EP0764761B1 - Tunnel boring machine - Google Patents
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- EP0764761B1 EP0764761B1 EP96114882A EP96114882A EP0764761B1 EP 0764761 B1 EP0764761 B1 EP 0764761B1 EP 96114882 A EP96114882 A EP 96114882A EP 96114882 A EP96114882 A EP 96114882A EP 0764761 B1 EP0764761 B1 EP 0764761B1
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- pressure
- conveyor
- tunnel
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- compressed air
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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
- E21D9/12—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms
- E21D9/13—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms using hydraulic or pneumatic conveying means
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
- E21D9/0875—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket
- E21D9/0879—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering
Definitions
- the invention relates to a tunnel boring machine the type corresponding to the preamble of claim 1.
- the invention is based, also in Cases of penetrating groundwater, the drilling material with only one to be able to discharge a small amount of water.
- the conveyor is usually up to the discharge facility filled with water.
- the invention offers the rising end section of the conveyor the possibility within the conveyor maintain a water level above which there is only compressed air.
- the drilling material on or in the Conveyor device emerges from the water level Water and loses the water it carries, which flows back into the water level. That in the Drilling material entering the lock is still wet and drags but no more large amounts of water, so that the pollution of the following funding institutions Sludge-like or mud-like cuttings are essential is reduced.
- the "rising end section" of the conveyor can in particular reproduced in claim 2 Be realized in such a way, that is, the conveyor two individual conveyors connected in series of which the second begins below the first. This creates the constructive prerequisites for training a siphon and the training of a sufficient one Housing height of the second conveyor in the relatively narrow Improved tunnel profile.
- the sponsors come for the funding of a material such as well-known constructions from tunnel construction into consideration, but in particular a belt conveyor for the first conveyor and a scraper conveyor for the rising second sponsor.
- the formation of the siphon is according to Claim 3 useful.
- the top of the case of the second conveyor runs relatively close to the second Conveyor, so that at the transition to the housing part of the first Conveyor the siphon point can be easily formed.
- the device for discharging the drilling material can according to claim 4 comprise a double lock.
- Claim 5 gives a recommended dimensioning of Case height, i.e. the difference between the siphon point and the highest point of the bottom of the case in the area of the lock.
- the water level must be in the area this case height remain. If it falls under the siphon mirror, the compressed air can go a rising path directly take and blow in through the housing of the first conveyor the area of the drill head. The water level rises to above the highest point of the bottom of the case of the second conveyor, the water flows into the Lock and arrives at the conveying device, what should be avoided right now. Larger amounts of compressed air can easily with tolerance of about 0.1 bar can be controlled.
- Corresponds to 0.1 bar a height of a water column of 1 m. At least one height of 2 m must be in the area of the rising end section the conveyor as scope for the water level be available.
- the invention is also embodied in an operating method according to claim 6, in which the water level held in the mentioned rising end area becomes.
- the tunnel boring machine according to the invention enables but also another mode of operation without changes, which is set out in claim 7. If only in mountain areas with not too large groundwater and relatively dense rock formations the pressure in the rising End area is increased more, so can this way the groundwater from the area of the first Conveyor and the drill head completely displaced and in that mountains are pushed back far enough so that the Drill head not under water, but only under a certain one Air pressure can work, which offers advantages.
- the tunnel boring machine designated as a whole by 100 is used to drive up a tunnel 1 in a mountain range 2. Of the tunnel boring machine 100, only those are for the invention important components reproduced.
- the face of the village 3 adjacent front part of the tunnel boring machine 100 has an axis A that is essentially center-line M of the tunnel 1 matches, the latter does not have to be straight, but also runs in a curve can.
- disc-shaped drill head 10 rotatable about the axis A. stored, on its side facing the face 3 with drilling tools 11, 12, 13, 14, 15 of suitable type and arrangement is equipped that shred the mountains.
- the Drill head 10 faces backwards, i.e. from the face 3 extending against the direction of advance Bearing approach 16 on which it is in the machine housing 20 is stored.
- a collecting device 17 provided for the drilling material into which the loosened drilling material either falls directly into it or with a kind Shovel 18 picks up from the bottom of the tunnel 1.
- the collection facility 17 discharges the drilling material into a funnel 19, from which the drilling material 3 in the indicated by the points Way to the feed area 31 of a first conveyor 30 falls in the form of a horizontal conveyor belt.
- the machine housing 20 is with one as a whole 6 designated shield arrangement on the inner circumference of the tunnel 1 supported.
- this shield arrangement is through a transverse wall 27 a pressure bulkhead 21 is formed, which of the Pass through bearing boss 16 against the direction of advance is.
- the outer circumference is sealed by seals 22 of the bearing approach 16 compared to that for the Reaching through the bearing shoulder 16 in the transverse wall 27 left opening.
- the drive of the drill head 10 around Axis A is done by means of a hydraulic motor 23.
- An entrance to the area on the face side behind the transverse wall 27 is possible via locks 24, 25, 26.
- segment setting device 4 Immediately behind the front part of the tunnel boring machine a segment setting device 4 is provided, the segments 5 indicated by elongated rectangles to support the previously drilled tunnel wall.
- the first conveyor 30 throws the drilling material B at his Dispensing end 32 onto the feeding area 41 of a second one Conveyor 40 from.
- the task area 41 lies accordingly with a distance below the delivery end 32.
- the second conveyor 40 is a substantially rectilinear diagonally upwards through a passage of the segment setting device 4 passing scraper conveyor that the Drilling material B at its discharge end 42 at the top into a as a whole sheds 50 double lock.
- the double lock 50 comprises a first lock 51 with a vertical, located below the discharge end 42 Storage slot 52, which is at the lower end by a suspended, partially cylindrical locking slide 53 is lockable.
- the drilling material B collects in the the drawing apparent way on the slide 53 up to a certain amount in a kind of temporary storage on.
- the slide valve 53 can its pivot axis 54 are shifted to a position 53 ', in which he has the cross section of the storage shaft 52nd releases, so that the accumulated drillings B in one Storage slot 56 of an underlying second lock 55 falls, which in turn by a slide gate 57 is closed, hanging about an axis 58 is pivotally mounted and reproduced from the solid Locked position 57 in the dashed line Open position 57 'can be brought. That on the Locking slide 57 dropped drillings falls open slide valve 57 on the loading area 71 a subsequent conveyor 70, which is the drilling material B. the tunnel boring machine 100 to the rear for removal through the already opened tunnel.
- the entire conveyor line from the collection facility 17 to the lock 50 is of a pressure-tight housing 60 surround, which is a first, the first conveyor 30 enclosing housing part 61, one of which in the Drawing right end going vertically downwards outgoing shaft 62 and a second conveyor 40 surrounding rising housing part 63 includes, which in the Double lock 50 merges.
- the housing part 61 passes through the transverse wall 27 and extends below the funnel 19, wherein the housing part 61 and the transverse wall 21 are pressure-tight are interconnected.
- the double lock 50 is also pressure-tight.
- the slide valve 53 shifts within a pressure-tight housing part 59 and can be inside the same can be opened without the in the housing part 63 prevailing pressure blows out, provided the slide valve 57 is closed.
- the housing part 63 forms a on its top lowest point 64 with a level 65. Furthermore, that forms Housing part 63 has a highest point 66 on its underside with a level 67. The level difference is denoted by h.
- Compressed air can now be pressed in through a connection 68 in the upper region of the housing part 63, which presses the water level S p back through the housing part 63, as can be seen from the drawing. How far the water level S P is pushed back at a certain pressure of the compressed air depends on the back pressure of the groundwater in the area 0. At a certain air pressure, an equilibrium is established.
- the second conveyor 40 forms a siphon, the lowest point 64 of which is located at level 65. If the water level S p falls below the level 65, the compressed air above the water level can escape directly up to range 0 and blow off unused and undesirably. 65 is the lower limit of the permissible height of the water level S p during normal operation.
- the drilling material B is now conveyed on the second conveyor 40 during operation, its upper run carrying the drilling material B emerges from the water level S p and loses the water which is carried along and which flows back into the amount of water under the mirror S p .
- the drill material B freed in this way from the large amounts of water is discharged at the discharge end 52 in the manner indicated in the first lock 51 onto the slide slide 53. If a sufficient amount has accumulated there, the amount of drilling material will fall down on the slide slide 57 when the slide slide 53 is brought into position 53 '. Since the slide valve 57 is tight, no significant amount of air escapes to the outside.
- the closing slide 53 is closed again and then the closing slide 57 is opened, which unloads the quantity of drilling material onto the further conveyor 70. In this way, a drill good reaches this further conveyor 70 without excessive water admixture.
- a prerequisite for this is that the water level S P is kept within the housing height h. This is done by appropriately dimensioning the pressure at port 68.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tunnelbohrmaschine der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.The invention relates to a tunnel boring machine the type corresponding to the preamble of claim 1.
Nächstliegender Stand der Technik wird in der WO-A-9222732 gesehen.The closest prior art is seen in WO-A-9222732.
Derartige Tunnelbohrmaschinen sind bekannt. Das Prinzip, das andringende Grundwasser im Arbeitsbereich einer Tunnelbohrmaschine durch Druckluft zurückzudrücken, ist auch in dem Buch von Günter Kühn "Der maschinelle Tiefbau" Verlag B.G. Teubner Stuttgart (1992), Seite 355 beschrieben.Such tunnel boring machines are known. The principle, the penetrating groundwater in the work area of a Pushing back the tunnel boring machine with compressed air is also in Günter Kühn's book "Mechanical underground engineering" B.G. Teubner Stuttgart (1992), page 355.
Bei den bekannten Tunnelbohrmaschinen der in Rede stehenden Art läßt es sich insbesondere bei stärkerem Grundwasserandrang nicht vermeiden, daß das ausgeschleuste Material eine Mischung aus Grundwasser und Bohrgut, also eine Art Schlempe oder Schlamm bildet, die auf den ausfördernden Förderbändern zu starken, den Betrieb behindernden Verschmutzungen führt.In the known tunnel boring machines in question standing type it can be especially with stronger Groundwater rush should not avoid that the discharged Material a mixture of groundwater and drillings, so a kind of mash or mud that forms on the conveying Conveyor belts too strong, hindering the operation Contamination.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch in Fällen andringenden Grundwassers das Bohrgut mit nur einem geringen Wasseranteil ausschleusen zu können.The invention is based, also in Cases of penetrating groundwater, the drilling material with only one to be able to discharge a small amount of water.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst. This object is represented by the one in claim 1 Invention solved.
Wenn viel Grundwasser andringt, ist die Fördereinrichtung normalerweise bis zu der Einrichtung zum Ausschleusen des Bohrguts mit Wasser gefüllt. Bei der Erfindung bietet der ansteigende Endabschnitt der Fördereinrichtung die Möglichkeit, innerhalb der Fördereinrichtung einen Wasserspiegel aufrechtzuerhalten, oberhalb dessen sich nur Druckluft befindet. Das Bohrgut auf oder in der Fördereinrichtung taucht an dem Wasserspiegel aus dem Wasser auf und verliert das mit ihm transportierte Wasser, welches in den Wasserspiegel zurückströmt. Das in die Schleuse gelangende Bohrgut ist zwar noch naß, schleppt aber keine großen Mengen Wasser mehr mit, so daß die Verschmutzung der nachfolgenden Fördereinrichtungen durch schlempen- oder schlammartige Bohrgutmasse wesentlich vermindert ist.If a lot of groundwater penetrates, the conveyor is usually up to the discharge facility filled with water. In the invention offers the rising end section of the conveyor the possibility within the conveyor maintain a water level above which there is only compressed air. The drilling material on or in the Conveyor device emerges from the water level Water and loses the water it carries, which flows back into the water level. That in the Drilling material entering the lock is still wet and drags but no more large amounts of water, so that the pollution of the following funding institutions Sludge-like or mud-like cuttings are essential is reduced.
Es muß dafür gesorgt sein, daß der ansteigende Endabschnitt einen Siphon bildet. Damit soll gemeint sein, daß die über dem Wasserspiegel in dem Endabschnitt anstehende Druckluft keine Gelegenheit haben darf, unmittelbar auf einem steigenden Weg zu entweichen, sei dieser nun mit Wasser gefüllt oder nicht. Es muß vielmehr für das in dem ansteigenden Endabschnitt befindliche Wasser eine tiefste Stelle vorhanden sein, die von der Luft überwunden werden müßte, wenn sie zum Bereich des Bohrkopfes hin entweichen wollte. Die Luftblasen bewegen sich aber im Wasser nicht nach unten, so daß die Druckluft in dem Bereich oberhalb des Wasserspiegels verbleibt. Ein Vorteil besteht auch darin, daß die benötigte Druckluftmenge auf diese Weise in Grenzen bleibt.It must be ensured that the rising end section forms a siphon. This is supposed to mean that the pending above the water level in the end section Compressed air shouldn't have an opportunity immediately to escape on a rising path, be it now Water filled or not. Rather, it must be for that in the rising end section water is a deepest Place to be overcome by the air would have to if they escape to the area of the drill head wanted to. The air bubbles do not move in the water down so that the compressed air in the area above of the water level remains. There is also an advantage in that the amount of compressed air required in this way Limits remain.
Der "ansteigende Endabschnitt" der Fördereinrichtung kann insbesondere in der in Anspruch 2 wiedergegebenen Weise verwirklicht werden, wonach also die Fördereinrichtung zwei hintereinandergeschaltete einzelne Förderer umfaßt, von denen der zweite unterhalb des ersten anfängt. Dadurch werden die konstruktiven Voraussetzungen der Ausbildung eines Siphons und der Ausbildung einer ausreichenden Gehäusehöhe des zweiten Förderers in dem relativ engen Tunnelprofil verbessert.The "rising end section" of the conveyor can in particular reproduced in claim 2 Be realized in such a way, that is, the conveyor two individual conveyors connected in series of which the second begins below the first. This creates the constructive prerequisites for training a siphon and the training of a sufficient one Housing height of the second conveyor in the relatively narrow Improved tunnel profile.
Als Förderer kommen die für die Förderung eines Materials wie Bohrgut aus dem Tunnelbau bekannten Konstruktionen in Betracht, insbesondere jedoch ein Bandförderer für den ersten Förderer und ein Kratzförderer für den ansteigenden zweiten Förderer.The sponsors come for the funding of a material such as well-known constructions from tunnel construction into consideration, but in particular a belt conveyor for the first conveyor and a scraper conveyor for the rising second sponsor.
Zur Bildung des Siphons ist die Ausgestaltung nach Anspruch 3 zweckmäßig. Die Oberseite des Gehäuses des zweiten Förderers verläuft relativ dicht über dem zweiten Förderer, so daß am Übergang zu dem Gehäuseteil des ersten Förderers die Siphonstelle leicht gebildet werden kann.The formation of the siphon is according to Claim 3 useful. The top of the case of the second conveyor runs relatively close to the second Conveyor, so that at the transition to the housing part of the first Conveyor the siphon point can be easily formed.
Die Einrichtung zum Ausschleusen des Bohrguts kann
gemäß Anspruch 4 eine Doppelschleuse umfassen.The device for discharging the drilling material can
according to
Anspruch 5 gibt eine empfehlenswerte Bemessung der Gehäusehöhe an, d.h. der Differenz zwischen der Siphonstelle und der höchsten Stelle der Unterseite des Gehäuses im Bereich der Schleuse. Der Wasserspiegel muß im Bereich dieser Gehäusehöhe verbleiben. Fällt er unter den Siphonspiegel, kann die Druckluft direkt einen steigenden Weg nehmen und bläst durch das Gehäuse des ersten Förderers in den Bereich des Bohrkopfes ab. Steigt der Wasserspiegel bis oberhalb der höchsten Stelle der Unterseite des Gehäuses des zweiten Förderers, so strömt das Wasser in die Schleuse und gelangt auf die weiterfördernde Fördereinrichtung, was gerade vermieden werden soll. Größere Druckluftmengen können ohne größeren Aufwand mit einer Toleranz von etwa 0,1 bar gesteuert werden. 0,1 bar entspricht einer Höhe einer Wassersäule von 1 m. Mindestens eine Höhe von 2 m muß also in dem Bereich des ansteigenden Endabschnitts der Fördereinrichtung als Spielraum für den Wasserspiegel zur Verfügung stehen.Claim 5 gives a recommended dimensioning of Case height, i.e. the difference between the siphon point and the highest point of the bottom of the case in the area of the lock. The water level must be in the area this case height remain. If it falls under the siphon mirror, the compressed air can go a rising path directly take and blow in through the housing of the first conveyor the area of the drill head. The water level rises to above the highest point of the bottom of the case of the second conveyor, the water flows into the Lock and arrives at the conveying device, what should be avoided right now. Larger amounts of compressed air can easily with tolerance of about 0.1 bar can be controlled. Corresponds to 0.1 bar a height of a water column of 1 m. At least one height of 2 m must be in the area of the rising end section the conveyor as scope for the water level be available.
Die Erfindung verkörpert sich auch in einem Betriebsverfahren
nach Anspruch 6, bei welchem also der Wasserspiegel
in dem erwähnten ansteigenden Endbereich gehalten
wird.The invention is also embodied in an operating method
according to
Die erfindungsgemäße Tunnelbohrmaschine ermöglicht aber ohne Änderungen auch noch eine weitere Betriebsweise, die in Anspruch 7 festgehalten ist. Wenn nämlich in Gebirgsbereichen mit nicht zu großem Grundwasserandrang und relativ dichten Gesteinsformationen der Druck in dem ansteigenden Endbereich stärker erhöht wird, so kann auf diese Weise das Grundwasser aus dem Bereich des ersten Förderers und des Bohrkopfes ganz verdrängt und in das Gebirge ausreichend weit zurückgedrängt werden, so daß der Bohrkopf nicht unter Wasser, sondern nur unter einem gewissen Luftüberdruck arbeiten kann, was Vorteile bietet.The tunnel boring machine according to the invention enables but also another mode of operation without changes, which is set out in claim 7. If only in mountain areas with not too large groundwater and relatively dense rock formations the pressure in the rising End area is increased more, so can this way the groundwater from the area of the first Conveyor and the drill head completely displaced and in that Mountains are pushed back far enough so that the Drill head not under water, but only under a certain one Air pressure can work, which offers advantages.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of the Invention shown.
Sie zeigt einen durch die Tunnelachse gehenden Längsschnitt durch den vorderen Teil einer im Tunnel arbeitenden Tunnelbohrmaschine.It shows a longitudinal section through the tunnel axis through the front part of a working in the tunnel Tunnel boring machine.
Die als Ganzes mit 100 bezeichnete Tunnelbohrmaschine
dient zum Auffahren eines Tunnels 1 in einem Gebirge 2.
Von der Tunnelbohrmaschine 100 sind nur die für die Erfindung
wichtigen Komponenten wiedergegeben. Der der Ortsbrust
3 benachbarte vordere Teil der Tunnelbohrmaschine
100 hat eine Achse A, die im wesentlichen mit der Mittellinie
M des Tunnels 1 übereinstimmt, wobei die letztere
nicht gerade sein muß, sondern auch im Bogen verlaufen
kann.The tunnel boring machine designated as a whole by 100
is used to drive up a tunnel 1 in a mountain range 2.
Of the tunnel
In dem Maschinenkörper 20 der Tunnelbohrmaschine 100
ist ein das Tunnelprofil senkrecht zu der Achse M bestimmender
scheibenförmiger Bohrkopf 10 um die Achse A drehbar
gelagert, der auf seiner der Ortsbrust 3 zugewandten Seite
mit Bohrwerkzeugen 11,12,13,14,15 geeigneter Art und Anordnung
bestückt ist, die das Gebirge zerkleinern. Der
Bohrkopf 10 weist einen nach hinten, d.h. von der Ortsbrust
3 hinweg entgegen der Vortriebsrichtung sich erstreckenden
Lageransatz 16 auf, an welchem er in dem Maschinengehäuse
20 gelagert ist. Unmittelbar hinter dem
eigentlichen Bohrkopf 10 ist eine Auffangeinrichtung 17
für das Bohrgut vorgesehen, in die das gelöste Bohrgut
entweder unmittelbar hineinfällt oder die es mit einer Art
Schaufel 18 vom Boden des Tunnels 1 aufnimmt. Die Sammeleinrichtung
17 gibt das Bohrgut in einen Trichter 19 ab,
aus dem das Bohrgut 3 in der durch die Punkte angedeuteten
Weise auf den Aufgabebereich 31 eines ersten Förderers 30
in Gestalt eines horizontalen Förderbandes herabfällt.In the
Das Maschinengehäuse 20 ist über eine als Ganzes mit
6 bezeichnete Schildanordnung am Innenumfang des Tunnels 1
abgestützt. In dieser Schildanordnung ist durch eine Querwandung
27 ein Druckschott 21 gebildet, welches von dem
Lageransatz 16 entgegen der Vortriebsrichtung durchgriffen
ist. Durch Dichtungen 22 erfolgt eine Abdichtung des Aussenumfangs
des Lageransatzes 16 gegenüber der für den
Durchgriff des Lageransatzes 16 in der Querwandung 27
belassenen Öffnung. Der Antrieb des Bohrkopfes 10 um die
Achse A geschieht mittels eines Hydromotors 23. Ein Zugang
zu dem ortsbrustseitigen Bereich hinter der Querwand 27
ist über Schleusen 24,25,26 möglich.The
Unmittelbar hinter dem vorderen Teil der Tunnelbohrmaschine
ist eine Tübbing-Setzeinrichtung 4 vorgesehen,
die die durch längliche Rechtecke angedeuteten Tübbinge 5
zur Abstützung der zuvor gebohrten Tunnelwandung setzt.Immediately behind the front part of the tunnel boring machine
a
Der erste Förderer 30 wirft das Bohrgut B an seinem
Abgabeende 32 auf den Aufgabebereich 41 eines zweiten
Förderers 40 ab. Der Aufgabebereich 41 liegt dementsprechend
mit einem Abstand unterhalb des Abgabeendes 32. Der
zweite Förderer 40 ist ein im wesentlichen geradlinig
schräg nach oben durch einen Durchlaß der Tübbing-Setzeinrichtung
4 hindurchführender Kratzförderer, der das
Bohrgut B an seinem oben gelegenen Abgabeende 42 in eine
als Ganzes mit 50 bezeichnete Doppelschleuse abwirft.The
Die Doppelschleuse 50 umfaßt eine erste Schleuse 51
mit einem vertikalen, unterhalb des Abgabeendes 42 gelegenen
Speicherschacht 52, der am unteren Ende durch einen
hängend gelagerten teilzylindrischen Verschlußschieber 53
verschließbar ist. Das Bohrgut B sammelt sich in der aus
der Zeichnung ersichtlichen Weise auf dem Verschlußschieber
53 bis zu einer bestimmten Menge in einer Art Zwischenspeicherung
an. Der Verschlußschieber 53 kann um
seine Schwenkachse 54 in eine Stellung 53' verlagert werden,
in der er den Querschnitt des Speicherschachtes 52
freigibt, so daß das darin angesammelte Bohrgut B in einen
Speicherschacht 56 einer darunterliegenden zweiten Schleuse
55 herabfällt, die ihrerseits durch einen Verschlußschieber
57 verschlossen ist, der hängend um eine Achse 58
schwenkbar gelagert ist und aus der ausgezogen wiedergegebenen
Verschlußstellung 57 in die gestrichelt angedeutete
Öffnungsstellung 57' gebracht werden kann. Das auf den
Verschlußschieber 57 herabgefallene Bohrgut fällt bei
geöffnetem Verschlußschieber 57 auf den Aufgabebereich 71
eines anschließenden Förderers 70, der das Bohrgut B aus
der Tunnelbohrmaschine 100 nach hinten heraus zum Abtransport
durch den bereits aufgefahrenen Tunnel weiterfördert.The
Die gesamte Förderstrecke von der Sammeleinrichtung
17 bis zu der Schleuse 50 ist von einem druckdichten Gehäuse
60 umgeben, welches einen ersten, den ersten Förderer
30 umhausenden Gehäuseteil 61, einen von dessen in der
Zeichnung rechtem Ende ausgehenden vertikal nach unten
ausgehenden Schacht 62 sowie einen den zweiten Förderer 40
umgebenden ansteigenden Gehäuseteil 63 umfaßt, der in die
Doppelschleuse 50 übergeht. Der Gehäuseteil 61 durchgreift
die Querwandung 27 und reicht bis unter den Trichter 19,
wobei der Gehäuseteil 61 und die Querwandung 21 druckdicht
miteinander verbunden sind.The entire conveyor line from the collection facility
17 to the
Auch die Doppelschleuse 50 ist druckdicht ausgebildet.
Der Verschlußschieber 53 verlagert sich innerhalb
eines druckdichten Gehäuseteils 59 und kann innerhalb
desselben geöffnet werden, ohne daß der in dem Gehäuseteil
63 herrschende Druck nach außen abbläst, sofern der Verschlußschieber
57 geschlossen ist.The
Das Gehäuseteil 63 bildet an seiner Oberseite eine
tiefste Stelle 64 mit einem Niveau 65. Ferner bildet das
Gehäuseteil 63 an seiner Unterseite eine höchste Stelle 66
mit einem Niveau 67. Der Niveauunterschied ist mit h bezeichnet.The
Wenn in dem Tunnel 1 im Bereich der Ortsbrust Grundwasser
andrängt, füllt sich der durch die Querwandung 27
abgeteilte Bereich des Tunnels 1 mit Wasser, welches durch
die Wellenlinien W angedeutet sein soll. Ebenso füllt sich
das gesamte Gehäuse 60 bis hin zu der ersten Schleuse 51.If groundwater in tunnel 1 in the area of the working face
pushes, fills through the transverse wall 27
partitioned area of the tunnel 1 with water, which through
the wavy lines W should be indicated. Fills up as well
the
Es kann nun durch einen Anschluß 68 im oberen Bereich
des Gehäuseteils 63 Druckluft eingepreßt werden, die den
Wasserspiegel Sp durch den Gehäuseteil 63 zurückdrückt, wie
es aus der Zeichnung ersichtlich ist. Wie weit der Wasserspiegel
SP bei einem bestimmten Druck der Druckluft zurückgedrückt
wird, hängt von dem Gegendruck des Grundwassers
in dem Bereich 0 ab. Bei einem bestimmten Luftdruck stellt
sich ein Gleichgewicht ein.Compressed air can now be pressed in through a
Der zweite Förderer 40 bildet einen Siphon, dessen
tiefste Stelle 64 auf dem Niveau 65 gelegen ist. Fällt der
Wasserspiegel Sp unter das Niveau 65, so kann die Druckluft
oberhalb des Wasserspiegels direkt nach oben in den Bereich
0 entweichen und ungenutzt und unerwünscht abblasen.
65 ist also die untere Grenze der im ordnungsgemäßen Betrieb
zulässigen Höhe des Wasserspiegels Sp.The
Steigt der Wasserspiegel Sp über das Niveau 67, so
strömt Wasser in die erste Schleuse 51 ein und gelangt auf
den weiteren Förderer 70, was gerade vermieden werden
soll, damit dieser kein schlempen- oder schlammartiges
Material transportieren muß. Die zulässige Lage des Wasserspiegels
Sp ist also andererseits durch die obere Grenze
67 gekennzeichnet.If the water level S p rises above the
Große Druckluftmengen lassen sich mit praktikablem
Aufwand etwa mit einer Toleranz von 0,1 bar entsprechend 1
m Wassersäule steuern. Wenn also bei einer solchen Genauigkeit
der Steuerung ein sicherer Betrieb der Tunnelbohrmaschine
100 möglich sein soll, muß die Niveaudifferenz h
mindestens 2 m betragen, denn es muß ja davon ausgegangen
werden, daß der Sollwert des Drucks um 0,1 bar nach oben
oder unten von dem eingestellten Wert abweicht. Aus diesem
Grund ist die relativ steile Anordnung des zweiten Förderers
40 notwendig.Large amounts of compressed air can be
Effort with a tolerance of 0.1 bar corresponding to 1
m control water column. So if with such accuracy
control a safe operation of the
Wenn nun im Betrieb das Bohrgut B auf dem zweiten
Förderer 40 gefördert wird, taucht dessen oberes, das
Bohrgut B tragende Trum aus dem Wasserspiegel Sp auf und
verliert das mitgeschleppte Wasser, welches in die Wassermenge
unter dem Spiegel Sp zurückströmt. Das auf diese
Weise von den großen Wasseranteilen befreite Bohrgut B
wird an dem Abgabeende 52 in der angedeuteten Weise in die
erste Schleuse 51 auf den Verschlußschieber 53 abgegeben.
Wenn sich dort eine ausreichende Menge angesammelt hat,
wird bei geschlossenem Verschlußschieber 57 die Bohrgutmenge
auf diesen herabfallen, wenn der Verschlußschieber
53 in die Stellung 53' gebracht wird. Da der Verschlußschieber
57 dicht ist, entweicht keine wesentliche Luftmenge
nach außen. Nach der Abgabe der gespeicherten Bohrgutmenge
wird der Verschlußschieber 53 wieder geschlossen
und dann der Verschlußschieber 57 geöffnet, der die Bohrgutmenge
auf den weiteren Förderer 70 auslädt. Auf diese
Weise gelangt ein Bohrgut ohne übermäßige Wasserbeimengung
auf diesen weiteren Förderer 70. Voraussetzung dafür ist,
daß der Wasserspiegel SP innerhalb der Gehäusehöhe h gehalten
wird. Dies geschieht durch entsprechende Bemessung des
Drucks an dem Anschluß 68.If the drilling material B is now conveyed on the
Wird dieser Druck erhöht, so kann auch das Wasser
ganz aus dem Gehäuse 63 und dem Bereich 0 verdrängt werden.
In dem Bereich 0 herrscht dann ein solcher Luftdruck,
daß das Grundwasser in dem umgebenden Gestein zurückgehalten
wird und in dem Bereich 0 im wesentlichen wasserfrei
gearbeitet werden kann. Dies hängt aber von der Menge des
andrängenden Grundwassers und auch von der Qualität des
anstehenden Gebirges ab.If this pressure is increased, so can the water
be completely displaced from the
Claims (7)
- Tunnel boring machine (100),with a machine body (20),with a boring head (10) rotatable on the machine body (20) about an axis (A) lying substantially on the axis (M) of the tunnel, the working cross section of the boring head corresponding to the profile of the tunnel,with means for the urging the boring head (10) against the working face in the direction of advance,with a pressure bulkhead (21) lying behind the boring head (10) and sealed against the latter by a rotary seal (22), the bulkhead acting to hold back by the action of compressed air the ground water entering from the working face (3),with a conveyor device passing through the bulkhead (21) and extending as far as the region of the boring head (10) for carrying the bored material (B) received at the boring head (10) away to the rear through the pressure bulkhead (21),with a housing (60) surrounding the conveyor device in a pressure-tight mannerand with a device (50) provided at the delivery end (42) of the conveyor device for expelling the bored material (B) through a pressure lock arrangement into the unpressurised space behind the pressure bulkhead (21),
the conveyor device has an end portion (40) rising towards the delivery end (42) and forming a siphon, which is capable of being filled with compressed air under a pressure matched to the pressure of the incoming ground water. - Tunnel boring machine according to Claim 1, characterised in that the conveyor device is split into two conveyors (30, 40) mounted in a common pressure-tight housing (60) and the second conveyor (40) has its delivery region (41) spaced away below the delivery end (32) of the first conveyor (30) as well as forming the rising end portion of the conveyor device.
- Tunnel boring machine according to Claim 1 or 2, characterised in that the common pressure-tight housing (60) has a pressed-out deepest point (64) on its upper face in the region of the transition between the conveyors (30, 40).
- Tunnel boring machine according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the device (50) for expelling the bored material (B) incorporates a double lock arrangement (51, 55) arranged under the delivery end (42) of the second conveyor (40).
- Tunnel boring machine according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the height (h) of the housing in the region of the rising conveyor portion corresponds at least to the pressure tolerance range of the compressed air to be maintained in the region of the second conveyor (40) as a water column in the region of the second conveyor (40).
- Method of operating a tunnel boring machine according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the pressure of the compressed air is chosen so that the water level (Sp) is maintained in the region of the rising end portion (40) of the conveyor device.
- Method of operating a tunnel boring machine (100) according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the pressure of the compressed air is chosen so that the ground water is forced back in the region of the working face (3) and the area of working of the boring head (10) remains largely free of water.
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