech (36) ausgestattet, das am Schildmantel (37) befestigt (z.B. verschraubt) ist und innerhalb des oberen Bereiches des Grundkörpers (2) innenseitig anliegt. Neben der Funktion eines Schmutzabweisers unterstützt das Federblech (36) insbesondere die Anpassung der erfindungsgemäßen Außendichtlippe (Bereich VI) an die geologische Tunnelumgebung (5) bei Überschnitt (6), wobei in der Regel diese Tunnelumgebung nicht einheitlich verläuft, so daß sich auch der Überschnitt (6) in seinem Spaltabstand e - bezogen auf die Außenfläche (19) des Schildschwanzes bzw. Schildmantels - ständig verändert.
  • Fig. 7 soll nun anhand der Schildschwanzdichtung (29) gemäß Fig. 5 eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Außendichtung verdeutlichen. Dabei wird die Nase (31) der Außendichtlippe (30) mittels eines Schleppbleches (38), das am Schildmantel befestigt ist, vor Abrieb geschützt. In diesem Zusammenhang muß betont werden, daß die Ausbrüche in felsigen Abschnitten häufig sehr scharfkantig sind, so daß der auf die ungeschützte Außendichtlippe (30) wirkende Abrieb wesentlich höher sein wird als der auf die Dichtungsnase (12) wirkende Abrieb, zumal die Dichtungsnase (12) federnd gegen eine im wesentlichen glatte Außenseite (4) der Tunnelauskleidung drückt.
  • Ein Schutz der Nase (33) der Dichtlippe (32) vor Abrieb ist nicht erforderlich.

Claims (16)

  1. Schildschwanzdichtung (7,20, 25, 29) für Vortriebsschilde, bestehend aus
    - einem Grundkörper (2) aus elastomerem Werkstoff, der einen in Längsrichtung im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und entgegen die Vortriebsrichtung geneigt ist, wobei an dessen Gleitende innenseitig (Innenseite 11) eine Dichtungsnase (12) angeformt ist, die im Betriebszustand federnd gegen die Außenseite (4) der Tunnelauskleidung drückt; sowie
    - einem im Grundkörper (2) im wesentlichen mittig verlaufenden Haltemittel (8), das an einer am Schildschwanz (9) angeordneten Halterung (10) befestigt ist;
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - der Grundkörper (2) im oberen, an den Schildschwanz (9) angrenzenden Bereich (VI) außenseitig (Außenseite 13) wenigstens eine Dichtlippe (Außendichtlippe 14, 21, 26, 30, 32) aufweist, deren Nase (18,22, 27, 31, 33) im Einbauzustand über die Außenfläche (19) des Schildschwanzes (9) bzw. Schildmantels (37) hinausragt.
  2. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Außendichtlippe (14, 21, 26) eine im wesentlichen dreiecksförmige Querschnittsform aufweist.
  3. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendichtlippe wenigstens einen Kanal aufweist.
  4. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendichtlippe (14) einen einzigen Kanal (15) besitzt, der eine im wesentlichen dreiecksförmige Querschnittsform aufweist, und zwar unter Bildung zweier in einem spitzen Winkel zuverlaufenden Schenkel (16, 17).
  5. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestwandstärke der Schenkel (16, 17) 15 mm beträgt.
  6. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke a des dem Schildschwanz (9) zugewandten Schenkels (16) größer ist als die Wandstärke b des dem Schildschwanz abgewandten Schenkels (17).
  7. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendichtlippe eine zweireihige Anordnung von Kanälen aufweist.
  8. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Nase (22) der Außendichtlippe (21) zugewandte Reihe aus einem einzigen Kanal (23) besteht, der im Querschnitt gesehen ovalförmig gestaltet ist, während die dem Grundkörper (2) zugewandte Reihe aus drei Kanälen (24) besteht, die eine im wesentlichen kreisförmige Querschnittsgestalt aufweisen.
  9. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendichtlippe eine dreireihige Anordnung von Kanälen aufweist.
  10. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kanäle (28) im wesentlichen von kreisförmiger Querschnittsgestalt sind und eine dreiecksförmige Gitterstruktur bilden.
  11. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Außendichtlippe (30) eine im wesentlichen fingerförmige Querschnittsform aufweist.
  12. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei Außendichtlippen (30, 32) besitzt, die eine im wesentlichen fingerförmige Querschnittsform und eine im wesentlichen gleiche Lippenlänge d aufweisen.
  13. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand c der beiden Dichtlippen (30, 32) wenigstens der halben Lippenlänge d beträgt.
  14. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Dichtlippe (32) im Übergangsbereich zum Grundkörper (2) hin mit einer Einkerbung (34) versehen ist, die sich auf der dem Schildschwanz (9) abgewandten Seite befindet.
  15. Schildschwanzdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese auf der der Außenseite (4) der Tunnelauskleidung zugewandten Seite mit einem gewinkelten Federblech (36) ausgestattet ist, das am Schildmantel (37) befestigt ist und innerhalb des oberen Bereiches des Grundkörpers (2) innenseitig anliegt.
  16. Schildschwanzdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (18, 22, 27, 31) der Außendichtlippe (14, 21, 26, 30) mittels eines am Schildschwanz verankerten Schleppbleches (38) vor Abrieb geschützt ist.
EP92920860A 1991-10-18 1992-10-10 Schildschwanzdichtung Expired - Lifetime EP0566711B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE4134433 1991-10-18
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EP0566711A1 EP0566711A1 (de) 1993-10-27
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EP (1) EP0566711B1 (de)
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DE (2) DE4234264A1 (de)
DK (1) DK0566711T3 (de)
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